(57)【要約】  本発明は、回転可能な送りねじ（３）が配置されている送り管（２）と、送りねじが材料を移送する送り管テーパ部（１１）とを有するねじプレス（１）に関する。送り管テーパ部には排水開口部（１４）が配置されており、送りねじは送り管から送り管テーパ部への移行部で終了している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な送りねじ（３）が配置されている送り管（２、３１）と、前記送りねじ（３、３２）が材料を移送する送り管テーパ部（１１、３８）とを備えるねじプレス（１、３０）であり、
前記送り管テーパ部（１１、３８）に排水開口部（３９、４０）が配置されており、前記送りねじ（３、３２）が前記送り管（２、３１）から前記送り管テーパ部（１１、３８）への移行部で終了していることを特徴とするねじプレス。
【請求項２】
前記送り管（２、３１）に排水開口部（１７〜２０、３３〜３７）が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のねじプレス。
【請求項３】
前記送り管テーパ部では、テーパ部頂点部分の前記排水開口部が、テーパ部底面部分の前記排水開口部よりも小さいことを特徴とする、請求項１又は２に記載のねじプレス。
【請求項４】
前記テーパ部頂点部分の面当たりの開口部は、前記テーパ部底面部分の面当たりの開口部よりも多いことを特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のねじプレス。
【請求項５】
前記送り管（２、３１）及び／又は前記送り管テーパ部（１１、３８）に圧力計（４１、４２）が配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のねじプレス。
【請求項６】
前記送り管（２、３１）及び／又は前記送り管テーパ部（１１、３８）に温度計（２１、４３、４４）が配置されていることを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のねじプレス。
【請求項７】
前記送り管（２、３１）及び／又は前記送り管テーパ部（１１、３８）に水分計（４５、４６）が配置されていることを特徴とする、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載のねじプレス。
【請求項８】
前記ねじプレスが、少なくとも部分的に研磨及び／又はクロムめっきされた内面（４７）を有していることを特徴とする、請求項１〜７のうちいずれか一項に記載のねじプレス。
【請求項９】
前記送り管（２、３１）が、水注入口（４８）を有することを特徴とする、請求項１〜８のうちいずれか一項に記載のねじプレス。
【請求項１０】
前記送りねじ（３、３２）がその長さにわたって同じ直径を有していることを特徴とする、請求項１〜９のうちいずれか一項に記載のねじプレス。
【請求項１１】
前記送り管テーパ部（１１、３８）の下流に圧縮機（５０）が接続されていることを特徴とする、請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載のねじプレス。
【請求項１２】
前記圧縮機（５０）が可動プレート（５１〜５３）を有していることを特徴とする、請求項１１に記載のねじプレス。
【請求項１３】
前記圧縮機（５０）が回転可能な圧縮機ねじ（５５）を有していることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載のねじプレス。
【請求項１４】
前記圧縮機ねじ（５５）が圧縮機テーパ部（５６）に材料を移送することを特徴とする、請求項１３に記載のねじプレス。
【請求項１５】
前記送りねじ（３、３２）及び前記圧縮機ねじ（５５）が同じシャフト（６０）に配置されていることを特徴とする、請求項１３又は１４に記載のねじプレス。
【請求項１６】
前記シャフト（６０）が、両側でモータ（６１、６２）によって駆動されていることを特徴とする、請求項１５に記載のねじプレス。
【請求項１７】
前記ねじプレスが、フロー方向に向かって前記送り管テーパ部（１１、３８）の下流に配置されている風力分別装置を有していることを特徴とする、請求項１〜１６のうちいずれか一項に記載のねじプレス。
【請求項１８】
前記ねじプレス（３０）の前記シャフト（６０）が、一方の端部にモータ（６１）を有し、他方の端部にジェネレータを有しており、シャフト速度を制御するため、前記モータ（６１）の入力電力が前記ジェネレータによって低減されることを特徴とする、請求項１〜１７のうちいずれか一項に記載のねじプレス（３０）の作動方法。
【請求項１９】
前記ジェネレータがモータ（６２）としても使用されることを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記送り管（２、３１）及び／又は前記送り管テーパ部（１１、３８）の内側で、移送材料の圧力、温度及び／又は水分量が測定されることを特徴とする、方法請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記測定値が、移送材料への水供給部（１２）を制御するために使用されることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記測定値が、前記送りねじの速度を設定するために使用され、また、前記送り管テーパ部（１１）、前記圧縮機テーパ部又は前記可動プレート（７、３４）の通過部分を調整するために使用されることを特徴とする、請求項２０又は２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記測定値が、圧縮機のプレート位置を制御するために使用されることを特徴とする、請求項２０〜２２のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記測定値が、前記移送材料からの排水を制御するために使用されることを特徴とする、方法請求項１８〜２３のうちいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転可能な送りねじが配置されている送り管と、送りねじが材料を移送する送り管テーパ部とを備えるねじプレスに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のねじプレスは、例えば、（特許文献１）から知られている。このねじプレスは、廃棄物を圧縮し、それをコンテナの中に押し入れるために用いられる。このねじプレスによって、乾燥させた廃棄物を、まず円錐型管の中で予圧縮し、その後で、互いに向かって移動可能なプレートにより再圧縮することができる。ねじプレスは、例えばプラスチックボトルなど、中身の詰まっていない廃棄物用に設計されており、圧縮したボトルをコンテナにできるだけ一杯に詰め込むために用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許第２００００９１２Ｕ１号明細書
【特許文献２】欧州特許第１１１８４５５Ａ２号明細書
【特許文献３】国際特許第２０１３／１３５２２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ねじプレスを使って、パルパーから出るパルプなどの含水廃棄物を処理するという課題に基づいている。これらの含水廃棄物は５％〜２０％の固形物を含み、従って８０％〜９５％の水分が遊離した状態又は結合した状態で含まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、送り管テーパ部に排水開口部が配置されており、送りねじが送り管から送り管テーパ部への移行部で終了している、業界標準のねじプレスによって解決される。
【０００６】
予想外にも、圧縮したプラスチックボトルをコンテナに詰め込むために設計されたねじプレスが、送り管テーパ部に排水開口部を配置するだけでパルプの圧縮にも使用できることが判明した。これにより、送りねじの圧力によって材料を送り管テーパ部に押し付ける、詳細にはそこで脱水することが可能になる。
【０００７】
ねじプレスの機能に関して、送りねじが送り管から送り管テーパ部への移行部で終了している場合はとくに有利であることが判明した。すなわち、このねじは送り管テーパ部の中まで延伸することなく、あるいは僅かに延伸しているだけで、送り管テーパ部で圧縮を達成する。これにより、主圧縮ゾーンでは摩擦が大きく低下する。というのも、この部分では送りねじと圧縮する材料との間に摩擦が生じないからである。従って、テーパ部に材料が送り込まれることによって圧縮が行われる。ねじがテーパ部の中まで達しないことにより、この部分で毛細管が塞がれるのを防止することができる。
【０００８】
摩擦が低下することにより、温度上昇が軽減される。 このことは、とくにプラスチックを含む材料にとって重要である。温度上昇によりプラスチックが溶け、それによって材料が融着するおそれがある。容量を最小化するために圧縮が必要であるばかりではなく、圧縮に続いて機械的分別も実施しなければならない場合は、脱水の際の温度上昇を抑制することが不可欠である。本ねじプレスにより、急激な温度上昇を生じることなく、非常に強力な脱水が可能となる。制御機能は、脱水を推進するために温度上昇も生じるが、プラスチックが溶けて融着するのを回避するように調整される。
【０００９】
例えば製紙産業から出る廃棄物を処理する場合、ポリオレフィンなどのプラスチックを溶かすことなく、プレスによって廃棄物がほとんど脱水されれば、それに続いて、例えばふるい及び／又は風力分別装置などの簡単な手段によって機械的に廃棄物を凝集解除することができる。
【００１０】
排水開口部が送り管テーパ部の半径方向内側領域に配置されている場合は、とくに有利である。そのために、テーパ部の表面は半径方向に２分割されており、好ましくは開口部がこの表面の半径方向内側部分にだけ配置されている。
【００１１】
排水開口部が送り管の中に配置されている場合は、とくに有利である。排水開口部を送り管の中にのみ有しているねじプレスも本発明の基本的態様である。なぜなら、圧縮する材料の粘稠度に応じて、送り管テーパ部の排水開口部を省略できるからである。
【００１２】
送り管テーパ部の最小径は、材料に応じて選択しなければならない。このテーパ部の良好な機能を達成するには、テーパ部をできるだけ小さくするべきであるが、自己固着を防ぐには、圧縮する材料がテーパ部の通過面よりも大きくならないように、塞がれていないテーパ部の内径を選択しなければならない。
【００１３】
送り管テーパ部では、テーパ部頂点部分の排水開口部が、テーパ部底面部分の排水開口部よりも小さい場合は有利である。さらに、テーパ部頂点部分の面当たりの穴は、テーパ部底面部分の面当たりの穴よりも多くてもよい。従って、最終的な穴の列及び最小径の穴は、達成可能な最大の乾燥度によって決まる。頂点部分の穴は、好ましくは先端に向かって延伸している長穴であってもよい。これにより、移送される材料を通って液体がテーパ部内を進まなければならない距離が少なくなる。送り管部分では、面当たりに配置する穴を少なくして、この部分での摩擦を最小化することが好ましい。
【００１４】
送りねじのドライブを制御又は調整するため、送り管及び／又は送り管テーパ部に圧力計を配置することが提案される。しかし、この圧力計は、送り管又は送り管テーパ部での水供給を制御するために用いてもよく、それによって圧力が高くなりすぎるのを防止し、かつねじプレスが水で潤滑されることによって、連続圧縮を達成することができる。
【００１５】
とくにすでに予圧縮された材料を圧縮することにより、硬化の前兆である温度上昇が生じる。従って、送り管及び／又は送り管テーパ部に温度計を配置することが提案される。また、この温度計は、送りねじドライブを制御するため、及びねじプレスへの水の供給を制御するために使用可能な値も検出する。
【００１６】
ねじプレスは、主としてパルプなどの含水材料から水を取り除くために用いられることから、送り管及び／又は送り管テーパ部に水分計を配置することが提案される。このことは、脱水が実施される一方で、脱水が強すぎて送りねじの回転が阻止されるのを制御技術によって防ぐことを目的としている。
【００１７】
移送されるパルプが乾燥しているほど、ねじプレスの内壁の摩擦は強くなる。従って、ねじプレスが、部分的に研磨及び／又はクロムめっきされた内面を有していることが提案される。この場合、送り管の内面及び／又はねじの表面が、少なくとも部分的に摩擦を少なくすように形成されており、好ましくは研磨及び／又はクロムめっきされている場合は有利である。送り管テーパ部の領域も、内面が研磨及び／又はクロムめっきされているのが有利である。なぜならば、この部分では、移送される材料とねじプレスの内側との間に高い圧力が生じるからである。
【００１８】
ねじプレスの送り管は脱水に用いられるが、この送り管が水注入口を有していることも提案される。送り管に水注入口を取り付けることにより、送り管の内面に液膜を保持することが可能になり、この液膜によって、圧縮する材料の送り管テーパ部への滑りがスムーズになる。有利には、送り管テーパ部にも水注入口を設けてもよく、この水注入口により、ねじプレスが一定の作動状態にある場合、ねじプレスに水を供給することができるようになり、それによって温度が低下し、移送する材料の流れ特性が改善される。このことから生じる水の背圧によって、テーパ部までの材料の滑り特性が向上し、エネルギー要求を縮小させることが可能になる。
【００１９】
ねじプレスの単純な構造は、送りねじがその長さにわたって同じ直径を有していることによって得られる。従って、とくに送り管テーパ部が先細りしていることから送り管内で背圧が生じ、それによって脱水が行われる。
【００２０】
この送りねじを用いて、ある程度の脱水を行うことができる。それ以上に強く脱水すれば、ねじのエネルギー消費が極めて高くなるであろう。従って、送り管テーパ部の下流に圧縮機を接続することが提案される。これにより圧縮が２段階で行われるため、圧縮する媒体の連続的な流れが可能となる。
【００２１】
この種の圧縮機を使用する場合、有利には、圧縮機が可動プレートを有している。従って、この下流に接続された圧縮装置は別の圧縮原理に基づいているため、極めて高い圧縮又は極めて良好な脱水が可能になる。圧縮装置としては、（特許文献１）及び（特許文献２）から知られている装置を使用できる。 本出願の中では、これらの特許文献の公開内容を全て参照している。
【００２２】
可動プレート付き圧縮機に加えて、又はその代替として、この圧縮機が回転可能な圧縮機ねじを有していることも提案される。この回転可能なねじは、材料の移送に用いられる。
【００２３】
とくに、この圧縮機ねじが圧縮機テーパ部に通じている場合は有利である。この種の圧縮機テーパ部は抵抗として作用し、移送された材料をさらに圧縮することができる。
【００２４】
送りねじ及び圧縮機ねじを同じシャフトに配置することで単純な構造が得られる。これにより、送りねじ及び圧縮機ねじを、１つ以上の同一のモータで駆動させることができる。送りねじと圧縮機ねじとが必ずしも同じ回転速度を有していなくてもよいように、送りねじと圧縮機ねじとの間にギヤユニット又はクラッチを配置することが提案される。例えば、送りねじと圧縮機ねじとの間の摩擦クラッチは、圧縮機ねじ部分の抵抗が高すぎる場合に送りねじが停止しないように作用する。
【００２５】
好ましくは送りねじと同じシャフトで駆動される圧縮機により、材料に応じて、凝集から溶融塊に至るまで又はその直前までのあらゆる程度の脱水が可能となり、その際、とくに高いエネルギー効率、費用効率及びスペース効率が確保される。
【００２６】
とくにシャフトがねじプレス全体に延伸して設けられている場合で、送りねじ及び圧縮機ねじを取り付けているシャフトが、両側でモータによって駆動されている場合は有利である。このことにより、移送される材料によって生じる抵抗がとくに高い場合、シャフトがねじれる危険性が低下する。
【００２７】
ねじプレスが、フロー方向に向かって送り管テーパ部の下流に配置されている風力分別装置を有している場合はとくに有利である。これにより、脱水された材料を送り管テーパ部の直後に風力分別装置に送ることができるか、又は風力分別前にふるい及び／又は振動装置によって機械的に処理することができる。
【００２８】
本発明に基づく課題は、この種のねじプレスの作動方法によっても解決される。そのために、ねじプレスのシャフトは、一方の端部にモータを有し、他方の端部にジェネレータを有しており、シャフト速度を制御するため、モータの入力電力がジェネレータによって低減される。このことにより、ねじプレスの制御が簡単になる。
【００２９】
これに関連して、ジェネレータがモータとしても使用される場合は有利である。シャフトの両方の側で使用されるモータがジェネレータとしても使用できる場合はとくに有利である。これにより、ねじプレスの作動状態に応じて、シャフトのそれぞれの端部において入力又は出力が可能となる。制御は、シャフトで測定されるトルクに基づいて行ってもよい。
【００３０】
上述した工程段階とは無関係に、送り管及び／又は送り管テーパ部の内側で、移送材料の圧力、温度及び／又は水分量が測定される場合は有利である。
【００３１】
これらの測定値は、モータ及びジェネレータを制御及び調整するために用いられる。しかし、これらの測定値は、移送材料への水供給部を制御するためにも使用することができ、それによって、ねじプレスを通る移送材料の流れがスムーズになる。
【００３２】
しかしながら、これらの測定値は、送りねじの速度あるいは送り管テーパ部及び／又は圧縮機テーパ部の通過部分のサイズを調整するためにも用いることができる。移送材料の圧縮に可動プレートを使用する場合は、これらの測定値に基づいて、可動プレートの位置又は動きを制御ないし調整することも可能である。従って、圧縮機のプレート位置を制御するために測定値を使用することが提案される。
【００３３】
ねじプレスのどの位置においても水を追加供給することにより、移送材料の流れを改善させることが可能である。しかし、排水口が設けられている領域では、排水口を完全に又は部分的に塞ぐことによって流れを改善することもできる。従って、移送材料からの排水を制御するために測定値を好ましくは使用することも提案される。
【００３４】
ねじプレスの有利な実施例を図に示し、以下に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】一段圧縮式ねじプレスの図である。
【図２】二段圧縮式ねじプレスの図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１に示されているねじプレス１は、主として、筒型の送り管２と、その中に配置されている回転可能な送りねじ３とを有している。 入口端部４には流入口５が設けられており、出口端部６にはファネル７が設けられている。このファネル７は、調整可能なプレート９、１０によって形成される内部テーパ部８と、送り管テーパ部１１として働き、かつ送り方向に向かってプレート９、１０の下流に接続されている外部テーパ部とを有している。送り管テーパ部１１は液体の供給部である水供給部１２を有し、水は、制御弁１３によりこの供給部を介して送り管テーパ部１１の開口部１４から筒型送り管２の端部の先細り領域に達する。
【００３７】
さらに、送り管テーパ部１１は、脱水のために制御弁１５を装備した排水口１４を有しており、それによって先細り領域１６から水が排出される。
【００３８】
水供給部１２は排水口として用いることもでき、とくに排水口１４は、水の流れる方向をその都度切り替えることによって給水にも用いることができる。
【００３９】
その他の排水口１７、１８、１９、２０は、筒型送り管２の下側にある。プレート９及び１０も、水が通過するための開口部又は穿孔を有していてよい。これらのプレート９及び１０は、筒型送り管に対して角度位置を調整できるように形成されており、それによって内部テーパ部８を調整できるようになっている。内部テーパ部８がとくに急勾配に調整されている場合、移送される材料の圧力が筒型送り管２の部分で上昇するため、移送される材料の温度が上昇するおそれがある。そのため、筒型送り管２及び／又は内部もしくは外部テーパ部の中に温度計２１が設けられている。
【００４０】
ねじプレスの使用中、例えば液状媒体中に５％の固形物を含む材料を脱水する場合、この材料は流入口５から加えられ、筒型送り管２に沿って移送される。そのために、送りねじ３がモータ（図示されていない）によって回転する。移送する材料は、まず、内部テーパ部８のプレート９、１０に達する。この抵抗により材料の脱水が生じ、排水口１７〜２０から水が排出される。次に、材料は送り管テーパ部１１に達し、この部分で排水口１４からさらに水が取り除かれる。圧縮された材料は、例えば乾燥質量９０％で出口２２に達する。
【００４１】
温度計２１の測定値が高すぎる場合、背圧を低下させるために、内部テーパ部８のプレート９、１０が調整できるようになっている。さらに排水口１７〜２０も閉じることができ、最終的には制御弁１３によって水供給部１２から水が供給されて、強すぎる圧縮を防止することができ、それによってとくに圧縮した材料の溶着を防止することができる。
【００４２】
この特殊な構造により、供給される材料がさまざまな特徴を有していても、ねじプレスが連続して作動している中で一定の残留含水量を維持することができるため、高圧によって材料に望ましくない物理的変化が生じるおそれはなくなる。
【００４３】
この種のねじプレスの発展形態が図２に示されている。このねじプレス３０は、送り管３１と回転可能な送りねじ３２とを有している。排水のために、排水開口部３３〜３７が送り管３１の入口領域に設けられている。さらに送り管テーパ部３８にも、別の排水開口部３９、４０が設けられている。送り管３１と送り管テーパ部３８には、それぞれ圧力計４１及び４２、温度計４３、４４及び水分計４５、４６が配置されている。
【００４４】
送り管テーパ部３８に向かい合う端部には、送り管３１の筒型領域に、研磨された内面４７が設けられており、この内面は、送り管３１の内側で液膜４９を形成するために水注入口４８と接続されている。
【００４５】
送り管テーパ部３８の下流には、可動プレート５１〜５３を有する圧縮機５０が接続されている。 この圧縮機５０は、主に、可動プレート５１〜５３を備える筒型管５４と、回転可能な圧縮機ねじ５５とを有している。この圧縮機ねじ５５は、すでに圧縮された材料をさらに圧縮するために、その圧縮済み材料を圧縮機テーパ部５６に移送する。圧縮機は排水口５７も有しており、好ましくはこの排水口が閉鎖可能に設計され、圧縮機領域で排水を制御できるようになっている。 高すぎる温度上昇を防止するため、水供給部５８が設けられている。最終的に圧縮された材料は、ほぼ乾燥した状態で出口５９から圧縮機を出る。
【００４６】
送りねじ３２及び圧縮機ねじ５５は同じシャフト６０に配置されており、シャフト６０はその端部でモータ６１及び６２によって駆動される。両方のモータは、ジェネレータとしても用いることができる。
【００４７】
この種のねじプレスを作動する場合、例えばシャフト６０を２つのモータ６１及び６２によってゆっくりと回転させることが可能である。プレート５１〜５３の傾斜を大きく設定した場合、これらのプレート部分の通過面積が小さくなるため、大きな背圧が生じる。 これにより、圧縮機５０の領域で温度が高くなる。温度上昇が大きすぎる場合は、プレート５１〜５３の調整角度を下げることによって、通過部分を大きくすることができる。これにより抵抗が減るため、移送材料はモータ６１及び６２によってより速くねじプレスを通って運ばれる。このことから、圧縮機５１部分の温度が低下する。
【００４８】
とくに、モータをジェネレータとして使用することにより、単純なモータと僅かな制御努力とによって連続圧縮を達成することができる。
【００４９】
１つの実施例では、（特許文献３）に記載の、ここで全内容を参照している、パルパー又は処理機の中で飲料容器が前処理され、必要に応じて、残留物がさらに液体遠心分離器で濃縮される。その後で残留物をねじプレスで脱水し、次に風力分別装置の中でＰＥ−ＨＤとＰＥ−ＬＤを分離する。このとき、プラスチックがねじプレスの中で溶けないように厳重に注意する必要がある。なぜなら、溶解又は溶着したプラスチック部分は風力分別装置には適していないからである。
【図１】
2016510693.tif 000003
【図２】
2016510693.tif 000004
【国際調査報告】
2016510693.tif 000005
2016510693.tif 000006
2016510693.tif 000007
2016510693.tif 000008
2016510693.tif 000009
2016510693.tif 000010