Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen eines Stoffgemisches, insbesondere eines Wertstoffgemisches in einzelne Stoffkomponenten unterschiedlicher Beschaffenheit.
In Ländern bzw. Regionen, wo die Bevölkerung stark sensibilisiert ist für einen haushälterischen Umgang mit den materiellen Resourcen kann erwartet werden, dass jede Abfall-Wertstoffkategorie in getrennte Sammelbehälter geworfen wird, was eine nachträgliche mechanische Trennung erübrigt.
Anderseits sind auch gute Resultate bzw. hohe Rücklaufquoten für die betreffenden Stoffqualitäten erreicht worden, wenn man dem Konsumenten zumindest soweit entgegenkommt, dass er z.B. alle Wegwerfhohlgefässe der täglichen Konsumgüter in dieselbe Tonne werfen kann.
In jüngster Zeit werden vermehrt Anstrengungen für ein möglichst vollkommenes Recycling, zumindest bei Glasgefässen, Konservendosen, Aludosen, Plastikflaschen usw. gemacht. Die dabei neu entstehenden Materialströme sollen rationell separiert werden, damit die einzelnen Grundmaterialien wie Glas und Aluminium mit einem Minimum an Aufwand in die je anderen Verarbeitungszentren zurückgeführt werden können. Bei Glas wird ein möglichst geringer Glasbruch gefordert. Dies schliesst eine zu grosse Massierung aus. Die Konsequenz daraus sind viele Kleinanlagen, möglichst in der Nähe der Verbraucher.
Die gängige Praxis ist das Verlesen in verschiedene Stoffkategorien von Hand. Ein typisches Kennzeichen aller hochindustrialisierten Gesellschaften sind die hohen Kosten für alle Handarbeit. Der hohe erforderliche Handarbeitsaufwand steht aber oft einem durchschlagenden Erfolg für ein Recycling der Rohstoffe im Wege.
Der Anmelderin sind nur wenige Praxisfälle für die Separierung der genannten Hohlgefässe mit automatischen Mitteln bekannt. Dabei wird der Produktstrom auf ein Schrägförderband gespiesen. Je nach Rolleigenschaften und Schwere werden die schweren Glasgefässe und die leichteren Aludosen resp. Plastikbehälter an anderer Stelle abgeworfen. Der hohe Preis und der geringe Produktdurchsatz für eine solche verhältnismässig komplexe Anlage verhindert eine Marktdurchsetzung dieses Lösungsgedankens.
Der Erfindung wurde nun die Aufgabe gestellt, mit einfachen, kostengünstigen Betriebsmitteln bzw. der entsprechenden Verfahrenstechnik einen hohen Trenneffekt für ein Stoffgemisch zu erzielen. Weiter sollen für den Betrieb möglichst wenig Energie aufgewendet werden und die Bedienbarkeit durch wenig geschultes Personal möglich sein.
Die erfindungsgemässe Lösung ist dadurch gekennzeich net, dass das Stoffgemisch kontinuierlich auf eine in Rotation versetzte, nach innen nachgebende Trommel, in deren oben liegenden Bereich mit tangentialer Komponente, gespiesen wird, wobei in Abhängigkeit der Flächenpressung eine flächendruckspezifisch schwere Fraktion in die Trommel einsinkt und nach unten abgegeben und eine zweite flächendruckspezifisch leichte Fraktion an der Oberfläche verbleibt und von der Trommel tangential abgewiesen wird.
Zur Überraschung aller beteiligten Fachleute konnte bereits mit einer ersten, sehr einfach konzipierten Versuchseinrichtung mit geringen Änderungen der Betriebsparameter eine nicht erwartete Sortierqualität erreicht werden. Es war z.B. nach wenigen Probeläufen möglich, ein Gemisch von Glasflaschen, Plastik- und Aludosen, so wie es in entsprechenden US-Sammelstellen anfällt, zu 100% richtig in Glas und die übrigen Komponenten zu trennen. Für den Versuch wurde eine einfache, wie bei Autowaschanlagen bekannte Trommelbürste eingesetzt. Der Energiebedarf für die Sortierung beträgt im Vergleich zu Luftsortier-Lösungsansätzen nur wenige Prozente.
Bei erstmaligem Betrachten des Versuchs fehlt dem Betrachter sogar das spontane Verständnis, weshalb ohne unmittelbar erkennbaren Grund die Glasflasche einfach in die Trommel versinkt und unten austritt, die Plastikflasche jedoch mit völliger Treffsicherheit abgewiesen und in einen anschliessenden Auffangbehälter bzw. auf ein entsprechendes Wegführelement geworfen wird. Durch die Erfindung ist erst erkannt worden, dass der Parameter der Flächenpressung für viele Sortierprobleme, besonders bei Körpern, die eine zum vorneherein nicht bestimmte Form aufweisen, eine neue ausgezeichnete Sortiertechnik erlaubt, gerade bei sehr schwierigen Sortierproblemen. Das Gewicht, ebenso wie die Grösse spielt für die Flächenpress-Sortiertechnik nur noch eine sekundäre Rolle.
Die Flächenpressung einerseits sowie die dynamischen Wechselspiele zwischen den Borsten und den zu sortierenden Körpern anderseits sind vor allem verantwortlich für den Sortiererfolg.
Die Erfindung erlaubt verschiedene besonders bevorzugte Ausführungsgedanken.
Ganz besonders bevorzugt wird die Trommel als Fliehkrafttrommelbürste ausgebildet und die Nachgiebigkeit resp. Eindrückbarkeit der Trommel, resp. der daraus resultierende Flächendruck durch entsprechende Wahl der Drehzahl und/oder der Bestückung der Trommel, z.B. mit Borsten, festgelegt. Mit der Länge der Borsten kann der grösstmögliche abzutrennende Körper bestimmt werden.
Bevorzugt wird ferner das Stoffgemisch mit einem Zuführaggregat kontinuierlich auf eine zylindrisch ausgebildete Trommel gespiesen. Dabei wird vorgeschlagen, das Stoffgemisch im zuhöchst liegenden zylindrischen Bereich einer um eine horizontale Achse drehenden Trommel aufzugeben. Je nach Materialgemisch wird die Sortierqualität erhöht, indem das zu trennende Gut mit mehr tangentialer Komponente in bezug auf die Trommel oder mit mehr radialer Komponente aufgegeben wird. Die bisherigen Versuche haben gezeigt, dass das Stoffgemisch auf dem Zuführaggregat auf 10 bis 30%, bevorzugt 10 bis 25% der Umfangsgeschwindigkeit der Trommel vorbeschleunigt werden soll. Weiterhin ist erkannt worden, dass die Rotation der Trommel eine starke ausrichtbare Luftströmung erzeugt.
Diese kann nun für die Abtrennung einer weiteren Leichtfraktion wie Papierstücke, Kartoffeln, Fäden, Schnüre usw. ausgenutzt werden. Gleichzeitig verhindert die Luftströmung mit grosser Sicherheit das Umwickeln der Trommel mit Schnüren und dergleichen, so dass eine überraschend hohe Betriebssicherheit erreicht werden kann.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Trennen eines Stoffgemisches in einzelne Stoffkomponenten wie zuvor beschrieben. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Speiseeinrichtung zur kontinuierlichen, tangential gerichteten Aufgabe des Stoffgemisches sowie eine auf unterschiedliche Flächenpressung reagierende Trommel aufweist, wobei eine erste Fraktion durch die Oberfläche der Trommel abweisend und eine zweite Fraktion in die Trommel einsinkend je an getrennter Stelle abführbar sind.
Es wird bevorzugt, die Trommel als Fliehkrafttrommelbürste auszubilden; z.B. im Falle der Verwendung einer Waschbürste für Autowaschanlagen bildet sich der Trommeleffekt erst im Betriebszustand aus. Im Stillstand hängen die Borsten nach unten. Durch die bei der Rotation entstehende Fliehkraft sowie der Wahl der Anzahl sowie der Qualität der Borsten wird das Widerstandsverhalten für das Eindringen von Körpern in das Innere der Trommel festgelegt. Die Wegweiskraft jeder rotierenden Bürste sowie die sich einstellende Luftströmung ergeben den Impuls für die Wegweisung der flächendruck-spezifisch leichteren Teile. Es wird vorgeschlagen, dass die Fördergeschwindigkeit der Speiseeinrichtung 0,5 bis 2 m/sec, bevorzugt 1,2 bis 1,5m/sec und die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel 5 bis 15 m/sec, bevorzugt 7 bis 10 m/sec beträgt, bei einem Durchmesser von 1 bis 1,5 m.
Die Erfindung betrifft ferner die Anwendung des Verfahrens zum Trennen eines Stoffgemisches auf Organe, die organische Produkte und Steine enthalten.
Die Erfindung wird nun anhand von drei Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Die Fig. 1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel
Die Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform
Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die zusätzliche Absaugung einer Leichtfraktion wie Folien, Papier usw.
Es wird nun auf die Fig. 1 Bezug genommen. Das Stoffgemisch wird über eine Speiseeinrichtung 1 direkt einer Sortiertrommel 2 übergeben. Die Sortiertrommel 2 wird über eine Welle 3 angetrieben. An der Welle 3 sind Borsten 4 befestigt, welche durch die Rohrform resp. die dabei wirkende Zentrifugalkraft zu einer zylindrischen Form 5 gebracht werden. In bezug auf die Flächenpressung sinken schwere Teile wie Glasflaschen in das Innere der Trommel ein, wie mit der Flasche 6 min sowie 6 min min dargestellt ist. Die Flasche 6 min min wird unterhalb der Sortiertrommel 1 auf ein Abführband 7 für Schwergut übergeben, und einem entsprechenden Sammler zugeführt.
In bezug auf die Flächenpressung werden leichte Teile wie Aludosen, Plastikflaschen von der Trommeloberfläche beim Auftreten auf die Sortiertrommel 1 sofort abgewiesen, wie mit einer kleinen Aludose 8 min , bzw. 8 min min schema tisch zum Ausdruck kommt. Die Aludose 8, ebenso wie eine grössere Plastikflasche werden über ein zweites Abführband 10 für Leichtgut übergeben. Da erfahrungsgemäss bei den Sammelstellen ein gewisser Glasbruch mitgegeben wird, wird vorgeschlagen, die Speiseeinrichtung 12 für das Stoffgemisch 11 oder, wie in der Fig. 2 zum Ausdruck kommt, als Stangensieb 13 auszubilden. Das über Stabkettenrostförderer resp. Stangensieb abgetrennte Feingut 13 wird über einen weiteren Transporteur 14 einem entsprechenden Bunker zugeführt.
In der Fig. 2 ist eine etwas vereinfachte Ausführungsform dargestellt. Das Stoffgemisch wird über ein Speiseband direkt über ein Stangensieb 21 geführt. Über das Stangensieb werden Feinteile wie Glasscherben, Schmutz usw. vorabgeschieden und dem Feingut zugeführt. Die Trennung erfolgt über die Trommel, ähnlich wie in Fig. 1.
In der Fig. 3 ist eine weitere Ausgestaltung gezeichnet. Dabei wird in Abweichung zu der Fig. 1 der von der Trommel erzeugte Luftstrom in zweifacher Weise ausgenutzt. Der ventilatorradartige Luftstrom wird zur Abhebung aller leichten Teile wie Papier, Plastikteile usw. ausgenutzt und gleichzeitig diese Kategorie von Leichtestteilen über ein Aspirationssystem 30 abgesaugt. Es hat sich nun gezeigt, dass der neue Sortiergedanke in einer ganzen Anzahl von verschiedenen Anwendungsbereichen zum Einsatz gebracht werden kann. So ist es möglich, viele Agrarprodukte in einzelne Komponenten zu separieren, z.B. frisch geerntete Kartoffeln. Diese können von Schmutz und grossen Steinen in sehr hoher Trennschärfe sortiert werden.
The invention relates to a method for separating a mixture of substances, in particular a mixture of valuable substances into individual substance components of different properties.
In countries or regions, where the population is highly sensitized to the economical use of material resources, it can be expected that each waste material category will be thrown into separate collection bins, which makes a subsequent mechanical separation unnecessary.
On the other hand, good results and high response rates for the relevant fabric qualities have also been achieved if the consumer is at least accommodated to the extent that he e.g. can throw all disposable hollow containers of everyday consumer goods in the same ton.
In recent times efforts have been made to recycle as completely as possible, at least for glass jars, food cans, aluminum cans, plastic bottles, etc. The newly created material flows are to be rationally separated so that the individual basic materials such as glass and aluminum can be returned to the other processing centers with a minimum of effort. As little glass breakage as possible is required for glass. This precludes excessive massaging. The consequence of this is many small systems, as close as possible to the consumer.
The usual practice is reading into different categories of material by hand. A typical characteristic of all highly industrialized societies is the high cost of all manual work. The high amount of manual labor required, however, often stands in the way of a resounding success for recycling the raw materials.
The applicant is only aware of a few practical cases for the separation of the hollow vessels mentioned using automatic means. The product flow is fed onto an inclined conveyor belt. Depending on the rolling properties and weight, the heavy glass jars and the lighter aluminum cans are. Plastic container dropped elsewhere. The high price and the low product throughput for such a relatively complex system prevent this solution from being implemented on the market.
The object of the invention was now to achieve a high separation effect for a mixture of substances using simple, inexpensive equipment or the corresponding process technology. Furthermore, as little energy as possible should be used for the operation and the operability should be possible by little trained personnel.
The solution according to the invention is characterized in that the mixture of substances is fed continuously to a drum which is set in rotation and gives inward in the upper region thereof with a tangential component, a fraction which is heavy depending on the surface pressure sinking into the drum and depending on the surface pressure given below and a second light pressure-specific fraction remains on the surface and is tangentially rejected by the drum.
To the surprise of all experts involved, an unexpected sorting quality could already be achieved with a first, very simply designed test facility with minor changes in the operating parameters. It was e.g. After a few trial runs, it is possible to correctly separate a mixture of glass bottles, plastic and aluminum cans, as is the case in corresponding US collection points, into glass and the other components. A simple drum brush, as known from car washes, was used for the experiment. The energy requirement for sorting is only a few percent compared to air sorting solutions.
When viewing the experiment for the first time, the viewer even lacks spontaneous understanding, which is why the glass bottle simply sinks into the drum and emerges from the bottom without immediately recognizable reason, but the plastic bottle is rejected with complete accuracy and thrown into a subsequent collecting container or a corresponding removal element. It has only been recognized by the invention that the parameter of the surface pressure for many sorting problems, especially in the case of bodies which have a shape which is not predetermined in the first place, allows a new, excellent sorting technique, especially in the case of very difficult sorting problems. Weight and size only play a secondary role for the surface press sorting technology.
The surface pressure on the one hand and the dynamic interplay between the bristles and the bodies to be sorted on the other hand are primarily responsible for the sorting success.
The invention allows various particularly preferred embodiments.
The drum is very particularly preferably designed as a centrifugal drum brush and the compliance or. Pressability of the drum, respectively. the resulting surface pressure by appropriate selection of the speed and / or the equipment of the drum, e.g. with bristles. The largest possible body to be separated can be determined with the length of the bristles.
The mixture of substances is preferably fed continuously with a feed unit onto a cylindrical drum. It is proposed that the substance mixture be fed into the cylindrical region lying at the top of a drum rotating about a horizontal axis. Depending on the material mixture, the sorting quality is increased by the material to be separated being fed in with a more tangential component with respect to the drum or with a more radial component. Experiments to date have shown that the mixture of substances on the feed unit is to be pre-accelerated to 10 to 30%, preferably 10 to 25%, of the peripheral speed of the drum. Furthermore, it has been recognized that the rotation of the drum produces a strong, adjustable air flow.
This can now be used to separate another light fraction such as pieces of paper, potatoes, threads, cords, etc. At the same time, the air flow very reliably prevents the drum from being wrapped with cords and the like, so that a surprisingly high level of operational safety can be achieved.
The invention further relates to a device for separating a substance mixture into individual substance components as described above. The device according to the invention is characterized in that it has a feed device for the continuous, tangentially directed feeding of the mixture of substances and a drum which reacts to different surface pressures, a first fraction repelling through the surface of the drum and a second fraction sinking into the drum, each at a separate point are laxable.
It is preferred to design the drum as a centrifugal drum brush; e.g. If a washing brush is used for car washes, the drum effect only develops in the operating state. At a standstill, the bristles hang down. The centrifugal force generated during rotation and the choice of number and quality of the bristles determine the resistance behavior for the penetration of bodies into the interior of the drum. The directional force of each rotating brush and the resulting air flow provide the impulse for the direction of the lighter-weight parts. It is proposed that the conveying speed of the feed device is 0.5 to 2 m / sec, preferably 1.2 to 1.5 m / sec and the peripheral speed of the drum is 5 to 15 m / sec, preferably 7 to 10 m / sec with a diameter of 1 to 1.5 m.
The invention further relates to the application of the method for separating a mixture of substances to organs which contain organic products and stones.
The invention will now be explained in more detail with reference to three exemplary embodiments.
Fig. 1 shows schematically a first embodiment
2 shows a simplified embodiment
Fig. 3 shows an embodiment for the additional suction of a light fraction such as films, paper, etc.
Reference is now made to FIG. 1. The mixture of substances is transferred directly to a sorting drum 2 via a feed device 1. The sorting drum 2 is driven by a shaft 3. On the shaft 3 bristles 4 are attached, which by the tubular shape. the centrifugal force acting thereby is brought to a cylindrical shape 5. With regard to the surface pressure, heavy parts such as glass bottles sink into the interior of the drum, as shown with the bottle for 6 minutes and 6 minutes. The bottle 6 min min is transferred below the sorting drum 1 to a discharge conveyor 7 for heavy goods, and fed to a corresponding collector.
With regard to the surface pressure, light parts such as aluminum cans, plastic bottles from the drum surface are rejected as soon as they appear on the sorting drum 1, as is schematically expressed with a small aluminum can for 8 minutes or 8 minutes. The aluminum can 8, as well as a larger plastic bottle, are transferred via a second discharge belt 10 for light goods. Since experience has shown that a certain amount of broken glass is given at the collection points, it is proposed to design the feed device 12 for the mixture of substances 11 or, as shown in FIG. 2, as a rod screen 13. The bar chain grate conveyor, respectively. Rod sieve separated fine material 13 is fed to a corresponding bunker via a further conveyor 14.
2 shows a somewhat simplified embodiment. The mixture of substances is passed over a feed belt directly over a bar screen 21. Fine parts such as broken glass, dirt etc. are pre-separated and fed to the fine material via the bar screen. The separation takes place via the drum, similar to that in FIG. 1.
A further embodiment is shown in FIG. 3. In deviation from FIG. 1, the air flow generated by the drum is used in two ways. The fan wheel-like air flow is used to lift off all light parts such as paper, plastic parts etc. and at the same time this category of lightest parts is sucked off via an aspiration system 30. It has now been shown that the new sorting concept can be used in a large number of different areas of application. This makes it possible to separate many agricultural products into individual components, e.g. freshly picked potatoes. These can be sorted by dirt and large stones with very high selectivity.