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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Waschen und Sortieren von
Schwergut und Leichtgut enthaltendem Schüttgut, mit einer um ihre Längsachse
rotierenden Trommel, deren Drehachse und/oder deren in Richtung
der Längsachse
betrachtete Innenseite zur Horizontalen geneigt ist und die innen
mit mindestens einer Wendel zur Förderung von Schwergut zu einer
Austragsöffnung
versehen ist, wobei sich die Austragsöffnung für das Schwergut an einem Ende
der Trommel befindet, das entgegensetzt zu dem anderen Ende der
Trommel liegt, an welchem die Trommel eine Stirnwand mit einer Austragsöffnung für als Schwimmgut
auszutragendes Leichtgut aufweist, wobei die Drehachse der Trommel
durch die Austragsöffnung
für das
Leichtgut verläuft,
und mit einer Einrichtung zum Einleiten von Flüssigkeit in die Trommel.
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Derartige
Vorrichtungen werden beispielsweise in Bodenwaschanlagen zum kontinuierlichen Reinigen
von kontaminierten Böden
eingesetzt.
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In
der
DE 38 01 150 A1 ist
eine Waschtrommel beschrieben, mit der Leichtstoffe, und zwar Kohle-
und Holzteile, von Kies getrennt werden. Das Aufgabegut wird dazu
gegen einen Wasserstrom gefördert,
wobei die leichteren Kohle- und
Holzteile als Überlauf
mit Wasser aus der Wasch trommel ausgetragen werden, während der
Kies gegen den Waschstrom bewegt, dadurch zusätzlich gewaschen und am anderen
Ende der Waschtrommel auf einen Schwingentwässerer ausgetragen wird. Die
konstruktive Ausgestaltung des Leichtstoffaustrages und des Kiesaustrages
ist in der
DE 38 01
150 A1 allerdings nicht offenbart.
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Bei
herkömmlichen
Waschtrommeln dieser Art, die auch als Trommelscheider oder Trommelsinkscheider
bezeichnet werden, ist die rotierende Trommel zylindrisch ausgebildet,
wobei die Drehachse der Trommel gegenüber der Horizontalen flach geneigt
ist. Das tiefer liegende Ende der Trommel ist mit einer kreisringförmigen Stirnwand
versehen, die eine kreisförmige
Austragsöffnung
aufweist und ein Wehr bildet, welches von dem schwimmenden Leichtgut
mit einem Teil des in der Trommel als Trennmedium eingesetzten Wassers überwunden werden
muss. Das Sinkgut bzw. Schwergut wird von einer oder mehreren an
der Innenseite der Trommel angebrachten Wendeln (Schneckenförderer)
zu einem an das andere Ende der Trommel angesetzten Schöpfrad gefördert, gehoben
und einer Austragsschurre zugeführt
(vgl. z.B. Schubert, Aufbereitung fester mineralischer Rohstoffe,
Band II, 2. Auflage, Seite 39; und
DE 38 15 309 A1 ).
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Bei
größeren Leichtgut-Stücken besteht
das Problem, dass diese das von der Trommelstirnwand gebildete Wehr
mitunter nicht überwinden
können und
sich in der Trommel aufstauen, was zu einer Beeinträchtigung
der Trennschärfe
des Sortierprozesses führen
kann. Es sind allerdings auch Trommelscheider bekannt, die im Bereich
der Trommelstirnwand eine zusätzliche
mechanische Austragsvorrichtung aufweisen, welche den Leichtgutaustrag
unterstützt.
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Aus
der
DE 1 951 527 A ist
eine Gegenstromwaschtrommel für
Grubenhaufwerke, wie Erze oder dergleichen bekannt, bei der an der
Gutaufgabeseite ein in die Flüssigkeit
eintauchendes Schöpforgan
angeordnet ist, das die im Haufwerk vorhandenen Holzteile durch
die stirnseitig angeordnete Aufgabeöffnung austrägt, wobei
die Zufuhrvorrichtung für
das zu waschende Haufwerk hinter dem Schöpforgan in die Trommel mündet. Das
Schöpforgan
ist als perforierte Rinne ausgebildet und an der Stirnwand der Trommel
in Form einer Spirale angeordnet. An dem Schöpforgan ist ein nach außen hin
konisch erweitertes Holzaustragssieb angeschlossen. Unterhalb des
Holzaustragssiebes ist ein Trübeauffangstutzen
angeordnet. An der Innenwandung der Waschtrommel sind mehrere Transportschaufeln
angeordnet. Etwa in der Mitte der Waschtrommel befindet sich eine
radial angeordnete, gelochte Ringscheibe, die an den Leitschaufeln
befestigt ist und die einen mit Abstand geringeren Außendurchmesser
aufweist als der Innendurchmesser der Waschtrommel. Ferner befindet
sich im Trommelinnern auf der der Gutaufgabeseite gegenüberliegenden
Seite eine Schöpfvorrichtung
für das
gewaschene Gut.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem konstruktiven
Aufbau ohne eine zusätzliche
bewegte Austragsvorrichtung eine hohe oder gar verbesserte Trennschärfe ermöglicht.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 definierte Vorrichtung. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist demnach im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Austragsöffnung für das Leichtgut
exzentrisch zur Drehachse der Trommel angeordnet und/oder nicht
kreisförmig
ausgebildet ist, so dass sich bei der Rotation der Trommel unter Zulauf
von Flüssigkeit
und Aufgabe des Schüttgutes in
die Trommel ein periodischer Austrag von Flüssigkeit mit Leichtgut an der
Austragsöffnung
für das Leichtgut
ergibt.
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Die
erfindungsgemäße Ausgestaltung
der dem Leichtgutaustrag dienenden Austragsöffnung führt zu einem periodischen,
taktweisen Überlauf, wobei
der Volumenstrom der überlaufenden
Flüssigkeit
zeitweise relativ hoch ist. Hierdurch wird in der Flüssigkeit
nahe der Flüssigkeitsoberfläche periodisch
eine relativ starke Strömung
in Richtung der Leichtgutaustragsöffnung erzeugt, so dass größere Leichtstoff-Stücke besser
und zuverlässiger
ausgetragen werden als dies bei herkömmlichen gattungsgemäßen Trommelscheidern
der Fall ist. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet
sich durch eine relativ einfache konstruktive Gestaltung aus und
erfordert keine mechanisch bewegte Austragsvorrichtung, etwa in
Form eines Paddel- oder Schaufelrades oder dergleichen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist dementsprechend weitestgehend wartungsfrei.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Austragsöffnung für das Leichtgut vorzugsweise
einen gekrümmten,
insbesondere spiralförmigen
Kantenverlauf auf, der mindestens einen Abschnitt einer Ellipse
umfasst.
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Nach
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann die Austragsöffnung für das Leichtgut einen
stufenförmigen
Ausschnitt bzw. Umfangsabsatz umfassen. Hierdurch lässt sich
ein kurzzeitig besonders hoher Austragsvolumenstrom erzeugen.
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Die
Austragsöffnung
für das
Leichtgut ist vorzugsweise so ausgebildet und/oder angeordnet, dass
sich dort je Trommelumdrehung einmal ein taktweiser Austrag von
Flüssigkeit
mit Leichtgut ergibt.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
besteht darin, dass die Austragsöffnung
für das
Schwergut bündig
mit der Innenseite der Trommel abschließt. Die Trommel weist bei dieser
Ausgestaltung an der dem Schwergutaustrag dienenden Austragsöffnung also
keine als Wehr wirkende Stirnwand auf. Dementsprechend ist hier
auch keine Austragsvorrichtung in Form eines Schöpfrades oder dergleichen erforderlich.
Hierdurch wird der konstruktive Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung
weiter vereinfacht und auf störungsanfällige bzw.
wartungsaufwendige Bauteile verzichtet.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel um eine senkrecht zu
ihrer Drehachse verlaufende Achse schwenkbar gelagert und mit einer
Einrichtung versehen ist, mittels der die Neigung der Trommeldrehachse
gegenüber der
Horizontalen einstellbar ist. Die Einstelleinrichtung kann beispielsweise
durch eine Winde verwirklicht werden. Über diese Einstellmöglichkeit
lässt sich die
Trennschärfe
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bei Änderungen
der Beschaffenheit des zu waschenden und zu sortierenden Aufgabegutes
optimieren.
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Eine
andere bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
besteht darin, dass die Einrichtung zum Einleiten von Wasch- und
Trennflüssigkeit
in die Trommel derart ausgebildet ist, dass die Flüssigkeit
innerhalb eines axialen Abschnitts der Trommel eingeleitet wird,
der in Bezug auf die Längsachse
der Trommel zwischen der Austragsöffnung für das Leichtgut und der Mitte
der Trommel liegt. Besonders bevorzugt liegt die Stelle der Flüssigkeitseinleitung
innerhalb eines axialen Abschnitts der Trommel, der in Bezug auf
die Längsachse
der Trommel ein Drittel der Trommel ausmacht und an der Austragsöffnung für das Leichtgut
beginnt. Die Einrichtung zum Einleiten von Flüssigkeit in die Trommel weist
dabei vorzugsweise mindestens ein schräg in Richtung der Austragsöffnung für das Leichtgut
gerichtetes Strahlrohr auf, wobei der aus dem Strahlrohr austretende
Flüssigkeitsstrahl
in spitzem Winkel auf die Flüssigkeitsoberfläche innerhalb
der Trommel trifft. Eine solche Positionierung der Flüssigkeitseinleitungsstelle
stellt eine gute Spülwirkung,
insbesondere eine Auflösung
von Agglomeraten sicher und unterstützt den periodischen Austrag
des Leichtgutes aus der Trommel.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist vorgesehen, dass die Trommel in drei aufeinander folgende axiale
Abschnitte gegliedert ist, wobei in einem ersten axialen Abschnitt,
der an dem Ende der Trommel beginnt, an welchem die Austragsöffnung für das Leichtgut
angeordnet ist, und ein Drittel bis zur Hälfte der Länge der Trommel ausmacht, eine
erste Wendel zur Förderung
von Schwergut in Richtung der dem Schwergut zugeordneten Austragsöffnung eingebaut ist,
in dem darauf folgenden axialen Abschnitt Einbauten vorhanden sind,
die bei Rotation der Trommel Schwergut aus der Flüssigkeit
anheben, in die Flüssigkeit
zurückfallen
lassen und Schwergut in Richtung der dem Schwergut zugeordneten
Austragsöffnung
fördern,
und in dem darauf folgenden dritten axialen Abschnitt eine zweite
Wendel eingebaut ist, die Schwergut zu der dem Schwergut zugeordneten Austragsöffnung fördert.
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Die
in dem mittleren axialen Trommelabschnitt angeordneten Einbauten
können
insbesondere in Form von Hubleisten ausgebildet sein, die jeweils
aus einem im wesentlichen geradlinigen Winkelprofil gebildet sind
und leicht schräg
zur Drehachse der Trommel verlaufen, d.h. in Richtung der dem Schwergut
zugeordneten Austragsöffnung
schwach geneigt sind. Diese Einbauten bewirken eine Auflockerung
des in der Trommel befindlichen Schüttgutes und unterstützen den
Wascheffekt, d.h. die Reinigung des Schwergutes.
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Weitere
bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden
Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen in schematischer Darstellung:
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1 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung mit
einer Waschtrommel in Seitenansicht;
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2 eine
Stirnseitenansicht auf das die Austragsöffnung für das Schwergut aufweisende Ende
der Waschtrommel;
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3 eine
Längsschnittansicht
der Waschtrommel gemäß 1;
und
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4 eine
Stirnseitenansicht auf das die Austragsöffnung für das Leichtgut aufweisende
Ende der Waschtrommel.
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In 1 ist
ein modulartiges Rahmengestell 1 dargestellt, das Teil
einer Aufbereitungsanlage zur Reinigung kontaminierter Böden ist.
In dem Rahmengestell 1 ist ein Maschinengestell 2 gelagert
ist, das eine zylindrische, um ihre Längsachse drehbare Trommel 3 trägt. Die
Trommel 3 dient als Wasch- und Sortiervorrichtung für kontaminiertes,
grobkörniges Schüttgut, zum
Beispiel ölverschmutzten
Kiesboden, Schotter, insbesondere Gleisschotter, und Straßenkehricht.
Das Schüttgut
kann insbesondere eine Korngröße > 32 mm aufweisen.
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An
dem Maschinengestell 2 sind sechs (oder auch mehr) Stützräder 4 gelagert,
die so angeordnet sind, dass die zylindrische Trommel 3 mit
ihrer Unterseite darauf abgestützt
ist. Zur axialen Führung
sind zwei Rollen (nicht gezeigt) vorgesehen. Die Trommel 3 kann
beispielsweise einen Innendurchmesser im Bereich von etwa 170 bis
200 cm und eine Länge
im Bereich von etwa 450 bis 500 cm aufweisen. Das Maschinengestell 2 ist
schwenkbar gelagert. Hierzu sind am linken Ende des Maschinengestells 2 geeignete Drehlager 5 angeordnet,
während
am rechten Ende Hubwinden 6 oder dergleichen zur Einstellung
der Neigung des Maschinengestells 2 vorgesehen sind. Die
Neigung der Trommeldrehachse kann somit gegenüber der Horizontalen eingestellt
werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der von der
Trommeldrehachse und der Horizontalen eingeschlossene Neigungswinkel
etwa 6 Grad.
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Auf
dem Maschinengestell 2 ist ferner ein Antrieb zur Rotation
der Trommel 3 installiert. Der Antrieb besteht aus zwei
Elektro-Stirnradgetriebemotoren 7, 8, die jeweils über ein
Zahnrad mit einer am Außenumfang
der Trommel angebrachten Kette 9 oder Verzahnung kämmen (siehe 2 und 3).
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In
der Trommel 3 findet eine Gegenstromsortierung des Schüttgutes
nach Schwergut und Leichtgut statt. Das Schwergut, das in der Zeichnung
schematisch durch dunkele Rechtecke dargestellt ist, wird am rechten
Ende der Trommel 3 ausgetragen und gelangt über einen
Trichter 10 und eine daran anschließende Schurre (nicht gezeigt)
zu einer Klassiervorrichtung (nicht gezeigt), beispielsweise einem Schwingsieb.
Das Leichtgut ist schematisch durch helle Rechtecke dargestellt.
Es wird mit als Wasch- und Trennflüssigkeit dienendem Prozesswasser
am linken Ende der Trommel 3 ausgetragen und gelangt über einen
Trichter 11 und eine daran anschließende Schurre (nicht gezeigt)
zu einem Entwässerungssieb (nicht
gezeigt).
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Das
zu waschende und zu sortierende Schüttgut wird der Trommel 3 über ein
Förderband 12 und
eine nachfolgende Schrägrinne
bzw. Schurre 13 zugeführt.
Die Schurre 13 erstreckt sich durch die Austragsöffnung für das Leichtgut
in die Trommel 3 und mündet
innerhalb eines axialen Abschnittes 3.1 der Trommel 3,
der ausgehend von der Austragsöffnung
für das
Leichtgut etwa einem Drittel der Trommellänge entspricht. In diesem Abschnitt 3.1 mündet auch
eine Rohrleitung 14, über
die das als Wasch- und Trennflüssigkeit
dienende Prozesswasser zugeführt
wird (vgl. 3). Am rechten Ende der rotierenden
Trommel 3 sowie im Abwurfbereich des Förderbandes 12 sind
Abluft-Absaugvorrichtungen
(nicht dargestellt) angeordnet.
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Wie
in 3 zu erkennen ist, weist nur das dem Leichtgutaustrag
zugeordnete Ende der Trommel eine die Trommel 3 teilweise
verschließende,
als Wehr wirkende Stirnwand 15 auf. Die Austragsöffnung 16 für das Schwergut
schließt
dagegen bündig mit
der Innenseite der Trommel 3 ab. Es ist auch möglich, den
an der Austragsöffnung 16 angeordneten
Flansch mit einem Innendurchmesser auszuführen, der etwas größer als
der Innendurchmesser der Trommel 3 ist. An der Austragsöffnung 16 wäre dann ein
kleiner radialer Absatz vorhanden. Die Drehachse M der Trommel 3 verläuft durch
die Austragsöffnung 17 für das Leichtgut.
Die Aufgabeschurre 13 ist in den 3 und 4 der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt.
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Im
Gegensatz zu herkömmlichen
Waschtrommeln bzw. Trommelscheidern ist die Austragsöffnung 17 für das Leichtgut
bei der erfindungsgemäßen Trommel
nicht kreisscheibenförmig
ausgebildet. Eine bevorzugte Ausgestaltung dieser Austragsöffnung ist
in 4 dargestellt. Die Austragsöffnung 17 weist einen
gekrümmten
Kantenverlauf 18 auf, der einen Abschnitt einer Ellipse
umfasst. Der Kantenverlauf 18 ist im wesentlichen spiralförmig ausgebildet und
umfasst einen stufenförmigen
Ausschnitt bzw. Umfangsabsatz 19.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin,
dass die Austragsöffnung 17 für das Leichtgut
in einer mit der Stirnwand 15 (Stahlflansch) der Trommel 3 verklebten
oder lösbar
verbindbaren Kunststoffplatte ausgebildet ist, die eine in der Stirnwand 15 ausgebildete Austragsöffnung verkleinert.
Alternativ kann auch die Stirnwand 15 selbst aus Kunststoff
bestehen. Die Geometrie der Austragsöffnung 17 kann dann
mittels einer Stichsäge
oder dergleichen schnell und einfach modelliert werden. Auf diese
Weise kann eine optimale Anpassung der Austragsöffnung 17 in Bezug auf
das abzutrennende Leichtgut vorgenommen werden.
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Mit
dem Bezugszeichen 20 ist die Wasser- bzw. Flüssigkeitsoberfläche bezeichnet.
Es ist zu erkennen, dass bei der in 4 durch
den Pfeil 21 angedeuteten Drehrichtung der Trommel 3 zuerst
der den elliptischen Abschnitt der Austragsöffnung 17 begrenzende
Umfangsabsatz 19 periodisch unter das Niveau der Flüssigkeitsoberfläche 20 bewegt
wird. Bei der weiteren Drehung der Trommel 3 wird der wirksame
Auslaufquerschnitt dann allmählich
kleiner, bis es zu einer zeitweiligen Unterbrechung des Überlaufs
kommt. Auf diese Weise ergibt sich bei der Rotation der Trommel 3 unter
Zulauf von Flüssigkeit
und Aufgabe des Schüttgutes
in die Trommel 3 ein periodischer Austrag von Flüssigkeit
mit Leichtgut an der Austragsöffnung 17.
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Die
Wasch- und Trennflüssigkeit
wird über die
in 3 dargestellte Rohrleitung 14 zugeführt. Die
Rohrleitung 14 ist mit einem schräg in Richtung der Austragsöffnung 17 gerichteten
Strahlrohr 22 versehen. Der aus dem Strahl rohr 22 austretende
Flüssigkeitsstrahl
trifft in spitzem Winkel auf die Flüssigkeitsoberfläche 20.
Ein Teil der Wasch- und Trennflüssigkeit
wird zudem über
die Aufgabeschurre 13 in die Waschtrommel eingeleitet (vgl. 1).
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Die
Trommel 3 ist in drei aufeinander folgende axiale Abschnitte 3.1, 3.2 und 3.3 gegliedert.
In dem Abschnitt 3.1, der an dem Ende der Trommel 3 beginnt,
an welchem die Austragsöffnung 17 angeordnet
ist, und etwa ein Drittel der Länge
der Trommel 3 ausmacht, ist eine eingängige Wendel 23 zur Förderung
von Schwergut in Richtung der dem Schwergut zugeordneten Austragsöffnung 16 eingebaut.
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In
dem darauf folgenden axialen Abschnitt 3.2 sind mehrere,
beispielsweise vier über
den Innenumfang der Trommel 3 verteilt angeordnete Hubelemente 24 eingebaut,
die leisten- oder schaufelförmig ausgebildet
sind und bei der Rotation der Trommel 3 Schwergut aus der
Flüssigkeit
anheben und in die Flüssigkeit
zurückfallen
lassen. Da die Hubelemente 24 nicht parallel zur Drehachse
M verlaufen, sondern in Richtung der Austragsöffnung 16 geneigt
sind, fördern
sie das Schwergut in Richtung der dem Schwergut zugeordneten Austragsöffnung 16.
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In
dem dritten axialen Abschnitt 3.3 der Trommel 3 ist
eine zweite eingängige
Wendel 25 eingebaut, die das Schwergut schließlich zu
der Austragsöffnung 16 fördert.
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Die
Innenseite der Trommel 3 einschließlich der daran befestigten
Einbauten 23, 24 und 25 ist vorzugsweise
mit einer insbesondere gegen Korrosion schützenden sowie lärmmindernden
Gummi- und/oder Kunststoffbeschichtung versehen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist in ihrer Ausführung
nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr
sind mehrere Varianten möglich,
die auch bei grundsätzlich
abweichender Gestaltung von dem in den Ansprüchen angegebenen Erfindungsgedanken
Gebrauch machen. So kann die Austragsöffnung 17 für das Leichtgut
beispielsweise auch eine andere nicht kreisförmige Kontur aufweisen. Um
die Kontur oder Form der Austragsöffnung 17 gegebenenfalls
einfach ändern
bzw. wechseln zu können,
wird im Übrigen vorgeschlagen,
dass diese Austragsöffnung 17 in
einer separaten, mit der Stirnwand 15 der Trommel 3 verbundenen
oder lösbar
verbindbaren Platte (nicht gezeigt) ausgebildet ist, die eine in
der Stirnwand 15 ausgebildete größere Austragsöffnung blendenartig verkleinert.
Die Platte besteht vorzugsweise aus Kunststoff und kann mit der
vorzugsweise aus Stahl bestehenden Stirnwand 15 durch eine
Klebeverbindung verbunden sein.
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Abweichend
von dem dargestellten Ausführungsbeispiel
kann die Trommel 3 oder zumindest die Innenseite der Trommel 3 auch
konisch ausgebildet werden, wobei die Drehachse der Trommel dann
gegebenenfalls auch horizontal verlaufen kann. Die Verwendung einer
zylindrischen Trommel 3 mit geneigter Drehachse M wird
jedoch bevorzugt.