DE102004017678A1

DE102004017678A1 - Vorrichtung zur Fraktionierung eines Substrats

Info

Publication number: DE102004017678A1
Application number: DE200410017678
Authority: DE
Inventors: Karl Wiedemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-04-10
Filing date: 2004-04-10
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2024-04-11
Also published as: DE102004017678B4

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Fraktionierung eines organische und mineralische Stoffe enthaltenden Substrats vorgeschlagen, wie es beispielsweise bei der Kanalreinigung oder beim Straßenkehren anfallen kann. Diese Vorrichtung besitzt einen einfachen und kostengünstigen Aufbau und gewährleistet eine einfache und kostengünstige Betriebsweise. Hierzu ist eine in Achsrichtung ansteigend angeordnete, mittels einer Antriebseinrichtung (4) um ihre Achse rotierbare, an ihren Enden offene Trommel (1) vorgesehen, die eine an der Innenseite ihres Mantels angebrachte, in Achsrichtung verlaufende Innenschnecke (5) aufweist und mittels einer im Bereich ihres unteren Endes in ihren Innenraum hineinragenden Beschickungseinrichtung (6) mit dem Substrat beschickbar und im Bereich ihres oberen Endes mit Wasser beaufschlagbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fraktionierung eines organische und mineralische Stoffe enthaltenden Substrats, insbesondere des bei der Kanalreinigung anfallenden Räumguts.
Bei der Kanalreinigung sowie beim Straßenkehren und dergleichen fällt mit organischen Stoffen verunreinigter Sand an. Die ordnungsgemäße Entsorgung eines derart verunreinigten Materials erfordert hohe Entsorgungskosten.

Aus der EP 769 593 B1 ergibt sich eine in ein Kanalreinigungsfahrzeug integrierte Vorrichtung zur Trennung von Kanalspülsand in mineralische Stoffe und organische Stoffe. Diese bekannte Vorrichtung enthält ein auf einem Fahrzeug angeordnetes Fass, das einen mit einer Flotationseinrichtung versehenen Behandlungsraum enthält, in den der aus dem Kanal aufgesaugte Schlamm eingeworfen wird, der mittels der Flotationseinrichtung unter Zugabe von Wasser in starke Turbulenzen versetzt wird, wobei die mineralischen Stoffe sedimentieren und die organischen Stoffe über ein den Behandlungsraum begrenzendes Überlaufwehr weggespült werden. Diese bekannte Anordnung hat sich zwar in der Kombination von Kanal reinigung und Sandreinigung bewährt. Daneben besteht jedoch auch ein Bedarf nach einer von einem Kanalreinigungsfahrzeug unabhängigen Vorrichtung zur Sandreinigung.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dieses Bedürfnis zu befriedigen und eine Vorrichtung eingangs erwähnter Art zu schaffen, die von einem Fahrzeug zur Aufnahme des verunreinigten Substrats unabhängig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine in Achsrichtung ansteigend angeordnete, mittels einer Antriebseinrichtung um ihre Achse rotierbare, an ihren Enden offene Trommel, die eine an der Innenseite ihres Mantels angebrachte, in Achsrichtung verlaufende Innenschnecke aufweist und die mittels einer im Bereich ihres unteren Endes in ihren Innenraum hineinragenden Beschickungseinrichtung mit dem Substrat beschickbar und im Bereich ihres oberen Endes mit Wasser beaufschlagbar ist.

Die Innenschnecke transportiert das Substrat entgegen der Neigung der Trommel zum vorderen, oberen Ende der Trommel hin. Im Gegenstrom dazu läuft das Wasser in Folge des Gefälles der Trommel zu deren unterem Ende hin ab. Die Windungen der Innenschnecke bilden dabei kleine Hindernisse, über die das Wasser überlaufen muss. Die organischen Stoffe, bei denen es sich um Schwimmstoffe handelt, werden dabei vom Wasser mitgenommen und am unteren Ende der Trommel über die durch das untere Trommelende gebildete Abwurfkante abgeworfen. Das durch die Innenschnecke zum oberen Trommelende hin transportierte Substrat verliert dabei auf seinem Weg immer mehr organische Stoffe. Bei den mineralischen Stoffen handelt es sich um Sinkstoffe, die vom Wasser nicht mitgenom men werden bzw. sehr schnell wieder sedimentieren und und von der Innenschnecke transportiert werden. Bei dem im Bereich des oberen Trommelendes ankommenden Material handelt es sich dementsprechend praktisch ausschließlich um mineralisches Material, das über die durch das obere Trommelende gebildete Abwurfkante abgeworfen wird. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen daher einen sehr einfachen und kostengünstigen Aufbau sowie eine sehr einfache und kostengünstige Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. So kann die Beschickungseinrichtung zweckmäßig mehrere im Bereich des unteren Trommelendes vorgesehene Gänge der Innenschnecke übergreifen. Die von der Beschickungseinrichtung übergriffenen Gänge sorgen dafür, dass kein frisches Substrat zur unteren Abwurfkante gelangt, sondern zuverlässig aufgehalten und in entgegengesetzter Richtung nach vorne transportiert wird. Es ist in diesem Zusammenhang zweckmäßig, wenn die Innenschnecke bis zum unteren Trommelende reicht.

Eine weitere zweckmäßige Maßnahme kann darin bestehen, dass die Innenschnecke mit Abstand vom oberen Trommelende endet, so dass sich im Bereich des oberen Trommelendes eine wendellose Strecke ergibt. Diese Maßnahme bewirkt in vorteilhafter Weise eine Verlangsamung und damit eine gute Entwässerung des gereinigten Materials, bevor dieses über die obere Abwurfkante abgeworfen wird.

Vorteilhaft kann die Innenschnecke mit ihre Gänge überbrückenden Stegen versehen sein. Diese haben die Wirkung von Schaufeln, wel che das transportierte Substrat anheben und abwerfen und damit eine gute Auflockerung bewirken, so dass die organischen Stoffe vom Wasser gut erreicht und mitgenommen werden können.

Zweckmäßig kann dem unteren Ausgang der Trommel eine Kläreinrichtung nachgeordnet sein, deren Ausgang für sauberes Wasser mit der der Trommel zugeordneten Wasserversorgungseinrichtung verbunden ist. Hierdurch wird das Wasser zurückgewonnen, wodurch der Bedarf an Frischwasser und damit die Kosten reduziert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.
Die einzige Figur der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung teilweise im Schnitt.
Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist die Reinigung eines organische und mineralische Stoffe enthaltenden Materials, wie Kanalspülsand, Straßenkehricht etc., derart, dass die mineralischen Stoffe einer Wiederverwendung zugeführt oder kostengünstig auf einer Bauschuttdeponie deponiert werden können. Die abgesonderten organischen Stoffe können in ein Kanalsystem eingeleitet oder auf einer Hausmülldeponie gelagert werden, was infolge des vergleichsweise kleinen Volumens kostenmäßig akzeptabel ist.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung enthält eine durch ein Rohr gebildete Trommel 1, die in Achsrichtung ansteigend angeord net und um ihre Achse rotierbar ist. Die Trommel 1 ist auf stationären Lagerböcken 2, 3 gelagert und mittels einer Antriebseinrichtung 4 um ihre Achse rotierend antreibbar. Die Trommel 1 ist an ihren Enden offen, wodurch sich automatisch ein unterer und ein oberer Ausgang ergeben. Die Trommel 1 ist ferner mit einer durch eine an der Innenseite ihres Mantels angebrachte Wendel gebildeten Innenschnecke 5 versehen, die am unteren Trommelende beginnt und mit einem Abstand a vom oberen Trommelende endet.
Das zu behandelnde Substrat wird mit einem Abstand b vom unteren Trommelende in den Innenraum der Trommel 1 eingeworfen. Hierzu ist eine im dargestellten Beispiel als Förderschnecke ausgebildete Beschickungseinrichtung 6 vorgesehen, die über das offene, untere Trommelende in den Trommelinnenraum hineinragt und dabei mehrere hintere Gänge der hier am unteren Trommelende beginnenden Innenschnecke 5 übergreift. Die Beschickungseinrichtung 6 ist mittels eines zugeordneten Motors 7 antreibbar und durch ein Versorgungsrohr 8 beaufschlagbar, das von einem Silo 9 abgeht, in welches das Substrat von Kanalreinigungsfahrzeugen, Straßenkehrmaschinen etc. abkippbar ist. Die Drehrichtung der Trommel 1 ist so, dass die Innenschnecke 5 das in den Trommelinnenraum eingeworfene Material nach vorne zum oberen Trommelende hin transportiert.
Die Innenschnecke 5 ist über ihrer Länge mit mehreren jeweils zwei benachbarte Gänge überbrückenden Stegen 10 versehen. Diese sind als mit den Schneckengängen bündige, achsparallel verlaufende Bleche ausgebildet. Im dargestellten Beispiel sind die in Transportrichtung aufeinanderfolgenden Stege 10 am Trommelumfang um 90° gegeneinander versetzt. Die Stege 10 bilden praktisch Schaufeln, welche das von der Innenschnecke 5 transportierte Material anheben und wieder abwerfen und damit auflockern.
Zur Reinigung des Substrats wird die Trommel 1 im Bereich ihres oberen Endes mit Wasser beaufschlagt. Hierzu ist ein über das offene obere Trommelende in den Trommelinnenraum hineinragendes, vorzugsweise scheitelnah angeordnetes Wasserrohr 11 vorgesehen, das im wendelfreien Bereich der Trommel 1 endet, so dass sich das aus dem Wasserrohr 11 austretende Wasser in den wendelfreien Bereich der Trommel 1 ergießt.
Das Wasser läuft infolge der Neigung der Trommel 1 im Gegenstrom zur Transportrichtung der Innenschnecke 5 nach unten ab. Das Wasser überwindet dabei nacheinander die einzelnen Gänge der Innenschnecke 5, die praktisch als kleine Überlaufwehre fungieren, wobei die organischen Stoffe, die praktisch Schwimmstoffe sind, mitgenommen werden und die mineralischen Stoffe, die Sinkstoffe sind, zurückbleiben und vorwärtstransportiert werden. Es ergibt sich dementsprechend eine in Transportrichtung der Innenschnecke 5 zunehmende Reinigung des Substrats. Das die organischen Stoffe mitführende Wasser läuft am unteren Trommelende über die durch den unteren Randbereich des unteren Trommelendes gebildete Abwurfkante ab. Das gereinigte, mineralische Material wird im Bereich des oberen Trommelendes über die durch den unteren Randbereich des oberen Trommelendes gebildete Abwurfkante abgeworfen.
Dadurch, dass die Beschickungseinrichtung 6 einige hintere Gänge der Innenschnecke 5 übergreift, ist sichergestellt, dass von dem im Gegenstrom zur Transportrichtung der Innenschnecke 5 nach unten fließenden Wasser kein frisches Substrat bis zum unteren Tromme lende gebracht und aus der Trommel herausgespült wird. Vielmehr sorgen die von der Beschickungseinrichtung 6 übergriffenen Schneckengänge dafür, dass vom Wasser eventuell zunächst mitgenommenes Substrat aufgehalten und entgegen der Strömungsrichtung des Wassers nach vorne transportiert wird.
Dadurch, dass die Innenschnecke 5 mit Abstand vom oberen Trommelende endet, ergibt sich ein dem oberen Trommelende vorgeordneter, oben bereits erwähnter, wendelloser Bereich 12. Dieser bewirkt, eine Verlangsamung des von der Innenschnecke 5 transportierten Materials und damit eine gute Entwässerung dieses Materials, bevor der Abwurf über die durch den unteren Randbereich des oberen Trommelendes gebildeter obere Abwurfkante erfolgt. Zweckmäßig kann an das obere Ende der Innenschnecke 5 eine in den wendellosen Bereich 12 hineinragende Schaufel 13 angesetzt sein, die eine Auflockerung bewirkt.
Das die Trommel 1 bildende Rohr besitzt eine vergleichsweise große Länge und einen vergleichsweise großen lichten Durchmesser. Zweckmäßig beträgt die Länge 6 m und der lichte Durchmesser 0,8 m. Die Neigung der Trommel 1 gegenüber der Horizontalen beträgt zweckmäßig 10°. Die Steigung der Innenschnecke 5 kann zweckmäßig 0,2 m betragen. Die Höhe der Gänge der Innenschnecke 5 sowie der Stege 10 beträgt zweckmäßig 0,1 bis 0,15 m, vorzugsweise 12,5% des Durchmessers. Im vorstehend erwähnten Beispiel liegt somit eine Höhe von 0,1 m vor. Die Trommel 1 wird zweckmäßig mit einer Drehzahl von 15 – 20 U/Min. angetrieben. Bei einer derartigen Trommel 1 lässt sich ein Substratdurchsatz von 6 – 8 m³/h erreichen. Der Wasserbedarf ist 1,2 bis 2 mal höher als der Substratdurchsatz.
Die mineralischen Stoffe werden über die obere Abwurfkante 14 in einen diese unterfassenden Container 15 abgeworfen. Dieser kann als mit einer Siebwand etc. versehener Entwässerungscontainer ausgebildet sein, um eine weitere Entwässerung des aufgenommenen mineralischen Materials zu bewirken. Die untere Abwurfkante 16 der Trommel 1 ist von einer Rinne 17 unterfasst, über die das die organischen Stoffe mitführende Wasser in ein Kanalsystem eingeleitet werden kann. In diesem Fall führt die Rinne 17 zu einem geeigneten Kanaleinlauf.
Zur Senkung des Wasserbedarfs wird das Wasser im dargestellten Beispiel zurückgewonnen und wieder verwendet. Das Wasser wird hierzu gereinigt. Hierzu mündet die Rinne 17 im dargestellten Beispiel in einen Behälter 18, an den eine Pumpe 19 angeschlossen ist, durch welche eine Kläreinrichtung 20 beaufschlagbar ist. Diese ist im dargestellten Beispiel als Schräglamellenklärer ausgebildet und besitzt einen Ausgang 21 für gereinigtes Wasser und einen Ausgang 22 für das ausgeschiedene, organische Material. Der Wasserausgang 21 ist über eine Leitung 23 mit dem am oberen Trommelende in den Innenraum der Trommel 1 eingeführten Wasserrohr 11 verbunden, so dass sich praktisch ein Wasserkreislauf ergibt. Dem das organische Material abführenden Ausgang 22 ist ein Behälter 24 nachgeordnete. Auch hierbei kann es sich zweckmäßig um einen mit einer Siebwand etc. versehenen Entwässerungsbehälter handeln. Das so erhaltene organische Material kann auf einer Hausmülldeponie deponiert werden.

Claims

Vorrichtung zur Fraktionierung eines organische und mineralische Stoffe enthaltenden Substrats, insbesondere des bei der Kanalreinigung anfallenden Räumguts, gekennzeichnet, durch eine in Achsrichtung ansteigend angeordnete, mittels einer Antriebseinrichtung (4) um ihre Achse rotierbare, an ihren Enden offene Trommel (1), die eine an der Innenseite ihres Mantels angebrachte, in Achsrichtung verlaufende Innenschnecke (5) aufweist und mittels einer im Bereich ihres unteren Endes in ihren Innenraum hineinragenden Beschickungseinrichtung (6) mit dem Substrat beschickbar und im Bereich ihres oberen Endes mit Wasser beaufschlagbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschickungseinrichtung (6) mit Abstand vom unteren Trommelende endet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschickungseinrichtung (6) mehrere Gänge der Innenschnecke (4) übergreift.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschickungseinrichtung (6) als Förderschnecke ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschnecke (5) im Bereich des unteren Endes der Trommel (1) beginnt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschnecke (5) mit Abstand vom oberen Ende der Trommel (1) endet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschnecke (5) mit ihre Gänge überbrückenden Stegen (10) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in Transportrichtung der Innenschnecke (5) aufeinanderfolgenden Stege (10) am Umfang der Trommel um 90° gegeneinander versetzt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (10) achsparallel verlaufen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 – 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (10) als mit den Gängen der Innenschnecke (5) bündige Bleche ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum der Trommel (1) mittels eines über das offene obere Trommelende in die Trommel (1) hineinragenden Wasserrohrs (11) mit Wasser beaufschlagbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem unteren Ausgang der Trommel (1) eine Kläreinrichtung (20) nachgeordnet ist, deren Ausgang (21) für sauberes Wasser mit der der Trommel (1) zugeordneten Wasserversorgungseinrichtung verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trommel (1) ein ihre obere Abwurfkante (14) für mineralische Stoffe unterfassender, vorzugsweise als Entwässerungsbehälter ausgebildeter Container (15) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an das untere Ende der Trommel (1) eine das Wasser und die von diesem mitgeführten organischen Stoffe abführende Rinne (17) angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rinne (17) zu einem Sammelbehälter (18) führt, an den eine Pumpe (19) angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Pumpe (19) die Kläreinrichtung (20) beaufschlagbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kläreinrichtung (20) als Schräglamellenklärer ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kläreinrichtung (20) einen Auslass (22) für organische Stoffe aufweist, dem ein vorzugsweise als Entwässerungsbehälter ausgebildeter Behälter (24) nachgeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel eine Länge von 6 m, einen lichten Durchmesser von 0,8 m und eine Neigung von 10° aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschnecke (5) eine Steigung von 0,2 m aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Gänge der Innenschnecke (5) und gegebenenfalls der Stege (10) 10 – 15%, vorzugsweise 12,5%, des lichten Durchmessers der Trommel (1) beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Gänge der Innenschnecke (5) und gegebenenfalls der Stege (10) 0,1 m beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel mit einer Drehzahl von 15 – 20 U/Min. antreibbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das der Trommel pro Zeiteinheit zugeführte Wasservolumen größer, vorzugsweise 1,2 – 2 mal größer, als das zugeführte Substratvolumen ist.