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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Trennen
von Materialien, insbesondere zum Trennen von Materialien bei hohen Temperaturen.
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Aus
der
DE 195 45 240
A1 ist eine Vorrichtung zum sortenmäßigen
Trennen von Materialgemischen bekannt, mit der Kunststoffteile oder
aber auch Aluminiumteile sortiert werden können. Da die
zu sortierenden Kunststoffteile sehr unterschiedliche Größen
haben, ist eine Mühle vorgesehen, die die Kunststoffteile
auf eine bestimmte maximale Größe bricht. An die
Mühle schließt sich eine Siebeinrichtung an, in der
Feinfraktionen abgetrennt werden. Die Kunststoffteile werden danach
auf einen ersten Vibrationsförderer geleitet, der sie vereinzelt
einem Walzwerk, bestehend aus zwei Walzen, zuführt. Im
Walzwerk erfolgt eine Glättung der Kunststoffteile. Ein
weiterer Vibrationsförderer fördert die Teile
zu einem Sortierkarussell, wobei am Ende des Vibrationsförderers Transportweichen
angeordnet sind, die die vom Vibrationsförderer transportierten
Teile in mehrere Transportbahnen lenken.
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Die
DE 42 17 481 A1 beschreibt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sortieren von Abfallgemischen,
insbesondere von in Schnellrestaurantketten gesammelten Abfallgemischen,
die überwiegend Einmalverpackungen enthalten. Bei dieser
Lösung sollen die im Abfallgemisch enthaltenen Wertstoffe im
Wesentlichen unzerkleinert automatisch sortiert werden. Die der
Vorrichtung zusammen mit weiteren Abfällen zugeführten
Einmalverpackungen durchlaufen zunächst eine Siebanordnung,
in der der weitere Abfall als Restmüll abgetrennt wird.
Anschließend durchlaufen die selektierten Einmalverpackungen eine
Materialvereinzelungsstufe, wenn im größeren Umfange
zusammengeballtes Material vorliegt. Die vereinzelten Einmalverpackungen
laufen anschließend in einen Schwingsortierer ein, in dem
eine Sortierung nach der Körperform erfolgt.
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Eine
weitere Vorrichtung ist in
DE
197 51 862 A1 offenbart. Diese Vorrichtung besteht aus
mehreren, hintereinander angeordneten Förderbandabschnitten,
wobei zwischen den Förderbandabschnitten eine schmale Verblasdüsenleiste angeordnet
ist, die sich über die gesamte Breite der Förderbänder
erstreckt. In der Verblasdüsenleiste ist eine Vielzahl
von Blasdüsenöffnungen vorgesehen. Dem ersten
Förderbandabschnitt ist eine Analyseeinrichtung zugeordnet,
bestehend aus einer Farbkamera, einem NIR-Spektrometer mit einem
NIR-Sensor und einem optischen Abtastkopf zugeordnet, wobei diese
Aggregate über einen Rechner gesteuert werden. In dem Rechner
erfolgt eine Auswertung der Ausgangsdaten der Farbkamera und der
Ausgangsdaten der NIR-Aggregate. Aufgrund dieser Analyse können
die auf dem Förderbandabschnitt geförderten Abfälle
hinsichtlich Form, Größe und ihrer Materialeigenschaften
erfasst werden.
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Unter
Berücksichtigung des Standes der Technik bestand die der
vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, eine Vorrichtung
bereitzustellen, welche geeignet ist, unter hoher Temperatur Materialien
zu mischen, zu trocknen und zu trennen und einzelne Komponenten
der Wiederverwertung zurückzuführen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß den beiliegenden
Patentansprüchen gelöst. Erfindungsgemäß umfasst
die Vorrichtung einen auf Rollen gelagerten Zylinder, welcher auf
der Vorderseite und Rückseite Öffnungen aufweist.
Durch die Lagerung des Zylinders auf Rollen wird eine effiziente
Durchmischung der in dem Zylinder befindlichen Materialien durch
geringen Energieaufwand erreicht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform weist der Zylinder auf
der Vorderseite einen Flansch auf, an dem eine Eintragsschnecke 7 eingeführt
ist. Durch die Eintragsschnecke kann kontinuierlich Material dem
Zylinder zugeführt werden.
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Der
Zylinder kann auf zwei Rollenböcken gelagert sein, deren
Rollen mit einem Motor antreibbar ist. Vorzugsweise ist die Motorleistung
regulierbar. Dadurch können die Rollen mit verschiedenen
Geschwindigkeiten angetrieben werden, so dass die Trennungen bei
Verwendung von verschiedenen Materialien angepasst werden kann.
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Im
Inneren des Zylinders können Mitnehmer aufgeschweißt
sein. Dadurch kann das Material effizienter durchmischt werden.
Vorzugsweise können die Mitnehmer mit einem Verschleißschutz
versehen werden, so dass sich die Lebensdauer bei Verwendung von
metallhaltigen Materialien erhöht.
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Vorzugsweise
weist der Zylinder eine die Wärmeabstrahlung verhindernde
Isolierschicht auf. Dies ermöglicht eine energiesparende
Betriebsweise der Vorrichtung. Hinsichtlich der Kosten und Isolierleistung
besteht die Isolierschicht aus Glaswolle. Auch andere Materialien
können als Isolierung verwendet werden.
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In
einer bevorzugen Ausführungsform ist um die Isolierschicht
ein abnehmbarer Blechmantel aufgebracht. Durch das Aufbringen eines
abnehmbaren Blechmantels können leichter Reparaturen an
der Heizung vorgenommen werden.
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Die
Eintragsschnecke ist vorzugsweise in die Öffnung 2 eingeführt
und am Flansch verschraubt. Vorzugsweise ist die Drehzahl des Zylinders
durch den Antriebsmotor steuerbar bzw. regulierbar.
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Ein
Kühlmantel kann um die Schnecke angebracht sein, wodurch
die in der Schnecke entstehende Wärme leichter abgeführt
werden kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist der Eintragsstutzen
nahe am Zylinder positioniert. Zu den Materialien werden können
vorzugsweise Katalysatoren zudosiert werden und in der Schnecke
vor dem Eintragen in den Zylinder mit den Materialien gemischt werden.
Dadurch kann eine bessere und reproduzierbarere Trennung der Materialien
erreicht werden.
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Die
Vorrichtung kann so ausgeführt sein, dass über
einen Eintragsflansch Materialien durch einen Extruder zudosierbar
sind und eine Fräse an die Schnecke geflanscht ist. Es
kann jede handelsübliche Fräse eingesetzt sein.
Die Materialien können auf diese Weise effizienter zerkleinert
und extrudiert werden, so dass eine gleichmäßige
und besonders reproduzierbare Trennung der Materialien erreicht werden
kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform kann durch den Eintragsstutzen
unbrennbares Gas eingetragen werden. Unbrennbare Gase sind beispielsweise
Kohlendioxid, Schutzgas oder Auspuffgase. Dadurch kann eine Auftrennung
bei erhöhten Temperaturen erfolgen, ohne dass Kunststoffteile
oder metallische Materialien durch Sauerstoff oxidiert werden.
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Der
Eintragsstutzen kann bevorzugt Kühlmedium in den Schneckenmantel
eintragen. Vorzugsweise ist ein Austragsstutzen für das
Kühlmedium am Schneckenmantel in einer höheren
Position als der Eintragsstutzen angebracht. Auf diese Weise kann der
Kühlmantel gleichzeitig effizient entlüftet werden.
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Auf
dem Zylinder ist bevorzugt eine Elektroheizung über der
ganzen Fläche des Zylinders angebracht. Die im Zylinder
befindlichen Materialien können nach Bedarf erwärmt
werden, so dass eine einfachere Trennung hinsichtlich des Aggregatzustands der
Materialien möglich ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist an einem Ende des
Zylinders außerhalb einer Isolierung mindestens ein Schleifring
angebracht. Über diesen kann die Temperatur im Zylinder über
einen RST-Drehstrom und Null-Schutzleiter mittels eines Potenziometers
gesteuert bzw. geregelt werden. Alternativ kann über ein
Steuergerät eine vordefinierte Temperatur geregelt werden.
Der Regelbereich kann im Bereich von 55°C und 80°C
geregelt werden. Besonderes bevorzugt ist ein geregelter Temperaturbereich
von 65°C bis 70°C.
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Am
Zylinder kann mindestens ein Drehkranz mit mindestens einem Dichtring
montiert sein. Der Dichtring verhindert, dass aus dem Zylinder Gas
entweicht. Beide Drehkränze weisen bevorzugt eine Wasserkühlung
auf oder können direkt mit einem Kühlmedium gekühlt
werden. Während der Trennung von Materialien können
keine giftigen oder die Umwelt belastenden Gase aus der Vorrichtung
entweichen, wodurch auch eine höhere Arbeitssicherheit erreicht
wird.
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Vorzugsweise
weist die Vorrichtung ein Kühlsystem an dem Drehkranz mit
Vor- und Rücklauf auf. Die Gesamtenergieeffizienz der Vorrichtung
ist dann wesentlich höher.
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Ein
Anschlussflansch kann von dem mindestens einen Drehkranz zum Übergabekasten
befestigt sein. Ein Austragsrohr kann mit dem Zylinder fest verbunden
sein, welche vorzugsweise mit einer Schneckenwendel versehen ist.
Am Boden des Austragskastens kann in einer bevorzugten Ausführungsform
innenliegend eine Schnecke montiert sein. Dadurch werden die Materialien
kontinuierlich ausgetragen.
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Vorzugsweise
ist der Austragskasten am Drehkranz montiert. Der Austragskasten
kann Türen aufweisen, welche daran gasdicht verschraubt
sind. Die Türen ermöglichen, dass Fachpersonal
bei Reparaturen leicht in den Zylinder einsteigen kann und Reparaturen
so leichter durchführbar sind.
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Der
Anschluss führt vorzugsweise zu einer Destillationseinheit.
Mit dieser können Gase so gekühlt werden, dass
diese sich verflüssigen. Dadurch kann eine Flüssig-Fest-Trennung
der Materialien erreicht werden. Die Handhabbarkeit und Transportfähigkeit
von Flüssigkeiten ist im Vergleich zu den Gasen wesentlich
einfacher und kostengünstiger.
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Die
Vorrichtung umfasst vorzugsweise auch eine Doppelwellenschneckenpresse,
welche über einen Antrieb antreibbar ist. Der Antrieb ist
vorzugsweise ein Antriebsmotor. Die Doppelwellenschneckenpresse
ermöglicht eine effiziente Zerkleinerung der Materialien
vor der Trennung und einem reproduzierbaren Trennergebnis. Vorzugsweise
kann die Doppelwellenschneckenpresse über eine Kupplung
mit Steckvorrichtung schnell getrennt werden. Dadurch ist ein schneller
Auf- und Abbau der Anlage sowie eine besonders schnellere Reinigung
möglich.
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In
der Vorrichtung können in einem Rahmen die Lagerung der
Schneckenwellen und der Gegendruck der Schnecken aufgenommen werden.
Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise Mitnehmerzahnräder.
Diese dienen dazu, dass sich die Schnecken nicht verdrehen können.
Besonderes vorteilhaft ist die Positionierung von Mitnehmerzahnräder
im Aufgabeteil der Vorrichtung.
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Vorteilhaft
ist eine Vorrichtung, bei der der Mantelteil mit halbseitiger Öffnung
für den Materialeintrag positioniert ist. Besonders bevorzugt
ist eine Vorrichtung umfassend einen Spaltsiebbelag. Dieser ermöglicht
eine besondere effiziente Trennung von feuchten oder nassen Materialien.
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Die
Frontplatte der Vorrichtung kann zur Aufnahmen eines Presskanals
so ausgestaltet sein, dass sie einem erhöhten Druck standhält.
Durch eine solche Frontplatte kann das die Vorrichtung bedienende
Personal vor unvorhersehbaren Störungen der Vorrichtung,
insbesondere vor Explosionsunfällen, wirksam geschützt
werden.
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In
einer bevorzugten Vorrichtung ist ein Abdampfstutzen am oberen Mantelteil
positioniert ist. Durch diesen kann während des Betriebes
der Vorrichtung vorkomprimierte Luft entweichen.
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Der
Presskanal kann zur Fräse so ausgelegt sein, dass der Pressdruck
in der Vorrichtung steuerbar ist. Dadurch kann die Konsistenz des
eingetragenen Materials variiert werden und eine optimale Trennung
in Abhängigkeit von dem zu trennenden Material eingestellt
werden.
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Eine
vorteilhafte Vorrichtung umfasst eine geschlossene Fräse
mit Kühlmantel. Mit dieser können Materialien
aus dem Presskanal zur Weiterleitung in die Förderschnecke über
den Anschluss 10 zerkleinert werden. Ein Antriebsmotor
ist mit der Fräse verbunden und kann diese antreiben.
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Ein
einer Ausführungsform ist die Schnecke rechtsgängig.
Die Schneckensteigungen können den trockenen Materialien
angepasst werden. Die Breite und die Tiefe der Wendel können
in Abhängigkeit des zu trocknenden Materials angepasst
werden.
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In
einer anderen Ausführungsform ist die Schnecke linksgängig.
Im Falle einer Vorrichtung mit einer linksgängigen Schnecke
können Materialien mit ausgeprägter Stereoorientierung
(d. h. Chiralität) leichter getrennt werden.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Trennung
von Materialien unter Verwendung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
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Beispielhafte
Materialien, welche in der Anlage gemäß der vorliegenden
Erfindung getrennt werden können sind Kabelreste, Computerschrott
und elektronische Bauteile. Alternativ können mit der erfindungsgemäßen
Anlage überdies auch Kunststoffe aller Art und organische
Materialien getrennt werden, wobei in einem bevorzugten Verfahren
Katalysatoren, wie beispielsweise Aluminiumoxyd, Urgesteinsmehl,
Quarzmehl den zu trennenden Material zugegeben werden. Über
eine Destillation können so auch Öle und Aromaten
getrennt und einer Wiederverwertung zurückführen
werden.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten
Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen dienen
jedoch nur zur Veranschaulichung der Erfindung und sind insbesondere nicht
in einer die Erfindung einschränkenden Weise zu interpretieren.
Um die erfindungsgemäßen Funktionsweise veranschaulichen
zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt,
bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen
Bauteile teilweise verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht,
dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen
Lösung nicht vorhanden sind.
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1 zeigt
eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
umfassend einen Zylinder (1), welcher auf Rollen oder Drehkränzen
(3) gelagert ist, und Öffnungen (2) aufweist.
Die Rollen oder Drehkränze (3) sind über
einen Motor antreibbar, dessen Drehzahl geregelt bzw. gesteuert
werden kann.
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2 zeigt
einen Zylinder (1) im Queraufschnitt mit aufgeschweißten
Mitnehmern (4).
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3 zeigt
eine Eintragsschnecke (7) mit Anschluss (10) im
Aufschnitt.
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4 zeigt
einen Zylinder (1) im Aufschnitt mit Eintragsschnecke (7)
und Antriebsmotor (20).
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5 zeigt
eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Auf dem Zylinder ist die Elektroheizung angebracht. Der Zylinder
wird über Schleifringe mit Strom versorgt. Die vordefinierte
Temperatur kann über einen mit der Vorrichtung verbundenen Rechner
gesteuert oder geregelt werden. Der Zylinder ist von außen
isoliert.
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6 zeigt
eine Doppelwellenschnecke (35) mit Kupplung und Steckvorrichtung.
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Zur
Trennung wird der Zylinder über eine gekühlte
Schnecke beschickt. Das einzutragende Material wird über
einen Doppelextruder vorgepresst und in einen Kanal gedrückt,
wodurch Befreiung von Sauerstoff erfolgt.
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Mit
einer angebauten Fräse wird das sauerstofffreie Material
in die Schnecke hineingefräst. Im Austrag auf der gegenüberliegenden
Seite des Zylinders befindet sich eine Schnecke, die das Material wieder
kontinuierlich austrägt.
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Weitere
vorteilhafte Wirkungen sind dem Fachmann anhand der beiliegenden
Zeichnungen oder aus der Beschreibung ersichtlich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19545240
A1 [0002]
- - DE 4217481 A1 [0003]
- - DE 19751862 A1 [0004]