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In den Schlacken und Aschen der thermischen Abfallverwertung sowie in den Schlacken der Metallerzeugung befinden sich zahlreiche Eisen und Nichteisenmetalle, die in gediegener Form in mineralischen Schlacken eingebunden oder stark verzundert sind. Ein effiziente Rückgewinnung dieser Metalle aus dem Materialkonglomeraten ist nur möglich, wenn diese Metalle aus ihren Verbunden/Verzunderungen so aufgeschlossen oder getrennt werden, das sie anschließend durch Magnete oder Nichteisenmetallabscheider aus dem Stoffstrom abgeschieden werden können.
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Nach dem Stand der Technik werden derartige Schlacken mit herkömmlichen Hammer- und Prallmühlen zerkleinert und anschließend Magneten und Nichteisenmetallabscheider zugeführt.
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Mit Hammer- und Prallmühlen ist der Aufschluss und die Rückgewinnung von Metallen mit einer Partikelgröße von mehr als 20 mm möglich und auch effizient. Für den Aufschluss kleinerer Metallpartikeln mit diesen Mühlen müssten sehr kleine Spaltabstände, beispielsweise unter 20 mm eingestellt werden, was dann zu einer starken Zunahme der Mahlzerkleinerung zu Lasten der Prallzerkleinerung führen würde. Diese Mahlzerkleinerung hätte zur Folge, dass weiche Nichteisenmetalle so aufgerieben werden dass sie nicht mehr über einen Nichteisenmetallabscheider separiert werden können. Damit ist die Rückgewinnung von kleinen Metallpartikeln, die in den Schlacken in gediegener Form vorliegen, mit den Zerkleinerungseinrichtungen nach dem Stand der Technik nur begrenzt möglich.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher der mechanische Aufschluss bzw. die Trennung von kleinen und kleinsten in den Schlacken gebundenen gediegenen Metallpartikeln möglich ist. Die Erfindung soll überdies anwendbar sein auf andere Materialkonglomerate aus Materialen unterschiedlicher Dichte und/oder Konsistenz.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat eine an sich bekannte Trennkammer mit einer Zufuhrseite und einer Auslaßseite. Die Trennkammer ist von einer zylindrischen Trennkammerwand umgeben, die in der Regel vertikal ausgerichtet ist, wobei sich die Zufuhrseite oben und die Auslaßseite unten befindet. Prinzipiell ist es aber auch möglich, die Achse horizontal anzuordnen, wenn die Anlage zur Aufbereitung nur sehr kleiner Materialkonglomerate mittels horizontalem Luftstrom verwendet wird. Ansonsten erfolgt in der vertikalen Anordnung die Materialzufuhr von oben nach unten gravimetrisch.
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Die Trennkammer hat in Richtung der Zylinderachse wenigstens zwei, vorzugsweise drei aufeinanderfolgende Abschnitte. In jeden dieser Abschnitte befindet sich jeweils mindestens ein zentral bzw. konzentrisch zur Trennkammer angeordneter Rotor, an welchem Schlagwerkzeuge angeordnet sind, die sich zumindest im Betrieb der Vorrichtung radial in die Trennkammer hineinerstrecken. Falls als Schlagwerkzeuge Ketten oder bewegliche Schlagwerkzeuge verwendet werden, erstrecken sich diese nur radial in die Trennkammer hinein, wenn sich der Rotor mit einer entsprechenden Rotationsgeschwindigkeit dreht. Die Schlagwerkzeuge dienen, eventuell in Verbindung mit späteren noch beschriebenen an sich bekannten Prallleisten an der Trennkammerwand, einem Aufbrechen der Materialkonglomerate in noch näher beschriebener Weise.
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Die Rotoren haben vorzugsweise einen Rotormantel in Form eines Zylinders mit gleichbleibendem Radius. Das heißt: der Radius bzw. die Grundfläche des Zylinders ist in allen Abschnitten gleich. Ein derartiger Rotormantel verhindert zum einen, dass sich Material im Rotor fest hängt. Zum anderen ist ein Zylinder herstellungstechnisch leicht zu realisieren. Der Zylinder kann eine polygone oder runde, z.B. kreisrunde Grundfläche haben.
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Aus Gründen der leichten Reinigung und Verhinderung von Materialanhaftungen und geringem Verschleiß bietet sich eine kreisrunde Grundfläche des Zylinders an.
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Zudem kann bei polygoner Grundfläche des Zylinders ein gewisser Mitnehmereffekt für die Partikel erreicht werden, d.h., dass Partikel, die am Rotormantel herunterfallen, durch die Kanten des Polygons wieder nach Außen in den Wirkungsbereich der Schlagwerkzeuge überführt werden. Die polygone, z.B. quadratische oder sternförmige Grundfläche bietet sich daher an, wenn man eine hohe Zerkleinerungseffizienz in einem verbesserten Zusammenwirken mit den Schlagwerkzeugen erzielen will.
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Ein solcher Effekt ist sonst nur durch axial oder schräg an dem Rotormantel verlaufende Mitnehmerleisten erzielbar, welche vorzugsweise an dem Rotor vorgesehen werden können. Vorzugsweise sind die Mitnehmerleisten, die sich vorzugsweise axial und radial in die Trennkammer hineinerstrecken, zumindest am zweiten Rotor, bzw. dem in Materialflussrichtung vorletzten Rotor ausgebildet. Diese Mitnehmerleisten nehmen Materialpartikel mit, welche sich radial weiter innen im Bereich des Rotormantels entlang bewegen und beschleunigen sie in den radial außen liegenden Bereich der Trennkammer, so dass dieses Material dann durch die Schlagwerkzeuge wirksamer zerschlagen werden kann, da die Absolutgeschwindigkeit der Schlagwerkzeuge im radial außen liegenden Bereich höher ist als im radial weiter innen liegenden Bereich.
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Der Radius der Trennkammerwand kann entweder gleich bleiben, oder vorzugsweise von der Zufuhrseite zur Auslaßseite hin zunehmen, was dazu führt, dass die Partikel sich nicht im Bereich der Trennkammerwand ansammeln sondern immer wieder in den Bereich der Schlagwerkzeuge hineinfallen, wo sie weiter aufgebrochen werden. Prinzipiell kann der Radius der Trennkammerwand sogar abnehmen, was wegen zunehmender Verstopfungsgefahr jedoch eventuell problematisch ist. Falls der Radius der Trennkammerwand nach unten zunimmt, kann die Zunahme kontinuierlich oder in Stufen erfolgen.
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Die Trennkammerwand enthält, wenn sie zylindrisch ist, Ableitrippen, mit welcher der Materialstrom von dem Trennkammerwand in den Wirkungsbereich der Schlagwerkzeuge gelenkt wird. Auf diese Weise wird eine hohe Effizienz bei der Trennung der Materialkonglomerate erzielt. Alternativ kann auch der Durchmesser der Trennkammer von der Einlaßseite zur Auslaßseite hin zunehmen, wodurch ebenfalls der Materialstrom durch die Erdanziehung in Richtung Wirkungsbereich der Schlagwerkzeuge gelenkt wird.
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Die Rotationsrichtung der aufeinander folgenden Rotoren ist gegenläufig. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Partikel, die durch die Schlagwerkzeuge eines Rotors beschleunigt werden, beim in Materialflussrichtung folgenden Rotor frontal gegen die gegenläufig drehenden Schlagwerkzeuge treffen. Die Aufprallgeschwindigkeit addiert sich somit aus der Partikelgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit der Schlagwerkzeuge. Hierdurch wird eine extrem hohe Aufprallgeschwindigkeit der Metall/Schlackepartikel auf den nachfolgenden Schlagwerkzeugen oder auf den Prallleisten an der Trennkammerwand erzielt, was zu einem Aufbrechen der Materialkonglomerate führt, sofern sich darin Materialen unterschiedlicher Dichte und/oder Konsistenz z. B. Elastizität befinden. Schließlich nimmt erfindungsgemäß die Rotationsgeschwindigkeit der Rotoren in den Abschnitten von der Zufuhrseite zur Auslaßseite der Trennkammer hin zu. Auf diese Weise wird erzielt, dass die Aufprallgeschwindigkeiten der Materialkonglomerate im Bereich zunehmender Partikeldichte in Richtung auf die Auslaßseite hin zunimmt, da sich dort auch die Rotationsgeschwindigkeiten der Rotoren und damit die Absolutgeschwindigkeiten der Schlagwerkzeuge erhöhen.
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Die Kombination der oben dargelegten technischen Merkmale führt somit dazu, dass zum einen die Geschwindigkeit der Materialkonglomerate der Auslaßseite hin stark zunimmt, gleichzeitig die Partikeldichte, was schließlich dazu führen soll, dass sich im letzten Abschnitt vor dem Ausgang der Trennkammer die Materialkonglomerate Geschwindigkeiten von über 200 m/s gegen Prallleisten oder Schlagwerkzeuge prallen, was zu einem Zersprengen der Materialkonglomerate führt, ohne das diese wie beim Stand der Technik zermahlen werden. Die Größe der in den Materialkonglomeraten erhaltenen Metallpartikeln wird somit nicht reduziert.
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Die Vorrichtung der Erfindung erlaubt somit eine Abtrennung z. B. von Eisen oder Nichteisenmetallen aus Schlacken oder Verzunderungen, die durch die bekannten Vorrichtungen nach dem Stand der Technik kaum möglich ist. Die Erfindung bedient sich hierbei einer Konstruktion, die zu einer Maximierung der Aufprallenergie der aufzuschließenden Materialkonglomerate auf Schlagwerkzeugen und/oder Prallleisten in der Trennkammer führt, ohne dass die Metallteile dabei selbst zerkleinert werden. Somit lassen sich durch die Erfindung auch kleinste Metallteile in Schlacken noch ökonomisch sinnvoll abscheiden. Mit der Erfindung werden somit höchste Aufprallgeschwindigkeiten von zu trennenden Materialkonglomeraten auf Schlagwerkzeugen erzielt, die bei nur geringer Mahlwirkung zu einem Aufbrechen der der Materialkonglomerate führen.
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Während es prinzipiell möglich ist, einen Antrieb für die Rotoren zu verwenden und die gegenläufige Drehrichtung und unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten über entsprechende Getriebe vorzusehen, ist es vorzuziehen, dass jeder Rotor seinen eigenen Antrieb hat, der unabhängig von den anderen Rotoren betreib- bzw. steuerbar ist. Auf diese Weise können die Rotationsgeschwindigkeiten individuell an unterschiedliche aufzuschließende Materialkonglomerate angepasst werden, was mit einem einzigen Antrieb für alle Rotoren nur aufwändiger zu realisieren wäre.
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Vorzugsweise sind die Schlagwerkzeuge lösbar bzw. auswechselbar durch eine am Rotor ausgebildete Befestigungseinrichtung gehalten, wodurch sie leicht ersetzbar sind.
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Vorzugsweise enthält die Befestigungseinrichtung zueinander konzentrische Platten, die in axialem Abstand zueinander an dem Rotor festgelegt sind, welche Platten zueinander konzentrische Löcher aufweisen, die von Bolzen durchsetzbar sind, die wiederum Ausnehmungen in den Befestigungsteil der Schlagwerkzeuge durchsetzen. Der Befestigungsteil der Schlagwerkzeuge kann so z.B. eine Ausnehmung oder ein Loch enthalten, welches von dem Bolzen zwischen zwei Platten durchsetzt wird. Der Befestigungsteil des Schlagwerkzeugs kann so z.B. durch wenigstens ein Kettenglied gebildet sein. Dies ermöglicht eine einfache lösbare Befestigung der Schlagwerkzeuge an dem Rotor.
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Vorzugsweise hat die Befestigungseinrichtung wenigstens zwei axial zueinander versetzte Aufnahmen für die Schlagwerkzeuge. Auf diese Weise können Schlagwerkzeuge axial versetzt aber in Umfangsrichtung überlappend an dem Rotor befestigt werden, was eine hohe Zerkleinerungseffizienz mit sich bringt.
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In der Regel ist über der Trennkammer ein Aufgabetrichter und/oder unter der Trennkammer ein Auslauftrichter angeordnet, was eine einfache Materialzu- und -abfuhr ermöglicht.
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Vorzugsweise ist in gleicher Weise der Rotormantel aus mehreren auswechselbar an dem Rotor gehaltenen Rotormantelelementen gebildet. Der Rotormantel ist bei der Überführung der Materialpartikel in den radial äußeren Bereich der Trennkammer einer gewissen Abnutzung ausgesetzt, so dass eine in Austausch lediglich der Rotormantelelemente wesentlich kostengünstiger ist, als wenn der gesamte Rotor ersetzt werden muss.
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Vorzugsweise ist im Bereich wenigstens zweier Rotoren oder zwischen den Rotoren wenigstens eine Ableitrippe an der Trennkammerwand angeordnet, wodurch der Materialstrom, der an der Innenseite der Trennkammer herunterfällt, wirksam in den Wirkungsbereich der Schlagwerkzeuge gelenkt wird. Vorzugsweise hat die Ableitrippe hierfür eine Oberkante, die sich konisch von außen oben nach innen unten erstreckt, was deren Leitfunktion verbessert.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Trennkammer mit drei Abschnitten erläutert. Es soll jedoch klargestellt werden, dass die Erfindung auch mit zwei Abschnitten oder auch vier oder mehr Abschnitten in gleicher Weise funktioniert. Die axialen Trennkammerabschnitte entsprechen den axialen Bereichen der Rotoren.
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Eine Grundidee der Erfindung besteht darin, die kinetische Energie möglichst aller Materialpartikel in der Trennkammer so zu erhöhen, dass ein Aufprall der Materialpartikel oder Materialkonglomerate mit Schlagwerkzeugen oder Prallleisten mit einer gewissen Geschwindigkeit erreicht wird, die in den Bereich von etwa 200 m/s liegt. Die Anmelderin hat herausgefunden, dass eine derartige Prallgeschwindigkeit relativ sicher zu einem Aufbrechen der Materialkonglomerate führt, ohne dass die Metallanteile selbst zerkleinert werden. Nach oben hin ist die Prallgeschwindigkeit praktischer Weise durch die Schallgeschwindigkeit begrenzt, wie sozusagen eine gewisse praktikable physische Grenze für die Absolutgeschwindigkeit der Schlagelemente darstellt.
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Um die Anzahl der Zusammenstöße von Materialpartikeln bzw. Materialkonglomeraten in der Trennkammer zu erhöhen, können an der Trennkammerwand Prallleisten ausgebildet sein, die sich axial und radial nach innen erstrecken. Materialpartikel können nach der Beschleunigung durch Schlagwerkzeuge gegen diese Prallleisten prallen und dann aufbrechen.
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Vorzugsweise sind in einem in Aufgaberichtung des Materials folgenden Rotor mehr Schlagwerkzeuge angeordnet als an dem davor angeordneten Rotor. Dies hat den Vorteil dass die Anzahl der Zusammenstösse von Material und Schlagwerkzeug zum Auslass hin verlagert wird, in welchem die Schlagwerkzeuge eine höhere Schlaggeschwindigkeit haben. So kann z. B. beim ersten Rotor die Zahl der Schlagwerkzeuge noch geringer sein, da die Aufgabe dieses Abschnitts darin liegt, die Materialpartikel radial nach außen zu befördern, damit sie dort in den Wirkungsbereich der Schlagwerkzeuge der darauffolgenden Rotoren geraten, an welchen bereits mehr Schlagwerkzeuge angeordnet sind als am ersten Rotor. Am ersten Rotor können darüber hinaus Mitnehmerleisten an dem Rotormantel ausgebildet sein, um eine effektive Überführung der Materialpartikel in dem radial außen liegenden Bereich der Trennkammer zu realisieren.
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Am zweiten Rotor können deutlich mehr Schlagwerkzeuge angeordnet sein, als am ersten Rotor. Diese Schlagwerkzeuge dienen dazu, die zunehmend in größerer Dichte vorhandenen Materialpartikel nach außen und unten in Richtung auf die Auslassseite zu beschleunigen. Auch der Rotormantel des zweiten Rotors kann Mitnehmerleisten aufweisen oder eine polygone Grundfläche aufweisen, um die Partikel in den radial außen liegenden Bereich zu überführen, wo sie durch die zahlreicheren Schlagzeuge in der Beschleunigungskammer stark in Richtung auf den dritten Rotor beschleunigt werden.
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Im dritten Abschnitt im Bereich des auslassseitigen Rotors sind vorzugsweise die meisten Schlagwerkzeuge angeordnet, die dazu dienen, die stark beschleunigten Materialpartikel mit einer hohen Wahrscheinlichkeit zu zerschlagen. Vorzugsweise drehen sich die zahlreichen Schlagwerkzeuge des dritten Rotors mit der höchsten Rotationsgeschwindigkeit, die vorzugsweise so gewählt wird, dass sie im Außenbereich an der Außenkante der Schlagwerkzeuge über 200 m/s, jedoch unter 300 m/s, d.h. unterhalb der Schallgeschwindigkeit liegt.
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Die zunehmende Anzahl von Schlagwerkzeugen in den aufeinanderfolgenden Abschnitten als auch die zunehmende Rotationsgeschwindigkeit in den aufeinanderfolgenden Abschnitten in Verbindung mit der gegenläufigen Drehrichtung führt somit in allen Übergangsbereichen von einem Abschnitt zur nächsten zu einer Maximierung der Aufprallenergie, die zu einem effektiven mechanischen Aufschließen der Materialkonglomerate führt. Die in die Einzelbestandteile zerlegten Materialkonglomerate können später nach dem Abführen aus der Trennkammer in an sich bekannten Abscheidungs- oder Trennkammern von einander getrennt werden, wie z. B. Windabscheidern, magnetischen Abscheidern etc.
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Um eine Maximierung der Aufprallgeschwindigkeit der Metallpartikel in der Trennkammer zu realisieren, als auch um die Wahrscheinlichkeit eines Aufpralls eines Metallpartikels auf ein Schlagwerkzeug zu erhöhen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeit der Rotoren zwischen einem in Aufgaberichtung nachfolgenden Abschnitt und dem davor angeordneten Abschnitt zwischen 1,5 und 5, insbesondere zwischen 2 und 4 einzustellen.
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Die Absolutgeschwindigkeiten der Rotoren sind dann vorzugsweise derart einzustellen, dass Absolutgeschwindigkeit der Außenkante der Schlagwerkzeuge im dritten Abschnitt zwischen 100 und 300 m/s, vorzugsweise zwischen 200 und 300 m/s liegt.
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Die Rotorgeschwindigkeiten (Drehzahlen) können in diesem Beispiel in den drei Abschnitten von oben nach unten 800, 1200 und 1500 U/min. betragen, wobei sich die Rotoren im ersten und zweiten Abschnitt gleichsinnig und im zweiten und dritten Abschnitt gegensinnig drehen. Die Absolutgeschwindigkeit der Schlagwerkzeuge im Außenbereich des dritten Abschnitts (Hochgeschwindigkeitsaufprallkammer) liegt damit über 150 m/s. In Verbindung mit der Gegenbeschleunigung der Partikel in der Vorbehandlungskammer und der Beschleunigungskammer lassen sich so Aufprallgeschwindigkeiten von über 200 m/s realisieren.
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Auf diese Weise werden die Aufprallgeschwindigkeit und damit die Aufprallenergie der Metallpartikel beim Auftreffen auf Schlagwerkzeuge und/oder Prallleisten in der Trennkammer innerhalb der physikalisch möglichen und sinnvollen Grenzen maximiert.
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Die Schlagwerkzeuge sind in an sich bekannter Weise ausgebildet, wie es z. B. durch die
DE 10 2005 046 207 gezeigt ist. Sie können so aus Ketten und/oder Schlagleisten oder aus Kombinationen dieser Elemente gebildet sein. Letztlich ist die Ausbildung der Schlagwerkzeuge nicht erheblich für die Erfindung.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat vorzugsweise eingangsseitig einen Aufgabetrichter und auslaßseitig einen Ausgabetrichter, über welchen das mechanisch aufgeschlossene Material z. B. auf ein Förderband oder eine Abscheidungsvorrichtung geleitet werden kann.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die Anwendung von Metallpartikeln in Schlacken begrenzt, sondern kann angewandt werden auf alle Arten von Materialkonglomeraten die aus Materialen unterschiedlicher Dichte oder Elastizität besteht.
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Falls der Rotor jeden Abschnitts einen eigenen Antrieb aufweist, können die Rotoren über an einem Ende der Trennkammer angeordnete Antriebe über zueinander konzentrische Wellen separat angetrieben sein, oder die Antriebe können sich radial innerhalb der Rotormäntel der entsprechenden Rotoren befinden, insbesondere in Form von Außenläufermotoren.
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Die Trennwand als auch die Schlagwerkzeuge und der Rotormantel bestehen vorzugsweise aus harten schlagfesten Materialen wie aus Metall oder Keramikmetallverbundmaterialien.
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Die Trennkammerwand kann mehrere ringförmig umlaufende Ableitrippen haben, um Material, das die Kammerwand entlang nach unten fällt, in Richtung auf den Rotor abzulenken. Hierdurch wird das Material in den Wirkungsbereich der Schlagwerkzeuge gebracht und somit effektiv einer Zerkleinerung zugeführt.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der schematischen Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch eine mechanische Trennvorrichtung der Erfindung mit drei Rotoren,
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2 ein Querschnitt der Trennvorrichtung aus 1, und
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3 eine perspektivische Ansicht eines der drei Rotoren aus der Trennvorrichtung aus 1.
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1 und 2 zeigen eine Materialtrennvorrichtung 10, die einen oberen Aufgabetrichter 12, eine kreiszylindrische Trennkammer 14 und einen unteren Auslasstrichter 16 aufweist. Alle drei Komponenten sind miteinander verbunden und ruhen auf einem in den 1 und 2 schematisch dargestellten Gestell 18. Die kreiszylindrisch ausgebildete Trennkammer 14 ist mit ihrer Achse vertikal angeordnet. Im Zentrum der Trennkammer 14 sind drei konzentrische Wellen 20, 22, 24 vorgesehen, mit denen ein erster Rotor 26, ein darunter liegender zweiter Rotor 28 und ein unterster auslassseitiger dritter Rotor 30 verbunden sind. Diese drei konzentrischen Wellen werden über eine Antriebseinrichtung 32 angetrieben, die im vorliegenden Beispiel nur schematisch dargestellt ist. Die Antriebseinrichtung 32 erlaubt eine separate Ansteuerung der drei Rotoren 26, 28, 30 über die drei Wellen 20, 22, 24 mit gewünschter Drehrichtung und gewünschter Drehgeschwindigkeit. Jeder Rotor hat einen kreiszylindrischen Rotormantel 34, dessen Durchmesser bei allen drei Rotoren 26, 28, 30 identisch ist. Jeder Rotor enthält des Weiteren eine Befestigungseinrichtung 36 für Schlagwerkzeuge 38, welche an der Befestigungseinrichtung 36 der Rotoren 26, 28, 30 mittels Kettengliedern 40 befestigt sind. Die Kettenglieder bilden somit den Befestigungsteil der Schlagwerkzeuge 40, welcher sowohl die Befestigung des Schlagwerkzeugs als auch dessen Beweglichkeit sicherstellt. Die genaue Ausbildung der Rotoren inklusive der Befestigungseinrichtung lässt sich am Besten in 3 ersehen. Das Vorsehen eines separaten Befestigungsteils 40 aus Kettengliedern an den Schlagwerkzeugen 38 ist jedoch optional und nicht unbedingt notwendig, auch wenn es aus obigen Gründen vorteilhaft ist.
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In 2 ist der Aufbau der Trennkammer 14 in detaillierter Ansicht zu sehen. Demgemäß enthält die Trennkammer 14 eine zylindrische Trennkammerwand 42, an deren der Trennkammer zugewandten Innenseite Verschleißplatten 44 befestigt sind, die die Trennkammerwand schützen. Die Verschleißplatten sind vorzugsweise auswechselbar an der Trennkammerwand befestigt. Weiterhin sind an der Innenwand der Trennkammer 14 in einem Abstand von 45 Grad acht senkrecht verlaufende Prallleisten 46 angeordnet, welche als Aufprallfläche für das durch die Schlagwerkzeuge 38 beschleunigte Material dienen.
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Vorzugsweise sind umlaufend auf einer Höhe im Bereich des ersten und zweiten Rotors Ableitrippen 48, 49 vorgesehen, welche insbesondere ringförmig an der Innenseite der Trennkammerwand 42 angeordnet sind und dazu dienen, den Materialfluss von der Trennkammerwand 42, 44 in den Wirkungsbereich der Schlagwerkzeuge hinein zu leiten.
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Die Befestigungseinrichtung 36 jedes Rotors 26, 28, 30 umfasst vorzugsweise vier zueinander konzentrische Scheiben 50, 52, 54, 56, die zueinander konzentrische Löcher 58 haben. Diese konzentrischen Löcher 58 sind von Bolzen 60 durchsetzbar, die die Kettenglieder 40 an dem dem Rotor 26, 28, 30 zugewandten Ende der Schlagwerkzeuge 38 durchsetzen und diese damit am Rotor festlegen. Die Befestigungseinrichtung kann jedoch auch anders ausgebildet sein.
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Im vorliegenden Beispiel sind zwischen den vier Scheiben 50, 52, 54, 56 die Schlagwerkzeuge 38 in drei unterschiedlichen Höhenpositionen festlegbar.
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Wenngleich auch die Rotoren 26, 28, 30 im vorliegenden Ausführungsbeispiel identisch vorgesehen sind, kann es auch vorgesehen sein, dass die weiter unten liegenden Rotoren eine zunehmende Anzahl an Befestigungsmöglichkeiten für die Schlagwerkzeuge aufweisen bzw. dass an den untern Rotoren mehr Schlagwerkzeuge aufgehängt sind als an den oberen Rotoren. Zum Beispiel können an den unteren Rotoren mehr konzentrische Scheiben und an den oberen Rotoren weniger konzentrische Scheiben ausgebildet sein. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Dichte der Schlagwerkzeuge im unteren Trennkammbereich, wo hohe Partikelgeschwindigkeiten vorherrschen, größer ist, womit die Effizienz der Anlage verbessert wird.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind als Schlagwerkzeuge 38 Schlagleisten 38 vorgesehen, die mit Kettengliedern 40 an der Befestigungseinrichtung 36 der Rotoren 26, 28, 30 festgelegt sind. Statt Schlagleisten können auch Gliederketten oder anderen an sich geläufige Schlagwerkzeuge verwendet werden. Bei stehendem Rotor hängen die Schlagwerkzeuge in der Regel herunter und werden mit zunehmender Rotationgeschwindigkeit durch die Rotationskraft nach Außen gedrückt, bis sie die in der in der Figur dargestellte Betriebsausrichtung erhalten, in welcher Sie radial vom Rotor 26, 28, 30 nach Außen in Richtung auf die Trennkammerwand 42, 44 weißen.
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Die Funktionsweise der Materialtrennvorrichtung soll nachfolgend kurz erläutert werden:
Zu trennendes Material, z. B. Schlacken mit Metalleinschlüssen, werden über den Aufgabetrichter 12 der Trennkammer 14 zugeführt, in welcher das Material von oben nach unten hindurchrieselt. Die Rotoren 26, 28, 30 drehen sich jeweils gegenläufig zueinander, d. h. mit alternierender Rotationsrichtung, wobei die Rotationsgeschwindigkeit von oben nach unten zunimmt. Die Rotationsgeschwindigkeit des oberen Rotors kann z. B. 800 U/min betragen, während der mittlere Rotor mit 1200 U/min dreht und der untere Rotor mit 1500 U/min. Das herunterrieselnde Material wird von den Schlagwerkzeugen 38 am obersten ersten Rotor 26 teilweise zerkleinert und teilweise in Umfangsrichtung des Rotors beschleunigt. Das Material trifft entweder auf die Prallleisten 46 oder auf die Schlagwerkzeuge 38 des gegenläufig drehenden mittleren Rotors 28, wo die Materialpartikel nun aufgrund der Vorbeschleunigung durch den oberen Rotor in die Gegenrichtung mit einer höheren Geschwindigkeit auftreffen, womit der Zerkleinerungseffekt deutlich vergrößert wird. Zusätzlich ist auch beim mittleren zweiten Rotor die Rotationsgeschwindigkeit größer als beim ersten Rotor 26, sodass auch hier durch ein wesentlich stärkerer Impact auf die Materialpartikel einwirkt als beim oberen Rotor. Zudem prallen die Materialpartikel auf die senkrecht verlaufenden Prallleisten 46 und werden dort ebenfalls zerkleinert. Material, das im Bereich der Trennkammerwand 42 herunterrieselt, wird durch die Ableitrippen 48 wieder in den radial weiter innenliegenden Bereich der Trennkammer 14 überführt, wo es dem Wirkungsfeld der Schlagwerkzeuge 38 zugeführt wird. Da die Schlagwerkzeuge an jedem Rotor in unterschiedlichen Höhen (siehe 3) angeordnet sind, wird eine sehr hohe Trefferwahrscheinlichkeit jedes Materialpartikels mit einem Schlagwerkzeug erzielt, was eine gute Effizienz der der Anlage mit sich bringt.
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Der unterste dritte Rotor 30 im Auslassbereich dreht sich mit der höchsten Geschwindigkeit, vorzugsweise so, dass die äußeren Enden der Schlagwerkzeuge 38 gerade nicht die Schallgeschwindigkeit erreichen. Auch hier ist zu beachten, dass die Materialpartikel durch den mittleren zweiten Rotor 28 eine stärkere Beschleunigung in Gegenrichtung erhalten haben, sodass die Partikel nun mit einer entsprechend erhöhten Gegengeschwindigkeit auf den gegenläufig drehenden unteren Rotor 30 auftreffen. Vorzugsweise sind im Bereich des unteren Rotors 30 die meisten Schlagwerkzeuge angeordnet, so dass hier im Hochgeschwindigkeitszerkleinerungsbereich eine hohe Wahrscheinlichkeit von Zusammenstößen der Partikel mit Schlagwerkzeugen 30 bzw. mit den senkrechten Prallleisten 46 erzielt wird. Dies führt zu einer sehr effektiven Materialzerkleinerung, die in der Lage ist, nicht metallschlacke Bestandteile und Metallanteile mit einem sehr guten Wirkungsgrad voneinander zu trennen.
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Durch die Erfindung können somit Aufprallgeschwindigkeiten von 200 m/s und mehr erzielt werden. Die dabei freiwerdende Energie führt zu einem sicheren Aufspalten auch fest zusammen gebackener Materialkonglomerate.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel begrenzt sondern Variationen sind innerhalb des Schutzbereichs der nachfolgenden Ansprüche möglich.
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Insbesondere kann die Anzahl und die Verteilung der Schlagwerkzeuge von dem dargestellten Beispiel abweichen. Es können unterschiedliche Schlagwerkzeuge wie Ketten und Schlagleisten verwendet werden. Im Bereich des untersten Rotors können sehr viel mehr Schlagwerkzeuge über den Umfang verteilt werden als in den darüberliegenden Bereichen. Dies führt im Bereich des dritten Abschnitts, der auch als Hochgeschwindigkeitsaufprallkammer bezeichnet werden kann, zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit von Zusammenstößen.
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Die Trennkammerwand kann einen Sektor haben, der zu öffnen ist, um damit z.B. für Wartungsarbeiten Zugang zur Trennkammer zu ermöglichen. Der Austausch von Verschleißteilen, wie der Schlagwerkzeuge 38 oder der Verschleißplatten 44 kann so stark vereinfacht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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