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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zerkleinerung von Materialien nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Für die Zerkleinerung von Bauteilen aus Stoffgemischen, oder von Gegenständen, die aus verschiedenen Materialien zusammengesetzt sind, wie Metallteile, Glas, Gummi, Holz, Polymeren, Faserstoffe, Verbundwerkstoffe oder dergleichen, insbesondere zu Zwecken einer wirtschaftlichen Wiederverwertung, war es im Stand der Technik bekannt, Prallreaktoren einzusetzen, in denen die Bauteile durch eine Schlagbeanspruchung mittels Prallelementen zerkleinert werden. So ist zum Beispiel aus dem Dokument
EP 0 859 693 B1 eine Vertikalmühle bekannt, die einen zylindrischen Grundkörper als Gehäuse für einen Prallraum und darin einen drehbaren Rotor aufweist, wobei der Rotor im Grundkörper in der Höhe verstellbar ist und an seinen flügelförmigen Enden lösbar aufgenommene, austauschbare Prallelemente als Schlagkörper aufweist. Aus der
EP 1 721 674 B1 ist eine Vertikalmühle bekannt, in dem vorgeschlagen wird, zumindest eine Auswurfklappen an der zylinderförmigen Seite oder am Boden der Vertikalmühle anzubringen. Bevorzugt soll dabei ein außen liegender Sieb durch eine Auswurfklappe ersetzt werden. Der Antrieb ist außerhalb des Prallraumes angeordnet.
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Die Definition als Vertikalmühle ergibt sich aus der vertikal rotierend angetriebenen Achse für das Schlagwerkzeug.
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Die obigen Vorrichtungen und Verfahren haben sich grundsätzlich bewährt, wobei die zu zerkleinernden Ausgangsstoffe in der Regel keine oder nur eine geringe Feuchte aufweisen, meist auftretend als Oberflächenfeuchte aufgrund der Lagerung unter freiem Himmel.
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Für die Zerkleinerung von überlagerten Lebensmitteln oder Materialien, die eine höhere Grund- respektive Eigenfeuchte und teilweise freies Wasser aufweisen, sind die obigen Vorrichtungen nur bedingt geeignet. Insbesondere bei einer Mischzerkleinerung von verschiedensten Materialien in Verpackungen, können die vorher getrennten Inhalte zusammen und/oder mit den Verpackungen selbst zur Bildung von gesundheitsgefährdenden, galvanischen oder sogar explosionsgefährdenden Mischungen beitragen.
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Für einen derartigen extremen Anwendungsfall sind die obigen Verfahren und Vorrichtungen nur bedingt oder gar nicht geeignet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Stoffströme, bevorzugt mit einer hohen Feuchte und/oder metallischem Anteil zerkleinert werden können, wobei die Verschleißfestigkeit und eventuelle Sicherheitsvorgaben eingehalten werden können.
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Die Erfindung geht dabei aus von einer Vorrichtung zur Zerkleinerung von bevorzugt Feuchte enthaltenden Materialien, umfassend ein Gehäuse zur Bildung eines Prallraumes mit einem darin durch eine vertikal ausgerichtete Achse angetriebenem rotierendem Schlagmittel, wobei als Gehäuse des Prallraumes eine Bodenplatte, ein Deckel, eine diese verbindende Wandung, sowie eine Ein- und eine Auslassöffnung angeordnet ist.
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Die Materialien können Mischkunststoffe und Metalle mit biogenen Anteilen enthalten. Diese können beispielsweise aus überlagerten Lebensmitteln bestehen, die von ihrer Verpackung getrennt und beispielsweise der Wiederverwertung in einer Biogasanlage zugeführt werden sollen.
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Die Lösung der Aufgabe für die Vorrichtung besteht darin, dass im Prallraum zumindest entlang der Bodenplatte eine Wanne aus zumindest einer Schicht Kunststoff und auf der anderen Seite der Schicht Kunststoff ein Verschleißblech angeordnet ist.
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Durch die Erfindung ergeben sich somit die folgenden Vorteile:
- – einfache Stahlkonstruktion des Grundkörpers,
- – Schutz der Stahlkonstruktion von tribologischen Einwirkungen, insbesondere vor Säure und Korrosion
- – Vereinfachte Reinigung
- – Selbstreinigungswirkung
- – Sicherer Vermeidung der Bildung eines galvanischen Elements zwischen Grundkörper, Verschleißschicht und/oder den eingegebenen Stoffströmen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Wanne und/oder der Verschleißblech mehrteilig ausgebildet sein. Die Stoßstellen werden dabei bevorzugt stoffschlüssig verbunden und abgedichtet. Somit ist insbesondere bei einem Stoffstrom mit metallischem Anteil oder Flüssigkeiten, die eine galvanische Reaktion auslösen könnten, sichergestellt, dass das Gehäuse vom Prallraum getrennt ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Wanne den gesamten Prallraum einschließt. Je nach Anwendungsfall kann es aber ausreichend sein, die Bodenplatte und anteilig die Wandung in Richtung Deckel für die Ausbildung der Wanne zu verwenden.
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Bei einer mehrteiligen Wanne und eines mehrteiligen Verschleißbleches können die Stoßstellen der Wannensegmente und der Verschleißbleche im Wesentlichen beabstandet zueinander angeordnet sein. Damit wird die Abdichtungswirkung erhöht und der Verschleiß an den Stoßstellen respektive den Nähten oder Schweißstellen minimiert.
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Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass im Bereich der Auslassöffnung an der Bodenplatte die Wanne und/oder das Verschleißblech, einstückig ausgeführt und als Öffnungsplatte angeordnet ist. Diese Öffnungsplatte kann vorzugsweise den Öffnungswinkel der Auslassöffnung nahezu beinhalten und ist somit einfach und leicht auszutauschen.
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Bevorzugt kann für das Verschleißblech ein härteres Material als das Material des Gehäuses angeordnet werden, beispielsweise Hardox 400 oder Hardox 600. Hardox ist dabei die Herstellerbezeichnung eines Verschleißbleches.
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Alternativ oder in Kombination kann im Bereich der Auslassöffnung das Verschleißblech und/oder die Wanne mit einem Gefälle nach außen angeordnet sein. Dies ermöglicht es einer Flüssigkeit ohne Schwierigkeiten aus dem Prallraum auszutreten.
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Alternativ oder in Kombination können zumindest teilweise die Wanne, das Verschleißblech und/oder die Öffnungsplatte im Bereich der Bodenplatte mit einem Gefälle in Richtung der Auslassöffnung angeordnet sein. Auch hier soll ein Selbstreinigungseffekt ermöglicht werden, indem die vorhandenen Flüssigkeiten, insbesondere bei Stillstand der Vorrichtung, selbsttätig aus der Vorrichtung austreten können. In Zusammenwirken mit einer manuellen oder automatisierten Spülung kann somit verhindert werden, dass Reststoffe in der Vorrichtung Geruch, Gase oder andere chemische Reaktionen auslösen können, wenn die Vorrichtung nicht in Betrieb ist.
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Alternativ oder in Kombination kann die Wanne und/oder das Verschleißblech im Bereich der Bodenplatte von der Wandung aus mit einem Gefälle in Richtung der Achse angeordnet sein. Diese Ausführungsform dient ebenfalls dem Selbstreinigungseffekt und verhindert zusätzlich Anlagerungen am Übergang zwischen Bodenplatte und Wandung.
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Alternativ oder in Kombination kann zumindest eine Vertiefung im Verschleißblech und/oder im Kunststoff prallraumseitig im Bereich der Bodenplatte zur Bildung einer Rinne angeordnet sein, wobei bevorzugt die Rinne durch ein Gefälle in Wirkverbindung mit der Auslassöffnung steht. Durch die Ausführung eine Rinne können die vorhergehend beschriebenen Merkmale verstärkt oder der Selbstreinigungseffekt eingeführt werden.
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Alternativ oder in Kombination kann die Achse geneigt gegenüber der Bodenplatte und/oder die Achse im Wesentlichen senkrecht zur Ausrichtung des Gefälles in Richtung der Auslassöffnung angeordnet sein.
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Alternativ oder in Kombination kann zwischen dem Verschleißblech der Wandung und dem Verschleißblech der Bodenplatte Ausgleichsstücke, bevorzugt aus dem gleichen Material, angeordnet sein. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn im Bereich der Bodenplatte ein Gefälle angeordnet ist. Hierbei können die Verschleißbleche dennoch einheitlich gefertigt werden und nur die leicht handhabbaren respektive herstellbaren Ausgleichsstücke benötigen eine besondere Geometrie.
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Alternativ oder in Kombination kann im Bereich des Durchtritts der Achse durch die Bodenplatte, die Wanne und/oder das Verschleißblech in Richtung des Prallraumes eine Erhebung, bevorzugt in Form eines Konus, angeordnet sein. Die Erhebung bewirkt eine Abdichtung gegenüber einer Flüssigkeit im Prallraum oder unterstützt in seiner Wirkung eine vorhandene Dichtung zwischen Achse und Bodenplatte.
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Bevorzugt ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die Oberfläche der Erhebung oder des Konus im Bereich des Schlagwerkzeuges planparallel zur Ebene der Rotationsbewegung des Schlagwerkzeuges angeordnet ist. Dies verhindert ein Einklemmen der Materialien zwischen dem rotierenden Schlagwerkzeug und der Bodenplatte.
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Alternativ oder in Kombination kann vorgesehen sein, dass als Rinne die Stoßstellen zwischen den Verschleißblechen Verwendung finden.
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Alternativ oder in Kombination kann an den Stoßstellen zwischen den Verschleißblechen Überlappungen oder Nut-Feder-Verbindungen angeordnet sein, um das Eindringen von Feuchtigkeit oder anderen Stoffen zwischen die Verschleißbleche respektive zwischen den Verschleißblechen.
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Anhand der beigefügten Zeichnungen werden Einzelheiten und Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigt:
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1 schematisch einen Schnitt durch eine Vorrichtung mit einer vertikal angeordneten angetriebenen Achse zur Rotation eines Schlagwerkzeuges in einen durch ein Gehäuse definierten Prallraum,
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2 eine mögliche Ausführungsform des Aufbaus des Gehäuses, der Wanne und der Anordnung der Verschleißbleche und
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3 eine Draufsicht auf die auf der Bodenplatte angeordneten Verschleißbleche und zwei zugehörige Schnitte durch den Aufbau der ersten Schicht aus Kunststoff und der darauf angeordneten Verschleißbleche.
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1 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Vorrichtung mit einer vertikal angeordneten, durch einen Antrieb 14 angetriebenen Achse 12 zur Rotation eines Schlagwerkzeuges 13 in einen durch ein Gehäuse 1 definierten Prallraum 11. Das Gehäuse besteht dabei im Wesentlichen aus einer Bodenplatte 2, einem Deckel 10 und eine diese verbindende Wandung 3. Bevorzugt ist vorgesehen, dass im Deckel 10 eine Einlassöffnung 15 für den Stoffstrom und zwischen Bodenplatte 2 und Wandung 3 eine Auslassöffnung 16 für das zerkleinerte Material angeordnet ist. Die Wandung 3 kann dabei zylindrisch oder mehreckig ausgeführt sein. Im Inneren des Prallraumes 11 ist an der Bodenplatte 2 und anschließend an die Bodenplatte 2 zumindest an den unteren Teilen der Wandung 3 eine Schicht Kunststoff zur Ausbildung einer Wanne 4 angeordnet. Zur Darstellung eines bevorzugten Gefälles ist im Bereich der Bodenplatte 2 die Wanne schräg in Richtung der Auslassöffnung 16 eingezeichnet. In der Auslassöffnung 16 ist ein verstellbarer Schieber (nicht dargestellt) vorgesehen, der den Durchsatz respektive die Menge an austretendem Material aus dem Prallraum 11 reguliert.
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In 2 findet sich der vorgeschlagene Aufbau der innerhalb des Gehäuses 1 angebrachten Schichten am Beispiel einer den gesamten Prallraum 11 umschließenden Wanne 4. Dabei wir diese aus einer Schicht Kunststoff gebildet, die am Deckel 10, der Bodenplatte 2 und der Wandung 3 angeordnet ist. Zum Schutz der Wanne 4 und zur Minimierung des Verschleißes ist auf der Wanne 4 prallraumseitig ein Verschleißblech 5 angeordnet. Das Verschleißblech 5 wird im Inneren des Prallraumes 11 nur den Anforderungen entsprechend ausgestaltet, wobei die strichlierte Linie den eher optionalen Bereich andeutet.
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Die Herstellung geschieht vorzugsweise wie folgt. Zuerst wird der Prallraum von innen mit passenden Formstücken (Wannensegmenten)n) aus Kunststoff ausgekleidet, die miteinander verschweißt werden. Die Wannensegmente 17 werden dabei nach Bedarf und nach Ausgestaltung der Wanne (vgl. 1) ausgewählt und weisen Stoßstellen 19 auf. Besonders bevorzugt weisen die Wannensegmente 17 aus Kunststoff bereits das notwendige Gefälle, wie in den verschiedenen Merkmalen nach der Erfindung vorgeschlagen, aus. An den Stoßstellen zwischen den Formstücken wird das Material vorzugsweise verschweißt oder geklebt. Auf die Formstücke aus Kunststoff werden anschließend die Verschleißbleche 5, ebenfalls als Segmente, in den Prallraum 11 eingebracht und dort an ihrer entsprechenden Position angeordnet. Besonders bevorzugt wird die Geometrie der Segmente der Verschleißbleche diese an ihrer Position halten. Besonders bevorzugt können diese auch an bestimmten Stellen mit dem Kunststoff verklebt oder anderweitig fixiert werden. 3 zeigt eine Draufsicht auf die auf der Bodenplatte 2 angeordneten Verschleißbleche 5 und zwei zugehörige Schnitte durch den Aufbau der ersten Schicht aus Kunststoff und der darauf angeordneten Verschleißbleche 5. Das Bezugszeichen für das Verschleißblech 5 ist nicht an jedem Verschleißblech eingezeichnet um die Übersichtlichkeit zu erhalten. Im Bereich der Auslassöffnung 16, die einen Öffnungswinkel 21 aufweist, ist eine vorzugsweise einstückige Öffnungsplatte 8 angeordnet, über die das Material und vor allem Restflüssigkeit problemlos austreten kann. Diese Öffnungsplatte ist vorzugsweise durch die Lagerung auf der Wanne oder durch ihre Geometrie geeignet ein Gefälle G auszubilden, was mit Pfeilen dargestellt ist und der Strömungsrichtung einer Flüssigkeit entsprechen soll. Weiter findet sich in diesem Ausführungsbeispiel ein äußerer Kranz an Verschleißblechen 5, die an der Wandung 3 angeordnet sind. In dem Schnitt auf der linken Seite oben erkennt man, dass diese Verschleißbleche 5 durch die Wanne 4 und/oder durch ihre Geometrie 5 ein Gefälle G weg von der Wandung 3 ausbilden. Weiter findet sich ein innerer Kranz an Verschleißblechen 5. Zwischen dem äußeren und inneren Kranz an Verschleißblechen 5 kann eine Rinne 7 angeordnet sein, die umlaufend bis hin zur Auslassöffnung 16 und/oder der Öffnungsplatte 8 ausgeführt ist und vor allem Restflüssigkeit beim Stillstand oder bei einer Reinigung aus dem Prallraum 11 in Richtung Auslassöffnung 16 führt. Wie im Schnitt links erkennbar, weist vorzugsweise die Wanne 4 ein grundsätzliches Gefälle von beispielsweise 1° in Richtung der Auslassöffnung aus. Wie beschrieben kann die Neigung bzw. das Gefälle der Verschleißbleche 5 hierzu variieren. So kann der innere Kranz der Verschleißbleche wie eingezeichnet ein Gefälle in Richtung der Rinne 7 aufweisen.
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In der Mitte der Bodenplatte 2 findet sich die Achse 12, die vorzugsweise im Bereich des Durchtritts durch eine Erhebung in der Wanne geführt wird. Diese Erhebung kann als Konus 6 ausgeführt sein und ist deutlicher im unteren Schnittbild dargestellt. Der Konus 6 kann dabei mit Verschleißplatten 5 (nicht dargestellt) abgedeckt sein. Bevorzugt ist die Oberfläche 18 des Konus planparallel zur Rotationsebene des Schlagwerkzeuges um ein Einklemmen von Materialien zwischen dem Konus und dem Schlagwerkzeug zu verhindern.
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Beispielhaft ist oben links mit strichlierten Linien verdeckte Stoßstellen 19 zwischen Wannensegmenten 17 der Wanne 4 dargestellt. Diese sind vorzugsweise anders lokalisiert als die Stoßstellen 9 der Verschleißbleche 5.
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Im unteren Schnittbild sind noch die Ausgleichsstücke 20 dargestellt, die zwischen den Verschleißblechen 5 der Wandung 3 und den Verschleißblechen 5 der Bodenplatte 2 angeordnet sein können, um etwaige Winkel oder Gefällevorgaben von der Wanne auszugleichen. In vorteilhafter Weise ist es dann möglich einheitliche und damit einfachere und leichter herstellbare Verschleißbleche 5 zu verwenden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Bodenplatte
- 3
- Wandung
- 4
- Wanne
- 5
- Verschleißblech
- 6
- Konus
- 7
- Rinne
- 8
- Öffnungsplatte
- 9
- Stoßstelle
- 10
- Deckel
- 11
- Prallraum
- 12
- Achse
- 13
- Schlagmittel
- 14
- Anrieb
- 15
- Einlassöffnung
- 16
- Auslassöffnung
- 17
- Wannensegment
- 18
- Oberfläche
- 19
- Stoßstelle von 4
- 20
- Ausgleichsstück
- 21
- Öffnungswinkel
- G
- Gefälle
