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Die Erfindung betrifft eine Recyclinganlage für die Aufbereitung von Schüttgut mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Aufbereitung von Schüttgut mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 11.
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Üblicherweise wird in Recyclinganlagen verunreinigtes Schüttgut aufbereitet, so dass es in späteren Herstellungs- oder Verarbeitungsprozessen als Ausgangsmaterial für ein neues Produkt verwendet werden kann. Hierbei werden beispielsweise PET-Behälter in kleine Flakes zerkleinert, von fremden Materialien getrennt, gewaschen und dekontaminiert. Anschließend können die so aufbereiteten Flakes wieder für PET-Behälter im Lebensmittelbereich verwendet werden.
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Derartige Recyclinganlagen umfassen wenigstens eine Aufbereitungsstation, wie beispielsweise einen Vorwäscher oder eine Heizschnecke, mit denen Fremdstoffe durch Waschen oder Erhitzen aus den Flakes entfernt werden. Hierbei hängt die erzielte Reinigungswirkung der Aufbereitungsstationen von der Materialversorgung stark ab, da das Schüttgut abhängig vom Lieferanten und vom Ausgangsmaterial unterschiedliche Materialeigenschaften aufweisen kann. Beispielsweise können die Flakes unterschiedliche Dicken aufweisen, wenn sie von PET-Flaschen mit unterschiedlichen Wandstärken stammen. Um nun eine gleichbleibende Qualität des aufbereiteten Schüttguts zu gewährleisten, erstellt üblicherweise der Betreiber einer Recyclinganlage eine Spezifikation für das Eingangsmaterial, so dass der Lieferant die Flakes in einer homogenen Qualität bereitstellen kann. Nachteilig hierbei ist, dass die Materialversorgung durch die vorgegebene Spezifikation stark eingeschränkt ist.
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Um dies zu vermeiden, wird in den einzelnen Aufbereitungsstationen ein Füllstandssensor verwendet, um die Befüllung der Aufbereitungsstation zu überwachen und gegebenenfalls entsprechend zu drosseln. Nachteilig hierbei ist, dass für die Steuerung einer gleichmäßigen Qualität des aufbereiteten Schüttguts ein enormes Erfahrungswissen und bei Materialveränderungen eine stetige Anpassung durch gut ausgebildetes Bedienpersonal notwendig ist. Dies ist aufwändig und mit einem hohen technischen Risiko behaftet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Recyclinganlage bereitzustellen, die sich ohne hohes technisches Risiko und mit geringem Aufwand auf Veränderungen im Eingangsmaterial anpassen lässt.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe für eine Recyclinganlage nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 mit den Merkmalen des kennzeichnende Teils, gemäß dem wenigstens eine Steuereinrichtung vorhanden ist, mit der wenigstens ein Betriebsparameter der Aufbereitungsstation unter Berücksichtigung der Schüttgutdichte steuerbar ist.
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In aufwändigen Versuchen wurde die Qualität des aufbereiteten Schüttguts in Abhängigkeit von verschiedenen Eigenschaften des unaufbereiteten Schüttguts bestimmt, wie beispielsweise die Oberflächenrauhigkeit, die Flakedicke, Wandstärkenunterschied in den Ausgangsbehältern, deren Alter, der Verschmutzungsgrad und die Schüttgutdichte. Hierbei hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die Qualität des aufbereiteten Schüttguts besonders stark mit der Schüttgutdichte korreliert. Zusätzlich lässt sich die Qualität des aufbereiteten Schüttguts mit dem Betriebsparameter der Aufbereitungsstation gezielt beeinflussen.
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Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Recyclinganlage eine Steuereinrichtung vorhanden ist, mit der wenigstens ein Betriebsparameter der Aufbereitungsstation unter Berücksichtigung der Schüttgutdichte steuerbar ist, kann der Betriebsparameter der Aufbereitungsstation so gesteuert werden, dass die gewünschte Qualität des aufbereiteten Schüttguts erzielt wird. Hierbei ist kein Eingriff des Bedienpersonals notwendig, auch wenn die Materialeigenschaften des unaufbereiteten Schüttguts schwanken. Folglich wird sowohl das Risiko als auch der Aufwand zur Anpassung der Recyclinganlage gesenkt.
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Die Recyclinganlage kann einer Behälterherstellungsanlage vorgeordnet sein. Aufbereitung von Schüttgut kann bedeuten, dass die Recyclinganlage zur Reinigung und/oder Dekontamination des Schüttguts ausgebildet ist. Die Recyclinganlage kann ein Waschmodul, ein Dekontaminationsmodul und/oder ein Frontend mit Sortier- und/oder Zerkleinerungsmaschine umfassen. Das Schüttgut kann unaufbereitetes Schüttgut sein, das insbesondere in Form von Behältern, Teilen von Behältern, Flakes oder Pellets vorliegt. Das Eingangsmaterial kann Kunststoff, insbesondere ein Thermoplast wie Polyester, Polyolefin, Polyamid oder Polyethylenterephthalat (PET) sein. Die Behälter können insbesondere Flaschen aus PET sein. Das Endprodukt nach dem Aufbereiten durch die Recyclinganlage kann in Form von Flakes oder Pellets vorliegen. Das Endprodukt kann rPET sein.
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Die wenigstens eine Aufbereitungsstation kann eine Zerkleinerungsanlage, ein Trockenmischer, ein Vorwäscher, ein Laugenwäscher, eine Dichtetrennungsstation, ein mehrstufiger Nachwäscher, eine Trocknungsanlage, eine Sortierungsanlage, ein Silo zur Pufferung oder Lagerung des Schüttguts, eine Heizschnecke, ein Vakuumreaktor, eine Station mit SSP-Prozess zur Nachkondensation (Solid-Stating-Prozess) und/oder eine Pelletisierungsstation sein. Die Aufbereitungsstation kann dazu ausgebildet sein, Fremdstoffe, Etikettenreste, Klebstoffe, migrierte Inhaltsstoffe, Staub und/oder Sand aus dem Schüttgut zu entfernen. Die Aufbereitungsstation kann dazu ausgebildet sein, verschiedene Materialien in dem Schüttgut zu trennen. Die Aufbereitungsstation kann dazu ausgebildet sein, das Schüttgut zu zerkleinern und/oder in eine andere Form umzuwandeln. Die Aufbereitungsstation kann Heizelemente, Düsen oder Auffangbecken umfassen. Die Aufbereitungsstation kann Förderschnecken und/oder Bandförderer umfassen.
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Mehrere Aufbereitungsstationen können über Transporteure miteinander verbunden sein.
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Der wenigstens eine Betriebsparameter kann eine Förderleistung, eine Soll-Prozesstemperatur, ein Druck, eine Flussmenge eines Reinigungsmittels, eine Pumpendrehzahl, eine Heizleistung, ein Heizstrom, ein Filterparameter, eine Motordrehzahl, das Mischverhältnis eines Reinigungsmittels, eine Trocknungszeit, ein Schüttgutdurchsatz und/oder die Leistung eines Gebläses sein.
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Die Schüttgutdichte kann ein Quotient aus der Schüttgutmasse mit dem Schüttgutvolumen sein. Die Schüttgutdichte kann entsprechend einer Messnorm bestimmbar sein, insbesondere der ISO 60. Die Schüttgutdichte kann die Schüttgutmasse eines definierten Transportvolumens in der Recyclinganlage sein.
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In der Steuereinrichtung kann wenigstens eine Steuerkurve gespeichert sein, die verschiedene Schüttgutdichtewerte den jeweiligen Werten für die Betriebsparameter zuordnet. Die Steuereinrichtung kann einen Regelkreis umfassen.
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Bei der Recyclinganlage kann eine Messstation zur Erfassung der Schüttgutdichte vorgesehen sein. Die Messstation kann eine Fördereinrichtung umfassen, die zur Erfassung der Schüttgutdichte eines kontinuierlichen Materialstroms ausgebildet ist. Die Messstation kann dazu ausgebildet sein, dass der Zu- und Ablauf des Schüttguts aus dem Messvolumen mit der gleichen Fördergeschwindigkeit erfolgt. Dadurch kann die Erfassung der Schüttgutdichte kontinuierlich erfolgen, da sich die Schüttverhältnisse nicht ändern. Die Messstation kann dazu ausgebildet sein, dass die Erfassung der Schüttgutdichte entsprechend einer Messnorm, insbesondere der ISO 60 erfolgt.
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Bei der Recyclinganlage kann die Messstation in Förderrichtung vor der Aufbereitungsstation angeordnet sein. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Schüttgutdichte des unaufbereiteten Schüttguts erfasst wird. In Förderrichtung vor der Messstation kann ein Silo zur Lagerung des Schüttguts angeordnet sein. Hierdurch kann eine Schwankung bei der Materialzuführung zur Recyclinganlage gepuffert werden. Die Messstation kann eine Einheit mit dem Silo bilden.
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Bei der Recyclinganlage kann die Messstation über ein Bussystem mit der Steuereinrichtung verbunden sein. Hierdurch ist eine besondere flexible Anordnung der Messstation möglich. Das Bussystem kann drahtgebunden oder drahtlos sein (wie beispielsweise WLAN oder Bluetooth) und insbesondere ein drahtgebundenes oder drahtloses Datenprotokoll umfassen. Drahtlos kann bedeuten, dass die Daten per Funk übertragen werden.
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Bei der Recyclinganlage kann die Messstation eine Waage umfassen, die insbesondere als Differentialwaage ausgebildet ist. Hierdurch kann besonders einfach die Schüttgutmasse in einem definierten Schüttvolumen erfasst werden. Alternativ kann die Waage als Bandwaage oder Schneckenwaage ausgeführt sein. Die Waage kann als elektronische Waage ausgeführt sein.
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Bei der Recyclinganlage kann die Steuereinrichtung oder die Messstation zur Berechnung eines Mittelwerts der Schüttgutdichte aus wenigstens drei Einzelmessungen ausgebildet sein, insbesondere wobei der Mittelwert gleitend ist. Hierdurch kann statistisches Messrauschen bei der Bestimmung der Schüttgutdichte verringert werden. Ein gleitender Mittelwert kann bedeuten, dass in einem Satz von Einzelmessungen zur Bildung des Mittelwerts eine aktuelle Einzelmessung hinzugenommen wird, während gleichzeitig die zeitlich älteste Einzelmessung herausgenommen wird. Hierdurch kann für jede Einzelmessung ein entsprechender Mittelwert gebildet werden.
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Die Erfassung der Schüttgutdichte kann in einem festen oder variablen zeitlichen Raster erfolgen.
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In der Steuereinrichtung kann eine Wertetabelle gespeichert sein, mit der wenigstens ein Schüttgutdichtewert mit einem Wert des wenigstens einen Betriebsparameters korreliert wird. Hierdurch kann über die Wertetabelle eine besonders schnelle Ermittlung des Betriebsparameters erfolgen. In der Wertetabelle können jedem Schüttgutdichtewert der Wert eines Betriebsparameters oder mehrere Werte von verschiedenen Betriebsparametern zugeordnet sein.
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Die Steuereinrichtung kann dazu ausgebildet sein, den wenigstens einen Betriebsparameter mittels einer Rampe zu verändern. Dadurch wird eine sprunghafte Veränderung des Betriebsparameters vermieden und Störfälle reduziert. "Rampe" kann bedeuten, dass der Betriebsparameter über einen Zeitraum von einem Ist-Wert zu einem Soll-Wert über eine stetige Kurve verändert wird.
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In der Arbeitsstation kann wenigstens ein Füllstandssensor zur Erfassung des Schüttgutfüllstands vorgesehen sein und der wenigstens eine Betriebsparameter der Aufbereitungsstation kann zusätzlich unter Berücksichtigung des Schüttgutfüllstands mithilfe der Steuereinrichtung steuerbar sein. Dass der wenigstens eine Betriebsparameter zusätzlich unter Berücksichtigung des Schüttgutfüllstands steuerbar ist, kann bedeuten, dass der wenigstens eine Betriebsparameter unter Berücksichtigung der Schüttgutdichte und des Schüttgutfüllstands steuerbar ist. Dadurch kann die Recyclinganlage noch genauer in Bezug auf die Eigenschaften des Schüttguts gesteuert werden. Die Steuereinrichtung und der Füllstandssensor können als Regelkreis zur Regelung des Schüttgutfüllstands ausgebildet sein.
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Bei der Recyclinganlage kann eine Qualitätssicherungsstation zur Erfassung der Schüttgutqualität nach der Aufbereitung vorgesehen sein und der wenigstens eine Betriebsparameter der Aufbereitungsstation kann zusätzlich unter Berücksichtigung der Schüttgutqualität mithilfe der Steuereinrichtung steuerbar sein. Dass der wenigstens eine Betriebsparameter zusätzlich unter Berücksichtigung der Schüttgutqualität steuerbar ist, kann bedeuten, dass der wenigstens eine Betriebsparameter unter Berücksichtigung der Schüttgutdichte und der Schüttgutqualität steuerbar ist. Hierdurch erfolgt eine Rückkopplung in der Steuereinrichtung auf Basis der tatsächlich erreichten Schüttgutqualität und folglich kann die Berücksichtigung der Schüttgutdichte bei der Steuerung automatisch auf die gewünschte Schüttgutqualität angepasst werden. Die Steuereinrichtung und die Qualitätssicherungsstation können als Regelkreis zur Regelung des Schüttgutqualität ausgebildet sein. Bei der Steuereinrichtung kann wenigstens eine Steuerkurve unter Berücksichtigung der Schüttgutqualität anpassbar sein. Die Wertetabelle kann unter Berücksichtigung der Schüttgutqualität anpassbar sein. Die Schüttgutqualität kann ein Maß für die Lebensmitteltauglichkeit des aufbereiteten Schüttguts, eine Temperatur und/oder eine Verweilzeit des Schüttguts in der Aufbereitungsstation sein.
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Darüber hinaus stellt die Erfindung mit dem Anspruch 11 ein Verfahren zur Aufbereitung von Schüttgut mit wenigstens einer Aufbereitungsstation bereit, dadurch gekennzeichnet, dass die Schüttgutdichte gemessen wird und wenigstens ein Betriebsparameter der Aufbereitungsstation unter Berücksichtigung der Schüttgutdichte gesteuert wird.
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Dadurch, dass die Schüttgutdichte gemessen wird und wenigstens ein Betriebsparameter der Aufbereitungsstation unter Berücksichtigung der Schüttgutdichte gesteuert wird, kann die Aufbereitung in der Aufbereitungsstation an die unterschiedliche Zusammensetzung des Schüttguts auf einfache Weise kostengünstig angepasst werden.
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Die zuvor in Bezug auf die Recyclinganlage beschriebenen Merkmale können einzeln oder in Kombination mit dem Verfahren zur Aufbereitung von Schüttgut kombiniert werden.
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Das Verfahren kann insbesondere in einer oben beschriebenen Recyclinganlage angewendet werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand des in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Recyclinganlage bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt in einer schematischen Ansicht die Recyclinganlage 1 bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Beispielsweise ist die Recyclinganlage 1 hier als Dekontaminationsmodul ausgebildet. Alternativ kann die Recyclinganlage auch als Waschmodul oder Frontend mit Sortier- und Zerkleinerungsmaschinen ausgebildet sein. Denkbar ist auch eine beliebige Kombination aus den vorgenannten Einheiten. Es versteht sich, dass nachfolgend beschriebene Merkmale auf alle Schüttgutprozesse übertragbar sind.
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Zu sehen ist ein Silo 3 mit dem Schüttgut 2, das aus Flakes von gebrauchten PET-Flaschen besteht. Mit der als Differentialwaage ausgebildeten Messstation 4 wird das Schüttgut 2 gewogen und die Schüttgutdichte bestimmt. Anschließend wird das Schüttgut mit Hilfe der Heizschnecken 7 und 8 auf eine Dekontaminationstemperatur gebracht, die deutlich unterhalb der PET-Schmelztemperatur liegt. Im Vakuumreaktor 9 wird das so temperierte Schüttgut von migrierten Inhaltsstoffen befreit und ist danach lebensmitteltauglich. Das lebensmitteltaugliche Schüttgut 11 wird in dem Behälter 10 gesammelt.
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Das Silo 3 enthält Schüttgut 2, das bereits in einem Waschmodul von Etikettenresten, Klebstoffen, Sand, Staub und Fremdmaterial gereinigt wurde, das Waschmodul kann auch ein Bestandteil der hier gezeigten Recyclinganlage 1 sein. Die Messstation 4 kann dem Waschmodul alternativ auch vorgeordnet sein.
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Das Schüttgut 2 wird über den Transporteur 3b zum Einlauf der als Differentialwaage ausgebildeten Messstation 4 gefördert. Der Verbund aus dem Vorratsbehälter 4c und dem zweiten Transporteur 4b ist hierbei auf einer Waage 4a so gelagert, dass das Gesamtgewicht des Behälters 4c und des zweiten Transporteurs 4b zusammen mit dem Schüttgut 2 gemessen werden kann. Die Transporteure 3b und 4b sind hier als Transportschnecken ausgeführt. Alternativ können diese jeweils auch als Vibrationsrinnen ausgeführt sein.
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Zunächst kann vor der Messung der Schüttgutdichte mit einer Tara-Messung das Leergewicht der Anordnung bestimmt werden. Anschließend wird der Vorratsbehälter 4c bis zu einem oberen Volumengrenzwert mittels des Transporteurs 3b befüllt, wobei das befüllte Volumen mittels des Füllstandssensors 4d gemessen wird. Anschließend wird der Transporteur 3b deaktiviert und das Schüttgut im Vorratsbehälter 4c kontinuierlich durch die zweite Förderschnecke 4b an den Auslass weitergefördert. Hierbei wird einerseits die Gewichtsabnahme durch die Waage 4a gemessen und andererseits die Volumenabnahme im Vorratsbehälter 4c durch den Füllstandssensor 4d. Durch eine Verrechnung beider Werte wird in der Waage 4a dann die Schüttgutdichte bestimmt. Beim Erreichen einer unteren Volumengrenze im Vorratsbehälter 4c wird die Berechnung unterbrochen und der Vorratsbehälter 4c durch eine Aktivierung der Förderschnecke 3b bis zum Erreichen des oberen Volumengrenzwertes erneut befüllt. Anschließend kann die Schüttgutdichte, wie beschrieben, erneut berechnet werden.
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Die Waage 4a ist zusätzlich dazu ausgebildet, aus drei Einzelmesswerten der Schüttgutdichte einen gleitenden Mittelwert zu bilden. Dieser gleitende Mittelwert wird über den Bus 6 an die Steuereinrichtung 5 übermittelt, die hier als Maschinensteuerung ausgebildet ist. Alternativ kann die Waage 4a auch Einzelmesswerte der Schüttgutdichte über den Bus 6 an die Steuereinrichtung 5 übermitteln, die dann aus jeweils drei Einzelmesswerten den gleitenden Mittelwert bildet. Der Bus 6 ist hier drahtgebunden ausgeführt, wobei die Daten mit einem drahtgebundenen Datenprotokoll übermittelt werden. Alternativ kann der Bus 6 auch als drahtlos ausgeführt sein, wobei die Daten mit einem drahtlosen Datenprotokoll per Funk übermittelt werden. Zu sehen ist auch, dass die Steuereinrichtung 5 einen Bildschirm und eine Tastatur aufweist. Hierdurch können Steuervorgänge an der gesamten Recyclinganlage 1 durchgeführt werden.
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Die Steuereinrichtung 5 ist dazu ausgebildet, mehrere Betriebsparameter unter Berücksichtigung der Schüttgutdichte zu steuern. Die hier gesteuerten Betriebsparameter sind die Drehzahlen der Schneckenmotoren 7a und 8a und die Heizleistung der Heizschnecken 7 und 8. Dadurch kann die Förderleistung und der Wärmeeintrag in das Schüttgut verändert werden. Darüber hinaus kann als Betriebsparameter der IV-Wert des Vakuumreaktors 9 unter Berücksichtigung der Schüttgutdichte gesteuert werden, um die Lebensmitteltauglichkeit des gereinigten Schüttguts 11 zu gewährleisten. Der IV-Wert (Intrinsic Viscosity) beinhaltet das molekulare Gewicht und die Kettenlänge des PET und wird alternativ als Lösungsviskosität bezeichnet.
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Darüber hinaus ist in der Steuereinrichtung 5 eine Wertetabelle gespeichert, mit der verschiedene Werte für die Schuttgutdichte mit jeweils Werten für die oben genannten Betriebsparameter korreliert sind. Hierdurch kann die Recyclinganlage 1 in besonders einfacher Weise gesteuert werden. Darüber hinaus werden die Betriebsparameter von der Steuereinrichtung 5 über eine Rampe so verändert, dass sich möglichst kein Stau durch das Schüttgut 2 innerhalb der Recyclinganlage 1 bildet.
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Darüber hinaus umfasst der Vakuumreaktor 9 einen Füllstandssensor 9c, dessen Werte von der Messeinrichtung 9b über den Bus 6 kontinuierlich an die Steuereinrichtung 5 weitergeleitet werden. Zudem erfasst der Vakuumreaktor 9 mit der Qualitätssicherungsstation 9a die Schüttgutqualität des aufbereiteten Schüttguts 11 und sendet die entsprechenden Werte über den Datenbus 6 an die Steuereinrichtung 5. Die Steuereinrichtung 5 ist optional dazu ausgebildet, die Betriebsparameter unter Berücksichtigung der Schüttgutdichte, des Schüttgutfüllstands und der Schüttqualität im Vakuumreaktor 9 zu steuern. Hierzu bildet die Steuereinrichtung 5 mit dem Füllstandssensor 9c und der Qualitätssicherungsstation 9a jeweils einen Regelkreis.
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Dadurch, dass bei der in 1 gezeigten Recyclinganlage 1 Betriebsparameter der Heizschnecken 7, 8 und des Vakuumreaktors 9 unter Berücksichtigung der Schüttgutdichte gesteuert werden, kann der Wärmeeintrag in das Schüttgut 2 mittels der Heizschnecken 7, 8 und die Behandlung im Vakuumreaktor 9 so eingestellt werden, dass bei einem Schüttgut 2 mit großen Flakes eine ebenso gründliche Dekontamination erfolgt wie bei kleinen Flakes. Beispielsweise benötigt die Erhitzung von großen Flakes eine längere Zeit als die von kleinen Flakes, wobei für große Flakes die Förderleistung der Heizschnecken 7, 8 gesenkt und/oder deren Heizleistung erhöht wird. Demnach ist es bei der erfindungsgemäßen Recyclinganlage 1 besonders einfach und ohne hohes Risiko möglich, die Anlage auf unterschiedliche Zusammensetzung des Schüttguts 2 einzustellen.
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Es versteht sich, dass in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel genannte Merkmale nicht auf diese speziellen Kombinationen beschränkt sind und in beliebigen anderen Kombinationen möglich sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ISO 60 [0013]
- ISO 60 [0015]
