DE102017103844A1

DE102017103844A1 - Vorrichtung zur Aufbereitung von Materialien

Info

Publication number: DE102017103844A1
Application number: DE102017103844.2A
Authority: DE
Inventors: Peter Lerchner; Marco-Andree Lerchner; Jörg Krönig
Original assignee: RECUPERMA GmbH
Current assignee: RECUPERMA GmbH
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2018-08-30

Abstract

Vorrichtung zur Aufbereitung von Materialien mit einem Gehäuse, in dem wenigstens eine Welle drehbar gelagert ist, an der wenigstens ein Querelement angebracht ist, wobei die Welle innerhalb eines Siebelementes angeordnet ist, wobei die Grundfläche des Siebelementes als Polygon ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Materialien mit einem Gehäuse, in dem wenigstens eine Welle drehbar gelagert ist, an der wenigstens ein Querelement angebracht ist.
Eine solche Vorrichtung ist zum Beispiel aus der EP 1 479 441 A2 bekannt, wobei die Querelemente als stumpfe Schlagwerkzeuge, besonders bevorzugt als Ketten, ausgebildet sind. Die Schlagwerkzeuge sind im unteren Bereich des Gehäuses angeordnet und werden durch die Welle in Rotation versetzt. Durch die Rotation der Ketten wird das zur Aufbereitung eingebrachte Material aufgewirbelt, wobei Teile des Materials vielfach zusammenstoßen, so dass größere Bestandteile zerreißen oder zerbrechen. Um diesen Effekt zu verstärken, weist die Vorrichtung gemäß EP 1 479 441 A2 im Inneren des Gehäuses Leiteinrichtungen auf. Materialbestandteile, die sehr nahe an der Gehäuseinnenwand vorbeifliegen, werden durch die Leiteinrichtungen zum Zentrum des Gehäuses abgelenkt. Durch diese radiale Ablenkung entsteht oberhalb der Ketten eine Zone vermehrter Zusammenstöße ohne Wandberührung.
Im Vergleich zu einem handelsüblichen Querstromzerspaner, bei dem die Ketten kontinuierlich auf das Material einwirken, hat die Vorrichtung gemäß EP 1 479 441 A2 den Vorteil, dass die Ketten durch den selteneren Kontakt mit dem Material eine höhere Standzeit aufweisen und dass durch die Leiteinrichtungen die Kollisionsdichte zwischen den Materialbestandteilen erhöht wird, so dass ein verbesserter Materialdurchsatz erreichbar ist.
Nachteilig an dem Lösungsvorschlag gemäß EP 1 479 441 A2 ist jedoch, dass die Anzahl der Kollisionen zwischen den Materialbestandteilen nicht regelbar ist und somit die erzielten Korngrößen der Materialbestandteile von der Verweildauer des Materials in der Vorrichtung abhängt. Unter der Korngröße ist im Wesentlichen die Abmessung der Materialbestandteile nach dem Durchlauf der Vorrichtung anzusehen. Da die Vorrichtung darauf basiert, dass die Materialteile durch Zusammenstöße untereinander zerkleinern oder zerbrechen, hängt die erzielte Korngröße auch wesentlich von der Zusammensetzung des Materials ab. Folglich muss für variierende Zusammensetzungen des aufzubereitenden Materials immer ein Testlauf durchgeführt werden, in dem die optimale Verweildauer des Materials in der Vorrichtung ermittelt wird, um eine vorgegebene Korngrößengrenze nicht zu überschreiten.
Ein weiterer Nachteil ist, dass die einzelnen Bestandteile des Materials in vielen Fällen länger als nötig in der Vorrichtung verweilen und somit die Korngrößengrenze deutlich unterschreiten. Daher kann zwar eine maximale Korngrößengrenze für alle Bestandteile des Materials durch Festlegung der Verweildauer in der Vorrichtung eingestellt werden, jedoch ist das Spektrum der Korngrößen, auch Unterkorn genannt, unterhalb dieser Korngrößengrenze sehr breit und starken Schwankungen unterworfen.
Da die einzelnen Bestandteile des Materials zu lange in der Vorrichtung verweilen, erhöht sich der Gesamtenergieverbrauch der Vorrichtung und der Materialdurchsatz wird erheblich begrenzt. Eine weitere Begrenzung des Materialdurchsatzes ergibt sich durch die Austragsöffnung, die im Vergleich zur gesamten Gehäuseinnenfläche nur eine flächenmäßig kleine Ausnehmung ist, über die das Material aus dem Gehäuse geführt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art anzugeben, bei der die Korngrößengrenze ohne vorherige Testläufe einstellbar ist und die Breite des Spektrums der Korngrößen reduziert wird. Zusätzlich soll die Standzeit, der Energiebedarf und der Materialdurchsatz optimiert werden.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Es wird somit eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Materialien zur Verfügung gestellt, bei der die Welle innerhalb eines Siebelementes angeordnet ist und zwischen dem Siebelement und dem Gehäuse ein Zwischenraum vorgesehen ist. Es ist nicht zwingend notwendig, dass das Gehäuse einteilig ist. Es kann auch aus mehreren einzelnen Gehäuseabschnitten ausgebildet sein. Das Siebelement weist mehrere Seitenflächen auf, die so angeordnet sind, dass ein prismenartiges Raumvolumen begrenzt wird, wobei die Schmalseiten der Seitenflächen die polygonartige Grundfläche des Siebelementes bilden. Die Seitenflächen des Siebelementes sind mit einer Vielzahl von Aussparungen versehen und verbinden hierdurch das prismenartige Raumvolumen mit dem Zwischenraum. Die Abmessungen der Aussparungen sind dabei so gewählt, dass sie der gewünschten maximalen Korngrößengrenze für die Materialbestandteile entsprechen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Aussparungen als Rundlöcher mit einem Durchmesser von 2 bis 50 mm ausgebildet sind.
Die drehbar gelagerte Welle und das an ihr angebrachte Querelement werden durch ein Antriebselement in Rotation versetzt, wobei das Querelement im prismenartigen Raumvolumen zyklonartige Luftströmungen erzeugt, die das in die Vorrichtung kontinuierlich eingeführte Material auf eine Kreisbewegung zwingen, wobei das Material durch die Zentrifugalkraft an die Seitenflächen des Siebelementes gedrückt wird. Hierbei ist es wichtig, dass das Querelement im Wesentlichen eine Beschleunigung der Luft im prismenartigen Raumvolumen erzeugt und nicht die Aufgabe hat, die Materialbestandteile zu zerkleinern. Zunächst werden bei der Zugabe des Materials in die Vorrichtung zwar möglicherweise Kollisionen mit dem Querelement auftreten, sobald jedoch die Materialbestandteile von der zyklonartigen Luftströmung zwischen dem Querelement und dem Siebelement erfasst werden, verbleiben sie dort aufgrund der wirkenden Zentrifugalkräfte und es treten keine weiteren Kollisionen mit dem Querelement auf. Aufgrund der Trägheit der Luft und des eingebrachten Materials, bewegt sich der Material-Luftstrom im Vergleich zum Querelement langsamer um das Zentrum des prismenartigen Raumvolumens.
Da das Siebelement prismenartig ausgebildet ist, entstehen Kollisionen der Materialteile mit den Seitenflächen im Bereich der Ecken des Siebelementes, so dass Bestandteile des Materials zerreißen, zerkleinern oder zerbrechen. Wäre das Siebelement zylindrisch ausgebildet, wären die Kollisionen nicht vorhanden. Sobald die Materialbestandteile eine Größe aufweisen, die kleiner ist als die Abmessungen der Aussparungen bzw. der maximalen Korngrößengrenze, verlassen sie durch die Aussparungen in den Seitenflächen das prismenartige Raumvolumen und bewegen sich in den Zwischenraum zwischen dem Siebelement und dem Gehäuse.
Die Vorteile hierdurch sind, dass zum einen die Standzeit der Vorrichtung erhöht wird, da Kollisionen mit dem Querelement nur selten auftreten und daher auf lange Sicht nur geringe Schäden verursachen. Zum anderen wird die Korngrößengrenze durch die Abmessungen der Aussparungen in den Seitenflächen des Siebelementes definiert, so dass keine vorherigen Testläufe nötig sind, um die maximale Korngrößengrenze in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des eingebrachten Materials zu ermitteln. Da die Bestandteile des Materials das prismenartige Raumvolumen verlassen, sobald sie durch die Aussparungen in den Seitenflächen passen, wird die Verweildauer des Materials in der Vorrichtung reduziert und somit auch die Energiekosten gesenkt. Zusätzlich wird die Breite des Spektrums der Korngrößen deutlich reduziert. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Siebelement die Welle und das Querelement umgibt und somit der Materialdurchsatz verbessert wird, da die Fläche maximiert wird, durch die das Material das prismenartiges Raumvolumen verlassen kann.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Dabei ist zweckmäßig, dass in wenigstens einer der Ecken des Siebelementes eine Prallleiste angeordnet ist. Die Prallleiste ist bevorzugt als Rechteckprofil ausgebildet und liegt an den Längsseiten zweier benachbarter Seitenflächen des Siebelementes an oder ist zwischen diesen Längsseiten angeordnet. Dabei ragt die Prallleiste in das prismenartige Raumvolumen hinein und bildet damit ein Kollisionselement, mit dem die Bestandteile des Materials unausweichlich kollidieren und somit zerreißen, zerkleinern oder zerbrechen. Die Prallleiste kann lösbar an den Seitenflächen des Siebelementes angebracht sein, wobei die Kollisionsdichte durch die Abmessung der Prallleiste eingestellt werden kann, da eine Prallleiste, die weiter ins Zentrum des prismenartigen Raumvolumen hineinragt, zu einer höheren Kollisionsdichte führt. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Prallleiste 1 bis 25 mm in das prismenartige Raumvolumen hineinragt.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Querelement starr ausgebildet ist. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass das Querelement scharfkantig und massiv ist, um die Standzeit der gesamten Vorrichtung zu verbessern, da möglicherweise auftretende Kollisionen mit dem Querelement nur sehr geringe Schäden anrichten.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass wenigstens ein Querelement schwenkbar gelagert ist. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass das Querelement um eine Achse schwenkbar ist, die parallel zur Längsachse der Welle ausgerichtet ist. Dies hat den Vorteil, dass in dem Fall, in dem Materialbestandteile in die Vorrichtung geführt werden, die so schwer sind, dass sie nicht vom Luftstrom erfasst werden können und unweigerlich mit dem Querelement kollidieren, nicht zu einer Zerstörung des Querelementes führen, sondern dass das Querelement dem Materialbestandteil ausweichen kann. Damit hat der Vorrichtungsbetreiber die Möglichkeit, die Vorrichtung zu stoppen und zu schwere Materialbestandteile zu entfernen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass das Siebelement einen Siebrahmen aufweist, an dem wenigstens ein Sieb fixierbar ist, wobei das Sieb die jeweilige Seitenfläche des Siebelementes bildet. Dabei hat das Sieb eine rechteckförmige Grundfläche und ist eben ausgebildet. Zudem ist das Sieb mit einer Vielzahl von Aussparungen durchsetzt, die die maximale Korngrößengrenze festlegen. Somit ist es möglich, durch den Austausch des Siebes schnell und einfach die festgelegte maximale Korngrößengrenze zu ändern oder defekte Siebe auszutauschen. Es ist auch denkbar, dass Siebe mit verschiedenen Aussparungsgrößen genutzt werden, um das Spektrum der Korngrößen gezielt zu verbreitern. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich solche Siebe einfach und kostengünstig herstellen lassen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Prallleiste mit einem Antriebselement versehen ist, um die Prallleiste in radialer Richtung zu verfahren. In radialer Richtung ist dahingehend zu verstehen, dass die Prallleiste in Richtung des Zentrums des prismenartigen Raumvolumens bzw. in Richtung der Welle verfahren wird. Natürlich kann die Prallleiste auch in die entgegengesetzte Richtung, d.h. in radialer Richtung von der Welle weg, verfahren werden. Diese Ausgestaltung hat den besonderen Vorteil, dass die Kollisionsdichte mit der Prallleiste während des Betriebes der Vorrichtung einstellbar ist. Hierzu kann das Antriebselement mit einer geeigneten Steuereinheit versehen sein. Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn abrasive Materialien in die Vorrichtung eingeführt werden und einen häufigen Austausch der Prallleiste in einem kurzen Zeitintervall erfordern. Hier kann eine Prallleiste mit größerer Abmessung gewählt werden, so dass durch das Antriebselement die Prallleiste immer ein Stück nachgeschoben wird, das der Länge des Stückes der Prallleiste entspricht, das durch das abrasive Material abgetragen wurde. Somit können abrasive Materialien aufbereitet werden, ohne dass die Standzeit der Vorrichtung reduziert wird. Es ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass zwischen dem Antriebselement und der Prallleiste eine Spindel zur Übertragung der Antriebskräfte angeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass entlang der Welle mehrere Querelemente axial voneinander beabstandet angeordnet sind. Hierdurch werden mehrere Beschleunigungsebenen erzeugt, die im prismenartigen Raumvolumen eine zyklonartige Luftströmung erzeugen. Dadurch wird die Geschwindigkeit der Luftströmung erhöht, so dass sich der Materialdurchsatz der Vorrichtung verbessert.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Vorrichtung einen Materialzufluss und einen Materialabfluss aufweist, wobei dem Materialabfluss eine Einrichtung nachgeschaltet ist, die einen Unterdruck im Gehäuse erzeugt. Der Materialzufluss ist hierbei so ausgebildet, dass das Material in das prismenartige Raumvolumen gelangt und das Siebelement passieren muss, um in den Zwischenraum und dann zum Materialabfluss zu gelangen. Durch den Unterdruck werden die Materialbestandteile, die die maximale Korngrößengrenze unterschreiten, aus dem prismenartigen Raumvolumen in den Zwischenraum abgesaugt, so dass ihre Verweildauer in der Vorrichtung sinkt und folglich der Materialdurchsatz erhöht und der Energieverbrauch reduziert wird. Zusätzlich wird das Spektrum der Korngrößen schmaler bzw. die Entstehung von unerwünschtem Unterkorn reduziert. Ferner wird weniger Feinstaub erzeugt, so dass die Umweltbelastung sinkt und die Wahrscheinlichkeit für Explosionen deutlich reduziert wird.
Als weitere Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Welle exzentrisch zum Mittelpunkt der Grundfläche des Siebelementes ausgerichtet ist. Durch diese Anordnung der Welle entstehen asymmetrische turbulente Luftströmungen, so dass die Kollisionsdichte an den Prallleisten erhöht wird und sich der Materialdurchsatz der Vorrichtung weiter erhöht.
Als besonders vorteilhafte Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vorrichtung in einem Container angeordnet ist. Hierbei sind für den Endnutzer nur ein Materialzufluss, der das Material zur Vorrichtung transportiert, und ein Materialabfluss, der das aufbereitete Material abtransportiert, zugänglich. Der Container kann zum Beispiel mit einer Zugmaschine an den Ort gebracht werden, an dem das Material gesammelt oder gefördert wird, so dass vor Ort eine Aufbereitung des Materials stattfinden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass dies eine Lösung darstellt, die der Endbenutzer ohne weitere technische Vorbereitung direkt nutzen kann.
Außerdem ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem das Material in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung aufbereitet wird. Die Vorrichtung weist die oben aufgeführten Vorteile im Bereich der Aufbereitung von Materialien auf und kann auch beim Recycling und Aufschließen von Materialien eingesetzt werden.
Weiterhin ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem das Material der Vorrichtung trocken zugeführt wird, um einen unnötigen Wasserverbrauch zu vermeiden. Dabei ist unter „trocken zugeführt“ zu verstehen, dass das Material aufgrund seiner Beschaffenheit zwar einen Wasseranteil bzw. eine Feuchtigkeit aufweisen kann, die auch von der Wetterlage abhängt, dass jedoch nicht aktiv während des Verfahrens Wasser zum Material hinzugegeben wird.
Ein weiteres Verfahren sieht vor, dass das Material nach der Aufbereitung in der Vorrichtung einer Materialtrennung zugeführt wird, um die Materialien ihrer Art nach zu sortieren.
Ein besonderes Verfahren sieht vor, dass das Material vor der Aufbereitung in der Vorrichtung eine Zerkleinerung durchläuft. Für diese Zerkleinerung können die typischen Vorrichtungen genutzt werden, wie zum Beispiel ein Querstromzerspaner. Es ist jedoch auch denkbar, eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung als Vorzerkleinerer mit einer anderen maximalen Korngrößengrenze zu nutzen. Dies hat den Vorteil, dass schon vorzerkleinerte Materialbestandteile in die Vorrichtung gelangen, wobei der Zerkleinerungsgrad bzw. das Gewicht der Materialbestandteile so gewählt wird, dass diese in der Vorrichtung durch den Luftstrom optimal beschleunigt werden.
Ferner ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Altpapieraufbereitung vorgesehen. Typischerweise wird Altpapier vor der Aufbereitung bzw. vorm Recycling in Wasser gelöst, wobei der Anteil des Wassers über 70% beträgt. Auch der Einsatz von speziellen Chemikalien ist oft erforderlich. Anschließend wird das Papier aufgeschlossen und genutzt, um neues Papier herzustellen. Der Aufschluss des Papiers erfolgt bei einer Altpapieraufbereitung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne die Zugabe von Wasser und Chemikalien. Somit wird nicht nur die Umwelt geschont, sondern auch die Betriebskosten und der Aufwand der Aufbereitung von Altpapier deutlich reduziert.
Weiter ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Datenträgervernichtung vorgesehen. Unter Datenträgern sind alle möglichen Datenträger zu verstehen, wie zum Beispiel Akten, Festplatten, CDs, DVDs, USB-Sticks, Handys, Laptops, Computer usw. Vorteilhaft hieran ist, dass durch die geeignete Wahl des Siebelementes die gesetzlich gewünschten Korngrößengrenzen erzielt werden können und damit die gewünschte Sicherheitsklasse erreicht wird. Im Vergleich zu den gängigen Verfahren wird ein hoher Materialdurchsatz erreicht. Ein weiterer Vorteil ist, dass nicht nur die gewünschte Sicherheitsklasse erreicht wird, sondern dass das Material nach Durchlaufen der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder des erfindungsgemäßen Verfahrens aufbereitet ist und weiter genutzt werden kann.
Außerdem ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Dämmstoffherstellung vorgesehen, da es sich wegen der oben aufgeführten Vorteile besonders gut zum Aufschluss von mineralischen Dämmstoffen, wie Mineralwolle, Glaswolle oder auch pflanzlicher Rohstoffe, wie Holz oder Kokos, eignet.
Weiterhin ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufbereitung von biologischen Abfällen vorgesehen. So ist eine Anwendung in der Biogasproduktion sinnvoll, da bei einer mechanischen Substrataufbereitung die Biogasproduktion verbessert werden kann.
Ferner ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verbundstofftrennung vorgesehen, da durch die Wahl der Drehzahl der Welle und die Auswahl und Position der Prallleisten nicht nur eine Zerkleinerung des Materials erzielbar ist, sondern auch eine Trennung von Verbundstoffen. Daher eignen sich die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zum Beispiel dazu, alte Lebensmittel, die nicht mehr verwendet werden, sortenrein so zu trennen, dass zum Beispiel die Verpackung vom Lebensmittel getrennt wird. Außerdem können auch Materialien, wie zum Beispiel Trinkverpackungen, die bislang nicht aufbereitet wurden, da dies zu kostspielig war, kostengünstig und einfach aufbereitet werden.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt

1 einen schematischen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 eine schematische Draufsicht einer Vorrichtung gemäß 1,
3 eine beispielhafte Welle mit Querelementen,
4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Container,
5 eine schematische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
6 die Verfahrensschritte eines ersten bevorzugten Verfahrensablaufes sowie
7 die Verfahrensschritte eines zweiten bevorzugten Verfahrensablaufes.

1 zeigt einen schematischen Längsschnitt und 2 zeigt eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, die ein zylinderförmiges Gehäuse 3 aufweist, wobei entlang der Symmetrieachse des Gehäuses 3 eine Welle 4 drehbar in zwei Wellenlagern 12 gelagert ist. In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Welle 4 über einen weiten Bereich des Gehäuses 3, es ist jedoch auch denkbar, dass die Welle 4 nur teilweise in das Gehäuse 3 ragt. Die Welle 4 ist mit einem nicht dargestellten Antriebselement verbunden, so dass die Welle 4 je nach Bedarf eine angetriebene Drehbewegung ausführt, wobei die Drehzahl über das Antriebselement und ein geeignetes Steuermodul eingestellt werden kann.
Entlang der Längsachse der Welle 4 sind mehrere Querelemente 5 angeordnet, die als volle rechteckige Profile ausgebildet sind. Die Welle 4 und die Querelemente 5 sind von einem Siebelement 6 umgeben, wobei das Siebelement 6 im Wesentlichen konzentrisch zum Gehäuse 3 angeordnet ist und im Mittel einen kleineren Durchmesser aufweist, so dass sich ein Zwischenraum 10 ausbildet. In 2 ist besonders gut zu sehen, dass die Grundfläche 7 des Siebelementes 6 polygonartig ausgebildet ist und das Siebelement 6 daher ein prismenartiges Raumvolumen 28 abgrenzt.
In den Ecken 8 des Siebelementes 6 sind Prallleisten 9 angeordnet, die als volle rechteckige Profile ausgebildet sind. Jede Prallleiste 9 ist so angeordnet, dass ihre Längserstreckung im Wesentlichen parallel zur Welle 4 ausgerichtet ist. Die Länge der Prallleisten 9 sowie deren Eindringtiefe in das prismenartige Raumvolumen 28 hängen von der gewünschten Korngrößengrenze und vom Materialdurchsatz ab und können daher von Einsatzbereich zu Einsatzbereich variieren, wobei eine Vielzahl von Kombinationen denkbar ist. Die Längsausdehnung der Querelemente 5 ist so gewählt, dass sich zwischen den Enden der Querelemente 5, die nicht an der Welle 4 befestigt sind, und den Prallleisten 9 ein freier Strömungsraum 29 ausbildet. Die Prallleisten 9 können auch als Längsausfräsungen des Siebelementes 6 ausgebildet sein, wobei das Material im Wesentlichen mit den Längskanten der Längsausfräsungen kollidiert und zerkleinert wird. Vorteilhaft hieran ist, dass das Siebelement 6 mit einer Vielzahl solcher Prallleisten 9 versehen sein kann, die auch außerhalb der Ecken 8 vorgesehen sein können.
Die Vorrichtung 1 weist einen Materialeingang 2 auf, der so ausgebildet ist, dass das Material in das prismenartige Raumvolumen 28 gelangt. Zusätzlich weist die Vorrichtung 1 einen von der Welle 4 weg konisch zulaufenden Materialausgang 11 auf, wobei das Siebelement 6 auf der dem Materialausgang 11 zugewandten Seite mit einem Abschlusselement 30 versehen ist, das als Fläche ohne Aussparungen ausgebildet sein kann. Somit muss das Material, das durch den Materialeingang 2 in die Vorrichtung 1 gelangt, durch die Seitenflächen des Siebelementes 6 geführt werden, um in den Zwischenraum 10 und dann zum Materialausgang 11 zu gelangen.
Die Funktionsweise der Vorrichtung 1 und das dazugehörige Verfahren werden im Folgenden dem Materialstrom chronologisch folgend erläutert:
Zunächst wird die Welle 4 mit ihren Querelementen 5 durch ein nicht dargestelltes Antriebselement in Rotation versetzt, so dass sich zyklonartige Luftströmungen im Strömungsraum 29 bilden. Die Luftströmungen bewegen sich dabei wesentlich langsamer um das Zentrum des Siebelementes 6 als die Welle 4 und ihre Querelemente 5. In diesem Zustand der Vorrichtung wird kontinuierlich Material über den Materialeingang 2 zugeführt und gelangt somit in das prismenartige Raumvolumen 28. Fällt das Material in den Raumbereich, in dem die Welle 4 und die Querelemente 5 sind, kommt es zu einer ersten Kollision, wobei die Materialbestandteile in den Strömungsraum 29 abgelenkt werden. Im Strömungsraum 29 werden diese Materialbestandteile dann durch die Luftströmung auf eine Kreisbewegung gezwungen, wobei sie häufige Kollisionen mit den Prallleisten 9 durchlaufen und durch den kinetischen Energieeintrag zerkleinert oder zerbrochen werden. Während dieses Prozesses bewegen sich die Materialbestandteile im Wesentlichen im Strömungsraum 29 und fliegen an den Seitenflächen des Siebelementes 6 vorbei, wobei die Materialbestandteile zum einen durch die Zentrifugalkraft und zum anderen durch den Unterdruck in dem Gehäuse 3 gegen die Seitenflächen des Siebelementes 6 gedrückt werden. Sobald ein Materialbestandteil eine Größe aufweist, die kleiner ist als die Größe der Aussparungen in der Seitenfläche des Siebelementes 6, verlässt es das prismenartige Raumvolumen 28 und gelangt in den Zwischenraum 10. Vom Zwischenraum 10 aus werden die Materialbestandteile durch den Unterdruck zum Materialausgang 11 geführt. Anschließend kann das Material in einem weiteren Verfahrensschritt genutzt werden.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Vorrichtung 1 die Rotationsrichtung der Welle 4 periodisch ändert. Die Periodendauer für diesen Wechsel ist bevorzugt eine Woche, besonders bevorzugt ein Tag. Somit wird die Standzeit der Querelemente 5 erhöht, da durch den Wechsel der Rotationsrichtung die Querelemente 5 nicht nur einseitig, sondern zweiseitig und somit gleichmäßig verschleißen.
In 3 ist die Draufsicht auf eine beispielhafte Welle 4 mit Querelementen 5 gezeigt. An der Welle 4 ist eine Nabe 22 angeordnet, die vorteilhafterweise zweiteilig ausgebildet sein kann. An der Nabe 22 ist wenigstens eine radial von der Welle 4 weg erstreckende Nase 23 vorgesehen, die ein Schwenklager 21 aufweist, in dem das Querelement 5 gelagert ist. Wichtig ist hierbei, dass das Querelement 5 nur um eine Achse schwenkbar ist, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Welle 4 ausgerichtet ist.
In 4 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einem Container 24 gezeigt, wobei der Container 24 so ausgebildet ist, dass er auf dem Landweg mit einer Zugmaschine auf Straßen oder Gleisen oder auf geeigneten Schiffen auf dem Seeweg transportiert werden kann. Der Container 24 weist an beiden Schmalseiten jeweils ein Förderband 25 auf, wobei ein Förderband das zu verarbeitende Material in Richtung der Vorrichtung 1 transportiert und das andere Förderband das aufbereitete Material aus dem Container 24 befördert. Neben der Vorrichtung 1 ist ein Antriebselement 26 angeordnet, das die Welle 4 der Vorrichtung 1 antreibt. Nachdem das Material über das Förderband 25 der Vorrichtung 1 zugeführt und dort zerkleinert wurde, wird es in eine Materialtrennung 14 transportiert an die eine Luftreinigung 16 anschließt. Zum Schluss wird das aufbereitete Material über das Förderband 25 aus dem Container 24 transportiert und steht zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung. Die Anordnung der Vorrichtung 1 in einem Container 24 bietet den Vorteil, dass der Nutzer dieser Anlage keine weiteren Aufbauten benötigt und ohne weitere Kenntnisse oder Schulungen die Aufbereitung der gewünschten Materialien durchführen kann.
In 5 ist eine schematische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gezeigt, die bevorzugt in einem Container 24 einsetzbar ist, da durch die spezielle Ausgestaltung des Gehäuses 3 weniger Freiraum im Container 24 benötigt wird. Hier weist die Vorrichtung 1 einen Siebrahmen 27 auf, der ein prismenartiges Raumvolumen begrenzt. Die Seitenflächen sind als ebene Flachprofile mit einer Vielzahl von Durchsetzungen bzw. Aussparungen ausgebildet, und können mit einfachen Handgriffen in den Siebrahmen 27 eingebracht werden. Das Gehäuse 3 ist nicht als zusammenhängendes Gehäuse ausgebildet, sondern besteht aus einer Vielzahl von Gehäusen 3, die so angeordnet sind, dass sich zwischen jedem Gehäuse 3 und dem Siebelement 6 ein Zwischenraum 10 ausbildet, über den die bereits zerkleinerten Materialbestandteile abgesaugt werden können. Es kann vorgesehen sein, dass an jedem Gehäuse 3 eine eigene Absaugvorrichtung vorgesehen ist, es ist jedoch auch denkbar, dass nur eine Absaugvorrichtung vorgesehen ist und mit jedem der Gehäuse 3 verbunden ist.
In 6 sind die Verfahrensschritte eines ersten bevorzugten Verfahrensablaufes zur Materialaufbereitung dargestellt. Zunächst wird über einen Materialzufluss 13 das zur Aufbereitung bestimmte Material der Vorrichtung 1 zugeführt. Über den in der Vorrichtung 1 herrschenden Unterdruck wird das Material zusammen mit einer gewissen Menge Luft in die Materialtrennung 14 geführt. In der Materialtrennung 14, die bevorzugt als Zellenradschleuse ausgebildet sein kann, werden die Materialbestandteile von der Luft und der in ihr enthaltenen Staubpartikel getrennt. Die Materialbestandteile können nunmehr für weitere Verwendungszwecke genutzt werden. Die Luft wird in eine Luftreinigung 16 geführt, in der die Staubpartikel aus der Luft gefiltert werden.
In 7 sind die Verfahrensschritte eines zweiten bevorzugten Verfahrensablaufes gezeigt. Zunächst wird über einen Materialzufluss 13 das zur Aufbereitung bestimmte Material einer Zerkleinerung 15 zugeführt, wobei das Material einer ersten Zerkleinerung unterworfen wird und ungewünschte Störstoffe über eine Störstoffausschleusung aus dem Materialstrom entfernt werden. Im anschließenden Verfahrensschritt wird das Material in eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 geführt und dort vollständig aufbereitet. Über den in der Vorrichtung 1 herrschenden Unterdruck wird das Material zusammen mit einer gewissen Menge Luft in die Materialtrennung 14 geführt. In der Materialtrennung 14, die bevorzugt als Zellenradschleuse ausgebildet sein kann, werden die Materialbestandteile von der Luft und den in ihr enthaltenen Staubpartikeln getrennt. Die Materialbestandteile können nunmehr für weitere Verwendungszwecke genutzt werden. Die Luft wird in eine Luftreinigung 16 geführt, in der die Staubpartikel aus der Luft gefiltert werden.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So ist es beispielsweise auch möglich, dass zwischen dem Siebelement und dem Gehäuse im Wesentlichen radial verlaufende Verstärkungsrippen vorgesehen sind, um die Stabilität der gesamten Vorrichtung zu verbessern. Außerdem ist es auch denkbar, dass die gesamte Vorrichtung aus Edelstahl gefertigt ist, um auch den Einsatz in der Lebensmittelindustrie zu ermöglichen.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Materialeingang
3: Gehäuse
4: Welle
5: Querelement
6: Siebelement
7: Grundfläche
8: Ecke
9: Prallleiste
10: Zwischenraum
11: Materialausgang
12: Wellenlager
13: Materialzufluss
14: Materialtrennung
15: Zerkleinerung
16: Luftreinigung
17: Staub
18: zerkleinertes Material
19: Störstoffausschleusung
20: Materialabfluss
21: Schwenklager
22: Nabe
23: Nase
24: Container
25: Förderband
26: Antriebselement
27: Siebrahmen
28: prismenartiges Raumvolumen
29: Strömungsraum
30: Abschlusselement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1479441 A2 [0002, 0003, 0004]

Claims

Vorrichtung (1) zur Aufbereitung von Materialien mit einem Gehäuse (3), in dem wenigstens eine Welle (4) drehbar gelagert ist, an der wenigstens ein Querelement (5) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (4) innerhalb eines Siebelementes (6) angeordnet ist, wobei die Grundfläche (7) des Siebelementes (6) als Polygon ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer der Ecken (8) des Siebelementes (6) eine Prallleiste (9) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Querelement (5) starr ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Querelement (5) schwenkbar gelagert ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (6) einen Siebrahmen (27) aufweist, an dem wenigstens ein Sieb fixierbar ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Prallleiste (9) mit einem Antriebselement versehen ist, um die Prallleiste (9) in radialer Richtung zu verfahren.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Welle (4) mehrere Querelemente (5) axial voneinander beabstandet angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Materialzufluss (13) und einen Materialabfluss (20) aufweist, wobei dem Materialabfluss (20) eine Einrichtung nachgeschaltet ist, die einen Unterdruck im Gehäuse (3) erzeugt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (4) exzentrisch zum Mittelpunkt der Grundfläche (7) des Siebelementes (6) ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) in einem Container angeordnet ist.
Verfahren zur Aufbereitung von Materialien, dadurch gekennzeichnet, dass das Material in einer Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 aufbereitet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Vorrichtung (1) trocken zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Material nach der Aufbereitung in der Vorrichtung (1) einer Materialtrennung (14) zugeführt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Material vor der Aufbereitung in der Vorrichtung (1) eine Zerkleinerung (15) durchläuft.
Verwendung der Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 oder des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14 zur Altpapieraufbereitung.
Verwendung der Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 oder des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14 zur Datenträgervernichtung.
Verwendung der Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 oder des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14 zur Dämmstoffherstellung.
Verwendung der Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 oder des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14 zur Aufbereitung von biologischen Abfällen.
Verwendung der Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 oder des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14 zur Verbundstofftrennung.