DE102018103702A1

DE102018103702A1 - Zerkleinerungssystem

Info

Publication number: DE102018103702A1
Application number: DE102018103702.3A
Authority: DE
Inventors: Holger Seidlitz; Alexander Kloshek; Matthias Wolf; Robert Mattke; Jonas Krenz
Original assignee: Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Current assignee: Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Priority date: 2018-02-20
Filing date: 2018-02-20
Publication date: 2019-08-22

Abstract

Beschrieben wird ein System (1) zur Zerkleinerung von großvolumigen Bauteilen aus Faser-Kunststoff-Verbunden zur Vorbereitung der Aufbereitung, umfassend
eine Zerkleinerungsvorrichtung (20), welche in einem Gehäuse (2) gekapselt ist und
einen Verbrennungsmotor (3) mit einer Abgasleitung (30), wobei das Gehäuse (2) und der Verbrennungsmotor (3) mittels der Abgasleitung (30) fluidisch miteinander gekoppelt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Zerkleinerung von großvolumigen Bauteilen aus Faser-Kunststoff-Verbunden zur Vorbereitung der Aufbereitung.
Insbesondere besteht ein Bedarf beim Recyceln von Windkraftanlagen und anderen großvolumigen Bauteilen, beispielhaft schalenhafte Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteile. Windkraftanlagen sind in der Regel für eine Lebensdauer von ca. 20 Jahren konzipiert. In absehbarer Zeit wird somit insbesondere die erste Generation der Windkraftanlagen in Deutschland bald das Ende ihrer Nutzungsdauer erreichen. So wurden 2014 etwa 544 Windräder abgebaut und durch 413 modernere leistungsfähigere Anlagen substituiert. Dieser Trend führt in den kommenden Jahren zu massiven Abfallströmen mit duroplastischen faserverstärkten Kunststoffen. So ist davon auszugehen, dass der Anteil an Faserverbundabfällen aus dem Windkraftbereich bereits schon ab 2018 stark ansteigt und 2027 ein erstes Maximum von über 30.000 t Abfall aus faserverstärkten Kunststoffen erreichen wird. Bis 2035 werden es dann 225.000 t sein, für die zum gegenwärtigen Zeitpunkt keine geeigneten Verwertungsszenarien bereit stehen.
Windkraftanlagen kann man bei hinreichender Nachfrage nach den Sekundärrohstoffen (Stahlschrott etc.) als überwiegend stofflich recycelbar einstufen. Offene Fragestellungen bestehen aus ökologischer Sicht im Wesentlichen im stofflichen Recycling der Rotorblätter und aus ökonomischer Sicht in der Demontage der Windkraftanlagen sowie im Abbruch des Fundamentes. Die meisten Bauteile (Rotorblätter, Fundament, Turm, Generator und Getriebe) bestehen aus Materialien, wie zum Beispiel Metallen, die vollständig wiederverwertbar sind. Hiervon ausgenommen sind die nur schwer verwertbaren Verbundwerkstoffe in den Rotorblättern und Gondelverkleidungen.
Für Rotorblätter sind die stofflich-thermischen Verwertungsverfahren interessant. In zerkleinerter Form können glasfaserverstärkte Kunststoffe, zum Beispiel im Hochofen, als Reduktionsmittel für Eisenerze eingesetzt werden. Der anorganische Anteil in Form der Glasfasern, der dabei als Schlacke abgeführt werden muss, ist jedoch verhältnismäßig hoch. Hochofenschlacke wiederum wird bei der Zementherstellung verwandt. Ebenso interessant ist die stofflich-thermische Verwertung von glasfaserverstärkten Kunststoffen in Zementwerken. Hier dient der organische Kunstharzanteil zur Bereitstellung der ohnehin aus fossilen Rohstoffen erzeugten Prozesswärme, während der anorganische Anteil in Form von Glasfasern in den Zement eingebunden wird. Voraussetzung ist jedoch die feine Zerkleinerung des zuzuführenden Materials bestehend aus glasfaserverstärkten Kunststoffen, auf ca. fünfzigmal fünfzig Millimeter große Schnitzel. Schließlich stellt auch die rein thermische Verwertung etwa in Müllverbrennungsanlagen eine Entsorgungsmöglichkeit für Rotorblätter dar.
Alle Recycling- und Entsorgungsverfahren erfordern eine vorhergehende Zerkleinerung der Abfallteile. Dabei wird zwischen einer grobkörnigen Zerkleinerung, die meist für eine Deponierung und anschließende thermische Entsorgung ausreichend ist sowie einer feinkörnigen Zerkleinerung, welche für die meisten bekannten Recyclingverfahren erforderlich ist, unterschieden.
Die Verwertung von Abfällen als Füllstoff erfordert meistens eine feinkörnige Zerkleinerung. Endkorngrößen im Bereich von 0,05 bis 3 mm sind nur mit schnelllaufenden Zerkleinerungssystemen zu erzielen. Sie erzeugen über Schnitt-, Prall- und Schlagwirkung bei hohen Drehzahlen die geforderte Partikelgröße. Feinkörniges Mahlgut lässt sich aus relativ sperrigen, großflächigen Abfallteilen selten in nur einer Aufbereitungsstufe erzeugen. Man benötigt in der Regel eine mindestens zweistufige Zerkleinerungsanlage. Eine völlige Trennung von Glasfaser und Kunstharz gelingt jedoch nicht. Auch die Abtrennung des Polyvinylchloridanteils aus den zerkleinerten Rotorblättern erscheint problematisch. Die zerkleinerten Glasfasern und das zerkleinerte ausgehärtete Epoxidharz lassen sich theoretisch bis zu einem Anteil von ca. 20 % ohne Qualitätsverluste als Füllstoff in bestimmten Verfahren und gegebenenfalls im Straßenbau einsetzen. Ein erneuter Einsatz zur Herstellung von Rotorblättern kann jedoch ausgeschlossen werden.
Der Verschleiß der Anlagen während des Zerkleinerungsprozesses, besonders der Werkzeuge, beeinflusst die Wirtschaftlichkeit von Zerkleinerungssystemen. Glas- und kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe sind sehr harte, widerstandsfähige Werkstoffe. Im Vergleich zu nicht verstärkten Kunststoffen ist mit einem Bruchteil der Lebensdauer für die Mahlwerkzeuge zu rechnen. Es ist meistens erforderlich, besondere Verschleißschutzmaßnahmen zu treffen.
Weiterhin kann das Gewicht eines Rotors bis zu 30 t betragen. Bei einer Länge von maximal 75 m stellt somit selbst der Abtransport von der Betriebsstätte eine kostenintensive, logistische und prozesstechnische Herausforderung dar. Zur Steigerung der Beförderungsmasse werden großvolumige Bauteile aus Faser-Kunststoff-Verbunden auch oftmals für den Transport vor Ort zertrennt. Verschärft wird die Situation jedoch durch die 2005 in Kraft getretene Technische Anleitung für Siedlungsabfälle (TASi), welche die Deponierung von Abfallstoffen mit einem definierten Heizwert oder Kohlenstoffanteil größer 5 % verbietet, so dass diese abtransportiert werden müssen. Hierzu zählen ebenfalls voluminöse Rotorblätter, deren durchschnittlicher Heizwert, aufgrund des vergleichsweise hohen Kohlenstoffanteils (aus der Polymermatrix, gegebenenfalls Kernmaterialien) von etwa 30 %, ca. 15 MJ/t beträgt.
Während des Schneidens und insbesondere während einer Vor-Ort-Zerkleinerung dürfen dabei keine scharfkantigen Faserverbundreste und Stäube, bestehend aus Faser-Kunststoff-Verbunden, nach außen treten, welche zur Kontaminierung der näheren, meist landwirtschaftlich genutzten, Umgebungsflächen führen könnten. Bei einer gekapselten Zerkleinerungsanlage besteht jedoch eine erhöhte und lebensgefährliche Verpuffungsgefahr. So kann sich Staub bestehend aus Faser-Kunststoff-Verbunden, welcher bei der Verarbeitung der Rotorblattsegmente mit der Zerkleinerungseinheit frei wird, infolge einer mechanischen Funkenbildung entzünden. Entscheidend hierfür ist das Verhältnis aus Staub- und Sauerstoffkonzentration innerhalb der Anlage. Beträgt die letztere etwa mehr als 10 Vol. %, beispielsweise in Verbindung mit Kunststoffstaub, besteht bei Vorhandensein einer starken Zündquelle (wie bei einem Schredderprozess) Entzündungsgefahr.
Bei Versuchen wurden Rotorblätter mit Längen zwischen 20 und 42 Metern in Versuchsanlagen zerkleinert. Trotz Einhaltung aller Vorschriften ereignete sich während des Aufbereitungsprozesses eine Verpuffung. Grund war eine zu hohe Staubkonzentration. Dieser Zwischenfall und auch der hohe Materialverschleiß verdeutlichten, welche großen Herausforderungen nach wie vor bei der Verwertung von Rotorblättern bestehen.
Im Stand der Technik wird das Problem der Verpuffungs- beziehungsweise Explosionsgefahr durch Zuschalten einer Absackfilteranlage gelöst, mittels derer die Stäube abgesaugt werden. Es existieren jedoch keine mobilen Lösungen. Weiterhin nachteilig ist, dass für die Filteranlage ein großer Bauraum benötigt wird. Mobile Lösungen für eine sichere und umweltgerechte Vor-Ort-Zerkleinerung von Bauteilen aus Faser-Kunststoff-Verbunden sind im Stand der Technik nicht bekannt.
Weiterhin offenbart die DE 100 26 761 C1 ein Verfahren zur Wiederverwertung von Faserverbundwerkstoffen. Der Verbundwerkstoff wird elektromagnetischen Wellen in Form von Mikrowellen ausgesetzt, wodurch ein Energieeintrag in den Verbundwerkstoff induziert wird, der zur Trennung von Fasern und Matrix führt. Dadurch können die Fasern anschließend als Rohmaterial wieder zur Verfügung gestellt werden. In der DE 10 2007 058 893 A1 wird ein Verfahren zum Aufschluss von Faserverbundwerkstoffen offenbart. Zum Aufschließen der Faserverbundwerkstoffe werden spezifisch ausgewählte Prallprodukte, wie zum Beispiel Stahlkugeln, Kupferkugeln, Aluminiumkugeln, Gummikugeln oder dergleichen, beigemischt. Dadurch wird eine zusätzliche energetische Beaufschlagung erreicht und der gewünschte Aufschluss erzielt. Nach dem Aufschluss ist eine Separation der Faserverbundwerkstoffprodukte möglich. Die DE 10 2010 046 685 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufbereiten von Altrotorblättern aus Verbundwerkstoffen mittels mehrfacher Zerkleinerung und Klassierung, mit untereinander verbundenen Zerkleinerungs- und Siebeinrichtungen zur sortenreinen Fraktionierung des zerkleinerten Gutes, mit Fremdstoffabscheidern und Klassiereinrichtung. Weiterhin werden die Altrotorblätter mittels einer Mühle zerkleinert. Auch in der DE 10 2013 002 005 A1 wird ein Verfahren zur Rückgewinnung von Fasern aus Bauteilen aus Kunststofffaserverbundmaterialien offenbart. Das Verfahren umfasst die Identifikation von Bereichen des Bauteils mit einem hohen Anteil an Fasern oder Armierungen, das Zerlegen des Bauteils in eine Fraktion mit hohem Anteil an Fasern oder Armierungen und eine Fraktion mit niedrigem Anteil sowie die Rückgewinnung der Fasern beziehungsweise Armierungen durch selektive Abtrennung der Kunststoffmatrix.
Jedoch ermöglicht auch keines dieser Verfahren eine umweltgerechte und sichere Vor-Ort-Zerkleinerung von Bauteilen bestehend aus Faser-Kunststoff-Verbunden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein System bereitzustellen, welches eine mobile und umweltgerechte Vor-Ort-Zerkleinerung von großdimensionalen Bauteilen aus Faser-Kunststoff-Verbunden ermöglicht und dennoch die Verpuffungs- beziehungsweise Explosionsgefahr beim Zerkleinern dieser Bauteile ausschließt.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung eines Systems zur Zerkleinerung von großvolumigen Bauteilen aus Faser-Kunststoff-Verbunden zur Vorbereitung der Aufbereitung gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Systems sind in den abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gegenstand der Erfindung ist ein System 1 zur Zerkleinerung von großvolumigen Bauteilen aus Faser-Kunststoff-Verbunden zur Vorbereitung der Aufbereitung, umfassend eine Zerkleinerungsvorrichtung 20, welche in einem Gehäuse 2 gekapselt ist und einen Verbrennungsmotor 3 mit einer Abgasleitung 30, wobei das Gehäuse 2 und der Verbrennungsmotor 3 mittels der Abgasleitung 30 fluidisch miteinander gekoppelt sind.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind die Faser-Kunststoff-Verbunde ausgewählt aus glasfaserverstärkten Kunststoffen, kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen, basaltfaserverstärkten Kunststoffen, aramidfaserverstärkten Kunststoffen oder naturfaserverstärkten Kunststoffen.
Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass Rotorblätter und Gondeln von Windkraftanlagen, welche primär aus glasfaserverstärkten Kunststoffen bestehen, mit dem erfindungsgemäßen System vorzerkleinert werden können. Jedoch ist das System nicht auf die Zerkleinerung dieser Bauteile beschränkt. Es können weiterhin Boote, Schiffe, Flugzeuge, Automobile, Motoräder, Verkleidungselemente, Badewannen, Sportgeräte sowie Dachelemente, Platten, Wohnwagen, Wohnmobile und andere Aufbauten, welche aus den Materialen gemäß dieser Ausführungsform bestehen, mittels des erfindungsgemäßen Systems vorzerkleinert werden und somit für eine weitere Aufbereitung vorbereitet und letztendlich recycelt werden.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes System 1, wobei der Verbrennungsmotor 3 mindestens eine mechanische Kraftübertragungsvorrichtung 31 aufweist, welche die Zerkleinerungsvorrichtung 20 und/oder einen Generator 4 antreibt, wobei der Generator 4 weiterhin eine elektrische Kraftübertragungsvorrichtung 40 aufweist.
Insbesondere bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes System 1, wobei die Zerkleinerungsvorrichtung 20 mittels mechanischer Kraftübertragung 31 oder elektrischer Kraftübertragung 40 antreibbar ausgestaltet ist.
Ferner ist ein erfindungsgemäßes System 1 bevorzugt, wobei der Verbrennungsmotor 3 ein Stromaggregat ist.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein mobiles Stromaggregat verwendet. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass das Stromaggregat ohnehin auf der Baustelle benötigt wird (unter anderem für den Segmentzuschnitt und den Antrieb der Zerkleinerungseinheit) somit werden keine zusätzlichen Bauteile benötigt und der Aufbau des erfindungsgemäßen Systems ist somit weiterhin vereinfacht und die Kosten werden gesenkt. Das Stromaggregat ist vorzugsweise ein Notstromaggregat.
Bevorzugt ist außerdem ein erfindungsgemäßes System 1, wobei die Zerkleinerungsvorrichtung 20 eine Einfüllvorrichtung 21 und eine Sammelvorrichtung 22 umfasst, wobei die Sammelvorrichtung 22 eine Belüftungsvorrichtung 220 aufweist, welche mindestens einen Staubfilter umfasst.
Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes System 1, wobei die Zerkleinerungsvorrichtung 20, die Einfüllvorrichtung 21 und die Sammelvorrichtung 22 in dem Gehäuse 2 angeordnet sind.
Außerdem ist ein erfindungsgemäßes System 1 bevorzugt, wobei die Einfüllvorrichtung 21 in Form einer Schleuse ausgestaltet ist.
Ferner ist ein erfindungsgemäßes System 1 bevorzugt, wobei das System 1 weiterhin mindestens einen Sauerstoffsensor 23 umfasst.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der Sauerstoffsensor derart ausgestaltet, dass er die Sauerstoffkonzentration innerhalb des erfindungsgemäßen Systems, insbesondere innerhalb des Gehäuses misst und den Messwert mit einem Grenzwert abgleicht. Der Grenzwert wird als untere Explosionsgrenze bezeichnet. In jedem Falle muss die jeweilige untere Explosionsgrenze zuvor experimentell bestimmt werden. Dieser Grenzwert liegt für die bei der Zerkleinerung von derartigen Materialen entstehenden Stäuben bei etwas weniger als 10 Vol. % der Sauerstoffkonzentration innerhalb des Systems. Die Verpuffungs- beziehungsweise Explosionsgefahr steigt erheblich bei einer Sauerstoffkonzentration von mehr als 10 Vol. %. Vorteilhaft an der Verwendung eines Sauerstoffsensors ist, dass dieser permanent die Sauerstoffkonzentration misst und somit sichergestellt werden kann, dass der Sauerstoffanteil beim Zerkleinern unkritisch ist und dadurch Verpuffungen vermieden werden können.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes System 1, wobei das System 1 weiterhin mindestens einen Drucksensor 24 und eine Anzeige 240 umfasst, wobei der mindestens eine Drucksensor 24 mit der Anzeige 240 verbunden ist und die Anzeige 240 derart ausgestaltet ist, dass sie die vom Drucksensor 24 erfassten Werte ausgibt.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der Drucksensor derart ausgestaltet, dass er den Druck innerhalb der Belüftungsvorrichtung misst. Der gemessene Druck spiegelt den Zustand mindestens eines Staubfilters innerhalb der Belüftungsvorrichtung wieder, nämlich den Grad der Verunreinigung des mindestens einen Staubfilters. Demnach steht ein ansteigender Druck innerhalb der Belüftungsvorrichtung für einen verunreinigten Staubfilter. Weiterhin ist der Drucksensor derart ausgestaltet, dass er, sobald der Druck steigt, einer Anzeige, welche vorzugsweise am Gehäuse angeordnet ist, die Information übermittelt, dass der mindestens eine Staubfilter verunreinigt ist. Die Anzeige ist wiederum derart ausgestaltet, dass sie die vom Drucksensor erfasste Information, nämlich dass der mindestens eine Staubfilter verunreinigt ist, für den Benutzer des erfindungsgemäßen Systems sichtbar oder/und hörbar ausgibt.
Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass dem Benutzer auf einfache Weise angezeigt werden kann, wenn der Druck im System steigt und der Benutzer direkt geeignete Gegenmaßnahmen, wie das Reinigen oder Austauschen des verunreinigten Staubfilters, vornehmen kann.
Insbesondere bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes System 1, wobei das System 1 weiterhin einen Notausschalter 25 umfasst, welcher mit dem mindestens einen Sauerstoffsensor 23 und/oder mit dem mindestens einen Drucksensor 24 verbunden ist.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der Notausschalter ein Schalter, der dazu dient das erfindungsgemäße System im Gefahrenfall oder zur Abwendung einer Gefahr schnell in einen sicheren Zustand zu versetzen. Im einfachsten Fall folgt der Auslösung des Schalters eine Unterbrechung der Stromzufuhr. Vorzugsweise ist der Notausschalter derart ausgestaltet, dass er das erfindungsgemäße System automatisch in einen sicheren Zustand versetzt. Der Notausschalter kann jedoch auch derart ausgestaltet sein, dass er manuell vom Benutzer des erfindungsgemäßen Systems betätigt werden kann, wenn dieser eine drohende Gefahr erkennt. Vorteilhaft an der Verwendung eines Notausschalters ist, dass das erfindungsgemäße System sofort abgeschaltet wird, wenn von dem Sauerstoffsensor oder Drucksensor ein kritischer Wert erfasst wird.
Das erfindungsgemäße System kann ortsbeweglich sein, wodurch sich eine Reihe von Vorteilen ergeben kann. Dadurch kann das erfindungsgemäße System sowohl für mobile als auch stationäre Zerkleinerungsanlagen angewendet werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, sperrige oder überdimensionale Bauteile sicher vor Ort zu zerkleinern, um aufwändige Transporte zu vermeiden und einen effizienten Transport der bereits zerkleinerten Bauteile, bestehend aus Faser-Kunststoff-Verbunden, zu ermöglichen.
Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße System auch auf einfache Weise, beispielsweise auf einem LKW montiert, zu der jeweiligen Baustelle transportiert werden, wo die Zerkleinerung erfolgen soll.
Außerdem ist an dem erfindungsgemäßen System vorteilhaft, dass in der gekapselten Zerkleinerungseinheit der Staub der Faser-Kunststoff-Verbunde gesammelt wird und somit nicht in die Umgebung gelangen kann, wodurch die Umwelt oder Gesundheit von Mensch und Tier nicht belastet beziehungsweise gefährdet werden. Der Staub muss demnach auch nicht, wie in den Anlagen aus dem Stand der Technik bekannt, abgesaugt werden. Demnach wird auch kein zusätzlicher Bauraum/Konstruktion und keine Energie für eine etwaige externe Filteranlage benötigt.
Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen System ist außerdem, dass Abgas, welches eine Sauerstoffkonzentration von < 10Vol. % aufweist, in die Zerkleinerungsvorrichtung eingeleitet wird, wodurch sich das Risiko einer gefährlichen Verpuffung ausschließen lässt, da der Sauerstoffgehalt im System zu niedrig wird, um eine Verpuffung beziehungsweise Explosion zu ermöglichen. Ist die Sauerstoffkonzentration im System immer noch zu hoch, besteht außerdem die Möglichkeit zusätzliches Gas (Bsp. Stickstoff oder CO₂) zuzuführen.
Die vorliegende Erfindung wird mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems;
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems;
3 eine schematische Darstellung einer Detailansicht einer Ausführungsform des Gehäuses innerhalb des erfindungsgemäßen Systems.

Nachfolgend wird nun die Erfindung im Einzelnen und anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 1. Das System 1 umfasst ein Zerkleinerungsvorrichtung 20 und einen Verbrennungsmotor 3. Die Zerkleinerungsvorrichtung 20 weist weiterhin eine Einfüllvorrichtung 21 und eine Sammelvorrichtung 22 auf, wobei alle Bauteile in einem Gehäuse 2 des Systems 1 gekapselt sind. Demnach ist der Innenraum des Gehäuses 2, in dem die Zerkleinerungsvorrichtung 20, die Sammelvorrichtung 22 und zumindest ein Teil der Einfüllvorrichtung 21 angeordnet sind, von der Umgebung isoliert. Somit kann im Wesentlichen kein Umgebungssauerstoff in den Innenraum des Gehäuses 2 gelangen.
Die Einfüllvorrichtung 21 kann vorzugsweise als Schleuse ausgestaltet sein und dadurch eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Gehäuses 2 und der Umgebung herstellen. Über die Einfüllvorrichtung 21 können Bauteile aus Faser-Kunststoff-Verbunden zur Zerkleinerung in das Gehäuse 2 und insbesondere in die Zerkleinerungseinheit 20 eingebracht werden. Die Zerkleinerung der Bauteile aus Faser-Kunststoff-Verbunden stellt die Vorbereitung der späteren Aufbereitung dieser Bauteile dar, damit einige der Rohstoffe wiederverwendet werden können. Die Sammelvorrichtung 22 weist eine Belüftungsvorrichtung 220 mit mindestens einem Staubfilter auf.
Der Verbrennungsmotor 3 weist eine Abgasleitung 30 auf. Über die Abgasleitung 30 sind der Verbrennungsmotor 3 und das Gehäuse 2 fluidisch miteinander gekoppelt. Demnach wird das von dem Verbrennungsmotor 3 abgegebene Abgas in das Gehäuse 2 eingeleitet und strömt insbesondere in die Zerkleinerungsvorrichtung 20 ein. Das in das Gehäuse 2 eingeleitete Abgas weist eine Sauerstoffkonzentration von < 10 Vol. % auf, wodurch die Sauerstoffkonzentration innerhalb des Gehäuses 2 insgesamt zu niedrig ist, um eine Explosion beziehungsweise Verpuffung auszulösen. Das Risiko einer Verpuffung beziehungsweise Explosion ist abhängig von dem Konzentrationsverhältnis von Staub zu Sauerstoff, wobei letzterer mehr als 10 Vol. % aufweisen müsste.
Weiterhin weist der Verbrennungsmotor in der vorliegenden Ausführungsform einen Motor M und eine mechanische Kraftübertragungsvorrichtung 31 auf. Mittels der mechanischen Kraftübertragungsvorrichtung 31 kann die Zerkleinerungsvorrichtung 20 angetrieben werden, um die durch die Einfüllvorrichtung 21 in das Gehäuse 2 eingefüllten Bauteile zu zerkleinern. Die zerkleinerten Teile sowie der während der Zerkleinerung entstandene Staub werden wiederum in der Sammelvorrichtung 22 aufgefangen.
Vorzugsweise ist der Verbrennungsmotor 3 ein Stromaggregat, welches ohnehin auf der Baustelle benötigt wird (unter anderem für den Segmentzuschnitt und den Antrieb der Zerkleinerungseinheit). Somit ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Systems vereinfacht und die Kosten werden gesenkt.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 1. Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführungsform, weist das erfindungsgemäße System 1 einen Generator 4 auf. Weiterhin weist der Verbrennungsmotor 3 in der vorliegenden Ausführungsform eine mechanische Kraftübertragungsvorrichtung 31 auf, welche die Zerkleinerungsvorrichtung 20 antreibt und eine Kraftübertragungsvorrichtung 31, welche den Generator 4 antreibt. Der Generator 4 weist eine elektrische Kraftübertragungsvorrichtung 40 auf, über die ein Motor M der Zerkleinerungsvorrichtung 20 angetrieben werden kann, nachdem der Generator die mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt hat.
In der 3 wird eine schematische Darstellung einer Detailansicht einer Ausführungsform des Gehäuses 2 innerhalb des erfindungsgemäßen Systems 1 gezeigt. Wie bereits in den Ausführungsformen, welche in den 1 und 2 dargestellt wurden, ist in dem Gehäuse 2 eine Zerkleinerungsvorrichtung 20, welche eine Einfüllvorrichtung 21 und eine Sammelvorrichtung 22 aufweist, gekapselt. In dieser Ausführungsform ist in dem Gehäuse außerdem ein Sauerstoffsensor 23 angeordnet, welcher permanent die Sauerstoffkonzentration innerhalb des Gehäuses 2, insbesondere innerhalb der Zerkleinerungsvorrichtung 20, während der Zerkleinerung von Bauteilen misst und durch Abgleich des gemessenen Wertes mit einem entsprechenden Grenzwert überwacht. Somit ist die Verpuffungs- und Explosionsgefahr innerhalb des Gehäuses 2 weiterhin reduziert. Des Weiteren ist der Sauerstoffsensor 23 mit einem Notausschalter 25 verbunden. Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann die Verbindung zwischen dem Sauerstoffsensor 23 und dem Notausschalter 25 eine kabelgebundene sowie eine kabellose Verbindung darstellen. Durch die Verbindung des Sauerstoffsensors 23 mit einem Notausschalter 25 ist gewährleistet, dass das erfindungsgemäße System 1 abgeschaltet wird, sobald der von dem Sauerstoffsensor 23 gemessene Wert für die Sauerstoffkonzentration innerhalb des Gehäuses 2, insbesondere in der Zerkleinerungsvorrichtung 20, einen Grenzwert übersteigt, wodurch eine Verpuffungs- oder Explosionsgefahr erhöht wird.
Weiterhin ist innerhalb des Gehäuses 2 ein Drucksensor 24 angeordnet, der den Zustand des mindestens einen Staubfilters der Belüftungsvorrichtung 220 überwacht. Der Drucksensor misst den Druck innerhalb der Belüftungsvorrichtung 220, welcher den Zustand des mindestens einen Staubfilters widerspiegelt. Sobald der Druck in der Belüftungsvorrichtung 220 steigt, ist der Staubfilter verunreinigt und muss gereinigt oder ausgetauscht werden. Weiterhin ist der Drucksensor 24 mit einer Anzeige 240 verbunden, wobei die Verbindung kabelgebunden oder kabellos sein kann. Die Anzeige 240 ist vorzugsweise an dem Gehäuse 2 angeordnet. Sobald der Drucksensor 24 einen steigenden Druck erfasst, übermittelt er diese Information an die Anzeige 240, welche derart ausgestaltet ist, dass sie dem Benutzer des erfindungsgemäßen Systems 1 visuell anzeigen kann, dass mindestens ein Staubfilter in der Belüftungsvorrichtung 220 gereinigt oder ausgetauscht werden muss.
Das erfindungsgemäße System löst somit die Probleme der Vor-Ort-Zerkleinerung von großdimensionierten Faser-Verbundwerkstoff-Bauteilen sowie der Verpuffungs- beziehungsweise Explosionsgefahr beim Zerkleinern von Faser-Kunststoff-Verbunden. Weiterhin können aufwendige Transporte zum Zweck des Recycelns von größeren Faser-Kunststoff-VerbundBauteilen (z.B. Rotorblätter einer Windkraftanlage) durch die Vor-Ort-Zerkleinerung mittels des erfindungsgemäßen Systems umgangen werden. Das gesamte Rotorblattvolumen kann somit von der Baustelle effizient abtransportiert werden.
Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes System, bei dem die Komponenten auf einer Zugmaschine oder auf dem Anhänger eines Traktors montiert sind. Dadurch ist es möglich, die Abgase der Zugmaschine oder des Traktors für die Inertisierung des Systems zu verwenden. Gleichzeitig kann aber auch der Nebenantrieb der Zugmaschine die Zerkleinerungsvorrichtung mechanisch antreiben.
Somit wird ein ortsbewegliches und energieautarkes System zur Verfügung gestellt.
Bezugszeichenliste

1: System
2: Gehäuse
20: Zerkleinerungsvorrichtung
21: Einfüllvorrichtung
22: Sammelvorrichtung
220: Belüftungsvorrichtung
23: Sauerstoffsensor
24: Drucksensor
240: Anzeige
25: Notausschalter
3: Verbrennungsmotor
30: Abgasleitung
31: mechanische Kraftübertragungsvorrichtung
4: Generator
40: elektrische Kraftübertragungsvorrichtung
M: Motor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10026761 C1 [0012]
DE 102007058893 A1 [0012]
DE 102010046685 A1 [0012]
DE 102013002005 A1 [0012]

Claims

System (1) zur Zerkleinerung von großvolumigen Bauteilen aus Faser-Kunststoff-Verbunden zur Vorbereitung der Aufbereitung, umfassend eine Zerkleinerungsvorrichtung (20), welche in einem Gehäuse (2) gekapselt ist und einen Verbrennungsmotor (3) mit einer Abgasleitung (30), wobei das Gehäuse (2) und der Verbrennungsmotor (3) mittels der Abgasleitung (30) fluidisch miteinander gekoppelt sind.
System (1), gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (3) mindestens eine mechanische Kraftübertragungsvorrichtung (31) aufweist, welche die Zerkleinerungsvorrichtung (20) und/oder einen Generator (4) antreibt, wobei der Generator (4) weiterhin eine elektrische Kraftübertragungsvorrichtung (40) aufweist.
System (1), gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungsvorrichtung (20) mittels mechanischer Kraftübertragung (31) oder elektrischer Kraftübertragung (40) antreibbar ausgestaltet ist.
System (1), gemäß mindestens einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (3) ein Stromaggregat ist.
System (1), gemäß Anspruch mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungsvorrichtung (20) eine Einfüllvorrichtung (21) und eine Sammelvorrichtung (22) umfasst, wobei die Sammelvorrichtung (22) eine Belüftungsvorrichtung (220) aufweist, welche mindestens einen Staubfilter umfasst.
System (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungsvorrichtung (20), die Einfüllvorrichtung (21) und die Sammelvorrichtung (22) in dem Gehäuse (2) angeordnet sind.
System (1), gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfüllvorrichtung (21) in Form einer Schleuse ausgestaltet ist.
System (1), gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) weiterhin mindestens einen Sauerstoffsensor (23) umfasst.
System (1), gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) weiterhin mindestens einen Drucksensor (24) und eine Anzeige (240) umfasst, wobei der mindestens eine Drucksensor (24) mit der Anzeige (240) verbunden ist und die Anzeige (240) derart ausgestaltet ist, dass sie die vom Drucksensor (24) erfassten Werte ausgibt.
System (1), gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) weiterhin einen Notausschalter (25) umfasst, welcher mit dem mindestens einen Sauerstoffsensor (23) und/oder mit dem mindestens einen Drucksensor (24) verbunden ist.