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Vorrichtung zum Verladen und Verdichten von Abfall od. dgl. Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Verladen und Verdichten von Abfall od. dgl. mit einem
eine rechteckige Ladeöffnung aufweisenden Behälter, einer oben offenen, rechteckigen
Verdichtungskammer, in der ein durch die Ladeöffnung in den Behälter verschiebbarer
Stempel angeordnet ist, dessen Breite etwa gleich der lichten Breite der Ladeöffnung
ist.
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Eine solche Vorrichtung ist bekannt (USA.-Patentschrift 3 059 789).
Der Abfall wird dabei in die oben offene Verdichtungskammer geschüttet, worauf dann
der Stempel vorgeschoben wird und durch die Ladeöffnung ein verhältnismäßig kleines
Stück in den Behälter eintritt. Dabei wird der Abfall zusammengepreßt. Die Höhe
und Breite des Stempels ist etwa gleich der lichten Höhe und der lichten Breite
der Ladeöffnung. Wird somit bei der bekannten Vorrichtung sperriges oder nicht zusammenpreßbares
Gut mit verhältnismäßig großen Abmessungen verarbeitet, so gelangt das Gut zwischen
den Stempel und die Begrenzungen der Ladeöffnung und muß dort zerkleinert, d. h.
abgeschert oder zerquetscht werden. Dadurch treten außerordentlich hohe Kräfte am
Stempel und an der Konstruktion der Ladeöffnung bzw. des Behälters auf, so daß die
bekannte Vorrichtung zum Zusammenpressen von sperrigem Gut nicht geeignet ist.
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Demzufolge besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin,
die Vorrichtung der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß auch sperriges
Gut verarbeitet werden kann, ohne daß dazu das Gut zerkleinert oder zerquetscht
wird. Ferner sollen die beim Zusammenpressen auftretenden Kräfte bei der Verarbeitung
von sperrigem Gut verringert werden. Außerdem wird eine leichtere Bauweise angestrebt.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Höhe des Stempels wesentlich
geringer als die lichte Höhe der Ladeöffnung ist und daß der Stempel in seiner Endlage
in dem Behälter mindestens um eine Hubstrecke vorgeschoben ist, die mindestens gleich
der Differenz bis gleich dem 1,5fachen Betrag der Differenz zwischen der Höhe des
Stempels und der lichten Höhe der Ladeöffnung ist.
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Der zwischen der Oberkante des Stempels und dem oberen Rand der Ladeöffnung
gebildete Spalt ist so groß, daß das sperrige Gut beim Zusammenpressen nicht gequetscht
oder abgeschert wird. Daher ist eine unnötig schwere Bauweise des Behälters, des
Stempels, der Verdichtungskammer und der Ladeöffnung vermieden. Außerdem ist die
vom Stempel aufzubringende Schubkraft geringer. Die Vorrichtung nach der Erfindung
kann somit nicht nur leicht zu verarbeitenden Abfall, wie er im Haushalt oder in
der Industrie anfällt, aufnehmen, sondern auch sperriges Gut, wie Möbel, Bettfedern,
Rohre, Betonstücke, Zementtrümmer, Artikel aus Holz, Metall, Pappe, Pflanzenabfall
und Glas. Das Fassungsvermögen der Verdichtungskammer, in die der Abfall geschüttet
wird, kann etwa 1,5 bis 4,5 m3 und der zu füllende Behälter ein Fassungsvermögen
von 12 bis 30 m3 haben. Beim Vorschieben des Stempels und Zusammenpressen des Gutes
ist der Zusammenpreßdruck davon abhängig, wie weit der Behälter bereits gefüllt
ist, ferner von den Reibungseigenschaften, der Zusammendrückbarkeit, dem Gewicht,
dem Feuchtigkeitsgehalt usw. des Gutes. Der maximale vom Stempel gelieferte Druck
kann etwa 40 t erreichen.
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In Weiterbildung der Erfindung sind noch Sicherheitseinrichtungen
vorgesehen, die bei einer Verformung des oberen Randes der Ladeöffnung und der Seitenwände
der Verdichtungskammer den Stempel veranlassen, seine Bewegungsrichtung umzukehren.
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Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der
Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht
einer Verlade- und Verdichtungsvorrichtung mit zugeordnetem, zu beladendem Behälter,
F i g. 2 eine Draufsicht zu F i g. 1, F i g. 3 einen senkrechten Längsschnitt durch
einen Teil der Vorrichtung in größerem Maßstab entlang der Linie III-IH der F i
g. 2 bei zurückgezogenem Stempel, F i g. 4 einen ähnlichen Schnitt wie F i g. 3
bei vorgeschobenem Preßstempel, F i g. 5 eine perspektivische Ansicht des oberen
Vorderteils der Verdichtungskammer bei zurückgezogenem Stempel, F i g. 6 einen Querschnitt
entlang der Linie VI-VI der F i g. 4, F i g. 7 eine schematische, perspektivische
Ansicht der Sicherheitsschaltvorrichtung mit den dafür notwendigen Bedienungsmitteln,
F i g. 8 einen Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII der F i g. 6, F i g. 9 einen
Querschnitt entlang der Linie IX-IX der F i g. 6, F i g. 10 einen schematischen
Längsschnitt durch die Verdichtungskammer mit verschieden weit fortgeschrittenen
Lagen eines inkompressiblen Balkens, der in den Einfülltrichter gelangt ist.
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Die Verlade- und Verdichtungsvorrichtung wird vorzugsweise vor einer
Laderampe 10 auf einer an diese Laderampe anschließenden Grundfläche 12 aufgestellt.
Eine Plattform 14 ist ein Teil der Verdichtungsvorrichtung 11 in Form einer Ladebrücke,
die in Fortsetzung der Laderampe 10 über die Grundfläche 12 hinweg zur Ladestation
führt. Ein Einfülltrichter 15 an der Ladestation führt in eine Verdichtungskammer
18, in der ein Preßstempel 16 hin- und herschiebbar angeordnet ist. Die Plattform
14 ist gleichzeitig Abdeckplatte für den Stempel und seine Bedienungseinrichtungen.
Das zu verdichtende Material fällt in die Kammer 18 und wird aus ihr durch den Stempel
16 hinausgestoßen und in den Behälter 20 befördert. Der Stempel kann mittels
hydraulischer Vorrichtungen, wie z. B. eines hydraulichen Hubzylinders 22, vorgeschoben
und zurückgezogen werden.
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Der Behälter 20 weist eine hintere Ladeöffnung 24
von
rechteckigem Querschnitt mit einer Breite auf, die nur etwas größer ist als diejenige
des Stempels 16. Der Stempel und die an ihn angepaßten Seitenwände der Kammer
18 passen genau in die Öffnung 24 und füllen in seitlicher Ausdehnung diese
öffnung, wenn der Behälter mittels lösbarer Befestigungsvorrichtungen 21 an die
Verdichtungsvorrichtung 11 angeschlossen ist. Die Öffnung 24 ist jedoch wesentlich
höher als die senkrechte Ausdehnung des Stempels 16, und ein Kopfträger 25 an der
Vorderseite der Verdichtungskammer 18, welcher den oberen Rand der Öffnung 24 schützt
und praktisch die Öffnung nach oben begrenzt, befindet sich über dem Stempel in
einem Abstand, der in F i g. 4 mit »X« bezeichnet ist. Der Kopfträger 25 besteht
aus einer horizontalen Grundplatte 26 und einer senkrechten Rückwand 28, die beide
fest miteinander unter Verwendung von Eckversteifungen 29 verschweißt sind. Die
vorderen Kanten der Seitenwände 33 der Verdichtungskammer sind durch senkrechte
Winkeleisen begrenzt, deren eine Schenkel 30 nach vorn herausstehen und sich dicht
an die Innenseite der Ladeöffnung 24 des Behälters anlegen, während die anderen
Schenkel 31 das Ausmaß der überlappung des Behälters über die Verdichtungskammer
begrenzen.
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Wenn der Stempel 16, wie F i g. 3 zeigt, vollständig zurückgezogen
ist, bildet seine Stirnseite 17 die Hinterwand der Verdichtungskammer 18. Wenn der
Stempel, wie in F i g. 4 gezeigt ist, vollständig vorgeschoben ist, befindet sich
die Stirnseite 17 eine bestimmte Hubstrecke Y innerhalb des Behälters 20. In einer
vorzugsweisen Ausführungsform ist der Stempel 132 cm breit und 76 cm hoch. Der
Ab-
stand X zwischen Stempel und Kopfträger beträgt 25,4 cm, und bei vollständig
vorgeschobenem Stempel befindet sich die Stirnfläche 17 des Stempels etwa 38 cm
innerhalb des Behälters 20. Durch das Hineinragen des Stempels in den Behälter werden
folgende Vorteile erreicht: Langes Material wie Rohre, Pfosten, Holzstücke, teilweise
zerbrochene Kistenteile, Möbel oder andere große Gegenstände, welche verwinkelt
auf der Oberseite des Stempels liegen und welche mit anderem Material, das ebenfalls
auf dem vorgeschobenen Stempel liegt, verhakt und verkeilt sind, werden in eine
horizontale Lage gebracht, wenn sie nicht durch die Vorwärtsbewegung des Stempels
vorgeschoben werden können. Die weite Vorwärtsbewegung des Stempels führt außerdem
dazu, daß das Material im Behälter von demjenigen getrennt wird, welches außen auf
dem Stempel liegengeblieben ist, wenn der Stempel vollständig vorgeschoben ist,
und trägt damit bei, die Verdichtungskammer mit Einfülltrichter 15 zu leeren. Wenn
ein Pfosten, Rohr oder anderes, obenliegendes Teil nicht sehr lang ist, wird es
vor die Stirnfläche des Stempels fallen, sobald der Stempel zurückgezogen wird,
so daß es bei der darauffolgenden Vorwärtsbewegung in den Behälter geschoben wird.
Das Anheben und Abtrennen von verwinkeltem Material, das natürlich meistens sehr
viel kürzer ist als jene eben besprochenen, nur gelegentlich vorkommenden sehr langen
Teile, führt auch zur Verschiebung und damit zur Auflockerung von Material hinter
dem Kopfträger 25 und auf dem Stempel.
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Bei einem Abstand zwischen Stempel und Kopfträger von 25,4 cm, der
genügt, um das Problem der großen Scherkräfte bei praktisch allen vorkommenden Gegenständen
zu lösen, haben manche Materialien, die auf dem Stempel liegen, die Tendenz, hängenzubleiben
und nicht vor den Stempel zu fallen, so daß sie nicht in der gewünschten Weise in
den Behälter geschoben werden können, besonders dann, wenn der Behälter nahezu voll
ist und die Vorwärtsbewegung des Stempels nicht zu einer Lage führt, in der die
Stirnfläche 17 des Stempels in den Behälter wenigstens so weit hineinreicht, wie
der Abstand »X« beträgt. Vorzugsweise liegt die Eindringtiefe des Stempels (Maß
»Y« der F i g. 4) in der Größenordnung von 150 % des Abstandes »X«.
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In F i g. 10 sind vier aufeinanderfolgende Lagen A, B, C und
D eingezeichnet, die ein langer und schwerer Gegenstand, z. B. ein Balken
oder ein Rohr, während der Vorwärtsbewegung des Stempels einnehmen kann. Dies sollte
natürlich beim normalen Gebrauch der Vorrichtung nicht vorkommen, kann aber doch
manchmal auftreten, besonders bei der sicher häufigen Bedienung der Vorrichtung
durch ungelernte Arbeitskräfte. Wenn die Stellung C erreicht ist, wird die Vorwärtsbewegung
des Stempels auf den Balken eine drehende und mitnehmende
Kraft
ausüben, die ihn anzuheben versuchen wird. Auf Grund des Abstandes zwischen der
Stempeloberseite und dem Kopfträger 25 sowie der weiten Vorwärtsbewegung des Stempels
(bis hinein zur Stellung D) wird diese Bewegung keine solche Kraft erzeugen, daß
der Kopfträger bis zur Deformation über die Elastizitätsgrenze hinaus beansprucht
werden könnte. Selbstverständlich kann die Lage eines solchen großen Stückes sehr
unterschiedlich sein. Wie in der Stellung C gezeigt, kann sein vorderes Ende im
bereits im Behälter befindlichen Material festgeklemmt oder -gekeilt werden. Die
darauf folgende Vorwärtsbewegung des Stempels wird eine weitere Drehbewegung des
Balkens verursachen und zu einem Anheben des Vorderendes führen. Wenn der Balken
sehr stark ist, wird er das Material im Behälter anheben, bis er eine angenähert
horizontale Lage auf der Oberseite des Stempels annimmt (Stellung D). Wenn er nicht
sehr stark ist, wird er jetzt brechen oder sich verbiegen, wenn er auf das Material
zu liegen kommt, welches schon verdichtet ist, und sich nicht ganz und unierbrochen
von »C« nach »D« drehen. Auf alle Fälle wird er bei der nächsten Rückwärtsbewegung
des Stempels herunterfallen und von der Stirnseite des Stempels bei seiner nächsten
Vorwärtsbewegung in den Behälter geschoben werden.
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Im unwahrscheinlichen Fall, daß ein sehr starkes Stück von übermäßiger
Länge von einer stark verdichteten Ladung an seinem Vorderende so festgehalten wird,
daß eine Kraft von unerwünschter Größe auf den Kopfträger 25 übertragen würde, wird
eine Beschädigung der Vorrichtung durch einen Begrenzungsschalter 36 verhindert,
welcher an der Außenseite der Verdichtungskammer in der Nähe eines Endes des Kopfträgers
25 befestigt ist. Hierzu ist eine querliegende, hohle Welle 38 in Lagerschildern
40, 41 gelagert, die auf dem Kopfträger 25 angebracht sind. Diese
Welle 38 liegt parallel zum Kopfträger zwischen dem Ende des Behälters
20 und dem vertikalen Schenkel 28 des Kopfträgers (s. F i g. 3 und 4). Ein
Nocken 42 ist am Mittelteil der Welle 38 befestigt und reicht so weit nach unten,
daß er die schräge obere Fläche eines Anschlages 44 berührt, welcher als Winkelversteifung
in der Innenseite des Kopfträgers angeschweißt ist. Das an dem Anschlag 44 anliegende,
abgerundete untere Ende des Nockens 42 dreht die Welle 38 in ihren Lagerschildern,
wenn der Kopfträger entweder nach oben oder nach vorn gebogen wird. Ein Arm 45,
der an einem hervorstehenden Endabschnitt der Welle 38 befestigt ist, trägt ein
Widerlager 46, das normalerweise den Schalter 36 dadurch geschlossen hält, daß es
einen Schalterstempel gegen Federkraft niederdrückt. Eine solche Schalterkonstruktion
für den Zweck dieser Anwendung ist dem Fachmann bekannt. Eine Feder 47 hält durch
einen an der Welle 38 befestigten Arm 48 den Nocken 42 mit einer Kraft gegen den
Anschlag 44, die größer ist als die Federkraft des Schalters 36, und drückt damit
das Widerlager 46 in eine Lage, die den Schalter im Normalzustand geschlossen hält.
Falls die Welle 36 über einen Winkel hinaus gedreht wird, der einer unerwünschten
Verbiegung des Kopfträgers 25 entspricht, wird das Widerlager 46 sich vom Schalterstempel
entfernen und damit den Schalter öffnen. Die elektrische Schaltung für das Kontrollsystem
des Verdichtungsstempels ist derart ausgebildet, daß das Öffnen des Schalters 36
ein Anhalten und Umkehren der Stempelbewegung bewirkt. Die Einzelheiten der Schalteranordnung
und der elektrischen Schaltungen sind nicht Teil dieser Erfindung; sie sind dem
Fachmann bekannt.
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Wenn steife, lange Gegenstände, wie Stangen, Rohre oder Pfosten, in
die Verdichtungskammer 18 geworfen werden, können diese in Winkelstellungen in die
Kammer fallen, bei denen sie gegen die Seitenwände gerichtet sind, sich miteinander
verhaken oder sich in der Verdichtungskammer oder im Behälter verkeilen, und zwar
in solchen Lagen, daß die Vorwärtsbewegung des Stempels 16 starke Hebel- und Drehbewegungen
der Teile bewirkt, so daß gegen die Seitenwände der Verdichtungskammer eine sehr
starke seitliche Verbiegungskraft ausgeübt werden kann. Die Lage eines solchen verkeilten
Stückes 49
ist in die F i g. 2 und 3 eingezeichnet. Ein Schutz gegen Beschädigung
der Verdichtungskammer in einem solchen, selten vorkommenden Fall ist wünschenswert.
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Jede ungewöhnliche seitliche Verbiegung der Seitenwände der Verdichtungskammer
auf Grund solcher seitlicher Kräfte wird verwendet, um zusätzliche Sicherheitsschalter
zu bedienen, welche den Stempel anhalten, bevor ein übermäßiges Verbiegen der Wände
eintritt.
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Die aus Stahlplatten bestehenden Seitenwände 33 der Verdichtungskammer
sind durch starre, außen angebrachte, senkrechte Verstrebungen 50 aus Doppel-T-Trägern
verstärkt, die in passenden Abständen an die Seitenwände 33 angeschweißt sind. Die
Seitenwände sind außerdem durch einen starren, längslaufenden U-Träger 51 verstärkt.
Zwei Sicherheitsschalter 52, 54 sind vorgesehen und so angebracht, daß sie die Stempelbewegung
unterbrechen, falls eine der Verdichtungskammerseiten unzulässig verbogen wird.
Der Schalter 52 befindet sich am oberen Ende der Verdichtungskammer an einem geneigten
Arm 55, der sich schräg nach oben und vorwärts erstreckt, ausgehend von einer niedrigliegenden
Stelle, die um etwa ein Drittel der Kammerlänge hinter dem vorderen Ende der Kammer
liegt, und der sich über die äußeren Flächen von mehreren Verstrebungen 50 über
eine Seite der Stempelkammer hin erstreckt. Am unteren Ende ist der Arm 55 fest
mit dem äußeren Schenkel einer der Verstrebungen 50 an der Stelle 59 (F i g. 1)
verschweißt. An der Stelle 59' oberhalb der Schweißstelle 59 ist der Arm an den
längslaufenden U-Träger 51 angeschweißt. Von der Schweißstelle 59' bis zu seinem
oberen Ende ist der Arm frei. An seinem freien oberen Ende trägt der Arm 55 den
Schalter 52 (F i g. 7). Auf Grund dieser Anordnung wird der Arm 55 mit dem daran
befestigten Schalter sich nach außen bewegen, wenn die Verstrebungen 50 oder der
Träger 51 nach außen gebogen werden. Unter normalen Bedingungen wird der Schalter
52 vom Arm 55 in einer solchen Lage gehalten, daß der Schalterstempel ein Widerlager
56 berührt und von ihm niedergedrückt wird, so daß der Schalter geschlossen gehalten
wird. Wenn jedoch der Schalter 52 selbst mit dem oberen Ende des Armes 55 in der
beschriebenen Art sich nach außen bewegt, wird der Schalterstempel sich unter einer
Federwirkung nach außen bewegen und den Schalter 52 öffnen, wodurch durch eine hier
nicht beschriebene Schaltung die Bewegung des Verdichtungsstempels 16 sofort unterbrochen
und umgedreht wird.
Das Widerlager 56 ist an einer Stange 60 befestigt,
welche sich innerhalb der Welle 38 gleitend bewegen kann und am anderen Ende der
Welle 38 heraussteht, wo sie an einem Arm 66 befestigt ist, welcher dem Arm 55 auf
der anderen Seite der Verdichtungskammer entspricht. Wenn daher die gegenüberliegende
Seite der Kammer 18 verbogen wird, wird die Stange 60 nach dieser Seite gezogen,
wodurch das Widerlager 56 von dem Schalterstempel 52 entfernt wird und der Schalter
sich öffnet.
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Der zuvor erwähnte Sicherheitsschalter 54 (F i g. 1 und 7) ist nahe
des oberen hinteren Endes der Verdichtungskammer auf der gleichen Seite und ähnlich
wie der Schalter 52 auf einem geneigten Tragarm 57 angebracht, der an seinem unteren
Ende an entsprechenden Schweißstellen 69, 69' befestigt ist. Da in der beschriebenen,
vorzugsweisen Ausführungsform die Verdichtungskammer von wesentlicher Länge ist,
werden Verbiegungen des hinteren Teils der Kammer so wirkungsvoll vermieden. Bei
kleineren Vorrichtungen, bei denen die Verdichtungskammer kürzer ist, kann auf den
hinteren Sicherheitsschalter verzichtet werden. Der Arm 57 hält normalerweise den
Schalter 54 in solch einer Lage, daß er durch die Wirkung eines Widerlagers 63 auf
den Schalterstempel geschlossen bleibt. Das Widerlager 63 ist an einer Stange 68
befestigt, die quer verschiebbar am oberen, hinteren Ende der Verdichtungskammer
angebracht ist und der an seinem gegenüberliegenden Ende fest mit einem Arm 67 verbunden
ist, der an der gegenüberliegenden Seite der Verdichtungskammer entsprechend dem
Arm 57 angebracht ist. Eine nach außen gerichtete Bewegung eines oder beider Arme
57, 67 öffnet den Schalter 54.
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Die elektrische Schaltung und die Verbindungen der Sicherheitsschalter
können verschieden ausgeführt werden. Die Einzelheiten der elektrischen Schaltungen
sind nicht Teil dieser Erfindung. Obgleich in der hier beschriebenen Ausführungsform
die Schalter im Normalzustand geschlossen sind und erst geöffnet werden, wenn ein
unerwünschtes Verbiegen eintritt, kann der Konstrukteur auch einen anderen Weg wählen.
Die beschriebene Anordnung wird allerdings bevorzugt, weil im Fall von Defekten
in den Bedienungsvorrichtungen die Schalter die Bewegung des Verdichtungsstempels
ebenfalls unterbrechen werden.