DE19545580C2 - Verfahren und Anordnung zum Aufschluß von elastischen Materialien in Verbindung mit metallischen Materialien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Anordnung nach Anspruch 4 zur Durchführung dieses Verfahrens. Bekannt ist der Aufschluß von elastischen Materialien und metallischen Materialien mittels Prallmühlen, die das gefüllte Material durch Beschleunigung und Aufprallen zerkleinern und als Nebeneffekt aufschließt. Durch die Kühlung des aufzuschließenden Materials wird auch die Mühle mit unterkühlt. Dadurch fallen hohe Kosten an Verschleißmaterialien und Instandsetzungsarbei­ ten an.

In der DE 43 39 158 A1 ist ein Verfahren zum Abtrennen von Metallen aus trockenen Gemischen aus metallischen Bestandteilen und anorganischen und/oder organischen Bestandteilen angegeben. Hierbei werden die Gemische sowohl einer weiteren Quetschbe­ handlung als auch einer zusätzlich scherenden und reibenden Kraft unterworfen. Die organischen und anorganischen Bestandteile werden dabei zerkleinert und die metallischen Bestandteile elektrisch verformt. Die metallischen Bestandteile werden von den übrigen Bestandteilen abgesiebt. Der Nachteil dieses Verfahrens zeigt sich in den hohen Verfahrens- und Anlagekosten.

In der DE 31 03 311 A1 wird ein Verfahren und eine Einrichtung zum Lösen von Kunst­ stoffen und ähnlichem von metallischem Material offenbart. Dabei wird beispielsweise ein elektrisches Kabel zugeschnitten und in ein Kältebad eingeführt, so daß der Kunststoff als Umhüllung des elektrischen Kabels versprödet. Durch eine Vibrationseinrichtung wird dieses versprödete Material vom Kabelleiter abgetrennt bzw. abgelöst.

Die FR 20 50 752 offenbart eine Vorrichtung zum Trennen von zwei Materialien. Das verwendete Material ist eine elektrische Leitung, die von ihrer Ummantelung getrennt werden soll. Dazu wird die Leitung durch ein Kältebad gezogen, wodurch die Ummantelung versprödet. Durch zwei gegenläufige Rollen, durch die die Leitung geführt wird, wird das versprödete Material von der Leitung abgeschabt.

In einem Aufsatz "Entwicklungsstand der elektrohydraulischen Zerkleinerung" aus Chemie Ingenieurstechnik, 40. Jahrgang 1968, Heft 3, Seite 117 ff. wird über das elektrohydrauli­ sche Zerkleinerungsverfahren berichtet, das gegenüber der herkömmlichen Zerkleinerung - beispielsweise in einer Kugelmühle - noch deutlich unterlegen ist. Das hierbei zu zerklei­ nernde Material ist ein Quarz.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein zeit- und kostengünstiges Verfahren zum Aufschluß von elastischen Materialien in Verbindung mit metallischen Materialien und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

Gelöst wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 und Anspruch 4 angegeben Merkmale.

Vorteilhaft ist, daß die vielen Arbeitsschritte durch die Verwendung von Hochleistungs­ pulsen entfallen. Mit Hilfe dieses Verfahrens können Verbundwerkstoffe aus Kunst­ stoffe/Metall flacher und/oder runder Formen sowie auch Gummi/Metall flacher und/oder runder Formen und aus verschieden Kunststoffen und/oder Gummi aufge­ schlossen werden.

So z. B. nichvulkanisierter Gummi von Stahldrähten, Kunststoffe oder Gummis von Metallprofilen oder Metallgaze.

In den Unteransprüchen dargestellt sind vorteilhafte Lösungen der Aufgabe.

So können durch die bewegliche Führung der Elektrodenanordnung auch große Ver­ bundwerkstoffe aufgeschlossen werden. Einen weiteren Vorteil bietet die Mehrfach­ anordnung der Elektrodenanordnung, so daß gleichzeitig an größeren Verbundwerk­ stoffen ein Aufschluß stattfindet, wodurch eine weitere Zeiteinsparung erfolgen kann.

Das Verfahren soll anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Es zeigt in Prinzipdarstellung

Fig. 1 eine Anordnung einer Elektrodenanordnung zu einem zu bearbeitend Material;

Fig. 2 eine Mehrfachanordnung der Elektrodenanordnung.

In Fig. 1 dargestellt ist eine isolierte Wanne 2 zur Aufnahme eines flüssigen Stick­ stoffes 4. Dabei weist die isolierte Wanne 2 vorzugsweise einen Edelstahlboden und eine äußere Schutzschicht zur Kälte- und elektrischen Isolation auf. In der Wanne 2 ein­ gebracht ist eine vorzugsweise einpolige Elektrodenanordnung 3, die mit einer bekann­ ten Energieversorgung 1 zur Erzeugung von Hochleistungspulsen 9 verbunden ist. Bedingt durch die einpolige Elektrodenanordnung 3 wird die Wanne 2 als Masseelek­ trode der Elektrodenanordnung 3 verschaltet. Somit erfolgt eine elektrische Verbindung zwischen der Energieversorgung 1 und der isolierten Wanne 2. Über einer Transport einrichtung 6 aus Spezialstahl, der gegen Kälte und Hochleistungs- und Druckpulse immun ist angeordnet ist ein Vorratsbehälter 5 mit aufzuschließenden Verbundwerk­ stoffen 8. Diese Verbundwerkstoffe 8 bestehen vorzugsweise aus einem elastischen Material 8.1, beispielsweise Gummi, Kunststoff in Verbindung mit einem metallischen Material 8.2, beispielsweise Stahl, Messing. Am Ende der Transporteinrichtung 6 befindet sich ein Auffangcontainer 7 zur Aufnahme des aufgeschlossenen Materials 8.1 und 8.2 Die Wanne 2 und Elektrodenanordnung 3 sind vorzugsweise in einem aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten Gehäuse untergebracht um Verletzungen durch die Hochspannung zu vermeiden. Dabei weist dieses Gehäuse Öffnungen fit die Transporteinrichtung mit Verbundstoffen 8 bzw. die aufgeschlossene Materialien 8.1. und 8.2 auf.

Das Verfahren läuft wie folgt ab.

Der aufzuschließende Verbundwerkstoff 8 wird aus dem Vorratsbehälter 5 auf die Transporteinrichtung 6 gebracht. Bei größeren Verbundwerkstoffen 8 liegt die metal­ lische Materialkomponente 8.2 vorzugsweise auf der Transporteinrichtung 6, die elastische Materialkomponente 8.1 weist zur Elektrodenanordnung 3 hin. Die Transport­ einrichtung 6 taucht danach in die Wanne 2 mit flüssigem Stickstoff 4, wo die Ver­ bundwerkstoffe 8 bei ca. -195°C verspröden. Dieses Verspröden bewirkt, daß die in den Verbundwerkstoffen 8 vorhandenen Stoffunstetigkeitsstellen stärker zum Tragen kommen. Im flüssigen Stickstoff 4 gelangt der Verbundwerkstoff 8 unter das einpolige Eletrodensystem 3. Dort wird der versprödete Verbundwerkstoff 8 durch die in der Energieversorgung herkömmlich erzeugten Hochspannungspulse 9 durchschlagen und aufgeschlossen. Als Masse- und Gegenelektrode der Elektrodenanordnung 3 fungiert dabei die isolierte Wanne 2. Der Durchschlag des erzeugten Hochleistungspulses 9, der sich von der einpoligen Elektrodenanordnung 3 zur isolierten Warme 2 entlädt, reißt den Verbundstoff 8 an den verspröderen Stoffunstetigkeitsstellen im ersten Schritt auf der Transporteinrichtung 6 auseinander. Der nachfolgende Druckimpuls der durch den Hochleistungspuls 9 hervorgerufen wird, trennt im 2. Schritt die einzelnen Materialkom­ ponenten 8.1 und 8.2 an den aufgerissenen Stellen voneinander. Dabei verdichtet sich eine Schicht im flüssigen Stickstoff und wirkt mit dem Druck diese verdichteten Schicht auf die bereits auseinander gerissenen Materialkomponente 8.1 und 8.2. Die Hochspannungspulse 9 werden je nach dem aufzuschließenden Verbundwerkstoff 8 in ihren Parametern variiert.

Die Spannung beträgt 50 bis 250 kV, Strom 10-100 kA.

Energie 200 bis 900 J pro Puls.

Ein Druckmaximum von 50 bis 600 bar sowie eine Druckzeit von 10 bis 50 µs sind ausreichend, um auch beispielsweise Panzerketten­ glieder in die Komponenten Stahl und Gummi zu trennen. Die Pulswiederholrate beträgt allgemein bis zu 10 Hz, d. h. 10 Pulse pro Sekunde und wird durch den aufzuschlie­ ßenden Verbundwerkstoff 8 sowie den Anforderungen an den Aufschluß bestimmt.

Die aufgeschlossenen Materialien 8.1 und 8.2 werden in der Transporteinrichtung 6 aus der Wanne 2 in den Auffangcontainer 7 befördert, von wo sie auch einzeln entnehmbar sind.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht nur auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern im Rahmen der Ansprüche Abänderungen zuläßt. So zeigt Fig. 2, daß die einpolige Elektrodenanordnung 3 in der Wanne 2 gleichzeitig mehr­ mals in der Wanne 2 angeordnet sein kann. Auch eine flexible Verstellbarkeit über den zu verarbeitenden Verbundstoff 8 ist möglich. Statt der einpolige Elektrodenanordnung 3 kann gleichfalls eine herkömmliche Elektrodenanordnung, gekapselt oder ungekapselt, verwendet werden. Hierbei sind jedoch höhere Parameter für den Hochleistungspuls 9 notwendig.

Claims (7)

1. Verfahren zum Aufschluß von elastischen Materialien (8.1) in Verbindung mit metallischen Materialien (8.2) als Verbundwerkstoffe (8), die in einer Wanne (2) mit flüssigem Stickstoff (4) versprödet werden, dadurch gekennzeichnet, daß
der Verbundstoff (8) auf einer Transporteinrichtung. (6) in die Wanne (2) eingebracht wird,
der versprödete Verbundwerkstoff (8) von einem über eine Energieversorgung (1) in einer Elektrodenanordnung (3) erzeugten Hochleistungspuls (9) auseinandergerissen und
durch einen aus dem Hochleistungspuls (9) resultierendem nachfolgenden Druckimpuls das elastische Material (8.1) vom metallischen Material (8.2) abgetrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanord­ nung (3) über den Verbundwerkstoff (8) beweglich geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochlei­ stungspuls (9) eine Energiemenge von 200 bis 1200 J pro Puls besitzt.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Elektrodenanordnung (3) in einer Wanne (2) mit flüssigem Stickstoff (4) direkt über dem Verbundwerkstoff (8) auf einer Transporteinrichtung (6) positioniert angebracht ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanord­ nung (3) einpolig ausgeführt ist, wobei die Wanne (2) kälte- und elektrisch isoliert und als Masseelektrode der Elektrodenanordnung (3) angeordnet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden­ anordnung (3) beweglich über dem Verbundwerkstoff (8) angebracht ist.

7. Anordnung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung (3) mehrfach in der Wanne (2) angeordnet ist.