DE19714793C1

DE19714793C1 - Vorrichtung und Verfahren zum nassmechanischen Trennen eines Feststoffgemisches

Info

Publication number: DE19714793C1
Application number: DE1997114793
Authority: DE
Inventors: Holger Schoenebeck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2017-04-11

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum naßmechanischen Trennen eines Feststoffgemisches nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein entsprechendes Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 7.

Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind beispielsweise aus der DE 42 34 636 A1 bekanntgeworden. Sie dienen zur Auf trennung insbesondere eines Kunststoffgemisches bzw. Gemi sches von Kunststoffen und metallischen, mineralischen und organischen Abfällen. Schon aus der DE 32 10 972 A1 war die Trennung derartiger Gemische mit Hilfe einer Trennflüssig keit bekannt, deren Dichte zwischen den Dichten der zu trennenden Stoffe liegt, wobei die spezifisch leichteren Partikel als Schwimmgut und die spezifisch schwereren als Sinkgut voneinander abgetrennt wurden. Ferner wurden nach der vorbekannten DE 29 00 666 C2 Kunststoffgemische zu nächst auf < 4 mm Durchmesser zerkleinert und als Kunst stoffmahlgut in ein Hydrozyklon eingegeben.

Nachteilig hat sich jedoch bei den vorbekannten Vorrichtun gen und Verfahren eine aufwendige Konstruktion im Hinblick auf Lagerung, Trommeleinbauten und Steuerungstechnik bemerk bar gemacht, was zu erheblichen Investitionskosten führte. Außerdem war neben dem Energie- und Wasserbedarf auch der Raumbedarf von erheblicher Größe, was zu hohen Betriebsko sten führte. Darüberhinaus konnten die erwähnten Vorrichtun gen nicht im mobilen Einsatz betrieben werden.

Ferner ist aus der DE-PS 944 121 eine Vorrichtung zur naß mechanischen Trennung von Stoffgemischen mittels einer Trennflüssigkeit im Zentrifugalfeld bekannt, bei der die schweren Teilchen in die Wandnähe der Vorrichtung gelangen und von dort aus durch den Boden ausgetragen werden, wäh rend die leichteren Teilchen in der inneren Schicht des Flüssigkeitsringes zurückgehalten und nach oben mit der Trennflüssigkeit ausgespült werden. Die Eingabe des zu trennenden Stoffgemisches erfolgt dort ebenfalls von oben durch ein koaxiales Zentralrohr, wobei der Feststoff zu nächst in einer Flüssigkeit suspendiert wird.

Im weiteren Stand der Technik gibt es noch folgende Druck schriften:
DE-PS 8 27 327, DE-PS 3 93 993, DE 25 38 630 A1, US-PS 4 533 468 und US-PS 33 53 378.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung und das Verfah ren derart zu verbessern, daß es die geschilderten Nachteile weitestgehend und bestmöglich vermeidet, d. h. einen einfachen Aufbau mit einfacher Steuerungstechnik zu ermöglichen, wobei gleichzeitig mit geringem Energie-, Wasser- und Raumbedarf gearbeitet wird, so daß aufgrund kompakter Dimensionen die Möglichkeit für einen mobilen Einsatz der Vorrichtung gegeben ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Vorrichtung bzw. das im Anspruch 7 gekenn zeichnete Verfahren gelöst.

Überraschenderweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung aus relativ wenigen konstruktiven Einzelteilen aufgebaut. Bei der gewählten vertikalen Lagerung der Trommel und ihrer konisch sich nach oben verjüngenden Form ergibt sich auf grund der herrschenden Strömungen eine leichte und schnelle Trennung der leichteren von den schwereren Stoffen. In der umlaufenden Trennflüssigkeit existieren nämlich zwei über einanderliegende Flüssigkeitsschichten, eine trommelwand nahe und eine innere, dünne Schicht. Letztere enthält die spezifisch leichteren Partikel und strömt über ein Ausspül profil nach oben aus, während erstere die spezifisch schwe reren Partikel enthält und nach unten strömt, wo sie über Kanäle zur Öffnung der als Hohlwelle ausgebildeten Antriebs welle abgeführt werden. Die Dicke der Schichten hängt im wesentlichen vom Durchsatz und von der Drehzahl ab. Der Eintrag bzw. das Einspülen des Fest-Flüssiggemisches er folgt in den umlaufenden Flüssigkeitsring. Aus Beschleuni gungs- und Ausspülscheibe mit Unterspülring wird eine "Ein tragungshilfe" gebildet, die durch den umlaufenden Flüssig keitsring mitgerissen wird. Die Beschleunigungsscheibe fun giert gleichzeitig als Prallscheibe, um evtl. noch verhakte oder zusammenhaftende Teilchen voneinander zu lösen, und als Verteilscheibe, um die Teilchen gleich- und umfangsmä ßig im umlaufenden Flüssigkeitsringes zu verteilen. Ferner sorgt die Beschleunigungsscheibe zusammen mit dem sich aus weitenden Trichter des Einspülkanals, für die axial gerich tete Strömung des Fest-Flüssiggemisches und seine Beschleu nigung. Um weiter ein stoffabhängiges Strömungsprofil zu er zeugen, ist die Ausspülscheibe mit Hilfe einer Bremslage rung gegenüber der Trommelgeschwindigkeit noch weiter verzögert werden.

In verfahrensgemäßer Hinsicht geht die Erfindung davon aus, daß das Gemisch senkrecht eingespült und vor Eintritt in den Trennflüssigkeitsring beschleunigt wird, wobei mittels Stabilisationsscheibe und Unterspülring dasselbe in das Innere des Trennflüssigkeitsringes hineingespült wird. In Abhängigkeit von den Eigenschaften der zu trennenden Stoffe kann ein bestimmtes Strömungsprofil erfindungsgemäß dadurch erzeugt werden, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit der Ausspülscheibe gegenüber der Trommel verzögert wird.

Weitere Vorteile und Merkmale, die auch gemeinsam mit dem Hauptanspruch von erfinderischer Bedeutung sein können, gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zum besseren Verständnis der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum naß mechanischen Trennen des in einer Flüssig keit suspendierten Feststoffgemisches,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die in der erfindungs gemäßen Vorrichtung eingesetzten Ausspül scheibe und

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Ring, der ein Teil der Bremslagerung bildet.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum naßme chanischen Trennen allgemein mit 10 bezeichnet.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 für eine Durchsatzleistung von einer Tonne pro Stunde auszulegen. Der Energieeinsatz beträgt dann 18 kW/h, bei einem Flüssigkeitsverbrauch von 50 l/h, wobei eine Flüssigkeitsmenge von 1 m³ im Kreislauf geführt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung benötigt eine Aufstell fläche von ca. 6 m² bei einem Volumen der Vollmanteltrommel 12 von ca. 40 Litern. Sie kann insofern also als äußerst kompakt bezeichnet werden und ist aufgrunddessen auch mobil an verschiedenen Einsatzorten verwendbar. Insbesondere dient die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 dazu, Mahlgut der unterschiedlichsten Kunststoffe voneinander zu trennen, da die Verwertung von einander getrennter Kunststoffe deren Qualität beim Recycling stark erhöht. Es dürfte jedoch einleuchten, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 hier auf nicht beschränkt ist.

Die Trommel 12 ist konisch aufgebaut und vertikal gelagert. Sie wird von einer als Hohlwelle ausgebildeten Antriebswel le 60 angetrieben und weist Umdrehungsgeschwindigkeiten im Bereich von 300 U/m bis 700 U/m auf. Die Lagerung 41 der Hohlwelle 60 ist üblicher Natur, so daß hierauf nicht näher eingegangen wird. Aufgrund der Zentrifugalkraft der Trommel 12 werden die zu trennenden Stoffe als Schwimmgut 18 durch die Öffnung an der Oberseite der Trommel 12 oder als Sinkgut 20 am Boden 22 durch die Öffnung 32 ausgetragen. Die zu trennenden Feststoffe werden nicht als solche, sondern erfindungsgemäß als Suspension in Form eines Fest-Flüssiggemisches 14 von oben senkrecht durch einen Einspül kanal 16 in die erfindungsgemäße Vorrichtung hineingespült, um schon von vornherein ein Verklumpen oder Verhaken der Teilchen zu verringern. Der Einspülkanal 16 endet etwas un terhalb der Mitte der Trommel 12 in einem sich ausweitenden Trichter 24, dem eine drehbar gelagerte, mittels Befesti gungsstreben 63 an einem Zentralrohr 57 befestigte Beschleu nigungsscheibe 26 beabstandet gegenüberliegt, die etwas abgewinkelt ist und einen größeren Durchmesser als der Trichter 24 aufweist. Während der Trichter 24 das Fest-Flüs siggemisch 14 entspannt und somit für eine Vorvereinzelung verhakter Teilchen sorgt, dient die als Gegentrichter ausgebildete Beschleunigungsscheibe 26 zur weiteren Verein zelung und Beschleunigung der Teilchen, sowie schließlich zur schonenden Umlenkung des eingespülten Gemisches 14 seitlich in den Flüssigkeitsring 33 hinein, der von vorn herein durch Eingabe von Trennflüssigkeit in die Trommel 12 im Betriebszustand umläuft. Es ist gerade diese räumliche Anordnung, die starke Verwirbelungen des Gemisches 14 vermeidet. Unterhalb der Beschleunigungsscheibe 26 ist benachbart zum Boden 22 eine Ausspülscheibe 39 vorgesehen, die über ein mittiges Rohr 90 mit der Beschleunigungsschei be verbunden ist. Letztere weist Kanäle 28 auf, die von den Eckpunkten 30 bis über die mittige Öffnung 32 verlaufen. Die in Fig. 2 in der Draufsicht und gegenüber der Fig. 1 vergrößert dargestellte Ausspülscheibe 39 ist an ihrer Unterseite mit flügelartigen Rotoren 70 versehen, die dazwischen liegende Kanäle 28 ausbilden. Auch kann die Be schleunigungsscheibe 26 an ihrer Oberseite mit Lenkblechen versehen sein, die durch das Bezugszeichen 72 angedeutet sind. Zwischen der Beschleunigungsscheibe 26 und der Aus spülscheibe 39 ist eine fest mit der Trommel 12 verbundene Stabilisationsscheibe 31 mit an die Trommel 12 angrenzenden Öffnung 35 vorgesehen, von der sich ein Unterspülring 37 nach oben erstreckt, welcher in axialer Richtung oberhalb und in radialer Richtung außerhalb des Trichters 24 endet.

Im Spalt zwischen dem Einspülkanal 16 und dem koaxialen Zentralrohr 57, die beide nicht drehbar sind, sind 6 Druck leitungen 55 angeordnet, durch die die gewünschte Trenn flüssigkeit 33 geleitet wird. Die Zahl der Druckleitungen 55 ist nicht kritisch, sondern läßt sich in geeignetem Rahmen verändern. Jeder Druckschlauch 55 ist über eine Ventilkupplung 59 an eine entsprechende Axialbohrung 64 im Ring 45 angeschlossen, dessen unteres Ende auf eine Brems scheibe 61 oder radial von ihr weggerichtet ist. Die Brems scheibe 61 ist durch Befestigungsstreben 63 mit dem darüber liegenden Ring 45 und der darunterliegenden Beschleuni gungsscheibe 26 verbunden. Der mit Hilfe der Trennflüssig keit, bevorzugt Wasser aufgebaute Druck erzeugt einerseits einen Film, der für eine Gleitlagerung zwischen den sich unterschiedlich schnell drehenden Teilen sorgt und anderer seits einen Strömungswiderstand um eine Differenzdrehzahl in der Trennflüssigkeit zur Trennung der leichten und schweren Teile zu erzeugen. In Fig. 3 ist der Ring 45, der einen Teil der Bremslagerung bildet, gegenüber Fig. 1 im vergrößertem Maßstab dargestellt und zeigt 6 Bohrungen 64 mit axialem Ausgang und 6 Bohrungen 65 mit radialem Aus gang.

Von besonderer erfindungsgemäßer Bedeutung ist ebenfalls noch die Tatsache, daß ein Ausspülprofil 47 für das suspendierte Schwimmgut 18 durch die eine oder mehrere nicht gezeigte Öffnungen an der Oberseite der Vollmanteltrommel 12 hindurchragt. Vorteilhafter Weise weist das Ausspülprofil 47 die Form eines Rohres aus, das versenkt und/oder verschwengbar gelagert ist und wahlweise mit Sprühelementen, vorzugsweise Hochdruckdüsen, ausgerü stet werden kann.

Claims

1. Vorrichtung (10) zum naßmechanischen Trennen eines Feststoffgemisches (14), insbesondere Kunststoffe unterschiedlicher Dichte enthaltend, mittels einer Trenn flüssigkeit und einer von einer Antriebswelle (60) angetrie benen Zentrifuge mit Vollmanteltrommel (12), deren Zentrifu galkraft die zu trennenden Stoffe als Schwimmgut (18) zusammen mit der Trennflüssigkeit oben, oder als Sinkgut (20) am Boden (22) aus der Vorrichtung austrägt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Vollmanteltrommel (12) konisch nach oben verjüngt und vertikal gelagert ist, und daß ein Einspülkanal (16) innerhalb eines koaxialen Zentral rohres (57) von oben mittig senkrecht in die Vollmanteltrom mel hineingeführt ist und an seinem unteren Ende einen sich ausweitenden Trichter (24) aufweist, dem eine drehbar gelagerte, mittels Befestigungsstreben (63) am Zentralrohr (57) befestigte, Beschleunigungsscheibe (26) beabstandet gegenüberliegt, die mit einer darunter liegenden Ausspül scheibe (39) mit Kanälen (28) zum Ausspülen des Sinkgutes (20) verbunden ist, die parallel zum Boden (22) von im Bereich der Eckpunkte (30) der Trommel bis zur Mitte verlau fen, wo sie in die obere Öffnung (32) der als Hohlwelle ausgebildeten Antriebswelle (60) münden, und daß zwischen der Beschleunigungsscheibe (26) und der Ausspülscheibe (39), eine fest mit der Trommel verbundene Stabilisations scheibe (31) mit an die Trommel angrenzenden Öffnungen (35) vorgesehen ist, von der sich ein Unterspülring (37) nach oben erstreckt, welcher ober- und außerhalb des Trichters (24) endet, und daß zwischen Zentralrohr (57) und Einspülka nal (16) eine oder mehrere Druckleitungen (55) zum Einspü len der Trennflüssigkeit und Erzeugen eines umlaufenden Trennflüssigkeitsringes (33) angeordnet wird, und wobei an der Oberseite der Vollmanteltrommel (12) Öffnungen vorgese hen sind, durch die umlaufend ein Ausspülprofil (47) für das suspendierte Schwimmgut (18) hindurchragt, und daß zur Verzögerung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Ausspülschei be (39) gegenüber der der Trommel (12) eine Bremsscheibe (61) vorgesehen ist, die durch die Befestigungsstreben (63) mit einem darüberliegenden Ring (45) verbunden ist, wobei jede Druckleitung (55) über eine Ventilkupplung (59) an den Ring (45) angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Beschleunigungsscheibe (26) ein oder mehrere Ablenkbleche an ihrer Oberseite aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Beschleunigungsscheibe (26) nach unten abgewinkelt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausspülscheibe (39) mit der Beschleunigungsscheibe (26) durch ein mittiges Rohr (90) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausspülprofil die Form eines Rohres aufweist, das versenk- und verschwenkbar gelagert ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (45) mit mehreren Axialbohrungen (64) versehen ist, an die jeweils ein Druck schlauch (55) angeschlossen ist, dessen unteres Ende einer Bremsscheibe (61) gegenüberliegt, die durch mehrere Befesti gungsstreben (63) mit dem darüberliegenden Ring (45) und der darunterliegenden Beschleunigungsscheibe (26) verbunden ist, und daß der Ring (45) an jeden Druckschlauch (55) über eine Ventilkupplung (59) angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausspülprofil (47) in unter schiedlicher Tiefe und/oder Neigung in den Trennflüssig keitsring eingetaucht ist.

8. Verfahren zum naßmechanischen Trennen eines Feststoffgemisches (14), insbesondere Kunststoffe unter schiedlicher Dichte enthaltend, mittels Zugabe einer Trenn flüssigkeit und Erzeugen eines Trennflüssigkeitsringes (33) einer von einer Antriebswelle (60) angetriebenen Zentrifuge mit Vollmanteltrommel (12), deren Zentrifugalkraft die zu trennenden Stoffe als Schwimmgut (18) zusammen mit der Trennflüssigkeit oben oder als Sinkgut (20) am Boden (22) der Vorrichtung (10) austrägt, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das zu trennende, in einer Trennflüssigkeit suspendier te Feststoffgemisch (14) von oben senkrecht über einen Einspülkanal (16) eingespült und
b) vor Eintritt in den durch die Zentrifugalkraft erzeug ten Trennflüssigkeitsring (33) mittels einer Beschleuni gungsscheibe (26) beschleunigt wird, und daß
c) die Feststoffsuspension (14) durch eine Stabilisations scheibe (31) und Unterspülring (37) direkt in das Innere des Trennflüssigkeitsringes (33) hineingespült wird, und d) die Umdrehungsgeschwindigkeit der Ausspülscheibe (39) gegenüber der der Trommel (12) zum Erzeugen eines gewünsch ten Strömungsprofils einstellbar verzögert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß das Ausspülen der Schwimm- und Sinkstoffe kontinu ierlich erfolgt.