DE19746748A1

DE19746748A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Zerkleinerung, Homogenisierung, Klassierung und Förderung von Schüttgütern

Info

Publication number: DE19746748A1
Application number: DE1997146748
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr Ing Schnellboegl; Karl Hermann Dietz
Original assignee: Individual
Current assignee: SCHNELLBOEGL, JOACHIM, DR., 58453 WITTEN, DE DIETZ
Priority date: 1997-10-23
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 1999-04-29

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur Zerkleinerung, Homogenisierung, Klassie rung und Förderung von Schüttgütern.

Vorrichtungen zur Zerkleinerung/Homogenisierung, zur Förderung und Klassierung von Material gemischen sind als Einzelkomponenten Stand der Technik. Da die Erfindung alle vorgenannten Funktionen vereint, ergibt sich folgende Betrachtung:

Zerkleinerung/Homogenisierung

Vorrichtungen zur Zerkleinerung/Homogenisierung sind in verschiedenen Ausführungsformen aus der Literatur bekannt. Beispiele hierfür sind Hammer-, Messer- oder Prallmühlen. Merkmal dieser Techniken ist, daß hohe Beschleunigungskräfte auf das Aufgabematerial wirken. Eine Zerkleine rung oder Homogenisierung des Materials wird durch Prall-, Scher- oder Reibungskräfte erzielt. Ein wesentlicher Nachteil dieser Techniken ist bei feuchten zum Verkleben neigenden Schüttgütern wie Abfall oder Lehmboden festzustellen. Durch die konstruktiv notwendige Einhausung der rotie renden Werkzeuge bilden sich schon nach kurzer Zeit Anhaftungen, die zu einer Verstopfung der Anlage führen.

Aus dem Bereich der Bodensanierung ist ein Verfahren (DE 43 29 787 A1) bekannt, das mit einer modifizierten Hammermühle feuchten, lehmhaltigen Boden homogenisieren kann, um damit gleichzeitig eine größere Oberfläche für die nachgeschalteten weiteren Behandlungsschritte zu erzielen. Auch für dieses Verfahren gelten grundsätzlich die o. g. Nachteile.

Aus dem Bereich der Boden- und Kompostaufbereitung sind sogenannte Wirbelmischeranlagen bekannt. Diese z. T. technisch sehr aufwendigen Anlagen sind so konzipiert, daß mehrere Kompo nenten gleichmäßig miteinander vermischt werden. Nachteil dieser Anlagen ist, daß Störstoffe oder mineralische Anteile ab einer bestimmten Korngröße vorher mit herkömmlichen Klassiertech niken getrennt werden müssen. Ein Abtrennen dieser Störstoffe ist nur bis zu einem sehr niedrigen Feuchtegehalt des Aufgabematerials möglich.

Klassierung

Vorrichtungen zum Klassieren von landwirtschaftlichen Produkten wie z. B. Feldfrüchten sind in verschiedenen Ausführungsformen (DE-ASen 28 10 199, 28 40 016 und 29 50 615, DE-GM 78 07 095, EP 0 009 692 A1) bekannt, wobei Siebbänder mit bestimmten Maschenweiten oder Lochgrö ßen zum Einsatz kommen können. Insgesamt sind diese Einrichtungen jedoch auf eine schonende Behandlung des Sortiergutes ausgelegt und daher nur bedingt für Erdreich oder Abfälle geeignet. Da eine schonende Behandlung von Abfällen, Boden oder Erdreich nicht notwendig ist, kommen auch Klassierverfahren in Betracht, die mit hohen Beschleunigungen (K_v-Werten) arbeiten. Fol gende Klassiertechniken sind aufgrund der hohen K_v-Werte für die Absiebung tonig-/schluffiger Böden oder feuchter Abfälle denkbar und werden in der Praxis eingesetzt:
Spannwellensieb, Trommelsieb, Bechersieb, Rollen-/Sternsieb.

Alle vier Siebverfahren sind aber nur bis zu einem bestimmten Feuchtegrad des Aufgabegutes ein setzbar. Wird dieser Feuchtegrad überschritten, ergeben sich durch Verklebungen, Verstopfungen oder Kugelbildungen Probleme, die eine Trennung der Fraktionen unmöglich macht.

Andere Klassiereinrichtungen für Sand und Kies (DE-GM 75 37 865) setzen zumindest eine Riesel fähigkeit des Materials voraus. Abfall oder toniger, schluffiger Boden sind als sogenanntes sieb schwieriges Gut einzustufen, da zwischen den Partikeln sehr hohe Bindungskräfte bestehen und das Siebgut dementsprechend zu Verklebungen und Verklumpungen neigt.

Förderung

Für die Förderung von Abfällen oder feuchtem Bodenaushub nach einer Behandlung werden im wesentlichen Förderbänder, Rutschen und Schneckenförderer eingesetzt. Wesentlicher Nachteil dieser Fördergeräte ist das Bauvolumen.

In einer vorherigen Behandlung aufgelockertes Material wird beim Fördern durch einen Schnecken förderer wieder komprimiert. Bei der Förderung von feuchtem, klebrigen Material neigen alle weite ren Fördergeräte zum Verschmutzen, Verkleben oder Verstopfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, siebschwierige Materialgemische unterschiedlicher Korngröße aufzuschließen und in mindestens zwei Fraktionen zu klassieren. Mechanische Bin dungskräfte zwischen den unterschiedlichen Materialien und Korngrößen werden dabei durch hohe Beschleunigungskräfte aufgehoben und gleichzeitig eine Auflockerung aller Fraktionen erreicht. Dadurch entstehen rieselfähige, definierte Einzelfraktionen mit großer Oberfläche. Definierte Frak tionen mit größtmöglicher Oberfläche sind insbesondere notwendig für Trocknungs- oder Belüf tungsprozesse, abfallwirtschaftliche Behandlungen (z. B. Kompostierung, mikrobiologische Verfah ren) und als Vorbehandlung zur Feinstklassierung. Gleichzeitig kann durch geeignete Anordnung des technischen Grundprinzips ein definierter Austrag (Förderung, Transport) der klassierten Fraktio nen erfolgen.

Diese Aufgabe wird wie folgt von der Erfindung gelöst. Bei dem Verfahren handelt es sich um eine mechanische Vorrichtung zur Zerkleinerung, Homogenisierung, Klassierung und Förderung von Schüttgütern mittels einer oder mehrerer schnell rotierender, auch zu einer mobilen oder stationä ren Sortier- oder Bodenaufbereitungsanlage kaskadierbarer Trommeln (Fig. 3), die konstruktiv so gestaltet sind, daß das zu zerkleinernde, zu homogenisierende, zu klassierende oder zu fördernde Material von oben als Gemisch auf die rotierende Trommel aufgegeben wird und durch die kon struktive Ausgestaltung und geometrische Anordnung flexibler oder starrer mit der rotierenden Trommel festverbundener Prallkörper (Fig. 1/Fig. 2) auf eine durch die Länge und Anordnung der Prallkörper bzw. durch die Drehzahl oder den Durchmesser der Trommel wählbare Umfangsge schwindigkeit beschleunigt werden und dadurch eine charakteristische Flugbahn (Fig. 1/Pkt. 9-11) erfahren, die zur Klassierung oder Förderung verwand wird, wobei gleichzeitig, die bei dem Auf prall des Aufgabematerials auf die Anordnung resultierenden Kräfte dazu genutzt werden die Bin dungskräfte unterschiedlicher evtl. zusammenhängender Materialgemische (bspw. Boden/Steine) zu lösen.

Die Anordnung besteht grundsätzlich aus Prallkörpern und Welle bzw. Trommel, wobei die Prall körper zur Klassierung in radialer Richtung auf der Welle oder Trommel befestigt sind und die Län ge und Abstände der Prallkörper die Klassierstufen festlegen (Fig. 1). Die Prallkörper können je nach Anwendungsfall flexibel oder starr als Kettenglieder, Schlagleisten, Stifte, Noppen, Stege, Drähte o. ä. ausgeführt sein, wobei Prallkörper und Welle bzw. Trommel auch aus einem Werkstück gefer tigt sein können. Alternativ kann je nach Anwendungsfall Prallkörper und Welle bzw. Trommel aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt sein (z. B. Hartmetall/Stahl oder Edelstahl/Kunststoff). Die Prallkörper können dabei mit der Welle oder Trommel so verbunden sein, daß sie jederzeit aus tauschbar sind. Trennschnitte lassen sich entweder über Distanzringe (Fig. 1/Pkt. 6) zwischen den Prallkörpern oder formschlüssig angebrachte Prallkörper einstellen.

Aufgrund der charakteristischen Flugbahnen (Fig. 1/Pkt. 9-11) können Leitbleche (Fig. 1/Pkt. 12) zur Trennung der klassierten Materialien eingesetzt werden.

Durch eine Kaskadierung von Anordnungen zur Zerkleinerung, Klassierung und Förderung können Sortieranlagen bzw. Anlagen zur Aufbereitung, insbesondere belasteter Böden entstehen (Fig. 3). Unterschiedliche Mietenformen lassen sich durch die geeignete Steuerung von Geschwindigkeit der auf einem Fahrgestell montierten Anlage und die Anordnung und Drehzahl der Austragsrollen realisieren (Fig. 4).

Folgende Vorteile ergeben sich gegenüber dem Stand der Technik:

- die Erfindung vereinigt mehrere Funktionen in einem Verfahren (Zerkleinerung, Homogenisie rung, Klassierung und Förderung)
- Konstruktionsbedingt ist eine Verstopfung durch Anhaftungen nicht möglich
- Durch die hohen Umfangsgeschwindigkeiten erfolgt eine Selbstreinigung der Werkzeuge
- Gegenüber anderen Techniken geringer Energieverbrauch durch die Verwendung kleiner be wegter Massen
- Eine Vorbehandlung feuchter Einsatzstoffe kann entfallen (z. B. Trocknung durch Belüftung mit vorgeheizter Luft)
- Geringes Bauvolumen
- Zusätzliche Auflockerung des Aufgabematerials beim Fördern
- Geringe Kosten durch einfache Bauform
- Variabel in Größe und Trennschnitt.

Bezugszeichenliste

Fig. 1: 1 Prallkörper
1a Verstellbereich des Prallkörpers (Abstand zum Drehpunkt)
2 Welle, Trommel
3 Trennschnitt a
4 Trennschnitt b
5 Überkorngröße (<b)
6 Distanzscheiben zur Einstellung der Trennschnitte
7 Gelenk
8 Prallkörperform, Schlagseitenform f(x)
9 Flugbahn der Partikel Trennschnitt a
10 Flugbahn der Partikel Trennschnitt b
11 Flugbahn der Partikel Überkorn (<b)
12 Leitbleche zur Verbesserung der Trennschärfe
13 Verstellmöglichkeiten der Leitbleche

Fig. 2: 1 Prallkörper
1a Verstellbereich des Prallkörpers (Abstand zum Drehpunkt)
2 Welle, Trommel
3 Gelenk
4 Prallkörperform, Schlagseitenform f(x)

Fig. 3: 1 Materialzuführung
2 Trommel mit Schlagleisten zur Vorzerkleinerung
3 Dosiereinrichtung für die Zugabe von Zuschlagstoffen
4 Prallwand
5 Materialführungsblech
6 Rotationsklassierstufe für 3 Fraktionen
7 Partikel Fraktion Überkorn (<b)
8 Partikel Fraktion b
9 Partikel Fraktion a
10 Zuschlagsstoff
11 Rotationsförderer zum Auswurf der Fraktion a
12 Rotationsförderer zum Auswurf der Fraktion b
13 Rotationsförderer zum Auswurf der Fraktion Überkorn (<b)
14 Materialführung
15 Leitblech, verstellbar

Fig. 4: 1 Prallkörper
2 Trommel
3 Bereich der Materialzuführung
4 Gefördertes Material
5 Materialzuführung
6 Flugbahn
7 Miete
8 Bereich der Materialverteilung = Mietenbreite

Claims

1. Verfahren und Vorrichtung zur Zerkleinerung, Homogenisierung, Klassierung und Förderung von Schüttgütern, insbesondere von Abfällen und (kontaminiertem) Steinen enthaltenden Bodenaus hub hoher Feuchtigkeit mittels einer oder mehrerer schnell rotierender, auch zu einer mobilen oder stationären Sortier- und Aufbereitungsanlage kaskadierbarer Trommeln (Fig. 3), die konstruktiv so gestaltet sind, daß das zu zerkleinernde, zu homogenisierende, zu klassierende oder zu fördernde Material von oben als Gemisch auf die rotierende Trommel aufgegeben wird und durch die kon struktive Ausgestaltung und geometrische Anordnung flexibler oder starrer mit der rotierenden Trommel festverbundener Prallkörper auf eine durch die Länge, Form und Anordnung der Prallkör per (Fig. 1/Fig. 2) bzw. durch die Drehzahl oder den Durchmesser der Trommel wählbare Umfangs geschwindigkeit beschleunigt werden und dadurch eine charakteristische Flugbahn (Fig. 1/Pkt. 9-11) erfahren, die zur Klassierung oder Förderung verwand wird, wobei gleichzeitig, die bei dem Aufprall des Aufgabematerials auf die Anordnung resultierenden Kräfte dazu genutzt werden die Bindungskräfte unterschiedlicher evtl. zusammenhängender Materialgemische (bspw. Bo den/Steine) zu lösen. Verfahren und Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Anordnung grundsätzlich aus Prallkörpern und Welle bzw. Trommel besteht (Fig. 1/Fig. 2),
b) die Prallkörper zur Klassierung in radialer Richtung auf einer Welle oder Trommel befestigt sind und die Länge und Abstände der Prallkörper die Klassierstufen festlegen (Fig. 1),
c) die Prallkörper zur Klassierung senkrecht zur Trommel- oder Wellenachse in einer geringen Materialstärke ausgeführt sind (Fig. 1),
d) die Prallkörper zur Zerkleinerung und Förderung parallel zur Trommelachse auf dem Um fang der Welle oder der Trommel befestigt sind (Fig. 1/Fig. 2),
e) Prallkörper je nach Anwendungsfall flexibel oder starr als Kettenglieder, Schlagleisten, Stif te, Noppen, Stege, Drähte o. ä. ausgeführt sein können,
f) Prallkörper und Welle bzw. Trommel auch aus einem Werkstück gefertigt werden können,
g) Prallkörper und Welle bzw. Trommel aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt sein kön nen,
h) die Prallkörper austauschbar sind,
i) Trennschnitte über Distanzringe zwischen den Prallkörpern einstellbar sind,
j) Aufgrund der charakteristischen Flugbahnen der Materialien Leitbleche zur Verbesserung der Trennschärfe der klassierten Fraktionen (Fig. 1/Fig. 2) eingesetzt werden können.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallkörper auf die Trommel oder Welle aufsteckbar gestaltet sein können. Der Trennschnitt ergibt sich durch Distanzringe zwi schen den Prallkörpern (Fig. 1/Pkt. 6).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallkörper zur Klassierung in der Länge verstellbar sind, entweder in vorgegebenen Stufen oder stufenlos (Fig. 1/Pkt. 1a).

4. Vorrichtung nach vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallkörper grund sätzlich fest und formstabil sind aber durch ein Gelenk mit der Welle oder Trommel verbunden sind (Fig. 1/Pkt. 7 und Fig. 2/Pkt. 3).

5. Vorrichtung nach vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Prallkörper so ausgelegt ist, daß die Schlagseite einer dem Anwendungsfall nach optimierten Form f(x) ent spricht (Fig. 1/Pkt. 8 und Fig. 2/Pkt. 4).

6. Vorrichtung nach vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Flugbah nen des Materials Trennbleche eingesetzt werden können die stufenlos in horizontaler, vertikaler und um einen Drehpunkt verstellbar sind.

7. Vorrichtung nach vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Kaskadierung von Anordnung zur Zerkleinerung, Klassierung und Förderung gemäß Anspruch 1 Sortieranlagen entstehen (Fig. 3).

8. Vorrichtung nach vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß

a) durch eine Kaskadierung von Anordnung zur Zerkleinerung, Klassierung und Förderung ge mäß Anspruch 1 und 2 Anlagen zur Aufbereitung insbesondere belasteter Böden entste hen (Fig. 3),
b) mit flüchtigen Stoffen kontaminierter Bodenaushub aufgeschlossen wird und damit flüchti ge Bestandteile freigesetzt werden, die im Rahmen einer Bodenbehandlung abgesaugt werden können,
c) in einem Arbeitsschritt kontaminierter Bodenaushub in die Fraktionen belastetes Bodenma terial und unbelastete Steinfraktion getrennt wird,
d) Zuschlagstoffe, die dem Aufgabematerial zugegeben werden homogen eingearbeitet wer den können (Fig. 3/Pkt. 3),
e) feuchte Aufgabematerialien durch die hohen frei wählbaren Umfangsgeschwindigkeiten nicht in der Anlage verkleben oder die Anlage verstopfen.