DE2310397C2 - Vorrichtung zur Zerkleinerung von Stoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zerkleinerung von Stoffen, insbesondere Autowracks und Autoreifen, mit einer mit Flüssiggas arbeitenden Kühlvorrichtung, einer der Kühlvorrichtung nachgeschalteten Zerkleinerungsvorrichtung und einer der Zerkleinerungsvorrichtung nachgeschalteten Wärmetauschvorrichtung, bei der die Kühlvorrichtung und die Wärmetauschvorrichtung über ein Rohrleitungssystem zur Kreislaufführung von verdampftem Flüssiggas und zur Abkühlung von verdampftem Flüssiggas in der Wärmetauschvorrichtung untereinander in Verbindung stehen.

Aus der DE-OS 19 29 232 ist ein Verfahren zur Zerkleinerung von Schrott, insbesondere Autowracks, Haushaltsgeräten, industriellen Abfallprodukten etc., bekannt, das sich die Tatsache zunutze macht, daß Stoffe mit sinkender Temperatur an Zähigkeit verlieren und brüchig werden, was eine erhebliche Verringerung der zur Zerkleinerung aufzuwendenden Energie zur Folge hat.

Im Falle der Zerkleinerung von Schrott, also beispielsweise Autowracks, werden diese gegebenenfalls, zwecks Volumenverringerung, zu kompakten Blöcken oder Paketen zusammengepreßt und in einen Kuhltunnel geschoben, an dessen Ausgang jeweils ein Schrottpaket in die Zerkleinerungsvorrichtung, beispielsweise eine hydraulische Presse, fällt Die Kühlung des Schrottpaketes erfolgt durch ständiges Einspritzen von flüssigem Stickstoff am Ausgang des Kühltunnels,

ίο wobei der verdampfte Stickstoff zur Vorkühlung des Schrotts herangezogen und wieder verflüssigt werden kann.

Dieses Verfahren weist allerdings einen wesentlichen Nachteil auf. Zur Wiederverflüssigung des während der Abkühlung des Schrotts verdampften und während der Vorkühlung bis etwa Umgebungstemperatur erwärmten Stickstoffs ist eine erhebliche Energiemenge notwendig.
Weiterhin ist aus der DE-AS 16 07 462 ein Verfahren zur Feinzerkleinerung von durch Eintauchen in verflüssigtes Gas spröde gemachten festen Stoffen bekannt, bei dem eine wesentliche Energieeinsparung dadurch erreicht wird, daß das kalte zerkleinerte Gut zur Wiedererwärmung von dem bei der Abkühlung des Mahlgutes verdampften, erwärmten Gas durchströmt und das bei der Wiedererwärmung dei> zerkleinerten Gutes abgekühlte Gas wieder zur Vorkühlung des Mahlgutes herangezogen wird. Zur Durchführung der Wisdererwärmung des zerkleinerten Gutes ist der Zerkleinerungseinrichtung unter Zwischenschaltung einer Zellenradschleuse ein Sammelbehälter für das zerkleinerte Gut nachgeordnet, der als Gegenstromwärmeaustauscher ausgebildet ist und vorzugsweise nach dem Wirbelschichtprinzip arbeitet. Solche Sammelbehälter benötigen jedoch sehr viel Raum und sind nicht zuletzt aufgrund ihrer aufwendigen Isolierung kostspielig. Zudem behindert ihre Anwendung den kontinuierlichen Ablauf des Zerkleinerungsvorganges.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Zerkleinerung von Stoffen zu entwickeln, mit der auf einfache und wirtschaftliche Weise unter Einhaltung eines kontinuierlichen Zerkleinerungsvorganges erreicht wird, daß die von außen zur Wiedergewinnung der dem Kühlmittel entzogenen Kälte zugeführte Energie ein Minimum ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß die Wärmetauschvorrichtung im Anschluß an den Zerkleinerungsraum der Zerkleinerungsvorrichtung eine Förderschnecke mit relativ großer Oberfläche oder einen Rohrschlangenwärmetauscher aufweist.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Wärmetauschvorrichtung als Förderschnecke oder als Rohrschlangenwärmetauscher ist ein einfacher Aufbau der gesamten Zerkleinerungsanlage möglich, da dann wieder weder der Kühlschacht gegenüber der Zerkleinerungsvorrichtung noch die Zerkleinerungsvorrichtung gegenüber der Wärmetauschvorrichtung gasdicht abgeschlossen sein muß. Außerdem erlaubt es diese Ausbildung der Wärmetauschvorrichtung, daß der Wärmetausch zur Rückgewinnung der im zerkleinerten Gut enthaltenen Kälte während des Abtransportes des zerkleinerten Gutes aus der Zerkleinerungsvorrichtung durchführbar ist, wodurch ein kontinuierlich ablaufender Zerkleinerungsvorgang aufrecht erhalten werden kann.

Hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit bzw. des Verbrauchs an Flüssiggas ist es nach einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zweckmäßig,

bei Ausbildung der Wärmetauschvorrichtung als Förderschnecke das Rohrleitungssystem vom warmen Ende der Kühlvorrichtung zum warmen Ende der Wärmetauschvorrichtung zu führen. Damit kann· das in der Kühlvorrichtung verdampfende Flüssiggas zunächst im Gegenstrom zu den abzukühlenden und zu zerkleinernden Stoffen, anschließend durch die Förderschnecke im Gegenstrom zu den zerkleinerten Stoffen und über die Zerkleinerungsvorrichtung im Kreislauf geleitet werden. Durch die damit mögliche Abkühlung des Kreislaufgases im Gegenstrom und in einem Fließbett in direktem Wärmetausch mit dem kalten, zerkleinerten Gut wird dt Wärmetausch außerordentlich begünstigt und weitgehend die gesamte Kälte des zerkleinerten Gutes auf das verdampfte Kreislaufgas übertragen. Die zur Kühlung des Mahlgutes erforderliche Kälte kann dadurch zum überwiegenden Teil dem zerkleinerten Gut von dem Kreislaufgas entzogen werden und somit muß lediglich die zur Aufrechterhaltung des Gaskreislaufes und die zur Deckung der unvermeidlichen Austausch- bzw. Isolationsverluste notwendige Energie von außen zugeführt werden.

In ebenso vorteilhafter Weise kann aber die Abkühlung des Kreislaufgases bei Ausbildung der Wärmetauschvorrichtung als Rohrschlangenwärmetauscher in indirektem Wärmetausch mit dem kalten, zerkleinerten Gut im Kreuzgegenstrom erfolgen, wodurch eine geringere Verunreinigung des Kreislaufgases erhalten wird. Dazu ist es lediglich erforderlich, daß bei Ausbildung der Wärmetauschvorrichtung als Rohrschlangenwärmetauscher das Rohrleitungssystem vom warmen Ende der Wärmetauschvorrichtung über die Rohrschlange und eine am kalten Ende der Rohrschlange angeschlossene Verbindungsleitung zur Kühlvorrichtung geführt ist. Das in der Kühlvorrichtung verdampfte Flüssiggas wird dann zunächst im Gleichstrom mit den zu zerkleinernden, abgekühlten Stoffen durch die Zerkleinerungsvorrichtung in den der Zerkleinerungsvorrichtung nachgeschalteten Wärmetauscherschacht geleitet und vom warmen Ende dieses Schachtes im Gegenstrom über den in dem Schacht angeordneten Schlangenrohrwärmetauscher der Kühlvorrichtung zugeführt.

Da das in der Kühlvorrichtung verdampfte Flüssiggas zwangsläufig mit Verunreinigungen, wie Staubteilchen und auch Feuchtigkeit, behaftet ist und die geringsten Wärme- bzw. Energieverluste dann zu erwarten sind, wenn das in die Zerkleinerungsanlage eingebrachte Mahlgut dieses wieder mit seiner Anfangstemperatur verläßt, ist es weiterhin vorteilhaft, wenn im Rohrleitungssystem vor üessen Anschluß an die Wärmetauschvorrichtung ein Filter, ein Verdichter, ein Kühler und ein Trockner angeordnet ist. Das verdampfte Flüssiggas kann dann gefiltert, verdichtet, auf Umgebungstemperatur gekühlt und getrocknet werden, bevor es in Wärmetausch mit dem zerkleinerten Gut gebracht wird. Zur exakten Regelung der Temperatur kann derart verfahren werden, daß das Kreislaufgas nach seiner Verdichtung in Abhängigkeit von seiner Temperatur anschließend mittels Kühlwasser gekühlt wird. Durch eine steuerbare Kühlwasserdurchflußmenge kann die Temperatur des Kreislaufgases den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden.

Eine weitere zweckdienliche Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist darin zu sehen, daß am Ende der Verbindungsleitung, die vom kalten Ende der Rohrschlange des Rohrschlangenwärmetauschers zur Kühlvorrichtung geführt ist, ein Drosselventil angeordnet ist Damit kann das abgekühlte Kreislaufgas entspannt werden, bevor es dem zu zerkleinernden Mahlgut wieder zugeführt wird, und zumindest ein Teil des bei der Tiefkühlung verdampften Flüssiggases in flüssiger Form wieder gewonnen werden.

Zur Deckung der unvermeidlichen Austausch-Leck- und Isolationsverluste sowie der während der Zerkleinerung übertragenen Wärmemenge wird das während der Tiefkühlung des Mahlgutes verdampfte Flüssiggas

ίο herangezogen, das mit dem im Wärmetausch mit zerkleinertem Gut abgekühlten Kreislaufgas vermischt wird und mit diesem zusammen das Kreislaufgas bildet Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand

der in den F i g. 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Wie aus der F i g. 1 ersichtlich, wird der auf Umgebungstemperatur befindliche und in Paketform gepreßte Schrott in eine Schleuse 1 eingebracht und von einem hydraulisch angetriebenen Schubkolben 2 in einen Vorkühltunnel 3 geschoben, der zur Verbesserung des Wärmetausches mit beweglichen Schikanen 4 versehen und ein Teil einer Kühlvorrichtung 28 ist Der Paketschrott 5 erreicht, nachdem er mit Hilfe eines Förderkettenantriebs 8 den Vorkühltunnel 3 durchwandert hat, wobei er im Gegenstrom zu von verdampftem Stickstoff gebildeten Kreislaufgas vorgekühlt worden ist ein durch eine Vertiefung 6 im Kühltunnel 3 gebildetes Stickstoffbad 7, wird hier tiefgekühlt und gelangt in eine Zerkleinerungsvorrichtung 9. Der zerkleinerte, noch sehr kalte Schrott gelangt zu einer Wärmetauschvorrichtung 33, die von einer Förderschnecke 11 gebildet wird, fällt auf die untersten Windungen 10 der vertikal stehenden Förderschnecke 11, wird im Gegenstrom zu Kreislaufgas hochbefördert,

J5 wobei er durch direkten Wärmetausch mit dem Kreislaufgas erwärmt wird, und verläßt angewärmt auf Umgebungstemperatur die Förderschnecke 11 durch eine Schleuse 12. Das die Förderschnecke 11 von oben nach unten durchströmende Gas tritt nun mit nahezu

■to Kondensationstemperatur in einen Zerkleinerungsraum 13 ein, nimmt hier die während der Zerkleinerung entstehende Wärme auf und gelangt in den Kühltunnel 3, wo es sich hinter einer das Stickstoffbad 7 abdeckenden Platte 14 mit verdampftem Stickstoff aus

■(5 diesem Stickstoffbad 7 vermischt. Ober eine Leitung 15 wird flüssiger Stickstoff dem Bad 7 zugeführt, wobei über ein Ventil 16 die Menge in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand des Stickstoffbades 7 geregelt wird. Das Kreislaufgas vermischt sich mit ständig verdamp-

'50 fendem Stickstoff, wird im Kühltunnel 3 im Gegenstrom zum Paketschrott nahezu bis auf Umgebungstemperatur angewärmt und verläßt über eine Leitung 17 den Kühltunnel 3. In einem Filter 18 wird das erwärmte Kreisiaufgas von mitgerissenen Staub- und Schrott-

'55 teilchen befreit und in einem Kompressor 19 auf etwas über Atmosphärendruck zur Aufrechterhaltung des Gaskreislaufes verdichtet. Mit Hilfe einer Bypass-Leitung 20 und einer Steuerung 21 wird eine konstante Druckdifferenz aufrechterhalten. Das verdichtete Kreis-

ΊΚ> laufgas strömt durch einen Kühler 22, wobei eine Temperaturregelung 23 die Wärmeabfuhr an Kühlwasser steuert. In einem Trockner 24 wird das verdichtete, auf Umgebungstemperatur abgekühlte Kreislaufgas von seiner Feuchtigkeit befreit und über eine Leitung 25

"5 in die Förderschnecke 11 eingeleitet, wo es seine Warne an den kalten, zerkleinerten Schrott abgibt, der die Förderschnecke 11 mit Umgebungstemperatur verläßt.

Gemäß Fig.2, in der entsprechende Teile mit gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 versehen sind, gelangt der nicht notwendigerweise vorgepreßte Schrott über eine Schleuse 1 direkt in ein Flüssigstickstoffbad 7, wird hier tiefgekühlt und mit Hilfe eines Förderkettenantriebs 8 in eine Zerkleinerungsvorrichtung 9 befördert. Der zerkleinerte kalte Schrott rutscht langsam durch eine aus einem Rohrschlangenwärmetauscher 26 bestehende Wärmetauschvorrichtung 33, wird hierbei durch indirekten Wärmetausch mit erwärmtem Kreislaufgas, das innerhalb der Rohre geführt wird, bis auf Umgebungstemperatur erwärmt und verläßt die Anlage über eine Schleuse 12. Hinter dem Wärmetauscher 26 wird das vom zerkleinerten Schrott mitgeführte Kreislaufgas abgesaugt, in einem Filter 18 von Verunreinigungen befreit, in einem Verdichter 19 komprimiert, in einem Kühler 22 auf Umgebungstemperatur abgekühlt und in einem Trockner 24 entfeuchtet. Das komprimierte, trockene Kreislaufgas wird nun im Rohrschlangenwärmetauscher 26 durch indirekten Wärmetausch mit kaltem, zerkleinerten Schrott abgekühlt, über eine Leitung 27 in eine Tiefkühlvorrichtung 28 geführt und in einem Drosselventil 29 entspannt, wobei zumindest ein Teil des Kreislaufgases verflüssigt wird. Der Druck des Kreislaufgases in der Leitung 27 bzw. in der Bypass-Leitung 20 wird über ein Steuersystem 30 bzw. 21 geregelt. Mit Hilfe einer Steuerung 31 und eines Flüssigstickstofftankes 32 wird der Flüssigkeitsstand des Flüssigstickstoffbades 7 geregelt.

Die erfindungsgemäße Anlage, der auch nicht zuvor zerkleinerte bzw. paketierte Teile zugeführt werden können, ist äußerst umweltfreundlich, da nur eine geringe Antriebsenergie für das Zerkleinern benötigt wird und der entstehende Lärm weitgehend von der Kälteisolation, die gleichzeitig eine Staubentwicklung nach außen verhindert, gedämpft wird. Überdies wird die Explosionsgefahr stark eingeschränkt, da auch leicht entzündbare Stoffe, wie beispielsweise Benzin, infolge der niedrigen Temperaturen sofort in den festen Zustand übergehen und erst beim Verlassen der Anlage wieder auftauen. Besonders gut eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Zerkleinerung von Reifen, die in zunehmendem Maße Stahleinlagen aufweisen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Of

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Zerkleinerung von Stoffen, insbesondere Autowracks und Autoreifen, mit einer mit Flüssiggas arbeitenden Kühlvorrichtung, einer der Kühlvorrichtung nachgeschalteten Zerkleinerungsvorrichtung und einer der Zerkleinerungsvorrichtung nachgeschalteten Wärmetauschvorrichtung, bei der die Kühlvorrichtung und die Wärmetauschvorrichtung über ein Rohrleitungssystem zur Kreislaufführung von verdampftem Flüssiggas und zur Abkühlung von verdampften Flüssiggas in der Wärmetauschvorrichtung untereinander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschvorrichtung (33) im Anschluß an den Zerkleinerungsraum (13) der Zerkleinerungsvorrichtung (9) eine Förderschnecke (11) mit relativ großer Oberfläche oder einen Rohrschlangenwärmetauscher (26) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der Wärmetauschvorrichtung als Förderschnecke das Rohrleitungssystem vom warmen Ende der Kühlvorrichtung (28) zum warmen Ende der Wärmetauschvorrichtung (33) geführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der Wärmetauschvorrichtung (33) als Rohrschlangenwärmetauscher des Rohrleitungssystem vom warmen Ende der Wärmetauschvorrichtung (33) über die Rohrschlange und eine am kalten Ende der Rohrschlange angeschlossene Verbindungsleitung (27) zur Kühlvorrichtung (28) geführt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Rohrleitungssystem vor dessen Anschluß an die Wärmetauschvorrichtung (33) ein Filter (18), ein Verdichter (19). ein Kühler (22) und ein Trockner (24) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Verbindungsleitung (27) ein Drosselventil (29) angordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschvorrichtung (33) vertikal angeordnet ist.