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Beschreibung Vorrichtung und Verfahren zum Abscheiden von Kunststoffteilen
aus Müll Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Kunststoffteilen
aus Hausmüll und hausmüllähnlichem Gewerbemüll, mit einem bandartigen Förderer für
den Müll und mit sich bewegenden hakenförmigen Elementen, an denen die Kunststoffteile
anhängen, sowie mit Schneidwerkzeugen, die den geförderten Müll beaufschlagen. Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Abscheiden von Kunststoffteilen aus Hausmüll
oder hausmüllähnlichem Gewerbemüll.
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Hausmüll und hausmüllähnlicher Gewerbemüll fallen in wechselnden Zusammensetzungen
an. Der Müll enthält neben organischen Bestandteilen insbesondere Papier- und Kunststoffabfälle.
Um eine Weiterverarbeitung des Mülls zu ermöglichen, müssen die einzelnen Bestandteile
aus dem Müll aus sortiert und abgeschieden werden. Da Papier und Kunststoff angenähert
das gleiche spezifische Gewicht haben, werden Papier- und Kunststoffbestandteile
nach der Zerkleinerung des Mülls in der Leichtfraktion eines nachgeschalteten Windsichters
gleichzeitig abgeschieden, was insofern zu Schwierigkeiten führt, weil das Papier
nur als kunststofffreie Fraktion verkauft werden kann. Es wäre deshalb zweckmäßig,
den Kunststoff vor der Windsichtung aus dem Müll zu entfernen. Dies ist jedoch mit
Schwierigkeiten verbunden, weil die Kunststoffabfälle sowohl als dünne Folien als
auch in Form von teilweise oder ganz geschlossenen Behältern mit mehr oder weniger
dicken Wandungen vorliegen können.
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Aus der DE-OS 26 16 157 ist eine Vorrichtung bekannt, die hauptsächlich
dazu dient, Kunststoffsäcke, in die der Müll verpackt ist, aufzuschlitzen. Außerdem
sollen mit dieser Vorrichtung aus dem Müll auch dünnschichtige Kunststoffteile,
jedoch keine steifwandigen Kunststoffbehälter, ausgesondert werden. Im einzelnen
werden die Müllsäcke auf ein Förderband mit aufstehenden Haken gelegt und mit dem
Förderband unter scharfen Klingen vorbeigeführt, die die Säcke aufschlitzen sollen.
Die aus Kunststoff bestehenden Bestandteile des sich dann auf dem Förderband verteilenden
Mülls sollen von den Haken erfaßt und mitgeführt werden, bis das Förderband über
eine Umlenkrolle mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser geleitet wird, wodurch
die Kunststoffbestandteile von den Haken freigegeben werden sollen.
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Eine vollständige Entfernung auch von nur dünnschichtigen Kunststoffbestandteilen
wird durch einfaches Auflegen des Kunststoffes auf die Haken allerdings nicht erreicht,
denn es kann bei der uebergabe des Mülls von dem mit den aufstehenden Haken versehenen
Förderer auf ein anderes Transportmittel durchaus geschehen, daß Kunststoffbestandteile,
die nicht von den Haken erfaßt worden sind, ebenfalls auf das nächste Transportmittel
übergeben werden und folglich im Müll verbleiben.
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Ferner ist auch durch die Anordnung einer Umlenktrommel mit verhältnismäßig
geringem Durchmesser nicht sichergestellt, daß jedes aus dem Müll herausgelöste
Kunststoffteil beim überlauf über die Umlenktrommel von seinem Haken freigegeben
wird.
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Vielmehr läßt sich nicht ausschließen, daß das Kunststoffteil hängenbleibt
und wieder auf die Transportseite des Förderers gelangt. Dadurch wird der Selektrionsgrad
dieser Vorrichtung beeinträchtigt. Wenn schließlich der gesamte Förderer mit
Kunststoffteilen
belegt ist, die im Kreislauf geführt werden, wird überhaupt kein Kunststoff mehr
abgeschieden.
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Hinzu kommt, daß die organischen Bestandteile, z. B. Küchenabfälle,
des Hausmülls am Förderer anhaften können. Dieses Anhaften wird auch durch das Umlenken
des Förderers nicht aufgehoben. Deswegen werden die aufstehenden Haken des Förderers
im Laufe der Zeit in eine Schicht aus organischen Bestandteilen eingebettet, so
daß sie nicht mehr in der Lage sind, die Kunststoffbestandteile aus dem Müll auszusondern.
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Schließlich besteht auch die Gefahr, daß die oberhalb des Förderers
angeordneten Klingen, die die Müllsäcke zerreißen sollen, verstopfen, weil sich
Müll in den Klingen verhaken kann. Das gilt insbesondere für Kunstfaser-Damenstrümpfe,
die von den Klingen nicht zerschnitten werden, sich aber in den Klingen verhaken.
Es bilden sich dann hinter den Klingen sogenannte Fahnen, die zu einer Verstopfung
des Förderers und damit zu einer überbelastung des Antriebes führen.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, Hausmüll und hausmüllähnlichen
Gewerbemüll so zu behandeln, daß die darin enthaltenen Kunststoffbestandteile sehr
weitgehend aussortiert und abgeschieden werden, wobei eine verkaufsfähige Kunststoffraktion
erhalten werden soll.
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Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe sowie vorteilhafte Ausgestaltungen
derselben ergeben sich aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung
vorangestellt sind.
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Die mit der Erfindung erreichten Vorteile sind insbesondere darin
zu sehen, daß aufgrund der Relativbewegung zwischen dem Förderer und den hakenförmigen
Elementen die im Müll enthaltenen Kunststoffbestandteile besser aus sortiert und
ausgeschieden werden können als z. B. mit der bekannten Vorrichtung.
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Durch entsprechende Gestaltung der hakenförmigen Elemente können diese
den Eigenschaften der im Müll vorhandenen Kunststoffbestandteile angepaßt werden.
Ferner sind Kombinationen verschieden gestalteter hakenförmiger Elemente untereinander,
mit Schneidwerkzeugen, mit beheizbaren hakenförmigen Elementen sowie mit elektrostatische
Effekte ausnutzenden Werkzeugen möglich. Um Verstopfungen der Vorrichtung zu vermeiden,
können die Elemente bzw. deren Antriebswellen beweglich über dem Förderer gelagert
werden. Ferner können Abstreifer vorgesehen werden,die die von den hakenförmigen
Elementen erfaßten Kunststoffteile von diesen abstreifen und sie weiterführenden
Transporteinrichtungen übergeben. Diese Abstreifer können mit Schneideinrichtungen
kombiniert werden, die sicherstellen, daß keinerlei Kunststoffteile in den Werkzeugen
der Vorrichtung hängenbleiben. Je nachdem, wie die einzelnen Werkzeuge der erfindungsgemäßen
Vorrichtung hintereinander oder nebeneinander über dem Förderer angeordnet werden
oder welche Kombinationen von Werkzeugen unter Ausnutzung mechanischer, thermischer
oder elektrostatischer Wirkungen verwendet werden, lassen sich optimale Ergebnisse
im Hinblick auf die Abscheidung von Kunststoffteilen aus dem Müll erzielen. Selbstverständlich
können weitere Sortierungs- und Trenneinrichtungen, z. B. Windsichter oder dergleichen,
zusätzlich in die erfindungsgemäße Vorrichtung integriert und an dafür besonders
geeigneten Stellen angeordnet werden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben,
die nachstehend erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 schematisch und in perspektivischer
Darstellung eine Vorrichtung zum Abscheiden von Kunststoffteilen aus Müll, Fig.
2 eine Ansicht eines Teils des Gegenstandes nach Fig. 1,
Fig. 3
- 7 andere Ausführungsformen des Gegenstandes nach Fig. 2, Fig. 8 - 11 weitere Ausführungsformen
von Werkezugen für die Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 12 eine Ansicht eines Schneidwerkzeugs,
Fig. 13 einen Schnitt nach der Linie XIII - XIII in Fig. 12, Fig. 14 schematisch
eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 1, Fig.
15 schematisch und in perspektivischer Darstellung eine Werkzeuglagerung, Fig. 16
schematisch und in perspektivischer Darstellung eine Abstreiferanordnung, Fig. 17
eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 16, Fig. 18 eine Seitenansicht
einer anderen Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 16, Fig. 19 einen Schnitt
nach der Linie XIX - XIX in Fig. 18.
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Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung dient zum Abscheiden von Kunststoffteilen
aus Hausmüll oder hausmüllähnlichem Gewerbemüll. Sie weist einen allgemein mit 1
bezeichneten Förderer auf, der ein an sich bekanntes Transportband oder ein Schwingsieb
sein kann. Die Verwendung eines Schwingsiebes oder dergleichen als Förderer hat
den Vorteil, daß während des Transports des Mülls auf dem Förderer bereits eine
Vorsortierung
derart eintritt, daß die leichteren Kunststoffteile
sich an der Oberfläche der Müll schicht sammeln und deswegen einfacher aussortiert
und abgeschieden werden können.
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Im einzelnen weist der Förderer 1 eine Wanne 2 auf, in der der nicht
dargestellte Müll strom von dem Transportmittel geführt wird. Beidseits der Wanne
2 sind Stützen 3, 4 angeordnet, in denen bei 5, 6 eine Welle 7 gelagert ist, die
an ihrem einen Ende eine Riemenscheibe 8 für einen Riementrieb 9 aufweist, der über
eine zugeordnete Riemenscheibe 10 auf der Abtriebswelle eines Elektromotors 11 geführt
ist. Oberhalb des Förderers 1 sind auf der Welle 7 mit dieser umlaufende Stiele
12 befestigt, die an ihren Enden hakenförmige Elemente 13 tragen.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind auf der Welle 7 lediglich
zwei Stielel2 mit hakenförmigen Elementen 13 dargestellt. Es versteht sich jedoch,
daß entsprechend der Breite der Wanne 2 bzw. des Förderers 1 auch mehrere Stiele
12 mit hakenförmigen Elementen 13 nebeneinander auf der Welle 7 befestigt sein können.
Außerdem können in Längsrichtung des Förderers 1 hintereinander auch mehrere Wellen
7 mit daran befestigten Werkzeugen angeordnet sein, wobei gegebenenfalls die Werkzeuge
in Längsrichtung des Förderers auch zueinander versetzt sein können (vgl. z. B.
Figur 14). Die Anordnung im einzelnen richtet sich nach den jeweils gegebenen Umständen.
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Die Stiele 12 mit den hakenförmigen Elementen 13 können sowohl in
Laufrichtung des Förderers 1 als auch gegenläufig dazu arbeiten. Auch dies hängt
von den gegebenen Umständen ab.
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Insbesondere werden die Stiele 12 mit den hakenförmigen Elementen
13 in Laufrichtung des Förderers 1 arbeiten, wenn der Förderer in diesem Bereich
eine Steigung aufweist und den Müll nach oben transportiert.
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Während des Betriebes erfassen die hakenförmigen Elemente 13 die im
Müll befindlichen Kunststoffteile, heben sie aus der auf dem Förderer 1 transportierten
Müll schicht heraus und übergeben sie an ein in Figur 1 nicht dargestelltes weiteres
Transportmittel.
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In den Figuren 2 - 7 sind verschiedene Ausführungsformen von hakenförmigen
Elementen 13 dargestellt, die beim Abscheiden von Kunststoffteilen aus Müll vorteilhaft
sein können, weil sie an die unterschiedlichen Eigenschaften verschiedener Kunststoffe
(z. B. Polyäthylene, Polyurethane und dergleichen) sowie an unterschiedliche Formen
der Kunststoffteile (Folien, halboffene Behälter und dergleichen) angepaßt sind.
Dabei können hakenförmige Elemente mit Spitzen (Figur 2), mit geraden Endkanten
(Figur 3), mit gerundeten Endkanten (Figuren 4 und 6) und mit Widerhaken 14 (Figur
5) nützlich sein. Es können die hakenförmigen Elemente 13 mit einem oder mehreren
Gelenken 15 an ihren zugeordneten Stiel angeschlossen sein (Figur 7), so daß die
Möglichkeit besteht, den jeweils günstigsten Anstellwinkel des hakenförmigen Elementes
13 z. B. durch Versuche zu ermitteln und ihn dann bleibend einzustellen.
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In manchen Fällen haben sich Werkzeuge, die an Stielen befestigt sind,
als unzweckmäßig erwiesen, z. B. dann, wenn im Müll Kunststofftüten enthalten sind,
deren Trageöffnung von dem hakenförmigen Element erfaßt wird, so daß die Tüte an
ihrer Trageöffnung aus dem Müll gezogen und nach oben geschwenkt wird. Dabei kann
es vorkommen, daß die Tüte sich um die Welle wickelt. Dadurch wird das Abstreifen
der Tüte von dem Werkzeug erheblich erschwert. Für derartiqe Fälle eignen sich Werkzeuge,
wie sie in den Figuren 8 - 11 dargestellt sind.
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Es handelt sich dabei um Scheiben 16, an die die hakenförmigen Elemente
13 angeformt sind. Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 8 sind die hakenförmigen
Elemente außen an den Umfang der Scheibe angeformt. Bei dem Ausführungsbeispiel
nach
Figur 9 sind die hakenförmigen Elemente 13 dadurch gebildet,
daß die Scheibe 16 zu ihrem Umfang hin offene Schlitze 17 aufweist. Beim Ausführungsbeispiel
nach Figur 10 stehen die hakenförmigen Elemente 13 über abgeschnittene Kanten 18
der Scheibe 17 vor.
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Die Scheiben können bei einer praktischen Vorrichtung einen Durchmesser
zwischen 30 und 100 cm sowie eine Dicke von einigen Zentimetern aufweisen. Dadurch
besitzen sie eine hohe Stabilität und stellen sicher, daß die hakenförmigen Elemente
13 sich nicht verbiegen. Im übrigen wird dadurch das Zusammenarbeiten mit weiter
unten noch zu beschreibenden Abstreifern ermöglicht.
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Ein Werkzeug von im Rahmen der Erfindung besonderer Bedeutung zeigt
Figur 11. Es handelt sich dabei um eine Scheibe 16, deren Geometrie der Scheibe
nach Figur 9 entspricht. Allerdings sind bei der Scheibe nach Figur 11 die hakenförmigen
Elemente gegenüber dem Grundkörper der Scheibe 16 elektrisch isoliert und weisen
eine elektrische Beheizung 19 auf. Die Beheizung kann, wie dargestellt, über Heizwendel
oder auch induktiv erfolgen. Eine solche Scheibe mit beheizten Haken oder ähnlichen
Elementen eignet sich insbesondere zum Erfassen, Aussortieren und Abscheiden von
schwereren Kunststoffen, die sich bei Erwärmung plastisch verformen können. Wird
ein solches Kunststoffteil von den beheizten Elementen erfaßt, dann erwärmt es sich
wenigstens bereichsweise, wobei gleichzeitig eine Erweichung des Kunststoffmaterials
erfolgt, so daß das Kunststoffteil sich verformen kann und infolgedessen besser
von dem Werkzeug mitgenommen wird.
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Nicht dargestellt in den Figuren 8 - 11 ist, daß diese Werkzeuge auch
elektrostatisch aufgeladen werden können. Die elektrostatische Aufladung von Werkzeugen
zur Abscheidung von Kunststoffmaterial aus Müll ist an sich bekannt (vgl.
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E. Keller, "Abfallwirtschaft und Recycling", 1977, Verlag W. Girardet,
Essen); in Kombination mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung können
jedoch günstigere Ergebnisse erzielt werden.
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Häufig enthält der Müll auch größere Kunststoffteile, z. B.
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Flaschen, Becher und dergleichen sowie prall gefüllte Müllsäcke, die
entweder überhaupt keine Angriffspunkte für ein Werkzeug aufweisen oder bei ungünstiger
Lage von den Werkzeugen nicht erfaßt werden können. Um derartige Kunststoffteile
in einen Zustand zu bringen, in dem sie von den oben beschriebenen Werkzeugen erfaßt
werden, kann am Förderer eine weitere Welle 7 mit Werkzeugen, wie sie in Figur 12
dargestellt sind, angeordnet sein, und zwar zweckmäßig in Laufrichtung des Förderers
vor der Anordnung nach Figur 1. In Figur 12 ist eine Scheibe 20 dargestellt, deren
Umfang eine Schneide 21 bildet. Werden mehrere dieser Scheiben 20 nebeneinander
auf einer angetriebenen Welle angeordnet, dann bilden sie eine Reihe von Messern,
die den daran vorbeigeführten Müll und insbesondere die darin befindlichen größeren
Kunststoffteile zertrennen.
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Figur 14 zeigt eine mögliche Anordnung verschiedener Werkzeuge oberhalb
eines Förderers 1. Die Laufrichtung des Förderers 1 ist durch den Pfeil 22 gekennzeichnet.
Die einzelnen Werkzeuge sind gruppenweise auf zugeordneten Wellen 7 befestigt, die,
wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1, in Stützen gelagert sind und denen jeweils
ein Antrieb zugeordnet ist.
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Die Anzahl der auf den einzelnen Wellen 7 dargestellten Werkzeuge
richten sich nach den gegebenen Umständen, es kann deshalb auch mehr als ein Werkzeug
auf jeder Welle 7 befestigt sein. Im einzelnen sind auf den Wellen 7 in Laufrichtung
des Förderers 1 hintereinander Schneidwerkzeuge nach Figur 12, Werkzeuge nach Figur
9, Werkzeuge nach Figur 11, Werkzeuge nach Figur 9 und Schneidwerkzeuge nach Figur
12 angeordnet. Dadurch wird der herangebrachte Müll bei Eintritt in die Bearbeitungsstrecke
von den Schneidwerkzeugen zunächst zerteilt, dann nacheinander von den Werkzeugen
gemäß Figur 9 bzw. den beheizten Werkzeugen gemäß Figur 11 bearbeitet, wobei Sunststoffteile
erfaßt
und aus dem Müll abgeschieden werden, bis der Müll schließlich in den Bereich der
letzten Welle 7 kommt, auf der dicht nebeneinander eine Vielzahl von Scheiben 20
angeordnet ist, die elektrostatisch aufgeladen sind und auch die letzten Reste von
Kunststoff aus dem Müll entfernen. Da die Wirkung der elektrostatisch aufgeladenen
Scheiben von deren Oberfläche abhängt, ist eine Vielzahl von Scheiben auf dieser
letzten Welle 7 angeordnet.
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Aus Figur 15 ergibt sich, daß die Wellen 7 mit den darauf befestigten
Scheiben (z. B. Scheibe 16), auch schwenkbar an ihren zugeordneten Stützen 3 bzw.
4 gelagert sein können. Dazu sind die Wellen 7 an den Enden von Lenkern 23, 24 gelagert,
wobei die Lenker 23, 24 mit Federn 25, 26 an der Wanne 2 des Förderers 1 abgestützt
sind. Auf diese Weise können die an den Wellen 7 gehaltenen Werkzeuge größeren vom
Müll mitgeführten Hindernissen ausweichen, und Verstopfungen der Vorrichtung werden
verhindert.
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In Figur 16 ist ein Abstreifer dargestellt, der die von den hakenförmigen
Elementen 13 erfaßten Kunststoffteile erfaßt und diese an ein nicht dargestelltes
nachgeschaltetes Transportmittel übergibt. Beim Ausführbeispiel nach Figur 16 besteht
der Abstreifer aus einer geschlitzten Platte 27, in deren Schlitze die Scheiben
16 eingreifen. Die von den hakenförmigen Elementen 13 erfaßten Kunststoffteile werden
von den sich zwischen die Scheibe 16 erstreckenden Abschnitten erfaßt und zurückgehalten.
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Ein anderer Abstreifer ist in Figur 17 dargestellt. Dabei handelt
es sich um eine rotierende Bürste 28, die über der Platte 27 angeordnet ist und
die entgegen dem Drehsinn der zugeordneten Welle 7 mit Scheiben 16 rotiert. Die
Platten 27 bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 16 und 17 besitzen eine
Neigung, so daß die darauf zurückbleibenden Kunststoffteile
z.
B. durch Schwerkraftwirkung auf das nachgeschaltete Transportmittel gelangen können.
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In manchen Fällen kann es zu Betriebsstörungen dadurch kommen, daß
die von den hakenförmigen Elementen 13 erfaßten Kunststoffteile nicht rechtzeitig
oder nicht vollständig von diesen abgestreift werden. Solche Nachteile vermeidet
der in den Figuren 18 und 19 dargestellte Abstreifer, bei dem der von den hakenförmigen
Elementen 13 erfaßte Kunststoff abgeschnitten wird.
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Dazu arbeitet das scheibenförmige Werkzeug, z. B. nach Figur 9, mit
einer Gegenscheibe 29 zusammen, die an ihrem Umfang eine umlaufende Nut 30 besitzt,
in die die Scheibe 16 eingreift.
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Die Nutränder sind als Schneiden ausgebildet, die das beidseits der
Scheibe überstehende Kunststoffmaterial abschneiden, so daß es auf die schräggestellte
Platte 27 fällt und auf das nachgeschaltete Transportmittel gelangt. Wie der Darstellung
in Figur 18 entnehmbar ist, weist die Gegenscheibe 29 einen kleineren Durchmesser
auf als die die hakenförmigen Elemente 13 tragende Scheibe 16. Die Drehgeschwindigkeit
der Gegenscheibe 29 ist etwa doppelt so groß wie die der Scheibe 16. Die beiden
Scheiben 16 und 29 bzw. deren zugeordnete Wellen können durch ein starres Getriebe
miteinander verbunden sein. Es kann aber auch zweckmäßig sein, eine elastische Kopplung
dieser beiden Wellen vorzusehen, um einen gewünschten Schlupf einzustellen.
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Außerdem können die beiden Scheiben 16 und 29 bzw. deren Wellen relativ
zueinander auch so gelagert sein, daß die eine Scheibe gegenüber der anderen ausweichen
kann.
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Bei einer Vorrichtung mit mehreren Wellen 7, wie sie z. B.
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in Figur 14 dargestellt ist, kann die Drehzahl und Drehrichtung der
einzelnen Wellen gleich oder unterschiedlich sein. Der Abstand der einzelnen, Werkzeuge
tragenden Wellen in Laufrichtung des Förderers richtet sich nach den gegebenen Umständen.
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Ebenso können weitere Einrichtungen, z. B. Windsichter, in die erfindungsgemäße
Vorrichtung integriert werden. Ein Windsichter
wird zweckmäßigerweise
in Laufrichtung des Förderers vor den elektrostatisch arbeitenden Werkzeugen angeordnet,
damit nach vollzogener Papierseparierung die restlichen Kunststoffteile entfernt
werden können.
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Insgesamt können bei der Erfindung mechanische, thermische und elektrostatische
Effekte in verschiedenen Kombinationen ausgenutzt werden. Die Vorrichtung läßt sich
durch einfachen Austausch von Werkzeugen unterschiedlichsten Bedingungen auf einfache
Weise anpassen. Insbesondere bietet sie die Möglichkeit, auch schwere Kunststoffe
und mehr oder weniger geschlossene Behälter aus Kunststoffen auszusondern.
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Dabei können verfahrensmäßig zahlreiche Variationen praktiziert werden,
indem die Abfolge der einzelnen Techniken entsprechend der Beschaffenheit des zu
verarbeitenden Mülls bewußt ausgewählt wird. Es kann beispielsweise vorgesehen werden,
daß der Kunststoff im Anschluß an eine selektive Zerkleinerung mittels einer entsprechenden
Vorrichtung ausgekämmt wird.
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Die in den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung offenbarten
Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen
untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Aus- und
Durchführungsformen wesentlich sein.
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