DE4328769A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Sortieren von Materialteilchen mit folienartiger, faseriger oder körniger Konsistenz - Google Patents

Description

Aus Gründen des Umweltschutzes und der Ressourcensicherung werden heutzutage viele Materialien nach dem Gebrauch einer Wiederverwertung zugeführt, d. h. sie werden zur Herstellung neuer Produkte verwendet. Hierzu müssen die verschiedenen Materialien getrennt zur Wiederverwertung zur Verfügung stehen, was in vielen Fällen nicht der Fall ist, da die Altprodukte aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Materialien bestehen. Die Trennung der unterschiedlichen Materialien ist aufwendig, da sie aus einer gemischten Materialmenge derzeit im allgemeinen durch Handarbeit durchgeführt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, das bzw. die ein maschinelles Trennen von Materialiengemischen in verschiedene Materialien ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 bzw. 4 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung wird ein maschinelles Trennen von folienartigen faserartigen oder körnigen Materialien ermöglicht, wobei die einzelnen Materialmengen mit hoher Reinheit zur Verfügung stehen und unmittelbar ohne zeitraubende Handarbeit einer Wiederverwertung zugeführt werden können.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der Vorrichtung werden die zu sortierenden Materialien zunächst gereinigt und in möglichst gleich große Teilchen zerkleinert, sofern sie nicht bereits in dieser Form vorliegen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der Vorrichtung wird das unterschiedliche spezifische Gewicht der Teilchen gegebenenfalls in Verbindung mit der unterschiedlichen Geometrie der Teilchen ausgenutzt, was zu unterschiedlichen Luftwiderstandskräften im Verhältnis zur Schwerkraft führt.

Beispielsweise kann bei Folienmaterialien die Tatsache ausgenutzt, daß sich proportional zum Folienmaterial auch die Foliendicke ändert.

Über die verschiedenen Dicken- und damit Gewichtsbereiche werden in der Sortiervorrichtung die einzelnen Materialteilchen voneinander dadurch getrennt, daß in den einzelnen Kammern der Vorrichtung vom Eingangsende zum Ausgangsende hin vertikale Luftströme mit abnehmender Stärke erzeugt werden, so daß nur die Teilchen mit dem kleinstem Verhältnis von Gewicht zu Luftwiderstandskraft die letzte Kammer erreichen.

Ein erneutes Zusammenklumpen der Teilchen am Boden der Kammern wird durch darin angeordnete, speziell ausgebildetet Rührwerke verhindert.

Die erfindungsgemaße Vorrichtung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich betrieben werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Injektors zum Einleiten der Materialteilchen in die Vorrichtung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der Vorrichtung 1 zur Durch­ führung des erfindungsgemäßen Sortierverfahrens dargestellt. Diese Vorrichtung 1 weist ein geschlossenes Gehäuse mit einer vorderen Wand 22, einer hinteren Wand 27, einer Bodenwand 29 und einer Deckwand 28 sowie nicht gezeigten Seitenwänden auf. In dem Gehäuse sind fünf hintereinander geschaltete Kammern 2 bis 6 ausgebildet, obwohl auch eine größere oder kleinere Anzahl von Kammern in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des zu sortierenden Materials verwendet werden kann.

Die erste Kammer 2 ist durch die vordere Wand 22 und eine erste Trennwand 23 begrenzt und durch diese erste Trennwand von der zweiten Kammer 3 getrennt. Die zweite Kammer 3 ist von der dritten Kammer 4 durch eine Trennwand 24 getrennt, während die dritte Kammer 4 von der vierten Kammer 5 durch eine Trennwand 25 getrennt ist und die vierte Kammer 5 von der fünften Kammer 6 durch eine Trennwand 26 getrennt ist. Sämtliche Trennwände 22, 24, 25, 26 erstrecken sich von der Bodenwand 29 der Vorrichtung 1 bis zu einem gewissen Abstand von der Deckwand 28, so daß oberhalb der Trennwände Überströmkanäle in die jeweils benachbarte Kammer gebildet werden.

Die erste Kammer 2 weist an ihrem Bodenbereich einen Rührwerk­ zylinder 10 auf, in dem ein Rührwerk mit auf einer rotierenden Welle 13 befestigten Rührwerksarmen 12 angeordnet ist. Die freien Enden der Rührwerksarme, die sich im wesentlichen bis zur Innenoberfläche des Rührwerkzylinders 11 erstrecken, sind über Abstreifer, beispielsweise in Form von Bürsten 14 miteinander verbunden, die sich über die gesamte Länge des Rührwerkzylinders 11 erstrecken. Diese Abstreifer 14 bewirken ein vollständiges Abstreifen von an dem Rührwerkszylinder anhaftendem Material, und dieses Material wird im Bereich des Schlägerkreises der Rührwerke aufgewirbelt. In den Rührwerkszylinder 11 mündet ein Einlaßkanal 10, über den das zu sortierende Material in die Vorrichtung 1 eingeleitet wird.

Ein Teil des unteren Umfanges des Rührwerkzylinders 11 ist in Form einer Siebplatte 17 ausgebildet, über die im Betrieb Luft in die Vorrichtung 1 einströmen kann, wobei diese Siebklappe abklappbar ist, um das am Boden des Rührwerkzylinders 11 verbleibende Material zu entnehmen.

Oberhalb des Rührwerkzylinders 11 sind vorzugsweise zwei zusammenwirkende kleinere Rührwerke 15, 16 angeordnet, die ein Auflockern von Materialklumpen ermöglichen.

Der zwischen der vorderen Wand 22 und der ersten Trennwand 23 zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt ist durch eine in Horizontalrichtung einstellbare Wand 21 einstellbar, so daß sich ein vertikaler Auslaßkanal 20 mit einstellbaren Abmessungen ergibt, die die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstromes bestimmen, der in dem unteren Rührwerkszylinder 11 befindliches Material mitnehmen kann. Dieses mitgenommene Material gelangt in einen Einlaßkanal 30 der zweiten Kammer 3 zwischen der ersten Trennwand 23 und einer ebenfalls in Horizontalrichtung einstellbaren Wand 32, wobei am Boden der zweiten Kammer 3 zwei vertikal übereinander angeordnete Rührwerke 33, 34 angeordnet sind, die jeweils ähnlich wie das Rührwerk 12, 13, 14 ausgebildet sind, d. h. sie weisen jeweils um eine Welle rotierende Rührwerksarme auf, die an ihren Enden über Abstreifer verbunden sind, beispielsweise die Form von Bürsten aufweisen und sich über die gesamte Breite der Kammer 3 erstrecken und mit teilzylindrisch ausgebildeten Bodenwänden 35 bzw. 36 zusammenwirken, wobei die Bodenwand 35 des oberen Rührwerks 33 einen abklappbaren Bodenplattenbereich 37 aufweist.

Dieser Bodenplattenbereich 37 kann im Betrieb intermittierend geöffnet werden, so daß das auf der zylindrischen Bodenwand 35 angesammelte bzw. verbleibende Material intermittierend zumindestens teilweise entleert werden kann und zu dem unteren Rührwerk 34 gelangt, von wo aus es über in den Seitenwänden der Vorrichtung 1 angeordnete Öffnungen sortiert aus der Vorrichtung 1 entnommen werden kann. Auf diese Weise kann die Vorrichtung insgesamt kontinuierlich betrieben werden.

Das von dem Luftstrom über den Einlaßkanal 30 mitgenommene, bereits in den ersten Rührwerkzylinder 11 vorsortierte Material wird in der zweiten Kammer weitersortiert, wobei leichtere bzw. einen größeren Luftwiderstand aufweisende Bestandteile über den Auslaßkanal 31 in einen Einlaßkanal 40 gelangen, der zwischen der zweiten Trennwand 24 und einer weiteren in Horizontalrichtung verstellbaren Wand 42 gebildet ist, wobei diese Wand wiederum eine Einstellung der Abmessungen des Einlaßkanals 40 bzw. eines Auslaßkanals 41 der dritten Kammer 4 ermöglicht. Die Rührwerke 43 bzw. 44 der dritten Kammer 4 sind ähnlich wie die Rührwerke 33 bzw. 34 der Kammer 3 ausgebildet, wobei in der Kammer 4 eine weitere Trennung des Materials erfolgt und die leichteren Bestandteile wiederum über den Auslaßkanal 41 in einen Einlaßkanal 50 der vierten Kammer eingeleitet werden, der zwischen der dritten Trennwand 25 und einer weiteren verschiebbaren Wand 52 gebildet ist. Auch die vierte Kammer weist wiederum Rührwerke 53, 54 auf, die den Rührwerken der zweiten und dritten Kammern 3, 4 entsprechen, und der Auslaßkanal 51 der vierten Kammer 5 steht über die vierte Trennwand 26 hinweg mit einem Einlaßkanal 60 der fünften Kammer 6 in Verbindung.

Sämtliche verstellbaren Wände erstrecken sich von der Deckwand 28 vertikal nach unten bis zu einem Bereich, der in einem geringen Abstand vom Drehkreis der freien Enden der Rührwerks- Arme der einzelnen Rührwerke endet.

Der Einlaßkanal 60 der fünften Kammer ist zwischen der vierten Trennwand 26 und einer sich von der Deckwand 28 vertikal nach unten erstreckenden Wand 62 gebildet, die ebenfalls in Horizon­ talrichtung verstellbar sein kann, jedoch bei der dargestellten Ausführungsform starr ist und zusammen mit der hinteren Wand 27 einen Auslaßkanal 61 bildet, in dem ein umgekehrt U-förmiges Sieb 67 angeordnet ist, dessen freie Schenkel sich nach oben hin ausgehend von einer Ebene erstrecken, die dem unteren Ende der vertikalen Wand 62 entspricht. Das untere Ende der Kammer 6 ist durch ein Bodenblech 65 verschlossen, von dem ein Teil durch Verschlußklappen 68 gebildet ist, die intermittierend ge­ öffnet werden können, um das in der Kammer 6 angesammelte Material nach unten hin in ein Rührwerk 64 fallen zu lassen, von dem aus das Material der Vorrichtung entnommen wird. Dieses Rührwerk 64 arbeitet mit einer teilzylindrischen Bodenwand 66 zusammen.

Selbstverständlich könnte oberhalb des Bodenbleches 65 der fünften Kammer 6 ebenfalls ein Rührwerk angeordnet sein, doch kann aufgrund der sich in dieser Kammer ansammelnden, sehr leichten Materialbestandteile ein derartiges Rührwerk in den meisten Fällen entfallen.

Die Deckwand 28 weist oberhalb der vierten Kammer eine Öffnung auf, die mit der Saugseite eines Gebläses 70 verbunden ist, das über einen Auslaßkanal 71 mit einer Sammelkammer 72 einer Luft­ filtereinrichtung verbunden ist, die beispielsweise durch eine Anzahl von Filterschläuchen 73 gebildet ist. Diese Filter­ schläuche 73 münden an ihrem unteren Ende in Auslaßtrichtern 74, über die sehr leichte Bestandteile des Materials abgelassen werden können.

Im Betrieb der Vorrichtung nach Fig. 1 wird zu sortierendes Material über den Einlaßkanal 10 in die Vorrichtung eingefüllt, wobei dieses Einfüllen intermittierend oder kontinuierlich erfolgen kann. In dem Einlaßkanal 10 kann hierzu eine absperrbare Einlaßklappe 9 angeordnet sein. Das Einfüllen des Materials wird durch den in den Kammern durch die Wirkung des Sauggebläses 70 hervorgerufenen Unterdruck unterstützt bzw. durch diesen bewirkt. Das Rührwerk 12-14 in dem Rührzylinder 11 sowie die kleineren Rührzylinder 15, 16 und die oberen Rührzylinder 33, 43 und 53 in der zweiten, dritten und vierten Kammer werden kontinuierlich angetrieben, wobei das Gebläse 70 einen Luftstrom ausgehend von der Siebplatte 17 in dem Rührwerkzylinder 11 der Kammer 2 durch die Kammern 3, 4, 5 und 6 saugt. Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft in den einzelnen Kammern wird durch entsprechende Einstellung der verstellbaren Wände 21, 32, 42, 52 derart eingestellt, das die Strömungsgeschwindigkeit in dem Auslaßkanal 20 am höchsten ist und über die Auslaßkanäle 31, 41 und 51 hin immer geringer wird, so daß durch diese Auslaßkanäle Material mit fortschreitend geringeren Dicken- und Gewichtsbereichen bzw. größerem Luftwiderstand austreten und in die nächste Kammer gelangen kann. Sobald eine der Kammern 2, 4, 5 und 6 in nennenswerten Ausmaß an ihrem Bodenbereich gefüllt ist, können die entsprechenden abklappbaren Bereiche 37, 47, 57 und 68 geöffnet werden, um das Material in die jeweils darunter liegenden Rührwerke 34, 44, 54 und 64 fallen zu lassen, die dann angetrieben werden, um das Material durch (nicht dargestellte) in den Seitenwänden angeordnete Öffnungen abzusaugen.

Durch die horizontale Verstellbarkeit der Wände 21, 32, 42 und 52 können die Gewichtsbereiche der Materialien, die sich am Boden der einzelnen Kammern sammeln, sehr genau eingestellt werden, wobei die leichtesten bzw. den größten Luftwiderstand aufweisenden Materalien bis zur Kammer 6 gelangen und hier entnommen werden können.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform einer Injektionsvorrichtung 100 gezeigt, die dazu dienen kann, das zerkleinerte Material aus einem (nicht dargestellten) Vorratsbehälter gegebenenfalls über einen (ebenfalls nicht dargestellten) Trennbehälter einen in den Einlaßkanal 10 einzuleiten. Diese Injektionsvorvorrichtung 100 arbeitet nach Art einer Luftstrahldüse und weist einen Lufteinlaß 106 zur Verbindung mit einer (nicht dargestellten) Druckluftquelle, einen Materialeinlaß 101 und einen Auslaß 102 auf. Benachbart zum Lufteinlaß 106 ist eine Düse 103 mit einem am in Richtung der Luftströmung hinteren Ende verjüngten Querschnitt angeordnet, wobei sich dieses hintere Ende in eine die Düse umgebende Materialeinlaßkammer 104 hineinerstreckt und in einem gewissen Abstand vom vorderen Ende eines Strömungs­ kanals 105 angeordnet ist, der zu dem Auslaß 102 führt. Die durch die Düse 103 und die ringförmige Kammer 104 gebildete Luftstrahldüse saugt Material über den Materialeinlaß 101 an und gibt diese über den Auslaß 102 und eine Trennkammer oder andere Vorrichtung zur Abtrennung der für den Betrieb der Injektions­ vorrichtung benötigten Luft in den Einlaßkanal 10 der Vorrichtung nach Fig. 1 ab. Durch diese Konstruktion der Injektionsvorrichtung wird das über den Materialeinlaß 101 angesaugte Material aufgewirbelt und aufgelockert, wobei die Form der Teilchen so verändert wird, daß eine möglichst große freie Oberfläche entsteht. Auf diese Weise kann der nachfolgende Trennvorgang leichter erfolgen.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 ermöglicht einen kontinuierlichen oder quasi-kontinuierlichen Betrieb, weil die Luft durch die gesamte Vorrichtung bis zum Gebläse 70 hindurchströmen kann und kontinuierlich Material über den Einlaßkanal 10 unter der Steuerung durch Einlaßklappe 9 in die Vorrichtung eingeleitet werden kann, während sich an den Bodenwänden der entsprechenden Rührwerke der Vorrichtung ansammelndes, jeweils schwereres Material, das nicht durch den zugehörigen Auslaßkanal 31, 41, 51 abgegeben wird, intermittierend durch Öffnen der Bodenplatten dieser Rührwerke in die darunterliegenden Rührwerke abgezogen wird.

Durch Öffnen der Siebplatte 17 kann auch in dem Rührwerkzylinder 11 verbleibendes Material intermittierend entnommen werden.

Claims (14)

1. Verfahren zum Sortieren von Materialteilchen mit folienartiger, faseriger oder körniger Konsistenz, dadurch gekennzeichnet, daß das zu sortierende gegebenenfalls in gleich große Teilchen zerkleinerte Material mit Hilfe eines durch ein Sauggebläse erzeugten Luftstroms durch eine Anzahl von hintereinandergeschalteten vertikalen Kammern geleitet wird, die durch vertikale Unterteilungswände jeweils in einen Einlaßkanal und einen Auslaßkanal unterteilt sind, wobei das obenliegende Auslaßende eines Auslaßkanals einer Kammer mit dem ebenfalls obenliegenden Einlaßende des Einlaßkanals der nachfolgenden Kammer verbunden ist, daß der wirksame Querschnitt der Auslaßkanäle der in Strömungsrichtung aufeinanderfolgenden Kammern fortlaufend vergrößert wird, so daß ausgehend von der ersten Kammer, in die die zerkleinerten Teilchen eingeleitet werden, die Strömungsgeschwindigkeit in den Auslaßkanälen der einzelnen Kammern immer geringer wird, und daß das sich am Boden der einzelnen Kammern ansammelnde Material aus den einzelnen Kammern getrennt entnommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das sich am Boden der einzelnen Kammern ansammelnde Material durch Rührwerke auf­ gerührt und in aufgewirbelte Bewegung versetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen über einen Einlaßkanal in die erste Kammer mit Hilfe des durch das Sauggebläses erzeugten Unterdruckes eingesaugt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen vor der Einleitung in die erste Kammer über eine Injektionsvorrich­ tung angesaugt werden, die nach Art einer Luftstrahldüse arbeitet und eine Vergrößerung der freien Oberfläche der Teilchen bewirkt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem gemeinsamen Gehäuse eine Anzahl von sich im wesentlichen vertikal erstreckenden Kammern (2, 3, 4, 5, 6) mit Hilfe von die einzelnen Kammern voneinander trennende vertikalen Trennwänden (23, 24, 25, 26) ausgebildet ist, wobei sich die Trennwände vom Boden des Gehäuses aus bis zu einem gewissen Abstand von einer Deckwand (28) des Gehäuses erstrecken, so daß ein Überströmkanal zur nachfolgenden Kammer an der Oberkante der Trennwände gebildet wird, daß die Kammern durch jeweilige sich von der Deckwand (28) aus im wesentlichen vertikal nach unten erstreckende Unterteilungswände (32, 42, 52, 62) in einen Einlaßkanal (30, 40, 50, 60) und einen Auslaßkanal (31, 41, 51, 61) unterteilt sind, und daß der wirksame Strömungsquerschnitt der Auslaßkanäle (31, 41, 51) zumindest einiger der Kammern durch Einstelleinrichtungen zur Einstellung der Position der Unterteilungswände (32, 42, 52, 62) in Horizontalrichtung einstellbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquer­ schnitt des Auslaßkanals (20) der ersten, die Eingangskammer bildenden Kammer (2) kleiner als der wirksame Querschnitt der Auslaßkanäle (31, 41, 51, 61) der folgenden Kammern (3, 4, 5, 6) ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden von zumindestens einigen der Kammern Rührwerke (33, 43, 53) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührwerke je­ weils eine teilzylindrische Bodenwand (35, 45, 55) der entsprechenden Kammer (3, 4, 5) einschließen, daß oberhalb der zylindrischen Bodenwand eine in Drehung angetriebene Welle angeordnet ist, die Rührarme trägt, und daß die freien Enden der Rührarme über sich über die gesamte axiale Breite der teilzylindrischen Bodenwände erstreckende Abstreifer miteinander verbunden sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die teil­ zylindrischen Bodenwände (35, 45, 55) der Kammern (3, 4, 5) mit Verschlußklappen versehen sind, die zur Entnahme des sich am Boden der einzelnen Kammern ansammelnden Materials zu öffnen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der teil­ zylindrischen Bodenwände (35, 45, 55) weitere Rührwerke (34, 44, 54) angeordnet sind, die das Ausleiten des darin angesammelten Materials über Seitenwände des Gehäuses nach außen hin ermög­ lichen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (2) an ihrem Boden einen Rührwerkzylinder (11) aufweist, in dessen oberen Mantelbereich ein Einlaßkanal (10) mündet, und daß ein Teil des Rührwerkzylinders (11) an seinem unteren Bereich durch eine Siebplatte (17) verschlossen ist, die zur Materialentnahme abklappbar ist und über die die Vorrichtung durchströmende Luft einströmt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Rühr­ werkes (12, 13, 14) der ersten Kammer (2) kleinere Rührwerke zur Zerkleinerung von Materialklumpen angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zerkleinerten Teilchen vor der Zuführung an die Vorrichtung (1) eine Injektionsvorrichtung (100) durchlaufen, die nach Art einer Luftstrahlpumpe arbeitet.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßseite des Sauggebläses (70) mit dem Einlaß einer Filtervorrichtung (72, 73, 74) verbunden ist, die aus der Vorrichtung (1) austretende Teilchen von dem Luftstrom trennt.