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Die Erfindung betrifft eine Vorbrechanlage
für Gegenstände, insbesondere,
aber nicht ausschließlich,
für Automobilwracks
und andere Arten von Wrackteilen.
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Es ist bekannt, dass bei der Rückgewinnung insbesondere
metallischer Materialien, die vorzugsweise aus Automobil- oder anderen
Wracks stammen, Vorbrechanlagen zum Einsatz kommen.
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Das Funktionieren einer Brecheinheit
unterliegt verschiedenen Risiken, wie etwa Explosionen, Bränden, Beschädigung der
Maschinen etc.. Die erwähnten
Brände
werden in erster Linie durch das Einführen von sich zwischen den
Wrackteilen befindenden Hohlkörpern,
wie Tanks, Gasflaschen, Flüssiggasbehälter oder
massiver Stücke
in das Mahlwerk verursacht.
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Rentabilitätserwägungen hinsichtlich des Transports
von Automobilwracks haben die Fachleute auf dem Gebiet des Recycling
dazu gebracht, die Wrackteile zunächst einem Pressvorgang zu
unterwerfen. Die dabei erhaltenen Pakete weisen allerdings hinsichtlich
der durchzuführenden
Zerkleinerungsbehandlung etliche Nachteile auf. Zum einen können die
Pakete unter Berücksichtigung
ihrer Dichte und ihrer Härte
nur schwer von dem Mahlwerk aufgenommen werden. Zum anderen können die
Pakete Hohlkörper
enthalten, bei denen die Gefahr besteht, dass sie im Moment der
Zerkleinerung oder bzw. Brechens Explosionen verursachen. Das Explosionsrisiko
besteht auch bei der Behandlung von nicht komprimierten Automobilwracks,
denn diese können
in ihren Tankbehältern
noch Kraftstoffe aufweisen.
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Zur Lösung dieses Problems wurde
der Einsatz von Vor-Brecheinrichtungen
vorgeschlagen, die dazu bestimmt sind, diese Pakete oder nicht komprimierten
Wrackteile vor dem Mahlvorgang durch eine Vor-Zerstückelung
entsprechend vorzubereiten. Dieser Vorgang erhöht die Produktivität des Mahlwerks erheblich
und beseitigt das Risiko von Explosionen.
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Das Prinzip der Vor-Brecheinrichtungen
besteht darin, die zur Vor-Zerstückelung
vorgesehenen Materialien zwischen zwei Wellen durchzuführen, die mit
Zerstückelungszähnen versehen
sind und sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen.
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Die angefügte 1 zeigt schematisch eine solche Vor-Zerstückelungseinrichtung
des bekannten Typs. Im Innern eines abgeschlossenen Bereichs 10 befinden
sich zwei horizontale, zueinander parallele Wellen 12 und 14,
die an ihren Rändern
Zerstückelungszähne 16 aufweisen.
Von diesen dient die untere Welle 14 im Wesentlichen dazu,
die zu zerstückelnden
Gegenstände
oder Produkte mitzureißen während die
obere Welle 12, in Verbindung mit der Rotation der Welle 14,
tatsächlich
die Vor-Zerstückelung
erreicht, wobei sich die beiden Wellen im entgegengesetzten Sinn
und bei verschiedenen Geschwindigkeiten drehen. Die der Vor-Zerstückelung zuzuführenden
Materialien oder Gegenstände
werden mit Hilfe einer Plattform 18 befördert, die am Ende eines Hebers 20 angebracht
ist, wobei die Plattform bezüglich
des Hebers 20 um die Achse 22 verschwenkbar angeordnet
ist.
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Bei den bekannten Vor-Brechanlagen
wird der rotatorische An trieb der Wellen 12 und 14 mit
Hilfe eines einzigen Hydraulikmotors bewerkstelligt, der von einer
zentralen Hydraulik gesteuert wird. Der Hydraulikmotor treibt eine
der beiden Wellen an und eine Getriebesystem ermöglicht den Antrieb der zweiten
Welle. Diese Antriebssysteme setzen dadurch, dass das zwischen den
beiden Wellen ausgeführte
Geschwindigkeitsverhältnis
konstant ist, für den
Betrieb der Vor-Zerstückelung
eine große
Steifigkeit voraus. Typischerweise erlauben die aktuell in der Verwertung
befindlichen Vor-Brechmaschinen bestenfalls die Verarbeitung von
45 Tonnen Material pro Stunde.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Vor-Brechanlage
mit einem höheren
Wirkungsgrad, einer Erhöhung
der Sicherheit und einer bessere Anpassbarkeit an die Art des zur
Vor-Zerstückelung
vorgesehenen Materials aufweist, zur Verfügung zu stellen.
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Um dieses Ziel zu erreichen weist
eine erfindungsgemäße Vor-Brechanlage für Gegenstände eine
ersten Welle zum Antrieb der Gegenstände und eine zweiten Welle
zur Zerstückelung
der angetriebenen Gegenstände
auf, wobei die beiden Wellen mit Zähnen versehen sind und mit
motorischen Antriebsmitteln zur Rotation der beiden Wellen, die
dadurch gekennzeichnet sind, dass die motorischen Antriebsmittel
zu Rotation die folgenden Merkmale aufweisen:
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- – einen
ersten Gleichstrommotor, der an die erste Welle über eine erste Untersetzungsgetriebeanordnung
gekoppelt ist, und ersten Steuermitteln für diesen Motor;
- – einen
zweiten, von dem ersten verschiedenen Gleichstrommotor, der an die
zweite Welle über eine
zweite Untersetzungsgetriebeanordnung gekoppelt ist, und sich von
den ersten unterscheidenden zweiten Steuermittel für diesen
zweiten Motor
- – Überwachungsmitteln
für die
Anlage, die Mittel zum Empfang von Regelbefehlen für die Anlage aufweisen
und Sensoreinrichtungen, die repräsentative Informationen über den
tatsächlichen Betrieb
der Anlage liefern und Mitteln, die als Antwort auf Regelbefehle
und die durch die Sensoren gelieferten Informationen Steuerbefehle
an jedes Antriebsmittel eines Motors übertragen.
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Es versteht sich, dass es, dank der
spezifischen technischen Daten der Antriebsmittel der beiden Wellen
und insbesondere aufgrund der Tatsache, dass jede Welle von einem
unabhängigen
Motor angetrieben ist, möglich
ist, sowohl die relative Rotationsgeschwindigkeit der beiden Wellen
als auch die Absolutgeschwindigkeit einerseits an die Art der zur Vor-Zerstückelung
vorgesehenen Materialien als auch an den Durchsatz des zu behandelnden
Materials anzupassen. Darüber
hinaus weist erfindungsgemäß die Überwachungseinrichtung
Mittel zur permanenten Überwachung
des Betriebs der Anlage und zur Anpassung der Betriebsparameter
an die Nutzungsbedingungen auf, was den Wirkungsgrad der Anlage
erhöht
und die Sicherheit verbessert.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist jeder der beiden Motoren ein Gleichstrommotor,
besonders bevorzugt vom Vollflusserregungstyp.
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Durch Kontrolle der Induktionsspannung
des Motors kann man die Rotationsgeschwindigkeit überwachen
und durch Kontrolle des Induktionsstroms das Drehmoment des Motors
und folglich die angetriebene Welle.
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Andere spezifische Kenndaten und
Vorteile der Erfindung erschließen
sich besser beim Lesen der Beschreibung, die die mehreren Ausführungsformen
der Erfindung begleitet, die beispielhaft und nicht einschränkend vorgestellt
werden. Die Beschreibung bezieht sich auf die angefügten Figuren, bei
denen
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– die
bereits beschriebene 1 das
Funktionsprinzip ei ner Vor-Brechanlage;
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– die 2 eine Draufsicht auf eine
erfindungsgemäße Vor-Brechanlage; und
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– die 3 eine schematische Ansicht,
die Steuer- und Antriebsmittel in ihrer Gesamtheit zeigt.
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Durch Bezugnahme auf die 2 und 3 wird jetzt eine bevorzugte Ausführungsform
der Vor-Brechanlage beschrieben.
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In der 2 wird
in einer Draufsicht der Caisson 30 der Vor-Brechanlage dargestellt,
in dem die beiden Wellen mit ihren Zerstückelungszähnen angebracht sind. Weiterhin
ist auch der Auslass der ersten Welle 32 oder Zerstückelungswelle
dargestellt, die an ein mechanisches Untersetzungsgetriebe 34 gekoppelt
ist, das gleichzeitig, bei der betrachteten Ausführungsform, ein Winkelgetriebe
bildet. Der Einlass 34a des Reduktionsgetriebes 34 ist
mechanisch an einen ersten Motor 36 gekoppelt. Der erste
Motor 36 ist bevorzugt ein Elektromotor, dessen Charakteristika
später
vorgestellt werden. Ebenfalls in der 2 ist
der Auslass 38 der zweiten Welle oder Antriebswelle, die
an ein zweites Reduktionsgetriebe gekoppelt ist. Der Einlass 40a des
Reduktionsgetriebes 40 ist an einen zweiten von dem ersten
Motor 36 unabhängigen
Motor 42 gekoppelt. Der zweite Motor 42 ist bevorzugt
ebenfalls ein Elektromotor.
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Unter nachfolgendem Bezug auf die
schematische Darstellung der 3 wird
die Gesamtheit der Antriebskreise zur Rotation der Wellen 32 und 38 beschrieben.
Jeder Motor 36 und 42 ist an einen getrennten
elektrischen oder elektronischen Schaltkreis 44 bzw. 46 angeschlossen,
wobei jeder Schaltkreis insbesondere einen Spannungsregler aufweist.
Diese Schaltkreise erhalten über
ihre jeweiligen Einlässe Steuersignale,
die von einem Kontroll- oder
Steuerkreis für
die Gesamtheit der Vor-Brechanlage ausgesandt werden. Dieser Steuerkreis
ist in der 3 mit dem
Bezugszeichen 48 versehen. Überdies sind im Innern des
Caisson 30 Sensoren 50 und 52 vorgesehen,
die insbesondere die Informatio nen über das Drehmoment und die
Rotationsgeschwindigkeit jeder der Wellen 32 und 38 in
elektrische Signale umwandeln. Die Ausgänge der Sensoren 50 und 52 sind
mit den Eingängen
a) und b) des Steuerkreises 48 verbunden. Der Steuerkreis 48 kann über seinen
Eingang c) auch Steueranweisungen der Anlage empfangen, die mit
Hilfe der Tastatur 49 eingegeben wurden und sich insbesondere
auf die in die Vor-Zerstückelungseinrichtung
eingeführte
Beladung wie auch auf die Art der Materialien bezieht, die der Vor-Verstückelung
zugeführt
werden sollen. Der Steuerkreis 48 wird vorzugsweise auch
mit Anzeigetafeln 54 verbunden, die es dem für die Anlage
Verantwortlichen erlauben, den Betrieb der Vor-Brechanlage ständig zu
verfolgen und eventuelle Betriebsprobleme ausfindig zu machen.
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Die Antriebsmotoren 36 und 42 sind
vorzugsweise Gleichstrommotoren mit Vollflusserregung. Bei diesen
Motoren repräsentiert
die Induktionsspannung die Rotationsgeschwindigkeit der dem Motor zugeordneten
Welle und der Induktionsstrom das Drehmoment. So ist beispielsweise
bei dem an die Antriebswelle gekoppelten Motor der Strom des den Motor
steuernden Reglers auf 370 Ampere begrenzt, was ein Drehmoment vom
450.000 Nm bewirkt. Bei einem solchen 120 kW Leistungsmotor kann
die maximale Rotationsgeschwindigkeit der angetriebenen Welle nur
2,7 Umdrehungen pro Minute betragen, damit ein Betrieb bei konstantem
Drehmoment gewährleistet
ist. Um eine Geschwindigkeit zu erlangen, die höher als 2,7 Umdrehungen pro
Minute beträgt,
muss man, im besonderen Fall dieses Motors und unter Beibehaltung
gleicher Leistung, das Prinzip der Flussverminderung einsetzen,
welches darin besteht, die Erregerspannung zu verkleinern, was dann eine
Erhöhung
der Geschwindigkeit, jedoch bei gleichzeitiger Verringerung des
Drehmoments erlaubt.
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Also hat der Steuerkreis unter anderem
auch die Funktion, wenn die vorgeschriebene Geschwindigkeit niedriger
als 2,7 Umdrehungen pro Minute ist, den Regler so zu steuern, dass
der Motor in Vollflusserregung gehalten wird und bei einer Geschwindigkeit jenseits
von 2,7 Umdrehungen pro Minute bis zu 4 Umdrehungen pro Minute den
Fluss proportional zu reduzieren.
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Was die schnelle Welle betrifft,
also die Zerstückelungswelle,
so ist der diesem Motor zugeordnete Regler auf 1.400 Ampere begrenzt,
was ein Drehmoment von 415.000 Nm bewirkt. Für einen 420 kW Leistungsmotor
soll die maximale Geschwindigkeit für einen Betrieb bei konstantem
Drehmoment 12 Umdrehungen pro Minute nicht übersteigen.
Wenn man unter Beibehaltung der Leistung eine Geschwindigkeit größer als 12 Umdrehungen
pro Minute wünscht,
setzt man wie schon erklärt
wurde, die Flussverminderung ein. Folglich besteht die Tätigkeit des
dem Regler zugeordneten Steuerkreises in dem Maße darin, den Motor in Vollflusserregung
zu halten, wie die in den Steuerkreis einprogrammierte Geschwindigkeit 12 Umdrehungen
pro Minute unterschreitet Soll dagegen die Geschwindigkeit zwischen 12 und 17 Undrehungen
pro Minute liegen, dient der Regler des Steuerkreises zur Verminderung
des Flusses auf proportionale Art und Weise.
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Der Steuerkreis 48 dient
nicht nur zur Übermittlung
der Betriebsparameter jeden Motors als Funktion von gewünschter
Geschwindigkeit und gewünschtem
Drehmoment an den Antriebskreis, einschließlich der zugeordneten Regler,
sondern auch der Kontrolle des Gleichlaufs des Betriebs der beiden Wellen.
Tatsachlich darf die schnelle Welle in keinem Fall eine Geschwindigkeit
haben, die derjenigen der langsamen Welle nahe kommt, da in diesem
Fall überhaupt
kein Zerstückelungsergebnis
erzielt würde.
Dementsprechend überprüft der Steuerkreis 48, dass
der Wert der Geschwindigkeit der schnellen Welle einen Wert, der
als das Dreifache der langsamen Geschwindigkeit definiert werden
kann, nicht unterschreitet. Fallt die Geschwindigkeit der schnellen
Welle unter den dreifachen Wert der Geschwindigkeit der langsamen
Welle, so schickt der Kreis 48 ein Signal an den Antriebskreis
des der langsamen Welle zugeordneten Motors damit die Geschwindigkeitsanweisung
dieser Welle geändert
wird.
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Es versteht sich, dass die Gesamtheit
der durch den Steuerkreis 48 bewirkten Funktionen durch
Mittel der Informatik bewerkstelligt wird, beispielsweise mit Hilfe
eines Mikroprozessors, der verschiedene Programme, die den verschiedenen
Antriebs- und Steuerfunktionen entsprechen, ausführt.