EP1479441A2

EP1479441A2 - Aufschlusseinrichtung

Info

Publication number: EP1479441A2
Application number: EP04011761A
Authority: EP
Inventors: Heimo Wabnig
Original assignee: MeWa Recycling Maschinen und Anlagenbau GmbH
Current assignee: MeWa Recycling Maschinen und Anlagenbau GmbH
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2004-11-24
Also published as: DE10322624A1; EP1479441A3; DE10322624B4

Abstract

Eine verbesserte Aufschlusseinrichtung (1) weist einen Behälter (2) auf, an dessen Behälterwand (3) Leiteinrichtungen (8) zur Erzeugung von einwärts gerichteten Materialjets angeordnet sind. Diese Jets vergrößern die Zahl der stattfindenden Kollisionen zwischen den einzelnen Bruchstücken des Materials bei gleichbleibendem Leistungseintrag durch das Schlagwerkzeug (14) und ohne Erhöhung des Verschleißes. Es wird dadurch der durchsatzbezogene Verschleiß gesenkt und die Bearbeitungszeit bzw. die Verweilzeit des Materials in der Aufschlusseinrichtung vermindert. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufschlusseinrichtung, insbesondere zur Auflösung von Materialverbünden durch stumpfe Schläge.

Zum Recycling von Kühlgeräten, Leiterplatten, Büromaschinen sowie beispeilsweise zum Aufschluss von anderweitigem Material, das miteinander innig verbundene Bestandteile enthält, wird häufig ein so genannter Querstromzerspaner eingesetzt, wie er aus der DE 43 00 784 A1 bekannt ist. Dieser Querstromzerspaner weist einen zylindrischen Aufschlussbehälter auf, der einen im Wesentlichen leeren Innenraum umschließt. Über dem flachen Boden des aufrecht stehenden Behälters kreisen Kettenabschnitte, die jeweils an einem Ende an einer zentralen Nabe gehalten sind. Die Nabe ist von einem Elektromotor angetrieben. Die Ketten dienen als Schleuderwerkzeuge, um in den Aufschlussraum eingebrachtes Material in dem Aufschlussraum herumzuwirbeln. Dabei stoßen die in den Zerkleinerungsraum gegebenen Teile vielfach zusammen, wodurch große Bestandteile zerreißen oder zerbrechen und Materialverbünde aufgelöst werden. Beispielsweise lösen sich insbesondere Verbindungsstellen wie Klebestellen, Schraubverbindungen, Nietverbindungen und ähnliches auf. Beispielsweise können Kühlgeräte in einem solchen Querstromzerspaner so weit aufgeschlossen werden, dass nach einer gewissen Aufbereitungszeit ein Gemisch aus Brocken und Stücken verschiedenen Materials vorliegt, wie beispielsweise Stahlstücke, Kupferstücke, Aluminiumstücke, Polysterolstücke, Polyurethanbestandteile usw., wobei zwischen den verschiedenen Materialien kaum noch Verbindung besteht.

Es ist in der Vergangenheit versucht worden, die Effizienz eines solchen Querstromzerspaners noch zu verbessern. Dazu schlägt die DE 199 03 525 A1 vor, die Behälterwand des Aufschlussbehälters innen mit Vorsprüngen zu versehen. Die Vorsprünge, die nach Art von Zinken oder Rippen ausgebildet sind, stellen Hindernisse dar, an denen die Bruchstücke zusätzlich zerkleinert werden können. Sie unterliegen jedoch einem erheblichen Verschleiß.

Die genannte Druckschrift offenbart auch eine Ausführungsform, bei der die Behälterwandung mit Rippen versehen ist, die im Querschnitt ein Sägezahnprofil festlegen. Damit wird das im Aufschlussbehälter befindliche Material je nach Drehrichtung unterschiedlich behandelt. Ist die Drehrichtung so gewählt, dass das Material auf die flach ansteigende Seite der Rippe trifft, erhält es einen zusätzlichen Drehimpuls, was die Zerkleinerung unterstützt. Die Wirksamkeit dieser Maßnahme bleibt jedoch auf den wandnahen Bereich beschränkt.

Aus der US-PS 5 697 563 ist darüber hinaus eine Kettenzerkleinerungseinrichtung vorgesehen, die einen zylindrischen, aufrecht stehenden Behälter aufweist. In dem Behälterinnenraum ist eine nahezu die gesamte Höhe des Innenraums einnehmende Welle angeordnet, die den Boden durchsetzt und von unten her angetrieben ist. Die Welle trägt auf ganzer Höhe verteilt Kettentrume, die nahezu bis zur Behälterwand reichen. Die Ketten sind dabei in mehreren Etagen angeordnet. Jeweils auf gleicher Höhe mit den Ketten ist an der Behälterinnenwand ein Satz von Leitelementen angeordnet, die eine zum Behälterinnenraum geneigte Leitfläche aufweisen. Sie dienen dazu, das mit den Ketten rotierende Material zurück in den Bereich der Ketten zu leiten, so dass es nicht nur an der Behälterwand entlang schleift.

Bei dieser Einrichtung findet die Materialzerkleinerung weitgehend durch Wechselwirkung zwischen den Leitelementen, den Ketten und dem zu zerkleinernden Material statt, so dass insgesamt ein relativ großer Verschleiß zu verzeichnen ist.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine hochwirksame Aufschlusseinrichtung zu schaffen, die einen geringen Maschinenverschleiß aufweist.

Diese Aufgabe wird mit der Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 1 gelöst:

Die erfindungsgemäße Aufschlusseinrichtung weist einen Aufschlussbehälter auf, über dessen Boden ein stumpfes Schlagwerkzeug angeordnet ist. Dieses vollführt eine Kreisbewegung und dient dazu, in den Innenraum eingebrachtes Material herumzuwirbeln. Das derart angetriebene Material steigt in dem Behälter in einem Wirbel auf und tritt somit in den freien Flugraum oberhalb des Schlagwerkzeugs ein. Eine oder mehrere an der Behälterwand angeordnete Leiteinrichtungen wirken dabei auf wandnahe fliegende Teile ein, indem sie diesen eine radial nach innen gerichtete Bewegungskomponente erteilen. Die dadurch nach innen fliegenden Teile kreuzen die Flugbahn von in dem Flugraum herumwirbelnden anderen Teilen, wodurch es in dem freien Flugraum zu fortwährenden heftigen Materialkollisionen kommt. Diese werden dadurch verursacht, dass sich ein erster Teil des Materials weitgehend in Umfangsrichtung bewegt, während ein anderer, von den Leiteinrichtungen erfasster Teil des Materials sich quer oder schräg zu dieser Flugbahn bewegt. Außerdem bewirken die Leiteinrichtungen, dass durch die Umlenkung der Stoffströme radial nach innen, oberhalb des stumpfen Schlagwerkzeugs in dem freien Flugraum eine Zone vermehrter Zusammenstöße ohne Wandberührung entsteht. Durch die innigen Zusammenstöße der einzelnen Materialbruchstücke werden Materialverbünde gelöst, ohne dass Zerkleinerungswerkzeuge auf den Stoffstrom einwirken müssten. Der Maschinenverschleiß ist deshalb nicht höher als bei einem herkömmlichen Querstromzerspaner, wobei jedoch durch die intensivierten Zusammenstöße innerhalb des Materials ein schnellerer Aufschluss und somit ein höherer Durchsatz erreicht wird. Somit wird der Maschinenverschleiß, bezogen auf den Materialdurchsatz, minimiert. Dies wird letztendlich erreicht, indem ein größerer Anteil der in das Material eingebrachten Energie zum Aufschluss des Materials genutzt wird, ohne die Anlage selbst mehr zu belasten.

Weiter zeigt sich, dass der Aufschluss relativ schonend erfolgt. Es wirken keine scharfen Kanten auf das aufzuschließende Material ein. Dadurch bleiben Baugruppen, wie beispielsweise Motoren, Leiterplatten, Kondensatoren, Transformatoren und ähnliches, in der Regel weitgehend intakt, während die sonstigen Materialverbünde eines Kühlgeräts, einer Büromaschine oder eines sonstigen Geräts, bereits vollständig aufgeschlossen sind. Große Verbünde werden in der Regel ganz gelöst. Kunststoffteile zersplittern in relativ große Einzelteile, was die Erkennbarkeit und Klassifizierbarkeit erhöht. Schneidende Werkzeuge, die insbesondere Elektrolytkondensatoren oder ölgefüllte Kondensatoren verletzen könnten, sind nicht vorhanden. Diese können somit an der Zerkleinerung teilnehmen, wobei sie im Anschluss an dieselbe im Ganzen aus dem aufgeschlossenen Material entfernt werden können. Die Freisetzung, beispielsweise PCB-haltiger Substanzen kann dadurch sicher unterdrückt werden. Außerdem ist es möglich, die auf Leiterplatten vorhandenen Wertstoffe (z.B. Gold) geordnet zu erfassen, weil die Leiterplatten kaum beschädigt werden. Ebenso können Motoren oder Transformatoren, die in dem Prozess zwar deformiert, dabei aber nicht desintegriert werden, im Ganzen recycelt werden.

Es wird bevorzugt, den Innenraum so zu gestalten, dass er sich vom Boden ausgehend nach oben insbesondere über den Bereich des Schlagwerkzeugs hinweg nach oben zunächst trichterförmig erweitert. Dadurch wird das Aufsteigen des Materials aus dem Bereich des Schlagwerkzeugs in den freien Flugraum hinein erleichtert und gefördert.

Es hat sich gezeigt, dass das Aufsteigen des Materials besonders gefördert wird, wenn der Trichter relativ schlank ist. Dies wird erreicht, indem der Konuswinkel des Trichters, d.h. der Winkel, den einander gegenüber liegende Mantellinien des Trichters miteinander einschließen, kleiner als 90° vorzugsweise kleiner als 50° ist. Damit schließt die Trichterwandung mit dem Boden zu dem Innenraum hin einen Winkel ein, der größer als 90°, dabei aber kleiner als 60° ist.

An der Behälterwand sind vorzugsweise etwa auf Höhe des Schleuderwerkzeugs beginnend und sich nach oben erstreckend ein oder mehrere Leiteinrichtungen angeordnet, die dazu dienen, einen erheblichen Teil des Materialstroms von seiner an der Behälterwand entlang führenden Bahn abzulenken und zu dem Behälterzentrum hinzuleiten. Diese Umleitung soll vorzugsweise ohne Abbremsung des Materials geschehen. Dazu sind die Leiteinrichtungen vorzugsweise kantenlos und ohne Prallflächen ausgebildet. Vielmehr weisen sie lediglich Leitflächen auf, die im spitzen Winkel von vorzugsweise kleiner 45°, weiter vorzugsweise kleiner 30° zu der Behälterwand orientiert sind. Noch mehr wird bevorzugt, den Winkel kleiner als 15° zu halten, um ein Umleiten des Materials ohne Impulsverlust durchzuführen. Dabei sind die Leitflächen vorzugsweise relativ großflächig ausgebildet, wodurch auch große Bruchstücke, die zu Beginn eines Aufschlussvorgangs vorhanden sein können, wirksam in die Behältermitte geleitet werden.

Vorzugsweise sind mehrere Leiteinrichtungen vorgesehen, die zueinander in Umfangsrichtung beabstandet sind. Damit liegt zwischen zwei einander benachbarten Leiteinrichtungen jeweils ein Wandbereich, der einem Zylindermantel folgt.

Die Leiteinrichtungen sind untereinander vorzugsweise gleich ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, unterschiedliche Leiteinrichtungen, z.B. größere und kleinere an unterschiedlichen Stellen vorzusehen. Es hat sich bewährt, die Leiteinrichtungen auf gleicher Höhe an der Peripherie des freien Flugraums anzuordnen. Sie können jedoch bedarfsweise auch höhenversetzt sein. Das Profil der Leiteinrichtungen kann symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet sein. Ein symmetrisches Profil ermöglicht den gleichwertigen Betrieb der Aufschlusseinrichtung in beiden Drehrichtungen. Die Leiteinrichtungen sind etwas höher beansprucht als die übrigen Teile der Behälterwand. Durch die symmetrische Ausbildung wird somit eine Verdoppelung der Standzeit erreicht, wenn die Aufschlusseinrichtung zunächst in einer Drehrichtung bis zur Verschleißgrenze und danach in der anderen Drehrichtung wiederum bis zur Verschleißgrenze betrieben wird. Asymmetrische Geometrien der Leiteinrichtungen haben hingegen den Vorteil, dass unterschiedliche Materialien aufgeschlossen werden können. An einer Seite kann die Leiteinrichtung hinsichtlich eines Materialgemischs optimiert sein, während die andere Seite für ein anderes Material gedacht ist.

Die stumpfen Schlagwerkzeuge können Kettenabschnitte (Kettentrume) sein, die an einer zentralen Nabe aufgehängt sind. Dabei genügt es, wenn die Ketten in einer einzigen gemeinsamen Ebene knapp oberhalb des Bodens angeordnet sind. Sie dienen nicht nur zum Beschleunigen des eingegebenen Materials sondern auch zum Materialaustrag, indem sie den Boden gewissermaßen fegen ohne ihn wirklich zu berühren. In Betrieb sind sie durch Fliehkraft gestreckt.

Bei einer verfeinerten Ausführungsform können auch Kettentrume in zwei oder mehreren übereinander liegenden Ebenen angeordnet werden, wobei sie sich noch immer unterhalb des freien Flugraums befinden. Bevorzugterweise sind alle Ketten oder sonstigen stumpfen Schlagwerkzeuge unabhängig davon, ob sie in einer oder in mehreren Ebenen angeordnet sind, innerhalb des trichterförmigen Bereichs der Behälterwand angeordnet, falls ein solcher trichterförmiger Bereich vorgesehen ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform definiert die Leiteinrichtung ein, zwei oder vorzugsweise mehrere, wie beispielsweise drei oder vier, schraubenförmige Bahnen, die an dem Umfang der Behälterwand aufsteigend entlang führen. Die einzelnen Bahnen können voneinander durch Stege separiert sein. An ihren Enden sind sie nach Art von Sprungschanzen auf die Behältermitte zu gerichtet, so dass hier eine Kollisionszone entsteht. Die Fokussierung des Materials auf diese Kollisionszone kann noch verstärkt werden, wenn die Bahnen wenigstens an ihrem Ende gegen die Längsachse des Behälters geneigt sind, so dass sich der in jeder Bahn entlang laufende Materialstrom zu einem engen Schlauch zusammendrängt.

Die vorgestellte Aufschlusseinrichtung kann sowohl kontinuierlich als auch chargenweise betrieben werden. Es ist darüber hinaus möglich, den Behälter zu inertisieren und/oder mit Inertgas zu spülen, um freigesetzte flüssige oder gasförmige Stoffe aufzufangen. Bedarfsweise kann der Behälter jedoch auch offen betrieben werden, beispielsweise wenn nicht gasende Materialien verarbeitet werden.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung oder aus Unteransprüchen. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:

Figur 1: eine Aufschlusseinrichtung in schematischer, geschnittener, perspektivischer Darstellung,
Figur 2: die Aufschlusseinrichtung nach Figur 1 in einer schematisierten, vertikal geschnittenen Seitenansicht,
Figur 3: eine abgewandelte Ausführungsform der Aufschlusseinrichtung in schematisierter, vertikal geschnittener Seitenansicht,
Figur 4: den Materialstrom in der Aufschlusseinrichtung nach Figur 2 oder 3,
Figur 5: den Materialstrom in einer abgewandelten Ausführungsform der Aufschlusseinrichtung,
Figur 6 bis 8: weitere Ausführungsformen von Aufschlusseinrichtungen anhand einer schematischen Darstellung eines Profils der Behälterwand in einer horizontalen Schnittebene oberhalb des trichterförmigen Bereichs des Behälters,
Figur 9: eine abgewandelte Ausführungsform der Aufschlusseinrichtung in teilweise aufgeschnittener, perspektivischer Darstellung,
Figur 10: eine weiter abgewandelte Ausführungsform der Aufschlusseinrichtung in teilweise aufgeschnittener, perspektivischer Darstellung und
Figur 11: eine schematisierte Draufsicht auf die Aufschlusseinrichtung nach Figur 9 oder 10 mit Andeutung des Materialflusses.

In Figur 1 ist eine Aufschlusseinrichtung 1 veranschaulicht, die beispielsweise dazu dient, die in Bürogeräten, Kühlgeräten oder anderen Produkten enthaltenen Materialien voneinander zu lösen, so dass sie in einem nachfolgenden Prozess voneinander getrennt werden können. Die Aufschlusseinrichtung 1 weist einen Aufschlussbehälter 2 mit im wesentlichen zylindrischer Behälterwand 3 auf. Die Behälterwand 3 umschließt einen Innenraum 4, der unten durch einen Boden 5 abgeschlossen ist. Ebenso kann der Innenraum 4 an seiner Oberseite geschlossen und mit einer Zuführöffnung versehen sein. Der obere Abschluss kann in Form einer Kuppel, in Form einer ebenen Wand oder anderweitig gestaltet sein.

Der Innenraum 4 des Aufschlussbehälters 2 ist nicht exaxt zylindrisch. Im Anschluss an den Boden 5 ist der Innenraum 4 konisch begrenzt. Dazu kann die Behälterwand 3 selbst konisch geformt sein oder, wie in Figur 1 veranschaulicht, ein konischer Einsatz 6 vorgesehen sein. Dieser ist seitlich, unmittelbar im Anschluss an den Boden 5 oder knapp oberhalb desselben durch eine Austragöffnung 7 unterbrochen, über die Material aus dem Innenraum 4 ausgeleitet werden kann. Alternativ kann die Austragöffnung 7 auch in dem Boden 5 ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, den Materialfluss im Bereich des Bodens 5 während des Betriebs der Aufschlusseinrichtung 1 am wenigsten zu stören.

An der Behälterwand 3 sind ein oder mehrere Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 (siehe auch Figur 4) angeordnet, die dazu dienen, den Materialstrom zu leiten. Die Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 sind untereinander gleich ausgebildet. Die nachfolgende Beschreibung der Leiteinrichtung 8 gilt somit entsprechend für alle anderen. Die Leiteinrichtung 8 wird durch einen abgerundeten Körper gebildet, dessen etwa zylindrisch gewölbte Wand in den Innenraum 4 vorsteht. Die in Radialrichtung gemessene Dicke der Leiteinrichtung 8 ist vorzugsweise geringer als die Breite des Einsatzes 6 an dem Boden. Damit taucht die Leiteinrichtung 8 in den Einsatz 6 ein, ohne den Boden 5 zu erreichen. Die Krümmungsachse der Leiteinrichtung 8 liegt außerhalb des Aufschlussbehälters 2 und ist vorzugsweise etwa parallel zu der Mittelachse des Aufschlussbehälters 2 orientiert. Die Leiteinrichtung 8 weist somit eine gewölbte Leitfläche 14 auf. Diese schließt mit der inneren Wandung der Behälterwand 3 einen spitzen Winkel α ein, der vorzugsweise kleiner als 30° ist. Entsprechende Leitflächen 15, 16, 17 weisen die anderen Leiteinrichtungen 9, 11, 12 auf.

Die Leiteinrichtung 8 erstreckt sich in Richtung von dem Boden 5 weg, ungefähr bis auf mittlere Höhe der Behälterwand 3. Der sich oberhalb des Einsatzes 3 befindende Teil des Innenraums 4 bildet einen als Aufschlussraum dienenden freien Flugraum 18, der nahezu den gesamten Innenraum 4 des Aufschlussbehälters 2 ausmacht. Die Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 sind an der Peripherie dieses Flugraums 18 angeordnet und erstrecken sich über einen Teil von dessen Wandung.

Zur Beschleunigung des aufzuschließenden Materials dient ein stumpfes Schlagwerkzeug 19, das über dem Boden 5 umläuft. Das Schlagwerkzeug 19 wird durch mehrere Kettentrume 21, 22, 23, 24 gebildet, die mit einem Ende jeweils an einem zentralen Kettenkopf aufgehängt sind, der eine Nabe 25 bildet. Die Länge der beispielsweise ingesamt sechs Kettentrume 21, 22, 23, 24 ist so bemessen, dass die Behälterwand 3 oder den Einsatz 6 gerade nicht berühren, wenn sie durch Fliehkraft gestreckt sind. Die Kettentrume 21, 22, 23, 24 sind gelenkig an der Nabe 25 gelagert und in vorzugsweise gleichen Winkelabständen zueinander in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Der Abstand zu dem Boden 5 ist so gering, dass auf dem Boden 5 liegende größere Bruchstücke von den unter Fliehkraft stehenden Kettentrumen 21, 22, 23, 24 erfasst und aufgewirbelt werden.

Die Nabe 25 ist von einer Welle 26 gehalten, die den Boden 5 durchsetzt und mit einer Antriebseinrichtung, wie beispielsweise einem Abtrieb eines Elektromotors oder eines entsprechenden Zwischengetriebes in Verbindung steht. Sie kann axial fest oder auch axial verstellbar gefasst oder gehalten sein.

Die insoweit beschriebene Aufschlusseinrichtung 1 arbeitet wie folgt:

In Betrieb rotiert die aus den Figuren 1 und 2 ersichtliche Nabe 25 mit einer von der Antriebseinrichtung vorgegebenen Drehzahl. Bei chargenweisem Betrieb ist die Austragöffnung 7 geschlossen. Es wird nun aufzuschließendes Material, beispielsweise zu recycelnde Geräte (Staubsauger, Mikrowellen, Kühlgeräte, elektronische Geräte oder ähnliches) in den Innenraum 4 gegeben. Die Kettentrume 21, 22, 23, 24 beschleunigen die Geräte nun und wirbeln sie in dem Innenraum 4 herum. Die Geräte steigen dadurch alsbald in den Flugraum 18 auf, wobei sie schon teilweise zersplittern oder zerbrechen. Sie bilden einen umlaufenden Materialstrom 27, wie er aus Figur 4 ersichtlich ist. Das Wirbelzentrum dieses Materialstroms 27 liegt im Wesentlichen in der Behältermitte und somit koaxial zu der Drehachse 26. Der an der Behälterwand 3 entlang laufende Teil des Materialstroms 27 wird von den Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 erfasst. Die Leitflächen 14, 15, 16, 17 leiten einen Teilstrom 28 des Materialstroms 27 zum Behälterzentrum, wie in Figur 4 durch entsprechende Pfeile angedeutet ist. Der Weg des Teilstroms 28 durchkreuzt den Weg des Materialstroms 27. Dadurch kommt es zu vielen Kollisionen zwischen Teilen des Materialstroms 27 und des Teilstroms 28, die zur Zersplitterung der beteiligten Materialien und zur Trennung von Verbünden zwischen unterschiedlichen Materialien führen. Dieser Materialaufschluss erfolgt durch Wechselwirkung zwischen herumfliegenden Teilen, nicht aber durch Einwirkung von Werkzeugen auf die Teile. Das Schlagwerkzeug 19 dient lediglich dazu, die benötigte kinetische Energie in den Materialstrom 27 einzuleiten. Die Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 dienen lediglich dazu, den Teilstrom 27 umzuleiten, so dass es zur Wechselwirkung der ansonsten eher im Gruppenverband fliegenden Teile kommen kann. Die Leitflächen 14, 15, 16, 17 nehmen aufgrund ihres spitzen Winkels, den sie mit der Behälterwand 3 einschließen, keine Abbremsung der Bruchstücke vor. Während Figur 4 den Prozess schematisch und überhöht veranschaulicht, zeigt Figur 7 das Profil der Behälterwand 3 oberhalb des Einsatzes 6 etwa maßstäblich. Das Profil ist symmetrisch, so dass die Aufschlusseinrichtung 1 in beiden Drehrichtungen des Schlagwerkzeugs 19 betrieben werden kann.

Abweichend von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, als Schlagwerkzeug 19 in zwei oder mehreren Ebenen angeordnete Kettentrume 21a, 21b, 24a, 24b vorzusehen, wie insbesondere Figur 3 veranschaulicht. Dabei können die Kettentrume 21a, 21b, 24a, 24b paarweise übereinander oder auch mit Winkelabständen gegeneinander versetzt an der Nabe 25 gehalten sein. Es wird bevorzugt, hier jeweils aus zwei oder mehreren Kettenabschnitten gebildete "Kettenvorhänge" auszubilden. Der Ersatz der einzelnen Kettentrume 21 bis 24 einer, wie Figur 2 zeigt, relativ grob gliedrigen Ketten durch mehrere parallel zueinander angeordnete Kettenabschnitte, die miteinander einen Vorhang bilden, hat den Vorzug, dass ein hoher Aufschlussgrad zu erreichen ist. In dem Innenraum 4 vorhandenes Material wird auch dann sicher von dem Schlagwerkzeug 19 erfasst, wenn es schon relativ feinkörnig ist. Die Ausführungsform nach Figur 3 weist eine besonders hohe Effizienz auch beim weiteren Aufschluss feinstückigen Materials auf.

Eine weiter abgewandelte Ausführungsform der Aufschlusseinrichtung 1 ist schematisch in Figur 5 veranschaulicht. An der Behälterwand 3 sind hier insgesamt drei Leiteinrichtungen 8, 9, 11 angeordnet, die bezogen auf eine vertikal und radial orientierte Ebene asymmetrisch ausgebildet sind. Die Leitflächen 14, 15, 16 erstrecken sich ausgehend von der Behälterwand 3, an die sie tangential anschließen, in einer Spiralbahn zu dem Drehzentrum hin, das, wie in Figur 4 auch, durch ein kleines Kreuz markiert ist. Hiermit kann eine besonders effiziente Einleitung eines großen Teilstroms 28 in das Zentrum des Flugraums 18 hinein erzielt werden. Es kommt hier zu starken Frontalkollisionen des Materials im Zentrum des Flugraums 18. Das Material zehrt hier seine Energie auf und fällt somit im Zentrum des Aufschlussbehälters 2 wieder nach unten, um dort von dem Schlagwerkzeug 19 erneut beschleunigt und in den Flugraum 18 befördert zu werden.

Eine weitere Abwandlung des von den Leiteinrichtungen und der Behälterwand vorgegebenen Profils ist in Figur 6 veranschaulicht. Die Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 schließen glatt an die Behälterwand 3 an. Sie ergeben insgesamt eine Innenform, die einem Viereck mit abgerundeten Ecken nahekommt. Die bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen vorhandenen, aus Sicht des Behälterinnenraums konvexen Wandbereiche, die durch die Leitflächen 14, 15, 16, 17 gebildet sind, sind hier nahezu eben. Dennoch sind mehrere Stellen 31, 32, 33, 34 vorgesehen, die als Leitflächen ausgebildet sind und eine Krümmung aufweisen, die größer ist als die Krümmung der Behälterwand. Diese Stellen 31, 32, 33, 34 führen zur Umlenkung eines Teils des Materialstroms nach innen. Sie entsprechen somit dem Knick im Übergang zwischen der Behälterwand 3 und den Leitflächen 14, 15, 16, 17 bei der Ausführungsform nach Figur 4 oder auch der gegenüber der Behälterwand 3 erhöhten Krümmung der Leitflächen 14, 15, 16 bei der Ausführungsform nach Figur 5.

Figur 8 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform mit insgesamt sechs stärker gekrümmten Wandbereichen an den Stellen 35, 36, 37, 38, 39, 40. Die Umlaufrichtung des Materials, die von dem Schlagwerkzeug 19 vorgegeben wird, ist durch einen Pfeil 41 bezeichnet. Diese Bereiche oder Stellen 35 bis 40, die von einem Kreis um den Mittelpunkt M der Behälterwand 3 abweichend stärker nach innen gekrümmt sind als die Behälterwand, erzeugen nach innen gerichtete Materialjets, die sich mit der Umlaufströmung überkreuzen und in der Nähe der Behältermitte kollidieren.

In Figur 9 ist eine Aufschlusseinrichtung 1 in abgewandelter Ausführungsform veranschaulicht. Diese weist an ihrer Behälterwand 3 insgesamt vier Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 auf, die gemeinsam ein viergängiges, an der Behälterwand 3 nach oben führendes Gewinde bilden. Die Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 sind jeweils Bahnen, die durch schraubenförmig gewundene Stege 42, 43, 44, 45, 46 voneinander getrennt sind. Die Stege verlaufen schraubenförmig und parallel zueinander. Sie weisen entlang des gesamten Umfangs der Behälterwand 3 eine konstante radiale Höhe auf, die erst an ihrem Ende erheblich zunimmt. Hier ist zwischen zwei jeweils benachbarte Stege 42, 43; 43, 44; 44, 45 sowie 45, 46 jeweils eine Leitschaufel 47, 48, 49, 50 eingesetzt, die den in jeder Rinne entlang rutschenden Materialstrom auf das Behälterzentrum hin ablenkt. Vorzugsweise ist das Ende jeder Leitschaufel 47, 48, 49, 50 dabei im Wesentlichen radial orientiert. Dies geht beispielsweise auch aus Figur 11 hervor. Die Leitschaufeln 47, 48, 49, 50 sind vorzugsweise etwa einer Spirale folgend gekrümmt und geschlossen, d.h. ohne Öffnungen ausgebildet.

Die Funktion dieser Aufschlusseinrichtung 1 ergibt sich aus Figur 11. Der Umlauf der Kettentrumme 21, 24 erfolgt in Gegenuhrzeigerrichtung. Die Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 bilden jeweils ein Rechtsgewinde, so dass das von den Kettentrummen 21, 24 beschleunigte Material in Umfangsund Axialrichtung bewegt wird und dabei an der Behälterwand 3 entlang aufsteigt. Oberhalb der Kettentrumme 21, 24 treffen die Materialströme dann jeweils auf die Leitschaufeln 47, 48, 49, 50 und werden von diesen, wie in Figur 11 durch Pfeile angedeutet ist, zu dem Behälterzentrum hin abgelenkt. Hier bildet sich eine Kollisionszone, in der sich die Materialströme treffen. Die Stöße erfolgen frontal und stumpfwinklig, wodurch nahezu die gesamte kinetische in dem Material enthaltene Energie in Umformenergie umgesetzt wird. Es kommt deshalb zum Materialaufschluss und zur Materialzerkleinerung im Wesentlichen durch Wechselwirkung der einzelnen Teile des Materialstroms untereinander. Die durch den Zusammenprall abgebremsten Teile fallen dann im Zentrum des Behälters nach unten und werden von den Kettentrummen 21, 24 erneut beschleunigt. Sie laufen dann wiederum die Leiteinrichtungen entlang bis sie von den Leitschaufeln 47, 48, 49, 50 in das Kollisionszentrum des Behälters geleitet werden.

Die Aufschlusseinrichtung nach Figur 9 konzentriert den Kollisionsbereich, in dem sich das Material trifft, auf einen Zentralbereich des Behältervolumens mit geringem Radius. Die axiale Länge des Kollisionsbereichs entspricht etwa der Breite einer Leiteinrichtung 8, 9, 11 oder 12. Es wird bevorzugt, die Ausdehnung der Kollisionszone möglichst gering zu halten. Dies gelingt mit der Aufschlusseinrichtung 1 gemäß Figur 10. Soweit diese mit der Aufschlusseinrichtung 1 nach Figur 9 übereinstimmt, wird unter Zugrundelegung gleicher Bezugszeichen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen. Im Unterschied zu der Aufschlusseinrichtung 1 nach Figur 9 sind die Leitschaufeln 47, 48, 49, 50 hier nicht parallel zu der Längsachse des Behälters 1 sondern zu dieser im spitzen Winkel geneigt angeordnet. Sie schließen wiederum spaltfrei an die Behälterwand 3 an, so dass jeweils glatte, stufenlose Übergänge gebildet sind. Die insbesondere an der Leitschaufeln 47 in Figur 10 erkennbare Neigung derselben führt aber dazu, dass die Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 eine sich im Bereich der Leitschaufeln 47, 48, 49, 50 verengende Rinne bilden. Unter der Wirkung der Fliehkraft drängt sich der Materialstrom deshalb jeweils an einer Seite der betreffenden Rinne zusammen. Beispielsweise wird der die Leitschaufel 47 erreichende Materialstrom an dem Steg 42 zusammengedrängt. Damit erzeugen die Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 insgesamt sehr gebündelte Materialjets, die sich oberhalb der Nabe 25 in einem axial und radial sehr eingeengten Bereich treffen.

Eine verbesserte Aufschlusseinrichtung weist einen Behälter auf, an dessen Behälterwand Leiteinrichtungen zur Erzeugung von einwärts gerichteten Materialjets angeordnet sind. Diese Jets vergrößern die Zahl der stattfindenden Kollisionen zwischen den einzelnen Bruchstücken des Materials bei gleichbleibendem Leistungseintrag durch das Schlagwerkzeug und ohne Erhöhung des Verschleißes. Es wird dadurch der durchsatzbezogene Verschleiß gesenkt und die Bearbeitungszeit bzw. die Verweilzeit des Materials in der Aufschlusseinrichtung vermindert.

Claims

Aufschlusseinrichtung (1), insbesondere zur Auflösung durch stumpfe Schläge,
mit einem Aufschlussbehälter (2), das einen im Wesentlichen runden Innenraum (4) aufweist, der von einer Behälterwand (3) umschlossen ist, die sich von einem im Wesentlichen horizontalen Boden (5) ausgehend nach oben erstreckt,
mit wenigstens einer an der Behälterwand (3) angeordneten oder an dieser ausgebildeten Leiteinrichtung (8) mit einer Leitfläche (14), die einen Teil eines entlang der Behälterwand (3) laufenden Materialstroms (27) von der Behälterwand (3) weg leitet, und
mit einem oberhalb des Bodens (5) umlaufenden stumpfen Schlagwerkzeug (19), oberhalb dessen der ansonsten freie Innenraum (4) einen freien Flugraum (18) für das zu zerkleinernde Material bildet.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterwand des Aufschlussbehälters (3) im Wesentlichen zylindrisch ist.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Innenraum (3) des Aufschlussbehälters (3) von dem Boden (5) ausgehend nach oben zunächst trichterförmig erweitert.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterwand (3) oberhalb der trichterförmigen Erweiterung (6) eine konstante Weite aufweist.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der sich trichterförmig erweiternde Bereich (6) einen Konuswinkel aufweist, der geringer als 90°.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich trichterförmig erweiternde Bereich (6) einen Konuswinkel aufweist, der geringer als 60° ist.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung (8) kantenlos ausgebildet ist.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfläche (14) der Leiteinrichtung (8) mit der anschließenden Behälterwand (8) einen Winkel (β) einschließt, der größer als 130° ist.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfläche (14) in einer senkrecht zu dem Boden (5) gemessenen Richtung eine Ausdehnung aufweist, die größer ist als ein Fünftel der Höhe des Aufschlussbehälters (3).
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aufschlussbehälter (3) mehrere Leiteinrichtungen (8, 9, 11, 12) angeordnet sind.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtungen (8, 9, 11, 12) untereinander gleich ausgebildet sind.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Leiteinrichtungen (8, 9, 11, 12) auf gleicher Höhe ausgebildet sind.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung (8, 9, 11, 12) an der Peripherie des freien Flugraums (18) angeordnet ist.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leiteinrichtungen (8, 9, 11, 12) von dem Boden (5) aus gemessen nur bis zu einer mittleren Behälterhöhe erstrecken.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung (8) ein symmetrisches Profil aufweist.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Leiteinrichtungen (8, 9) vorgesehen sind, zwischen denen ein Abstand vorhanden ist, in der die Behälterwand (3) einer Zylinderfläche folgt.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem stumpfen Schlagwerkzeug (19) ein oder mehrere Kettentrume (21, 22, 23, 24) gehören, die jeweils mit einem Ende an einer Nabe (25) befestigt sind.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (25) von einer den Boden (5) durchsetzenden Welle (26) getragen ist, die koaxial zu dem Aufschlussbehälter (3) angeordnet ist.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettentrume (21, 22, 23, 24) in einer einzigen gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettentrume (21a, 21b) wenigstens zwei übereinander angeordneten Ebenen angeordnet sind.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung (8) wenigstens eine, vorzugsweise mehrere schraubenförmige Bahnen festlegt.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass jede der schraubenförmigen Bahnen an ihrem Ende auf das Zentrum des Aufschlussbehälters (3) gerichtet ist.
Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubenförmigen Bahnen wenigstens an ihrem Ende gegen die Längsachse des Aufschlussbehälters (3) geneigt angeordnet sind.