EP2065092A2

EP2065092A2 - Vorrichtung und Verfahren zum Auflösen des Verbundes von im Verbund vorliegendem Aufgabegut

Info

Publication number: EP2065092A2
Application number: EP08020705A
Authority: EP
Inventors: Hartmut Pallmann
Original assignee: Pallmann Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Pallmann Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2028-11-28
Also published as: EP2065092B1; US8544776B2; EP2065092A3; DK2065092T3; CA2645521A1; CA2645521C; US20090140085A1; ES2533012T3; DE102007058127A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Auflösen des Verbundes von im Verbund vorliegendem Aufgabegut. Die Vorrichtung umfasst ein innerhalb eines Gehäuses (1) angeordnetes Rotor-Stator-System, dessen Rotor (21) über seinen Umfang mit Bearbeitungswerkzeugen (24) bestückt ist und denen unter Einhaltung eines Arbeitsspalts (35) ortsfest gegenüber dem Gehäuse (1) angeordnete Statorwerkzeuge (26) radial gegenüberliegen. Dabei dient ein erster Umfangsabschnitt (41) zur Zuführung des Aufgabeguts und ein zweiter Umfangsabschnitt (42) zur Bearbeitung des Aufgabeguts. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der zweite Umfangsabschnitt (42) in Rotationsrichtung (23) des Rotors (21) unterteilt ist in einen ersten Teilabschnitt (43) und mindestens einen weiteren zweiten Teilabschnitt (44), wobei bezogen auf die Rotationsrichtung (23) des Rotors (21) am Anfang eines jeden Teilabschnitts (43, 44) ein Statorwerkzeug (26, 26') angeordnet ist, dem sich eine Bearbeitungsbahn anschließt. Ein erfindungsgemäßes Verfahren sieht vor, den Materialverbund des Aufgabeguts in einem ersten Verfahrensschritt durch Einwirkung von Scher- und/oder Reißkräften grob aufzulösen, um dann in einem nachfolgenden Verfahrensschritt eine Feinauflösung im Zuge einer Roll- und/oder Walkbewegung zu erreichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auflösen des Verbundes von im Verbund vorliegendem Aufgabegut gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein dementsprechendes Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 23.
Gegenstand der mechanischen Verfahrenstechnik ist die Ver- und Bearbeitung von Ausgangsstoffen zu einem Endprodukt. Angesichts schwindender Primärrohstoffe, eines gesteigerten Umweltbewußtseins und zunehmenden Kostendrucks gewinnt dabei die Aufbereitung von Abfallstoffen und -produkten zunehmend an Bedeutung, die auf diese Weise als Sekundärrohstoffe erneut Eingang in den Produktionszyklus finden.
Beim Recycling von Abfallstoffen und -produkten werden Betreiber entsprechender Anlagen vor große Herausforderungen gestellt, da diese Stoffe sehr unterschiedlich in Größe, Form und Zusammensetzung sind und sich aus diesen daher nur mit großem Aufwand wieder verwertbare Ausgangsstoffe herstellen lassen. Dies gilt in verstärktem Maße für Stoffe und Produkte, die als Verbundmaterialien vorliegen, deren Trennung sich naturgemäß besonders schwer gestaltet. Beispielhaft seien hier mit Nägeln, Schrauben oder sonstigen Metallteilen verunreinigtes Altholz, kunststoffummantelte elektrische Kabel mit Metallkern, Altreifen aus Gummi mit Stahleinlage, technische Gummiteile oder Elektronikschrott genannt. Ziel des Recyclings ist dabei stets, die einzelnen am Verbund beteiligten Komponenten möglichst sortenrein zu gewinnen, um sie als Ausgangsstoff für andere Herstellungsprozesse verwenden zu können.
Zu diesem Zweck sind mehrstufige Verfahren und Anlagen bekannt, die vom Aufgabegut sukzessive durchlaufen werden. Die einzelnen Verfahrensstufen werden dabei jeweils von in Reihe geschalteten Vorrichtungen gebildet, deren Bearbeitungswerkzeuge an die spezielle Art des aus der im Verfahrensprozess stromaufwärts liegenden Vorrichtung entstammenden Aufgabeguts nach Größe, Form und Zusammensetzung angepasst sind. Im Regelfall erfolgt in jeder Stufe eine Zerkleinerung durch Schneidvorrichtungen. Dabei werden in jeder Stufe eine oder mehrere Komponenten des Verbundmaterials aus dem Aufgabegut abgezogen bis im Idealfall schließlich die Komponenten des Verbundmaterials vollständig voneinander getrennt vorliegen.
Mit dieser Vorgehensweise lässt sich zwar ein Auflösen des Verbundes und Trennen der Verbundmaterialien erreichen. Der Nachteil besteht jedoch in der Notwendigkeit für jede Bearbeitungsstufe eine eigene Vorrichtung vorhalten zu müssen, womit im Hinblick auf Anschaffung, Instandhaltung und Betrieb beträchtliche wirtschaftliche Nachteile in Kauf zu nehmen sind.
Aus der US 2006/0118671 A1 ist eine Vorrichtung zum Recyceln von Altreifen mit einem horizontalen Rotor bekannt, der innerhalb eines Gehäuses drehbar gelagert ist. Der Rotor ist über seinen Umfang mit Zerkleinerungswerkzeugen bestückt, die mit am Gehäuse stationären Statorwerkzeugen zusammenwirken. In Umlaufrichtung des Rotors schließt sich an die Statorwerkzeuge eine durchgehende Siebfläche an, über die das ausreichend aufgeschlossene und zerkleinerte Aufgabegut abgezogen wird.
Die Bearbeitung des Aufgabeguts erfolgt nach dessen Aufgabe von oben zunächst durch dessen Zerkleinerung zwischen Rotor- und Statorwerkzeugen und dann durch weiteres Auflösen des Verbundes der am Verbund beteiligten Materialkomponenten zwischen Rotor- und Sieboberfläche. Durch die konstanten konstruktiven Rahmenbedingungen im Bereich der Bearbeitungszone ergibt sich eine gleichbleibende Bearbeitung des Aufgabeguts über die gesamte Sieblänge. Dies hat zur Folge, dass sich derartige Vorrichtungen nur für in Form und Größe in engen Grenzen variierendes Aufgabegut eignen, weshalb sich diese Vorrichtung in erster Linie für den Einsatz innerhalb einer Stufe des zuvor beschriebenen Gesamtverfahrens anbietet.
Ein weiterer Nachteil derartiger Vorrichtungen besteht in dem über die Sieblänge uneinheitlichen Verschleiß. Es hat sich gezeigt, dass der Verschleiß der Siebfläche im Bereich nach dem Statormesser am größten ist, mit der Folge, dass Siebe allein aufgrund der dortigen starken Abnutzung bereits gewechselt werden müssen, während im Endbereich noch genügend Reserven vorhanden sind. Um hier die Standzeiten der Siebe zu erhöhen, ist es auch schon bekannt, die Siebe zu drehen, so dass der in Rotationsrichtung das Siebende bildende Abschnitt nach Drehung des Siebes den Siebanfang bildet. Dadurch erhält man Siebe, die verschleißbedingt am Siebanfang und - ende stark abgenutzt sind, während der mittlere Bereich nur mäßige Verschleißerscheinungen zeigt.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, bekannte Vorrichtungen und Verfahren weiter zu entwickeln, um sowohl im Hinblick auf einen möglichst großen Einsatzbereich bezüglich des Aufgabeguts als auch im Hinblick auf die erreichbare Qualität des Endprodukts als auch im Hinblick auf einen wirtschaftlichen Betrieb Verbesserungen zu erreichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 23 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, sowohl den Verbund der beteiligten Materialien als auch deren Trennung innerhalb einer einzigen Vorrichtung zu erreichen. Dies gelingt gemäß der Erfindung durch eine mehrstufige Bearbeitung des Aufgabeguts, wozu die Bearbeitungsbahn in mehrere aufeinanderfolgende Teilabschnitte unterteilt ist. Jeder Teilabschnitt definiert eine Bearbeitungszone mit jeweils spezifischen Prozessparametern, die eine ganz spezifische Art der Bearbeitung ergeben und in ihrer Abfolge sowohl auf das Ausgangsmaterial als auch das im Zuge der Bearbeitungsart entstehende End- oder Zwischenprodukt abgestimmt sind. Im Vordergrund der Art der Bearbeitung steht jedoch nicht die Zerkleinerung des Aufgabeguts, sondern das Auflösen des Materialverbundes durch Scheren, Reißen, Stoßen, Quetschen, Drücken, Reiben, Rollen, Kneten, Walken, Verdichten und dergleichen oder einer Kombination oder Teilkombination aus diesen Bearbeitungsarten.
Gemäß einer ersten Umsetzung der Erfindung und in Abhängigkeit von der Art des Aufgabeguts ist es möglich, dass die Bearbeitung im ersten Teilabschnitt und zweiten Teilabschnitt sich im wesentlichen gleichen, so dass das Aufgabegut mehrmals der gleichen Bearbeitung unterzogen wird, mit dem Ergebnis einer intensiveren Bearbeitung und daraus resultierenden höheren Maschinenleistung.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht demgegenüber vor, die aufeinanderfolgenden Teilabschnitte konstruktiv unterschiedlich auszugestalten. Auf diese Weise ist es möglich, jede Bearbeitungsstufe durch Anpassung der Prozessparameter an die Art des Aufgabeguts zu optimieren. Dies ist vor allem bei inhomogenem Aufgabegut wie zum Beispiel der Bearbeitung von Altreifen oder Elektronikschrott von besonderem Nutzen. So kann das Aufgabegut im ersten Teilabschnitt zunächst intensiven Reiß- und Scherkräften ausgesetzt werden, mit dem Ziel der groben Auflösung des Materialverbunds, bevor es im Bereich der Bearbeitungsbahn des ersten Teilabschnitts Stoß-, Reib-, Knet- und/oder Verdichtungskräften zur weiteren Feinauflösung des Materialverbunds unterworfen wird. Im zweiten Teilabschnitt kann dann der Schwerpunkt der Bearbeitung auf eine Zerkleinerung des Aufgabeguts gerichtet sein. Dabei ist es denkbar, dass die Bearbeitungsbahn des ersten Teilabschnitts einen reinen Materialaufschluss durch den Einsatz von Prallelementen erzeugt und erst im zweiten Teilabschnitt der Abzug der Komponenten des Materialverbundes über Siebflächen vorgenommen wird. Besonders bevorzugt sind jedoch Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die Bearbeitungsbahn eines jeden Teilabschnitts von einem Sieb gebildet ist.
Gegenüber bekannten Verfahren mit zu diesem Zweck mehreren Vorrichtungen ergibt sich zunächst der Vorteil geringerer Kosten für Anschaffung und Unterhalt. Durch die Reduktion und Konzentration der Bearbeitung innerhalb nur einer Vorrichtung ergibt sich als weiterer Vorteil ein geringerer Platzbedarf, da zusätzliche Vorrichtungen und Übergabeeinrichtungen von einer Station zur anderen nicht benötigt werden.
Durch die intensive Bearbeitung des Aufgabeguts entlang des zweiten Umfangsabschnitts, bei der stets zwei oder mehr Bearbeitungsstufen gleichzeitig aktiv sind, arbeitet eine erfindungsgemäße Vorrichtung gegenüber den eingangs erwähnten effektiver und ermöglicht daher einen wirtschaftlicheren Betrieb.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Teilabschnitte in Umlaufrichtung des Rotors gleich groß sind oder größer werden. Eine solche Konstruktion trägt einer Bearbeitungsart Rechnung, bei der das Aufgabegut im ersten Teilabschnitt sehr intensiv aufgeschlossen wird, um im nachfolgenden Teilabschnitt getrennt abgezogen zu werden. Durch die Volumenzunahme im Zuge der Bearbeitung wird auf diese Weise dem Aufgabegut mehr Raum und eine größere Siebfläche für den Austrag bereit gestellt.
Für andere Anwendungen ist es jedoch auch möglich, den ersten Teilabschnitt größer auszubilden als den nachfolgenden, woraus beispielsweise längere Verweildauern im ersten Umfangsabschnitt resultieren. Eine solche Ausführungsform kann beispielsweise bei Aufgabegut mit Beteiligung spröder Materialien eingesetzt werden, wo im ersten Teilabschnitt nach Aufbruch der Materialverbundes die spröden Materialanteile abgezogen werden.
Im Sinne der Anpassung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an die Art des Aufgabeguts kann es sich ferner von Vorteil erweisen, wenn der Arbeitsspalt zwischen Statorwerkzeugen und Bearbeitungswerkwerkzeugen in Rotationsrichtung unterschiedlich ist. Neben der Möglichkeit den Arbeitsspalt der in Umlaufrichtung ersten Werkzeugpaarung gleich oder kleiner auszubilden als den der nachfolgenden weist eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Werkzeugpaarungen auf, die in Umlaufrichtung des Rotors kleiner werden. Dadurch stellt sich eine Bearbeitungsverfahren ein, bei dem das Aufgabegut zunächst großen Quetsch-, Scher- und/oder Reißkräften ausgesetzt ist, während mit jeder Verringerung der Weite des Arbeitsspalts zwischen Stator- und Rotorwerkzeugen der Anteil an Schneidarbeit vergrößert wird und damit auch der Grad der Zerkleinerung des Aufgabeguts.
In diesem Sinne geeignete Größen des Arbeitsspaltes liegen ohne sich darauf einzuschränken beispielsweise zwischen 8 mm und 10 mm bei der in Rotationsrichtung ersten Werkzeugpaarung und zwischen 0,3 mm und 2 mm bei der in Rotationsrichtung letzten Werkzeugpaarung. Bei einer solchen Abfolge der Arbeitsspaltbreiten erfährt das Aufgabegut im Bereich der ersten Werkzeugpaarung keine schneidende, sondern eine wie oben beschriebene Bearbeitung. Eine überwiegend schneidende Bearbeitung erfolgt dann im Bereich der zweiten Werkzeugpaarung, wo die Breite des Arbeitsspalts deutlich geringer ist.
Durch die Art und Geometrie der Bearbeitungsbahn des ersten und zweiten Teilabschnitts, wo ein weiterer Materialaufschluss vor allem durch Stoßen, Quetschen, Rollen, Drücken, Reiben, Kneten, Verdichten, Walken und/oder dergleichen stattfindet, kann die Art und Intensität der Bearbeitung ebenfalls variiert werden. Aufgrund der geschlossenen Mantelfläche des Rotors, die den Raum für das Aufgabegut radial nach innen begrenzt, und der Siebe, die eine Begrenzung radial nach außen darstellen, ergibt sich dazwischen ein Ringspalt, in dem das Aufgabegut den zuvor erwähnten Bearbeitungsarten unterworfen wird, während über Siebflächen gleichzeitig zumindest eine Komponente des Aufgabeguts aus dem Bearbeitungsprozess ausgeschieden werden kann. Abhängig von der Weite des Ringspalts kann zusätzlich ein radialer Druck erzeugt werden, mit der Folge einer Intensivierung der Knet-, Quetsch-, Walk-, Reib-und/oder Verdichtungsarbeit und dem Ergebnis eines schnelleren und vollständigeren Auflösen des Materialverbundes und eines erhöhten Siebdurchgangs.
In diesem Zusammenhang ist es auch möglich zur gezielten Einflussnahme auf die Art der Bearbeitung den radialen Abstand zwischen dem Rotor und den Bearbeitungsbahnen der unterschiedlichen Teilabschnitte oder der Bearbeitungsbahn eines Teilabschnitts nicht konstant, sondern unterschiedlich auszubilden. Das führt zu einer wechselnden Abfolge von Kompressions- und Entspannungszonen für das Aufgabegut, die zu einem besonders intensiven Aufschluss des Aufgabeguts führen. Auch wird das Aufgabegut in Bereichen mit größerem Abstand längere Zeit in diesem Abschnitt gehalten. Der minimale Abstand zwischen Bearbeitungsbahn und Rotor kann dabei 30 mm betragen.
Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die freie Siebfläche im ersten Teilabschnitt kleiner ist als die freie Siebfläche im zweiten Teilabschnitt. Auf diese Weise kann das Aufgabegut im ersten Teilabschnitt gehalten werden bis eine Komponente des Aufgabeguts über die dortige Siebfläche ausgetragen ist, während die zweite Komponente dann im zweiten Teilabschnitt abgezogen werden kann. Bei Verbundmaterialien mit einer härteren Komponente, wie zum Beispiel Stahl, kann durch geeignete Siebwahl die härtere Komponente im ersten Teilabschnitt gehalten werden. Dort wirkt diese Komponente infolge erzwungener Reibung aneinander wie zusätzliche Bearbeitungswerkzeuge und unterstützt so den Auflöseprozess des Verbundmaterials zusätzlich. Der sich einstellende Effekt ist ein hoher Trennungsgrad bei geringem Verschleiß.
Daneben gehören ebenso Ausführungsformen zur Erfindung, bei denen die freie Siebfläche im ersten Teilabschnitt größer ist als in nachfolgenden, um die Art der Bearbeitung an die Eigenheiten des Aufgabeguts bzw. die Anforderungen an das Endprodukt vornehmen zu können.
Auch durch geeignete Wahl der Siebformen ist eine an die Art des Aufgabeguts gezielt angepasste Bearbeitung des Aufgabeguts möglich. Durch die Form und Größe der Sieblochung kann beispielsweise der Siebdurchgang und die Aufenthaltsdauer des Aufgabeguts im jeweiligen Teilabschnitt beeinflusst werden. Der Einsatz sogenannter aggressiver Siebe mit scharfen Kanten unterstützt die Zerkleinerung des Aufgabeguts, während stumpfe Sieböffnungen die Aufenthaltsdauer des Aufgabeguts in dem betreffenden Teilabschnitt der Bearbeitungsbahn vergrößern und vor allem eine Siebfunktion und weniger Zerkleinerungsfunktion ausüben. Die Siebe sind vorteilhafterweise symmetrisch ausgebildet sein, um deren einseitiger Abnutzung durch Drehen um 180° entgegenzuwirken.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht Statorwerkzeuge sowohl am Anfang des zweiten Umfangsabschnitts als auch an dessen Ende vor. Auf diese Weise ist ein Betrieb mit Rotation des Rotors wahlweise in die eine oder andere Richtung möglich. Das hat zunächst den Vorteil, dass verschleißträchtige Teile von beiden Seiten, also symmetrisch, beansprucht werden und daher höhere Standzeiten aufweisen. Bei asymmetrischer Bauart der Vorrichtung wird darüber hinaus mit einem Wechsel der Rotationsrichtung auch die Abfolge der Bearbeitungszonen getauscht, was ohne Umbau der Vorrichtung zu einer anderen Art der Bearbeitung führt und wiederum einen veränderten Einfluss auf den Aufschluss des Aufgabeguts bewirkt. Zusätzlich hat sich gezeigt, dass die Statorwerkzeuge am Ende der Bearbeitungsbahn eine zusätzliche Nachbearbeitung des Aufgabegutes bewirken können.
Die Erfindung wird nachstehend anhand in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigt

Fig. 1: einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung entlang der in Fig. 2 dargestellten Linie I - I,
Fig. 2: einen Querschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung entlang der dort dargestellten Linie II - II,
Fig. 3: eine Draufsicht auf die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung,
Fig. 4: einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 5a bis 5g und Fig. 6a bis 6e: unterschiedliche Ansichten auf Siebbahnen des ersten oder zweiten Umfangsabschnitts einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Aus den Fig. 1 bis 3 geht der allgemeine Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hervor. Die Erfindung umfasst zunächst ein in etwa rechteckförmiges Gehäuse 1, das auf einer mit 2 angedeuteten Grundkonstruktionen ruht. Das Gehäuse 1 besitzt zwei sich im Abstand gegenüberliegende Stirnwände 3 und 4, die zusammen mit den die Stirnwände 3 und 4 verbindenden Seitenwänden 5 und 6 einen Arbeitsraum 7 umschließen. Nach unten ist das Gehäuse 1 durch einen Materialauslass 8 für den Materialabzug offen. Oben ist das Gehäuse 1 bis auf eine zentrale sich über die gesamte Länge des Gehäuses 1 erstreckende rechteckförmige Öffnung 9 geschlossen. In die Öffnung 9 ist ein vertikaler Materialzufuhrschacht 10 eingesetzt, der bis zu einem nachfolgend beschriebenen Rotor 21 reicht.
An der Außenseite der Stirnwände 3 und 4 ist jeweils mittig eine Konsole 11 und 12 angeschweißt, die zur Aufnahme horizontaler fluchtender Achslager 13 und 14 dient. In den Lagern 13 und 14 ist eine horizontale Antriebswelle 15 drehbar gelagert, die sich durch Öffnungen in den Stirnwänden 3 und 4 über die gesamte Länge des Gehäuses 1 und darüber hinaus erstreckt und deren Längsachse die Rotationsachse 16 definiert. Über eine Kupplung 17, ein Getriebe 18 und einen Keilriemen 19 ist das eine Ende der Antriebswelle 15 mit einem Antrieb 20 in Form eines Elektromotors verbunden.
Zur Bildung eines Rotors 21 sitzen innerhalb des Gehäuses 1 koaxial und drehfest auf der Antriebswelle 15 fünf mit Ihren Stirnseiten aneinanderliegende Rotorscheiben 22. Jede der Rotorscheiben 22 besitzt gleichmäßig über deren Umfang verteilte Bearbeitungswerkzeuge 24. Die Umfangsbereiche zwischen den Bearbeitungswerkzeugen 24 weisen eine geschlossene etwa zylindrische Oberfläche auf. Die Bearbeitungswerkzeuge 24 des Rotors 21 benachbarter Rotorscheiben 22 sind mit einem Winkelversatz zur Rotationsachse angeordnet und beschreiben während der Rotation um die Achse 16 einen einheitlichen Umfangskreis 25 (Fig. 2). Die Rotationsrichtung ist durch den Pfeil 23 angegeben. Im vorliegenden Beispiel sind die Bearbeitungswerkzeuge 24 von Schermessern gebildet, die entlang ihrer aktiven Kante einen Zickzack- oder Wellenverlauf aufweisen und mit entsprechend ausgebildeten Statorwerkzeugen 26 unter Einhaltung eines Arbeitsspalts 35 kämmen.
Im peripheren Bereich des Rotors 21 dient ein erster, im oberen Scheitelbereich liegender Umfangsabschnitt 41 der Materialzuführung durch den Zufuhrschacht 10. Entlang des restlichen zweiten Umfangsabschnitts 42 erfolgt der Aufschluss und die Trennung des Aufgabeguts. Der zweite Umfangsabschnitt 42 ist dabei unterteilt in einen bezogen auf die Rotationsrichtung 23 ersten Teilabschnitt 43 und zweiten Teilabschnitt 44 (Figur 2).
Der erste Teilabschnitt 43 umfasst zunächst in Rotationsrichtung 23 unmittelbar an den Zufuhrschacht 10 anschließende Statorwerkzeuge 26, die sich in axialer Richtung über die ganze Länge des Rotors 21 erstrecken und unter Einhaltung eines Arbeitsspalts 35 den Bearbeitungswerkzeugen 24 radial gegenüberliegen. Aufgrund der sich in Rotationsrichtung erstreckenden Breite der Werkzeuge 24 und 26 besitzt der Arbeitsspalt 35 eine dreidimensionale Gestalt, die die Bearbeitung des Aufgabeguts fördert. Die Statorwerkzeuge 26 besitzen wie bereits beschrieben ein zu den Bearbeitungswerkzeugen 24 des Rotors 21 komplementäres Profil und wirken mit diesen zur Bearbeitung des Aufgabeguts zusammen.
Wie vor allem aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich sind die Statorwerkzeuge 26 über ihre gesamte Länge in Halterungen 27 lösbar gehalten. Dabei lassen sich die Halterungen 27 über am Gehäuse befestigte Nachstelleinrichtungen 31 radial verstellen, um die Weite des Arbeitsspaltes 35 auf das gewünschte Maß einstellen zu können, beispielsweise auf ein Maß ≤ 10 mm, vorzugsweise ≤ 8 mm. Zudem sorgt eine Klemmvorrichtung 28, bestehend aus den Klemmbalken 29 und 30 für ein Feststellen der Halterungen 27 und damit der Statorwerkzeuge 26, während des Bearbeitungsbetriebs.
Der Aufbau der Halterungen 27, der Nachstelleinrichtung 31 und Klemmvorrichtung 28 sowie deren genauere Funktion ist in der deutschen Patentanmeldung 10 2006 056 542.8 näher beschrieben, deren Inhalt durch Bezugnahme als mitoffenbart anzusehen ist.
Weiter gehört zum ersten Teilabschnitt 43, der die erste Bearbeitungsstufe definiert, ein den Statorwerkzeugen 26 in Rotationsrichtung 23 nachfolgendes und sich bis etwa zum unteren Scheitelpunkt des Rotors 21 erstreckendes Sieb 33, das sich im wesentlichen aus einem rahmen- oder rostartigen Siebträger 34 und mittels Klemmelemente 39 darauf aufgespannten Siebelementen 36 zusammensetzt. Im Fußbereich 37 des Siebträgers 34 ist das Sieb 33 um eine Achse 38 schwenkbar gelagert um Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten durch Öffnen des Siebs 33 besser ausführen zu können.
Der sich in Rotationsrichtung 23 an den ersten Teilabschnitt 43 anschließende zweite Teilabschnitt 44 besitzt mit den Statorwerkzeugen 26' und dem Sieb 33' einen entsprechenden Aufbau, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf vorstehenden Inhalt der Beschreibung verwiesen wird. Im vorliegenden Beispiel besitzt der Arbeitsspalt 35' im Bereich der Statorwerkzeuge 26' die gleiche Weite wie der Arbeitsspalt 35 im Bereich der Statorwerkzeuge 26. Zur Erreichung einer schneidenden, überwiegend schneidenden oder gemischten Bearbeitungsart ist es auch möglich, den Spalt im Bereich der Statorwerkzeuge 26' auf eine Weite ≤ 0,3 mm, vorzugsweise ≥ 0,5 mm einzustellen.
Das Ende des zweiten Umfangsabschnitt 42 bilden schließlich die Statorwerkzeuge 26", die im Aufbau und der Lagerung ebenfalls den Statorwerkzeugen 26 entsprechen.
Wie vor allem aus Figur 1 hervorgeht besitzen die Statorwerkzeuge 26, 26' und 26" ein wellen- oder zickzackförmiges Profil, das mit den komplementär ausgebildeten Bearbeitungswerkzeugen 24 im Zuge der Rotation des Rotors 21 zusammenwirkt. Andere Ausgestaltungen der Stator- und Bearbeitungswerkzeuge sind ebenso möglich, beispielsweise gerade Kanten. Mit Hilfe der jedem Statorwerkzeug 26, 26', 26" zugeordnete Nachstelleinrichtung 31 kann der Arbeitsspalt 35 einer jeden Werkzeugpaarung individuell eingestellt werden, wobei größere Arbeitsspalte 35 zu einer Bearbeitung des Aufgabeguts hauptsächlich im Wege des Reißens und/oder Scherens führen, während ausreichend kleine Arbeitsspalte 35' vornehmlich eine schneidende Bearbeitung ergeben. Durch eine entsprechende Abstufung der Arbeitsspalte kann somit ein allmählicher Übergang von einer reißenden und/oder scherenden Bearbeitung zu einer schneidenden Bearbeitung erreicht werden.
Die in Figur 4 gezeigte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der vorbeschriebenen im Wesentlichen nur durch die Art der Aufteilung des zweiten Umfangsabschnitts 42 in die Teilabschnitte 43 und 44 und dem Verzicht auf dritte Statorwerkzeuge 26". Durch eine vom unteren Scheitelpunkt entgegen der Rotationsrichtung 23 verlegte Anordnung des zweiten Statorwerkzeugs 26', findet eine Aufteilung des zweiten Umfangsabschnitts 42 zugunsten des zweiten Teilabschnitts 44 statt, das heißt der zweite Teilabschnitt 44 besitzt in Rotationsrichtung 23 eine größere Länge und damit eine größere Siebfläche. Durch die längere Aufenthaltszeit des Aufgabeguts im zweiten Teilabschnitt 44 kann dort eine intensivere Bearbeitung des Aufgabeguts erreicht werden.
Die Figuren 5a bis 5g und 6a bis 6e zeigen mögliche Ausführungsformen der Siebelemente 36, 36' der Siebe 33, 33', die in Abhängigkeit der Art des Aufgabeguts und je nach gewünschter Bearbeitungsart sowie der Art und Eigenschaften des herzustellenden Endprodukts gewählt und in den Teilabschnitten 43 und 44 miteinander kombiniert werden können. Figur 5a zeigt ein Siebelement 36, 36' mit quadratischen Sieböffnungen 46, die in Rotationsrichtung 23 fluchtend angeordnet sind. In Figur 5c sind Siebelemente 36, 36' mit kreisförmigen Sieböffnungen 47 dargestellt und in Figur 5e Siebelemente 36, 36' mit rautenförmigen Sieböffnungen 48, ebenfalls in jeweils fluchtender Anordnung. Die Diagonale der rautenförmigen Sieböffnungen 48 verläuft dabei parallel zur Rotationsrichtung 23. Die Figuren 5b, 5d und 5f offenbaren gleiche Sieböffnungen 46', 47' und 48', allerdings mit einem bezüglich der Rotationsrichtung 23 seitlichen Versatz um deren halben Abstand. Figur 5g zeigt ein Siebelement 36, 36' mit Wabenstruktur, dessen hexagonförmige Sieböffnungen 49 eine vergleichsweise große freie Siebfläche bereitstellen. Alle Sieböffnungen sind vorzugsweise symmetrisch zur Siebmittellinie ausgerichtet.
Im Gegensatz zu den beschriebenen Siebelementen 36, 36' weisen die in den Figuren 6a bis 6e dargestellten Sieböffnungen 50 eine ausgeprägte Längserstreckungsrichtung auf, die sowohl in Rotationsrichtung 23 (Figuren 6a und 6b), als auch quer (Figuren 6c und 6d) oder schräg dazu (Figur 6e) verlaufen kann. Damit ist eine Anpassung an ein Aufgabegut mit einem Verbundbestandteil möglich, der ebenfalls eine ausgeprägte Längserstreckungsrichtung besitzt, wie zum Beispiel Drähte, Nägel, Kabel und dergleichen.
Zur Anpassung an Aufgabegut unterschiedlicher Form, Größe und Konsistenz sowie die Art des Endprodukts kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung durch Kombination und Variation der vorstehend beschriebenen Merkmale in einer Vielzahl von Konfigurationen betrieben werden.
In einer ersten Konfiguration der Erfindung wird die Vorrichtung mit gleichen Siebelementen 36, 36' in allen Teilabschnitten 43, 44 und mit einheitlichen Arbeitsspalten 35 zwischen den Statorwerkzeugen 26 und den Bearbeitungswerkzeugen 24 betrieben. Hieraus ergibt sich zunächst der Vorteil einer größeren Maschinenleistung bereits durch das Vorsehen zusätzlicher Statorwerkzeuge 26' und einer besseren Ausnutzung der Siebe 33, 33'.
Zur Anpassung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an die Eigenarten eines bestimmten Aufgabeguts kann eine andere Konfiguration gewählt werden, was im weiteren am Beispiel des Altreifenrecycling näher erläutert wird. Charakteristisch für dieses Aufgabegut ist ein starker Verbund von Gummi und Stahleinlagen, die möglichst sortenrein wiedergewonnen werden.
Beispielsweise ist dazu eine Ausführungsform der Erfindung geeignet, bei der der Arbeitsspalt 35 zwischen den Statorwerkzeugen 26 und den Bearbeitungswerkzeugen 24 größer ist als der Arbeitsspalt 35' zwischen den Statorwerkzeugen 26' und den Bearbeitungswerkzeugen 24, was mit Hilfe der Nachstelleinrichtungen 31 und Klemmvorrichtungen 28 schnell und einfach eingestellt werden kann. Zusätzlich wird im ersten Teilabschnitt 43 ein Sieb 33 mit kleiner freier Siebfläche gewählt als im zweiten Teilabschnitt 44. Aufgrund der Weite des Arbeitsspalts 35 führt diese Kombination am Anfang der Bearbeitung zu einem Auflösen des Materialverbunds zwischen den Statorwerkzeugen 26 und Rotorwerkzeugen 24 im Wege des Aufreißens, Scherens, Quetschens und Stoßens, wobei die Stahleinlagen freigelegt werden. Der Anteil des Gummis, der bereits ausreichend zerkleinert ist, kann schon zu diesem frühen Zeitpunkt über die Siebelemente 36, 36' abgezogen werden. Anschließend gelangt das Aufgabegut in den Bereich der Bearbeitungsbahn des ersten Teilabschnitts 43, wo es im Ringspalt zwischen Sieb 33 und Mantelfläche des Rotors 21 eine Bearbeitung im Wege des Walkens, Rollens Knetens und Verdichtens erfährt. Der dabei erreichte Aufschluss des Aufgabeguts wird zusätzlich unterstützt durch die auch im Bereich des Siebs 33 auf das Aufgabegut einwirkenden rotierenden Rotorwerkzeuge 24.
Die im Ringspalt des ersten Teilabschnitts 43 zwischen Sieb 33 und Rotor 21 stattfindende Art der Bearbeitung führt ferner dazu, dass dort vorhandene Stahldrähte durch die aufgezwungene Walk-, Knet- und Rollbewegung aneinander reiben und sich so gegenseitig von anhaftenden Gummiteilen befreien, was den Aufschluss des Verbundmaterials erheblich beschleunigt.
Um die erfindungsgemäße Vorrichtung an die Eigenschaften des bereits teilbearbeiteten Aufgabeguts anzupassen, kann der Arbeitsspalt 35' zwischen den Statorwerkzeugen 26' und Rotorwerkzeugen 24 kleiner gewählt werden. Dadurch wird die dort stattfindende Zerkleinerungsarbeit intensiviert. Im Bedarfsfall kann der Arbeitsspalt 35' auf weniger als 0,5 mm, beispielsweise 0,3 mm, eingestellt werden, mit der Folge einer schneidenden Zerkleinerung des Aufgabeguts. Bei einem demgegenüber größeren Arbeitsspalt 35', beispielsweise zwischen 1 mm und 3 mm, verringert sich der Anteil an Schneidarbeit und der Anteil an Scheren und Reißen steigt.
Im Bereich der Bearbeitungsbahn des zweiten Teilabschnitts 44 kann dann durch Verwendung von Siebelementen 36' mit länglichen Sieböffnungen 50 der Stahlanteil aus dem Aufgabegut entfernt werden. Gleichzeitig kann auch der ausreichend zerkleinerte Gummianteil über das Sieb 33' abgezogen werden. Eine in den Figuren 1 und 2 ansatzweise dargestellte Trennwand 40, die im Bereich des Materialauslasses 8 den ersten Teilabschnitt 43 vom zweiten Teilabschnitt 44 trennt, stellt sicher, dass die auf diese Weise in den einzelnen Teilabschnitten 43, 44 gewonnen Komponenten nicht miteinander vermischt werden.
Für das Trennen der Komponenten von Altreifen eignen sich auch Ausführungsformen der Erfindung, bei der die Vorrichtung einen im Querschnitt symmetrischen Aufbau besitzt, das heißt, dass der erste Teilabschnitt 43 und zweite Teilabschnitt 44 gleich sind und somit zwei gleiche Verfahrensabläufe unmittelbar nacheinander stattfinden. Dabei werden Arbeitsspalte 35, 35' mit einer Breite bevorzugt, die im wesentlichen einen Grobaufschluss des Aufgabeguts durch Scheren und/oder Reißen erzeugen, der durch die nachfolgende Bearbeitung im Bereich der Bearbeitungsbahnen vervollständigt wird.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Merkmalskombinationen der vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Vielmehr umfasst die Erfindung auch Kombinationen von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsbeispiele oder neue Kombinationen innerhalb einzelner Ausführungsbeispiele. So können beliebige Siebformen in den einzelnen Teilabschnitten miteinander kombiniert werden. Ebenso ist es möglich den Arbeitsspalt der einzelnen Werkzeugpaarungen oder die Länge der einzelnen Teilabschnitte beliebig zu variieren ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Auch liegen Ausführungsformen mit drei oder mehr Teilabschnitten im Bereich der Bearbeitungsbahn im Rahmen der Erfindung.

Claims

Vorrichtung zum Auflösen des Verbundes von im Verbund vorliegendem Aufgabegut, mit einem innerhalb eines Gehäuses (1) angeordneten Rotor-Stator-System, dessen Rotor (21) über seinen Umfang mit Bearbeitungswerkzeugen (24) bestückt ist, denen unter Einhaltung eines Arbeitsspalts (35) ortsfest gegenüber dem Gehäuse (1) angeordnete Statorwerkzeuge (26) radial gegenüberliegen, wobei ein erster Umfangsabschnitt (41) zur Zuführung des Aufgabeguts dient und wobei entlang einem zweiten Umfangsabschnitt (42) die Bearbeitung des Aufgabeguts erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Umfangsabschnitt (42) in Rotationsrichtung (23) des Rotors (21) unterteilt ist in einen ersten Teilabschnitt (43) und mindestens einen weiteren zweiten Teilabschnitt (44), wobei bezogen auf die Rotationsrichtung (23) des Rotors (21) am Anfang eines jeden Teilabschnitts (43, 44) ein Statorwerkzeug (26, 26') angeordnet ist, dem sich eine Bearbeitungsbahn anschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilabschnitte (43, 44) gleich groß sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilabschnitte (43, 44) unterschiedlich groß sind, vorzugsweise dass die Teilabschnitte (43, 44) in Rotationsrichtung (23) größer werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsspalt (35) zweier in Rotationsrichtung (23) aufeinanderfolgender Werkzeugpaarungen aus Statorwerkzeug (26, 26', 26") und Bearbeitungswerkzeug (24) konstant ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsspalt (35) zweier in Rotationsrichtung (23) aufeinanderfolgender Werkzeugpaarungen aus Statorwerkzeug (26, 26', 26") und Bearbeitungswerkzeug (24) unterschiedlich groß ist, vorzugsweise dass der Arbeitsspalt (35) zweier in Rotationsrichtung (23) aufeinanderfolgender Werkzeugpaarungen aus Statorwerkzeug (26, 26', 26") und Bearbeitungswerkzeug (24) kleiner wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand zwischen Rotorumfang und Bearbeitungsbahn in Umfangsrichtung unterschiedlich ist, vorzugsweise an den Enden der Bearbeitungsbahn größer ist als im mittleren Bereich.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsbahn des ersten Teilabschnitts (43) und/oder zweiten Teilabschnitts (44) von einem Prallelement und/oder einem Sieb (33') gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Siebfläche der Siebelemente (36) im ersten Teilabschnitt (43) kleiner ist als die freie Siebfläche der Siebelemente (36') im in Rotationsrichtung (23) nachfolgenden Teilabschnitt (44).
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sieböffnungen (50) in zumindest einem Teilabschnitt (43, 44), vorzugsweise im zweiten Teilabschnitt (44), eine ausgeprägte Längserstreckungsrichtung besitzen und parallel, quer oder schräg zur Rotationsrichtung (23) ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwerkzeuge (26, 26', 26") und Bearbeitungswerkzeuge (24) zusammenwirkende Kanten besitzen, die einen geraden, zickzackförmigen oder wellenförmigen Verlauf aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialauslass (8) eine Trennwand (40) aufweist, die den Raum stromabwärts des ersten Teilabschnitts (43) vom Raum stromabwärts des zweiten Teilabschnitts (44) trennt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des zweiten Umfangsabschnitts (42) ein weiteres Statorwerkzeug (26") angeordnet ist.
Verfahren zum Auflösen des Verbundes von im Verbund vorliegendem Aufgabegut bei dem
- in einem ersten Verfahrensschritt zur groben Auflösen des Materialverbundes Scherkräfte und/oder Reißkräfte auf das Aufgabegut aufgebracht werden, und

- in einem zweiten Verfahrensschritt eine Roll- und/oder Walkbewegung im Aufgabegut erzeugt wird unter Aufbringung von Druckkräften auf das Aufgabegut.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim zweiten Verfahrensschritt ein Teil des Aufgabeguts ausgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Komponente des Aufgabeguts im wesentlichen nicht zerkleinert wird und zumindest eine Komponente des Aufgabeguts zerkleinert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass sich an den zweiten Verfahrensschritt ein dritter Verfahrensschritt anschließt, bei dem das Aufgabegut durch Schneiden zerkleinert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Verfahrenschritt zumindest zweimal in Folge ausgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 17 dadurch gekennzeichnet, dass beim zweiten Verfahrensschrittes abwechselnd zu- und abnehmende radiale Druckkräfte auf das Aufgabegut aufgebracht werden.