Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Waschen und Sortieren von Schwergut und Leichtgut enthaltendem Schüttgut, mit einer um ihre Längsachse rotierenden Trommel, deren Drehachse und/oder deren in Richtung der Längsachse betrachtete Innenseite zur Horizontalen geneigt ist und die innen mit mindestens einer Wendel zur Förderung von Schwergut zu einer Austragsöffnung versehen ist, wobei sich die Austragsöffnung für das Schwergut an einem Ende der Trommel befindet, das entgegensetzt zu dem anderen Ende der Trommel liegt, an welchem die Trommel eine Stirnwand mit einer Austragsöffnung für als Schwimmgut auszutragendes Leichtgut aufweist, wobei die Drehachse der Trommel durch die Austragsöffnung für das Leichtgut verläuft, und mit einer Einrichtung zum Einleiten von Flüssigkeit in die Trommel.
Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise in Bodenwaschanlagen zum kontinuierlichen Reinigen von kontaminierten Böden eingesetzt.
In der DE 38 01 150 A1 ist eine Waschtrommel beschrieben, mit der Leichtstoffe, und zwar Kohle- und Holzteile, von Kies getrennt werden. Das Aufgabegut wird dazu gegen einen Wasserstrom gefördert, wobei die leichteren Kohle- und Holzteile als Überlauf mit Wasser aus der Waschtrommel ausgetragen werden, während der Kies gegen den Waschstrom bewegt, dadurch zusätzlich gewaschen und am anderen Ende der Waschtrommel auf einen Schwingentwässerer ausgetragen wird. Die konstruktive Ausgestaltung des Leichtstoffaustrages und des Kiesaustrages ist in der DE 38 01 150 A1 allerdings nicht offenbart.
Bei herkömmlichen Waschtrommeln dieser Art wie z.B. aus dem Dokument US-A-4 543 180 bekannt, die auch als Trommelscheider oder Trommelsinkscheider bezeichnet werden, ist die rotierende Trommel zylindrisch ausgebildet, wobei die Drehachse der Trommel gegenüber der Horizontalen flach geneigt ist. Das tiefer liegende Ende der Trommel ist mit einer kreisringförmigen Stirnwand versehen, die eine kreisförmige Austragsöffnung aufweist und ein Wehr bildet, welches von dem schwimmenden Leichtgut mit einem Teil des in der Trommel als Trennmedium eingesetzten Wassers überwunden werden muss. Das Sinkgut bzw. Schwergut wird von einer oder mehreren an der Innenseite der Trommel angebrachten Wendeln (Schneckenförderer) zu einem an das andere Ende der Trommel angesetzten Schöpfrad gefördert, gehoben und einer Austragsschurre zugeführt (vgl. z.B. Schubert, Aufbereitung fester mineralischer Rohstoffe, Band II, 2. Auflage, Seite 39; und DE 38 15 309 A1) .
Bei größeren Leichtgut-Stücken besteht das Problem, dass diese das von der Trommelstirnwand gebildete Wehr mitunter nicht überwinden können und sich in der Trommel aufstauen, was zu einer Beeinträchtigung der Trennschärfe des Sortierprozesses führen kann. Es sind allerdings auch Trommelscheider bekannt, die im Bereich der Trommelstirnwand eine zusätzliche mechanische Austragsvorrichtung aufweisen, welche den Leichtgutaustrag unterstützt.
Aus der DE 1 951 527 A ist eine Gegenstromwaschtrommel für Grubenhaufwerke, wie Erze oder dergleichen bekannt, bei der an der Gutaufgabeseite ein in die Flüssigkeit eintauchendes Schöpforgan angeordnet ist, das die im Haufwerk vorhandenen Holzteile durch die stirnseitig angeordnete Aufgabeöffnung austrägt, wobei die Zufuhrvorrichtung für das zu waschende Haufwerk hinter dem Schöpforgan in die Trommel mündet. Das Schöpforgan ist als perforierte Rinne ausgebildet und an der Stirnwand der Trommel in Form einer Spirale angeordnet. An dem Schöpforgan ist ein nach außen hin konisch erweitertes Holzaustragssieb angeschlossen. Unterhalb des Holzaustragssiebes ist ein Trübeauffangstutzen angeordnet. An der Innenwandung der Waschtrommel sind mehrere Transportschaufeln angeordnet. Etwa in der Mitte der Waschtrommel befindet sich eine radial angeordnete, gelochte Ringscheibe, die an den Leitschaufeln befestigt ist und die einen mit Abstand geringeren Außendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser der Waschtrommel. Ferner befindet sich im Trommelinnern auf der der Gutaufgabeseite gegenüberliegenden Seite eine Schöpfvorrichtung für das gewaschene Gut.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem konstruktiven Aufbau ohne eine zusätzliche bewegte Austragsvorrichtung eine hohe oder gar verbesserte Trennschärfe ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 definierte Vorrichtung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist demnach im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Austragsöffnung für das Leichtgut exzentrisch zur Drehachse der Trommel angeordnet und/oder nicht kreisförmig ausgebildet ist, so dass sich bei der Rotation der Trommel unter Zulauf von Flüssigkeit und Aufgabe des Schüttgutes in die Trommel ein periodischer Austrag von Flüssigkeit mit Leichtgut an der Austragsöffnung für das Leichtgut ergibt.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der dem Leichtgutaustrag dienenden Austragsöffnung führt zu einem periodischen, taktweisen Überlauf, wobei der Volumenstrom der überlaufenden Flüssigkeit zeitweise relativ hoch ist. Hierdurch wird in der Flüssigkeit nahe der Flüssigkeitsoberfläche periodisch eine relativ starke Strömung in Richtung der Leichtgutaustragsöffnung erzeugt, so dass größere Leichtstoff-Stücke besser und zuverlässiger ausgetragen werden als dies bei herkömmlichen gattungsgemäßen Trommelscheidern der Fall ist. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch eine relativ einfache konstruktive Gestaltung aus und erfordert keine mechanisch bewegte Austragsvorrichtung, etwa in Form eines Paddel- oder Schaufelrades oder dergleichen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dementsprechend weitestgehend wartungsfrei.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Austragsöffnung für das Leichtgut vorzugsweise einen gekrümmten, insbesondere spiralförmigen Kantenverlauf auf, der mindestens einen Abschnitt einer Ellipse umfasst.
Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann die Austragsöffnung für das Leichtgut einen stufenförmigen Ausschnitt bzw. Umfangsabsatz umfassen. Hierdurch lässt sich ein kurzzeitig besonders hoher Austragsvolumenstrom erzeugen.
Die Austragsöffnung für das Leichtgut ist vorzugsweise so ausgebildet und/oder angeordnet, dass sich dort je Trommelumdrehung einmal ein taktweiser Austrag von Flüssigkeit mit Leichtgut ergibt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass die Austragsöffnung für das Schwergut bündig mit der Innenseite der Trommel abschließt. Die Trommel weist bei dieser Ausgestaltung an der dem Schwergutaustrag dienenden Austragsöffnung also keine als Wehr wirkende Stirnwand auf. Dementsprechend ist hier auch keine Austragsvorrichtung in Form eines Schöpfrades oder dergleichen erforderlich. Hierdurch wird der konstruktive Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter vereinfacht und auf störungsanfällige bzw. wartungsaufwendige Bauteile verzichtet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel um eine senkrecht zu ihrer Drehachse verlaufende Achse schwenkbar gelagert und mit einer Einrichtung versehen ist, mittels der die Neigung der Trommeldrehachse gegenüber der Horizontalen einstellbar ist. Die Einstelleinrichtung kann beispielsweise durch eine Winde verwirklicht werden. Über diese Einstellmöglichkeit lässt sich die Trennschärfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Änderungen der Beschaffenheit des zu waschenden und zu sortierenden Aufgabegutes optimieren.
Eine andere bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass die Einrichtung zum Einleiten von Wasch- und Trennflüssigkeit in die Trommel derart ausgebildet ist, dass die Flüssigkeit innerhalb eines axialen Abschnitts der Trommel eingeleitet wird, der in Bezug auf die Längsachse der Trommel zwischen der Austragsöffnung für das Leichtgut und der Mitte der Trommel liegt. Besonders bevorzugt liegt die Stelle der Flüssigkeitseinleitung innerhalb eines axialen Abschnitts der Trommel, der in Bezug auf die Längsachse der Trommel ein Drittel der Trommel ausmacht und an der Austragsöffnung für das Leichtgut beginnt. Die Einrichtung zum Einleiten von Flüssigkeit in die Trommel weist dabei vorzugsweise mindestens ein schräg in Richtung der Austragsöffnung für das Leichtgut gerichtetes Strahlrohr auf, wobei der aus dem Strahlrohr austretende Flüssigkeitsstrahl in spitzem Winkel auf die Flüssigkeitsoberfläche innerhalb der Trommel trifft. Eine solche Positionierung der Flüssigkeitseinleitungsstelle stellt eine gute Spülwirkung, insbesondere eine Auflösung von Agglomeraten sicher und unterstützt den periodischen Austrag des Leichtgutes aus der Trommel.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Trommel in drei aufeinander folgende axiale Abschnitte gegliedert ist, wobei in einem ersten axialen Abschnitt, der an dem Ende der Trommel beginnt, an welchem die Austragsöffnung für das Leichtgut angeordnet ist, und ein Drittel bis zur Hälfte der Länge der Trommel ausmacht, eine erste Wendel zur Förderung von Schwergut in Richtung der dem Schwergut zugeordneten Austragsöffnung eingebaut ist, in dem darauf folgenden axialen Abschnitt Einbauten vorhanden sind, die bei Rotation der Trommel Schwergut aus der Flüssigkeit anheben, in die Flüssigkeit zurückfallen lassen und Schwergut in Richtung der dem Schwergut zugeordneten Austragsöffnung fördern, und in dem darauf folgenden dritten axialen Abschnitt eine zweite Wendel eingebaut ist, die Schwergut zu der dem Schwergut zugeordneten Austragsöffnung fördert.
Die in dem mittleren axialen Trommelabschnitt angeordneten Einbauten können insbesondere in Form von Hubleisten ausgebildet sein, die jeweils aus einem im wesentlichen geradlinigen Winkelprofil gebildet sind und leicht schräg zur Drehachse der Trommel verlaufen, d.h. in Richtung der dem Schwergut zugeordneten Austragsöffnung schwach geneigt sind. Diese Einbauten bewirken eine Auflockerung des in der Trommel befindlichen Schüttgutes und unterstützen den Wascheffekt, d.h. die Reinigung des Schwergutes.
Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
In Fig. 1 ist ein modulartiges Rahmengestell 1 dargestellt, das Teil einer Aufbereitungsanlage zur Reinigung kontaminierter Böden ist. In dem Rahmengestell 1 ist ein Maschinengestell 2 gelagert ist, das eine zylindrische, um ihre Längsachse drehbare Trommel 3 trägt. Die Trommel 3 dient als Wasch- und Sortiervorrichtung für kontaminiertes, grobkörniges Schüttgut, zum Beispiel ölverschmutzten Kiesboden, Schotter, insbesondere Gleisschotter, und Straßenkehricht. Das Schüttgut kann insbesondere eine Korngröße > 32 mm aufweisen.
An dem Maschinengestell 2 sind sechs (oder auch mehr) Stützräder 4 gelagert, die so angeordnet sind, dass die zylindrische Trommel 3 mit ihrer Unterseite darauf abgestützt ist. Zur axialen Führung sind zwei Rollen (nicht gezeigt) vorgesehen. Die Trommel 3 kann beispielsweise einen Innendurchmesser im Bereich von etwa 170 bis 200 cm und eine Länge im Bereich von etwa 450 bis 500 cm aufweisen. Das Maschinengestell 2 ist schwenkbar gelagert. Hierzu sind am linken Ende des Maschinengestells 2 geeignete Drehlager 5 angeordnet, während am rechten Ende Hubwinden 6 oder dergleichen zur Einstellung der Neigung des Maschinengestells 2 vorgesehen sind. Die Neigung der Trommeldrehachse kann somit gegenüber der Horizontalen eingestellt werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der von der Trommeldrehachse und der Horizontalen eingeschlossene Neigungswinkel etwa 6 Grad.
Auf dem Maschinengestell 2 ist ferner ein Antrieb zur Rotation der Trommel 3 installiert. Der Antrieb besteht aus zwei Elektro-Stirnradgetriebemotoren 7, 8, die jeweils über ein Zahnrad mit einer am Außenumfang der Trommel angebrachten Kette 9 oder Verzahnung kämmen (siehe Fig. 2 und 3)
In der Trommel 3 findet eine Gegenstromsortierung des Schüttgutes nach Schwergut und Leichtgut statt. Das Schwergut, das in der Zeichnung schematisch durch dunkele Rechtecke dargestellt ist, wird am rechten Ende der Trommel 3 ausgetragen und gelangt über einen Trichter 10 und eine daran anschließende Schurre (nicht gezeigt) zu einer Klassiervorrichtung (nicht gezeigt), beispielsweise einem Schwingsieb. Das Leichtgut ist schematisch durch helle Rechtecke dargestellt. Es wird mit als Wasch- und Trennflüssigkeit dienendem Prozesswasser am linken Ende der Trommel 3 ausgetragen und gelangt über einen Trichter 11 und eine daran anschließende Schurre (nicht gezeigt) zu einem Entwässerungssieb (nicht gezeigt).
Das zu waschende und zu sortierende Schüttgut wird der Trommel 3 über ein Förderband 12 und eine nachfolgende Schrägrinne bzw. Schurre 13 zugeführt. Die Schurre 13 erstreckt sich durch die Austragsöffnung für das Leichtgut in die Trommel 3 und mündet innerhalb eines axialen Abschnittes 3.1 der Trommel 3, der ausgehend von der Austragsöffnung für das Leichtgut etwa einem Drittel der Trommellänge entspricht. In diesem Abschnitt 3.1 mündet auch eine Rohrleitung 14, über die das als Wasch- und Trennflüssigkeit dienende Prozesswasser zugeführt wird (vgl. Fig. 3). Am rechten Ende der rotierenden Trommel 3 sowie im Abwurfbereich des Förderbandes 12 sind Abluft-Absaugvorrichtungen (nicht dargestellt) angeordnet.
Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, weist nur das dem Leichtgutaustrag zugeordnete Ende der Trommel eine die Trommel 3 teilweise verschließende, als Wehr wirkende Stirnwand 15 auf. Die Austragsöffnung 16 für das Schwergut schließt dagegen bündig mit der Innenseite der Trommel 3 ab. Es ist auch möglich, den an der Austragsöffnung 16 angeordneten Flansch mit einem Innendurchmesser auszuführen, der etwas größer als der Innendurchmesser der Trommel 3 ist. An der Austragsöffnung 16 wäre dann ein kleiner radialer Absatz vorhanden. Die Drehachse M der Trommel 3 verläuft durch die Austragsöffnung 17 für das Leichtgut. Die Aufgabeschurre 13 ist in den Figuren 3 und 4 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Waschtrommeln bzw. Trommelscheidern ist die Austragsöffnung 17 für das Leichtgut bei der erfindungsgemäßen Trommel nicht kreisscheibenförmig ausgebildet. Eine bevorzugte Ausgestaltung dieser Austragsöffnung ist in Fig. 4 dargestellt. Die Austragsöffnung 17 weist einen gekrümmten Kantenverlauf 18 auf, der einen Abschnitt einer Ellipse umfasst. Der Kantenverlauf 18 ist im wesentlichen spiralförmig ausgebildet und umfasst einen stufenförmigen Ausschnitt bzw. Umfangsabsatz 19.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass die Austragsöffnung 17 für das Leichtgut in einer mit der Stirnwand 15 (Stahlflansch) der Trommel 3 verklebten oder lösbar verbindbaren Kunststoffplatte ausgebildet ist, die eine in der Stirnwand 15 ausgebildete Austragsöffnung verkleinert. Alternativ kann auch die Stirnwand 15 selbst aus Kunststoff bestehen. Die Geometrie der Austragsöffnung 17 kann dann mittels einer Stichsäge oder dergleichen schnell und einfach modelliert werden. Auf diese Weise kann eine optimale Anpassung der Austragsöffnung 17 in Bezug auf das abzutrennende Leichtgut vorgenommen werden.
Mit dem Bezugszeichen 20 ist die Wasser- bzw. Flüssigkeitsoberfläche bezeichnet. Es ist zu erkennen, dass bei der in Fig. 4 durch den Pfeil 21 angedeuteten Drehrichtung der Trommel 3 zuerst der den elliptischen Abschnitt der Austragsöffnung 17 begrenzende Umfangsabsatz 19 periodisch unter das Niveau der Flüssigkeitsoberfläche 20 bewegt wird. Bei der weiteren Drehung der Trommel 3 wird der wirksame Auslaufquerschnitt dann allmählich kleiner, bis es zu einer zeitweiligen Unterbrechung des Überlaufs kommt. Auf diese Weise ergibt sich bei der Rotation der Trommel 3 unter Zulauf von Flüssigkeit und Aufgabe des Schüttgutes in die Trommel 3 ein periodischer Austrag von Flüssigkeit mit Leichtgut an der Austragsöffnung 17.
Die Wasch- und Trennflüssigkeit wird über die in Fig. 3 dargestellte Rohrleitung 14 zugeführt. Die Rohrleitung 14 ist mit einem schräg in Richtung der Austragsöffnung 17 gerichteten Strahlrohr 22 versehen. Der aus dem Strahlrohr 22 austretende Flüssigkeitsstrahl trifft in spitzem Winkel auf die Flüssigkeitsoberfläche 20. Ein Teil der Wasch- und Trennflüssigkeit wird zudem über die Aufgabeschurre 13 in die Waschtrommel eingeleitet (vgl. Fig. 1).
Die Trommel 3 ist in drei aufeinander folgende axiale Abschnitte 3.1, 3.2 und 3.3 gegliedert. In dem Abschnitt 3.1, der an dem Ende der Trommel 3 beginnt, an welchem die Austragsöffnung 17 angeordnet ist, und etwa ein Drittel der Länge der Trommel 3 ausmacht, ist eine eingängige Wendel 23 zur Förderung von Schwergut in Richtung der dem Schwergut zugeordneten Austragsöffnung 16 eingebaut.
In dem darauf folgenden axialen Abschnitt 3.2 sind mehrere, beispielsweise vier über den Innenumfang der Trommel 3 verteilt angeordnete Hubelemente 24 eingebaut, die leisten- oder schaufelförmig ausgebildet sind und bei der Rotation der Trommel 3 Schwergut aus der Flüssigkeit anheben und in die Flüssigkeit zurückfallen lassen. Da die Hubelemente 24 nicht parallel zur Drehachse M verlaufen, sondern in Richtung der Austragsöffnung 16 geneigt sind, fördern sie das Schwergut in Richtung der dem Schwergut zugeordneten Austragsöffnung 16.
In dem dritten axialen Abschnitt 3.3 der Trommel 3 ist eine zweite eingängige Wendel 25 eingebaut, die das Schwergut schließlich zu der Austragsöffnung 16 fördert.
Die Innenseite der Trommel 3 einschließlich der daran befestigten Einbauten 23, 24 und 25 ist vorzugsweise mit einer insbesondere gegen Korrosion schützenden sowie lärmmindernden Gummi- und/oder Kunststoffbeschichtung versehen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind mehrere Varianten möglich, die auch bei grundsätzlich abweichender Gestaltung von dem in den Ansprüchen angegebenen Erfindungsgedanken Gebrauch machen. So kann die Austragsöffnung 17 für das Leichtgut beispielsweise auch eine andere nicht kreisförmige Kontur aufweisen. Um die Kontur oder Form der Austragsöffnung 17 gegebenenfalls einfach ändern bzw. wechseln zu können, wird im Übrigen vorgeschlagen, dass diese Austragsöffnung 17 in einer separaten, mit der Stirnwand 15 der Trommel 3 verbundenen oder lösbar verbindbaren Platte (nicht gezeigt) ausgebildet ist, die eine in der Stirnwand 15 ausgebildete größere Austragsöffnung blendenartig verkleinert. Die Platte besteht vorzugsweise aus Kunststoff und kann mit der vorzugsweise aus Stahl bestehenden Stirnwand 15 durch eine Klebeverbindung verbunden sein.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Trommel 3 oder zumindest die Innenseite der Trommel 3 auch konisch ausgebildet werden, wobei die Drehachse der Trommel dann gegebenenfalls auch horizontal verlaufen kann. Die Verwendung einer zylindrischen Trommel 3 mit geneigter Drehachse M wird jedoch bevorzugt.