[0001] 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.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1
sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 23 gelöst.
[0011] Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0012] 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.
[0013] 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.
[0014] 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.
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] 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.
[0018] 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.
[0019] 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.
[0020] 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.
[0021] 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.
[0022] 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.
[0023] 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.
[0024] 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.
[0025] 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.
[0026] 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.
[0027] Die Erfindung wird nachstehend anhand in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele
erläutert.
[0028] 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.
[0029] 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.
[0030] 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.
[0031] 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.
[0032] 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).
[0033] 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.
[0034] 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.
[0035] 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.
[0036] 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.
[0037] 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.
[0038] Das Ende des zweiten Umfangsabschnitt 42 bilden schließlich die Statorwerkzeuge 26",
die im Aufbau und der Lagerung ebenfalls den Statorwerkzeugen 26 entsprechen.
[0039] 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.
[0040] 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.
[0041] 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.
[0042] 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.
[0043] 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.
[0044] 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'.
[0045] 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.
[0046] 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.
[0047] 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.
[0048] 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.
[0049] 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.
[0050] 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.
[0051] 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.
1. 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.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilabschnitte (43, 44) gleich groß sind.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. 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.
8. 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).
9. 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.
10. 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.
11. 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.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des zweiten Umfangsabschnitts (42) ein weiteres Statorwerkzeug (26") angeordnet
ist.
13. 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.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim zweiten Verfahrensschritt ein Teil des Aufgabeguts ausgeschieden wird.
15. 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.
16. 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.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Verfahrenschritt zumindest zweimal in Folge ausgeführt werden.
18. 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.