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Die
Erfindung betrifft eine Aufschlusseinrichtung, insbesondere zur
Auflösung
von Materialverbünden
durch stumpfe Schläge.
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Zum
Recycling von Kühlgeräten, Leiterplatten,
Büromaschinen
sowie beispeilsweise zum Aufschluss von anderweitigem Material,
das miteinander innig verbundene Bestandteile enthält, wird
häufig ein
so genannter Querstromzerspaner eingesetzt, wie er aus der
DE 43 00 784 A1 bekannt
ist. Dieser Querstromzerspaner weist einen zylindrischen Aufschlussbehälter auf,
der einen im Wesentlichen leeren Innenraum umschließt. Über dem
flachen Boden des aufrecht stehenden Behälters kreisen Kettenabschnitte,
die jeweils an einem Ende an einer zentralen Nabe gehalten sind.
Die Nabe ist von einem Elektromotor angetrieben. Die Ketten dienen
als Schleuderwerkzeuge, um in den Aufschlussraum eingebrachtes Material
in dem Aufschlussraum herumzuwirbeln. Dabei stoßen die in den Zerkleinerungsraum gegebenen
Teile vielfach zusammen, wodurch große Bestandteile zerreißen oder
zerbrechen und Materialverbünde
aufgelöst
werden. Beispielsweise lösen sich
insbesondere Verbindungsstellen wie Klebestellen, Schraubverbindungen,
Nietverbindungen und ähnliches
auf. Beispielsweise können
Kühlgeräte in einem
solchen Querstromzerspaner so weit aufgeschlossen werden, dass nach
einer gewissen Aufbereitungszeit ein Gemisch aus Brocken und Stücken verschiedenen
Materials vorliegt, wie beispielsweise Stahlstücke, Kupferstücke, Aluminiumstücke, Polysterolstücke, Polyurethanbestandteile
usw., wobei zwischen den verschiedenen Materialien kaum noch Verbindung
besteht.
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Es
ist in der Vergangenheit versucht worden, die Effizienz eines solchen
Querstromzerspaners noch zu verbessern. Dazu schlägt die
DE 199 03 525 A1 vor,
die Behälterwand
des Aufschlussbehälters
innen mit Vorsprüngen
zu versehen. Die Vorsprünge, die
nach Art von Zinken oder Rippen ausgebildet sind, stellen Hindernisse
dar, an denen die Bruchstücke
zusätzlich
zerkleinert werden können.
Sie unterliegen jedoch einem erheblichen Verschleiß.
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Die
genannte Druckschrift offenbart auch eine Ausführungsform, bei der die Behälterwandung mit
Rippen versehen ist, die im Querschnitt ein Sägezahnprofil festlegen. Damit wird
das im Aufschlussbehälter
befindliche Material je nach Drehrichtung unterschiedlich behandelt.
Ist die Drehrichtung so gewählt,
dass das Material auf die flach ansteigende Seite der Rippe trifft,
erhält
es einen zusätzlichen Drehimpuls,
was die Zerkleinerung unterstützt.
Die Wirksamkeit dieser Maßnahme
bleibt jedoch auf den wandnahen Bereich beschränkt.
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Aus
der US-P5 5 697 563 ist darüber
hinaus eine Kettenzerkleinerungseinrichtung vorgesehen, die einen
zylindrischen, aufrecht stehenden Behälter aufweist. In dem Behälterinnenraum
ist eine nahezu die gesamte Höhe
des Innenraums einnehmende Welle angeordnet, die den Boden durchsetzt
und von unten her angetrieben ist. Die Welle trägt auf ganzer Höhe verteilt
Kettentrume, die nahezu bis zur Behälterwand reichen. Die Ketten
sind dabei in mehreren Etagen angeordnet. Jeweils auf gleicher Höhe mit den
Ketten ist an der Behälterinnenwaud
ein Satz von Leitelementen angeordnet, die eine zum Behälterinnenraum
geneigte Leitfläche
aufweisen. Sie dienen dazu, das mit den Ketten rotierende Material
zurück
in den Bereich der Ketten zu leiten, so dass es nicht nur an der
Behälterwand
entlang schleift.
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Bei
dieser Einrichtung findet die Materialzerkleinerung weitgehend durch
Wechselwirkung zwischen den Leitelementen, den Ketten und dem zu zerkleinernden
Material statt, so dass insgesamt ein relativ großer Verschleiß zu verzeichnen
ist.
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Davon
ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine hochwirksame Aufschlusseinrichtung
zu schaffen, die einen geringen Maschinenverschleiß aufweist.
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Diese
Aufgabe wird mit der Aufschlusseinrichtung nach Anspruch 1 gelöst:
Die
erfindungsgemäße Aufschlusseinrichtung
weist einen Aufschlussbehälter
auf, über
dessen Boden ein stumpfes Schlagwerkzeug angeordnet ist. Dieses vollführt eine
Kreisbewegung und dient dazu, in den Innenraum eingebrachtes Material
herumzuwirbeln. Das derart angetriebene Material steigt in dem Behälter in
einem Wirbel auf und tritt somit in den freien Flugraum oberhalb
des Schlagwerkzeugs ein. Eine oder mehrere an der Behälterwand
angeordnete Leiteinrichtungen wirken dabei auf wandnahe fliegende Teile
ein, indem sie diesen eine radial nach innen gerichtete Bewegungskomponente
erteilen. Die dadurch nach innen fliegenden Teile kreuzen die Flugbahn
von in dem Flugraum herumwirbelnden anderen Teilen, wodurch es in
dem freien Flugraum zu fortwährenden
heftigen Materialkollisionen kommt. Diese werden dadurch verursacht,
dass sich ein erster Teil des Materials weitgehend in Umfangsrichtung bewegt,
während
ein anderer, von den Leiteinrichtungen erfasster Teil des Materials
sich quer oder schräg zu
dieser Flugbahn bewegt. Außerdem
bewirken die Leiteinrichtungen, dass durch die Umlenkung der Stoffströme radial
nach innen, oberhalb des stumpfen Schlagwerkzeugs in dem freien
Flugraum eine Zone vermehrter Zusammenstöße ohne Wandberührung entsteht.
Durch die innigen Zusammenstöße der einzelnen
Materialbruchstücke
werden Materialverbünde
gelöst,
ohne dass Zerkleinerungswerkzeuge auf den Stoffstrom einwirken müssten. Der
Maschinenverschleiß ist
deshalb nicht höher
als bei einem herkömmlichen
Querstromzerspaner, wobei jedoch durch die intensivierten Zusammenstöße innerhalb
des Materials ein schnellerer Aufschluss und somit ein höherer Durchsatz
erreicht wird. Somit wird der Maschinenverschleiß, bezogen auf den Materialdurchsatz,
minimiert. Dies wird letztendlich erreicht, indem ein größerer Anteil
der in das Material eingebrachten Energie zum Aufschluss des Materials
genutzt wird, ohne die Anlage selbst mehr zu belasten.
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Weiter
zeigt sich, dass der Aufschluss relativ schonend erfolgt. Es wirken
keine scharfen Kanten auf das aufzuschließende Material ein. Dadurch
bleiben Baugruppen, wie beispielsweise Motoren, Leiterplatten, Kondensatoren,
Transformatoren und ähnliches,
in der Regel weitgehend intakt, während die sonstigen Materialverbünde eines
Kühlgeräts, einer Büromaschine
oder eines sonstigen Geräts,
bereits vollständig
aufgeschlossen sind. Große
Verbünde werden
in der Regel ganz gelöst.
Kunststoffteile zersplittern in relativ große Einzelteile, was die Erkennbarkeit
und Klassifizierbarkeit erhöht.
Schneidende Werkzeuge, die insbesondere Elektrolytkondensatoren
oder ölgefüllte Kondensatoren
verletzen könnten, sind
nicht vorhanden. Diese können
somit an der Zerkleinerung teilnehmen, wobei sie im Anschluss an dieselbe
im Ganzen aus dem aufgeschlossenen Material entfernt werden können. Die
Freisetzung, beispielsweise PCB-haltiger Substanzen kann dadurch sicher
unterdrückt
werden. Außerdem
ist es möglich, die
auf Leiterplatten vorhandenen Wertstoffe (z.B. Gold) geordnet zu
erfassen, weil die Leiterplatten kaum beschädigt werden. Ebenso können Motoren oder
Transformatoren, die in dem Prozess zwar deformiert, dabei aber
nicht desintegriert werden, im Ganzen recycelt werden.
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Es
wird bevorzugt, den Innenraum so zu gestalten, dass er sich vom
Boden ausgehend nach oben insbesondere über den Bereich des Schlagwerkzeugs
hinweg nach oben zunächst
trichterförmig erweitert.
Dadurch wird das Aufsteigen des Materials aus dem Bereich des Schlagwerkzeugs
in den freien Flugraum hinein erleichtert und gefördert.
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Es
hat sich gezeigt, dass das Aufsteigen des Materials besonders gefördert wird,
wenn der Trichter relativ schlank ist. Dies wird erreicht, indem
der Konuswinkel des Trichters, d.h. der Winkel, den einander gegenüber liegende
Mantellinien des Trichters miteinander einschließen, kleiner als 90° vorzugsweise
kleiner als 50° ist.
Damit schließt
die Trichterwandung mit dem Boden zu dem Innenraum hin einen Winkel
ein, der größer als
90°, dabei
aber kleiner als 60° ist.
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An
der Behälterwand
sind vorzugsweise etwa auf Höhe
des Schleuderwerkzeugs beginnend und sich nach oben erstreckend
ein oder mehrere Leiteinrichtungen angeordnet, die dazu dienen,
einen erheblichen Teil des Materialstroms von seiner an der Behälterwand
entlang führenden
Bahn abzulenken und zu dem Behälterzentrum
hinzuleiten. Diese Umleitung soll vorzugsweise ohne Abbremsung des
Materials geschehen. Dazu sind die Leiteinrichtungen vorzugsweise
kantenlos und ohne Prallflächen
ausgebildet. Vielmehr weisen sie lediglich Leitflächen auf,
die im spitzen Winkel von vorzugsweise kleiner 45°, weiter
vorzugsweise kleiner 30° zu
der Behälterwand
orientiert sind. Noch mehr wird bevorzugt, den Winkel kleiner als
15° zu halten,
um ein Umleiten des Materials ohne Impulsverlust durchzuführen. Dabei sind
die Leitflächen
vorzugsweise relativ großflächig ausgebildet,
wodurch auch große
Bruchstücke,
die zu Beginn eines Aufschlussvorgangs vorhanden sein können, wirksam
in die Behältermitte
geleitet werden.
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Vorzugsweise
sind mehrere Leiteinrichtungen vorgesehen, die zueinander in Umfangsrichtung beabstandet
sind. Damit liegt zwischen zwei einander benachbarten Leiteinrichtungen
jeweils ein Wandbereich, der einem Zylindermantel folgt.
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Die
Leiteinrichtungen sind untereinander vorzugsweise gleich ausgebildet.
Es ist jedoch auch möglich,
unterschiedliche Leiteinrichtungen, z.B. größere und kleinere an unterschiedlichen
Stellen vorzusehen. Es hat sich bewährt, die Leiteinrichtungen
auf gleicher Höhe
an der Peripherie des freien Flugraums anzuordnen. Sie können jedoch
bedarfsweise auch höhenversetzt
sein. Das Profil der Leiteinrichtungen kann symmetrisch oder asymmetrisch
ausgebildet sein. Ein symmetrisches Profil ermöglicht den gleichwertigen Betrieb
der Aufschlusseinrichtung in beiden Drehrichtungen. Die Leiteinrichtungen
sind etwas höher
beansprucht als die übrigen
Teile der Behälterwand.
Durch die symmetrische Ausbildung wird somit eine Verdoppelung der
Standzeit erreicht, wenn die Aufschlusseinrichtung zunächst in
einer Drehrichtung bis zur Verschleißgrenze und danach in der anderen
Drehrichtung wiederum bis zur Verschleißgrenze betrieben wird. Asymmetrische
Geometrien der Leiteinrichtungen haben hingegen den Vorteil, dass
unterschiedliche Materialien aufgeschlossen werden können. An
einer Seite kann die Leiteinrichtung hinsichtlich eines Materialgemischs optimiert
sein, während
die andere Seite für
ein anderes Material gedacht ist.
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Die
stumpfen Schlagwerkzeuge können
Kettenabschnitte (Kettentrume) sein, die an einer zentralen Nabe
aufgehängt
sind. Dabei genügt
es, wenn die Ketten in einer einzigen gemeinsamen Ebene knapp oberhalb
des Bodens angeordnet sind. Sie dienen nicht nur zum Beschleunigen
des eingegebenen Materials sondern auch zum Materialaustrag, indem
sie den Boden gewissermaßen
fegen ohne ihn wirklich zu berühren.
In Betrieb sind sie durch Fliehkraft gestreckt.
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Bei
einer verfeinerten Ausführungsform
können
auch Kettentrume in zwei oder mehreren übereinander liegenden Ebenen
angeordnet werden, wobei sie sich noch immer unterhalb des freien
Flugraums befinden. Bevorzugterweise sind alle Ketten oder sonstigen
stumpfen Schlagwerkzeuge unabhängig davon,
ob sie in einer oder in mehreren Ebenen angeordnet sind, innerhalb
des trichterförmigen
Bereichs der Behälterwand
angeordnet, falls ein solcher trichterförmiger Bereich vorgesehen ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
definiert die Leiteinrichtung ein, zwei oder vorzugsweise mehrere,
wie beispielsweise drei oder vier, schraubenförmige Bahnen, die an dem Umfang
der Behälterwand
aufsteigend entlang führen.
Die einzelnen Bahnen können
voneinander durch Stege separiert sein. An ihren Enden sind sie
nach Art von Sprungschanzen auf die Behältermitte zu gerichtet, so
dass hier eine Kollisionszone entsteht. Die Fokussierung des Materials
auf diese Kollisionszone kann noch verstärkt werden, wenn die Bahnen
wenigstens an ihrem Ende gegen die Längsachse des Behälters geneigt
sind, so dass sich der in jeder Bahn entlang laufende Materialstrom
zu einem engen Schlauch zusammendrängt.
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Die
vorgestellte Aufschlusseinrichtung kann sowohl kontinuierlich als
auch chargenweise betrieben werden. Es ist darüber hinaus möglich, den
Behälter
zu inertisieren und/oder mit Inertgas zu spülen, um freigesetzte flüssige oder
gasförmige
Stoffe aufzufangen. Bedarfsweise kann der Behälter jedoch auch offen betrieben
werden, beispielsweise wenn nicht gasende Materialien verarbeitet
werden.
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Weitere
Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung oder
aus Unteransprüchen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
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1 eine Aufschlusseinrichtung
in schematischer, geschnittener, perspektivischer Darstellung,
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2 die Aufschlusseinrichtung
nach 1 in einer schematisierten,
vertikal geschnittenen Seitenansicht,
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3 eine abgewandelte Ausführungsform der
Aufschlusseinrichtung in schematisierter, vertikal geschnittener
Seitenansicht,
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4 den Materialstrom in der
Aufschlusseinrichtung nach 2 oder 3,
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5 den Materialstrom in einer
abgewandelten Ausführungsform
der Aufschlusseinrichtung,
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6 bis 8 weitere Ausführungsformen von Aufschlusseinrichtungen
anhand einer schematischen Darstellung eines Profils der Behälterwand
in einer horizontalen Schnittebene oberhalb des trichterförmigen Bereichs
des Behälters,
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9 eine abgewandelte Ausführungsform der
Aufschlusseinrichtung in teilweise aufgeschnittener, perspektivischer
Darstellung,
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10 eine weiter abgewandelte
Ausführungsform
der Aufschlusseinrichtung in teilweise aufgeschnittener, perspektivischer
Darstellung und
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11 eine schematisierte Draufsicht
auf die Aufschlusseinrichtung nach 9 oder 10 mit Andeutung des Materialflusses.
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In 1 ist eine Aufschlusseinrichtung 1 veranschaulicht,
die beispielsweise dazu dient, die in Bürogeräten, Kühlgeräten oder anderen Produkten enthaltenen
Materialien voneinander zu lösen,
so dass sie in einem nachfolgenden Prozess voneinander getrennt
werden können.
Die Aufschlusseinrichtung 1 weist einen Aufschlussbehälter 2 mit
im wesentlichen zylindrischer Behälterwand 3 auf. Die
Behälterwand 3 umschließt einen
Innenraum 4, der unten durch einen Boden 5 abgeschlossen
ist. Ebenso kann der Innenraum 4 an seiner Oberseite geschlossen
und mit einer Zuführöffnung versehen
sein. Der obere Abschluss kann in Form einer Kuppel, in Form einer
ebenen Wand oder anderweitig gestaltet sein.
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Der
Innenraum 4 des Aufschlussbehälters 2 ist nicht
exaxt zylindrisch. Im Anschluss an den Boden 5 ist der
Innenraum 4 konisch begrenzt. Dazu kann die Behälterwand 3 selbst
konisch geformt sein oder, wie in 1 veranschaulicht,
ein konischer Einsatz 6 vorgesehen sein. Dieser ist seitlich,
unmittelbar im Anschluss an den Boden 5 oder knapp oberhalb
desselben durch eine Austragöffnung 7 unterbrochen, über die
Material aus dem Innenraum 4 ausgeleitet werden kann. Alternativ
kann die Austragöffnung 7 auch
in dem Boden 5 ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil,
den Materialfluss im Bereich des Bodens 5 während des
Betriebs der Aufschlusseinrichtung 1 am wenigsten zu stören.
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An
der Behälterwand 3 sind
ein oder mehrere Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 (siehe
auch 4) angeordnet,
die dazu dienen, den Materialstrom zu leiten. Die Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 sind
untereinander gleich ausgebildet. Die nachfolgende Beschreibung
der Leiteinrichtung 8 gilt somit entsprechend für alle anderen.
Die Leiteinrich tung 8 wird durch einen abgerundeten Körper gebildet,
dessen etwa zylindrisch gewölbte
Wand in den Innenraum 4 vorsteht. Die in Radialrichtung
gemessene Dicke der Leiteinrichtung 8 ist vorzugsweise
geringer als die Breite des Einsatzes 6 an dem Boden. Damit
taucht die Leiteinrichtung 8 in den Einsatz 6 ein,
ohne den Boden 5 zu erreichen. Die Krümmungsachse der Leiteinrichtung 8 liegt
außerhalb
des Aufschlussbehälters 2 und
ist vorzugsweise etwa parallel zu der Mittelachse des Aufschlussbehälters 2 orientiert.
Die Leiteinrichtung 8 weist somit eine gewölbte Leitfläche 14 auf.
Diese schließt
mit der inneren Wandung der Behälterwand 3 einen
spitzen Winkel α ein,
der vorzugsweise kleiner als 30° ist.
Entsprechende Leitflächen 15, 16, 17 weisen
die anderen Leiteinrichtungen 9, 11, 12 auf.
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Die
Leiteinrichtung 8 erstreckt sich in Richtung von dem Boden 5 weg,
ungefähr
bis auf mittlere Höhe
der Behälterwand 3.
Der sich oberhalb des Einsatzes 3 befindende Teil des Innenraums 4 bildet
einen als Aufschlussraum dienenden freien Flugraum 18,
der nahezu den gesamten Innenraum 4 des Aufschlussbehälters 2 ausmacht.
Die Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 sind
an der Peripherie dieses Flugraums 18 angeordnet und erstrecken
sich über
einen Teil von dessen Wandung.
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Zur
Beschleunigung des aufzuschließenden Materials
dient ein stumpfes Schlagwerkzeug 19, das über dem
Boden 5 umläuft.
Das Schlagwerkzeug 19 wird durch mehrere Kettentrume 21, 22, 23, 24 gebildet,
die mit einem Ende jeweils an einem zentralen Kettenkopf aufgehängt sind,
der eine Nabe 25 bildet. Die Länge der beispielsweise ingesamt
sechs Kettentrume 21, 22, 23, 24 ist
so bemessen, dass die Behälterwand 3 oder
den Einsatz 6 gerade nicht berühren, wenn sie durch Fliehkraft
gestreckt sind. Die Kettentrume 21, 22, 23, 24 sind
gelenkig an der Nabe 25 gelagert und in vorzugsweise gleichen
Winkelabständen
zueinander in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Der Abstand zu
dem Boden 5 ist so gering, dass auf dem Boden 5 liegende
größere Bruchstücke von
den unter Fliehkraft stehenden Kettentrumen 21, 22, 23, 24 erfasst
und aufgewirbelt werden.
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Die
Nabe 25 ist von einer Welle 26 gehalten, die den
Boden 5 durchsetzt und mit einer Antriebseinrichtung, wie
beispielsweise einem Abtrieb eines Elektromotors oder eines entsprechenden
Zwischengetriebes in Verbindung steht. Sie kann axial fest oder
auch axial verstellbar gefasst oder gehalten sein.
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Die
insoweit beschriebene Aufschlusseinrichtung 1 arbeitet
wie folgt:
In Betrieb rotiert die aus den 1 und 2 ersichtliche Nabe 25 mit
einer von der Antriebseinrichtung vorgegebenen Drehzahl. Bei chargenweisem
Betrieb ist die Austragöffnung 7 geschlossen.
Es wird nun aufzuschließendes
Material, beispielsweise zu recycelnde Geräte (Staubsauger, Mikrowellen,
Kühlgeräte, elektronische
Geräte
oder ähnliches)
in den Innenraum 4 gegeben. Die Kettentrume 21, 22, 23, 24 beschleunigen
die Geräte
nun und wirbeln sie in dem Innenraum 4 herum. Die Geräte steigen
dadurch alsbald in den Flugraum 18 auf, wobei sie schon
teilweise zersplittern oder zerbrechen. Sie bilden einen umlaufenden
Materialstrom 27, wie er aus 4 ersichtlich
ist. Das Wirbelzentrum dieses Materialstroms 27 liegt im
Wesentlichen in der Behältermitte
und somit koaxial zu der Drehachse 26. Der an der Behälterwand 3 entlang
laufende Teil des Materialstroms 27 wird von den Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 erfasst. Die
Leitflächen 14, 15, 16, 17 leiten
einen Teilstrom 28 des Materialstroms 27 zum Behälterzentrum,
wie in 4 durch entsprechende
Pfeile angedeutet ist. Der Weg des Teilstroms 28 durchkreuzt
den Weg des Materialstroms 27. Dadurch kommt es zu vielen
Kollisionen zwischen Teilen des Materialstroms 27 und des
Teilstroms 28, die zur Zersplitterung der beteiligten Materialien
und zur Trennung von Verbünden zwischen
unterschiedlichen Materialien führen.
Dieser Materialaufschluss erfolgt durch Wechselwirkung zwischen
herumfliegenden Teilen, nicht aber durch Einwirkung von Werkzeugen
auf die Teile. Das Schlagwerkzeug 19 dient lediglich dazu,
die benötigte
kinetische Energie in den Materialstrom 27 einzuleiten.
Die Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 dienen
lediglich dazu, den Teilstrom 27 umzuleiten, so dass es zur
Wechselwirkung der ansonsten eher im Gruppenverband fliegenden Teile
kommen kann. Die Leitflächen 14, 15, 16, 17 nehmen
aufgrund ihres spitzen Winkels, den sie mit der Behälterwand 3 einschließen, keine
Abbremsung der Bruchstücke
vor. Während 4 den Prozess schematisch
und überhöht veranschaulicht,
zeigt 7 das Profil der
Behälterwand 3 oberhalb
des Einsatzes 6 etwa maßstäblich. Das Profil ist symmetrisch,
so dass die Aufschlusseinrichtung 1 in beiden Drehrichtungen
des Schlagwerkzeugs 19 betrieben werden kann.
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Abweichend
von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es auch
möglich,
als Schlagwerkzeug 19 in zwei oder mehreren Ebenen angeordnete
Kettentrume 21a, 21b, 24a, 24b vorzusehen,
wie insbesondere 3 veranschaulicht.
Dabei können
die Kettentrume 21a, 21b, 24a, 24b paarweise übereinander
oder auch mit Winkelabständen gegeneinander
versetzt an der Nabe 25 gehalten sein. Es wird bevorzugt,
hier jeweils aus zwei oder mehreren Kettenabschnitten gebildete „Kettenvorhänge" auszubilden. Der
Ersatz der einzelnen Kettentrume 21 bis 24 einer,
wie 2 zeigt, relativ
grob gliedrigen Ketten durch mehrere parallel zueinander angeordnete
Kettenabschnitte, die miteinander einen Vorhang bilden, hat den
Vorzug, dass ein hoher Aufschlussgrad zu erreichen ist. In dem Innenraum 4 vorhandenes
Material wird auch dann sicher von dem Schlagwerkzeug 19 erfasst,
wenn es schon relativ feinkörnig
ist. Die Ausführungsform
nach 3 weist eine besonders
hohe Effizienz auch beim weiteren Aufschluss feinstückigen Materials
auf.
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Eine
weiter abgewandelte Ausführungsform der
Aufschlusseinrichtung 1 ist schematisch in 5 veranschaulicht. An der Behälterwand 3 sind
hier insgesamt drei Leiteinrichtungen 8, 9, 11 angeordnet, die
bezogen auf eine vertikal und radial orientierte Ebene asymmetrisch
ausgebildet sind. Die Leitflächen 14, 15, 16 erstrecken
sich ausgehend von der Behälterwand 3,
an die sie tangential anschließen,
in einer Spiralbahn zu dem Drehzentrum hin, das, wie in 4 auch, durch ein kleines
Kreuz markiert ist. Hiermit kann eine besonders effiziente Einleitung
eines großen
Teilstroms 28 in das Zentrum des Flugraums 18 hinein
erzielt werden. Es kommt hier zu starken Frontalkollisionen des
Materials im Zentrum des Flugraums 18. Das Material zehrt
hier seine Energie auf und fällt
somit im Zentrum des Aufschlussbehälters 2 wieder nach
unten, um dort von dem Schlagwerkzeug 19 erneut beschleunigt
und in den Flugraum 18 befördert zu werden.
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Eine
weitere Abwandlung des von den Leiteinrichtungen und der Behälterwand
vorgegebenen Profils ist in 6 veranschaulicht.
Die Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 schließen glatt
an die Behälterwand 3 an.
Sie ergeben insgesamt eine Innenform, die einem Viereck mit abgerundeten
Ecken nahekommt. Die bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen
vorhandenen, aus Sicht des Behälterinnenraums
konvexen Wandbereiche, die durch die Leitflächen 14, 15, 16, 17 gebildet
sind, sind hier nahezu eben. Dennoch sind mehrere Stellen 31, 32, 33, 34 vorgesehen,
die als Leitflächen
ausgebildet sind und eine Krümmung
aufweisen, die größer ist
als die Krümmung
der Behälterwand.
Diese Stellen 31, 32, 33, 34 führen zur
Umlenkung eines Teils des Materialstroms nach innen. Sie entsprechen
somit dem Knick im Übergang
zwischen der Behälterwand 3 und den
Leitflächen 14, 15, 16, 17 bei
der Ausführungsform
nach 4 oder auch der
gegenüber
der Behälterwand 3 erhöhten Krümmung der
Leitflächen 14, 15, 16 bei
der Ausführungsform
nach 5.
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8 veranschaulicht eine weitere
Ausführungsform
mit insgesamt sechs stärker
gekrümmten Wandbereichen
an den Stellen 35, 36, 37, 38, 39, 40. Die
Umlaufrichtung des Materials, die von dem Schlagwerkzeug 19 vorgegeben
wird, ist durch einen Pfeil 41 bezeichnet. Diese Bereiche
oder Stellen 35 bis 40, die von einem Kreis um
den Mittelpunkt M der Behälterwand 3 abweichend
stärker
nach innen gekrümmt
sind als die Behälterwand,
erzeugen nach innen gerichtete Materialjets, die sich mit der Umlaufströmung überkreuzen
und in der Nähe
der Behältermitte
kollidieren.
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In 9 ist eine Aufschlusseinrichtung 1 in abgewandelter
Ausführungsform
veranschaulicht. Diese weist an ihrer Behälterwand 3 insgesamt
vier Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 auf,
die gemeinsam ein viergängiges,
an der Behälterwand 3 nach
oben führendes
Gewinde bilden. Die Leitein richtungen 8, 9, 11, 12 sind
jeweils Bahnen, die durch schraubenförmig gewundene Stege 42, 43, 44, 45, 46 voneinander getrennt
sind. Die Stege verlaufen schraubenförmig und parallel zueinander.
Sie weisen entlang des gesamten Umfangs der Behälterwand 3 eine konstante radiale
Höhe auf,
die erst an ihrem Ende erheblich zunimmt. Hier ist zwischen zwei
jeweils benachbarte Stege 42, 43; 43, 44; 44, 45 sowie 45, 46 jeweils
eine Leitschaufel 47, 48, 49, 50 eingesetzt,
die den in jeder Rinne entlang rutschenden Materialstrom auf das Behälterzentrum
hin ablenkt. Vorzugsweise ist das Ende jeder Leitschaufel 47, 48, 49, 50 dabei
im Wesentlichen radial orientiert. Dies geht beispielsweise auch
aus 11 hervor. Die Leitschaufeln 47, 48, 49, 50 sind
vorzugsweise etwa einer Spirale folgend gekrümmt und geschlossen, d.h. ohne Öffnungen
ausgebildet.
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Die
Funktion dieser Aufschlusseinrichtung 1 ergibt sich aus 11. Der Umlauf der Kettentrumme 21, 24 erfolgt
in Gegenuhrzeigerrichtung. Die Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 bilden
jeweils ein Rechtsgewinde, so dass das von den Kettentrummen 21, 24 beschleunigte
Material in Umfangs- und
Axialrichtung bewegt wird und dabei an der Behälterwand 3 entlang
aufsteigt. Oberhalb der Kettentrumme 21, 24 treffen
die Materialströme
dann jeweils auf die Leitschaufeln 47, 48, 49, 50 und
werden von diesen, wie in 11 durch
Pfeile angedeutet ist, zu dem Behälterzentrum hin abgelenkt.
Hier bildet sich eine Kollisionszone, in der sich die Materialströme treffen.
Die Stöße erfolgen
frontal und stumpfwinklig, wodurch nahezu die gesamte kinetische
in dem Material enthaltene Energie in Umformenergie umgesetzt wird. Es
kommt deshalb zum Materialaufschluss und zur Materialzerkleinerung
im Wesentlichen durch Wechselwirkung der einzelnen Teile des Materialstroms untereinander.
Die durch den Zusammenprall abgebremsten Teile fallen dann im Zentrum
des Behälters nach
unten und werden von den Kettentrummen 21, 24 erneut
beschleunigt. Sie laufen dann wiederum die Leiteinrichtungen entlang
bis sie von den Leitschaufeln 47, 48, 49, 50 in
das Kollisionszentrum des Behälters
geleitet werden.
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Die
Aufschlusseinrichtung nach 9 konzentriert
den Kollisionsbereich, in dem sich das Material trifft, auf einen
Zentralbereich des Behältervolumens
mit geringem Radius. Die axiale Länge des Kollisionsbereichs
entspricht etwa der Breite einer Leiteinrichtung 8, 9, 11 oder 12.
Es wird bevorzugt, die Ausdehnung der Kollisionszone möglichst
gering zu halten. Dies gelingt mit der Aufschlusseinrichtung 1 gemäß 10. Soweit diese mit der
Aufschlusseinrichtung 1 nach 9 übereinstimmt,
wird unter Zugrundelegung gleicher Bezugszeichen auf die vorstehende
Beschreibung verwiesen. Im Unterschied zu der Aufschlusseinrichtung 1 nach 9 sind die Leitschaufeln 47, 48, 49, 50 hier
nicht parallel zu der Längsachse
des Behälters 1 sondern
zu dieser im spitzen Winkel geneigt angeordnet. Sie schließen wiederum
spaltfrei an die Behälterwand 3 an,
so dass jeweils glatte, stufenlose Übergänge gebildet sind. Die insbesondere
an der Leitschaufeln 47 in 10 erkennbare
Neigung derselben führt
aber dazu, dass die Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 eine
sich im Bereich der Leitschaufeln 47, 48, 49, 50 verengende
Rinne bilden. Unter der Wirkung der Fliehkraft drängt sich der
Materialstrom deshalb jeweils an einer Seite der betreffenden Rinne
zusammen. Beispielsweise wird der die Leitschaufel 47 erreichende
Materialstrom an dem Steg 42 zusammengedrängt. Damit
erzeugen die Leiteinrichtungen 8, 9, 11, 12 insgesamt
sehr gebündelte
Material jets, die sich oberhalb der Nabe 25 in einem axial
und radial sehr eingeengten Bereich treffen.
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Eine
verbesserte Aufschlusseinrichtung weist einen Behälter auf,
an dessen Behälterwand Leiteinrichtungen
zur Erzeugung von einwärts
gerichteten Materialjets angeordnet sind. Diese Jets vergrößern die
Zahl der stattfindenden Kollisionen zwischen den einzelnen Bruchstücken des
Materials bei gleichbleibendem Leistungseintrag durch das Schlagwerkzeug
und ohne Erhöhung
des Verschleißes.
Es wird dadurch der durchsatzbezogene Verschleiß gesenkt und die Bearbeitungszeit
bzw. die Verweilzeit des Materials in der Aufschlusseinrichtung
vermindert.