DE68905063T2 - Zerkleinerer. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zerkleinerung von Abfällen und insbesondere einen Schredder, um große Gegenstände zu zerkleinern.
• Es sind Schraubenschredder, abscherende Schredder und Hammerwerke bekannt, die Abfälle, wie zum Beispiel Holz, allgemeine Industrieabfälle und Hausmüll in kleinere Teile brechen und /oder vereinheitlichen und verdichten für die weiteren Beseitigungsschritte. Ein Schredder mit einer einzigen Schnecke, wie er in der US-A-4 253 615 beschrieben ist, stellt eine Verbesserung gegenüber den vorgenannten Typen von Schreddern dar und erhöht die Effizienz und Verwendbarkeit für unterschiedlich große Abfälle.
• Die an einen Schredder gestellten Anforderungen bestehen darin, große Mengen an Abfall zu verarbeiten, lose Ladungen zu vereinheitlichen und Abfallgegenstände in großem Maßstab zu verarbeiten. Zum Beispiel sind Mittel notwendig, um LKW-Ladungen mit Hausmüll so für Mülldeponien vorzubereiten, daß die luftgefüllten Zwischenräume in den verschlossenen Müllbeuteln entfernt werden. Für Müllverbrennungsanlagen sind Einrichtungen auf dem Abfallplatz zum Schreddern und Zuführen der Abfallmassen erforderlich. Abfälle, vorkommend in Form von Ballen , wie zum Beispiel Ballen aus gewelltem Karton oder aus Stoff, oder vorkommend als größere Gegenstände, wie zum Beispiel Telefonmasten, Kabeltrommeln, Eisenbahnschwellen, Geräte, Teile von Kraftfahrzeugen, 200-Liter Fässer oder andere sperrige Materialien, werden gewünschterweise durch Schreddern in kleinere Teile verarbeitet, bevor die Abfälle verbrannt, auf Mülldeponien abgeladen oder verdichtet werden. Ähnliches gilt auch für allgemeine Industrieabfälle, die gewünschterweise geschreddert und in eine homogene Masse gleicher Konsistenz überführt werden.
• In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beschreibt die US-A-4 632 317 einen Schredder zum Zerkleinern großer Gegenstände, mit
• -einem Rahmen, der ein Gehäuse für den Schredder bestimmt,
• -einem Schacht zum Einfüllen des zu schreddernden Materials in das Gehäuse,
• -einer Auslaßöffnung, welche im Rahmen unterhalb des Schachtes ausgebildet ist zum Austritt von geschreddertem Material aus dem Gehäuse,
• -einem Paar Schneckenschrauben (Schnecke), die in dem Gehäuse drehbar eingebaut sind,
• -Mitteln, damit die Schnecken gegenläufig zueinander drehbar sind, derart, daß das durch den Schacht in das Gehäuse eingegebene Material durch die Flügel der Schnecken (Schneckenflügel) ergriffen, nach unten zwischen die Schnecken gezogen und gleichzeitig durch das Zusammenwirken der Flügel der Schnecken verdichtet und geschreddert wird.
• Der Schredder ist dadurch gekennzeichnet, daß
• -jede der Schnecken eine Verjüngung der Schneckenflügel im Durchmesser von einem Ende der Schnecke zum gegenüberliegenden Ende der Schnecke aufweist,
• -die Schneckenflügel eine Mehrzahl von Zähnen aufweisen, die sich von den Außenflächen der Schneckenflügel radial nach außen erstrecken und die längs entlang der Schnecke eingeteilt sind,
• -die Schnecken derart in dem Gehäuse angeordnet sind, daß das Ende mit dem größten Durchmesser der einen Schnecke neben dem Ende mit dem kleinen Durchmesser der anderen Schnecke angeordnet ist.
• Wie nachfolgend in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Schredders detailiert beschriebenen wird, sind effiziente großvolumige, zweifache Schnecken zur Zerkleinerung von Abfällen der verschiedensten Arten und Zusammensetzungen vorgesehen. Der beschriebene Schredder ist fähig, um größere Massen an Gegenständen leicht zu verarbeiten. Der Schredder hat eine relativ große Einfüllöffnung. Seine mechanische Ausführung weist kaum enge Toleranzen beim Betrieb auf. Er benötigt einen geringen Energieaufwand und wird aus relativ wenigen, einzelnen Teilen gebildet. Seine Arbeitsweise basiert nicht auf einer Abscherung oder einem Zerhämmern.
• Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
• Es zeigen
• Fig. 1 die Draufsicht eines Schredders,
• Fig. 2 die Vorderansicht des Schredders nach Fig.1,
• Fig. 3 die Seitenansicht des Schredders nach Fig.1,
• Fig. 4 eine perspektivische Darstellung, zeigend das Verhältnis zwischen dem Schachtboden und der Austrittsöffnung beim Schredder nach Fig. 1,
• Fig. 5 eine isometrische Darstellung des Schredders nach den Fign. 1 bis 4.
• Das Ausführungsbeispiel betrifft einen Schredder mit einem doppelten Schneckensystem, das kinetische Energie auf das Material überträgt um es zu zerkleinern. Zwei gegenlaufende Schnecken, welche jede für sich bezüglich der Drehzahl und der Drehrichtung geregelt werden kann, bereiten das Material in einem zentralen Abschnitt zwischen den Schnecken auf, wo das Material der Druckkraft der gegenläufigen Schnecken ausgesetzt ist und wo die auf den Schnecken angeordneten Zähne und die Bremsklötze des Schachtbodens sich gegenseitig beeinflussen. Dadurch wird das Material zerkleinert. Die Regelungseinrichtungen für jede der Schnecken sind vergleichbar mit denjenigen nach der US-A-4 253 615, und können daher hieraus übernommen werden. Beispielsweise können die Schnecken einzeln geregelt werden und sind bevorzugterweise umschaltbar im Falle von Hemmungen, Blockierungen oder anderen Störungen.
• Bei dem beschriebenen Gerät ist der Energiebedarf reduziert, verglichen mit beispielsweise einem Hammerwerk, bei dem eine Welle mit einer hoher Drehzahl von etwa 1200 bis 1800 Umdrehungen pro Minute rotiert und hieran angebrachte Hämmer das Material gewöhnlicherweise an einer Art Amboß oder Gitter zerschlagen. Die Hammerwerke werden üblicherweise eingesetzt für die nachfolgende Behandlung, wobei der Leistungsbedarf durch die Drehzahl bestimmt wird. Ein nach dem Prinzip der Abscherung arbeitender Schredder hat ebenfalls einen relativ hohen Energiebedarf und darüber hinaus einen hohen Wartungsaufwand für das Schärfen der Scherkanten, der Messer oder der anderen Schneidvorrichtungen. Der vorliegende Gegenstand benutzt keine Schneiden und benötigt für seine Arbeitsweise keine engen Toleranzen. Daneben besteht kein Kontakt zwischen den Messern, da das in den Schacht eingeleitete Material zum zentralen Bereich hin gebrochen und verdichtet wird. Die mechanische Kraft wird benutzt, um das eingeleitete Material gegeneinanderzudrücken, wobei die Schnecken mit den Zähnen an den feststehenden Bremsklötzen vorbeilaufen, wodurch das eingegebene Material gebrochen wird. Die Kraft wird nicht gegenüber einem Amboß oder einer Scherkante aufgebracht, wie in den Ausführungen der bekannten Schredder. Ebenso gibt es keine bevorzugte Richtung beim Einfüllen des Materials in den Schredder.
• Neben Kisten und Kabeltrommeln mit einem Durchmesser von 2,4 m und darüber kann der Schredder auch gewöhnliche Industrieabfälle, wie zum Beispiel Bauteile aus Holz, Kunststoff oder Aluminium verarbeiten. Sowohl Bündel aus Pappe oder Papier, als auch Telefonmasten, Holzbohlen, Matratzen, Eisenbahnschwellen, Stämme und Äste können in den Schredder eingegeben werden. Insbesondere kann Hausmüll, der in Mülltonnen oder in Müllsäcken gesammelt wird, im Schredder homogenisiert werden. Hierdurch kann auf Mülldeponien der in Müllsäcken hohe Anteil an Lufträumen verringert werden.
• Das Fehlen von spezifischen Abschermessern, engen Toleranzen und kleinen mechanischen Teilen erhöht die Wartungsfreundlichkeit. Es gibt keinen Kontakt zwischen Messern. Statt dessen wird das zu zerkleinernde Material zum zentralen Ausgang hin konzentriert, wobei es gleichmäßig geschreddert wird.
• Die große Einfüllöffnung erlaubt die Einführung der verschiedensten Materialien in den Arbeitsraum der Schnecken. Die Öffnung, welche Teil der Verkleidung der Vorrichtung sein kann, weist keine bestimmte Ausrichtung auf. Die gegenläufigen Schneckenschrauben sind unabhängig voneinander regelbar, was zu einem ruhigen Lauf der Maschine führt. Während sich die Schnecken drehen, können die Drehzahlen je nach den Betriebsbedingungen aufeinander abgestimmt werden. Auf das schmälere Ende der Schnecke blickend, verursacht eine Drehung im Uhrzeigersinnn eine Bewegung des Materials vom Ende mit dem großen Durchmesser hin zum Ende der Schneckenschraube mit dem kleinen Durchmesser. Durch die Beziehung, bei der die Schnecken gegeneinander rotieren und umgekehrt zueinander ausgerichtet sind, wird das Material von jeder Schnecke von ihrem dickeren zu ihrem dünneren Ende bewegt und in Wechselwirkung mit dem gegenüberliegenden Material, welches von der anderen Schnecke bewegt wird, zerkleinert. Nach der Eingabe des Materials bewirkt die Kombination aus der Schneckenkraft, den Bremsklötzen in dem Schacht und den Zähnen auf der Schnecke, daß das Material während der Drehbewegung der Schnecken gezogen und zum Zentrum des Schachtes geleitet wird. Das Material bricht im wesentlichen selbst auseinander. Durch die Zähne wird das Material herunter, zu der Schnecke und in die Schnecke gezogen. Eine einstellbare Bodenöffnung am Schachtausgang dient der Einstellung der Größe des geschredderten Materials. Das aus dem Schacht heraustretende, geschredderte Material ist zwar nicht verdichtet, stellt aber eine homogene Masse dar.
• In der in Fig. 1 gezeigten Draufsicht weist der Schredder einen Rahmen 1 herkömmlicher Konstruktion auf, der eine Schachtöffnung 2 einschließt und der das Triebwerk 3 und 4 der Schnecken und die Lagerungen 5a, 6a und 5b, 6b für die Schnecken 7 und 8 haltert, die konisch geformt und umgekehrt zueinander angeordnet sind. Die Achsen A und B der Schnecken liegen parallel zueinander. Schutzabdeckungen 9 und 10 schützen den Antrieb und die Lagerungen.
• In der Vorderansicht nach Fig. 2 wird die Anordnung der sich umgekehrt zueinander verjüngenden Schnecken 7 und 8 gezeigt und darüber hinaus ist das Verhältnis der Segmente 20 und 21 des Schachtbodens zur vorgegebenen oder einstellbaren Auslaßsöffnung 22 dargestellt. In der Seitenansicht nach Fig. 3 wird die winkelige Ausrichtung der Segmente 20 und 21 des Schachtbodens gezeigt, wobei der Boden von jeder Seite des Schachtes im Hinblick auf die korrespondierenden, konischen Schnecken 7 und 8 ausgerichtet ist. Die Form des Schachtbodens unterhalb der Achse einer Schnecke ist bevorzugt konisch und der Gestalt der Schnecke angepaßt. Die Bremsklötze 30a, 30b, 30c, 30d, 30e usw. sind, wie dargestellt, am Schachtboden befestigt. Die Fig. 4 zeigt in einer Detailansicht die Bremsklötze 30a, usw., die auf dem Schachtboden befestigt sind, und stellt perspektivisch die getrennten Mittel 41 und 42 an jeder Seite des Schachtbodens zur Einstellung einer bestimmten Größe der Auslaßöffnung des Schredders dar. Weil die untere Seite des Schachtes so geformt ist, daß der Gestalt der konischen Schnecken gefolgt wird, sind die unteren Wände im Querschnitt im Hinblick auf die Achsen der betreffenden Schnecken im wesentlichen kreisbogenförmig. Die Auslaßsöffnung 22 wird bestimmt von den unterschiedlichen Winkeln. Im Hinblick auf jede Schnecke, verjüngt sich die Schachtöffnung mit der Schnecke in der einen Richtung von oben bis zum Boden des Rahmens. In der zweiten Richtung wird der Abschrägung der Schnecke gefolgt, so daß der Hohlraum sich von einer Seite zur nächsten Seite des Rahmens entsprechend der Kegelform der Schnecke verjüngt. Die Wände des Schachtes unterhalb der Schneckenachsen sollten innen mit ausreichenden Abständen angeordnet sein, und zwar wegen der Bremsklötze im Inneren des Schachtes und den Zähnen, die außen an den drehbaren Schnecken angeordnet sind.
• Wie bereits angemerkt, sind die Schnecken unabhängig voneinander steuerbar und drehen sich normalerweise im Gegenlauf zueinander. Die Schnecke verjüngt sich mit jedem Schneckenflügel derart, daß die Gewindetiefe der Schnecke proportional mit größer werdendem Durchmesser ansteigt. Beispielsweise verjüngt sich eine Schnecke von 76,2 cm auf 40,6 cm. Der Abschnitt der Schnecke mit dem kleineren Durchmesser (40,6 cm) sollte eine geringere Gewindetiefe aufweisen als der Bereich mit dem größeren Durchmesser von 76,2 cm, wobei die Gewindetiefe sich proportional entlang der Länge der Schnecke verändern sollte. Zusätzlich sind die Schneckenflügel ausgehöhlt, wobei die Schnecke aus konkaven Formteilen gebildet ist, so daß jedes der in die Vorrichtung eingegebenen Materialien die Neigung hat zu rollen, resultierend aus der Rotation der Schnecke und der Bewegung des Materials in die Richtung vom größeren zum kleineren Ende der Schnecke. Mehrere Zähne, wie sie mit 27 und 28 bezeichnet sind, sind an der Mantelfläche oder an den Kanten der Schnecke an eingeteilten Stellen angeordnet und durchkreuzen den Raum zwischen den Bremsklötzen am Boden des Schachtes beim Rotieren der Schnecke. Teilweise tritt ein Schreddern ein als Ergebnis des Zusammenwirkens der Zähne, Bremsklötze und Schlitzöffnungen. An den schmalen Enden jeder Schnecke sind Trichterplatten 35 und 36 angeordnet, die mit der Schnecke rotieren und die verhindern, daß sich Material zwischen dem Schneckenende und der Schachtwandung festsetzt. Die Platten haben bevorzugt in Richtung zum Schachtinneren eine konvex oder konkav geformte Stirnfläche, die ein Abrollen des Materials am Schneckenende bewirkt. Die Platten können auch als Trichter (konisch) in Richtung zum Schachtinnern geformt sein. An jedem Ende der Schnecke kann ein Zahn angeordnet sein, um die Wandung des Schachtes abzuschaben und um zu verhindern, daß sich Ablagerungen zwischen dem Schneckenende und der Wandung des Schachtes bilden. In dieser Hinsicht kann man für eine Antriebsregelung einen Strommesser für den elektrischen Antrieb und /oder an der Wandung des Schachtes angeordnete Drucksensoren vorsehen, so daß die Wände am Gestell infolge eines starken Druckes nicht herausgedrückt werden, der aus dem Zusammenwirken beider Schnecken resultiert. Auch andere Regelungsmittel können vorgesehen werden, um Hemmungen und Überlastungen zu erkennen und zu beheben und um den Betrieb der Schnecken mit vorherbestimmten Parametern einzustellen.
• Musterhafte Abmessungen einer geeigneten Schneckenschraube für die Verwendung in der Vorrichtung betragen: Großer Durchmesser 1,37 m; Länge 2,16 m mit einer Verjüngung bis zum endseitigen Schneckenflügel mit 0,61 m Durchmesser. Schnecken anderer Abmessungen, Dimensionen und Konfigurationen sind zweckmäßig abhängig von der Bauart und werden unter Verwendung von Parametern bestimmt. Die Verjüngung der Schnecke verläuft im wesentlichen konisch entlang der Schneckenlänge.
• Die unterschiedlichen Gewindetiefen der vorgenannten Schnecke betragen beginnend mit dem Ende mit dem größten Durchmesser und dann mit gleichem Abstand entlang der Länge der Schnecke jeweils weiter zunächst 78,74 cm , dann 76,20 cm , dann 68,58 cm, dann 63,50 und schließlich 53,34 cm. In einer solchen Schnecke beträgt das Verhältnis der Tiefung (da die Schneckenflügel entsprechend der Fig.1 nicht senkrecht auf der Welle stehen sondern hierauf geneigt sind) der Schnecke, wieder mit dem Ende mit dem großen Durchmesser beginnend und jeweils nach einer vollständigen Drehung um 360ºvon der den äußeren Durchmesserpunkt schneidenden Vertikalen aus gemessen, nach der ersten 360º-Drehung 43,18 cm, nach der zweiten 360º-Drehung 15,24 cm und nach der dritten 360º-Drehung 10,16 cm, jeweils als horizontaler Versatz gemessen, und zwar als Abstand ausgehend von einer sich rechtwinkelig von dem Befestigungspunkt des Schneckenflügels auf der Schneckenwelle erstreckenden Linie bis zur Kante am äußeren Durchmesser des Schneckenflügels.
• Die Beziehung zwischen den Zähnen, den Bremsklötzen und dem Abstand der Schnecken kann wahlweise je nach dem zu schreddernden Material festgelegt werden. Ein typischer Zahn, einer von Fünfen oder einer anderen angemessenen Anzahl der an die Schnecke befestigt werden kann, variiert in der Höhe von etwa 5,08 bis 10,16 cm, in der Länge von etwa 15,24 bis 20,32 cm und in der Dicke von etwa 2,54 bis 5,08 cm. Ein Zahn mit einer hakenförmigen Form mit einer oberen Krümmung, wie er dargestellt und mit 27 und 28 bezeichnet ist, ist zu bevorzugen. Das Material ist schnell von der oberen gekrümmten Fläche lösbar, wenn man die Schnecke zurücklaufen läßt, wohingegen das Material in normaler Drehrichtung sicher gepackt wird. Die Bremsklötze können 2,54 bis 7,62 cm dick sein und aus rechteckförmigen Profilstäben mit Kantenlängen von 2,54 bis 5,08 cm hergestellt werden.
• Eingehend auf typische Spielmaße, so beträgt der freie Abstand zwischen den äußeren Kanten der Schnecke und den benachbarten Flächen der Bremsklötze 5,1 cm und der freie Abstand an jeder Seitenfläche eines Zahnes 1,3 cm, wenn er durch die Durchgänge im Inneren des Schachtes, die durch die Bremsklötze gebildet sind, rotiert. Es ist klar, daß die Schneckenschrauben mit den Zähnen im Hinblick zu sich und zu den Bremsklötzen frei rotieren müssen. Wie in der Fig. 1 gezeigt, sind die Zähne quer zur Schneckenachse befestigt und durchfahren den durch die Bremsklötze gebildeten, korrespondierenden Freiraum im Inneren des Schachtes.
• Die vorgenannten Abmessungen einer geeigneten Schnecke sind stellvertretend und der umgebende Aufbau von jeder einzelnen Vorrichtung kann abhängig von der vorherbestimmten Größe und der technischen Bauart für eine besondere Anwendung variiren.
• Die Schnecken arbeiten normalerweise in einem unteren Drehzahlbereich mit gewöhnlich weniger als 30 Umdrehungen pro Minute und vorzugsweise bei etwa 20 Umdrehungen pro Minute. Die Drehzahl kann variiert werden. Die Vorrichtung ist verbessert im Hinblick auf die Neigung, das Material nicht zu werfen, was bei anderen Typen von Schreddern auftritt und problematisch ist. Der Leistungsbedarf für jede Schnecke variiert abhängig von der Anwendung von 9,5 x 10&sup4; bis 28,4 x 10&sup4; W. Im Gegensatz hierzu arbeitet ein vergleichbarer Abscherungsschredder mit Drehzahlen von 40 bis 50 Umdrehungen pro Minute und benötigt hierzu einen Energiebedarf von etwa 113,6 x 10&sup4; bis 151,5 x 10&sup4; W.
• In dem Vorgenannten ist ein verbesserter und nützlicher Schredder beschrieben.

Claims (7)

1. Schredder zum Zerkleinern großer Gegenstände, mit

-einem Rahmen (1), der ein Gehäuse für den Schredder bestimmt,

-einem Schacht zum Einfüllen des zu schreddernden Materials in das Gehäuse,

-einer Auslaßöffnung (22), welche im Rahmen (1) unterhalb des Schachtes ausgebildet ist zum Austritt von geschreddertem Material aus dem Gehäuse,

-einem Paar Schneckenschrauben (Schnecke 7,8), die in dem Gehäuse drehbar eingebaut sind,

-Mitteln (3,4), damit die Schnecken (7,8) gegenläufig zueinander drehbar sind, derart, daß das durch den Schacht in das Gehäuse eingegebene Material durch die Flügel der Schnecken (Schneckenflügel) ergriffen, nach unten zwischen die Schnecken (7,8) gezogen und gleichzeitig durch das Zusammenwirken der Flügel der Schnecken (7,8) verdichtet und geschreddert wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

-jede der Schnecken (7,8) eine Verjüngung der Schneckenflügel im Durchmesser von einem Ende der Schnecke zum gegenüberliegenden Ende der Schnecke aufweist,

-die Schneckenflügel eine Mehrzahl von Zähnen (27,28) aufweisen, die sich von den Außenflächen der Schneckenflügel radial nach außen erstrecken und die längs entlang der Schnecke (7,8) eingeteilt sind,

-die Schnecken (7,8) derart in dem Gehäuse angeordnet sind, daß das Ende mit dem größten Durchmesser der einen Schnecke neben dem Ende mit dem kleinen Durchmesser der anderen Schnecke angeordnet ist.

2. Schredder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (22) mit geeigneten Einstellmitteln (41,42) zum Einstellen der Größe der Öffnung versehen ist, wobei die Größe des vom Schredder ausgestoßenen Materials durch eine Abänderung der Öffnungsgröße veränderbar ist.

3. Schredder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Schachtboden mit konischen Teilen aufweist, die entsprechend der konischen Außenform der Schneckenflügel gestaltet sind.

4. Schredder nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen (A,B) der Schnecken (7,8) halbwegs parallel zueinander verlaufen.

5. Schredder nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Schachtboden mit einer Mehrzahl von hierauf voneinander beabstandet angeordneten Bremsklötzen (30a-30e) aufweist, um dazwischen die Zähne (27,28) der Schneckenflügel aufzunehmen, wenn die Schnecke (7,8) rotiert.

6. Schredder nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenflügel eine konkave Form aufweisen, so daß das in das Gehäuse eingegebene Material, welches im Betrieb durch die rotierenden Schnecken (7,8) berührt wird, zum Abrollen neigt.

7. Schredder nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gewindetiefe der Schneckenflügel abnehmend vom Ende mit dem großen Durchmesser zum Ende mit dem kleinen Durchmesser verändert.