Technisches Feld der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft eine Maschine zum Verarbeiten von
Waren, insbesondere von Abfall, mit dem Ziel, diese Waren zu
sortieren, umfassend wenigstens eine drehbare horizontale Trommel,
die zwei oder mehr Verarbeitungsstationen aufweist, die in
Aufeinanderfolge zwischen einem Einlaß und einem Auslaß an
gegenüberliegenden Enden der Trommel vorgesehen sind, wobei jede der
Verarbeitungsstationen eine oder geeigneterweise mehrere
drehbare Wellen oder wellenartige Elemente umfaßt, deren
Umfangsoberflächen mit vorstehenden Warenverarbeitungseinrichtungen
ausgestattet sind und die an Öffnungen in der Trommelwand
angebracht sind, wobei die Mittenachsen der Wellen speziell
außerhalb der Trommel angeordnet sind, und wobei die
Verarbeitungseinrichtungen durch die Öffnungen in die Trommel hineinragen,
wobei die Verarbeitungseinrichtungen dazu ausgelegt sind, mit
den Kantenbereichen der Trommelwandung zusammenzuwirken, die die
Öffnung bilden, um auf die Waren, die durch die Trommel vom
Einlaß zum Auslaß, beispielsweise durch die
Verarbeitungseinrichtungen, gefördert werden, eine Schneid-, Scher- oder
Stutzwirkung auszuüben
Stand der Technik
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Eine Maschine, die allgemein den vorstehend beschriebenen Aufbau
aufweist, ist aus der SE-A-8405744 (und den entsprechenden WO-A-
8602874, CA-A-1 240 590, US-A-4 693 287 und NO-A-159067)
bekannt. Diese Maschine nach dem Stand der Technik ist dafür
bestimmt und aufgebaut, Baumäste zu bündeln, d.h. Äste ganzer
Bäume, die in Bündeln durch die Maschinentrommel gefördert
werden.
Kurze Beschreibung des erfindungsgemäßen Konzepts
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf, die Maschine nach dem
Stand der Technik auf einen Stand weiterzuentwickeln, daß sie
zum Sortieren von Waren, wie beispielsweise Abfall, bevorzugt in
der Form von Hausmüll, effizient sortieren kann. Zu diesem Zweck
ist die erfindungsgemäße Maschine dadurch gekennzeichnet, daß
die Verarbeitungseinrichtungen der Wellen in einer ersten am
nächsten zum Einlaß angeordneten Station kleinere Abmessungen
haben als die entsprechenden Verarbeitungseinrichtungen in der
nachfolgenden Station oder den nachfolgenden Stationen, um in
der ersten Station feinere Waren zu entfernen, während grobere
Waren während des Transports der Waren vom Einlaß zum Auslaß
entlang dem Boden der Trommel zur Entfernung in der darauf
folgenden Station oder den Stationen durchgelassen werden.
Kurze Beschreibung der anliegenden Zeichnungen
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In den Zeichnungen zeigen
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Fig. 1 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen
Sortiermaschine,
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Fig. 2 eine Draufsicht auf die Maschine von Fig. 1,
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Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt bei der Betrachtung von
links in Fig. 1,
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Fig. 4 eine vergrößerte Detailansicht einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung und
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Fig. 5 eine weitere vergrößerte Detailansicht der Maschine.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung
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In den Fig. 1-3 ist eine allgemein mit 1 bezeichnete drehbare
Trommel durch einen rahmenartigen Ständer getragen, der
allgemein mit 2 bezeichnet ist. Die Trommel ist an ihren beiden
gegenüberliegenden Enden offen, um für die zu sortierenden Waren
einen Einlaß 3 und einen Auslaß 4 zu bilden. Zwischen dem Einlaß
3 und dem Auslaß 4 sind drei aufeinanderfolgende
Verarbeitungsstationen 5, 6, 7 vorgesehen, von denen jede eine Mehrzahl
drehbarer Wellen oder wellenartiger Elemente 8 umfaßt (siehe auch
Fig. 4), deren Umfangsoberflächen mit vorstehenden
Verarbeitungseinrichtungen 9, 10 ausgerüstet sind, die im dargestellten
Beispiel in bekannter Weise aus Rippen oder Gewindegängen
bestehen, die sich längs der Umfangsoberfläche 11 der Welle
spiralförmig erstrecken. Wie in Fig. 3 gezeigt, werden bei der
bevorzugten Ausführungsform 6 Wellen 8 verwendet, die entlang dem
Umfang der Trommel 1 gleichmäßig verteilt sind. Jede Welle 8 ist
in der Trommelwand 13 in Verbindung mit einer jeweiligen Öffnung
12 angebracht, wobei die Verarbeitungseinrichtungen 9, 10 dazu
ausgelegt sind, mit den Kantenabschnitten der Trommelwand
zusammenzuwirken, die die Öffnung bilden. Vorteilhafterweise kann
wenigstens eine der zwei gegenüberliegenden, die Öffnung 12
bildenden ausgedehnten Kantenbereiche mit einer speziellen
Verschleißschiene 14 versehen sein, die in unmittelbarer Umgebung
der Scheitel der Gewindegänge 9, 10 angeordnet ist. Die
Gewindegänge 9, 10 verarbeiten die in dem Bereich zwischen den
Gewindegängen und der Verschleißschiene 14 eintretenden Waren in an
sich bekannter Weise, insbesondere in einer derartigen Weise,
daß die Waren einer Scher-, Zerreiß- und/oder
Zerkleinerungswirkung durch die Gewindegänge unterworfen werden. Wie in Fig.
4 gezeigt, hat ein Gewindegang 9 entlang der Umfangsoberfläche
der Welle 8 eine relativ kleine Steigung, während der andere
Gewindegang 10 eine wesentlich größere Steigung aufweist und in
eine Richtung entgegengesetzt zu dem ersten Gewindegang
verläuft. Unter der Voraussetzung, daß der Gewindegang 9 als ein
rechtsdrehender Gewindegang entlang der Welle verläuft, verläuft
der Gewindegang 10 als ein rechtsdrehender Gewindegang entlang
der Welle. In der Praxis dient der Gewindegang 9 grundsätzlich
dazu, die in die Trommel eingeführten Waren in ihrer
Längsrichtung zu transportieren, während der Gewindegang 10 grundsätzlich
dazu dient, die Waren zu scheren oder gegen die Kante der
Schiene 14 in Stücke zu schneiden.
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Zum Zuführen der zu sortierenden Waren 15 in die Trommel 1 ist
vor dem Einlaß 3 ein erster Förderer 16, wie beispielsweise ein
Bandförderer, vorgesehen, während ein zweiter Förderer 17 hinter
dem Auslaß 4 vorgesehen ist, um sich Waren anzunehmen, die die
Trommel durchlaufen haben. An den drei Verarbeitungsstationen 5,
6, 7 sind zusätzliche Förderer 18, 19, 20 vorgesehen, die sich
den Waren annehmen, die an den entsprechenden Stationen
aussortiert worden sind. Diese Förderer können ebenfalls
geeigneterweise in Form von Bandförderern vorliegen, die sich, wie
dargestellt, unter rechten Winkeln zu der Längsachse der Trommel
erstrecken.
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In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist die Trommel 1 an ihrer Innenseite mit einem
Überzug 21 (siehe Fig. 3) versehen, der elektrostatische
Eigenschaften hat, die dazu dienen, an seine Oberflächen Bestandteile, wie
beispielsweise Plastiksäcke, durch die Wirkung statischer
Elektrizität von den Waren anzuziehen, die durch die Trommel
transportiert werden. In der Praxis kann dieser Überzug aus gebogenen
Platten eines geeigneten Plastikmaterials bestehen, wie
beispielsweise ROBALON, die die gesamte Innenseite der
Trommelwandung mit Ausnahme der Öffnung 12 bedecken. Die in die Trommel
zugeführten unsortierten Waren 15 werden durch die Schwerkraft
an dem Boden der Trommel angeordnet und bilden einen Strang, der
durch die Trommel vom Einlaß zum Auslaß gefördert wird. Die
Bestandteile der Waren, die durch den Überzug 21 angezogen
werden, werden jedoch durch die Trommel während ihrer Drehung
mitgezogen und dadurch zum Kopfbereich der Trommel bewegt. Am
Kopfbereich der Trommel, insbesondere in Verbindung mit dem Einlaß
3, ist ein Ventilator vorgesehen, der allgemein mit 22
bezeichnet ist und dazu dient, im Kopfbereich der Trommel einen
Luftstrom zu erzeugen, der zum Auslaß 4 gerichtet ist und die am
Überzug 21 angebundenen Bestandteile zum Kopfbereich der Trommel
entfernt, um diese Bestandteile zu einer Sammelvorrichtung 23 zu
überführen, die am Auslaß 4 angeordnet ist. In der Praxis kann
die Sammeleinrichtung 23 in unterschiedlicher Weise ausgeführt
sein. Im dargestellten Beispiel wird jedoch angenommen, daß
diese Vorrichtung aus einem Endlosnetz besteht, das sich
zwischen voneinander beabstandeten Walzen erstreckt und über diese
Walzen kontinuierlich angetrieben wird. Wenn die von der Trommel
durch den durch den Ventilator 22 erzeugten Luftstrom
abgegebenen Bestandteile auf die vordere Strecke des Netzes fallen,
haften sie daran und werden nachfolgend mittels eines unteren
Abstreifers 24 derart von dem Netz abgestreift, daß sie für eine
weitere Förderung zu einer geeigneten Station auf einen
Seitenförderer 25 fallen. Bei der Sortierung von Hausmüll ist es damit
möglich, primär Plastiksäcke oder Teile derartiger Säcke auf
diese Weise zu behandeln, und sie mittels des Förderers 25
abzuführen.
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Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der Förderer 17 relativ zu der
tragenden Oberfläche mit einer bestimmten Neigung angeordnet und an
seiner Unterseite mit einem zweiten Ventilator 26 versehen.
Durch die Ventilatoranordnung 26 ist es möglich, die
Bestandteile, die auf den Förderer fallen, und die ein
unterschiedliches Gewicht haben, in unterschiedliche Fraktionen zu
klassieren, insbesondere derart, daß die schwereren Bestandteile in der
unmittelbaren Umgebung des Förderers herabfallen, während
graduell leichtere Bestandteile durch den Luftstrom weggeblasen
werden, der durch den Ventilator erzeugt wird, wodurch diese
Bestandteile in aufeinanderfolgenden Fraktionen entsprechend dem
Gewicht getrennt werden.
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In Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Prinzip sind die
Gewindegänge 9, 10 der Wellen 8 an der ersten Station 5, die am
nächsten zum Einlaß 3 liegen, kleiner als die entsprechenden
Gewindegänge der Wellen an den zweiten und dritten
Verarbeitungsstationen 6, 7. Für Abfallsortiermaschinen für Hausmüll
kann deshalb die Höhe der Gewindegänge an der ersten Station 5
8 bis 12, vorzugsweise 10 mm, betragen, während die
entsprechende Höhe der Gewindegänge an der zweiten Station 6 15 bis 35,
geeigneterweise 20 bis 30 und bevorzugt etwa 25 mm, beträgt. Die
Höhe der Gewindegänge der Wellen an der dritten und letzten
Station 7 können in einem Bereich von 20 bis 40, geeigneterweise
25 bis 35 und vorzugsweise etwa 30 mm, betragen. Da die
Gewindegänge der Wellen an der ersten Station 5 eine relativ geringe
Höhe haben, können lediglich relativ feine Waren in die Räume
zwischen den Gewindegängen der Wellen und der Umfangsoberfläche
der Welle einerseits eintreten, während andererseits die
Kantenbereiche der Trommelwandung, die die Öffnungen für die Wellen
bilden, gröbere Waren durch die Trommel hindurch durch die
Transportwirkung hindurchlassen, die durch die Gewindegänge 9
erzeugt wird. Beim Sortieren von Hausmüll werden Waren, wie
beispielsweise Lebensmittelreste, Blumen, Kaffeesatz und
dergleichen, an der ersten Station 5 abgetrennt, während gröbere
Bestandteile, wie beispielsweise Kartons, Flaschen, Aluminiumdosen
und dergleichen, auf den Gewindegängen der Wellen reiten, ohne
ergriffen zu werden, wodurch diese Bestandteile auf die nächste
Verarbeitungsstation 6 überführt werden. An dieser Station haben
die Gewindegänge eine ausreichende Höhe, um dazu in der Lage zu
sein, wenigstens gewisse Bestandteile, wie beispielsweise
Kartons und dergleichen, zu ergreifen; diese Gewindegänge haben
jedoch keine ausreichende Höhe, um Flaschen und Aluminiumdosen
zu ergreifen, die aufgrund ihrer Größe die Trommel zum Auslaß 4
durchlaufen und auf den Förderer 17 fallen, um wie vorstehend
ausgeführt, abschließend in unterschiedliche Fraktionen
klassiert zu werden. Schwerere Flaschen fallen dadurch unmittelbar
benachbart zum Förderer 17 herunter, während leichtere
Aluminiumdosen durch den durch den Ventilator 26 erzeugten Luftstrom
weiter weggeblasen werden.
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0bwohl spiralförmige Gewindegänge als Verarbeitungseinrichtungen
an den beschriebenen Wellen mit Vorteil eingesetzt werden
können, ist es auch denkbar, andere Arten von
Verarbeitungseinrichtungen mit graduell zunehmender Höhe an den aufeinanderfolgenden
Stationen zu verwenden. Es ist daher möglich, die Wellen mit
einer Mehrzahl getrennter Ansätze oder Vorsprünge zu versehen,
die vorteilhafterweise entlang der Umfangsoberflächen der Wellen
spiralförmig verteilt sind, um die erwünschte Förderwirkung zu
erzielen. In einem solchen Fall können die getrennten Vorsprünge
mit gezahnten Verschleißschienen oder Kantenbereichen in
Verbindung mit den Wellenöffnungen zusammenwirken, so daß die
Vorsprünge durch die Spalte zwischen den Zähnen der
Verschleißschienen hindurchtreten können.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß die Trommel 1 an ihrem Einlaßende
3 vorteilhafterweise mit einem oder mehreren Messern versehen
sein kann, die dazu dienen, Säcke aus Papier und/oder Plastik
kleinzuschneiden, wie sie üblicherweise für Hausmüll verwendet
werden.
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Zum Drehantreiben der Trommel 1 ist ein Motor oder eine
Kraftquelle 27 vorgesehen (Fig. 1 und 2), der bzw. die an dem Ständer
2 festangebracht ist und mit der Trommel über ein geeignetes
Übertragungsmittel verbunden ist, wie beispielsweise einen V-
Übertragungsriemen, der in einem Gehäuse 28 untergebracht ist.
Aus Fig. 4 geht hervor, daß die unterschiedlichen Wellen 8 durch
die Drehbewegung der Trommel 1 automatisch antreibbar sind. Jede
Welle ist deshalb mit einem verengten Endbereich oder einem
Lagerzapfen 29 in einem Lager 30 angebracht, das an der
Außenseite der Trommelwandung 13 vorgesehen ist. Der Lagerzapfen 29
ist an seinem freien Ende nicht drehbar mit einem gezahnten Rad
31 verbunden, das mit einem von zwei ringförmigen Zahnkränzen
oder Zahnbereichen 32, 33 eines Ringzahnrads kämmt, das
allgemein mit 34 bezeichnet und in einem Lager 35 relativ zu der
Trommel 1 angebracht ist. Mehr im einzelnen handelt es sich bei
dem Zahnkranz 32 um einen innenliegenden Zahnkranz, während der
Zahnkranz 33 an der Außenseite des Ringzahnrads 24 angeordnet
ist (das aus zwei Hälften 34', 34" zusammengesetzt ist, die über
Schrauben 36 oder dergleichen miteinander vereinigt sind). Der
äußere Zahnkranz 33 des Ringzahnrads 34 kämmt mit einem zweiten
gezahnten Rad 37, das an einer Drehbahnwelle 38 einer zweiten
Antriebseinheit 39, beispielsweise einem Hydraulikmotor, mit
einer eingebauten Rutschkupplung angebracht ist. Dieser
Antriebsmotor 39 (der an dem Ständer 2 an einem geeigneten Platz
festangebracht ist) dient in einem Normalbetriebszustand dazu,
das Ringzahnrad 34 in einem stationären Zustand zu halten, in
dem die Wellen 8 durch die Drehung der Trommel automatisch
angetrieben werden. In diesem Normalbetriebszustand wird angenommen,
daß die Trommel sich mit einer Drehzahl von 10 bis 20 UpM dreht,
wobei die Drehung der Trommel durch den Motor 27 bewirkt wird.
Da das gez ahnte Rad 31 der Lagerzapfen 29 mit dem stationären
Ringzahnrad kämmt und die Trommel 1 während ihrer Drehung
begleitet, werden die Wellen selbstverständlich dazu veranlaßt,
sich in bekannter Weise zu drehen, insbesondere mit einer
Drehzahl, welche die Drehzahl der Trommel beträchtlich übertrifft.
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In der Praxis kann das Übersetzungsverhältnis der Wellen 8 zur
Trommel 1 4-8:1, geeigneterweise 6:1, sein (wodurch die Wellen
sich mit einer Drehzahl von 120 UpM drehen, während sich die
Trommel mit etwa 20 UpM dreht). Wenn das Ringzahnrad jedoch
nunmehr dazu veranlaßt wird, sich in eine von zwei
entgegengesetzten Drehrichtungen durch Betätigung des Motors 39 zu drehen,
kann die Drehzahl der Wellen 8 abhängig von der gewählten
Drehrichtung des Ringzahnrads 34 entweder zu- oder abnehmen,
insbesondere derart, daß die Drehzahl der Wellen zunimmt, wenn das
Ringzahnrad 34 in eine Richtung drehangetrieben wird, die
entgegengesetzt zur Drehrichtung der Trommel 1 ist, und umgekehrt.
Indem das Ringzahnrad 34 dazu veranlaßt wird, sich in derselben
Richtung zu drehen wie die Trommel 1 sowie mit einer höheren
Drehzahl als die Trommel, ist es sogar möglich, die Drehrichtung
der Wellen 8 umzukehren, was in der Praxis sehr vorteilhaft ist,
weil dadurch extrem widerstandsfähige Bestandteile von den Waren
entfernt werden können, welche Bestandteile sich in den Spalten
zwischen den Umfangsoberflächen der Gewindegänge 8 und der
Kantenbereiche der Öffnungen für die Wellen sich verklemmen
könnten. Wenn der Motor 39 mit einer Rutschkupplung ausgelegt ist,
wie dies in der Praxis bevorzugt ist, können Gegenstände aus dem
Warenstrom sich in der vorstehend beschriebenen Weise
verklemmen, ohne einen Schaden anzurichten, weil das gezahnte Rad 31 im
Falle eines unbeabsichtigten Stillstands lediglich das
Ringzahnrad 34 mitnimmt und dadurch den Drehwiderstand des Ringszahnrads
aufhebt, der durch die Rutschkupplung in dem Motor 39 ausgeübt
wird.
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Außerdem wird es durch die in Fig. 4 gezeigte Kraftübertragung
möglich, die Drehzahl der Verarbeitungswellen 8 derart leicht zu
variieren, daß die Verarbeitungs- und Transportwirkung dieser
Wellen entsprechend den unterschiedlichen Arten der zu
sortierenden Waren modifiziert werden kann.
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Der Ständer 2 ist, wie in Fig. 1 gezeigt, an einem Ende, in
diesem Fall am hinteren Ende, mit einer Einrichtung 40 zum
Anheben und Absenken des Ständerendes versehen. Die Hubeinrichtung
40 besteht beispielsweise aus Armen, die an den Ständer
angelenkt und relativ zu ihm mittels Hydraulikzylinder 41
verschwenkbar sind, wobei die freien Enden der Arme mit Rädern 42
versehen sind. Mittels dieser Arme ist es möglich, die Neigung
der Trommel 1 relativ zur Struktur oder Oberfläche, die die
Maschine trägt, zu neigen, um die Transportrate der Waren durch
die Trommel zu modifizieren. Wenn das Hinterende der Trommel 1
mittels der Arme 40 angehoben wird, wird dadurch die
Transportrate mit der Folge einer intensiveren Verarbeitung der Waren
mittels der Gewindewellen 8 verringert. In ähnlicher Weise kann
die Transportrate der Waren natürlich auch erhöht werden, wenn
das Hinterende der Trommel abgesenkt wird.
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Fig. 5 zeigt, wie zwei Verarbeitungswellen 8, 8', die
miteinander an zwei aufeinanderfolgenden Stationen, beispielsweise den
Stationen 5 und 6, ausgerichtet sind, miteinander durch die
Zwischenschaltung einer Klauenkupplung 43 verbunden werden
können, die männliche und weibliche Mittel an Lagerzapfen 44, 44'
aufweist, die in Lager 45 angebracht sind, die an der Außenseite
der Trommelwandung 13 angeordnet sind. In diesem Zusammenhang
ist darauf hinzuweisen, daß die erfindungsgemäße Maschine aus
getrennten Trommelbereichen bestehen kann. In diesem Fall ist
eine gewünschte Anzahl derartiger Bereiche miteinander
verbunden, wobei jeder Bereich eine Verarbeitungsstation bildet. Diese
Trommelbereiche können entweder fest oder in Bezug aufeinander
drehbar verbunden sein, und jeder Bereich kann eine oder mehrere
Verarbeitungsstationen umfassen. In diesem Zusammenhang ist es
wesentlich, daß zwischen dem Einlaß und dem Auslaß der
zusammengebauten Trommel (oder des Gehäuses) zwei oder mehr Stationen
mit Verarbeitungseinrichtungen graduell zunehmender Größe
vorgesehen sind.