DE69331937T2

DE69331937T2 - Schneckenpresse und Verfahren zum Verdichten

Info

Publication number: DE69331937T2
Application number: DE69331937T
Authority: DE
Inventors: Robin Hamilton
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-26
Filing date: 1993-09-23
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: US5611268A; AU681596B2; DE69314802T2; AU4828093A; GB9505975D0; CA2144987A1; DE69331937D1; EP0662043B1; WO1994007688A1; CA2144987C; JP3426233B2; DE69314802D1; GB2286361A; EP0662043A1; GB2286361B; ES2111181T3; ES2173376T3; JPH08503915A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verdichtungsverfahren und Verdichtungsgeräte und insbesondere, jedoch nicht ausschliesslich, auf Verfahren und Geräte zum Verdichten (das heisst Komprimieren, Kompaktieren) von Abfallmaterial. Andere Anwendungen der Erfindung beinhalten das Verdichten von Materialien, die beim Ackerbau und in der Lebensmittelindustrie verwendet werden. Diese sind nicht notwendigerweise Abfallmaterialien.
Verschiedene Arten von Material, einschliesslich Abfallmaterial, wie z. B. Müll und weggeworfenes Verpackungsmaterial. sind sperrig, aber nicht schwer. Es ist daher unter gewissen Umständen wünschenswert, diese Materialien zu verdichten, um ihr Volumen zu verringern, um die Transportkosten oder den benötigten Lagerraum zu verringern.
Es ist ein Verdichtungsgerät bekannt, das Fördermittel hat, die betätigbar sind, um Material entlang eines Weges zu befördern, wobei das Material verdichtet wird, wenn es sich entlang des Weges bewegt. Das Fördermittel ist daher so angeordnet, dass die Dichte des durch die Fördervorrichtung hindurchtretenden Materials am Anfang des Weges relativ niedrig ist und am Ende des Weges relativ hoch ist.
Eine derartige Verdichtung kann erreicht werden, indem man einen in einem Durchtritt angeordneten Schneckenförderer verwendet. Schneckenförderer mit konstanter Ganghöhe bzw. Gewindesteigung werden im allgemeinen verwendet, doch wird bei einigen Anordnungen ein Schneckenförderer mit einer Ganghöhe bzw. Gewindesteigung verwendet, die am Anfang des Weges relativ gross ist und am Ende des Weges relativ klein ist.
Diese bekannten Geräte enthalten manchmal einen sich verjüngenden Abschnitt im Bereich des Austragendes des Weges für die weitere Verdichtung. Die Querschnittsfläche ist somit am Eingang des sich verjüngenden Abschnitts relativ gross und an seinem Ausgang relativ klein, wie dies z. B. in der WO 87 05 619 A der Fall ist.
Die bekannten Geräte leiden jedoch unter dem Problem, dass eine optimale Leistung nur für einen Satz von Betriebsbedingungen erzielt werden kann, wie z. B. Temperatur, in den Verdichter eingespeistes Abfallvolumen und Art und Dichte des Abfallmaterials. Es versteht sich daher, dass die meisten Verdichter in der Praxis einem Bereich von Werten für jeden Zustand ausgesetzt wären. So wäre z. B. ein Abfallverdichter, der sich im Freien befindet, den Extremen der Sommer- und Wintertemperaturen ausgesetzt. Ebenfalls kann die Gleichförmigkeit des Volumens und der Art des Abfalls nicht garantiert werden. So kann z. B. eine Zunahme des Prozentsatzes fetter oder öliger Substanzen in dem Abfallmaterial das Leistungsvermögen des Verdichters beeinträchtigen. Tatsächlich nahm die erzielte Verdichtung bei durchgeführten Experimenten insbesondere für sehr rutschige Materialien dramatisch ab. Die Unfähigkeit, mit Änderungen der Bedingungen zurechtzukommen, bedeutet, dass die Verdichter bei dem einen Extrem nicht immer das Material bis zu dem gewünschten Grad, wenn überhaupt, verdichten, und bei dem anderen Extrem zum Verstopfen neigen.
Es ist Stand der Technik bekannt, der sich zumindest mit einigen Gesichtspunkten dieses Problems befasst. So kann z. B. eine elastisch beaufschlagte Falltür am Ende des Fördermittels vorgesehen werden, die sich nur dann öffnet, wenn der Druck auf die Tür einen gewissen Wert übersteigt. In der Theorie ermöglicht dies eine Ansammlung von Abfallmaterial, so dass Schwankungen des Volumens des Abfallmaterials die Leistungsfähigkeit des Verdichters nicht beeinträchtigen. In der Praxis bleiben jedoch derartige Türen die meiste Zeit teilweise offen, was zu unbefriedigenden Ergebnissen führt, da eine maximale Verdichtung nicht erzielt wird. Darüber hinaus üben Falltüren eine seitliche Kraft aus, die das Zerbrechen des verdichteten Abfallmaterials begünstigt, was wiederum Schwierigkeiten mit der Verpackung und/oder der Entsorgung des Materials sowie eine Zunahme des Volumens des verdichteten Abfalls verursachen kann. Auf jeden Fall eignen sich derartige Verdichter nicht für Anwendungen, die einen relativ hohen Verdichtungsgrad erfordern, wie er gemäss den Ausführungsbeispielen dieser Erfindung bereitgestellt wird.
Der Erfinder hat herausgefunden, dass die Probleme des Stands der Technik in erster Linie dadurch zustande kommen, dass die Auslassdüse des bekannten Geräts einen starren Aufbau und ein konstantes Volumen hat. Die Form und die Abmessungen der Düse können zwar anfänglich ausgewählt werden, so dass das Gerät in der Lage ist, eine Gute Leistung abzugeben, das heisst, es ist für einen gegebenen Satz von Bedingungen "eingestellt", doch das Gerät besitzt keine Flexibilität. Der Erfinder hat herausgefunden, dass ein wichtiger Faktor zum Erzielen einer erfolgreichen Verdichtung darin besteht, dass die Auslassdüse einen geeigneten Betrag eines Rückstaudrucks erzeugt. Dieser Rückstaudruck erhöht die Verdichtungswirkung und stellt das Gerät wirkungsvoll ein. Gerade der Verlust oder die Verringerung des Rückstaudrucks bewirkt, dass die Leitungsfähigkeit des bekannten Geräts sich verschlechtert. Hingegen kann eine starke Erhöhung des Rückstaudrucks eine Verstopfung des Geräts bewirken.
Ein Problem im Zusammenhang mit dem Gewicht des Schneckenförderers bezieht sich auf die Bereitstellung einer ausreichenden Abstützung für den Schneckenförderer. Im Stand der Technik sind derartige Schneckenförderer im wesentlichen durch feststehende Lager an einem Ende des Schneckenförderers abgestützt, so dass die Längsachse des Förderers unbeweglich ist. Das Gewicht des Schneckenförderers erfordert, dass die Lager gross sind und den Schneckenförderer entlang eines beachtlichen Abschnitts seiner Länge abstützen. Ein mechanisches Lager kann nicht erfolgreich verwendet werden, um das Auslassende des Schneckenförderers abzustützen, das dies den Verdichterauslass teilweise blockieren und den Fluss des verdichteten Materials stören würde, was natürlich unerwünscht ist.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird ein Verdichtungsgerät bereitgestellt mit einem Schneckenförderer, der in einem Förderdurchtritt angeordnet ist und bezüglich des Durchtritts im Bereich des Einlassendes der Fördervorrichtung drehbar gelagert ist, wobei die Fördervorrichtung an ihrem Auslass eine Schaftverlängerung aufweist, die sich in eine stromab von dem Schneckenförderer angeordnete Verdichtungskammer erstreckt, die mit dem Schneckenförderer koaxial ist, wobei das Gerät dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schaftverlängerung bzw. Wellenverlängerung eine axiale Verlängerung der Fördervorrichtung ist, so dass die Schaftverlängerung im Betrieb von einem Ring aus verdichtetem Material in der stromabseitigen Verdichtungskammer umgeben wird, um ein stützendes Lagermittel für das Auslassende der Fördervorrichtung zu erzeugen.
Bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung werden weiter unten in den Unteransprüchen dargelegt, auf die nun Bezug genommen wird.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Verdichten von Abfall oder anderem Material bereit mit einem Schritt zum Fördern von Material durch einen sich drehenden Schraubenförderer, Verdichten des Materials in einer stromab von dem Schraubenförderer angeordneten Verdichtungskammer, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassende des Schraubenförderers während der Verdichtung mittels eines Rings aus verdichtetem Material abgestützt wird, welches eine axiale Schaftverlängerung des Schraubenförderers umgibt, wobei die axiale Schaftverlängerung in die Verdichtungskammer ragt.
Da der Schneckenförderer nun effektiv auch an seinem freien Auslassende während des Betriebs des Geräts abgestützt ist, muss das am Einlassende der Fördervorrichtung erforderliche Lager nicht so stabil wie diejenigen des Stands der Technik sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Einlassende unmittelbar von einem Antriebsmotor oder einer Getriebe-Ausgangswelle abgestützt werden, ohne dass man kostspielige Schwerlast-Lagermittel benötigt, um eine zusätzliche Abstützung zu erzeugen.
Da die Abstützung des Schneckenförderers bei diesem Gesichtspunkt der Erfindung verbessert wird, kann weniger Freiraum zwischen dem äusseren Rand des Schraubengangs und den inneren Wänden der Kammer beibehalten werden, ohne dass man Gefahr läuft, dass der Schraubengang die Wände berührt und beschädigt wird. Dies verbessert die Leistung besonders bei rutschigem Abfall, der dazu neigt, durch das Gerät hindurch umzulaufen, indem er am äusseren Rand der Fördervorrichtung entlangrutscht.
Vorzugsweise stimmen die Achsen der Verdichtungskammer und der Förderdurchtritt derart überein, dass beim Abstützen der Schaftverlängerung im Betrieb die Achsen des Schneckenförderers und des Durchtritts ebenfalls übereinstimmen. Dadurch wird die Abfallabstützung in die Lage versetzt, die Achse des Schneckenförderers automatisch zu zentrieren. Das Abfallmaterial wirkt als ein sich selbst zentrierendes Lager für das freie Ende des Schneckenförderers, und ist in der Lage, ein Abnutzung des Durchtritts und/oder des eigentlichen Schneckenförderers zu kompensieren.
Vorzugsweise ist die Verdichtungskammer, in welche sich die Schaftverlängerung erstreckt, zylindrisch und kann einen Teil einer Auslassdüse des Geräts bilden, die vorzugsweise ebenfalls einen sich verjüngenden Auslassteil stromauf von der Verdichtungskammer enthält.
In einem weiter unten beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Verdichtungsgerät einen Schnekkenförderer zum Fördern von Abfallmaterial durch einen Durchtritt hindurch und Verdichten des Materials in ihm und hat eine Auslassdüse, die mit dem Durchtritt in Verbindung steht, wobei die Düse einen inneren quer verlaufenden Querschnittsbereich bestimmt, der sich jeweils als Reaktion auf einen zunehmenden und abnehmenden Materialdruck aufweitet und verringert.
Indem man die Grösse der Auslassöffnung, die durch den inneren in Querrichtung verlaufenden Querschnittsbereich der Düse bestimmt wird, automatisch als Reaktion auf das Volumen und/oder den Druck des durch sie hindurchfliessenden Materials ändert, ist die Düse in der Lage, Änderungen der verschiedenen Bedingungen zu kompensieren und zu gewährleisten, dass ein geeigneter Rückstaudruck für einen Bereich von Betriebsbedingungen erzielt wird. Der Verdichter kann somit als Reaktion auf die Eigenschaft und das Volumen des durch ihn hindurchtretenden Abfalls eine wirkungsvolle Selbstabstimmung durchführen. Es kann ein Verdichtungsgrad erzielt werden, der viel grösser als derjenige ist, den man durch Anordnungen des Stands der Technik erzielt, wie z. B. eine Zunahme von 300 bis 400%.
Für einen größeren Bereich der Betriebsbedingungen verglichen mit dem Stand der Technik verbleibt somit der Rückstaudruck für einen zufriedenstellenden Betrieb oberhalb eines vorbestimmten Minimums, und umgekehrt kann ein übermässiger Rückstaudruck vermieden werden, der eine Verstopfung des Schneckenförderers verursachen könnte. Dies wird weitaus wirkungsvoller als bei einer Falltür-Auslaßanordnung erzielt und ohne dabei eine seitwärts gerichtete Kraft auf den Abfall oder das andere Material während dessen Verdichtung auszuüben.
Die Fähigkeit des Geräts, auf Druckänderungen auf diese Weise zu reagieren, löst ein weiteres Problem, unter dem Verdichter des Stands der Technik oftmals leiden. Wenn Material verdichtet wird, wird es erwärmt. Wenn das Material in der Düse während irgend einer Zeitdauer verbleibt, z. B. während der Verdichter nicht in Betrieb ist, neigt das erwärmte Material zur Verfestigung und/oder Haftung an den Wänden der Düse. Die Düse kann dadurch blockiert werden, und das Gerät muß zerlegt werden, um die Blockierung zu beseitigen. Es hat sich gezeigt, daß, da die Querschnittsfläche der Düse sich verändern kann, zumindest bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine selbstreinigende und selbstbefreiende Wirkung auftritt, bei der sich zeigte, dass sie die Neigung des Materials, an den Düsenwänden zu haften, stoppt oder verringert.
Es sollte darauf hingewiesen werden, daß Bezugnahmen auf eine Änderung der in Querrichtung verlaufenden Querschnittsfläche in der Düse, die zu einer Änderung der Größe der dadurch definierten Auslassöffnung führt, sich auf Änderungen beziehen können, die im wesentlichen an einem einzigen Punkt stattfinden, z. B. neben dem Düsenauslass, oder aber an allen Punkten entlang der gesamten Länge oder eines Teils der Länge der Düse stattfinden können. Die Änderungen der Querschnittsfläche können entlang des gesamten relevanten Teils der Düse dieselben sein, oder die in Querrichtung verlaufenden Querschnittsflächen an unterschiedlichen Punkten entlang der Düse können sich vorzugsweise um unterschiedliche Beträge ändern. Man bevorzugt daher, dass die Düse (in der Flussrichtung) über mindestens einen Teil ihrer Länge sich nach innen hin verjüngt und die Änderungen der in Querrichtung verlaufenden Querschnittsfläche an allen Punkten entlang des sich verjüngenden Bereichs aus Änderungen des Ausmasses der Verjüngung entstehen. Es ist denkbar, dass sich die Düse in einem extremen Fall nach aussen hin aufweiten kann, um das Hindurchtreten eines harten Pfropfens aus inkompressiblem Material zu ermöglichen. In einem derartigen bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die Düse eine im wesentlichen kegelstumpfförmige Gestalt und ist so ausgelegt, dass ihr Kegelwinkel als Reaktion auf Änderungen des Drucks abnimmt oder zunimmt.
Es gibt zahlreiche Vorgehensweisen, mit denen die Änderung der Querschnittsfläche als Reaktion auf Abfallmaterial- Druckänderungen erzielt werden kann. In einem Beispiel besteht die Düse aus einem nachgiebigen Material oder enthält einen nachgiebigen Einsatz, der nach innen hin zu einer Stellung mit minimalem inneren Querschnitt gedrückt werden kann. Das nachgiebige Material reagiert auf Druckänderungen derart, dass sich die Düsenöffnung aufweitet, wenn der Druck zunimmt, um die beschriebene selbstreinigende Wirkung zu erzielen.
In einem alternativen bevorzugten Beispiel hat die Düse eine Vielzahl von Wandabschnitten, die relativ zueinander beweglich sind, um die obere Querschnittsfläche der Düse zu verändern. Diese Abschnitte bestehen vorzugsweise aus einem abriebfesten Material, wie z. B. Stahl, das den abrasiven Kräften widerstehen kann, die durch das Abfallmaterial einwirken, wenn es durch die Düse hindurchtritt. So kann z. B. die Düse zwei halbzylindrische Abschnitte aufweisen, die zusammen einen im wesentlichen zylindrischen Körper bestimmen, bei dem das Ausmass der Verjüngung vom Druck in der Düse abhängt. Diese beiden halbzylindrischen Abschnitte sind am Endbereich der Düse noch weiter vom Düsenauslass miteinander gelenkig verbunden. Um die Änderung der in Querrichtung verlaufenden inneren Querschnittsfläche der Düse entlang mindestens eines Teils ihrer Länge zu berücksichtigen, sind die beiden zylindrischen Abschnitte vorzugsweise so dimensioniert, dass ein Abschnitt geringfügig kleiner als der andere ist. Somit können bei Bedarf Teile eines Abschnitts innerhalb von Teilen des anderen Abschnitts aufgenommen werden.
Diese Abschnitte können unter Verwendung nachgiebiger Mittel zu einer Stellung gedrückt werden, in der die in Querrichtung verlaufende Querschnittsfläche entlang der gesamten Länge der Abschnitte ihr Minimum hat. Dies kann eine Stellung sein, bei der die beiden halbzylindrischen Abschnitte einen Zylinder mit einer im wesentlichen gleichförmigen Querschnittsfläche bestimmen. Vorzugsweise bestimmen jedoch die halbzylindrischen Abschnitte, wenn sie zu der minimalen Grösse der Auslassöffnung gedrückt werden, einen sich verjüngenden Zylinder, der sich in Richtung zum Ende der Düse hin nach innen verjüngt. Wenn in der Düse ein erhöhter Druck auftritt, werden die beiden halbzylindrischen Abschnitte auseinandergedrückt, wodurch die innere Querschnittsfläche der Düse an allen Punkten entlang der Länge der angelenkten Abschnitte zunimmt.
Das nachgiebige elastische Mittel kann jede beliebige Form haben und kann in Form einer oder mehrerer Federn vorliegen, die sich um einen Teil oder den gesamten Umfang der Düse herum erstrecken. Alternativ kann das nachgiebige Mittel in Form eines oder mehrerer elastischer Spannbänder oder einer gewissen Länge eines elastischen Materials vorliegen, das in einem Teil oder über die gesamte Länge der Düse gewickelt ist. Das nachgiebige Mittel kann auch die Form einer elastischen Hülle haben. Natürlich können die nachgiebigen Mittel an jeder geeigneten Stelle entlang der Länge der Düse angebracht werden. Die wirkungsvollste Stelle ist jedoch üblicherweise am Endbereich neben dem Düsenauslass.
Die Düse hat vorzugsweise mindestens einen sich von innen nach aussen erstreckenden Vorsprung, der das nachgiebige Mittel an der Düse hält. Dieser Vorsprung kann die Form einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden Lippe haben oder kann alternativ dazu die Form eines oder mehrerer sich von der Düse erstreckender gesonderter Vorsprünge haben. Der mindestens eine Vorsprung ist an einem beliebigen Ort an der Düse angebracht.
In einem anderen ähnlichen bevorzugten Beispiel umfaßt die Düse eine größere Anzahl sich in Längsrichtung erstreckender Teile z. B. aus Stahl oder einem geeigneten biegsamen abriebfesten Material. Diese relativ beweglichen Teile haben die Form von Fingern, die sich im wesentlichen in Längsrichtung von einem ringförmigen Basisteil erstrecken, das um den Schneckenförderer-Auslass herum befestigt sein kann. Die Finger werden nach innen gedrückt und werden bezüglich des Basisteils gebogen, um die innere Querschnittsfläche der Düse als Reaktion auf Änderungen des Drucks des Abfallmaterials zu erhöhen oder zu verringern. Wenn sich die Finger an ihrer innersten Stellung befinden, bevorzugt man, dass zwischen den Fingern keine Spalte vorhanden sind und dass sich die Düse zu ihrem Auslass hin verjüngt. Somit kann eine Kante-Kante-Berührung der Finger die innerste Stellung der Düse bestimmen. Wenn der Druck in der Düse zunimmt und die Querschnittsfläche zunimmt, werden zwischen den Fingern V-förmige Spalte bestimmt. Die Finger werden durch nachgiebige elastische Mittel, die jede der oben beschriebenen Formen haben können, zu ihrer minimalen Stellung hin gedrückt.
Das Ende oder die Endbereiche mindestens eines und vorzugsweise aller der Finger kann mit nach aussen gerichteten Vorsprüngen ausgestattet sein, um die nachgiebigen elastischen Mittel an ihrem Ort zu halten. Natürlich können die nach aussen gerichteten Vorsprünge an jedem anderen geeigneten Ort an der Düse angebracht sein.
Man bevorzugt besonders, dass die Düse zwei Glieder aufweist, von denen jedes die zuvor beschriebene Form hat, das heisst einen ringförmigen Basisteil mit sich in Längsrichtung erstreckenden Fingern. Das eine Glied ist innerhalb des anderen angeordnet. Folglich sind die Querschnittsabmessungen des äusseren Glieds grösser als diejenigen des inneren Glieds. Man bevorzugt auch, dass die Finger des äusseren Glieds etwas länger als diejenigen des inneren Glieds sind, so dass, wenn die Querschnittsfläche der Düse ihren minimalen Wert hat, die Finger des äusseren Glieds die Enden der Finger des inneren Glieds abdecken. Die beiden Glieder sind vorzugsweise so angeordnet, dass ein Finger eines Glieds zwei Finger des anderen Glieds (und den Spalt zwischen den Fingern bei Bedarf) überlappt. Selbst wenn sich die Finger in ihrem am meisten aufgeweiteten Zustand befinden, ist daher der Abfall durch die überlappenden Finger der beiden Glieder vollständig eingeschlossen und kann zwischen den Spalten der Finger nicht entweichen. Natürlich müssen nach aussen hin ragende Vorsprünge zum Halten der nachgiebigen elastischen Mittel nur an dem äusseren Glied angebracht sein.
Das bevorzugte nachgiebige Spannmittel bzw. Drückmittel übt eine sehr beachtliche radial nach innen gerichtete Kraft auf die Düse aus und rührt von Spannbändern her, die üblicherweise in einer Anzahl von 20 bis 30 vorliegen können und eine Umfangsspannung von üblicherweise etwa 200 kg pro cm axiale Länge der Düse ausüben. Wenn im Innern der Düse kein verdichtetes Material vorhanden ist, um dieser Kraft entgegenzuwirken, könnte die bevorzugte Form der Düse beschädigt werden, das heisst, ihre Finger könnten über die beabsichtigte minimale Stellung nach innen implodieren, die durch ihre Kante-Kante-Berührung bestimmt ist. Um dies zu verhindern, wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Düse anfänglich mit einem Pfropfen z. B. aus Polyurethan versehen, der sie innen abstützt. Der Pfropfen wird ausgestossen, sobald verdichtetes Material durch die Düse hindurchgeleitet wird, woraufhin ständig verdichtetes Material vorhanden ist, das die Düse im Normalbetrieb des Geräts abstützt, das heisst, selbst dann, wenn es abgeschaltet wird, verbleibt ein Pfropfen aus Material in der Düse.
In einem alternativen Beispiel ist denkbar, dass der Querschnitt der Düse durch einen servo-gesteuerten oder nachlaufgeregelten Motor oder dergleichen verändert werden kann. Die Düse kann aus zwei oder mehreren Teilen bestehen, wie oben beschrieben. Die Teile, aus denen die Düse besteht, können durch den Motor unter Microprozessor- Steuerung bewegt werden, um die Querschnittsfläche der Düse als Reaktion auf den erfassten Druck zu ändern, und zwar z. B. am Auslassende des Schneckenförderers. Die Düsenöffnung kann sich auch in Abhängigkeit vom Drehmoment des Schneckenförderers oder dem Strom des Antriebsmotors öffnen und schliessen, die sich beide in Abhängigkeit vom Druck ändern.
Ein weiteres Problem, unter dem die Verdichter des Stands der Technik leiden, besteht darin, dass der Schneckenförderer im allgemeinen sehr schwer ist, um ausreichend stark und gross zu sein, um Abfall oder andere Materialien zu komprimieren und zu verdichten, ohne dabei selber beschädigt zu werden. Insbesondere wird die Dicke des Schraubengangs des Schneckenförderers durch die maximale Kraft diktiert, der irgendein Teil des Schraubengangs ausgesetzt wird. Das Gewicht des Schneckenförderers kann zu Problemen bei dessen ausreichender Abstützung führen.
Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist ein Schneckenförderer vorgesehen in einem oder für ein Abfall- Verdichtungsgerät zum Fördern und Komprimieren von Abfall oder anderem Material, wobei der Schneckenförderer einen sich in Längsrichtung erstreckenden Schaft und einen Schraubengang aufweist, wobei die Dicke des Teils des Schraubengangs, der im Betrieb der grössten Kraft ausgesetzt ist, grösser als die Dicke der anderen Teile des Schraubengangs der Fördervorrichtung ist.
Man hat herausgefunden, dass der Teil des Schraubengangs, der am nächsten am Auslassende der Fördervorrichtung ist, in Folge der durch das verdichtete Material ausgeübten zusätzlichen Kraft in der Regel dem grössten Druckbetrag ausgesetzt ist. Üblicherweise hat der Schraubengang daher die grösste Dicke am Auslassende der Fördervorrichtung und die kleinste Dicke am Einlassende.
Wenn diese Merkmale vorliegen, muss daher die Dicke des Schraubengangs nur an demjenigen Teil des Schneckenförderers, der der grössten Kraft ausgesetzt ist, den maximalen benötigten Wert haben. Die anderen Teile des Schraubengangs müssen nicht so dick sein, weshalb das Gewicht der Fördervorrichtung verringert ist, was zu Einsparungen bei der Herstellung als auch beim Betrieb des Geräts führt.
Diese Anordnung ist besonders geeignet für diejenigen Fälle, bei denen die auf den Schraubengang durch das Material ausgeübte Kraft nicht linear zunimmt, sondern eher rascher zunimmt, z. B. dort, wo sich der Schneckenförderer zu dem Auslass hin verjüngt und in einem sich entsprechend verjüngenden Durchtritt aufgenommen wird und/oder wenn die Ganghöhe bzw. die Gewindesteigung des Schraubengangs zum Auslassende der Fördervorrichtung hin abnimmt. In diesen Fällen kann die auf den Schraubengang in der Nähe des Auslasses ausgeübte Kraft sehr gross sein, und die zusätzliche Dicke des Schraubengangs kann dies kompensieren.
Man bevorzugt, dass der Schraubengang einen Schraubengang mit relativ grossem Durchmesser in dem Bereich hat, wo er Material aufnimmt, das heisst unterhalb eines Trichters, so dass die grossen gesonderten Stücke aus Material und andere sperrige Gegenstände zwischen die Schraubengänge fallen können und durch die Fördervorrichtung aufgenommen werden können. Dies führt dann zu einem sich nach innen hin verjüngenden Abschnitt, in dem die Verdichtung oder zumindest eine Vorverdichtung des Materials stattfindet.
Die Dicke des Schraubengangs des Schneckenförderers kann von einem Einlassende zum Auslassende der Fördervorrichtung gleichförmig zunehmen. Alternativ kann die Dicke des Schraubengangs entlang des Grossteils der Länge des Schneckenförderers gleichförmig sein, wobei ein Bereich erhöhter Dicke nur neben dem Auslassende des Schneckenförderers vorgesehen ist. In einem bevorzugten Beispiel nehmen die Dicke des Schraubengangs von dem Einlassende zum Auslassende der Fördervorrichtung stufenweise zu, wobei die erste abgestufte Zunahme vorzugsweise an einem Punkt geringfügig stromauf eines sich nach innen verjüngenden Abschnitts des Schraubengangs ist. Diese letzte Alternative wird bevorzugt, da sie es ermöglicht, den Vorteil der Erfindung voll zu nutzen und dabei gleichzeitig noch ermöglicht, die Vorrichtung relativ leicht herzustellen.
Es ist wünschenswert, dass die Innenwände des Förderdurchtritts der Erfindung so ausgebildet sind, dass sie einer Drehung des beförderten Materials um die Achse des Durchtritts herum widerstehen oder sie verhindern. Die Innenwand des Durchtritts kann mindestens eine Erhebung oder Rippe haben, die mit Material in dem Durchtritt in Eingriff gelangt. Die oder jede Erhebung bzw. Rippe ist vorzugsweise einstellbar an den Durchtrittswänden montiert, um das Ausmass des Vorstehens in den Durchtritt verändern zu können. Die oder jede Erhebung bzw. Rippe kann gefedert montiert sein. Man bevorzugt zwar, dass die oder jede Erhebung bzw. Rippe sich in der Längsrichtung des Durchtritts erstreckt, doch kann die oder jede Erhebung bzw. Rippe sich auch entlang eines schraubenförmigen Wegs erstrecken.
Derartige Erhebungen oder Rippen neigen dazu, den Schraubengang des Schneckenförderers zu beschädigen, wenn zugelassen wird, dass er sie berührt.
Um den Abfallverdichter sicher zu transportieren, bevorzugt man daher, dass der Schneckenförderer in einer Hülle bzw. einem "Strumpf" aus Schutzmaterial, wie z. B. geeignetem Kunststoff, enthalten ist, so dass der Schneckenförderer sich in dem Durchtritt nicht seitlich bewegen kann, um beim Transit Schaden zu verursachen. Um diese Hülle bzw. diesen Strumpf zu entfernen, braucht der Verdichter lediglich eingeschaltet zu werden. Die Wirkung des Schneckenförderers bewirkt, dass die Hülle bzw. der Strumpf aus dem Gerät ausgestossen wird, woraufhin ihn das verdichtete Material im zentrierten Zustand hält. Alternativ oder zusätzlich kann der bezüglich des ersten Gesichtspunkts der Erfindung besprochene Düsenpfropfen einen Teil des Schneckenförderers umgeben, um seinen axialen Ort anfänglich beizubehalten.
Ein weiteres Problem mit bekannten Schneckenförderern besteht darin, dass sie zur Verstopfung neigen, wenn ein relativ inkompressibler Gegenstand in die Fördervorrichtung eingespeist wird. Unter derartigen Umständen versuchen die bekannten Schneckenförderer, sich weiter zu drehen, wobei der Motor ein erhöhtes Drehmoment aufwendet. Dies belastet den Motor und reicht oftmals nicht aus, um die Verstopfung des Geräts zu beseitigen. Man muss sich dann manuell um das Gerät kümmern, um die Blockierung zu beseitigen.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung wird ein Gerät bereitgestellt zum Verdichten von Abfall oder einem anderen Material mit einem Schneckenförderer in einem Durchtritt; einem Mittel zum Drehen des Schneckenförderers in einer ersten Verdichtungs- und Förderrichtung; einem Mittel zum Erfassen eines verstopften Zustands der Fördervorrichtung; und einer Hinterkammer, die an einem Eingabeendbereich des Schneckenförderers angeordnet ist, um Material aufzunehmen, das diese Verstopfung verursacht, wobei nach dem Erfassen eines verstopften Zustands das Drehmittel so ausgelegt ist, dass es den Schneckenförderer in einer zweiten, zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung dreht und das verstopfende Material in die Hinterkammer bewegt.
Die Umkehr der Drehrichtung des Schneckenförderers ermöglicht es, verstopfendes Material in eine Hinterkammer zurückzubewegen, wo es das Gerät nicht mehr verstopft, um weiter behandelt zu werden, indem es z. B. umherbewegt wird oder entweder manuell oder automatisch aus dem Gerät entfernt wird.
Für die Verstopfung gibt es zwei Hauptgründe. Der erste besteht darin, dass inkompressible Materialstücke zu gross sind, um durch die Fördervorrichtung hindurchzutreten, und durch die vorherige Wirkung der Fördervorrichtung nicht zerkleinert worden sind. Dieses Problem wird durch Fördervorrichtungen noch verschlimmert, die eine Verjüngung aufweisen und/oder eine abnehmende Ganghöhe bzw. Gewindesteigung haben. Der zweite Grund für die Verstopfung beruht auf Material, das ein Verdichtungsmaximum erreicht und somit nicht in der Lage ist, noch weiter durch die Fördervorrichtung hindurchzutreten. Somit hat in einem besonders bevorzugten Beispiel die Hinterkammer ein Umherbewegungsmittel, das so angeordnet ist, dass es versucht, das verstopfende Material zu zerbrechen und/oder seine Dichte zu verringern, so dass es durch den Verdichter hindurch auf die normale Art verarbeitet werden kann, wenn der Schneckenförderer wieder in der ersten Richtung angetrieben wird. Das Umherbewegungsmittel erzeugt vorzugsweise eine Schneidwirkung.
Das Umherbewegungsmittel kann jede beliebige Form haben und kann ein Teil des eigentlichen Schneckenförderers sein, der z. B. durch Schärfen der Schraubengangkanten abgewandelt wurde, um eine Schneidkante zu erzeugen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass ein an dem Schraubengang befestigtes biegsames Teil gute Arbeit leistet. Das biegsame Teil kann verwendet werden, um ein hartes und starres Schneidglied an dem Schaft bzw. der Welle eines Schneckenförderers zu montieren. Das biegsame Teil kann aus irgendeinem geeigneten Material wie z. B. Polyurethan bestehen, und im Betrieb kann das Schneidelement z. B. aus einem Teil wie z. B. Stahl bestehen. Die Klinge kann sich entlang des Weges fortsetzen, der durch den Schraubengang des Schneckenförderers bestimmt wird. Es hat sich gezeigt, dass diese Klinge das Zerbrechen von Material fördert, selbst jedoch durch Material, das nicht leicht, wenn überhaupt, zerbrochen werden kann, nicht beschädigt wird. Dies ist eine Folge des biegsamen Teils. Das verstopfende Material kann dann durch die Drehung der Welle bzw. des Schafts in die Rückwärtsrichtung in der Hinterkammer umherbewegt werden, und die Klinge kann versuchen, das verstopfende Material zu zerbrechen oder seine Dichte zu verringern. Nach einer vorbestimmten Zeit wird der Schneckenförderer in der Vorwärtsrichtung gedreht, wodurch ein weiterer Versuch unternommen wird, um das verstopfende Material zu verarbeiten, das den Verdichter anfänglich verstopfte.
Wenn sich der Verdichter erneut verstopft, wird bevorzugt, dass der verstopfende Gegenstand in die Hinterkammer zurückgebracht wird, wo das Material erneut umherbewegt wird.
Der Zyklus wiederholt sich dann. Nachdem die Maschine eine beliebige ausgewählte Anzahl erfolgloser Versuche zum Zerbrechen von Material unternommen hat, das in die Hinterkammer zurückgebracht wurde, kann das Material manuell entfernt werden oder in einem Trog unterhalb oder hinter der Kammer automatisch fallengelassen werden, aus der es entfernt werden kann, wenn ein Verdichtungszyklus abgeschlossen ist. Bei diesem Schritt kann ein Warnsignal abgegeben werden und/oder das Gerät abgeschaltet werden.
Die Kammer hat vorzugsweise eine Abdeckung, die verhindert, dass zu Beginn in den Verdichter eingegebenes Abfallmaterial in die Kammer eintritt. Die Abdeckung ist vorzugsweise beweglich, um einen Zugriff auf die Hinterkammer zu ermöglichen, um bei Bedarf Gegenstände aus ihr zu entfernen. Die Abdeckung ist vorzugsweise unmittelbar mit dem Schneckenförderer in Eingriff und ist biegsam, um beim Umkehren des Schneckenförderers nicht beschädigt zu werden.
Zusätzlich wird besonders bevorzugt, dass beim anfänglichen Erfassen eines verstopften Zustands der Schneckenförderer z. B. nur um eine oder zwei Umdrehungen umgekehrt wird und der Schneckenförderer anschliessend in der Vorwärtsrichtung gedreht wird. Dieser Schritt kann beliebig oft wiederholt werden und könnte z. B. im Bereich von einem bis 20 Versuchen liegen, bevor das Material in die Hinterkammer zurückgebracht wird und man gemäß der obigen Vorgehenseweise verfährt.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verdichtungsgerät einen sich drehenden Schneckenförderer, von dem sich ein Teil in einem Durchtritt befindet, der sich in der Bewegungsrichtung des verdichteten Materials nach innen hin verjüngt, wobei zumindest der sich verjüngende Teil des Durchtritts mit Rippen ausgestattet ist, die sich in Längsrichtung oder schraubenförmig erstrecken, um dabei zu helfen, das Material davon abzuhalten, sich mit der Fördervorrichtung zu drehen, wobei das Gerät so ausgelegt ist, dass es einen verstopften Zustand in ihm erfasst, woraufhin die Drehung der Fördervorrichtung um einen Teil einer Umdrehung oder eine kleine Anzahl von Umdrehungen umgekehrt wird, bevor sie erneut in der Vorwärtsrichtung gedreht wird, wobei ein derartiger Zyklus einmal oder eine bestimmte Anzahl von Malen wiederholt wird.
In der Praxis haben wir entdeckt, dass mit dieser Anordnung die meisten Verstopfungszustände praktisch aufgelöst werden können. Somit wird bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel das Material nur im Extremfall in die Hinterkammer zurückgebracht, da die meisten Verstopfungen bzw. Blockierungen durch anfängliche Umkehrung oder die erneuten Versuche aufgelöst werden können.
Die Erfassungsmittel können jeden beliebigen Parameter messen, wie z. B. das auf den Schneckenförderer durch den Motor ausgeübte Drehmoment oder den dem Motor zugeführten Strom (der auch eine Messung des Drehmoments ist). Das Erfassungsmittel ist so angeordnet, dass es eine Verstopfung der Fördervorrichtung erfasst, wenn sie in der ersten, das heisst der Vorwärtsrichtung gedreht wird, und vorzugsweise auch erfasst, wenn eine Verstopfung stattfindet, wenn sie sich in der zweiten, das heisst umgekehrten Richtung dreht, woraufhin die Drehrichtung erneut umgekehrt wird.
Es wird bevorzugt, dass das erfindungsgemässe Gerät gemäss einem Verfahren zur Verdichtung beispielsweise von Abfall betrieben wird, welches die folgenden Schritte aufweist: Fördern von Abfallmaterial in einen verdichtenden Schneckenförderer;
Drehen des Schneckenförderers in einer ersten bzw. Vorwärtsrichtung, um dadurch das Abfallmaterial zu verdichten und zu befördern;
Überwachen des Geräts auf das Auftreten eines Verstopfungszustands; und
Drehen des Schneckenförderers in einer zweiten bzw. Umkehrrichtung, nachdem ein Verstopfungszustand erfasst worden · ist, um einen Teil einer Umdrehung oder um eine kleine Anzahl von Umdrehungen; und anschliessendes Drehen in der ersten Richtung, um zu versuchen, den Verstopfungszustand aufzulösen, wobei dieser Vorgang bis zu einer vorbestimmten maximalen Anzahl von Malen wiederholt wird, wenn sich der Verstopfungszustand nicht auflöst; und nach der vorbestimmten Anzahl von Versuchen Umkehren der Drehung der Fördervorrichtung mit einer grösseren Anzahl von Umdrehungen, um das die Verstopfung bewirkende Material zu einer Kammer zu bewegen, die sich neben dem von dem Abfallauslass entfernten Ende der Fördervorrichtung befindet.
Alle der obigen Schritte können unter automatischer Steuerung oder unter Mikroprozessor-Steuerung durchgeführt werden.
Ein völlig gesonderter Gesichtspunkt der Erfindung bezieht sich auf die Entwässerung und Schmierung. Wir haben entdeckt, dass für ein optimales Funktionieren mit Abfallmaterial, das einen Fluidbestandteil enthält, der Fluidpegel in der Basis des Verdichters gesteuert werden sollte, um ein gewisses Ausmass von Selbstschmierung zu erzeugen, ohne dabei jedoch die Förder- und Verdichtungswirkung zu beeinträchtigen.
Somit stellt die Erfindung gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal ein Verdichtungsgerät bereit mit einem sich drehenden Schneckenförderer, der sich in einem Durchtritt befindet, wobei der Durchtritt Mittel aufweist, um einen vorbestimmten maximalen Fluidpegel in einem Basisbereich des Durchtritts beizubehalten.
Ein derartiges Mittel umfasst vorzugsweise einen Fluidauslass bei einem derartigen Pegel vorzugsweise in Form einer angehobenen horizontalen Plattform und einem Filtermittel. Wünschenswerterweise erzeugt ein Teil des Schneckenförderers eine Wischwirkung auf dem Filtermittel. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Auslass in der oben beschriebenen Hinterkammer vorgesehen, und das in ihr vorgesehene Umherbewegungsmittel erzeugt die Wischwirkung.
Die folgenden Merkmale können in beliebigen Ausführungsbeispielen der Erfindung ebenfalls enthalten sein. So kann z. B. der Schneckenförderer in einem Durchtritt enthalten sein, der einen Abschnitt mit im wesentlichen gleichförmiger Querschnittsfläche hat und sich unterhalb eines Abfallmaterial-Einlasstrichters befindet, und einen sich bewegenden Abschnitt haben, der sich am stromabseitigen Ende der Fördervorrichtung befindet und sich zu einer Auslassdüse hin nach innen verjüngt. Der Durchmesser des Schneckenförderers spiegelt vorzugsweise die Grösse des Durchtritts wider und ist in dem sich verjüngenden Teil entsprechend verkleinert. Diese Verjüngung hilft dabei, die Verdichtung in dem Durchtritt zu erhöhen.
Zusätzlich oder alternativ kann die Ganghöhe bzw. die Gewindesteigung des Schneckenförderers zum Aulass des Durchtritts hin abnehmen, um zur Erzeilung einer ausreichenden Verdichtung beizutragen. Die Ganghöhe bzw. die Gewindesteigung könnte daher am Anfang des Durchtritts relativ gross sein und am Ende des Weges relativ klein sein. Die Ganghöhe bzw. Gewindesteigung nimmt vorzugsweise im wesentlichen kontinuierlich über die gesamte Länge oder einen Teil der Länge des Weges ab.
Natürlich ist die Verjüngung nicht unbedingt erforderlich, und eine ausreichende Verdichtung kann in gewissen Ausführungsbeispielen erzielt werden, die einen Schneckenförderer-Durchtritt mit gleichförmigem Querschnitt haben. Ebenso könnte der Durchtritt entlang seiner gesamten Länge verjüngt sein. Somit könnte der Querschnitt des Durchtritts am Einlass des Durchtritts relativ gross und am Auslass relativ klein sein. Der Querschnitt kann im wesentlichen kontinuierlich entlang der gesamten Länge oder eines Teils der Länge des Durchtritts abnehmen.
Die Auslassdüse enthält vorzugsweise einen sich nach innen hin verjüngenden Teil, der mit dem Durchtritt über eine zylindrische Verdichtungskammer verbunden ist. Somit wird in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel Material verdichtet, wenn es durch den Schneckenförderer weiterbewegt wird, wobei eine weitere wesentlichere Verdichtung in der Verdichtungskammer stattfindet. In der Praxis findet bei einem derartigen Ausführungsbeispiel der grösste Betrag der Verdichtung unmittelbar stromab von dem Schneckenförderer statt.
Darüber hinaus muss natürlich die Düse nicht unmittelbar mit dem Auslass des Förderdurchtritts verbunden werden. So kann z. B. ein zweiter Durchtritt zwischen dem Auslass des Schneckenförderers und dem Einlass der Düse angeordnet sein. Dieser zweite Durchtritt kann so angeordnet sein, dass er der Bewegung des Materials durch den zweiten Durchtritt hindurch widersteht, um von dem zweiten Schneckenförderer empfangenes Material weiter zu verdichten. Der Bewegung von Material durch den zweiten Durchtritt hindurch wird vorzugsweise durch Reibung zwischen dem Material und den Wänden des zweiten Durchtritts entgegengewirkt. Dieser erzeugte Widerstand kann z. B. durch Ändernder Länge dieses Durchtritts und/oder seiner Querschnittsfläche variiert werden. Im ersten Fall kann der zweite Durchtritt durch zwei Abschnitte bestimmt werden, die teleskopartig zueinander verschoben werden können. In letzterem Fall kann z. B. der zweite Durchtritt in einer Weise ausgebildet sein, die weiter oben in Bezug auf die Ausgangsdüse beschrieben wurde.
Abfallverdichtungsgeräte, wie oben beschrieben, eignen sich sowohl für feste Installationen als auch zur Verwendung in Müllabfuhrfahrzeugen. Die spezielle Verwendung, für die ein Abfallverdichter verwendet wird, hängt bis zu einem gewissen Ausmass von den tatsächlichen Abmessungen und dem Material der Fördervorrichtung sowie anderen Teilen des Verdichters ab. So hat es sich z. B. gezeigt, dass der Verdichter besonders nützlich ist zum Verdichten des Abfalls von Restaurants und anderen ähnlichen Einrichtungen. Verdichter gemäß der Erfindung finden auch Verwendung in industriellen Situationen zum Verdichten von Fabrikabfällen. Es ist auch denkbar, dass erfindungsgemässe Abfallverdichter auch im Haushalt Anwendungen haben werden.
Die Erfindung wurde zwar in erster Linie im Hinblick auf die Verdichtung von Abfall beschrieben, doch können Ausführungsformen der Erfindung auch für andere Anwendungen verwendet werden, bei denen die Verdichtung eines Materials erforderlich ist. So können z. B. Ausführungsbeispiele der Erfindung auf Bauernhöfen oder in Fabriken verwendet werden, um für die Verdichtung von Lebensmittelprodukten zu sorgen.
Es wurden nun Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft und unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben, wobei:
Fig. 1 eine Ansicht eines Verdichters im Längsschnitt zeigt;
Fig. 1A eine vergrösserte Ansicht eines Teils des Verdichters von Fig. 1 zeigt;
Fig. 2 eine Ansicht des Verdichters von Fig. 1 im Längsschnitt zeigt, wenn er mit Abfallmaterial gefüllt ist;
Fig. 3 einen Querschnitt des Verdichters von Fig. 1 entlang der Linie III-III zeigt;
Fig. 4 eine Perspektivansicht der Düse von Fig. 1 zeigt, die zur besseren Verdeutlichung teilweise aufgeschnitten wurde;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht des Ausgabeendes des Verdichters von Fig. 1 zeigt, wobei der Schneckenförderer für den Transport eingepackt ist;
Fig. 6 eine Querschnittsansicht des Auslassendes des Verdichters von Fig. 1 zeigt, wenn er mit Abfallmaterial gefüllt ist;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht des Schneckenförderers des Verdichters von Fig. 1 zeigt;
Fig. 8 ein Flussdiagramm zeigt, das die Steuerung für den Schneckenförderer veranschaulicht;
Fig. 9 eine Anordnung zum Absacken von Material, das aus dem Verdichter von Fig. 1 austritt, schematisch zeigt;
Fig. 10 eine schematische Ansicht einer Rückstaudruck- Kammer für die Verwendung mit dem Verdichter von Fig. 1 zeigt; und
Fig. 11 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Düse zeigt.
Wie man in Fig. 1 bis 7 sieht, hat das Abfallverdichtungsgerät 2 einen Schneckenförderer 4, der Material entlang eines Durchtritts 6 von einem Einlass 8 zu einer Auslassdüse 10 hin befördert sowie verdichtet.
Der Durchtritt 6 ist im allgemeinen zylindrisch und hat einen ersten Teil 12 mit einem im allgemeinen gleichförmigen Querschnitt. Der erste Teil 12 des Durchtritts hat eine sich in der Längsrichtung erstreckende Öffnung 14, durch die unverdichtetes Abfallmaterial von einem Trichter 16 eingespeisst wird. Die Grösse des Trichters 16 wird so gewählt, dass sie ein Überfüllen des Geräts verhindert. In der Praxis hat dieser erste Teil 12 die Form eines Troges mit einem abgerundeten Boden 18 (siehe Fig. 3), dessen Seiten auch den Trichter 16 bestimmen. Die Trogöffnung bestimmt die sich in der Längsrichtung erstreckende Öffnung 14.
Der Durchtritt 6 hat auch einen zweiten Teil 20, der sich in der Richtung zur Auslassdüse hin verjüngt. Dieser zweite Teil 20 hat somit eine im allgemeinen kegelstumpfförmige Gestalt.
Die Innenwände des Durchtritts 6 sind sowohl im ersten Teil 12 als auch im zweiten Teil 20 mit sich in der Längsrichtung erstreckenden Rippen 22 ausgestattet, die nach innen in den Durchtritt ragen. Diese Rippen 22 verhindern, dass sich teilweise verdichtetes Material mit dem Schneckenförderer 4 dreht. Bei Bedarf sind die Rippen 22 auch in der Lage, eine Schneidfläche oder einen Amboss zu bilden, gegen die bzw. gegen den der Schraubengang 24 des Schneckenförderers 4 einwirken kann, um das Abfallmaterial in kleinere Stücke zu zerlegen, die sich leichter verdichten lassen.
Die Innenwände des ersten Teils 12 des Durchtritts sind mit zwei Vorsprüngen 230 versehen (siehe Fig. 3), die sich entlang seiner Länge erstrecken. Diese beiden Vorsprünge 230 sind so angeordnet, dass sie den äusseren Rand des Schneckenförderers berühren, um längliches Abfallmaterial, wie z. B. Kunststofftonnen-Auskleidungen und dergleichen, zu zerschneiden. Dies verhindert, dass sich derartiges Material um die Schneckenförderer herumwickelt und dessen Verstopfung bewirkt. Die Vorsprünge 230 sind für diesen Zweck mit einer Schneidkante ausgestattet. Der äussere Rand des Schneckenförderers kann auch mit einer geschärften Kante ausgestattet sein, um so das Material zu zerschneiden.
Der Schneckenförderer 4, der in Fig. 7 ausführlich gezeigt ist, hat einen ersten Teil 26, bei dem der Schraubengang einen gleichförmigen Durchmesser hat. Die Länge dieses ersten Teils 26 entspricht im wesentlichen der Länge des ersten Teils 12 des Durchtritts 6. Der Schraubengang- Durchmesser des zweiten Teils 28 der Fördervorrichtung 4 nimmt in einer Weise ab, die im wesentlichen dem Ausmass der Verjüngung des Teils 20 des Durchtritts 6 entspricht. Der Durchmesser des Schraubengangs 24 des Schneckenförderers wird so ausgewählt, dass üblicherweise ein paar Millimeter Abstand zwischen dem Schneckenförderer 4 und den vorstehenden Rippen 22 vorhanden ist. Typischerweise ist dieser Abstand im Bereich von 2 bis 3 mm.
Der Schneckenförderer 4 hat einen dritten Teil 30 in Form eines Schafts bzw. einer Welle ohne Schraubengang und erstreckt sich in die Düse 10. Der Zweck dieses dritten Teils 30 wird später ausführlicher beschrieben.
Die Ganghöhe bzw. Gewindesteigung des Schneckenförderers 4 verändert sich auch entlang seiner Länge. Insbesondere nimmt die Ganghöhe bzw. Gewindesteigung des Schraubengangs 24 in der Richtung für den zweiten sich verjüngenden Teil 28 hin ab. So haben z. B. die ersten eineinhalb Umdrehungen 34 eine Ganghöhe bzw. Gewindesteigung von 400 mm, die zweiten eineinhalb Umdrehungen 36 eine Ganghöhe bzw. Gewindesteigung von 200 mm, während die dritten eineinhalb Umdrehungen 38 eine Ganghöhe bzw. Gewindesteigung von 100 mm haben, wodurch sich ein Ganghöhe-Verhältnis von 4 : 2 : 1 entlang des Schneckenförderers 4 ergibt. Die Abnahme der Ganghöhe bzw. Gewindesteigung des Schneckenförderers 4 sowie die Verjüngung des Durchtritts 6 erhöhen den durch das Abfall- Verdichtungsgeräts 2 erreichten Verdichtungsgrad. Die Ganghöhe bzw. Gewindesteigung des Schneckenförderers wird natürlich in Abhängigkeit von dem zu verdichtenden Material und üblicherweise auch dem benötigten Verdichtungsgrad ausgewählt.
Die Dicke des Schraubengangs 24 ändert sich entlang des Schneckenförderers 4 und nimmt insbesondere mit abnehmender Ganghöhe bzw. Gewindesteigung zu. In dem speziellen Ausführungsbeispiel haben etwa die ersten eineinhalb Umdrehungen 34 eine Schraubengang-Dicke von 12 mm, etwa die zweiten eineinhalb Umdrehungen 36 eine Schraubengang-Dicke von 20 mm, während etwa die dritten eineinhalb Umdrehungen 38 eine Dicke von 25 mm haben. Somit hat der Teil des Schraubengangs, der der grössten Kraft ausgesetzt ist, infolge des sich verjüngenden Durchtritts und der verringerten Ganghöhe bzw. Gewindesteigung die grösste Dicke, um dieser erhöhten Kraft und der sich dadurch ergebenden Zunahme der Abnützung zu widerstehen. Die Lebensdauer des Schneckenförderers 4 wird dadurch erhöht. Ebenso haben diejenigen Teile der Fördervorrichtung, die der geringsten Kraft ausgesetzt sind, die kleinste Schraubengang-Dicke. Dies führt zu einer nützlichen Verringerung des Gewichts des Schneckenförderers, da insbesondere der Teil 34 des Schraubengangs 24 mit der geringsten Dicke den grössten Durchmesser hat. In der Praxis beginnt die Zunahme der Dicke geringfügig stromaufseitig von dem sich verjüngenden Teil 28, obwohl dies aus der Zeichnung nicht ersichtlich ist.
Die bezüglich der Ganghöhe bzw. Gewindesteigung, der Schraubengang-Dicke und des Schraubengang-Durchmessers angegebenen Dimensionen wurden nur zur Veranschaulichung angegeben und können je nach der Anwendung der Grösse des Geräts verändert werden.
Der Schneckenförderer 4 besteht aus einem beliebigen geeigneten Material, das die gewünschte Festigkeit, Steifigkeit und Abriebfestigkeit für die betreffende spezielle Anwendung hat. So kann z. B. der Schneckenförderer 4 aus weichem Stahl bestehen. Darüber hinaus ist der Schaft bzw. die Welle 40 des Schneckenförderers 4 hohl, um dessen Gewicht wieter zu verringern.
Das maximale anfängliche Verdichtungsverhältnis, das aufgrund von Material erzielt wird, das durch den eigentlichen Schneckenförderer 4 hindurchtritt, wird bestimmt durch das Verhältnis des Volumens zwischen den Schraubengang- Windungen 34 unterhalb der Längsöffnung 14 und dem Volumen zwischen den Schraubengang-Windungen 38 am Ende des Durchtritts 6 neben der Düse 10. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann dieses Verhältnis zwischen 4 : 1 und 10 : 1 liegen, wobei das letztgenannte Verhältnis in der Praxis zu einem Verdichtungsverhältnis von etwa 7 oder 8 : 1 führt. (Eine maximale Verdichtung würde in der Praxis nicht oft erreicht werden, da der Schneckenförderer nicht immer das durch ihn hindurchtretende maximale Volumen an Material hat, das für eine maximale Verdichtung erforderlich ist.) Die erforderliche anfängliche Verdichtung hängt von der Art des verarbeiteten Abfalls ab, und es können unterschiedliche Schneckenförderer für unterschiedliche Anwendungen bereitgestellt werden, um eine optimale Leistung zu erzielen.
Die Düse 10 wird nun ausführlicher insbesondere anhand von Fig. 4, 5 und 6 beschrieben. Die Düse 10 ist mit dem Auslassende des Durchtritts 6 am Ende des Abschnitts 20 verbunden und ist von einer Kammer 41 umgeben, die es ermöglicht, irgendwelches Material, das aus der Düse 10 durch ein Leck austritt, in der Kammer 41 zu sammeln. Die Düse besteht aus zwei Hauptteilen 42 und 44. Der erste Teil 42 besteht aus einer Bahn aus einem Material, wie z. B. Blech mit einer Dicke von 2 bis 3 mm, das zur Ausbildung eines Zylinders aufgerollt und zur Beibehaltung dieser Form verschweisst wurde. Der Basisabschnitt 46 des ersten Teils 42, der mit dem Durchtritt 6 verbunden ist, ist kreisförmig und hat einen im wesentlichen konstanten Querschnitt aus nicht unterbrochenem Blech. Dies bestimmt eine Verdichtungskammer 200, in der eine weitere wesentliche Verdichtung des Abfallmaterials stromauf von dem sich verjüngenden Abschnitt der Düse stattfindet. Von diesem Basisabschnitt 46 erstreckt sich eine Vielzahl von beispielsweise 12 Fingern 48, wobei die Achse jedes Fingers anfänglich im wesentlichen parallel zur Längsachse 50 der Düse 10 ist. Die Breite jedes Fingers 48 nimmt in der Richtung zum Auslass 52 der Düse 10 hin ab, wodurch V-förmige Spalte (nicht gezeigt) zwischen benachbarten Fingern 48 bestimmt werden.
Der zweite Teil 44 ist ähnlich aufgebaut wie der erste Teil 42, wobei sich die beiden Teile nur in ihren Abmessungen unterscheiden. Insbesondere ist der zweite Teil 44 geringfügig länger als der erste Teil 42 und hat einen geringfügig grösseren Durchmesser. Der erste Teil 42 ist innerhalb des zweiten Teils angeordnet, wobei die Basisabschnitte 46 des ersten und des zweiten Teils 42 und 44 zusammengeschweisst sind. Die beiden Teile 42 und 44 sind so angeordnet, dass die Finger 48 des einen Teils die Spalte zwischen den Fingern des anderen Teils überlappen, das heisst, jeder Finger des einen Teils überlappt zwei Finger des anderen Teils.
An der äusseren Fläche der Enden 54 jedes der Finger 48 des zweiten äusseren Teils 44 ist ein Ohr bzw. Ansatz 56 vorgesehen. Diese Ansätze 56 erstrecken sich in einer im wesentlichen nach aussen weisenden Richtung. Eine Anzahl von z. B. 20 bis 30 elastischer Spannbänder 58 werden dann in der insbesondere in Fig. 4 deutlich gezeigten Art und Weise um die Düse herum angeordnet. Alternativ kann ein elastisches Spannseil gewisser Länge um die Düse herum gewickelt werden. Die Ansätze 56 halten die Bänder 58 um die Düse herum in ihrer Stellung. Die elastischen Spannbänder 58 werden so ausgewählt, dass dann, wenn die Düse eine minimale Querschnittsfläche hat, die Düse 10 einen sich verjüngenden Abschnitt hat und die Kanten benachbarter Finger sowohl des ersten als auch des zweiten Teils miteinander in Eingriff sind, um den Spalt zwischen den Fingern zu schließen und die kleinste Düsenöffnung zu bestimmen. Wenn der Druck und/oder das Volumen des durch die Düse 10 hindurchtretenden Abfallmaterials einen gewissen Wert übersteigt, nimmt die Querschnittsfläche der Düse 10 zu, wie z. B. in Fig. 6 gezeigt. In diesem Fall wird die durch die Spannbänder 58 nach innen gerichtete Kraft nun durch die nach aussen gerichtete Kraft durch die Finger 48 aufgrund des Abfallmaterials überschritten, und es bildet sich eine Gleichgewichtsstellung aus. Auf diese Weise wird der sich verjüngende Abschnitt der Düse 10 in die Lage versetzt, sich selbst als Reaktion auf Änderungen des Drucks und des Volumens des durch die Düse hindurchtretenden Materials und anderer Betriebsbedingungen einzustellen, wie oben besprochen. Es kann ein geeigneter Rückstaudruck für eine zufriedenstellende Verdichtung über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen erzielt werden. Wenn das Gerät in Betrieb ist, ist die mittlere Betriebsstellung der Düse 10 so wie in Fig. 6 gezeigt, wobei die minimale und die maximale Betriebsstellung der Düse 10 mit gestrichelten Linien für Abnahmen bzw. Zunahmen des Volumens und/oder Drucks des Abfallmaterials gezeigt sind. Eine geeignete elastische Rückstellkraft kann in Übereinstimmung mit dem erwarteten Bereich der Betriebsbedingungen ausgewählt werden, wenn das Gerät aufgestellt wird, indem man die Anzahl und/oder Festigkeit der Spannbänder einstellt. Die Kraft ist stark, z. B. 100 kg für jedes Band. Ein ausstossbarer Pfropfen (nicht gezeigt) kann anfänglich vorgesehen werden, um die Düse gegen diese Kraft abzustützen und um zu verhindern, dass die Finger beschädigt werden.
Der Schneckenförderer 4 ist an einem Ende durch ein Schwerlastlager 60 und ein mit dem Antriebsmotor 66 verbundenes Getriebe abgestützt. Das Lager bietet eine radiale Befestigung an dem Ende, soll jedoch hauptsächlich dazu dienen, ein grosses Ausmass des axialen Schubs zu absorbieren, der durch die Schraube während der Verdichtung erzeugt wird. Diese Befestigungsanordnung ermöglicht es der Längsachse des Schneckenförderers, eine geringfügige Schwenkbewegung bezüglich der Längsachse 62 des Durchtritts 6 durchzuführen. Wenn das Gerät 2 leer ist, liegen daher die Kanten des Schraubengangs 24 des Schneckenförderers 4 in dem sich verjüngenden Teil 20 des Durchtritts 6 am Boden 63 dieses Durchtritts auf, wie in Fig. 1a gezeigt ist. In der Praxis wird der Schneckenförderer 4 anfänglich in einer axialen Stellung im Durchtritt 6 durch die Packung 64 zwecks einfacherem Transport gehalten, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Wenn der Verdichter 2 zum ersten mal benutzt wird, wird die Packung 64 durch die Wirkung des Schneckenförderers 4 aufgebrochen und tritt über die Düse 10 aus. Alternativ kann der oben beschriebene Düsenpfropfen die gewünschte anfängliche Zentrierwirkung erzeugen.
Wenn das Gerät 2 im Betrieb ist, wirkt der Ring aus sich bewegendem verdichtetem Abfallmaterial 65 in der Verdichtungskammer 200 der Düse 10 als Lager und stützt den dritten Teil 30, das heisst den gewindelosen axialen Schaft des Schneckenförderers 4 ab. Es hat sich gezeigt, dass der Schneckenförderer 4 durch das Abfallmaterial in der Verdichtungskammer 200 sowohl zentriert als auch abgestützt wird, so dass der Schraubengang 24 den Boden 63 des Durchtritts 6 nicht mehr berührt. Da der Abfallverdichter selbst dann, wenn der Verdichter ausgeschaltet ist, üblicherweise etwas Abfall in der Düse hat, wird der Schaft 30 üblicherweise an beiden seiner Enden abgestützt. Es hat sich auch gezeigt, dass durch Verwenden des Abfallmaterials als selbstzentrierendes Lager der Schneckenförderer 4 in der Lage ist, eine Abnutzung des Schraubengangs 24 des Schneckenförderers sowie eine Abnutzung des sich verjüngenden Durchtritts 20 zu kompensieren. Darüber hinaus muss das Lager 60 hinsichtlich der von ihm bewirkten radialen Lagerung nicht so stabil sein wie in vergleichbaren Anordnungen des Stands der Technik, da eine Abstützung an beiden Enden des Schafts 30 erfolgt.
Die axiale Anordnung bzw. Lagerung der Schnecke kann eingestellt werden, um die Abnutzung auszugleichen, indem man Beilagescheiben unterschiedlicher Dicke zwischen den Schultern 225 einfügt.
Am Ende des Durchtritts 6 neben dem Lager 60 befindet sich ein hinteres Abteil 70. Das Abteil 70 hat eine bewegliche Klappe 71 (siehe Fig. 1, 2 und 3), gegen die in einer nach unten weisenden Richtung gedrückt wird, um zu verhindern, dass Material von dem Trichter 16 in das Abteil 70 eintritt. Die Klappe 71 kann aus einem biegsamen Material bestehen, welches die Klappe inhärent zu der geschlossenen Stellung hin drückt. Somit kann Material in das Abteil 70 nur durch eine Rückwärtsdrehung des Schneckenförderers 4 eindringen, der Material, das eine Verstopfung verursacht, von einem vorderen Teil des Geräts heranführt, wie z. B. von dem sich verjüngenden Teils 20 des Durchtritts 6 zurück zu dem Abteil 70.
Mit der Schnecke ist ein Umherbewegungsmittel verbunden, das eine Metallklinge bzw. ein Metallblatt 72 hat. Diese Klinge 72 besteht aus einem ersten biegsamen Teil 74, der einen Schraubengang bestimmt, der aus jedem geeigneten Material wie z. B. Polyurethan bestehen kann. Die Klinge 72 wirkt gegen jedes Material, das in das Abteil 70 gebracht wird, wenn sich der Schneckenförderer 4 in einer Rückwärtsrichtung dreht, um das Material umherzubewegen und zu zerbrechen oder sein Volumen derart zu vergrössern, dass das Material daraufhin durch das Gerät 2 hindurchtreten kann, ohne eine Verstopfung zu verursachen. Bei Bedarf kann der Zugang zu dem Abteil 70 über eine Klappe 71 erfolgen, um dort jeglichen widerspenstigen Gegenstand zu entfernen. Alternativ kann eine Tür (nicht gezeigt) in einer Seitenwand des Abteils vorgesehen werden, um Material, das nicht zerbrochen werden kann, automatisch zu entfernen.
Die Hinterkammer ist ausserdem mit einer angehobenen Fluidauslassfläche 83 ausgestattet, die mit einem Filtermittel versehen ist, um das Abfliessen von Fluid aus dem Gerät über eine Entwässerung 80 zu ermöglichen, die vorzugsweise mit einer Pumpe (nicht gezeigt) verbunden ist. Bei Abfall mit einem Fluidbestandteil wird somit die Höhe des Fluids in der Basis des Geräts bis zur Höhe der undurchlässigen Stufe 82 gesteuert, die am Vorderende der Auslassfläche vorgesehen ist. Ein gesteuertes Ausmass an Selbstschmierung wird somit erzeugt. Wünschenswerterweise ist der nachgiebige elastische Teil 74 des Umherbewegungsmittels mit der Auslassfläche 83 in Eingriff, um das Filtermittel ständig abzuwischen.
Der Betrieb des Geräts 2 wird durch eine Steuerungsschaltung (nicht gezeigt) gesteuert, deren Funktionsweise nun anhand von Fig. 8 beschrieben wird. Wenn zu Beginn der Motor 66 zunächst gestartet wird, dreht er den Schneckenförderer 4 für eine kurze vorbestimmte Zeitdauer in der Rückwärtsrichtung, um den Druck auf den Schneckenförderer abzusenken, wodurch verhindert wird, dass der Motor 66 unter Lastbedingungen gestartet wird. Der Schneckenförderer 4 wird dann in der Vorwärtsrichtung angetrieben.
Die Steuerungsschaltung hat einen Sensor (nicht gezeigt), der den Betrag des dem Motor 66 zugeführten Stroms erfasst. Da das dem Schneckenförderer 4 zugeführte Drehmoment von dem dem Motor 66 zugeführten Strom abhängt, liefert dieser Sensor einen Hinweis auf das zugeführte Drehmoment. Wenn das durch den Motor 66 zugeführte Drehmoment einen gegebenen Wert übersteigt, ist dies ein Hinweis dafür, dass der Schneckenförderer 4 gerade verstopft wird oder verstopft wurde und dass der Schneckenförderer 4 sich nicht mehr länger frei drehen kann. Wenn dieser Zustand erfasst wird, wird ein Signal zu dem Motor 66 gesendet, welches bewirkt, dass der Motor 66 den Antrieb des Schneckenförderers 4 in der Vorwärtsrichtung stoppt und einen Rückwärtsantrieb über eine vorbestimmte Zeitdauer von z. B. einer Drehung zuführt. Der Motor 66 treibt dann die Fördervorrichtung erneut in der Vorwärtsrichtung an. Wenn das an dem Motor 66 anliegende Drehmoment immer noch den gegebenen Wert übersteigt, ist das Gerät immer noch blockiert, und der Vorgang wird wiederholt, bis A gleich seinem voreingestellten Wert von z. B. 20 ist oder das Material durch die Fördervorrichtung hindurchtritt, wobei in diesem Fall der Zähler A auf Null rückgesetzt wird. In der Praxis hat sich gezeigt, dass diese wiederholte Rückwärts- und Vorwärtsdrehung oftmals genügt, um das die Verstopfung verursachende Material zu zerbrechen oder eine angemessene Verringerung seiner Dichte zu bewirken.
Wenn jedoch das Gerät immer noch blockiert, nachdem A seinen voreingestellten Wert erreicht hat, wird der Schneckenförderer in der Rückwärtsrichtung über eine ausreichend lange Zeit hinweg angetrieben, so dass das die Verstopfung hervorrufende Material in das hintere Abteil 70 gebracht wird. Der Schneckenförderer 4 wird weiterhin in der Umkehrrichtung für eine weitere vorbestimmte Zeitdauer gedreht, so dass die Klinge 72 versuchen kann, das verstopfende Material zu zerbrechen, und der Motor 66 treibt dann den Schneckenförderer 4 in der Vorwärtsrichtung an, so dass das Material, wenn es zerbrochen ist, zunehmend durch die Schnecke aufgenommen und wie zuvor hindurchgeführt werden kann. Wenn jedoch das Material die Fördervorrichtung noch verstopft, wird der Schneckenförderer erneut für eine Anzahl von Zyklen umgekehrt, und der gesamte obige Vorgang wird wiederholt. Das die Verstopfung verursachende Material wird jedoch für eine vorbestimmte Anzahl von Malen in das hintere Abteil zurückgebracht, und zwar so lange, bis B seinen voreingestellten Wert erreicht, der z. B. 2 ist. Daraufhin kann das widerspenstige Material ein letztes Mal in das hintere Abteil 70 zurückgenommen werden, der Motor wird ausgeschaltet, und ein Warnlicht oder ein Alarm wird aktiviert. Der Bediener wird dann gewarnt, dass Material von dem hinteren Abteil über die Klappe 71 entfernt werden muss. Der Bediener kann das Material entfernen, das Gerät rücksetzen und die Verdichtung fortsetzen. Alternativ kann das Material automatisch ausgestossen werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass es in der Praxis relativ wenig Gegenstände gibt, die durch das Gerät nicht verarbeitet werden können und die infolge dessen aus dem hinteren Abteil 70 manuell entfernt werden müssen.
Zusätzlich ist der Drehmomentsensor so angeordnet, dass er erfasst, ob das Drehmoment des Schneckenförderers beim Antrieb in der Umkehrrichtung einen gegebenen Wert überschreitet. Wenn das Drehmoment eine gegebene Grenze überschreitet, wird der Schneckenförderer sodann in der Vorwärtsrichtung angetrieben.
In dem Fall, bei dem keine Verstopfung auftritt, wird der Schneckenförderer 4 in der Vorwärtsrichtung über eine vorbestimmte Zeit hinweg gedreht und beginnt nur dann, sich erneut zu drehen, wenn weiteres Material in den Trichter 16 eingeführt wird.
Das Gerät 2 hat einen Deckel 86 (siehe Fig. 3·), der die Öffnung des Trichters 16 abdeckt. Dieser Deckel 86 enthält einen herkömmlichen Sicherheitskontakt-Schalter (nicht gezeigt), der bei seinem Schliessen ermöglicht, dass der Motor den Schneckenförderer antreibt und der die vorbestimmte Drehperiode für den Schneckenförderer startet. Wenn jedoch der Kontaktschalter offen ist und der Deckel 86 offen ist, wird dem Motor 66 kein Strom zugeführt, und der Schneckenförderer 4 dreht sich nicht, um die Sicherheit des Bedieners zu gewährleisten.
Ein Reinigungssystem 88 ist in dem Gerät 2 eingebaut, um die Reinigung zu ermöglichen. Das Reinigungssystem 88 umfasst zwei Rohre 90, die an gegenüberliegenden Wänden des Trichters 16 angeordnet sind. Diese Rohre 90 haben eine Vielzahl von Öffnungen 92 entlang ihrer Länge. Mit Detergenzien vermischtes Wasser wird dann periodisch auf die Wände des Trichters 16 gesprüht, um ihn dadurch zu reinigen. Der Trichter 16 wird während des Betriebs z. B. alle 15 Minuten besprüht. Überschüssiges Wasser wird in einer Sammelschale 82 gesammelt, von der es möglicherweise mittels einer Pumpe (nicht gezeigt) abgesaugt werden kann.
Ein Abzugsgebläse 100 ist in dem Trichter vorgesehen und ermöglicht das Belüften des Inhalts des Geräts und verhindert die Ansammlung übler Gerüche oder von Staub.
Das aus der Düse 10 austretende Material kann zu Paketen 102 geformt werden, wie in Fig. 9 gezeigt. Ein langer Schlauch 104 aus Material, wie z. B. einer schlauchförmigen Kunststoffverpackung, wird um die Kammer 41 herum in einem axial zusammengezogenen Zustand gehalten. So kann z. B. ein 30 m langes Verpackungsmaterial auf der Kammer 41 angebracht werden. Der Materialschlauch 104 wird von einer Formvorrichtung 108 abgestützt, die aus Pappe oder einem beliebigen geeigneten Material bestehen kann. Der Materialschlauch 104 wird an seinem stromabseitigen Ende durch ein Band 110 geschlossen. Wenn Material von der Düse 10 austritt, wird es gegen das geschlossene Ende des Schlauchs 104 gedrückt, wodurch das Verpackungsmaterial von der Formvorrichtung 108 heruntergezogen wird und das Abfallmaterial in dem abgezogenen Verpackungsmaterial verkapselt wird. Infolge der Verdichtung, der das Material ausgesetzt wurde, neigt das Abfallmaterial dazu, seine wurstartige Form, in der es die Düse verlässt, beizubehalten. Wenn die Packung eine geeignete Länge erreicht hat, wird der Schlauch 104 aus Verpackungsmaterial abgeschnitten, und die Enden des Verpackungsmaterials werden abgebunden, um ein vollständig umschlossenes Paket 102 zu bilden, das dann ohne weiteres entsorgt werden kann.
Eine einstellbare Schneidplatte 220 hat eine Schneidkante neben der Schnecke am Anfang ihres sich verjüngenden Abschnitts zum Zerschneiden langer Gegenstände, wie z. B. Holzstäbe und dergleichen, so dass sie durch das Gerät hindurchgeleitet werden können. Die Position der Schneidkante kann eingestellt werden, um den Spalt zwischen der Schneidkante und der Schnecke entweder zu erhöhen oder zu verringern. Die eigentliche Schnecke kann mit einer Schneidkante an ihrem Rand ausgestattet werden, um die Schneidplatte 220 zu unterstützen.
Der allgemeine Betrieb des Geräts wird nun insbesondere anhand von Fig. 2 bis 6 beschrieben. Der Deckel 86 wird geöffnet, und Material wird in den Trichter 16 eingeführt. Der Deckel 86 wird dann geschlossen, wodurch dem Bediener ermöglicht wird, den Motor 66 zu starten, der den Schneckenförderer dreht. Die anfängliche Verdichtung findet in dem sich verjüngenden Abschnitt der Schnecke statt, wie oben beschrieben. Eine noch wesentlichere Verdichtung findet in der Verdichtungskammer 200 in dem Bereich unmittelbar stromab vom Ende des Schraubengangs des Schneckenförderers statt. Dies beruht auf dem durch die Düse gebildeten Rückstaudruck. Die Wirkung des sich drehenden Endes der Schnecke besteht darin, Material von einem stromaufseitigen Bereich mit niedrigerem Druck zu einem Bereich mit höherem Druck in der Kammer 200 zu drücken. Sie tut dies, indem sie einen leeren Raum auswischt und hinter sich ein stumpfes freies Ende der Schnecke hinterherzieht, wobei der Raum während einer Drehung mit neuem Material gefüllt wird, um durch die nächste Drehung in die Verdichtungskammer gedrückt zu werden. Um eine wesentliche Verdichtung zu erzielen, sind der Anstellwinkel des Endes der Schnecke und die Dicke ihres freien Endes wichtig, und die optimalen Werte können je nach der Art des Abfallmaterials und dem gewünschten Verdichtungsgrad experimentell bestimmt werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Dicke und die Ganghöhe bzw. Gewindesteigung des Schraubengangs am vorderen Ende der Schnecke etwa 25 mm bzw. etwa 80º zu der Längsachse. Der Verdichtungsmechanismus arbeitet durch Verdrillen und Scheren des Abfallmaterials, und in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dies so, dass das Material beim Verdichten die Fähigkeit verliert, sich zu seiner ursprünglichen Form oder seinem ursprünglichen Volumen wieder auszudehnen. Die durch das erfindungsgemässe Gerät erzielte Gesamtverdichtung kann im Bereich von 15 bis 60 : 1 je nach der Art des Abfalls und natürlich den Abmessungen des Geräts liegen.
Der in Fig. 6 gezeigte Bereich X zeigt an, dass die Finger der Düse vorzugsweise ausreichend biegsam sind, um sich einem relativ grossen, inkompressiblen Brocken aus ausgestossenem Abfall anzupassen.
Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel kann so abgewandelt werden, dass es eine Rückstaudruck-Kammer 114, wie in Fig. 10 gezeigt, zwischen dem Auslass des Durchtritts 6 und dem Einlass der Düse 10 enthält. Eine derartige Rückstaudruck-Kammer 114 kann verwendet werden, um den durch das Gerät 2 erzielten Verdichtungsgrad zu erhöhen, und bildet daher eine weitere Verdichtungskammer. In ihrer einfachsten Form ist die Kammer 114 ein gleichförmiges zylindrisches Rohr mit kreisförmigem Querschnitt, durch das das Abfallmaterial hindurchtritt. Der Durchmesser der Kammer 114 ist gleich wie oder geringfügig kleiner als derjenige am Auslassende des Durchtritts 6. Wenn Material durch diese Kammer 114 hindurchtritt, wird daher Reibung zwischen dem Material und den Wänden der Kammer 114 erzeugt. Dies erzeugt einen Widerstand gegen die Bewegung des Materials, was zu einer Rückstaudruck-Wirkung am Auslass 116 der Kammer führt. Der Schneckenförderer 4 wird gezwungen, Material gegen diesen Rückstaudruck zu fördern, was zu einer weiteren Verdichtung führt.
Die in Fig. 10 gezeigt Rückstaudruck-Kammer 114 besteht aus zwei Abschnitten 118 und 120, die näherungsweise dieselbe innere Größe haben, bei denen jedoch der eine in den anderen teleskopartig hineingeschoben werden kann, um die Gesamtlänge der Kammer 114 zu verändern. Somit können die Gesamtreibungskraft und der durch die Kammer 114 erzeugte Rückstaudruck verändert werden.
Es wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel der Düse unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben. Die Düse 130 ist zwischen zwei Abschnitten 132 und 134 ausgebildet, die jeweils halbzylindrisch sind. Der Abschnitt 132 ist geringfügig grösser als der Abschnitt 134, so dass dieser bei Bedarf in letzterem aufgenommen werden kann. Die beiden Abschnitte 132 und 134 sind bei 136 am Ende der an dem Durchtritt 6 anzubringenden Düse schwenkbar miteinander verbunden. Der Drehzapfen 138 ermöglicht es, dass die beiden Abschnitte 132 und 134 aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden, um dadurch die Querschnittsfläche der Düse 130 zu verändern. Somit hat die Düse einen Durchtritt, der sich verjüngen kann und der eingestellt werden kann, um das Ausmaß der erzielten Verjüngung zu steuern. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel können elastische Spannbänder oder Federn 140 verwendet werden, um die beiden Abschnitte 132 und 134 zusammenzudrücken, wobei jedoch ermöglicht wird, dass sich die beiden Abschnitte voneinander wegbewegen, wenn das Volumen und/oder der Druck des durch die Düse 130 hindurchtretenden Materials einen gewissen Wert übersteigt.
Die Rippen 22 an den Wänden des Durchtritts 6 können darauf nachgiebig und elastisch montiert sein. Die Rippen 22 könnten in passend geformten Rillen in den Wänden des Durchtritts mit einem elastischen Material, wie z. B. Gummi, zwischen den Rippen und der Rückwand der Rillen aufgenommen werden. Somit würden die Rippen normalerweise zu einer Position hin gedrückt, in der sie mit einem grösstmöglichen Ausmass in den Durchtritt 6 ragen. Das Ausmass des Vorsprungs der Rippen würde dann von dem Volumen des durch den Durchtritt 6 hindurchtretenden Materials abhängen. Alternativ können die Rippen 22 in Rillen an der Durchtrittswand montiert werden, so dass das Ausmass, mit dem sie in den Durchtritt 6 ragen, je nach der Eigenart des verdichteten Materials und zur Kompensation der Abnutzung verändert werden kann. Darüber hinaus ermöglicht die Einstellbarkeit der Rippen in den Rillen eine Einstellung der Anordnung, um ein passendes Spiel für die Schraubengänge des Schneckenförderers zu gewährleisten und zu verhindern, dass die Rippen den Schneckenförderer beschädigen.
Die Rippen 22 wurden zwar in dem ersten Ausführungsbeispiel als im wesentlichen geradlinig und entlang des Durchtritts 6 beschrieben, doch könnten sie auch so angeordnet sein, dass sie einen im wesentlichen schraubenförmigen Weg bestimmen.
Zusätzlich zu den Rippen oder als Alternative zu ihnen können die Innenwände des Durchtritts 6 so behandelt sein, dass die Reibung zwischen der Oberfläche des Durchtritts und dem beförderten Material erhöht wird.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung verzichtet man auf das in Fig. 9 gezeigte Absackverfahren, und der Auslass der Düse ist unmittelbar mit einem Abfallschlauch verbunden, der direkt zu einer Abfalltonne führt. Infolge der Verdichtung, der das Abfallmaterial ausgesetzt wird, neigt die aus dem Auslassende der Düse austretende Wurst aus Material dazu, ihre Form beizubehalten. Somit besteht keine Neigung des Materials, an den Seiten des zu der Tonne führenden Abfallschlauchs zu haften, vorausgesetzt, dass der Abfallschlauch einen Durchmesser hat, der geringfügig grösser als die maximale Grösse des Auslassendes der Düse ist.
Es leuchtet ein, dass, obwohl dieses Gerät bezüglich der Verwendung in einer festen Anlage beschrieben wurde, ein derartiges Gerät auch zur Verwendung in Fahrzeugen, wie z. B. Müllabfuhr-Fahrzeugen geeignet ist. In solchen Fällen würden einige geringfügige Abwandlungen an dem Gerät benötigt werden. Erstens würde eine Vorrichtung im oberen Teil des Trichters angeordnet sein, um das Material in den Schneckenförderer zwangszufördern, da der Abfall üblicherweise relativ leicht und sperrig ist. Zweitens würde das Auslassende der Düse in ein gesondertes Abteil des Lastwagens führen, in dem der verdichtete Abfall gespeichert würde. Schliesslich wäre die Hinterkammer so angeordnet, dass sie eine Falltür hat, die sich öffnen würde, wenn ein Gegenstand darin festgehalten würde, um diesen Gegenstand in ein weiteres Abteil fallen zu lassen. Somit könnte ein kontinuierlicher Betrieb der Vorrichtung gewährleistet werden.
Wie man aus dem dargestellten Ausführungsbeispiel sieht, besteht das Gerät vorzugsweise aus einer grossen Anzahl von Teilen, die für den Betrieb leicht zusammengebaut werden können. Insbesondere sind der erste und der zweite Teil des Durchtritts vorzugsweise aus unterschiedlichen Bestandteilen und die Extrusionsdüse aus noch einem weiteren gebildet. Dies ermöglicht es, die verschiedenen Teile zu entfernen, zu ersetzten oder für die Wartung oder infolge der Abnutzung einzustellen. Bei gewissen Ausführungsbeispielen kann es angebracht sein, sämtliche einstellbaren Teile des Geräts nachgiebig bzw. elastisch zu montieren, so dass sie zu der Positon hin gedrückt werden können, die eine grösste Verdichtung erzeugt. Eine übermässige Verdichtung wirkt dann gegen diese elastische Beaufschlagung, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist.
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung können im Vergleich zu herkömmlichen Verfahrensweisen einen sehr hohen Verdichtungsgrad erzeugen. Dies ermöglicht es, dass das Gerät bei Bedarf relativ klein sein kann. Die Ausführungsbeispiele der Erfindung können auch einen niedrigen Lärmpegel haben und können daher an Orten verwendet werden, bei denen solche Geräte vorher nicht verwendet wurden. Das Gerät kann als gesonderte Vorrichtung verwendet werden oder kann in Anlagen eingebaut werden, die auch andere Aufgaben durchführen.

Claims

1. Verdichtungsgerät (2) mit einem Schneckenförderer (4), der in einem Förderdurchtritt (6) angeordnet ist und bezüglich des Durchtritts im Bereich des Einlassendes (8) der Fördervorrichtung drehbar gelagert ist, wobei die Fördervorrichtung an ihrem Auslass eine Schaftverlängerung (30), die sich in eine stromab von dem Schneckenförderer angeordnete Verdichtungskammer (200) erstreckt, die mit dem Schneckenförderer koaxial ist, wobei das Gerät dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schaftverlängerung bzw. Wellenverlängerung eine axiale Verlängerung der Fördervorrichtung ist, so dass die Schaftverlängerung im Betrieb von einem Ring (65) aus verdichtetem Material in der stromabseitigen Verdichtungskammer umgeben wird, um ein stützendes Lagermittel für das Auslassende der Fördervorrichtung zu erzeugen.

2. Verdichtungsgerät (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassende (8) des Schneckenförderers (4) unmittelbar von einem Antriebsmotor (66) oder einer Getriebe-Ausgangswelle (60) abgestützt wird.

3. Verdichtungsgerät (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Verdichtungskammer (200) und der Förderdurchtritt (6) derart übereinstimmen, dass beim Abstützen der Schaftverlängerung (30) im Betrieb die Achsen des Schraubenförderers (4) und des Durchtritts ebenfalls übereinstimmen.

4. Verdichtungsgerät (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtungskammer (200), in welche sich die Schaftverlängerung (30) erstreckt, zylindrisch ist.

5. Verdichtungsgerät (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtungskammer (200) sich verjüngt.

6. Verdichtungsgerät (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtungskammer (200) Teil einer Düse (10) ist.

7. Verdichtungsgerät (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät außerdem einen sich verjüngenden Düsenabschnitt (10) stromab von der Verdichtungskammer (200) aufweist.

8. Verfahren zum Verdichten von Abfall oder anderem Material mit einem Schritt zum Fördern von Material durch einen sich drehenden Schraubenförderer (4), Verdichten des Materials in einer stromab von dem Schraubenförderer angeordneten Verdichtungskammer (200), dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassende des Schraubenförderers während der Verdichtung mittels eines Rings (65) aus verdichtetem Material abgestützt wird, welches eine axiale Schaftverlängerung (30) des Schraubenförderers umgibt, wobei die axiale Schaftverlängerung in die Verdichtungskammer ragt.