DE9308809U1

DE9308809U1 - Strömungsseparator

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Publication number: DE9308809U1
Application number: DE9308809U
Authority: DE
Original assignee: FORACON MASCHINEN und ANLAGENB
Current assignee: FORACON MASCHINEN und ANLAGENB
Priority date: 1993-06-14
Filing date: 1993-06-14
Publication date: 1993-09-02
Anticipated expiration: 2003-06-15

Description

14. Juni 1993

M/tp/it552

UZ: 36 239

Strömungsseparator zum sortierenden Separieren des Abfallschlamms vom

Abrasivstrahlschneiden

Die Erfindung betrifft einen Strömungsseparator zum sortierenden Separieren des Abfallschlamms vom Abrasivstrahlschneiden.
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Es ist bekannt, daß mit einem fein gebündelten Wasserstrahl, der eine Strahlgeschwindigkeit bis zu 900 m/s besitzen kann, viele Materialien, vom Papier bis Stahl, vorteilhaft getrennt werden können.

Generell wird unterschieden zwischen dem Trennen mit reinem Wasserstrahl mit einem Strahldurchmesser von 0,08 bis 0,4 mm und dem Trennen mit abrasivem Wasserstrahl mit einem Strahldurchmesser von 0,8 bis 1,5 mm. Mit dem reinen Wasserstrahl werden alle Weichmaterialien wie Papier, Schaumstoffe, Holz, Textilien, Leder und Kunststoffe staubfrei und kalt getrennt, während mit dem Abrasivwasserstrahl auch verstärkte Kunststoffe, Glas, Keramik, Stein und Metall bearbeitet werden können.

Das Hochdruckwasserstrahlschneiden zeichnet sich dadurch aus, daß komprimiertes Wasser mit bis zu 4.000 bar von einer Schneiddüse in einen fein gebündelten Strahl mit hoher Geschwindigkeit umgesetzt wird. Durch die feine Bündelung des Strahls wird auf der Werkstückoberfläche eine hohe Energiedichte erreicht, die zum mechanischen Abtrag des Werkstoffs führt. Beim Abrasivstrahlschneiden wird diesem Hochdruckwasserstrahl in einer Mischkammer Abrasivmittel beigemischt. In Abhängigkeit von der Bearbeitungsaufgabe werden 3 bis 5 g/s Abrasivmittel benötigt. Nach dem Durchtritt durch das bearbeitete Werkstück wird die Restenergie des Schneidstrahls in einem Wasserbecken vernichtet. Der beim Schneiden entstehende Abfall besteht aus Abrasivmittel und Mikrospänen des Werkstoffs des bearbeitenden Gegenstands. Zur Abführung des Abfalls aus dem Wasserbecken muß letzteres ständig durchspült werden.

Abhängig vom jeweils geschnittenen Werkstoff, z.B. V2A, muß der Abfall als Sondermüll betrachtet werden. Jedoch kann ein großer Anteil des Abfalls durch Reinigung und Sortierung als Abrasivmittel zurückgewonnen und erneut verwendet

werden. Nur der verbleibende Teil, die Mikrospäne des Werkstoffs und durch Verschleiß verbrauchtes Abrasivmittel, muß dann noch entsorgt werden. Die im Umfang reduzierte Entsorgung bietet erhebliche Vorteile hinsichtlich der Kosten des Verfahrens und in Hinblick auf den Umweltschutz.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, mittels der beim Abrasivstrahlschneiden anfallende Abfall hinsichtlich seiner Einzelbestandteile separierbar ist, so daß die Möglichkeit zur neuerlichen Verwendung des noch nicht verschlissenen Anteils an Abrasivmittel besteht und im übrigen der zu entsorgende Anteil des Abfalls so klein wie möglich gehalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind aus den Unteransprüchen zu ersehen.

Die erfindungsgemäße Gestaltung des Strömungseparators macht sich den Umstand zunutze, daß der Abfall im wesentlichen aus drei Komponenten besteht, nämlich aus nach Rückgewinnung wiederverwendbarem Abrasivmittel, aus infolge von Verschleiß nicht mehr wiederverwendbarem Abrasivmittel und aus Mikrospänen des geschnittenen Werkstoffs, und daß diese drei Komponenten ein unterschiedliches Schwebe- bzw. Schwimm verhalten zeigen. Die erfindungsgemäße Ausbildung sieht daher vor, daß über den Einlaß für ein Aufwirbelungsmedium ein solches in den Strömungsseparator eingeführt wird, durch den in Längsrichtung der Abfallschlamm mit einem hohen Wasseranteil hindurchgepumpt wird. Das Aufwirbelungsmedium führt dabei zu einer sehr starken Durchwirbelung des wässrigen Abfallschlamms mit der Folge, daß die Einzelpartikel der verschiedenen Komponenten voneinander gelöst werden und sich zusätzlich zu ihrer Weiterbewegung entsprechend dem ihnen eigenen Schwebeverhalten durch den Strömungsseparator hindurch bewegen können. Dabei bilden sich dann "Schichten" des wässrigen Abfallschlamms aus, die hinsichtlich Gewicht und Größe unterschiedliche Abfallpartikel enthalten. Durch entsprechende getrennte Abführung der einzelnen "Schichten" über separate Auslaßstutzen des Strömungsseparators können die drei wesentlichen Komponenten des Abfallschlamms im Endergebnis voneinander separiert abgeführt werden.

In Hinblick auf die Zusammensetzung des Abfallschlamms aus im wesentlichen drei unterschiedlichen Komponenten empfiehlt sich die Ausbildung des Strö-

mungsseparators mit drei übereinander angeordneten Auslaßstutzen obwohl auch bereits eine Ausbildung mit nur zwei Auslaßstutzen die Möglichkeit bietet, den Anteil des wieder verwendbaren Abrasivmittels von dem Anteil des Rests des Abfallschlamms separat abzuführen und einer Wiederverwendung zuzuführen.
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Untersuchungen haben gezeigt, daß 70 % der ursprünglich eingesetzten Menge an Abrasivmittel nach einem Trenn- bzw. Schneidevorgang wiederverwendbar ist. Der erfindungsgemäße Strömungsseparator bietet also nicht nur die Möglichkeit, hinsichtlich des zu verwendeten Abrasivmittels preiswerter arbeiten zu können, sondern auch den erheblichen Vorteil, den Umfang des zu entsorgenden Materials erheblich zu reduzieren.

In Hinblick auf eine gute Durchwirbelung des wässigren Abfallschlamms nach dessen Einführung in den erfindungsgemäßen Strömungsseparator empfiehlt es sich, einen Klappenkörper, insbesondere einen verschwenkbaren Klappenkörper, im Rohrkörper anzuordnen, mittels dessen das Aufwirbelungsmdedium gezielt auf einen bestimmten Bereich des in den Separator eingeführten Abfallschlamms gerichtet werden kann.

Auch empfiehlt es sich, an dem freien Ende der Führungsflächenteile jeweils eine insbesondere schwenkbeweglich gelagerte Steuerklappe vorzusehen. Durch entsprechende Stellung dieser Steuerklappen läßt sich willkürlich die Dicke der einzelnen "Schichten" beeinflussen, die über die unterschiedlichen Auslaßstutzen abzuführen sind. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise die "Schichten" so einstellen, daß sie nahezu ausschließlich je nur Partikel einer einzigen Abfallkomponente enthalten.

Nachfolgend wird die Erfindung zu ihrem besseren Verständnis ausschließlich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine Abrasivschneideanlage und

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Strömungsseparator, der stromabwärts hinter dem Auslaß des Wasserbeckens zum Auffangen des Schneidstrahls anzuordnen ist.

Die Schneideanlage der Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einer Dosiereinrichtung 1 für Abrasivmittel, einer Schneiddüse 2, einer Abrasivmischkammmer 3 mit

nachgeschaltetem Fokusierrohr 4 und einem Wasserbecken 5 mit einer Auflage 6 für ein zu bearbeitenden Werkstück 7. Der aus dem freien Ende des Fokusierrohrs 4 austretende Schneidstrahl 8, der mit Feststoffpartikein 9, nämlich Abrasivmittelpartikeln, versetzt ist, durchdringt im Wege der Schneidarbeit das Werkstück 7 und gelangt dabei in das Wasser des Wasserbeckens 5, wodurch die Restenergie des Schneidstrahls 8 vernichtet wird. Dabei sammeln sich zugleich die Feststoff partikel 9 am Boden des Wasserbeckens 5. Zur Abführung des sich am Boden des Wasserbeckens 5 absetzenden Abfalls bzw. Abfallschlamms dienen eine Spülpumpe 10a und eine Absaugpumpe 10b, die je an unterschiedlichen Seiten des Wasserbeckens 5 angeordnet sind.

Der Druckseite der Absaugpumpe 10 der Fig. 1 ist der erfindungsgemäße Stimmungsseparator gemäß Fig. 1 nachgeordnet.

Dieser insgesamt mit 11 bezeichnete Strömungsseparator besteht aus einem horizontalen, im wesentlichen rohrförmigen Körper 12. Rohrförmig bedeutet in diesem Zusammenhang nicht zwangsläufig eine kreisrunde Querschnittsgestaltung des Körpers 12; vielmehr kann dieser im Querschnitt auch durchaus eckig, beispielsweise quadratisch oder rechteckig, gestaltet sein. Am einlaufseitigen Stirnende 13 des Körpers 12 ist ein Einlaßstutzen 14 vorgesehen, über den der Abfallschlamm zuzuführen ist. An der gegenüberliegenden Stirnseite des Körpers 12 sind bei der dargestellten Ausführungsform drei Auslaßstutzen 15, 16 und 17 übereinander angeordnet vorgesehen. In Durchströmungsrichtung hinter dem Einlaßstutzen 14 ist ein Einlaß 18 für ein Aufwirbelungsmedium ausgebildet, wobei zwischen dem Einlaßstutzen 14 für den Abfallschlamm und dem Einlaß 18 für das Aufwirbelungsmedium ein Klappenkörper 19 vorgesehen ist, der sich von der dort teilweise schräg verlaufenden Stirnwand 13 aus zum Inneren des Körpers 12 hin erstreckt. Der Klappenkörper 19 ist dabei am zugehörigen Bereich der Stirnwand 13 schwenkbeweglich bei 20 gelagert, und zwar derart, daß seine Schwenkstellung vom Äußeren des Körpers 12 aus einstellbar ist.

Den Verbindungsbereichen 21 bzw. 22 zwischen zwei übereinander angeordneten Auslaßstutzen 15 und 16 bzw. 16 und 17 ist jeweils ein Führungsflächenteil 23 bzw. 24 entgegen der Durchströmungsrichtung des Körpers 12 zu dessen Inneren hin vorstehend zugeordnet. An das freie Ende dieser Führungsflächenteile 23 bzw. 24 schließt jeweils eine bei 25 bzw. 26 schwenkbeweglich gelagerte Stellklappe 27 bzw. 28 an. Mittels dieser Stellklappen 27, 28 ist die in Höhenrichtung des Strömungseparators zu sehende Dicke der einzelnen "Schichten", die den Auslaßstut-

zen 15 bis 17 zuzuführen sind, einstellbar.

Jedem Verbindungsbereich 21 bzw. 22 ist zugleich ein zweites Führungsflächenteil 29 bzw. 30 zugeordnet, wobei die Führungsflächenteile 23 und 29 bzw. 24 und 30 jedes einzelnen Verbindungsbereichs 21 bzw. 22 einen diesen vorgeschalteten Keil bilden, der den Strömungsverlauf begünstigt.

Fig. 2 läßt vier in Strömungsrichtung divergierende Linien 31 erkennen, mit denen die allmähliche Ausbildung von "Schichten" angedeutet werden soll; die Linien 31 zeichnen keine Einbauten oder dergleichen innerhalb des Körpers 12.

Die sich in Laufe der Durchströmung des Körpers 2 ausbildenden "Schichten" mit unterschiedlich großen Abfall partikel &eegr; sind aus der Darstellung der Fig. 2 ohne weiteres erkennbar.
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Claims

14. Juni 1993 M/tp/it551 UZ: 36 239 Ansprüche

1. Strömungsseparator zum sortierenden Separieren des Abfallschlamms vom Abrasivstrahlschneiden, gekennzeichnet durch einen horizontalen, wesentlichen rohrförmigen Körper (12) mit einem Einlaßstutzen (14) für den Abfallschlamm am oberen Bereich seines einen Stirnendes (13) und mit mindestens zwei übereinander angeordneten Auslaßstutzen (15, 16, 17) an seinem anderen Stirnende, durch einen Einlaß (18) für ein Aufwirbelungsmedium in Längsrichtung des Rohrkörpers (12) hinter dem Einlaßstutzen (14) für den Abfallschlamm und durch ein Führungsflächenteil (23, 24) in unmittelbarer Zuordnung vor - mit Ausnahme des untersten -jedem Auslaßstutzen (15, 16,17).

2. Strömungsseparator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einlaß (18) für das Aufwirbelungsmedium und der Einmündung des Einlaßstutzens (14) für den Abfallschlamm in den rohrförmigen Körper (12) ein Klappenelement (19) an der Innenwand des Rohrkörpers (12) angebaut ist, das sich zum Inneren des letzteren hin erstreckt.

3. Strömungsseparator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Klappenelement (19) an der Innenwand des Rohrkörpers (12) quer zu letzterem verschwenkbar angeordnet ist.

4. Strömungsseparator nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Klappenelement (19) vom Äußeren des Rohrkörpers (12) aus in seiner Schwenkstellung verstellbar ist.

5. Strömungsseparator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Führungsflächenteil (23, 24) an seinem freien Ende eine (27, 28) Stellklappe schwenkbeweglich zugeordnet ist, wobei die Schwenksachse (25, 26) quer zur Durchströmungsrichtung des Strömungsseparators (11) horizontal durch diesen hindurchgeführt ist.

6. Strömungsseparator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellklappen (27, 28) vom Äußeren des Rohrkörpers (11) aus in ihrer Schwenk-

Stellung verstellbar sind.

7. Strömungsseparator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Führungsflächenteil (23, 24) ein zweites Führungsflächenteil (29, 30) zugeordnet ist, die gemeinsam keilförmig entgegen der Durchströmungsrichtung des Strömungsseparators (11) vor dem Verbindungsbereich (21, 22) zwischen zwei übereinander angeordneten Auslaßstutzen (15, 16,17) angeordnet sind.

8. Strömungsseparator nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Einlaßstutzen (14) für den Abfallschlamm eine Pumpe (10b) für das Einpumpen des Abfallschlamms in den Strömungsseparator (11) angeordnet ist.