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Zentrifuge, insbesondere für die Kunststoffaufbereitung,
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sowie Kunststoffaufbereitungsanlage mit einer solchen Zentrifuge
Dünnwandige Kunststoffabfälle aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere Kunststoffolien,
können im Recycling-Verfahren zu Kunststoffgranulat verarbeitet werden, das für
die Wiederverwendung in Kunststoffspritzmaschinen oder Extrudern geeignet ist. Bei
einer solchen Aufbereitung werden die Kunststoffabfälle zunächst zerkleinert und
gewaschen, wobei auch beide Vorgänge miteinander kombiniert sein können. Die zerkleinerten
Kunststoffschnitzel werden dann durch Reibungswärme so weit erhitzt, daß sie schließlich
plastifiziert werden und eine Agglomerierung stattfindet. Durch Abschrecken, z.B.
mittels Wasser, wird eine Granulierung derart erreicht, daß ein rieselfähiges Granulat
entsteht, das sich in Verarbeitungsanlagen für thermoplastische Kunststoffe gut
verarbeiten läßt. Eine hierfür geeignete Vorrichtung ist z.B. in der DT-OS 24 42
497 beschrieben.
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Es ist möglich und auch schon vorgeschlagen worden (DT-PS 2 156 198),
Waschung, Zerkleinerung und Granulierung in ein
und derselben Vorrichtung
durchzuführen. Dies bringt zwar den Vorteil, daß der apparative Aufwand verhältnismäßig
klein ist, ist jedoch mit dem Nachteil verbunden, daß die Leistung der Vorrichtung
verhältnismäßig klein ist und daß der Energieaufwand bezogen auf das Granulatgewicht
verhältnismäßig hoch ist. Dies beruht darauf, daß chargenweise gearbeitet werden
muß und daß während des Waschvorganges die Vorrichtung stark abgekühlt wird, so
daß zunächst ein erheblicher Energieaufwand erforderlich ist, um die Abkühlung der
Vorrichtung durch das Waschwasser zu kompensieren. Dabei ist zu bedenken, daß die
Wärme aus hochwertiger mechanischer Energie gewonnen werden muß. Auch lassen sich
stark verschmutzte Abfälle, wie sie z.B. in landwirtschaftlichen Betrieben und in
der Bauwirtschaft anfallen, in solchen Vorrichtungen nicht behandeln, da eine genügend
zuverlässige Reinigung und Abscheidung von Schwer stoffen nicht möglich ist.
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Eine Abkühlung der Agglomeriermaschine durch Waschwasser wird vermieden,
wenn die Waschung außerhalb der Agglomeriermaschine in einem besonderen Waschbehälter
stattfindet. Auch eine solche Anordnung ist bekannt (DT-PS 20 05 360). In dieser
bekannten Anlage wird das zu verarbeitende Material aus einem Zerkleinerungs-und
Waschbehälter in eine Zentrifuge gebracht und nach weitgehender Trocknung in der
Zentrifuge in die Agglomeriermaschine geleitet.
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Auch mit einer solchen Anlage wird chargenweise gearbeitet, d.h.
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die Zentrifuge wird mit einer Charge gefüllt. Nachdem das Zentrifugieren
beendet ist, wird die Charge in die Agglomeriermaschine
geleitet.
Für eine optimale Ausnutzung der Anlage müssen die Leistungen der Anlagebestandteile
so aufeinander abgestimmt werden, daß die Kapazität der Zentrifuge gleich der Kapazität
der Agglomeriermaschine ist.Da jedoch die Behandlungszeiten für verschiedene Abfälle
verschieden sind, lassen sich auch dann Stillstandszeiten einzelner Anlagenteile
kaum vermeiden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge für die
Trocknung von im festen Aggregatzustand befindlichem Material, insbesondere von
zerkleinerten dünnwandigen Abfällen aus Kunststoff, z.B. Folienschnitzeln, so auszubilden,
daß sie im Durchlaufverfahren betrieben werden kann, das zu trocknende Gut also
nicht chargenweise behandelt werden muß.
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Die zur Lösung dieser Aufgabe geschaffene erfindungsgemäße Zentrifuge
ist gekennzeichnet durch einen Behälter, eine innerhalb des Behälters angeordnete
drehbare Trommel mit Öffnungen in ihrem Mantel, ein innerhalb der Trommel konzentrisch
zur Trommelachse angeordnetes feststehendes Innenrohr und an der Außenseite des
Innenrohres angeordnete Leitflächen, deren äußere Begrenzungen nahe bei der Innenwand
der Trommel liegen und die relativ zu rechtwinklig zur Trommelachse verlaufenden
Ebenen eine Steigung derart aufweisen, daß in Drehrichtung der Trommel betrachtet
die hinteren Bereiche der Leitflächen näher beim Entnahmeende der Trommel liegen
als die vorderen Bereiche.
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Bei der Benutzung einer so ausgebildeten Zentrifuge wird das zu trocknende
Gut laufend in die Zentrifuge eingegeben. Das Gut wird durch die Rotation der Trommel
mitgenommen. Hierbei trifft es auf die Leitflächen auf, die dem Gut eine Bewegungskomponente
in Richtung der Trommelachse geben. Auf diese Weise durchwandert das Gut die Trommel
in axialer Richtung. Am Entnahmeende der Trommel wird das Gut ausgeschleudert. Es
ist deshalb nicht nötig, die Trommel zwecks Entnahme des Gutes anzuhalten, so daß
im Durchlaufverfahren gearbeitet werden kann. Die Förderwirkung der Leitflächen
kann leicht so gewählt werden, daß nach Durchwandern der Trommel das Gut den gewünschten
Trocknungsgrad erreicht hat.
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Im Prinzip kann die Trommelachse eine beliebige räumliche Orientierung
haben. Sie kann also z.B. auch horizontal liegen.
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Vorzuziehen ist aber eine vertikale Anordnung gemäß Anspruch 2.
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Bei dieser Anordnung empfiehlt sich besonders eine Einführung des
zu trocknenden Gutes durch das Innenrohr, wie es im Anspruch 3 angegeben ist. Es
sind aber auch Konstruktionen möglich, bei denen auch bei vertikaler Lage der Trommelachse
das zu trocknende Gut von unten her, also nicht über das Innenrohr, zugeführt wird.
Wenn das Innenrohr nicht zur Zuführung des Gutes benutzt wird, kann es an seinen
Enden geschlossen sein. In diesem Fall könnte man das Innenrohr auch als Innenkörper
bezeichnen.
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Besonders vorteilhaft ist die Weiterbildung gemäß den Ansprüchen 4
und 5, nämlich die Anordnung eines Gebläses am Ende der Trommel. Dieses Gebläse
kann gleichzeitig ausgenutzt
werden, um das Gut z.B. in einen Chargiersilo
zu transportieren.
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Ein geeignetes Verhältnis zwischen Trommelinnendurchmesser und Durchmesser
des Innenrohres ist im Anspruch 6 angegeben. Die Erfindung ist jedoch auf solche
Verhältnisse nicht beschränkt.
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Das gleiche gilt für die Angaben betreffend die Umfangsgeschwindigkeit
im Anspruch 7.
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Die Leitflächen sind vorzugsweise paddelförmig ausgebildet (Anspruch
8). Es können jedoch auch größere zusammenhängende Flächen vorgesehen sein, die
z.B. als Wendelflächen ausgebildet sind.
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Die Leitflächen sind gemäß Anspruch 9 längs Schraubenlinien angeordnet,
wenngleich dies keine Voraussetzung für die Erzielung der Förderwirkung ist. Bei
Anordnung längs einer Schraubenlinie ist eine Steigung der Leitflächen gemäß Anspruch
10 vorteilhaft, weil damit eine besonders gute Förderwirkung erzielt wird.
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Mit einer Ausbildung der paddelförmigen Leitflächen gemäß Anspruch
11 erreicht man bei einer sicheren Förderung über den gesamten freien Querschnitt
zwischen Innenrohr und Trommel eine Sicherheit gegen Liegenbleiben von Fördergut
auf den Leitflächen. Je schmäler nämlich diese Leitflächen sind,
desto
weniger besteht die Gefahr, daß auf ihnen Fördergut liegenbleibt.
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Der Antrieb der Trommel kann verschieden ausgebildet sein. Vorteilhaft
ist eine Anordnung gemäß Anspruch 12, da bei dieser Anordnung ein großer Motor verwendet
werden kann und die Bauhöhe der Zentrifuge dennoch klein bleibt. Man kann aber die
Trommel auch direkt mit der Motorwelle verbinden.
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Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage gemäß Anspruch 13.
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Die Verwendung einer erfindungsgemäßen Zentrifuge innerhalb einer
solchen Anlage bringt den Vorteil, daß die Anlage gut ausgenutzt werden kann, d.h.
daß ihre Einzelbestandteile möglichst vollständig ausgelastet sind. Die Zentrifuge
kann verhältnismäßig klein ausgebildet werden, da sie kontinuierlich arbeitet, also
dauernd getrocknetes Gut abgibt. Da die Agglomeriermaschine nur chargenweise arbeiten
kann, ist das erwähnte Chargiersilo vorgesehen. Die Füllung einer Zentrifuge braucht
nicht, wie bei der eingangs beschriebenen bekannten Anlage, auszureichen, um eine
vollständige Füllung für die Agglomeriermaschine zu ergeben. Vielmehr kann diese
Füllung wesentlich kleiner sein, was eine besonders intensive Trocknung gewährleistet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Kunststoffaufbereitungsanlage,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anlage entsprechend dem Pfeil II in Fig. 1, Fig.
3 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Zentrifuge, Fig. 4 eine Draufsicht
auf die Zentrifuge entsprechend dem Pfeil IV in Fig. 3, Fig. 5 einen horizontalen
Schnitt nach Linie V-V in Fig. 3 und Fig. 6 einen vertikalen Schnitt nach Linie
VI-VI in Fig. 3.
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Innerhalb der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Anlage ist eine Zentrifuge
Z angeordnet,#die zunächst anhand der Fig. 3 bis 6 beschrieben werden soll. Der
Aufbau der Gesamtanlage wird im Anschluß daran erläutert.
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Die Hauptbestandteile der Zentrifuge Z sind ein Gehäuse 1, eine innerhalb
des Gehäuses 1 angeordnete Trommel 2, ein innerhalb der Trommel 2 angeordnetes Innenrohr
3, ein am oberen
Ende des Gehäuses angeordnetes Gebläse 4, ein
elektrischer Antriebsmotor 5 und ein insgesamt mit 6 bezeichnetes Keilriemengetriebe
zur Verbindung des Elektromotors 5 mit der Trommel 2.
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Die Beschaffenheit und das Zusammenwirken dieser Bestandteile soll
nachfolgend im einzelnen beschrieben werden.
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Das Gehäuse 1 hat eine zylindrische Form und sitzt auf einem Unterbau
7, auf dem der Elektromotor 5 so angeordnet ist, daß seine Welle 8 nach unten zeigt.
Auf der Welle 8 sitzt eine Keilriemenscheibe 8 mit zwei Rillen für Keilriemen 10
und 11. Die Keilriemen 10 und 11 umfassen eine weitere Keilriemenscheibe 12, die
drehfest mit einer Welle 13 verbunden ist (siehe hierzu auch Fig. 6). Die Welle
13 ist in einem am Unterbau 7 angeordneten Lagerkörper 14 drehbar gelagert.
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Der Behälter 1 hat, wie erwähnt, einen zylindrischen Mantel 15 und
einen Boden 16. Am oberen Ende des Behälters 1 ist ein Spiralgehäuse 17 des Gebläses
4 angeordnet, das einen Boden 17a, eine spiralförmig gekrümmte senkrechte Wand 17b
und einen Deckel 17c aufweist. Die Spiralform des Gehäuses ist aus den Fig. 4 und
5 zu erkennen. Das Spiralgehäuse hat einen Auslaßstutzen 18.
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Am unteren Ende des Behälters 1 befindet sich ein Abflußrohr 19, das
unmittelbar am Boden 16 des Behälters in diesen einmündet,
so daß
der Behälter vollständig leerlaufen kann.
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An der Welle 13 ist die bereits erwähnte Trommel 3 befestigt.
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Die Trommel 3 hat einen ebenen Boden 20, von dem aus ein zylindrischer
Mantel 21 nach oben ragt. Der zylindrische Mantel hat viele Durchbrüche 22 für den
Austritt von Flüssigkeit.
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Am oberen Ende des Mantels 21 befindet sich ein Flansch 23, an dem
viele radial angeordnete Schaufeln 24 befestigt sind, die vom Flansch aus nach oben
ragen. Die Trommel bildet also zugleich ein Schaufelrad, das zusammen mit dem Spiralgehäuse
17 ein Gebläse bildet. Im Deckel 17c befinden sich bogenförmige Schlitze 25 (siehe
hierzu auch Fig. 4), durch die das Gebläse Luft ansaugen kann.
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Das Rohr 3 ragt über den Deckel 17c, mit dem es verbunden ist, nach
oben. Das untere Ende des Rohres 3 hat einen gewissen Abstand a vom Boden 20 der
Trommel. Am Umfang des Rohres 3 sind viele Paddel 26 angeordnet, und zwar längs
einer über das Rohr verlaufenden Schraubenlinie, was man aus Fig. 3 erkennen kann.
Die Form der Paddel 26 ist aus Fig. 5 zu erkennen. Jedes Paddel hat eine Außenkante
26a, die einen relativ kleinen Abstand von der Innenwand der Trommel 2 hat und eine
Fußkante 26b, an der das Paddel am Rohr 3 befestigt ist.
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Die Kanten 26a und 26b sind über konkave Kanten 26c und 26d miteinander
verbunden. Bei der durch den Pfeil 27 in Fig. 5
angegebenen Drehrichtung
ist die Kante 26 die Vorderkante und die Kante 26d die rückwärtige Kante eines Paddels.
Mit Hilfe der konkaven Kanten erreicht man, daß das Maß b, also die Breite eines
Paddels, im mittleren Bereich kleiner ist als am Fuß 26b und am äußeren Ende 26a.
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Die Paddel sind, wie man aus Fig. 3 ersehen kann, relativ zu Ebenen,
die rechtwinklig zur Trommelachse 28 stehen, geneigt.
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Die Neigung ist vorzugsweise noch etwas stärker als die Steigung der
Gewindelinie, längs der die Paddel angeordnet sind, und zwar derart, daß die Vorderkante
26c tiefer liegt als die Hinterkante 26d.
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Die Zentrifuge arbeitet wie folgt.
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Die Zentrifuge wird im Durchlaufverfahren betrieben, d.h.
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es wird ständig zu trocknendes Gut eingegeben und getrocknetes Gut
entnommen. Das zu trocknende Gut wird in das Innenrohr 3 eingegeben. Es gelangt
dann auf den Boden der Trommel 2 und wird dort durch Zentrifugalkräfte, die auftreten,
wenn das zu trocknende Gut durch Reibung mitgenommen wird, an den Mantel 21 gepreßt.
Dabei wird, wie bei Zentrifugen üblich, das Wasser durch die Löcher 22 nach außen
geschleudert. Es wird im Behälter 1 gesammelt und läuft durch das Abflußrohr 19
aus. Das Gut wird selbsttätig nach oben gefördert, und zwar durch die Wirkung der
feststehenden Paddel 26. Das Gut nämlich trifft auf diese
Paddel
auf und erfährt durch deren Neigung eine Beschleunigung nach oben, so daß es schließlich
am oberen Ende der Trommel anlangt. Dort wird das Gut in das Spiralgehäuse 17 geschleudert.
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In diesem Spiralgehäuse erzeugen die Schaufeln 24 eine kräftige Luftströmung.
Die Luft wird zum größten Teil über die Luftschlitze 25 angesaugt. Dadurch vermeidet
man, daß die Luft durch das Rohr 3 eingesaugt wird und etwa Flüssigkeit mit nach
oben reißt. Das Gut wird dann am Stutzen 18 aus der Zentrifuge ausgeworfen.
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Praktisch erprobt sind Zentrifugen mit einem Durchmesser der Trommel
2 von ca. 600 mm. Bei diesem Trommeldurchmesser ist eine Drehzahl von 750 Umdrehungen
pro Minute geeignet, was an der Trommelwand eine Umfangsgeschwindigkeit von ca.
23,5 m/sec.
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ergibt. Bei den angegebenen Verhältnissen ist ein Durchmesser des
Innenrohres 3 von 300 mm eine zweckmäßige Abmessung.
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Die Verweilzeit des Gutes innerhalb der Zentrifuge kann man durch
die Anzahl sowie die Neigung der Paddel und durch die Länge der Trommel beeinflussen.
Durch die konkaven Kanten, die zu der verhältnismäßig geringen Paddelbreite b führen,
vermeidet man Ablagerungen von zu trocknendem Gut auf den Paddeln und erreicht dadurch
eine große Betriebssicherheit.
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Die erfindungsgemäße Zentrifuge ist nicht nur zur Trocknung von gewaschenen
Folienabfällen brauchbar, sondern für viele andere
Trocknungsaufgaben,
bei denen ein kontinuierlicher Betrieb erwünscht ist. Dieser kontinuierliche Betrieb
hat den wesentlichen Vorteil, daß die Zentrifuge nicht zur Entnahme nach der Trocknung
angehalten werden muß und daß die Entnahme keinen besonderen Arbeitsgang erfordert,
sondern das getrocknete Gut selbttätig ausgeworfen wird. Die Leistung einer Zentrifuge
auch mit kleinen Abmessungen ist wegen des ununterbrochenen Betriebes wesentlich
größer als die Leistung einer gleichgroßen Zentrifuge, die chargenweise betrieben
werden muß.
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Nachfolgend wird die Verwendung der Zentrifuge in einer Kunststoffaufbereitungsanlage,
die ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist, anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben.
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Die Anlage hat als wesentliche Bestandteile eine Zerkleinerungs-und
Waschmaschine W, eine weitere Waschmaschine A mit Schwerstoffabscheider, die bereits
erwähnte Zentrifuge Z,ein Chargiersilo C, eine Agglomeriermaschine G und einen Lagersilo
L. Die Zerkleinerungs- und Waschmaschine W ist über eine Rüttelrinne 30 mit der
Spezialwaschmaschine A verbunden. Der Rüttelrinne kann ein Brausebad zugeordnet
sein. Die Spezialwaschmaschine A ist mit der Zentrifuge Z über eine weitere Rüttelrinne
31 verbunden.
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Die Zentrifuge Z ist mit dem Chargiersilo über eine Leitung 32 verbunden.
Am Ausgang der Agglomeriermaschine ist ein Fördergebläse 33 angeordnet, das über
eine Leitung 34 mit dem Lagersilo verbunden ist. Im Bereich der Zerkleinerungs-
und Waschmaschine W
ist eine Arbeitsbühne 35 angeordnet, die über
eine Treppe 36 erreichbar ist. Längs der Rüttelrinne 31, der Spezialwaschmaschine
A und der Rüttelrinne 30 erstreckt sich eine Wartungsbühne 37.
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Auf das Innenrohr 3 der Zentrifuge Z ist ein ovaler Trichter 38 aufgesetzt,
dessen lange Achse ungefähr die Breite der Rüttelrinne 31 hat. Der Chargiersilo
C enthält vier Abteile C1 bis C Um eine Vorstellung von der Größe der Anlage zu
geben, sei bemerkt, daß die Länge 1 12 m, die Breite b 5 m und die Höhe h 6 in sein
kann.
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Die Anlage arbeitet wie folgt.
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Die Anlage ist für stark verschmutzte Abfallfolien bestimmt und dient
zum Zerkleinern, Waschen, Abscheiden von Schwerstoff, Trocknen und Agglomerieren
von Kunststoffabfällen, wobei außer Folien auch Abfälle von Bändchen oder Hohlkörpern
verarbeitet werden können. Die Einzelaggregate werden vorzugsweise automatisch gesteuert.
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Die Abfälle werden von Hand oder automatisch der Zerkleinerungs-und
Waschmaschine W zugeführt. Die kontinuierlich aufgegebenen
Abfälle
werden zwischen rotierenden Messern zerkleinert. Gleichzeitig wird der anhaftende
Schmutz durch eingespritztes Waschwasser, und falls erforderlich, Spülmittel, gelöst.
Folienschnitzel werden unterhalb einer bestimmten Maximalgröße mit dem Waschwasser
durch in der Behälterwand angeordnete Austrittsöffnungen zur Rüttelrinne 30 gefördert.
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In der Rüttelrinne wird das Waschwasser mit dem gelösten Schmutz von
den Abfällen getrennt und die Folienschnitzel werden durch ein Brausebad mit sauberem
Wasser nachgespült. Die Folienschnitzel fallen am Ende der Rüttelrinne 30 in die
Spezialwaschmaschine A, die einen Schwerstoff-Flotationsabscheider enthält.
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Die mitgeführten Schwerstoffe werden in einem Flotationsverfahren
separiert und setzen sich in einer am Boden des Behälters angeordneten Abschlammrinne
ab. Die sauberen Folienschnitzel fließen mit dem Betriebswasser zur Rüttelrinne
31, wo sie weitgehendst vom Betriebswasser getrennt werden. Das Betriebswasser wird
in einem Sammelbehälter aufgefangen und über eine Förderpumpe dem System erneut
zugeführt.
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Die Folienschnitzel werden in der Zentrifuge Z nachgetrocknet und
mittels des Gebläses 4 dem Chargiersilo C zugeführt. Hier wird der kontinuierliche
Materialfluß in einem Vierkammersystem in einen diskontinuierlichen Materialfluß
umgesetzt. Die abgemessene Regeneriermenge wird chargenweise der Agglomeriermaschine
G
zugeführt.
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In der Agglomeriermaschine G werden die Schnitzel zwischen mehreren
rotierenden Messern weiter zerkleinert. Die hierbei entstehende Reibungswärme bringt
die Folienteilchen in den Bereich der Plastifizierungstemperatur. Wenn diese Temperatur
erreicht ist, wird die Materialoberfläche durch Eindüsen eines Kühlmittels (meist
Wasser) abgeschreckt. Es entsteht dann ein rieselfähiges Granulat. Das zugeführte
Wasser verdampft und wird mittels eines Gebläses abgesaugt.
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Hervorgehoben sei, daß der Materialfluß bis hin zum Chargiersilo C
kontinuierlich abläuft, im Gegensatz zu der bekannten Arbeitsweise, bei der jeweils
einzelne Chargen verarbeitet werden. Erreicht wird dies durch Verwendung einer Zerkleinerungs-und
Waschmaschine mit ständig offenem Auslaß und eine Zentrifuge, die im Durchlaufverfahren
arbeitet. Die nötige Verweilzeit in der Zerkleinerungs- und Waschmaschine wird durch
Sieböffnungen am Auslaß der Waschmaschine erreicht, die erst solche Folienschnitzel
austreten lassen, die genügend stark zerkleinert sind, was erst nach einem genügend
langen Aufenthalt in der Waschmaschine erreicht wird.