| Dokumentenidentifikation |
DE102004017678A1 27.10.2005 |
| Titel |
Vorrichtung zur Fraktionierung eines Substrats |
| Anmelder |
Wiedemann, Karl, 86465 Welden, DE |
| Erfinder |
Wiedemann, Karl, 86465 Welden, DE |
| Vertreter |
Munk, L., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 86150 Augsburg |
| DE-Anmeldedatum |
10.04.2004 |
| DE-Aktenzeichen |
102004017678 |
| Offenlegungstag |
27.10.2005 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
27.10.2005 |
| IPC-Hauptklasse |
B03B 5/56
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| IPC-Nebenklasse |
B03B 5/52
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| Zusammenfassung |
Es wird eine Vorrichtung zur Fraktionierung eines organische und mineralische Stoffe enthaltenden Substrats vorgeschlagen, wie es beispielsweise bei der Kanalreinigung oder beim Straßenkehren anfallen kann. Diese Vorrichtung besitzt einen einfachen und kostengünstigen Aufbau und gewährleistet eine einfache und kostengünstige Betriebsweise. Hierzu ist eine in Achsrichtung ansteigend angeordnete, mittels einer Antriebseinrichtung (4) um ihre Achse rotierbare, an ihren Enden offene Trommel (1) vorgesehen, die eine an der Innenseite ihres Mantels angebrachte, in Achsrichtung verlaufende Innenschnecke (5) aufweist und mittels einer im Bereich ihres unteren Endes in ihren Innenraum hineinragenden Beschickungseinrichtung (6) mit dem Substrat beschickbar und im Bereich ihres oberen Endes mit Wasser beaufschlagbar ist.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fraktionierung eines organische
und mineralische Stoffe enthaltenden Substrats, insbesondere des bei der Kanalreinigung
anfallenden Räumguts.
Bei der Kanalreinigung sowie beim Straßenkehren und dergleichen fällt
mit organischen Stoffen verunreinigter Sand an. Die ordnungsgemäße Entsorgung eines
derart verunreinigten Materials erfordert hohe Entsorgungskosten.
Aus der EP 769 593 B1
ergibt sich eine in ein Kanalreinigungsfahrzeug integrierte Vorrichtung zur Trennung
von Kanalspülsand in mineralische Stoffe und organische Stoffe. Diese bekannte Vorrichtung
enthält ein auf einem Fahrzeug angeordnetes Fass, das einen mit einer Flotationseinrichtung
versehenen Behandlungsraum enthält, in den der aus dem Kanal aufgesaugte Schlamm
eingeworfen wird, der mittels der Flotationseinrichtung unter Zugabe von Wasser
in starke Turbulenzen versetzt wird, wobei die mineralischen Stoffe sedimentieren
und die organischen Stoffe über ein den Behandlungsraum begrenzendes Überlaufwehr
weggespült werden. Diese bekannte Anordnung hat sich zwar in der Kombination von
Kanalreinigung und Sandreinigung bewährt. Daneben besteht jedoch auch ein Bedarf
nach einer von einem Kanalreinigungsfahrzeug unabhängigen Vorrichtung zur Sandreinigung.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dieses Bedürfnis
zu befriedigen und eine Vorrichtung eingangs erwähnter Art zu schaffen, die von
einem Fahrzeug zur Aufnahme des verunreinigten Substrats unabhängig ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine in Achsrichtung
ansteigend angeordnete, mittels einer Antriebseinrichtung um ihre Achse rotierbare,
an ihren Enden offene Trommel, die eine an der Innenseite ihres Mantels angebrachte,
in Achsrichtung verlaufende Innenschnecke aufweist und die mittels einer im Bereich
ihres unteren Endes in ihren Innenraum hineinragenden Beschickungseinrichtung mit
dem Substrat beschickbar und im Bereich ihres oberen Endes mit Wasser beaufschlagbar
ist.
Die Innenschnecke transportiert das Substrat entgegen der Neigung
der Trommel zum vorderen, oberen Ende der Trommel hin. Im Gegenstrom dazu läuft
das Wasser in Folge des Gefälles der Trommel zu deren unterem Ende hin ab. Die Windungen
der Innenschnecke bilden dabei kleine Hindernisse, über die das Wasser überlaufen
muss. Die organischen Stoffe, bei denen es sich um Schwimmstoffe handelt, werden
dabei vom Wasser mitgenommen und am unteren Ende der Trommel über die durch das
untere Trommelende gebildete Abwurfkante abgeworfen. Das durch die Innenschnecke
zum oberen Trommelende hin transportierte Substrat verliert dabei auf seinem Weg
immer mehr organische Stoffe. Bei den mineralischen Stoffen handelt es sich um Sinkstoffe,
die vom Wasser nicht mitgenommen werden bzw. sehr schnell wieder sedimentieren und
und von der Innenschnecke transportiert werden. Bei dem im Bereich des oberen Trommelendes
ankommenden Material handelt es sich dementsprechend praktisch ausschließlich um
mineralisches Material, das über die durch das obere Trommelende gebildete Abwurfkante
abgeworfen wird. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen daher einen sehr einfachen
und kostengünstigen Aufbau sowie eine sehr einfache und kostengünstige Betriebsweise
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten
Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. So kann die Beschickungseinrichtung
zweckmäßig mehrere im Bereich des unteren Trommelendes vorgesehene Gänge der Innenschnecke
übergreifen. Die von der Beschickungseinrichtung übergriffenen Gänge sorgen dafür,
dass kein frisches Substrat zur unteren Abwurfkante gelangt, sondern zuverlässig
aufgehalten und in entgegengesetzter Richtung nach vorne transportiert wird. Es
ist in diesem Zusammenhang zweckmäßig, wenn die Innenschnecke bis zum unteren Trommelende
reicht.
Eine weitere zweckmäßige Maßnahme kann darin bestehen, dass die Innenschnecke
mit Abstand vom oberen Trommelende endet, so dass sich im Bereich des oberen Trommelendes
eine wendellose Strecke ergibt. Diese Maßnahme bewirkt in vorteilhafter Weise eine
Verlangsamung und damit eine gute Entwässerung des gereinigten Materials, bevor
dieses über die obere Abwurfkante abgeworfen wird.
Vorteilhaft kann die Innenschnecke mit ihre Gänge überbrückenden Stegen
versehen sein. Diese haben die Wirkung von Schaufeln, welche das transportierte
Substrat anheben und abwerfen und damit eine gute Auflockerung bewirken, so dass
die organischen Stoffe vom Wasser gut erreicht und mitgenommen werden können.
Zweckmäßig kann dem unteren Ausgang der Trommel eine Kläreinrichtung
nachgeordnet sein, deren Ausgang für sauberes Wasser mit der der Trommel zugeordneten
Wasserversorgungseinrichtung verbunden ist. Hierdurch wird das Wasser zurückgewonnen,
wodurch der Bedarf an Frischwasser und damit die Kosten reduziert werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen
der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden
Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.
Die einzige Figur der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigt eine
schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung teilweise im Schnitt.
Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist die Reinigung eines organische
und mineralische Stoffe enthaltenden Materials, wie Kanalspülsand, Straßenkehricht
etc., derart, dass die mineralischen Stoffe einer Wiederverwendung zugeführt oder
kostengünstig auf einer Bauschuttdeponie deponiert werden können. Die abgesonderten
organischen Stoffe können in ein Kanalsystem eingeleitet oder auf einer Hausmülldeponie
gelagert werden, was infolge des vergleichsweise kleinen Volumens kostenmäßig akzeptabel
ist.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung enthält eine durch ein
Rohr gebildete Trommel 1, die in Achsrichtung ansteigend angeordnet und
um ihre Achse rotierbar ist. Die Trommel 1 ist auf stationären Lagerböcken
2, 3 gelagert und mittels einer Antriebseinrichtung
4 um ihre Achse rotierend antreibbar. Die Trommel 1 ist an ihren
Enden offen, wodurch sich automatisch ein unterer und ein oberer Ausgang ergeben.
Die Trommel 1 ist ferner mit einer durch eine an der Innenseite ihres Mantels
angebrachte Wendel gebildeten Innenschnecke 5 versehen, die am unteren
Trommelende beginnt und mit einem Abstand a vom oberen Trommelende endet.
Das zu behandelnde Substrat wird mit einem Abstand b vom unteren Trommelende
in den Innenraum der Trommel 1 eingeworfen. Hierzu ist eine im dargestellten
Beispiel als Förderschnecke ausgebildete Beschickungseinrichtung 6 vorgesehen,
die über das offene, untere Trommelende in den Trommelinnenraum hineinragt und dabei
mehrere hintere Gänge der hier am unteren Trommelende beginnenden Innenschnecke
5 übergreift. Die Beschickungseinrichtung 6 ist mittels eines
zugeordneten Motors 7 antreibbar und durch ein Versorgungsrohr
8 beaufschlagbar, das von einem Silo 9 abgeht, in welches das
Substrat von Kanalreinigungsfahrzeugen, Straßenkehrmaschinen etc. abkippbar ist.
Die Drehrichtung der Trommel 1 ist so, dass die Innenschnecke
5 das in den Trommelinnenraum eingeworfene Material nach vorne zum oberen
Trommelende hin transportiert.
Die Innenschnecke 5 ist über ihrer Länge mit mehreren jeweils
zwei benachbarte Gänge überbrückenden Stegen 10 versehen. Diese sind als
mit den Schneckengängen bündige, achsparallel verlaufende Bleche ausgebildet. Im
dargestellten Beispiel sind die in Transportrichtung aufeinanderfolgenden Stege
10 am Trommelumfang um 90° gegeneinander versetzt. Die Stege
10 bilden praktisch Schaufeln, welche das von der Innenschnecke
5 transportierte Material anheben und wieder abwerfen und damit auflockern.
Zur Reinigung des Substrats wird die Trommel 1 im Bereich
ihres oberen Endes mit Wasser beaufschlagt. Hierzu ist ein über das offene obere
Trommelende in den Trommelinnenraum hineinragendes, vorzugsweise scheitelnah angeordnetes
Wasserrohr 11 vorgesehen, das im wendelfreien Bereich der Trommel
1 endet, so dass sich das aus dem Wasserrohr 11 austretende Wasser
in den wendelfreien Bereich der Trommel 1 ergießt.
Das Wasser läuft infolge der Neigung der Trommel 1 im Gegenstrom
zur Transportrichtung der Innenschnecke 5 nach unten ab. Das Wasser überwindet
dabei nacheinander die einzelnen Gänge der Innenschnecke 5, die praktisch
als kleine Überlaufwehre fungieren, wobei die organischen Stoffe, die praktisch
Schwimmstoffe sind, mitgenommen werden und die mineralischen Stoffe, die Sinkstoffe
sind, zurückbleiben und vorwärtstransportiert werden. Es ergibt sich dementsprechend
eine in Transportrichtung der Innenschnecke 5 zunehmende Reinigung des
Substrats. Das die organischen Stoffe mitführende Wasser läuft am unteren Trommelende
über die durch den unteren Randbereich des unteren Trommelendes gebildete Abwurfkante
ab. Das gereinigte, mineralische Material wird im Bereich des oberen Trommelendes
über die durch den unteren Randbereich des oberen Trommelendes gebildete Abwurfkante
abgeworfen.
Dadurch, dass die Beschickungseinrichtung 6 einige hintere
Gänge der Innenschnecke 5 übergreift, ist sichergestellt, dass von dem
im Gegenstrom zur Transportrichtung der Innenschnecke 5 nach unten fließenden
Wasser kein frisches Substrat bis zum unteren Trommelende gebracht und aus der Trommel
herausgespült wird. Vielmehr sorgen die von der Beschickungseinrichtung
6 übergriffenen Schneckengänge dafür, dass vom Wasser eventuell zunächst
mitgenommenes Substrat aufgehalten und entgegen der Strömungsrichtung des Wassers
nach vorne transportiert wird.
Dadurch, dass die Innenschnecke 5 mit Abstand vom oberen
Trommelende endet, ergibt sich ein dem oberen Trommelende vorgeordneter, oben bereits
erwähnter, wendelloser Bereich 12. Dieser bewirkt, eine Verlangsamung des
von der Innenschnecke 5 transportierten Materials und damit eine gute Entwässerung
dieses Materials, bevor der Abwurf über die durch den unteren Randbereich
des oberen Trommelendes gebildeter obere Abwurfkante erfolgt. Zweckmäßig kann an
das obere Ende der Innenschnecke 5 eine in den wendellosen Bereich
12 hineinragende Schaufel 13 angesetzt sein, die eine Auflockerung
bewirkt.
Das die Trommel 1 bildende Rohr besitzt eine vergleichsweise
große Länge und einen vergleichsweise großen lichten Durchmesser. Zweckmäßig beträgt
die Länge 6 m und der lichte Durchmesser 0,8 m. Die Neigung der Trommel
1 gegenüber der Horizontalen beträgt zweckmäßig 10°. Die Steigung der
Innenschnecke 5 kann zweckmäßig 0,2 m betragen. Die Höhe der Gänge der
Innenschnecke 5 sowie der Stege 10 beträgt zweckmäßig 0,1 bis
0,15 m, vorzugsweise 12,5% des Durchmessers. Im vorstehend erwähnten Beispiel liegt
somit eine Höhe von 0,1 m vor. Die Trommel 1 wird zweckmäßig mit einer
Drehzahl von 15 – 20 U/Min. angetrieben. Bei einer derartigen Trommel
1 lässt sich ein Substratdurchsatz von 6 – 8 m3/h erreichen.
Der Wasserbedarf ist 1,2 bis 2 mal höher als der Substratdurchsatz.
Die mineralischen Stoffe werden über die obere Abwurfkante
14 in einen diese unterfassenden Container 15 abgeworfen. Dieser
kann als mit einer Siebwand etc. versehener Entwässerungscontainer ausgebildet sein,
um eine weitere Entwässerung des aufgenommenen mineralischen Materials zu bewirken.
Die untere Abwurfkante 16 der Trommel 1 ist von einer Rinne
17 unterfasst, über die das die organischen Stoffe mitführende Wasser in
ein Kanalsystem eingeleitet werden kann. In diesem Fall führt die Rinne
17 zu einem geeigneten Kanaleinlauf.
Zur Senkung des Wasserbedarfs wird das Wasser im dargestellten Beispiel
zurückgewonnen und wieder verwendet. Das Wasser wird hierzu gereinigt. Hierzu mündet
die Rinne 17 im dargestellten Beispiel in einen Behälter 18, an
den eine Pumpe 19 angeschlossen ist, durch welche eine Kläreinrichtung
20 beaufschlagbar ist. Diese ist im dargestellten Beispiel als Schräglamellenklärer
ausgebildet und besitzt einen Ausgang 21 für gereinigtes Wasser und einen
Ausgang 22 für das ausgeschiedene, organische Material. Der Wasserausgang
21 ist über eine Leitung 23 mit dem am oberen Trommelende in den
Innenraum der Trommel 1 eingeführten Wasserrohr 11 verbunden,
so dass sich praktisch ein Wasserkreislauf ergibt. Dem das organische Material abführenden
Ausgang 22 ist ein Behälter 24 nachgeordnete. Auch hierbei kann
es sich zweckmäßig um einen mit einer Siebwand etc. versehenen Entwässerungsbehälter
handeln. Das so erhaltene organische Material kann auf einer Hausmülldeponie deponiert
werden.
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| Anspruch[de] |
- Vorrichtung zur Fraktionierung eines organische und mineralische Stoffe enthaltenden
Substrats, insbesondere des bei der Kanalreinigung anfallenden Räumguts, gekennzeichnet,
durch eine in Achsrichtung ansteigend angeordnete, mittels einer Antriebseinrichtung
(4) um ihre Achse rotierbare, an ihren Enden offene Trommel (1),
die eine an der Innenseite ihres Mantels angebrachte, in Achsrichtung verlaufende
Innenschnecke (5) aufweist und mittels einer im Bereich ihres unteren Endes
in ihren Innenraum hineinragenden Beschickungseinrichtung (6) mit dem Substrat
beschickbar und im Bereich ihres oberen Endes mit Wasser beaufschlagbar ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschickungseinrichtung
(6) mit Abstand vom unteren Trommelende endet.
- Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschickungseinrichtung
(6) mehrere Gänge der Innenschnecke (4) übergreift.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Beschickungseinrichtung (6) als Förderschnecke ausgebildet ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Innenschnecke (5) im Bereich des unteren Endes der Trommel (1)
beginnt.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Innenschnecke (5) mit Abstand vom oberen Ende der Trommel (1)
endet.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Innenschnecke (5) mit ihre Gänge überbrückenden Stegen (10)
versehen ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in Transportrichtung
der Innenschnecke (5) aufeinanderfolgenden Stege (10) am Umfang
der Trommel um 90° gegeneinander versetzt sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Stege (10) achsparallel verlaufen.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 – 9, dadurch
gekennzeichnet, dass die Stege (10) als mit den Gängen der Innenschnecke
(5) bündige Bleche ausgebildet sind.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Innenraum der Trommel (1) mittels eines über das offene obere
Trommelende in die Trommel (1) hineinragenden Wasserrohrs
(11) mit Wasser beaufschlagbar ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass dem unteren Ausgang der Trommel (1) eine Kläreinrichtung (20)
nachgeordnet ist, deren Ausgang (21) für sauberes Wasser mit der der Trommel
(1) zugeordneten Wasserversorgungseinrichtung verbunden ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Trommel (1) ein ihre obere Abwurfkante (14) für mineralische
Stoffe unterfassender, vorzugsweise als Entwässerungsbehälter ausgebildeter Container
(15) zugeordnet ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass an das untere Ende der Trommel (1) eine das Wasser und die von diesem
mitgeführten organischen Stoffe abführende Rinne (17) angeschlossen ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rinne
(17) zu einem Sammelbehälter (18) führt, an den eine Pumpe (19)
angeschlossen ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mittels
der Pumpe (19) die Kläreinrichtung (20) beaufschlagbar ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kläreinrichtung
(20) als Schräglamellenklärer ausgebildet ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kläreinrichtung (20) einen Auslass (22) für organische Stoffe
aufweist, dem ein vorzugsweise als Entwässerungsbehälter ausgebildeter Behälter
(24) nachgeordnet ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Trommel eine Länge von 6 m, einen lichten Durchmesser von 0,8 m und eine
Neigung von 10° aufweist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Innenschnecke (5) eine Steigung von 0,2 m aufweist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Höhe der Gänge der Innenschnecke (5) und gegebenenfalls der Stege
(10) 10 – 15%, vorzugsweise 12,5%, des lichten Durchmessers der Trommel
(1) beträgt.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Höhe der Gänge der Innenschnecke (5) und gegebenenfalls der Stege
(10) 0,1 m beträgt.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Trommel mit einer Drehzahl von 15 – 20 U/Min. antreibbar ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das der Trommel pro Zeiteinheit zugeführte Wasservolumen größer, vorzugsweise
1,2 – 2 mal größer, als das zugeführte Substratvolumen ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen
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