DE2432861B2

DE2432861B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Überführen von Kunststoffabfällen in ein Granulat

Info

Publication number: DE2432861B2
Application number: DE2432861A
Authority: DE
Inventors: Berthold 8000 Muenchen Brixel
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Priority date: 1974-07-09
Filing date: 1974-07-09
Publication date: 1980-03-06
Also published as: DE2432861A1; DE2432861C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Derartige Verfahren sind aus der DE-AS 16 79 834 und der DE-PS 20 05 360 bekannt; die entsprechenden Vorrichtungen sind unter dem Namen »Zerglomat« (Wz.) bzw. »>Wasch-ZergIomat« ir Fachkreisen eingeführt.

Das Abfallgut wird zwecks Aufbereitung bei umlaufendem Schlagzerkleinerungswerkzeug unzerkleinert in den Behälter geworfen, wobei sofort die Zerkleinerungsarbeit einsetzt. Ggf. läuft gleichzeitig hierzu ein Waschvorgang. Das Abfallgut erwärmt sich während der Zerkleinerung, wird agglomeriert, verdichtet und mittels einer in den Behälter eingespritzten Kühlflüssigkeil, meist Wasser, gekühlt.

Während der Zerkleinerungsarbeit entsteht ein gleichmäßig zerflocktes Haufwerk, das sich im Behälter kreislaufartig bewegt. Diese Bewegung entsteht durch die Überlagerung einer Drehbewegung des Abfallgutes auf Grund der Rotation des Schlagzerkleinerungswerkzeugs mit einer Umlaufbewegung hinsichtlich einer Längsebene durch den Behälter (senkrecht stehende Ebene). Die Umlaufbewegung kommt dadurch zustande, daß das Schlagzerkleinerungswerkzeug das Abfallgut von einer radial inneren Position radial nach außen wirft, daß es, auf der Innenwand des Behälters angelangt, nach oben gedruckt wird und in einer bestimmten Höhe der Innenwand des Behälters, die u. a. von der Menge des Abfallgutes und der Drehzahl des Schlagzerkleinerungswerkzeugs abhängt, radial nach innen und unten gefördert wird, wo es wieder vom rotierenden Schlagzerkleinerungswerkzeug erfaßt wird. Dabei entsteht ein gleichmäßiger Kreislauf in Form einer Einzugswirbelsenke, wie sie bereits bei Mischern bekannt ist.

Am Ende des Verdichtungsvorgangs erreicht das Material auf Grund der Kühlung bei weiter umlaufendem Schlagzerkleinerungswerkzeug eine Granulatform, wird aus dem Behälter ausgetragen und kann dann wiederum in Kunststoffverarbeitungsmaschinen, wie Spritzgießmaschinen, Extrudern, Kalandern, verwendet werden.

Der Ablauf einer Charge — beginnend mit dem Einwerfen des Abfallgutes und endend mit dem Austragen des Granulats bei dauernd umlaufendem Schlagzerkleinerungsswerkzeug — wird im Hinblick auf die Zugabe der Kühlflüssigkeit und die Betätigung der Äusiaßkiappe automatisch gesteuert, und zwar wird bei

einer bestimmten, durch ein Thermometer kontrollierten Temperatur des verdichteten Materials die Zufuhr einer — meist dosierten Kühlflüssigkeitsmenge und nach einer bestimmten Zeit ab Zufuhr dar Kühlflüssigkeit, in der die Verdampfung der Kühlflüssigkeit erfolgt, die Austragung eingeleitet

Diese Steuerverfahren weisen in einem Dauerbetrieb, bei dem sich die gesamte Vorrichtung erwärmt, insbesondere bei Materialien, die eine sehr hohe Agglomerierungstemperatur (Schmelztemperatur) erfordern, z. B. 200 bis 220°, und auch dann, wenn die aufgegebene Menge des Abfallgutes schwankt — die Aufgabemenge wi.-d üblicherweise nicht gewogen und von Hand eingegeben — gewisse Nachteile auf. So kann die im Material enthaltende Wärmemenge so groß sein, daß zwar allenfalls für die Granulatbildung, aber trotz erhöhter Kühlflüssigkeitszugabe nicht für den Steuervorgang ein genügender, den nächsten Steuervorgang auslösender Temperaturabfall eintritt, zumal von der Vorrichtung her mit einem Rückfluß an Wärme in das Material zu rechnen ist, so daß die Gefahr besteht, daß zu viel Kühlflüssigkeit zugegeben wird oder daß eine dosierte Kühlflüssigkeitszugabe mehrfach erfolgt, so daß das Austragsgut zu feucht anfällt. Auch erfordert das Verarbeiten verschiedener Materialien eine störende Neueinstellung der Temperatursteuerung.

Die schwankende Aufgabemenge insbesondere bei hochschmlezenden Materialien in Verbindung mit einer über ein Zeitwerk geregelten Austragung des Granulats nach seiner Ausdampfung gewährleistet ebenfalls kein trockenes Endprodukt. Bei zu großer Eintragung ist die Menge der Kühlflüssigkeit zwar ausreichend; aber die Verdampfung erfolgt zu schnell, und es setzt auf Grund des umlaufenden Schlagzerkleinerungswerkzeugs und evtl. der Rückströmung der Wärme von der Vorrichtung bereits wieder eine Plastifizierung ein. Ist die Eintragmenge an Abfallgut zu gering, ist die in der verdichteten Masse zur Verfügung stehende Wärmeenergie zu gering, um die Kühlflüssigkeitsmenge vollständig zu verdampfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Steuerverfahren im Hinblick auf ein verbessertes Endprodukt zu verbessern, indem für beide Steuervorgänge neue Steuerkriterien verwendet werden. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Maßnahmen nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 oder 3 oder beider Ansprüche 1 und 3, wie mit dem Anspruch 2 herausgestellt.

Das Steuerverfahren nach Anspruch 1 beruht einerseits auf der Erkenntnis, daß die Vorrichtung sowohl während der eigentlichen Zerkleinerungsphase als auch dann, wenn die Verdichtung beendet ist und sich die Kühlphase anschließt, antriebsmäßig eine gesteigerte Antriebsleistung erfordert, und andererseits auf der Erscheinung, daß das vor der Charge Zimmertemperatür aufweisende oder sogar noch kältere Abfallgut dann, wenn die erste Zerkleinerungsarbeit einsetzt, in jedem Fall eine Temperatur unterhalb der die Kühlflüssigkeitszugabe steuernden Temperatur aufweist.

Das Steuerverfahren nach Anspruch 3 geht davon aus, daß die am Anfang der Kühlphase auftretenden und ggf. abgesaugten Dampfschwaden heißer sind als die nachfolgenden Dampfschwaden, die bei bereits etwas abgekühltem Material entstehen und mit mehr Luft vermischt sind.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dagestellten Ausfuhrungsbeispiels im folgenden erläutert. Ks zeiet

F i g. 1 eine Vorrichtung mit einem Blockschaltbild der Steuerung und

F i g. 2 den Verlauf der Stromaufaahme des Antriebsmotors und der Temperatur des Materials im Rahmen einer Charge anhand eines Schaubildes.

Gemäß F i g. 1 ruht ein zyündrischer Behälter 13 auf einem Grundgestell I₁ in dem ein Antriebamotor 2 axial verstellbar angeordnet ist. Dessen Nabe 3 reicht durch eine Dichtung 14 und den Behälterboden 12 in das ίο Behälterinnere. Ein an der Nabe 3 befestigtes und bei Betrieb der Vorrichtung umlaufendes Schlagzerkleinerungswerkzeug 4 weist Schlagleisten 5 auf, die mittels Klemmplatten 6 befestigt sind.

Etwa in gleicher Höhe wie das umlaufende Schlagzerkleinerungswerkzeug 4 sind am Umfang des zylindrischen Teils des Behälters 13 feststehende Zerkleinerungsorgane 8 in Form von Platten oder Stiften vorgesehen. Sie sind radial verstellbar und lassen sich durch eine Klemmleiste 7 in der gewünschten Lage arretieren.

Im Behälterdeckel 10 ist eine gegebenenfalls verschließbare Füllöffnung 11 vorgesehen, deren Durchmesser ein bestimmtes Maß nicht überschreiten darf, um die durch Schlagwirkung während des Zerkleinern und Agglomerierens hochgeschleuderten Kunststoffabfallteile am Austritt zu hindern. Ein Auslaß 9 ist am zylindrischen Teil des Behälters 13 unmittelbar oberhalb des Behälterbodens 12 vorgesehen. Er ist durch eine mittels eines Hydraulikaggregats 20 betätigbare Klappe jo 18 verschließbar. Für die Zugabe von Flüssigkeit zum Kühlen sind im Behälterdeckel 10 mehrere Düsen 15 angebracht. Zum Abziehen des Dampfes während des Kühlvorganges dient ein mit einem Temperaturfühler

19 versehener Auslaß 16, an den ein Ventilator r> angeschlossen sein kann. Der Temperaturfühler 19 ist in einem Steuerkreis 21/22 mit einem Schaltorgan 23 des Hydraulikaggregats 20 verbunden. Im Steuerkreis 21/22 ist ein Komparator 24 angeordnet, der die vom Temperaturfühler 19 gemeldete Ist-Temperatur mit einer eingestellten Soll-Temperatur vergleicht. 1st Übereinstimmung der beiden Temperaturen gegeben, bewirkt das Schaltorgan 23. daß das Hydraulikaggregat

20 anspricht und die Klappe 18 öffnet.

Zur Beobachtung des Agglomeriervorganges dient ein weiterer Temperaturfühler 17, der so angebracht ist, daß er in die Gutfüllung eintaucht. Er ist über einen Steuerkreis 25 mit einem Komparator 26 verbunden, der seinerseits über eine Verbindung 27 an ein UND-Glied 28 angeschlossen ist. Im Stromkreis

^r)0 29/30/31 des Antriebsmotors 2 ist neben der Stromquelle 32 ein Stromfühler 33 vorgesehen, der über einen Steuerkreis 34 mit einem Komparator 35 verbunden ist. Dieser ist über eine Verbindung 36 ebenfalls an das UND-Glied 28 angeschlossen. Das UND-Glied 28

->^r> steuert über eine Leitung 37 ein Schaltorgan 38 einer nicht im einzelnen dargestellten Kühlflüssigkeitsdosiervorrichtung 39, der über eine Leitung 40 die Kühlflüssigkeit zugeführt wird und von der bei einem Impuls des Schaltorgans 38 eine dosierte Menge

ho Kühlflüssigkeit über Leitungen 41 über die Düsen 15 in den Behälter 13 eingespritzt wird. Der Impuls wird dann geg?ben, wenn die Ist-Stromaufnahme mit der Soll-Stromaufnahme des Antriebsmotors 2 und ferner die Ist-Temperatur mit Soll-Temperatur des Abfallgutes

(>'. übereinstimmen.

Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand eines Schaubildes nach F i g. 2 erläutert, das den Verlauf der Stromaufnahme (in A) des Antriebsmotors

und der Temperatur (in ⁰C) des Materials über der Zeit (in Minuten) zeigt.

Zu Beginn der Charge wird in der ersten Minute das Abfallgut bei umlaufenden Schlagzerkleinerungswerkzeug 4 (nach Fig. 1) in den Behälter 13 (nach Fig. 1) geworfen. Der Behälter 13 und dessen benachbarte Teile sind noch von der vorhergehenden Charge warm, so daß das Material sich kurzzeitig aus diesem Grund im unteren Behälterbereich, wo die Temperatur gemessen wird, auf etwa 200⁰C erwärmt, dann aber auf eine Temperatur von etwa 160°C zurückgeht. Sofort nach Einwerfen des Abfallgutes in den Behälter setzt die Zerkleinerungsarbeit ein, die eine Belastungsspitzen bis über 300 A aufweisende Stromaufnahme des Antriebsmotors 1 (nach Fig. 1) aufweist. Nach eineinhalb Minuten ist die Zerkleinerungsarbeit im wesentlichen geleistet; die Stromaufnahme geht auf einen gleichmäßig verlaufenden Wert von etwa 200 A zurück. Es folgt nun die Agglomerier- und Verdichtungsphase, in dessen Verlauf (etwa nach zweieinhalb Minuten vom Chargenbeginn ab) die Tep.peratur des gesamten Abfallgutes auf Grund der geleisteten Zerkleinerungs- und Umwälzarbeit bis auf etwa 220° C ansteigt. Gegen Ende der Verdichtungsphase (etwa nach dreieinhalb bis vier Minuten ab Chargenbeginn) wird die Temperaturanstiegskurve sehr flach, so daß eine Temperatursteuerung allein zur Einleitung der Kühlphase sehr unsiche wäre; mit X ist der Temperatur-Streubereich kenntlicl gemacht.

Im Bereich der höchsten Materialtemperatur steig aber auch die Stromaufnahme des Antriebsmotor: wieder an, weil das plastifizierte Material zun Gemischt- und Umgewälztwerden eine erheblichi Energie benötigt. Sobald die Temperatur des Material und die Stromaufnahme des Antriebsmotors nach etw;

ίο vier Minuten ab Chargenbeginn bestimmte Wert erreicht haben, wird mittels der Steuerung nach Fig. die Kühlmittelzugabe ausgelöst, die nochmals z\ Spitzen in der Stromaufnahme des Antriebsmotors aber zur gewünschten Kühlung des Materials (Tempera tursenkung) führt. Die Senkung der Temperatur beweg sich nach Fig. 2 in einem Bereich von etwa 10°C, wa zur Granulatbildung völlig ausreicht, was allerdings fü eine Steuerung des Phasenablaufs mittels des Tempera turverlaufs allein sehr unsicher wäre. Die nacl beendeter Granulatbildung einzuschaltende Austragunj des granulierten Materials wird daher von de Temperatur der abziehenden oder abgesaugten Kühl flüssigkeitsdämpfe gesteuert, wobei die Stromaufnahmi des Antriebsmotors sofort stark zurückgeht. Nacl viereinhalb Minuten kann die nächste Charge beginnen

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zum chargenweise Überführen von unzerkleinerten Kunststoffabfällen in ein Granulat, bei dem das in einen Behälter geworfene Abfallgut mittels eines von einem elektrischen Antriebsmotor angetriebenen Schlagzerkleinerungswerkzeugs zerkleinert, gegebenenfalls gleichzeitig gewaschen, das zerkleinerte Abfallgut ausschließlich durch bei der Zerkleinerung und Umwälzung erzeugte Wärme erwärmt, agglomeriert, verdichtet, daran anschließend durch Einspritzen einer vorzugsweise dosierten Kühlflüssigkeit gekühlt und danach als Granulat ausgetragen wird, wobei der Beginn der Kühlung durch die Temperatur des Abfallgutes gesteuert wira, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung zusätzlich durch die Stromaufnahme des Antriebsmotors gesteuert wird.

2. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zum chargenweise Überführen von unzerkleinerten Kunststoffabfällen in ein Granulat nach Anspruch 1, bei dem die Austragung des Granulats gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Dampfes der Kühlflüssigkeit zur Steuerung der Entleerung herangezogen wird.

3. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zum chargenweise Überführen von unzerkleinerten Kunststoffabfällen in ein Granulat, bei dem das in einen Behälter geworfene Abfallgut mittels eines von einem elektrischen Antriebsmotor angetriebenen Schlagzerkleinerungswerkzeugs zerkleinert, gegebenenfalls gleichzeitig gewaschen, das zerkleinerte Abfallgut ausschließlich durch bei der Zerkleinerung und Umwälzung erzeugten Wärme erwärmt, agglomeriert, verdichtet, daran anschließend durch Einspritzen einer vorzugsweise dosierten Kühlflüssigkeit gekühlt und danach als Granulat ausgetragen wird, wobei der Beginn der Kühlung durch die Temperatur des Abfallgutes gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Austragung des Granulats gesteuert wird, wobei die Temperatur des Dampfes der Kühlflüssigkeit zur Steuerung der Entleerung herangezogen wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, mit einem mit einem Einlaß und einem Auslaß versehenen senkrecht stehenden Behälter, in dessen Unterteil ein um dessen Achse umlaufendes Schlagzerkleinerungswerkzeug, dessen einzelne, das Abfallgut treibende Zerkleinrungsorgane sich von der Behälterachse zur Behälterwand hin erstrecken, und feststehende, das Abfallgut hemmende Gegenwerkzeuge angeordnet sind, ferner mit Einspritzdüsen für die Kühlflüssigkeit und mit einem Temperaturfühler zur Steuerung der Einspritzung der Kühlflüssigkeit, gekennzeichnet durch einen Stromfühler (33), z. B. ein Kontaktamperemeter, im Stromkreis (29/30/31) des Antriebsmotors (2) und einen Steuerkreis, bei dem die Zugabe der Kühlflüssigkeit dann erfolgt, wenn sowohl der Temperaturfühler (17) als auch der Stromfühler einen bestimmten Wert erreicht haben.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, mit einem mit einem Einlaß und einem Auslaß versehenen senkrecht stehenden Behälter, in dessen Unterteil ein um dessen Achse umlaufendes Schlagzerkleinerungswerkzeug, dessen einzelne, das Abfallgut treibende Zerkleinerungsor-

gane sich von der Behälterachse zur Behälterwand hin erstrecken, und feststehende, das Abfallgut hemmende Gegenwerkzeuge angeordnet sind, ferner mit Einspritzdüsen für die Kühlflüssigkeit, mit einem Auslaß für die verdampfte Kühlflüssigkeit und mit einem Antriebsaggregat für die Auslaßklappe zur Austragung des Granulats, gekennzeichnet durch einen Temperaturfühler (19), z. B. ein Kontaktthermometer für die Temperatur der verdampften Kühlflüssigkeit im Bereich der Dampfströmung, vorzugsweise im Auslaß (16) für die verdampfte Kühlflüssigkeit, und durch einen Steuerkreis, bei dem das Antriebsaggregat (Hydraulikaggregat 20) der Auslaßklappe (18) bei Erreichen einer bestimmten Temperatur der verdampften Kühlflüssigkeit im Sinn einer öffnung der Auslaßklappe betätigt wird.