DE2753920A1

DE2753920A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung eines mehrphasigen materials

Info

Publication number: DE2753920A1
Application number: DE19772753920
Authority: DE
Inventors: Gwenole Le Jeune
Original assignee: Hydromer SC
Current assignee: Hydromer SC
Priority date: 1976-12-06
Filing date: 1977-12-03
Publication date: 1978-06-08
Also published as: ES464821A1; GB1569482A; US4232600A; BR7708108A; LU78619A1; IT1091219B; OA05813A; BE861331A; CA1103223A; NL7713495A; CH619640A5; SE7713624L; NO774075L; JPS5380858A

Description

Anmelderin: Stuttgart, den 30. November 1977

Socifite Civile HYDROMER P 347O S/kg 73, Bvd. Berthier
75017 Paria, Frankreich

Vertreter;

Kohler - Schwindling - Späth Patentanwälte
Hohentwielstraße 41
7OOO Stuttgart 1

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung eines mehrphasigen Materials

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines mehrphasigen Materials, das eine feste Phase und eine flüssige oder pasteuse Phase umfaßt, wie es insbesondere beim Mahlen vorkommt und das anschließend einer Siebung oder Sichtung unter Druck unterworfen wird.

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Es ist bereits bekannt, heterogene Produkte nach dem Mahlen zu sieben, um ein Produkt mit bekannter Körnung zu erhalten oder das Ausgangsprodukt in zwei Bestandteile zu trennen, die verschiedene Eigenschaften und verschiedene Anwendungsbereiche besitzen, wenn man beim Sieben das Zurückbleiben eines bestimmten Rückstandes zuläßt. So werden beispielsweise Haushaltsabfälle oder Müll vor dem Sieben gemahlen, um einerseits einen Schlamm zu erhalten, der zur Herstellung eines Kompostes für die Landwirtschaft geeignet ist, während andererseits der Siebungs-Rückstand zur Verbrennung geeignet ist.

Die bekannte Art des Vorgehens besitzt eine Anzahl von Nachteilen.

Bei dem bekannten Verfahren findet eine Trennung ausschließlich nach der Korngröße statt. Auf diese Weise ist häufig nicht das Produkt mit der gewünschten Qualität erhältlich» Wird wiederum das Beispiel der Kompostherstellung aus Haltshaltsabfällen betrachtet, so ist offensichtlich, daß eine immer feinere Siebung des gemahlenen Produktes nur zur Folge hat, daß ein immer größerer Anteil an mineralischen Produkten das Sieb passiert, wie beispielsweise Glas- und Porzellanmehl, Asche und Staub, so daß der erhaltene Kompost an organischem Material immer ärmer wird.

Bei anderen Anwendungen ist das bekannte Verfahren völlig unwirtschaftlich. Insbesondere ist offensichtlich, daß man durch Sieben nicht das Mark von gemahlenen

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Knochen noch den Saft von grünem Holz abtrennen kann, und zwar auch nicht durch eine perfektionierte Siebung oder Filtrierung, wie sie beispielsweise das Zentrifugieren darstellt»

Es ist auch vorgeschlagen worden, die weichen Anteile eines heterogenen Materials unter starkem Druck durch ein Gitter oder Sieb oder, allgemeiner, durch Öffnungen zu leiten· Diese Methode hat sich jedoch nicht als wirksam erwiesen, da der statische Druck nur in der unmittelbaren Umgebung der Öffnungen wirksam wird, wo ein sehr hoher Druckgradient auftritt„ Weiterhin sind die öffnungen praktisch von Beginn der Filtrierung an verstopft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine wirksame Behandlung des Materials in der Gesamtheit seines Volumem; erlauben.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Material gleichzeitig gemahlen und gesiebt wird, indem es in eine geschlossene Druckkammer gebracht und in die Druckkammer mindestens ein Stempel vorgeschoben und dadurch gleichzeitig ein zerkleinertes Produkt durch kalibrierte öffnungen der Druckkammer ausgestoßen wird.

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Auf diese Weise wird das mehrphasige Material gründlich von innen heraus behandelt, da das Sieben im gleichen Maße wie das Mahlen stattfindetο

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft in einer Vorrichtung durchgeführt, in der das Material, nachdem es in die geschlossene Druckkammer eingebracht worden ist, unter gleichzeitigem Komprimieren gemahlen wird, indem wenigstens ein Stempel in die Druckkammer vorgeschoben wird, während gleichzeitig die flüssige oder pasteuse Phase des derart gemahlenen und komprimierten Materials durch kalibrierte Kanäle, die in die Druckkammer münden, zum Ausfließen gebracht wird· Anschließend wird der Stempel zurückgezogen und der in dem Material zurückbleibende Hohlraum, der durch das Eindringen des Stempels in das sich in der Druckkammer befindende Material entstanden ist, beseitigt, indem das Volumen der Druckkammer vermindert wird· Danach wird der Stempel erneut in die Kammer vorgeschoben.

Vorzugsweise wird das Material gemahlen und komprimiert, indem jeder von mehreren Kolben bzw. jede von mehreren Kolbengruppen abwechselnd und nacheinander vorgeschoben und zurückgezogen wird, während jedesmal die anderen Kolben bzw. Kolbengruppen in ihren Stellungen gehalten werden·

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üs ist von besonderem Vorteil, wenn das der Druckkammer zugeführte Material vor dem unter Druck stattfindenden Mahlen und Sieben verdichtet und/oder gepreßt und/oder von einem Flüssigkeitsüberschuß befreit wird.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht darin, daß das Innere von einer V/and begrerrten Druckkammer, die mit einer Einrichtung zum Zuführen des zu behandelnden Materials versehen ist, über kalibrierte Kanäle mit mindestens einer Aufnahmekammer für eine durch Sieben abgetrennte Fraktion verbunden ist, daß die Wan ! der Druckkammer mindestens eine Durchbrechung aufweist, in die ein profiliertes Mahlglied eingreift, das in seiner Achsrichtung beweglich ist und unter Druck in die Druckkammer einzudringen Vermag, das mit einer Antriebseinrichtung gekoppelt ist, die dem Mahlglied eine Axialbewegung in entgegengesetzten Richtungen zu erteilen vermag, und dessen Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt der Druckkammer in allen zu seiner Achse senkrechten Ebenen, derart, daß ein Eindringen des Druckgliedes in die das zu behandelnde Material enthaltende Kammer gleichzeitig ein Mahlen und ein Komprimieren dieses Material bewirkt, daß außer dem Mahlglied eine Kompensationseinrichtung zur Verminderung des Volumens eier Kammer vorhanden ist, die eine Beseitigung des Hohlraumes ermöglicht, der in dem sich in der Druckkammer befindenden Material nach jedem Eindringen und Zurückziehen des Mahlgliedes verbleibt,

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und dass eine Einrichtung zum Entfernen trockener Rückstände aus der Druckkammer nach der Abtrennung der gesiebten Fraktion vorhanden ist.

Vorteilhaft kann wenigstens ein Abschnitt der Druckkammer die Form eines Zylinders haben und die Kompensationseinrichtung einen Kompensationskolben umfassen, dessen Querschnitt dem Querschnitt des Zylinders gleich ist und der in den Zylinder einzudringen vermag·

Vorteilhaft kann die Kompensationseinrichtung wenigstens ein zweites Mahlglied aufweisen, das ebenso wie das erste Mahlglied profiliert und in Axialrichtung beweglich ist und in wenigstens eine Durchbrechung in der V/and der Druckkammer eingreift und dessen Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt der Druckkammer in allen zu seiner Achse senkrechten Ebenen·

Vorteilhaft können die Durchbrechungen, in welche die beiden Mahlglieder eingreifen, voeinander verschieden sein und an verschiedenen Seiten der Druckkammer in diese münden·

Vorteilhaft können die beiden Mahlglieder oder das eine Mahlglied und der Kompensationskolben parallele Achsen haben und die ihnen zugeordneten Durchbrechungen einander gegenüberstehend in die Druckkammer münden·

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Vorteilhaft kann wenigstens ein Teil der kalibrierten Kanäle zwischen dem Mahlglied und/oder dem Kompensationskolben und der Durchbrechung angeordnet sein, und zwar vorzugsweise in Form von im wesentlichen axialen Nuten an der Außenfläche des Mahlgliedes bzw. des Kompensationskolbens oder an der Innenfläche der zugeordneten Durchbrechungen

Vorteilhaft können die kalibrierten Kanäle mindestens zwei Gruppen bilden, in denen die Kanäle der einen Gruppe einen anderen Querschnitt aufweisen als die Kanäle der anderen Gruppe, und es kann jeder Kanal-Gruppe eine andere Aufnahme-kammer zugeordnet sein, in der die Kanäle der zugeordneten Gruppe mündeno

Vorteilhaft kann wenigstens eines der Mahlglieder einen ringförmigen Querschnitt aufweisen·

Vorteilhaft können die Mahlglieder unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen.

Vorteilhaft kann der Innendurchmesser des einen Mahlgliedes wenigstens ebenso groß sein wie der Außendurchmesser des anderen Mahlgliedes.

Vorteilhaft kann wenigstens ein Mahlglied mehrteilig sein und mehrere parallele Stempel umfassen, dia um die Mittelachse des Mahlgliedes verteilt angeordnet sind und von denen jeder in eine entsprechende Bohrung in der Wand der Druckkammer eingreift.

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Vorteilhaft können zwei mehrteilige Mahlglieder mit zueinander parallelen Mittelachsen derart einander gegenüberstehend angeordnet sein, daß Stempel des einen Mahlgliedes in die Zwischenräume zwischen Stempeln des anderen Mahlgliedes eingreifen_e

Vorteilhaft kann jeder Stempel mit seinem der Mittelachse des mehrteiligen Mahlgliedes abgewandten Abschnitt seiner Außenfläche auf der Innenfläche der Druckkammer gleiten.

Vorteilhaft kann die Druckkammer aus einem an seinen beiden iinden offenen Hohlraum bestehen, der sich in einem quer zur Achse des Hohlraumes zwischen zwei Stellungen beweglichen Körper befindet, in dessen erster Stellung der Hohlraum wenigstens einem Mahlglied und in dessen zweiter Stellung der Hohlraum der Einrichtung zum Entfernen von Rückständen gegenübersteht.

Vorteilhaft kann der Körper um eine Achse schwenkbar und mit wenigstens drei gleichmäßig um die Achse verteilten und in gleichem Abstand von der Achse angeordneten Hohlräumen versehen sein, von denen jeder nacheinander in die erste und die zweite Stellung bringbar ist.

Vorteilhaft können zwei Mahlglieder vorhanden sein, die in die Druckkammer von einander gegenüberliegenden Seiten einzudringen vermögen, und es kann der Körper um den Mittelteil von mehreren Säulen schwenkbar sein,

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die zwei Gestellteile verbinden, an denen sich jeweils eine Hubvorrichtung zum Antrieb des zugeordneten Mahlgliedes abstützt. Dabei können dann die einander gegenüberliegenden Seiten von Wänden gebildet werden, die mit den festen Teilen der Hubvorrichtung eine mechanische Einheit bilden»

Vorteilhaft kann der bzw, jeder Hohlraum des Körpers in eine dritte Stellung bringbar sein, die vor der ersten Stellung liegt und in der der Hohlraum einer Einrichtung zum Einführen des zu behandelnden Materials in den Hohlraum gegenübersteht»

Vorteilhaft kann jeder Stempel des mehrteiligen Mahlgliedes eine axial gerichtete Samraelnut aufweisen, in die eine Anzahl ljuernuten mündet und die ihrerseits an einem Ende in eine Aufnahmekammer mündet, während ihr anderes Ende geschlossen ist.

Die Erfindung ist mit Vorteil zur Herstellung eines organischen Produktes und eines Brennstoffes aus Haushaltsabfällen geeignet. Dabei wird vorzugsweise ein Mahlglied verwendet, das Nuten mit einer Tiefe von 2 bis 30 mm aufweist, und es werden die Haushaltsabfälle einem Druck zwischen 5OO und 2000 bar ausgesetzt.

Die Erfindung ist auch vorteilhaft zur Behandlung von Fleisch für die Wurst- und Pastetenherstellung geeignet. Eine weitere vorteilhafte Verwendung der Erfindung ±ct

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bei der Herstellung von cellulosereichen trockenen Rückständen und einer anorganischen stoffreichen Flüssigkeit aus grünen Baum- und iiträucherfragmenten möglich. Eine weitere vorteilhafte Verwendung der Erfindung besteht bei der Entfernung des Marks aus schnell wachsenden Pflanzen wie provencalischem Rohr und Sorghum und Erzeugung eines an Cellulose reichen Rückstandes.

Eine weitere vorteilhafte Verwendung der Erfindung besteht bei der Extraktion von Mark aus Markknochen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert» Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigen

Fig, 1 eine schematische Teildarstellung im

Querschnitt einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Teildarstellung im

Querschnitt einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

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Fig. 3 und 4 zwei Zustände beim Betrieb der Ausführungsform nach Fig. 2,

Figo 5a bis 5h veranschaulichen die aufeinanderfolgenden Formen, welche die in der Vorrichtung nach Fig. 2 enthaltende Masse im Verlauf ihrer Behandlung annimmt,

Fig. 6 eine schematische Teildarstellung im

Querschnitt einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 eine schematische Teildarstellung im

Querschnitt einer vierten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8a bis 8e die aufeinanderfolgenden Formen, welche

das in der Uruckkammer der Vorrichtung nach Fig. 7 enthaltene Material im Verlauf seiner Behandlung nacheinander annimmt ,

Fig. 9 eine schematische Teildarstellung im

Querschnitt einer fünften Ausführungsform der Erfindung,

Fig, 10 die Vorrichtung nach Fig. 9 mit vorgeschobenem Zuführkolben,

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Fig. 11 eine schematische Teildarstellung im

Querschnitt einer sechsten Ausführung-form der Erfindung,

Fig. 12 die Vorrichtung nach Fig. 11, bei der

sich der Schieber in der Auswurfstellung befindet,

Fig. 13 eine schematische Teildarstellung im

Querschnitt einer siebten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 14· eine Draufsicht auf eine bei einer Ausführungsform der Erfindung verwendete Trommel,

Fig. 15 einen Axialschnitt durch die Preßstation

einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig» 15a eine schematische Gesamtansicht einer

Vorrichtung, die von einer Trommel Gebrauch macht,

Fig. 15b einen Schnitt längs der Linie B-B durch

die Vorrichtung nach Fig. 15a,

Fig. 16 einen Axialschnitt durch die Preßstation

einer anderen Vorrichtung nach der Erfindung,

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Fig. 17 eine Draufsicht auf die feste Wand,

welche das eine offene i-nde eines Hohlraumes im Schieber einer Vorrichtung nach der Erfindung verschließt,

Fig. 18 ein Schema, das die Anordnung zweier

einander gegenüberstehender, mehi*teiliger Mahlglieder veranschaulicht,

Fig. 19 eine perspektivische Teilansicht eines

Stempels, der Teil eines mehrteiligen Mahlgliedes bei einer Ausführungsform der Erfindung bildet, und

Fig. 20 eine schematische Teildarstellung im

Axialschnitt eines Mahlgliedes und der ihm zugeordneten Hubvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren in seiner allgemeinsten Form_o Das Material 1 wird in einen Hohlraum 2 eingeführt, dessen Volumen unveränderlich ist, abgesehen von dem Volumen, das uurch profilierte Mahlstempel 3 verdrängt wird. Der Hohlraum ?. ist geschlo5?- sen, abgesehen von °ffnungen oder Kanälen 4-, die in der Wand 2a des Hohlraumes angeordnet sind. Jeder Stempel 5 ist in einer eigenen Durchbrechung 2b geführt. Die Durchbrechungen 2b münden an verschiedenen stellen in den Hohlraum 2„

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Beim Eindringen in den Hohlraum 2 haben die Stempel gleichzeitig zwei Wirkungen. Die erste Wirkung besteht in einem Brechen oder Mahlen des Materials 1 durch Quetschen oder Reiben und durch Scheren oder Schneiden· Die zweite Wirkung besteht in einer bedeutenden Erhöhung des Druckes im Hohlraum 2 in der gleichen Weise, wie der Druck in einem vollen Paß ansteigt, wenn der Stopfen eingeschlagen wird·

Die Stempel sind profiliert, d.h., daß sie eine zur Bewegungsrichtung t* parallele erzeugende und infolgedessen einen konstanten Querschnitt besitzen. Ihr Querschnitt senkrecht zur Bewegungsrichtung f ist genau gleich dem Querschnitt der Durchbrechung 2b in der Wand 2a des Hohlraumes, in denen die Stempel gleiten.

In erster Näherung ist der Druckanstieg in dem Hohlraum von der gleichen Größenordnung wie der Quotient aus der Druckkraft, die auf den Mahlstempel 3 ausgeübt wird, und dem Querschnitt dieses Stempels. Man erhält auf diese Weise unter Anwendung relativ geringer Kräfte beträchtliche Drücke. Unter der Einwirkung dieses Druckanstieges, tritt die "Siebfraktion", die aus den feinsten Teilchen sowie aus den weichsten Teilchen des Materials besteht, in Richtung der Pfeile f~ aus den Öffnungen 4 aus. Der Ausstoß ist umso vollständiger, je stärker der Mahlkolben 3 ein Reißen von Verbindungen und Zerstören innerer Haftkräfte in dem Material 1 bewirkt hat. Vifeiterhin wird durch eine eventuelle Anwendung

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mehrerer Druckstempel 3 ^ein Rühren oder Durchmischen des genannten Materials 1 erzielt, die zur Folge hat, daß die gesamte Menge des in dem Hohlraum enthaltenen Materials dem Mahl- und Siebprozeß unterworfen wird.

Es besteht häufig ein Interesse daran, einen Sieb-Rückstand abzutrennen, der aus einer Phase besteht, die für die beabsichtige Verwendung der Siebfraktion ungeeignet ist und der nicht dazu gebracht werden kann, aus den Öffnungen auszutreten, trotz des Ii ahl vor ganges und der Erhöhung des Druckes. In diesem Fall ist erfindungsgemäß der Hohlraum mit einer beliebigen Vorrichtung versehen, die dazu geeignet ist, den Rückstand nach Abschluß des Mahreorganges zu entfernen Bei dieser Einrichtung kann es sich beispielsweise um eine Tür oder ein anderes bekanntes System handeln. Im Verlauf der Beschreibung werden noch bevorzugte Beispiele für solche Einrichtungen angegeben, die für die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders geeignet sind.

Eine besonders wichtige Ausgestaltung der Erfindung, die in Fig. 2 dargestellt ist, besteht in der Anordnung von Rinnen, Rillen oder Nuten 5 an der Außenfläche der Mahlstempel 3a und 3b. Diese Nuten erstrecken sich in Richtung der Erzeugenden, also in Axialrichtung der Stempel. Diese Nuten 5 bilden die öffnungen oder Kanäle oder Auslässe, durch welche hindurch die durch Sieben abgetrennte Fraktion ausgestoßen wird. Diese Kanäle befinden sich zwischen der Wandfläche der Durchbrechung 2b und der Oberfläche jeder Nut 5.

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Die Anordnung solcher Nuten hat zwei Vorteile, Sie erlaubt eine verbesserte Extraktion der flüssigen oder pasteusen Phase, weil die Kanäle oder Nuten S diese Phase bei der Bewegung der Stempel 3a und $b im Herzen des Materials "aufsuchen". Außerdem werden die Kanäle fortlaufend von Verstopfungen befreit, weil sie sich in ständiger Bewegung gegenüber der Durchbrechung 2b befinden, in denen die Stempel gleiten. Dabei ist es nicht erforderlich, die Nuten parallel zur Bewegung der Stempel 3a und 3b anzuordnen, obwohl eine solche Anordnung bevorzugt wird. Weiterhin ist es auch möglich, die Nuten in Bewegungsrichtung der Stempel an den Innenflächen der Durchbrechungen 2b anzuordnen, in denen die Stempel 3a und 3b geführt sind.

Wenn mehrere Mahlstempel zur Verfügung stehen, ist es auch möglich, die Kanäle des einen Stempels verschieden von den Kanälen der anderen auszubilden, den Kanälen also verschiedene Querschnitte zu geben· Auf diese Weise ist es möglich, mehrere Siebfraktionen unterschiedlicher Qualität zu erhalten, die in diesem Fall getrennt aufgefangen werden. Die gleiche Anordnung erlaubt sehr nasse Materialien durch die Anwendung von sehr feinen Nuten oder öffnungen oder auch nur unter Ausnutzung des Spieles zwischen dem Stempel und seiner Führung zu entwässern·

Diese Möglichkeit der Trennung der Rohmaterialien in verschiedene Bestandteile oder Phasen nach deren Fließvermögen erlaubt es, Endprodukte zu erhalten, welche

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genau die gewünschten Eigenschaften haben» Für jede Anwendung gibt es eine bestimmte Größe der Öffnungen oder Nuten, bei der die gewünschten Stoffe nach einigen Mahl-Krompressiona-Zyklen praktisch nicht mehr austreten. Es ist ein Merkmal der Erfindung, daß die für ein gegebenes Produkt gewählte Grüße der Kanäle zu der so definierten "Sättigung" führt und keine Kanäle mit größerem Querschnitt angewendet werden, die eine leichtere Extraktion der gewünschten Endprodukte ermöglichen, bei deren Anwendung jedoch die Siebfraktion unerwünschte Elemente enthält, während gleichzeitig Elemente, die mit der fließfähigen Phase in die Siebfraktion hätten übergehen müssen, in dem Kückstand in der Druckkammer verbleiben, weil wegen der zu weiten Kanäle das Mahlen, das Vermischen, der i)rucl:aufbau und die Fließzeit unzureichend waren. Es ist daher erforderlich, für jedes Produkt und für jede gewünschte Eigenschaft der Siebfraktion Versuche mit verschiedenen Größen der Kanäle durchzuführen, um den Zustand der Sättigung zu ermitteln»

Bei der Behandlung von Haushaltsabfällen soll einerseits ein Kompost erhalten werden, der aus der Siebfraktion besteht und wenn möglich Wasser und schnell fermentierbare organische Stoffe enthält, während Kunststoff-, Glas-, Holz- und Stoffteilchen zusammen mit Metallen, Papier und Kartons im Kückstand bleiben sollen, der einen trockenen Brennstoff bildet. Versuche haben gezeigt, daß die besten Ergebnisse erzielt werden, wenn 40 bis 50% auf die Siebfraktion und ^O bis 60?ό auf den Brennstoff entfallene Es iut möglich, bei anwendung von

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Kanälen mit quadratischem oder halbrundem Querschnitt, deren Tiefe 20 mm beträgt, dieses Trennungsverhältnis bei einem Druck zwischen 500 und 500 bar zu erhalten. Die so gewonnenen Produkte sind jedoch nicht befriedigend, denn man findet einen großen Anteil unerwünschter Stoffe im Kompost, wie beispielsweise Glasscherben, Stoff- und Kunststoffteile, Flaschenkapseln usw.. Umgekehrt weist der Rückstand noch eine hohe Feuchtigkeit auf, er enthält noch mehr als 20% Wasser, sowie einen erheblichen Anteil an organischen Stoffen, deren Gärungsvermögen die Lagerung des brennbaren Rückstandes verhindert .

Mit Kanälen von 7 mm Tiefe ist die Trennung perfekt, jedoch übersteigt in diesem Fall der erforderliche Druck 500 bar. Trotzdem wird dieser Querschnitt für die Kanäle gewählt. Es ist charakteristisch, daß das Trennungsverhältnis bei einer gegebenen Vorrichtung und gegebenen Abfällen 50% nicht überschreitet, wenn man die Anzahl der Mahl- und Druckzyklen erhöht, wie es später noch beschrieben wird.

Es wurde gezeigt, daß das Eindringen der genuteten Mahlstempel 3a- und 3b einen Druckanstieg in der Kammer und zugleich das Ausfließen der weichsten Materialbestandteile längs der Nuten hervorruft. Es ist vorteilhaft, vor dieser Behandlung des Materials die Hohlräume auszufüllen, die zwischen den Bor,tandteilen des zu behandelnden Materials vorhanden sind· Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann diese erste Arbeit durch eine Vorkompression des

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Materials erfolgen, die vor dem Vorschieben der Mahlstempel stattfindet. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Mahlstempel vom Beginn ihrer Bewegung an wirksam sind.

Die Vorkompression des Materials in dem Hohlraum 2 kann auf beliebige Weise erfolgen, beispielsweise durch eine Deformation der Wände des Hohlraumes, durch Einführen des Materials in die Druckkammer unter Druck vor deren Verschluß usw.. Bevorzugte Beispiele für die Vorkompression tferden später angegeben. Diese Vorkompression wird nicht nur angewendet, um zu verhindern, daß die Mahlstempel während des ersten Teiles ihres Kompressions-Mahl -Hubes unwirksam sind, sondern auch zur Erhöhung des Fassungsvermögens der Maschine, weil dadurch eine größere Menge des Materials in dem gleichen Hohlraum untergebracht werden kann. Darüber hinaus wird die Gleichmäßigkeit der zyklischen Funktion der Vorrichtung verbessert, weil die Dichte des vorkomprimierten Materials sehr viel konstanter ist als die Dichte des aufgeschütteten Rohmaterials.

Es wurde gezeigt, daß das Einführen der Stempel in die druckkammer gleichzeitig ein Brechen oder Mahlen des Materials und eine Erhöhung des Druckes unter gleichzeitigem Austreiben der weichsten oder nachgiebigsten Materialbestandteile längs der Kanäle zur Folge hat. Gemäß einer wichtigen Ausgestaltung der Erfindung sind die Vorschubbewegungen der Stempel so organisiert, daß

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ein Mischen oder Kneten des Materials stattfindet, damit die Erscheinungen des Fließens und des Mahlens die gesamte Masse des eingeschlossenen Materials erfassen» Allgemein werden diese inneren Bewegungen des Materials mit Hilfe von mehreren Mahlstempeln erzielt, die abwechselnd vorgeschoben und dann zurückgezogen werden_o

Das Ausstoßen der Siebfraktion oder der am stärksten fließfähigen Bestandteile reduziert in den meisten Fällen bedeutend die in dem Hohlraum zurückbleibende Materie. Die Reduktion liegt häufig in der Größenordnung von 50%, Ss erscheint daher sinnvoll, diesen Masseverlust im Hohlraum durch eine fortschreitende Reduktion des Kammervolumens auszugleichen, so daß ein Stempel bei einem erneuten Vorschub auf Material hoher Dichte und nicht auf Hohlräume trifft, deren Volumen größer sein kann als das Volumen, das durch den Vorschub des Stempels ausfüllbar ist. Die Fig. 2 bis 5 veranschaulichen eine erste Ausführungsform einer Verarbeitung in mehreren Zyklen mit Kompensation des verdrängten Volumens.

Bei der in den Fig. 2 bis 4- dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Druckkammer 2, 2a mit einem großen Stempel 3a und mindestens einem Stempel 3b versehen, der einen kleineren Querschnitt hat als der Stempel 3a. Der kleinere Stempel 3b ist axial in einer Bohrung 2b geführt, die in den Hohlraum 2 an einer der Bohrung 2b für den anderen Stempel 3a gegenüberliegenden Stelle mündet.

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Die Stempel 3a und 3b haben parallele und sogar zusammenfallende Achsen,,

Das Material 1 wird in vorkomprimiertem Zustand in den Hohlraum 2 eingeführt und dann nach folgendem Zyklus verarbeitet. Zunächst wird der kleine stempel 3b vorgeschoben, so daß er ein Mahlen des Materials 1 und ein Ausfließen weicher Bestandteile durch die Kanäle bewirkt, die zwischen den stempeln 3& und 3b und der Wandung 2a der Druckkammer verbleiben (Fig. 3)· Danach wird der Stempel 3b zurückgezogen, so daß er einen Hohlraum 6 nach Art einer Sackbohrung in der Masse des Materials 1 hinterläßt (Fig. 5b). Danach wird der große Stempel 3a vorgeschoben, der ein Einstürzen des Materials in Richtung der Pfeile f, in das Loch 6 bewirkt, wodurch dieses Loch ausgefüllt wird (Fig. 4 und ^c). Danach finden weitere Arbeitszyklen statt, die nacheinander zu den Profilen des Materials in dem Hohlraum führen, wie sie die Fig. 5d bis ^h zeigen.

Um möglichst die gesamte Menge des Materials 1 der Behandlung zuzuführen, kann der große Stempel 3a im wesentlichen den gleichen Querschnitt aufweisen wie der Hohlraum 2, der in diesem Fall beispielsweise einen zylindrischen Querschnitt haben kann. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 6 dargestellt. Sie hat den Vorteil, daß eine praktisch vollständige Extraktion der flüssigen oder pasteusen Phase aus dem Material 1 möglich ist.

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Eine andere, von der Erfindung umfaßte Methode zur Durchmischung und Vermahlung des Materials 1 besteht in der Anwendung mehrerer Stempel, die insgesamt ein Volumen verdrängen, wenn sie alle vollständig in den Hohlraum eingeschoben worden sind, das der zu extrahierenden Siebfraktion gleich ist· Fig. 7 veranschaulicht eine solche Anordnung in ihrer allgemeinsten Form. Einzelheiten der Anwendung einer solchen Ausführungsform werden später noch erläutert.

Bei einem Ausführungsbeispiel dieser Methode ist der Hohlraum 2 mit drei Stempeln 3c, 3d und 3e versehen, die mit parallelen Achsen angeordnet sind. Die Stempel 3d und 3e sind in Bohrungen 2b geführt, die in den Hohlraum 2 an Stellen münden, die der Bohrung 2b für den Stempel 3c gegenüberstehen. Die drei Stempel 3c, 3d und 3° werden in die Masse des Materials 1 nacheinander so weit eingeführt, wie es bei der anwendbaren Kraft möglich ist. Dabei wird jedesmal eine gewisse Menge der Siebfraktion ausgestoßen. Danach wird jeder Stempel zurückgezogen und einem anderen die Bewegung erteilt. Der gleiche Stempel kann bei einem neuen Vorschub tiefer eindringen und Material erfassen, das mit diesem Stempel bei der ersten Bewegung nicht in Kontakt gekommen ist. Während des Vorschubes eines Stempels werden die anderen axial gehalten. Die Folge der Profile, welche die Masse bei dieser Behandlung annimmt, ist in den Fig. 8a bis 8e dargestellt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß ein oder mehrere Stempel in vorgeschobenem Zustand gehalten werden, wenn das von der Masse abgetrennte Volumen größer ist als die Masse, die von einem Stempel verdrängt werden kann.

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Der nachfolgende Teil der Beschreibung betrifft vornehmlich Einzelheiten von Vorrichtungen, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind.

Wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein großer Kompensations-Stempel 3a eingesetzt wird, ist es zweckmäßig, diesen Stempel im Hinblick auf seinen großen Querschnitt gleichzeitig als Element zum Füllen der Druckkammer mit dem zu behandelnden Material und Verdichten dieses Materials zu verwenden. Dabei kann der Stempel gleichzeitig als "bewegliche Tür" dienen, welche die Öffnung 7 verschließt?, durch welche das zu behandelnde Material in den Hohlraum 2 eingeführt wird. Die Fig, 9 und 10 veranschaulichen eine solche Anordnung·

Der Stempel 3a kann bis über den Hohlraum 2 hinaus bewegt werden, so daß er eine öffnung 7 freigibt, durch welche das Material 1 eingeführt werden kann, nachdem es einen Raum 8 passiert hat, der durch das weite Zurückfahren des Stempels 3a freigegeben worden ist· Fig. veranschaulicht, wie der Stempel 3a in die Stellung zurückgebracht worden ist, wo er seine normale Rolle als Mahl- und Kompensations-Stempel erfüllt. Insbesondere ist es dieser Stempel, der auch die oben beschriebene Vorkompression bewirkt.

Die Fig, 11 und 12 veranschaulichen eine andere Ausführungsform, bei welcher die Wand des Hohlraumes nicht mehr von einer mechanischen Einheit gebildet wird, sondern aus

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drei Teilen besteht, nämlich einem beweglichen Teil 2c, der die Seitenwände des Hohlraumes bildet, und zwei Teilen 2d und 2e, die zu beiden Seiten des beweglichen Teiles 2c angeordnet sind. Die beiden Teile 2d und 2e sind fest und weisen jeweils eine Bohrung 2b auf, in welcher der entsprechende Stempel 3a bzw. Jib geführt ist. Die einander gegenüberstehenden Flächen 2f der fest >n Teile 2d und 2e sind eben und zueinander parallel sowie senkrecht zu den Achsen der Stempel 3a und 3t>«

Der mittlere Abschnitt 2c begrenzt einen profilierten Hohlraum 2g , der zu den Stempeln 3a und 3d koaxial angeordnet ist. Dieser Teil 2c gleitet mit geringem oder ohne Spiel zwischen den beiden festen Teilen 2d und 2e und kann gegenüber diesen Teilen für die flüssige oder pastöse Phase abgedichtet sein oder nicht. Die Fig. und 12 zeigen, wie der bewegliche Teil 2c beispielsweise mittels eines hydraulischen Zylinders 9 verschiebbar ist, um nach dem Ende des Arbeitszyklus den Mahlrückstand vor einen Stößel 10 zu bringen, der an einem Ausstoß-Antrieb angebracht ist. Der bewegliche Teil 2c bildet demnach einen Schieber mit zwei parallelen Außenflächen 2h, die zwischen zwei ebenfalls parallelen Wänden gleiten, von denen eine eine Bohrung 2b für den großen Stempel 3a und die andere eine oder mehrere Bohrungen 2b für einen oder mehrere kleine Stempel 3b aufweist·

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Teil der Druckkammer, der den Schieber 2c bildet, in mindestens drei Stellungen gebracht werden,

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nämlich in eine erste Stellung 2cl, in der sein Hohlraum 2g in Verbindung mit einer Fülleinrichtung steht, wie es Fig. 13 zeigt, -^in Zuführkolben 12, der eine Hubbewegung auszuführen vermag, stopft den Hohlraum 2g des Schiebers 2c, indem er das von dem Trichter oder Schacht 13 zugeführte zu behandelnde Material vor sich herschiebt. Es können mehrere Hubbewegungen des Zuführkolbens 12 erforderlich sein, um die Druckkammer mit dem vorkomprimierten Material zu füllen. Nach dem Stopfen wird der Zuführkolben 12 in einer solchen Stellung belassen, daß seine Vorderfläche 12a mit der Oberfläche 2f des festen Teiles 2e übereinstimmt, die dem Eingang 7 der Druckkammer während der Bewegung des Schiebers 2c benachbart ist, um ein Abscheren des im Hohlraum 2g komprimierten Materials zu verhindern, das infolge seiner Elastizität aus der Druckkammer wieder austreten könnte.

In einer zweiten Stellung 2cII befindet sich der Hohlraum 2g mit dem darin enthaltenen Material 1 vor den Mahlstempeln 3a und 3b, die von den einander gegenüberstehenden parallelen Wänden 2f aus auf das Material einwirken. Allgemein ist das Volumen, das von den Stempeln verdrängbar ist, größer als das Volumen der zu extrahierenden Siebfraktion. Man benutzt daher im allgemeinen den zweiten Zyklus, der oben anhand der Fig. 7 und 8 beschrieben worden ist.

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3b

In einer dritten Stellung 2cIII befindet sich der den Rückstand enthaltende Hohlraum vor dem Stößel 10 des Ausstoß-Antriebes 11, der den Rückstand 1a in ein Abführrohr 14 ausstößt, dessen (Querschnitt im wesentlichen gleich dem Querschnitt des Hohlraumes 2g ist.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind wenigstens drei Hohlräume 2g in einem drehbaren Körper 2i oder einer Trommel angeordnet und es sind die verschiedenen Stationen, nämlich die Füllstation, die Station der Phasentrennung und die Ausstoß-Station auf einem Kreis um die Drehachse 15 des Körpers 2i angeordnet. Daher können die Operationen in den drei Stationen gleichzeitig ausgeführt werden· Die Fig. 14 zeigt eine solche Anordnung.

Die Trommel 2i ist um die Achse 15 schwenkbar. Die drei Hohlräume 2gl, 2gII und 2gIII haben den gleichen Abstand von der Drehachse 15 und sind in gleichen Abständen voneinander angeordnet. Die Achse des einen Hohlraumes, beispielsweise des Hohlraumes 2gl, fällt mit der Achse des vorher beschriebenen Zuführkolbens 12 zusammen. Die Achse des Hohlraumes 2gII stimmt mit der Achse der die Mahlstempel aufweisenden Station überein, während die Achse des Hohlraumes 2gIII mit der Achse der Ausstoßeinrichtung 11 zusammenfällt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird durch eine Drehung der Trommel 2i um 120° um ihre Achse 15 das eingefüllte Material in die Mahlstation gebracht, während der Rückstand 1a in die

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Ausstoß-Station und ein leerer Hohlraum vor den Zuführkolben 12 gebracht wird. Die Operationen der einzelnen Stationen können daher gleichzeitig erfolgen, und es wird die Trommel 2i stets im gleichen Sinn verschwenkt.

Es ist möglich, die Trommel mit mehr als drei Hohlräumen zu versehen, Es ist häufig interessant, vier Hohlräume vorzusehen, weil in manchen Fällen zwei Ausstoß-Stationen nützlich sind, wenn die von den Rückständen gebildeten Blöcke 1a zusätzlichen Einrichtungen zugeführt werden, beispielsweise einem Verbrennungsofen. In diesem Fall findet eine Drehung um 90° statt und es sind die Füll-, Phasentrenn- und Ausstoß-Stationen im Winkel um 90° gegeneinander versetzt.

Fig. 15 zeigt eine bevorzugte Ausfuhrungsform einer Vorrichtung, die von einer solchen Trommel 2i Gebrauch macht. Bei dieser Vorrichtung dreht sich die Trommel ?± um eine Säule 16, die eine Achse für diese Trommel bildet. Zwei einander gegenüberstehende Hubeinrichtungen 17 und betätigen die Mahlstößel 3f und 3g» die dem Hohlraum 2g gegenüberstehen, der sich in der Mahl- und Trennstation befindet. Bei diesem Ausführungsbeispiel nimmt die Säule 16 zusammen mit einer oder mehreren weiteren Säulen 19 die Zugkräfte auf, die durch die von den Hubeinrichtungen 17 und 18 ausgeübten Kräfte entstehen. Diese Kräfte können von einer vorderen Brücke oder vorzugsweise durch hintere Grundplatten 20 und 21 übertragen werden. Demnach sind die Platten 20 und 21 durch die

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Säulen 16 und 19» an denen sie mittels Schrauben 22 befestigt sind, mechanisch miteinander verbunden und dienen zur Abstützung der Hubeinrichtungen 17 und 1Ö, welche die Bewegung der Mahl- und Mischstempel bewirken. Auf diese Weiae arbeiten die Hubeinrichtungen 17 und U, außer während des Hücklaufs, nur unter Axialdruck, was ihren Aufbau vereinfacht. Die anderen Stationen, nämlich die Füll- und die Ausstoß-Station können Antriebe aufweisen, die mit den Säulen und der Mittelsäule verbunden sind.

Die in den Fig. 15 und 16 dargestellten Ausführungsbeispiele haben die Besonderheit, daß das in dem Hohlraum enthaltene Material 1 durch zwei einander gegenüberstehende Stempel 3f und 3g gemahlen wird, von denen jeder eine der Wunde 2e und 2d durchdringt, die zur Führung des Schiebers 2c bzw. der Trommel 2i dienen. Der erste oder zentrale Stempel 3f ist zylindrisch und hat einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser des Hohlraumes 2g. Ferner ist dieser Stempel koaxial zum Hohlraum angeordnet· Der zweite Stempel 3g ist dagegen ringförmig· Der zentrale Stempel 3f läßt, wenn er vollständig vorgeschoben ist, wie es in Fig. 16 strichpunktiert angedeutet ist, zwischen seiner Außenfläche und der Wand des Hohlraumes einen Bingarum 23 bestehen. Dieser Ringraum 23 kann wenigstens teilweise von dem ringförmigen Stempel ausgefüllt werden, wenn dieser vollständig vorgeschoben ist. Der Abschnitt 2dl der Wand 2d, die dem in dem Hohlraum herrschenden Druck unterworfen ist, überträgt die Kraft auf ein Stück 24 des

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Maschinengeatells, beispielsweise auf den Deckel oder die Endwand der Druckkammer der vorstehend beschriebenen Hubeinrichtung, mittels einer Säule 25, die den hohlen Kolbenschaft 26 der Hubeinrichtung 17 durchdringt.

Um diese Säule 25 zu vermeiden, die den Aufbau der Hubeinrichtung kompliziert, und um außerdem die Vermahlung und die Möglichkeiten zur Extraktion der Siebfraktion zu verbessern, kann der ringförmige Stößel 3g durch mehrere kleine Stößel ersetzt werden, die in der Lage sind, in den gleichen Raum 23 einzudringen, der den zentralen Stößel 3f umgibt. Für diesen Fall veranschaulicht Fig. 17 eine Draufsicht auf den druckaufnehmenden Abschnitt der V/and 2d.

Der mittlere Abschnitt 27 dieses Wandungsteiles bildet zusammen mit dem peripheren Abschnitt 28 ein einziges Teil, weil zwischen den Bohrungen 2b, in denen die Stempel gleiten, Verbindungen 29 bestehen bleiben. Diese Stempel können von Zweigen eines mehrteiligen Mahlgliedes gebildet werden, das eine Symmetrieachse aufweist.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht in der Anwendung zweier einander gegenüberstehender mehrteiliger Mahlglieder, die identisch und daher gegeneinander austauschbar sind, die beide eine Symmetrieachse aufweisen und sich gegenseitig durchdringen können« Es versteht sich, daß anstatt mehrteiliger Mahl^J-ieder auch voneinander unabhängige,

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identische Stempel verwendet werden können, die jeweils einen Zweig des mehrteiligen Mahlgliedes ersetzen.

Bei dem in Fig. 18 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der Hohlraum 2, der die Druckkammer bildet, ein Zylinder mit kreisförmigem Querschnitt· Den beiden gegenüberstehenden Bndflächen des Hohlraumes sind drei Stempel zugeordnet. Diese drei Stempel haben bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Form, die wie folgt definiert ist. Der kreisförmige Querschnitt des Hohlraumes 2 ist in sechs gleiche Sektoren S. bis Sg unterteilt. Die beiden Wände 2d und 2e tragen jeweils drei Stempel 30, deren Querschnitt in drei der Sektoren eingeschrieben ist, beispielsweise in die Sektoren S₂, S^ und S₆. Der Querschnitt der Stempel 30 ist maximal gleich dem Querschnitt des Sektors S., und man kann in diesem Fall eine 100%ige Ausbeute an gemahlenem und gesiebtem Gut erhalten. Die sechs Stempel 30 sind in der Lage, in ihrer Gesamtheit die Druckkammer vollständig auszufüllen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Außenfläche 30a der Stempel 30 auf der Seitenwand des Hohlraumes 2 gleiten. Bei einer solchen Ausbildung widerstehen die Stempel 30 radial wirkenden Biegekräften, denen sie während ihres Vorschubes in den Hohlraum ausgesetzt sind, sehr viel besser, weil sie sich an der Seitenwand des Hohlraumes abstützen. Die als Gleitfläche dienende Außenfläche des Stempels kann in der in Fig. 19 dargestellten Weise ausgebildet sein·

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Demgemäß ist die Gleitfläche 50a mit einer weiten Ui. c 31 versehen. Seitliche Kanäle 32 speisen den Kanal 31 während der Kompression des in dem Hohlraum enthaltenen Materials mit fließfähigen Bestandteilen. Die anderen Flächen 30b und 30c des Stempels sind mit in Längsrichtung angeordneten Nuten 5^a versehen. Der Kanal 31 mündet nicht unmittelbar am vorderen -^nde des Stempels, sondern nur über Nuten 3?· ■km anderen Lnde mündet der Kanal 31 jenseits der benachbarten Seitenwand 2d bzw. 2e des Hohlraumes, so daß die austretende Siebfraktion aufgefangen werden kann.

Diese Anordnung ist auch für andere Formen des Stempel geeignet, sofern die stempel einen Flächenabschnitt aufweisen, der an der Seitenwand des Hohlraumes 2 anliegt und in den der Abflußkanal 31 eingearbeitet isto Diese Anordnung erlaubt einen verbesserten Ausstoß der Siebfraktion. Allgemein ist es für eine Verbesserung der Extraktion von Interesse, wenn die in Längsrichtung verlaufenden Kanäle 5 und 5a nicht am vorderen Knde der Stößel münden wie es auch in Fig. 16 für die Nuten 5b dargestellt ist.

Die abgetrennte Siebfraktion wird außerhalb der Wände 2a des Hohlraumes 2 aufgefangen, wie es die Fig. 16 und 20 zeigen. Nachdem das die Siebfraktion bildende Material durch die Nuten oder Kanäle 5» 5b, 5c eines oder mehrerer Stempel 3 oder 30 geflossen ist, gelangt es in eine ^ufnahmekammer 33a oder 33b, aus der es durch ein Kohr 3^- abgeführt werden kann.

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Bei der Ausführungsform nach *'ig. 16 haben die Nuten 5t> im Stempel 3f einen größeren Querschnitt als die Nuten 5c im stempel 3g. Auf diese Weise können Siebfraktionen verschiedener Qualität erhalten werden, die sich in den beiden verschiedenen Aufnahmekammern 33a und 33b sammeln, in denen die verschiedenen, von den Nuten 5*> bzw. 5c gebildeten Kanäle münden.

Das zu behandelnde Material hat häufig eine starke Schleifwirkung· Daher ist der Schaft der Hubvorrichtung 26 oder der auf den zugeordneten Stempel wirkt, und insbesondere die Abstreifdichtung 36» die diesem Schaft zugeordnet ist, durch einen im allgemeinen aus Gußstahl bestehenden Gleitring 37 geschützt, der auf dem Schaft 26 bzw. 35 angeordnet ist und eine Kammer 38 abschließt, in die ein Schmiermittel unter einem Druck injiziert wird, der größer ist als der Druck der extrahierten Stoffe. Es wird ein Schmiermittel verwendet, das mit den extrahierten Stoffen verträglich ist. Bei der Behandlung von Haushaltsabfällen kann beispielsweise ein fermentierbares tierisches oder pflanzliches Fett verwendet werden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann die Füll- und Vorkompressions-Station mit einem eigenen Dränagesystem für Flüssigkeiten versehen sein, die bei der Vorkompression abfließen können. Insbesondere kann dieses System Rinnen oder Nuten im Zuführkolben umfassen, der im Querschnitt so gewählt ist, daß sie nur die Passage dar zu eliminierenden Flüssigkeit zulassen, die sich in dem in die Vorrichtung einzuführenden Material befindet.

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HZ

Weiterhin kann es zweckmäßig sein, die dem Zuführkolben gegenüberliegende Wand mit einem Stempel zu versehen, der in der Lage ist, über die Gleitwand hinaus zurückzuweichen, beispielsweise unter der Wirkung des Druckes des eingeführten Materials, um zu gestatten, daß die ebene Vorderfläche des Zuführkolbens am &nde seines Weges in die Verschiebungsebene des Schiebers oder der Trommel gelangt.

Die Fig. 15» 15a und 1|?b zeigen als Ausführungsbeispiel eine bevorzugte Ausführungsform einer Presse, die dazu geeignet ist, unter guten Bedingungen ein Material nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verarbeiten. Das zu behandelnde Material befindet sich in einem Trichter 13· Üin Zuführkolben 12, der von einer Hubeinrichtung 12b bewegt wird, überstreicht den Boden des Trichters 13 und füllt dadurch einen zylindrischen Hohlraum 2g, der sich in einem schwenkbaren Körper 2i befindet, in korrekter Vi/eise von einem offenen Ende des Hohlraumea her. Da^ andere i-nde des Hohlraumes ist durch eine feste Wand 90 verschlossen. Der Zuführkolben 12 ist zylindrisch und hat das gleiche Profil wie der Hohlraum 2g. In seiner am weitesten vorgeschobenen Stellung liegt seine Stirnfläche 12a in der Gleitebene 2f des körpers 2i. Bei seiner Vorwärtsbewegung schiebt der Zuführkolben 12 daa zu behandelnde Material vor sich her und führt es in den Hohlraum 2g ein. ^s kann erforderlich sein, daß der Zufiihrkolben 12 mehrere Hubbewegungen ausführt, um den Hohlraum 2g ausreichend zu füllen. Gemäß einer Ausgestaltung

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der Erfindung handelt es sich bei der Füllstation 12, 15 gleichzeitig um eine Station zur Entwässerung des in den Hohlraum 2g eingeführten Materials. Zu diesem Zweck kann der Hohlraum 2g mit Öffnungen kleinen Querschnittes versehen sein, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind und die ein Abfließen von Wasser unter der Druckwirkung des Zuführstempels ermöglichen. Allgemein werden die Dimensionen der Hubeinrichtung 12b für den Zuführkolben so gewählt, daß der Zuführkolben einen Frontaldruck in der Größenordnung von 30 bar ausübt. Bei jedem Vorschub des Zuführkolbens 12 steigt der Druck in dem Hohlraum 2g an. Wenn dieser Druck ausreichend hoch ist, wird der Zuführkolben 12 in Vorschubrichtung in einer solchen Stellung angehalten, daß die Ebene seiner Stirnfläche 12a mit der Gleitebene 2f des Körpers 2i zusammenfällt. Danach kann sich der Körper 2i bewegen, ohne daß sich das in dem Hohlraum 2g enthaltene Material ausdehnen und nach außen zurückgedrängt werden kann. Insbesondere Haushaltabfälle sind nach einer Kompression mit 30 bar noch sehr elastisch.

Neben einer gewissen Entwässerung hat die Vorkompression beim Füllen des Hohlraumes die wichtige Wirkung, daß der Kaum zwischen den festen Bestandteilen der Haushalte-Abfälle reduziert wird. Die Folge ist eine Erhöhung der scheinbaren Dichte des Materials und eine nahezu vollkommene Entgasung.

Der drehbare Körper 2i wird dann mittels eines Motors um seine Achse 15 um 90° verschwenkt, da bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der drehbare Körper 2i vier identische Hohlräume 2g enthält, die um seine Achse 1^

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gleichmäßig verteilt aindo Nach dieser Drehung steht dem Zuführkolben 12 ein leerer Hohlraum 2g gegenüber der nun gefüllt werden kann, während der zuvor gefüllte Hohlraum 2g genau zwischen zwei Stempeln 3f und 35 ausgerichtet wird, wie es Fig· 15 zeigt. Eine Hubeinrichtung 101 führt einen nicht dargestellten Bolzen in eine Bohrung 102 des Körpers 2i ein, um diesen Körper genau zu positionieren, trotz erheblicher seitlicher Kräfte, die auf den Körper 2i beim Mahlen und Trennen des in dem Hohlraum 2g enthaltenen Materials auftreten können.

Aus Fig. 15 ist ersichtlich, daß der schwenkbare Körper 2i um eine Achse 16a drehbar ist, die von dem Mittelteil einer Säule 16 gebildet wird, die im Zusammenwirken mit einer zweiten Säule 19 zwei Gestellteile 20 und 21 oder Böden der Hubeinrichtungen miteinander verbindet, an denen sich die Gehäuse 17a bzw» 18a der Hubeinrichtungen 17 und 18 abstützen, bei denen es sich bei der dargestellten Ausführungsform um hydraulische Zylinder handelt· Auch bei den anderen Ausführungsbeispielen werden die Hubeinrichtungen vorzugsweise von hydraulischen oder pneumatischen Zylinder-Kolben-^inheiten gebildet.

Da die Stempel 3f und 3g zueinander und zu dem sich in der Mahlstellung befindenden Hohlraum 2g befinden, sind die von den Hubeinrichtungen 17 und 18 aufzunehmenden Reaktionskräfte ausschließlich axial gerichtet, so daß sie vollständig auf die Säulen 16 und 19 übertragen werden, die Zuganker bilden· Auf diese Weise wird eine

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Ermüdung der Glieder vermieden, mit denen die Gehäuse 17a und 18a der Hubeinrichtungen auf den benachbarten Böden befestigt sind. Weiterhin sind die offenen Enden des Hohlraumes 2g durch feste parallele Wände 2dl, 2dII und 2e verschlossen« die mit den Gehäusen 17a und 18a der benachbarten Hubeinrichtungen 17 und 18 eine mechanische Einheit bilden. Auf diese Weise werden die Kräfte, die von dem in dem Hohlraum 2g eingeschlossenen Material auf die genannten festen Wände 2dl, 2dII und 2e ausgeübt werden, ebenfalls vollkommen auf die Säulen 16 und 19 übertragen. Alle die genannten Merkmale tragen zu einer Vereinfachung und einer Verminderung des Gewichtes der Mahlstation und insbesondere der Hubeinrichtungen 17 und 18 sowie deren Montage auf dem Gestell 16, 19 und 20 bis 22 bei.

Anschließend wird noch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand einiger Beispiele erläutert·

Beispiel 1

Es wurden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Haushalts-Abfälle behandelt. Unter Anwendung eines Druckes in der Größenordnung von 1000 bar und unter Verwendung von Nuten mit einer Tiefe von 7 mm wurde ein Kompost guter Qualität und ein brennbarer, trockener Rückstand mit hohem Brennwert erhalten. Je nach der gewünschten Qualität kann der Querschnitt der Nuten bis auf einige zig Millimeter erhöht werdeno In diesem Fall wird ein Extraktionsdruck von weniger als 1000 bar benötigt. Umgekehrt verlangen engere Nuten die Anwendung von Drücken, die sehr viel höher sein können.

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Beispiel 2

Es wurden Fleischetücke mit geringem Handelswert behandelt, die insbesondere Knochen, Zähne, Haare und Haut enthielten» Es wurde eine Fleischpaste erhalten, die von unerwünschten harten Bestandteilen frei war, und ein Rückstand, der auf andere Weise weiterverarbeitet, insbesondere in Teerkohle verwandelt werden konnte. Die verwendeten Drücke und Nutenquerschnitte liegen in der gleichen Größenordrung wie bei dem vorher behandelten Beispiel.

Beispiel 3

Es wurde grünes Holz von Bäumen und Sträuchern, wie es beispielsweise beim Beschneiden anfällt, vermischt mit Blättern, Rinde usw_o behandelt und es wurden Produkte erhalten, die von einer den Saft enthaltenden Flüssigkeit bis zu einer Cellulose enthaltenden Paste reichten, je nach der Größe des angewendeten Druckes und dem Querschnitt der verwendeten Nuten· Der Rückstand besteht aus trockenem gemahlenem Holz, das in der üblichen Weise verwendbar ist, beispielsweise zur direkten Verbrennung, zur Herstellung von Holzkohle, zur Herstellung von Papierbrei usw._o Es besteht übrigens ein Interesse daran, nur die an Kohlehydraten, Proteinen und Fettkörper reiche Flüssigkeit zu gewinnen, die für Nahrungszwecke und chemische Zwecke brauchbar ist, ohne eine nennenswerte Menge an Cellulose passieren zu lassen, die aus dem Rückstand gewonnen werden kann. In diesem Fall muß der Querschnitt der Nuten sehr klein sein. Es genügt eine Tiefe von 2 bis 6 mm, je nach dem eingesetzten

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Material und dem gewünschten Zweck» Im Grenzfall können die Stempel eine glatte Außenfläche haben und es wird die Flüssigkeit durch das Spiel zwischen dem Stempel und der Wand des Hohlraumes ausgepreßt.

Beispiel 4

Es wurden Pflanzen von der Art des provencalischen Kohres oder des Sorghum behandelt, bei denen es sich um schnell wachsende Pflanzen handelt, deren cellulosehaltigen Fasern zur Herstellung von Cellulosefasern bestimmt sind, die einen Papierbrei ergeben können· Das erfindungsgemäße Mahl- und Siebverfahren erlaubt es, das unerwünschte Mark abzutrennen und im Rückstand die brauchbaren Fasern zu gewinnen· Die verwendeten Drücke und Nutenquerschnitte liegen in der gleichen Größenordnung wie bei der Behandlung von grünem Holz·

Beispiel 5

Es wurden nach der Erfindung Futterpflanzen behandelt, insbesondere Luzerne und Maisstroh· Dabei bestehen zwei Möglichkeiten, nämlich die Verwendung von Stempeln mit sehr feinen Nuten oder gar glatten Stempeln zur Entwässerung dieser Produkte oder die Verwendung von Stempel mit größeren Nuten, deren Tiefe einen oder mehrere Millimeter beträgt, um einen Brei zu extrahieren, der auf andere Weise weiterverarbeitet werden kann und reich an Zucker und Proteinen ist. Der Rest bildet ein trockenes und dichtes Futtermittel, das nicht mehr gärt und lagerfähig ist·

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Beispiel 6

^s wurden Markknochen behandelt, um ihnen das Mark zu entziehen, insbesondere zu Ernährungszwecken, ohne Lösungsmittel einsetzen zu müssen,, Der Rückstand enthält die harten Bestandteile der Knochen und kann insbesondere durch Pyrolyse weiterverarbeitet werden.

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*⁵

Leer&eite

Claims

Patentansprüche

fly Verfahren zur Behandlung eines mehrphasigen Materials, das eine feste Phase und eine flüssige oder pasteuse Phase umfaßt, wie es insbesondere beim Mahlen vorkommt und das anschließend einer Siebung oder Sichtung unter Druck unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Material gleichzeitig gemahlen und gesiebt wird, indem es in eine geschlossene Druckkammer gebracht und in die Druckkammer mindestens ein Stempel vorgeschoben und dadurch gleichzeitig ein zerkleinertes Produkt durch kalibrierte Öffnungen der Druckkammer ausgestoßen wird.

2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, nachdem es in die geschlossene Druckkammer eingebracht worden ist, unter gleichzeitigem Komprimieren gemahlen wird, indem wenig* stens ein Stempel in die Druckkammer vorgeschoben wird, während gleichzeitig die flüssige oder pasteuse Phase des derart gemahlenen und komprimierten Materials durch kalibrierte Kanäle, die in die Druckkammer münden, zum Ausfließen gebracht wird, daß anschließend der Stempel zurückgezogen und der in dem Material zurückbleibende Hohlraum, der durch das Eindringen des Stempels in das sich in der Druckkammer befindende Material entstanden ist, beseitigt wird, indem das Volumen der Druckkammer vermindert wird, und daß danach der Stempel erneut in die Kammer vorgeschoben wird«

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material gemahlen und komprimiert wird, indem jeder von mehreren Kolben bzw. Jede von mehreren Kolbengruppen abwechselnd und nacheinander vorgeschoben und zurückgezogen wird, während jedesmal die anderen Kolben bzw. Kolbengruppen in ihren Stellungen gehalten werden,

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das der Druckkammer zugeführte Material vor dem unter Druck stattfindenden Mahlen und Sieben verdichtet und/oder gepreßt und/oder von einem Flüssigkeitsüberschuß befreit wird,,

5» Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4·, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere einer von einer Wand (2d, 2e, 2i) begrenzten Druckkammer (2g), die mit einer Einrichtung (12, 13) zum Zuführen des zu behandelnden Materials versehen ist, über kalibrierte Kanäle (5c, 5d) mit mindestens einer Aufnahmekammer (33a» 33b) für eine durch Sieben abgetrennte Fraktion verbunden ist, daß die Wand (2e) der Druckkammer mindestens eine Durchbrechung aufweist, in die ein profiliertes Mahlglied (3f) eingreift, das in seiner Achsrichtung beweglich ist und unter Druck in die Druckkammer einzudringen vermag, das mit einer Antriebseinrichtung (18) gekoppelt ist, die dem Mahlglied (3f) eine Axialbewegung in entgegengesetzten Richtungen zu erteilen vermag, und dessen Querschnitt kleiner ist

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als der Querschnitt der Druckkammer (2g) in allen zu seiner Achse senkrechten Ebenen, derart, daß ein Kindringen des Druckgliedes in die das zu behandelnde Material enthaltende Kammer gleichzeitig ein Mahlen und ein Komprimieren dieses Materials bewirkt, daß außer dem Mahlglied (31') eine Kompensationseinrichtung (3g» 17) zur Verminderung des Volumens der Druckkammer (2g) vorhanden ist, die eine Beseitigung des Hohlraums ermöglicht, der in dem sich in der Druckkammer befindenden Material nach jedem Eindringen und Zurückziehen des Mahlgliedes (3f) verbleibt, und daß eine Einrichtung (10, 11) zum Entfernen trockener Rückstände aus der Druckkammer nach der Abtrennung der gesiebten Fraktion vorhanden ist·

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Abschnitt der Druckkammer (2g) die Form eines Zylinders hat und die Kompensationseinrichtung (3g» 17) einen Kompensationskolben (3g) umfaßt, dessen Querschnitt dem Querschnitt des Zylinders gleich ist und der in den Zylinder einzudringen vermag.

Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationseinrichtung (3g» 17) wenigstens ein zweites Mahlglied (3g) aufweist, das ebenso wie das erste Mahlglied (3f) profiliert und

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in Axialrichtung beweglich ist und in wenigstens einer Durchbrechung in der Wand (2d) der Druckkammer eingreift und dessen Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt der Druckkammer in allen zu seiner Achse senkrechten Ebenen.

Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen, in welche die beiden Mahlglieder (3f, 3g) eingreifen, voneinander verschieden sind und an verschiedenen Seiten der Druckkammer in diese münden.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Mahlglieder (3f» 3g) oder das eine Mahlglied und der Kompensationskolben parallele Achsen haben und die ihnen zugeordneten Durchbrechungen einander gegenüberstehend in die Druckkammer (2g) münden.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der kalibrierten Kanäle zwischen dem Mahlglied (3f) und/oder dem Kompensationskolben (3g) und der Durchbrechung angeordnet ist, und zwar vorzugsweise in Form von im wesentlichen axialen Nuten (5c, 5d) an der Außenfläche des Mahlgliedes (3f) bzw. des Kompensationskolbens (3ß) oder an der Innenfläche der zugeordneten Durchbrechungen.

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11» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10» dadurch gekennzeichnet, daß die kalibrierten Kanäle (5^C» 5d) mindestens zwei Gruppen bilden, in denen die Kanäle (5c) der einen Gruppe einen anderen ^uerschnitt aufweisen als die Kanäle (^d) der anderen Gruppe, und daß jedor Kanal-Gruppe eine andere Aufnahmekammer (35a» 33b) zugeordnet ist, in der die Kanäle der zugeordneten Gruppe münden.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche ^CJ> bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Mahlglieder (3g) einen ringförmigen Querschnitt aufweistο

13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 1<'?, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlglieder (3f, 3g) unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen»

14, Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des einen liahlgliedes (3g) wenigstens ebenso groß ist wie der Außendurchmesser des anderen Mahlgliedes (3f)·

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Mahlglied mehrteilig ist und mehrere parallele Stempel (30) umfaßt, die um die Mittelachse des Mahlgliedes verteilt angeordnet sind und von denen jeder in eine entsprechende Durchbrechung in der Wand der üruckkammer eingreift.

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16« Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mehrteilige Mahlglieder mit zueinander parallelen Mittelachsen derart einander gegenüberstehend angeordnet sind, daß Stempel (30) des einen Mahlgliedes in Zwischenräume zwischen Stempeln des anderen Mahlgliedes eingreifen.

17o Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, duß jeder Stempel mit seinem der Mittelachse des mehrteiligen Mahlgliedes abgewandten Abschnitt (30a) seiner Außenfläche auf der Innenfläche der Druckkammer gleitet.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer aus einem an seinen beiden &nden offenen Hohlraum (2g) besteht, der sich in einem quer zur Achse des Hohlraumes zwischen zwei Stellungen beweglichen Körper (2i) befindet, in dessen erster Stellung der Hohlraum (2g) wenigstens einem Mahlglied (3f) und in dessen zweiter Stellung der Hohlraum der Einrichtung (10, 11) zum Entfernen von Rückständen gegenübersteht»

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (2i) um seine Achse schwenkbar und mit wenigstens drei gleichmäßig um die Achse verteilten und im gleichen Abstand von der Achse angeordneten Hohlräumen (2g) versehen ist, von denen jeder nacheinander in die erste und die zweite Stellung bringbar ist.

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20. Vorrichtung nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß zwei Mahlglieder Of, 3g) vorhanden sind, die in die Druckkammer (2g) von einander gegenüberliegenden leiten einzudringen vermögen, daß der Körper (2i) um den Mittelteil (I6a) einer von mehreren Säulen (16, 19) schwenkbar ist, die iwei Gestellteile (20, 21) verbinden, an denen sich jeweils eine Hubvorrichtung (17, 18) zum Antrieb des zugeordneten Mahlgliedes (3f, 3g) abstützt, und daß die einander gegenüberliegenden üeiten von Wänden (21d, 21e) gebildet werden, die mit den festen Teilen (i?a, 18a) der Hubvorrichtung (17, 18) eine mechanische Einheit bilden.

ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Hohlraum (2g) des Körpers (2i) in eine dritte stellung bringbar ist, die vor der ersten stellung liegt und in der der Hohlraum (2g) einer Einrichtung (12, 13) zum Einführen des zu behandelnden Materials in den Hohlraum gegenübersteht.

22o Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21,

dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stempel (30) des mehrteiligen Mahlgliedea eine ax:.al gerichtete iJamnielnut (31) aufweist, in die oine Anzahl Quernuten (32) mündet und die ihrerseits an einem ^nde in eine Aufnahmekaiamer mündet, während ihr anderes geschlossen ist.

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23. Vorwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 22 zur Herstellung eines organischen Produktes und eines Brennstoffes aus Haushalts-Abfällen.

24ο Verwendung nach Anspruch ;?3» dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Mahlglied Nuten mit einer Tiefe von 2 bis 30 mm aufweist und die Haushalte-Abfälle einem Druck zwischen 5OO und 2000 bar ausgesetzt werden.

25. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 22 zur Eehandlung von Fleisch für die Wurst- und Pastoten-Herstellungo

26. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 22 zui* Herstellung von cellulosereichen trockenen Rückständen und einer an organischen Stoffen reichen Elüssigkeit aus grünen Baumund Sträucherfragmenten.

27o Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 22 zur Entfernung des Marks aus schnell wachsenden Pflanzen wie provencaliachem Rohr oder Sorghum und -Urzeugung eines an Cellulose reichen Rückstandes.

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28· Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 22 zur Extraktion von Mark aus Markknochen.

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