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Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von zerkleinerten Kunststoffen unterschiedlicher Dichte
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von zerklei¬ nerten Kunststoffen unterschiedlicher Dichte mit Hilfe einer Strömung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- rens.
Aus der DE 40 23 434 A1 ist ein Verfahren zur Separierung von Kunststoffmaterialien bekannt, bei dem zerkleinerte und teil¬ weise mit Fremdstoffen durchsetzte Kunststoffe zusammen mit einer Flüssigkeit einem Flotationsbecken unterhalb dessen Flüssigkeitsoberfläche zugeführt werden, wobei die Flüssig¬ keitsoberfläche mit Hilfe eines Schaufelrades ständig in Bewegung gehalten wird. Dadurch werden die auf der Flüssig¬ keitsoberfläche treibenden Kunststoffe mit einer spezifischen Dichte kleiner als die der Flüssigkeit an das Ende des Bec¬ kens getrieben, wo sie entnommen werden. Die Kunststoffe mit einer spezifischen Dichte größer oder gleich der der Flüssig¬ keit werden unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche durch einen am Beckenboden angeordneten Trichter entnommen.
Bei diesem Verfahren soll durch eine niedrige Einströmge¬ schwindigkeit ein Auftrieb der schwereren Bestandteile ver¬ hindert werden, so daß diese auf den Boden des Beckens ab¬ sinken, während die leichteren Kunststoffmaterialien an der Oberfläche schwimmend mit Hilfe des Schaufelrades bis zum Ende des Beckens transportiert und dort entnommen werden. Dabei ist jedoch eine sichere Trennung der schweren Kunst¬ stoffe von den leichten Kunststoffen nicht gewährleistet, da die leichten Kunststoffe und die schwereren Kunststoffe hau-
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fig anander haften, so daß die schwereren Kunststoffe die leichteren Kunststoffe beim Absinken mitnehmen und mithin keine Trennung erfolgt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen von zerkleinerten Kunst¬ stoffteilchen unterschiedlicher Dichte mit Hilfe einer Strö¬ mung zu erreichen, womit eine sichere Trennung unterschied¬ licher Kunststoffe erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einem Trennbecken oder dgl. ein Gemisch aus Flüssigkeit und zer¬ kleinerten Kunststoffmaterialien unterschiedlicher Dichte zugeführt wird, daß in einem in dem Trennbecken angeordneten Kanal bzw. Strömungsbecken über deren Länge verteilt Strömun¬ gen durch Flüssigkeitszufuhr in wenigstens zwei vertikalen Ebenen erzeugt werden, und daß das Flüssigkeit-Kunststoff- Gemisch nach Durchlaufen des Trennbeckens in einen Sammel¬ behälter eingeleitet wird, in dem die im Bereich der Flüssig- keitsoberfläche schwimmenden leichteren Kunststoffe entnommen bzw. in einem separaten Behälterabschnitt gesammelt werden, während die schwereren Kunststoffe auf den Behälterboden absinken und dort entnommen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Gemisch aus zerkleinerten Kunststoffmaterialien und Flüssig¬ keit vor Eintritt in das Trennbecken in einer Verwirbelungs- stufe durchwirbelt, um die Kunststoffteilchen von anhaftenden Fremdstoffen wie z.B. Luft zu trennen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mithin über einen längeren Strömungsweg durch die über die Längsachse verteil¬ ten Strömungen auf zwei verschiedenen Ebenen eine ständige Bewegung des Flüssigkeit-Kunststoff-Gemisches aufrechterhal-
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ten, so daß die eventuell an den schwereren Kunststoffmate¬ rialien anhaftenden leichteren Kunststoffe frei in der Strö¬ mung schwimmen und dadurch die Möglichkeit haben, nach oben zu treiben. Da dieser Vorgang über dem Strömungsweg ständig wiederholt wird, ist sichergestellt, daß am Ende des Strö¬ mungsweges die schwereren Kunststoffteilchen nach unten ge¬ sunken sind und die leichteren Kunststoffteilchen sich im oberen Teil des Kanals befinden. Die Entnahme der leichten Kunststoffteilchen erfolgt dann im Sammelbehälter z.B. durch Abschöpfen. Die schweren Kunststoffteilchen sammeln sich am Boden des Sammelbehälters. Die Flüssigkeit und ggf. auch die Kunststoffe können erfindungsgemäß der Verwirbelungsstufe erneut zugeführt werden, so daß eine umweltfreundliche Ar¬ beitsweise gewährleistet ist.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem Trennbecken ein Kanal ausgebil¬ det ist, der aus mehreren hintereinander angeordneten Kanal¬ abschnitten besteht, die in Strömungsrichtung nach unten geneigt sind, daß im Kanal über seine Länge verteilt Düsen¬ anordnungen angeordnet sind und daß der letzte Kanalabschnitt in einen sich an das Trennbecken anschließenden Sammelbehäl¬ ter mündet.
In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Düsenanordnung untere Düsen aufweist, die in ihrer Richtung geringfügig zum Kanalboden geneigt sind, während obere Düsen der Düsenanordnung im wesentlichen horizontal verlaufen oder geringfügig nach oben geneigt sind. Jede Dü- senanordnung kann erfindungsgemäß Düsen besitzen, die in Strömungsrichtung V-förmig verlaufend angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung der Düsenanordnung ist sichergestellt, daß über den gesamten Kanalguerschnitt sowohl im oberen wie im unteren Bereich immer eine Strömung aufrechterhalten
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wird .
Um die Trennanlage möglichst klein bauen zu können und den¬ noch einen Strömungsweg von einer bestimmten Länge zu errei- chen, können gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mehrere Kanalabschnitte mäanderförmig hintereinander angeord¬ net sein.
In besonders einfacher Weise läßt sich das erreichen, indem die Kanalabschnitte durch im Trennbecken angeordnete Trenn¬ wände gebildet sind.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist dem Trennbecken eine Verwirbelungskammer vorgeschaltet. Diese besteht zweckmäßigerweise aus einem säulenartigen Behälter, der einen unteren Einlaß für das Flüssigkeit-Kunststoff-Ge¬ misch und einen oberen Auslaß zur Überleitung in das Trenn¬ becken aufweist.
Um die in dem Trennbecken getrennten leichteren und schwere¬ ren Kunststoffe in einem Sammelbehälter auffangen zu können, ist in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgesehen, daß in der an den Sammelbehälter angrenzenden Behälterwand über¬ einander angeordnete Öffnungen zur Einleitung der leichteren und schwereren Kunststoffteilchen in den Sammelbehälter aus¬ gebildet sind.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich ein Trennen von Kunststoffmaterialien bis zu einem Grade erreichen, der für die Praxis ausreichend ist, um die Kunststoffe wieder ver¬ wenden zu können. Für manche Kunststoffe kann eine noch wei¬ tere Feintrennung gewünscht sein. Dies kann dadurch gesche¬ hen, daß das Verfahren wiederholt wird, indem mehrere Vor¬ richtungen, bestehend aus Trennbecken und Sammelbehälter,
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nacheinander geschaltet werden. Für Großanlagen können mehre¬ re Trennbecken mit jeweils vorangestellten Verwirbelungskam- mern parallel zueinander angeordnet werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den An¬ sprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trennen zer¬ kleinerter Kunststoffe, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1 und
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1.
Die Vorrichtung zum Trennen zerkleinerter Kunststoffe besteht im wesentlichen aus einem Trennbecken 1 , in dem ein Kanal 2 bzw. eine Strömungsbahn angeordnet ist. Der Kanal 2 besteht aus mehreren Kanalabschnitten 3, 3a, 3b, 3c. Die einzelnen Kanalabschnitte sind in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungs¬ beispiel mäanderförmig hintereinander angeordnet. Dies er¬ folgt in einfacher Weise durch Trennwände 4, 4a, 4b, 4c. Die unteren Abschnitte 5, 5a, 5b, 5c der Kanalabschnitte 3, 3a, 3b, 3c sind wannenförmig ausgebildet. Die Strömungsrichtung des Flüssigkeits-Kunststoff-Gemisches ist in Fig. 1 durch Pfeile 17a dargestellt.
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Jeder Kanalabschnitt 3, 3a, 3b, 3c ist in Strömungsrichtung nach unten geneigt, so daß der letzte Kanalabschnitt 3c tie¬ fer liegt als der erste Kanalabschnitt 3. Dadurch wird eine Art Rutsche für die Kunststoffteile gebildet. An den letzten Kanalabschnitt 3c schließt sich ein Sammelbehälter 6 an. Der Sammelbehälter ist in Fig. 4 näher dargestellt. Der letzte Kanalabschnitt 3c mündet in einen durch eine Zwischenwand 6d in dem Sammelbehälter 6 gebildeten Vorsammelbehälter 6a, welcher eine schräge Bodenfläche 6b aufweist, die in einen Nachsammelbehälter 6c mündet, welcher einen tiefergelegenen Boden 7 aufweist. Die leichteren Kunststoffteilchen sammeln sich im Vorsammelbehälter 6a, während die schwereren auf den Boden 7 absinken.
Damit die schwereren Kunststoffteilchen in den Sammelbehälter 6 gelangen können, ist in einer Behälterwand 1a des Trenn¬ beckens 1 eine Öffnung 1c angebracht. Ebenso ist für die leichteren Kunststoffteilchen in der Behälterwand la eine Öffnung 1b angebracht. Im Bereich des Flüssigkeitsspiegels 8 ist eine Austrittsleitung 9 vorgesehen.
Wie die Fig. 1 und 3 zeigen, ist vor dem Trennbecken 1 mit dem Kanal 2 eine Verwirbelungskammer 10a angeordnet, die aus einem säulenartigen Behälter 10 besteht, der unten einen Einlaß 11 und oben einen Auslaß 12 besitzt. In der vorge¬ schalteten Verwirbelungsstufe sollen die Kunststoffteilchen von anhaftenden Fremdstoffen, wie z.B. Luftbläschen, befreit werden.
Vor dem Einlaß 11 ist ein Zufuhrkanal 13 vorgesehen, welcher eine Transportvorrichtung 1 aufweist, die die zerkleinerten Kunststoffmaterialien einem Flüssigkeitskanal 15 zuführen, wobei die Flüssigkeit mit Hilfe einer Pumpe 16 gefördert wird.
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Wie sich aus der Fig. 1 und 2 ergibt, sind jedem Kanalab¬ schnitt 3, 3a, 3b, 3c über seine Länge verteilt Düsenanord¬ nungen 17 zugeordnet, deren Düsen 18 und 19 vertikal überein¬ ander angeordnet sind. Die Düsen 18 befinden sich dabei in der Nähe des Bodens des Kanals 2, während die Düsen 19 sich im Bereich des Wasserspiegels befinden. Die Düsenanordnung 17 wird über die Leitung 20 mit Flüssigkeit beaufschlagt. Die Richtung der Düsen 18, 19 verläuft entsprechend der zu erzie¬ lenden Strömung, die in Fig. 1 durch Pfeile 17a angedeutet ist.
Die Arbeitsweise der Trennvorrichtung ist folgende:
Über die Pumpe 16 wird eine Flüssigkeit in den Flüssigkeits- kanal 15 eingeleitet, der mit dem Zufuhrkanal 13 für die Kunststoffteile in Verbindung steht. Das Flüssigkeit-Kunst¬ stoff-Gemisch gelangt in den Einlaßkanal 11 , der das Gemisch in die Verwirbelungskammer 10a weitertransportiert, die als säulenförmiger Behälter 10 ausgebildet ist. Eine Verwirbelung kommt dadurch zustande, daß der säulenartige Behälter 10 raummäßig größer als der Einlaß 11 ist. Die Verwirbelung kann noch dadurch verstärkt werden, daß der Einlaßkanal nach Art einer Venturidüse ausgebildet ist. Die Zuführung des Gemi¬ sches erfolgt im unteren Bereich des säulenartigen Behälters 10, während über den oben im 'Behälter 10 angeordneten Auslaß 12 dieses Gemisch aus Flüssigkeit und zerkleinerten Kunst- stoffmaterialien dem im Trennbecken 1 ausgebildeten Kanal 2 zugeführt wird. Durch die Düsenanordnung 17 in jedem der Kanalabschnitte 3, 3a, 3b, 3c wird dafür gesorgt, daß das Gemisch aus Flüssigkeit und zerkleinerten Kunststoffteilchen ständig in Bewegung gehalten wird, so daß die leichteren Kunststoffteile nach oben schwimmen, während die schwereren Kunststoffteile nach unten absinken. Die obenauf schwimmenden Kunststoffe werden mit Hilfe der Düsen 19 in jedem der Kanal-
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abschnitte 3, 3a, 3b, 3c weitertransportiert, während die abgesunkenen Kunststoffe mit Hilfe der Düsen 18 in jedem der Kanalabschnitte 3, 3a, 3b, 3c weitertransportiert werden.
Es werden mithin in dem Kanal 2 in zwei Ebenen über seine gesamte Länge verteilt Strömungen erzeugt, die entlang des Strömungsweges für eine Trennung der leichteren Kunststoff¬ teilchen von den schwereren Kunststoffteilchen sorgen. Durch die ständige Bewegung und Verwirbelung mit Hilfe der Düsen- anordnung 17 in jedem der Kanalabschnitte 3, 3a, 3b, 3c wird dafür gesorgt, daß an den schwereren Kunststoffen anhaftende leichtere Kunststoffe getrennt werden, so daß sie aufschwim¬ men können, während die schwereren nach unten absinken.
Damit eine möglichst flächendeckende Beaufschlagung des Ka¬ nals 2, insbesondere des unteren Teils des Kanals erfolgt, sind die Düsen 18 V-förmig in Strömungsrichtung verlaufend angeordnet. Es können darüber hinaus an den Trennwänden 4 im Kanal 2 nicht dargestellte Düsenanordnungen ähnlicher Art und Leitvorrichtungen, wie z.B. Leitbleche vorgesehen sein.
Hat das Gemisch aus Flüssigkeit und Kunststoffteilchen den letzten Kanalabschnitt 3c durchströmt, hat schon eine weitge¬ hende Trennung der Kunststoffe stattgefunden, so daß die schwereren Kunststoffteilchen am Boden des Kanalabschnitts 3c fließen, während die leichteren oben schwimmen. Das Abnehmen der leichteren Kunststoffteilchen kann auf verschiedenste Weise vorgenommen werden, beispielsweise durch eine übliche Fördereinrichtung, z.B. eine Schöpfeinrichtung.
Die schwereren, im letzten Kanalabschnitt 3c am Boden sich ansammelnden Kunststoffteilchen gelangen über die Öffnung 1c in den Sammelbehälter 6 und über die schräge Bodenfläche 6b in den Nachsammelbehälter 6c, wo sie entnommen werden können.
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Bei der geschilderten Verfahrensweise wird im Kreislauf ge¬ arbeitet. Die mit Hilfe der Pumpe 16 geförderte Flüssigkeit, die die aus dem Zufuhrkanal 13 eingebrachten Kunststoffmate- rialien mitnimmt, gelangt in die Verwirbelungskammer 10a und dann in das Kanalsystem 2 und schließlich in den Sammelbehäl¬ ter 6 und von da aus über die Austrittsleitung 9 wieder zu¬ rück zur Pumpe.
Falls eine weitere Feintrennung gewünscht wird, kann das Ver¬ fahren mit Hilfe der Vorrichtung, bestehend im wesentlichen aus Trennbecken 1 mit nach vorne abfallendem Kanal 2 und Sammelbehälter 6, wiederholt werden.
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