用于从废弃的材料回收次级原材料的粉碎设备和控制所述粉碎设备的方法与流程

本发明涉及用于从废弃的材料回收次级原材料的粉碎设备和控制这种粉碎设备的方法。

次级原材料通常是指从废弃的材料通过再处理(循环利用)获得的原材料。它用作用于新产品的生料并且籍此有别于原始的(从自然中获得的)原材料。本发明也与在原材料经济的范围内以阶梯式利用或重复利用的方式第二次或重复次数地使用的材料有关。使用次级原材料保护了有益的自然资源并且对可持续的发展作贡献。

废弃的材料可在本发明的范围内特别是指复合材料，像例如在循环利用-再处理电气设备和电子设备或电气组件和电子组件时出现的复合材料，是指来自铁金属、非铁金属、纤维复合材料或其它合成材料(塑料)的循环利用单体材料或循环利用混合材料并且/或者是指木材部分和/或茎部分，例如老木或再生木、剥皮原木、边角料木块剩余物或其它木材剩余物，如特别是指碎屑、废纸或麦秆，以及是指来自循环利用产业中上游的其它的粗粉碎工序的材料部分或来自燃烧过程的残渣。

为了从废弃的材料中工业化地回收次级原材料，已知多种粉碎设备。

例如，在此参考在ep1536892b1、ep1721674b1或wo2010/057604a1中描述的粉碎设备，这些设备各包括具有在圆柱形的壳体中转动的冲击工具的第一粉碎级，用于废弃的材料的馈送通道被引导到冲击工具的中央区域，其中，冲击工具以高转数转动并且籍此产生高速的径向空气涡流，其将在第一粉碎级中冲击粉碎的材料部分沿着从在圆柱形的壳体中构造的开口，以将充分粉碎的材料部分排放到收集室中。

从现有技术已知的粉碎设备不利的是材料通过量受壳体中的出口开口的限制。

由此出发，本发明的任务在于提供一种特别在材料通过量方面改进的、用于从废弃的材料中回收次级原材料的粉碎设备以及控制该粉碎设备的方法。在本发明的扩展型式中，所述设备和方法应特别是用于从废弃的材料产生粉尘。

根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的粉碎设备以及通过具有权利要求10的特征的控制方法解决。

用于从废弃的材料回收次级原材料的粉碎设备的解决方案主要包括第一粉碎阶段，该第一粉碎阶段具有用于将废弃的材料馈送到具有转动的冲击工具的第一壳体的馈送通道，该冲击工具用于将废弃的材料粉碎为冲击粉碎的材料部分并且产生空气涡流，该空气涡流将冲击粉碎的材料部分从第一粉碎阶段带到在第一粉碎阶段的下游的第二粉碎阶段的双层壁的第二壳体的两壁之间，其中，第二粉碎阶段20的双层壁的壳体在外壁处设有第一筛并且在内壁处设有第二筛，其中，通过这些筛相应的磨细粉碎的材料部分到达位于各筛下游的收集室中。

较佳的是，在第二粉碎阶段的双层壁的壳体处在外壁的内侧上布置第一摩擦筛，并在内壁的外侧上布置第二摩擦筛。

通过第二粉碎阶段根据本发明构造为双层壁的壳体，其壁各设有用于相应的磨细粉碎的材料部分通过的筛的方式，能提供具有利的显著提高的从废弃的材料回收的次级原材料的材料通过量的粉碎设备。

特别较佳的是，可在此充分利用空气涡流，以使得待粉碎的材料自身摩擦和/或在用于粉碎的摩擦元件或摩擦筛处摩擦。

可单独或彼此结合使用的有利的构造和改型是从属权利要求的主题。

这样在粉碎设备的设置中较佳的是，第一粉碎阶段的第一壁的内侧设有间隙边缘，当这些材料由冲击工具被离心抛到间隙边缘上时，间隙边缘继续促进废弃的材料的冲击粉碎。

就单一材料用作废弃材料和/或应当获得具有相同分布的颗粒尺寸的次级原材料而言，证实了在粉碎设备的设计中使用具有在两个筛中的同样大小的孔径的摩擦筛是有效的。

就与之相反的混合材料用作废弃材料和/或应当获得具有不同分布的颗粒尺寸的次级原材料(无论从单一材料或从混合材料获得)而言，证实了在粉碎设备的替代的设计中使用具有不同大小的孔径的摩擦筛是有效的，其中，一个摩擦筛的孔径较佳地选择为大于另一摩擦筛中的孔径。

在两种情形中都特别证明了摩擦筛有效，摩擦筛较佳地构造为所谓的筛，像由德国公司hein，lehmann有限公司提供的那些。众所周知，筛根据特别的方法制造，该方法使得能够在板厚中制造最细的孔，板厚能够是孔径的数倍。有利地，筛特别是具有锥型孔，其中通过方向是倾斜设置的，以使得限定颗粒尺寸的鳞片状的、粗糙的表面支持摩擦工序。

就颗粒尺寸-根据馈送的废弃的材料-对次级原材料的技术特性具有主要影响以及因此通过摩擦筛到达的磨细粉碎材料部分需要进一步区分的颗粒尺寸分布，在根据本发明的粉碎设备的有利改型中，对应于摩擦筛的其它与限定的颗粒尺寸匹配的筛可在下游。

为了也能够回收具有限定的纤维长度的磨细粉碎的纤维材料部分，摩擦筛中的孔间距较佳的是沿双层壁的壳体的周向小于沿其纵向延伸方向。换言之：就沿纵向延伸方向并且由此沿冲击粉碎的材料部分的典型的运动方向，冲击粉碎的材料部分遇到的孔间距大于沿横向延伸方向遇到的孔间距而言，具有这样的优点，即在摩擦筛中的孔通过相互之间有足够的间距发挥出纵向纤维的摩擦作用。

在粉碎设备的另一设置中较佳的是，当第二粉碎阶段的双层壁的壳体的盖设有摩擦条时，当冲击粉碎的材料部分通过摩擦条时，摩擦条进一步促进该材料部分的摩擦粉碎。

在粉碎设备的另一设计中较佳的是，通过设备的材料部分、特别是磨细粉碎的材料部分的通过量由吸入气流来支持。

其中，特别证明有效的是，促进材料通过量的抽吸装置至少属于第二收集室。

本发明也涉及控制如前所述的粉碎设备的方法，其特征在于调节装置，借助该调节装置，在收集室中的体积流量的比例关系能够调节成使得在第二粉碎阶段的壳体的内壁之后的收集室中的磨细粉碎的材料部分的体积流量大于在第二粉碎阶段的壳体的外壁之后的收集室中的磨细粉碎的材料部分的体积流量。

该方法的第一改型优选地特征在于，作为体积流量比例关系的调节装置，至少一个抽吸装置的转数是可变的。

本方法的第二改型优选地特征在于，作为体积流量比例关系的调节装置，在至少一个收集室中布置降低(节制)体积流量的控制阀。

本发明的第三改型优选地特征在于，驱动冲击工具的电动机的电动机电流是可适应的，特别是当材料加料改变或波动时和/或当在第一粉碎阶段的第一壳体中受到堵塞的威胁时。

在根据本发明的粉碎设备中，特别地证明这样的体积流量比例关系是有效的，在该体积流量比例关系的情况下，外收集室的体积流量与内收集室的体积流量之比小于1，优选地特别地为2:3。

最后，本方法的改型的特征在于，通过测量各收集室中的止滞压力间接地监测体积流量比例关系，其中，正确调节的体积流量比例关系的特征在于，在第二粉碎阶段的壳体的内壁之后的内收集室中的止滞压力小于在第二粉碎阶段的壳体的外壁之后的外收集室中的止滞压力。

本发明适于工业化地回收次级原材料，特别是从

复合材料，例如像在循环利用再处理电气设备和电子设备或电组件时出现的复合材料那样；和/或

来自铁金属、非铁金属、纤维复合材料或其它合成材料(塑料)的循环利用单一材料或循环利用混合材料；和/或

木材部分和/或茎部分，如老木或再生木、剥皮原木、边角料木块剩余物或其它木材剩余物，如特别是碎屑、废纸或麦秆；和/或

来自循环利用产业中上游的其它的粗粉碎工序的材料部分或来自燃烧工序的残渣。

本发明同样能特别用作制造或准备替代燃料，替代燃料较佳地在分类(装置)或分筛(装置)后，能在粉尘燃烧器中燃烧。在燃烧器具中用作附加的燃烧剂也是可构想的。

以下将依据在附图中示例性地示出地两个用于从废弃的材料回收次级原材料的粉碎设备进一步解释本发明的这些和其它特征及优点，然而，本发明不限于此，。

附图示意地示出：

图1是用于例如从废弃的纤维复合材料回收次级原材料、特别是相同粒度分布的颗粒尺寸的粉碎设备的第一实施例；以及

图2是用于例如从废弃的木材和/或茎料材回收次级原材料、特别是不同粒度分布的颗粒尺寸的粉碎设备的第二实施例。

在以下的较佳实施例的描述中，相同的附图标记表示相同的部件。

在图1和2中，各示出用于从废弃的材料90回收次级原材料99的粉碎设备1。

可观察到的是，第一粉碎阶段10在粉碎设备1的下部区域中实现。经由馈送通道50馈送到该第一粉碎阶段10的废弃材料90在此由以已知的方式例如构造为转子刀的冲击工具12打碎。在构造为例如圆柱形的或六边形的、八边形的或其它多边形的第一壳体11中转动的冲击工具12较佳地尺寸设置为，根据所馈送的材料90的密度产生径向的空气涡流，并且因此对于冲击粉碎的材料部分91产生筛分作用，已经历足够的冲击粉碎的冲击粉碎的材料部分91以高速被离心抛到布置在第一粉碎阶段10之上的第二粉碎阶段20中。

为此，冲击工具12可装备促进上述筛分作用的铲(挖斗)(未示出)。

当如示出的那样第一粉碎阶段10的壳体11的内侧设有间隙边缘61时，当废弃的材料90由在第一粉碎阶段10中转动的冲击工具12被离心抛在间隙(缝隙)边缘61上并且被劈开(裂解)时，能进一步促进对废弃的材料90的冲击粉碎。

第二粉碎阶段20的壳体21根据本发明构造为双层壁的壳体21，冲击粉碎的材料部分91被离心抛到该壳体的外壁22与内壁23之间，并且外壁和内壁分别设有摩擦筛32、33，摩擦筛用于使相应的磨细粉碎的材料部分92、93穿到位于各摩擦筛32、33下游的收集室42、43中。因此不仅在双层壁的壳体21的外壁22的粗糙的内侧处而且在双层壁的壳体21的内壁23的粗糙的外侧处通过磨碎先前冲击粉碎的材料部分91来实现第二粉碎阶段20。两个摩擦筛32、33的持有有利地显著地提高了从废弃的材料90回收的次级原材料99的材料通过量。双层壁的壳体21可以类似于或不同于第一壳体11构造为圆柱形的或六边形的、八边形的或其它多边形的。

为了使冲击粉碎的材料部分91不在外壁和内壁22、23上方离开，较佳地以盖24覆盖它们，籍此由外壁和内壁22、23以及盖24限出用于第二粉碎阶段20中待磨擦的冲击粉碎的材料部分91的室25。当－如同样所示的－第二粉碎阶段20的双层壁的壳体21的盖24设有摩擦条62时，当冲击粉碎的材料部分91经过摩擦条时，也能进一步促进这些材料部分91的摩擦粉碎。

特别地，能在纯机械生成的空气涡流中和/或附加地由粉碎设备1支持的抽气技术下进行对材料部分91、92、93的运输。

在最后提到的设置中，特别地已经证明有效的是，将促进材料通过量的抽吸装置53、53分配给两个收集室42、43或至少一个收集室42或43。

这较佳地这样设计，以使得新鲜空气－或(只要废弃的材料需要烘干)干燥空气或热空气也经由馈送通道50吸入。当然，在馈送通道50中的空气也可通过替代的或附加的装置提供。然而，无论任何情况下，已经证明了，在第一粉碎阶段(第一粉碎级)10的区域中壳体11较佳地构造为封闭的是有效的，以使得没有空气能漏出并且吸入气流沿第二粉碎阶段(第二粉碎级)20的方向会减弱。

借助始终至少机械地籍由冲击工具12产生的空气涡流，来自第一粉碎阶段10的冲击粉碎的材料部分91不仅被向上离心抛到第二粉碎阶段20，而且在空气涡流中附加地圆周转动。

通过摩擦筛32、33的所需空气流较佳地借助控制方法实现，该控制方法特征在于调节装置，借助该调节装置，体积流量是能调节的。特别较佳的是，体积流量比例关系能调节为使得在沿流动方向在第二粉碎阶段20的壳体21的内壁23之后的收集室43中的磨细粉碎的材料部分93的体积流量大于在壳体21的外壁22之后的收集室42中的磨细粉碎的材料部分92的体积流量

在此，调节为压力p42>>p43，其因此可用作体积流量比例关系的指示。因为压力p比体积流量能更容易地测量，在粉碎设备的改型中较佳的是，体积流量比例关系间接地通过测量在收集室42、43中的压力p42、p43来观测，其中，正确地调节的体积流量比例关系的特征在于，在沿流动方向在第二粉碎阶段20的壳体21的内壁23之后的内收集室43中的压力p43小于在沿流动方向在第二粉碎阶段20的壳体21的外壁22之后的外收集室42中的压力p42。在此主要与止滞压力条件有关。

该方法的另一改型的特征优选地在于，作为体积流量或体积流量比例关系的调节装置，至少一个抽吸装置52、53的转数d52和/或d53是可变的。

该方法的第二改型优选地特点在于，作为体积流量或体积流量比例关系的调节装置，在至少一个收集室42、43中布置有降低(节制)体积流量的控制阀72、73。

本发明的第三改型优选地特点在于，驱动冲击工具12的电动机13的电动机电流是可适应的，特别是当材料加料改变或波动时和/或当在第一粉碎阶段10的第一壳体11中受堵塞威胁时。

在根据本发明的粉碎设备中，已经证明特别的体积流量比例关系有效，在该体积流量比例关系的情况下，外收集室42的体积流量与内收集室43的体积流量的比例关系小于1，优选特别地为2:3。

图1示出用于从例如废弃的纤维复合材料回收具有一粒度或者一粒度分布的次级原材料99的粉碎设备1的第一实施例。

特别是从在不同的行业分支中碳纤维增强塑料的增加的份额中不可避免地会产生，越来越多的不再有用的cfk产品作为废料积累，这些产品随后也必须在产品责任的意义上循环利用。由于其在航空航天工业、汽车工业、风能产业和其它许多产业广泛的使用，cfk材料的价值越来越重要。在此特别重要的是碳纤维的保值，为了制造碳纤维已经投入了很高的能源消耗。当实现发展并建立了仅仅包含尽可能少的纤维降解的方法时，借助高价值的循环利用，这些能量被至少高比例地保留。这也是纤维的特性能够在第二代组件中使用并且保持可利用的先决条件。此外，碳纤维(同样由于非常高成本的制造)是相对高价格的原材料。因此，不仅存在循环利用纤维复合材料的生态原因，而且它也涉及回收的纤维的使用的经济上有利的原因。

如图1所示，较佳地使用的摩擦筛32、33的孔在两个摩擦筛32、33中优选地构造为，使得在这些孔处经过的打断粉碎的纤维复合材料部分91这样被摩擦，以使得产生限定长度的尽可能一致的纤维，其足以使得在回收的纤维进一步处理、例如加工成纱线或平面的半成品之后，能够再在纤维与包络的矩阵之间传递作用在部件中的力。

特别地在此情况下证明了，在摩擦筛32、33中这样构造孔间距是有效的，即，其沿冲击粉碎的材料部分91的典型的运动方向、即沿流动的空气涡流的方向具有比沿横向延伸的方向更大的间距，以使得在摩擦筛32、33中的孔通过足够的彼此间的间距发挥出摩擦纵向纤维的作用，即、使得具有限定的纤维长度的磨细粉碎的纤维材料部分92进入收集室42。

经过摩擦筛32、33到达沿流动方向在后布置的收集室42的一致的长度的纤维可作为次级原材料99借助或无需抽吸装置52被馈送到中央收集室。

图2示出用于例如从废弃的木材回收具有两种不同的粒度分布的次级原材料99的粉碎设备1的第二实施例。

在工业的例如像制造刨花板、颗粒或团块那样的木制品产业中，在其能被馈送到所谓的加工或使用前，处理废弃的木材和/或茎材料是不可避免的。为此，例如作为老木或再生木、剥皮原木、边角料木块剩余物或其它特别地像碎屑那样的木材剩余物、作为废纸或麦秆积累的废弃的木材和/或茎材必须被粉碎到可定义的最终粒度，其范围通常从粉尘颗粒到粗碎屑。特别在制造刨花板时，众所周知需要形式不同的两种碎屑，并且是一种带来尽可能得均匀紧密的表面的的较细的碎屑和另一种用于刨花板的中间位置的较粗的碎屑。

如图2所示，在两个摩擦筛32、33中较佳地使用的摩擦筛32、33的孔优选地不同地构造为，使得在这些孔处经过的打断粉碎的木材部分和/或茎材部分91这样被摩擦，以使得产生形式不同的两种碎屑。特别地在此情况下已经证明有效的是，当一个摩擦筛32的孔径较佳地选择为大于另一摩擦筛33中的孔径时，以使得较缓慢的较粗的碎屑通过在外壁22中的摩擦筛32，而较细的碎屑-优选地由吸入气流支持-通过在内壁23中的摩擦筛33到达在对应摩擦筛32、33的下游的收集室42、43。

通过摩擦筛32、33到达在后布置的收集室42、43的不同长度的碎屑可以作为次级原材料99无需或优选地借助抽吸装置52、53各从收集室42、43分开地排出。

就颗粒尺寸-根据馈送的废弃的材料90-对次级原材料99的技术特性具有主要的影响以及因此通过特别是不同的摩擦筛32、33到达的磨细粉碎的材料部分92、93需要进一步区分的颗粒尺寸分布而言，在根据本发明的粉碎设备1的有利的改型中，相应的另外的与限定的颗粒尺寸匹配的筛可在摩擦筛32、33的下游(未示出)。

通过第二粉碎阶段20根据本发明构造为双层壁的壳体21，其外壁和内壁22、23分别设有用于相应的磨细粉碎的材料部分92、93通过的筛32、33的方式，能提供具有从废弃的材料90回收的次级原材料99的材料通过量有利地显著地提高的粉碎设备1。

设计用于较佳的优化的材料通过量的粉碎设备1例如在以下条件下运行：

驱动冲击工具12的电动机13在恒定模式中以额定工作状态运行。属于各收集室42和43的抽吸装置52和53以额定转数d52和d53以约70％运行。分别布置在各收集室42和43中的控制阀72和73调节为，以使得外收集室42与内收集室43的体积流量比例关系小于1，优选地为约2:3。

在材料90加入料发生变化或波动时，抽吸装置52和53的转数d52和d53根据致力于达到的体积流量比例关系调节，以用于波动调节和/或紧急情况调节。在第一粉碎阶段10的第一壳体11的内室遭受堵塞的威胁时，电动机13的电动机电流同样可以在紧急情况调节的范围内相应地适应。

根据图2得出不同尺寸设计的两个粉碎设备a和b的测试结果：

表1

根据应用情况，可使用不同的特别是构造成可更换的摩擦筛32、33。特别地，优选地已经证明这些构造为所谓筛的摩擦筛有效，像由德国公司hein、lehmann有限公司提供的那样，并且特别地具有锥形孔的筛，其中，通过方向是倾斜设置的，以使得颗粒尺寸限定的鳞片(薄片)状的、粗糙的表面支持摩擦工序。

特别地，在双层壁的壳体21的外壁22的内侧上的摩擦筛32处，孔的通过方向的定向为与冲击粉碎的材料部分91的典型运动方向相反的倾斜设置已经证明有效，以使得来自第一粉碎阶段10朝向第二粉碎阶段20的盖24在空气涡流中盘旋的冲击粉碎的材料部分91在摩擦筛32、33的鳞片状的、粗糙的表面处被磨碎。

与此相反，在双层壁的壳体21的内壁23的外侧上的摩擦筛33处，孔的通过方向的倾斜设置的与重力相反的定向已经证明有效。

籍此，在理想情况下，冲击粉碎的材料部分91被以高转数转动的冲击工具12首先在朝向盖24上升的空气涡流中沿着双层壁的壳体21的外壁22的内侧上的第一摩擦筛32被抛送，然后在盖24处的摩擦条62处向内馈送，直至该材料部分在与在中央的双层壁的壳体21的内壁接触时由重力决定地沿着第二摩擦筛33再又落下到第一阶段10中——毫无疑问仅当该材料部分还未被摩擦并且作为材料部分92、93穿过摩擦筛时。

附图标记列表p1481：

1粉碎设备

10第一粉碎阶段

11壳体

12冲击工具

13电动机

20第二粉碎阶段

21壳体(双层壁的)

22外壁

23内壁

24盖

25室

32摩擦筛

33摩擦筛

42收集室

43收集室

50馈送通道

52抽吸装置

53抽吸装置

61间隙边缘

62摩擦条

72控制阀

73控制阀

90材料

91材料部分

92材料部分

93材料部分

99次级原材料

总体积流量

体积流量

体积流量

p42止滞压力

p43止滞压力

d52转数

d53转数

现有技术：

ep1536892b1

ep1721674b1

wo2010/057604a1