用于处理废物的气动声学处理装置和方法与流程

本发明涉及一种用于处理废物，包括分层和分离的气动(aero)声学处理装置和方法，所述废物通常构成报废(end-of-life)或废物产品,用于回收组成部件。

背景技术：

1、wo98/35756公开了发现在穿过管道的空气流中产生的旋风，该管道优选为圆形横截面，该空气流的运动所产生的向心力将空气流中夹带的任何颗粒材料从管道的壁拉离并朝向其中心区域。如果在管道内产生大范围的声频，则在空气流中产生强涡流的模式。由于在旋风内产生的引起微小爆炸的应力，能量通过势能转化为动能而释放。旋风的涡流采取内爆的形式，其能够将材料进一步分解成较小的颗粒。

2、还发现，在旋风气流中产生的涡流携带由专门设计的装置产生的进一步的谐波频率，这从系统内的驻波结构建立脉冲，并且这使得驻波内的空气袋(pockets of air)获得超过声速范围(sonic range)的速度。这可以针对特定类型的材料进行调节，这增强了所产生的涡流破碎非常硬和柔软的材料，例如石头，并干燥材料的能力。

3、废料分层

4、世界快速扩大的人口大量倾销用过的和淘汰的材料和产品，以及商品生产中持续增长驱动的市场经济的繁荣，已经导致废物量的大量增加及其对环境的不可避免的影响。

5、随着材料分解和腐烂，废物导致从废弃材料中浸出到空气、土地和水中。环境以非天然气积聚、水载污染物和退化的土壤的形式承载这种负担。

6、当前被送到填埋场或被简单地丢弃的许多材料可以并且应该被再循环，以减少对有限资源的依赖以及与产生正在进行的新消耗品流相关的高经济和环境成本。

7、被分类为“报废”废物的人造产品的处理和回收已经被证明在技术上具有挑战性或不具有经济可行性。当产品由多种不同的材料构成时尤其如此。在许多情况下，这些材料以不可能分离或分离过于昂贵的方式物理结合或分层。

技术实现思路

1、根据本发明的第一方面，提供了一种气动声学处理装置，其具有：

2、旋风腔室，其具有用于接收待处理的废物形式的材料的入口和用于接收夹带气体的入口；和

3、旋转驱动装置，该旋转驱动装置耦合成使叶轮旋转，该叶轮在叶轮壳体内旋转，以将该夹带气体和待处理的该材料吸入旋风腔室，并通过轴向入口系统进入该叶轮和该叶轮壳体，并通过该叶轮壳体径向地通过横向出口排出已处理的材料。

4、处理可以包括废料的粉碎、分离和/或分层。

5、待处理的废物可以是报废材料和/或消耗品的形式。废物可以由层压部分形成。废物可以是形成在一起的材料的聚集体的形式。废物可以是包括太阳能电池板，挡风玻璃、层压玻璃、安全玻璃(safety glass)、保险玻璃(security glass)、游泳池挡板、淋浴屏、lcd屏、电子废物、电池、石膏板等的组中的任何一种或多种的形式。

6、可以提供用于包围气动声学处理装置的外壳，该外壳被构造成包括用于降低噪声的声音衰减面板。声音衰减面板可以包括四个或更多个层，当从外壳外部听时，这些层一起用于降低机器的运行噪声。

7、声音衰减面板可以是可以由四个或更多个层构成的复合面板。这些层可以包括以下组中的任何一个或多个，该组包括塑化膜，致密的洛科威(rockwool)，防水石膏和橡胶化膜。

8、面板可以悬挂在距离外壳内壁内表面10mm至40mm范围内的距离处，以进一步降低噪音的传输。面板可以悬挂在距离所述内表面20mm左右远处。该面板可以包括壳体，该壳体可以包括穿孔侧，该穿孔侧在使用中面对外壳内壁的内表面。该壳体可以由合成材料或金属材料制造，优选由金属材料制造。该壳体可以具有50mm至150mm范围内的深度，优选地具有100mm左右深的深度。该面板可以包括在使用中面向外壳内部的穿孔片。穿孔片可以由金属制成，例如镀锌钢、不锈钢、铝等。穿孔片可以是1mm至4mm厚，典型地是3mm厚。穿孔片可具有25％至45％范围内的总孔径比，优选具有35％左右的总孔径比。孔的尺寸可以在2mm至5mm的范围内，优选地具有4mm左右的尺寸。孔可以是任何合适的几何形状。特别地，面板可以包括厚度在4mm左右的穿孔钢片，其在使用中面向外壳的内部并且具有35％的总孔径比，孔径通常为4mm的等效直径。

9、旋转驱动装置可以包括电动机。

10、外壳可以包括空气入口和出口，当外壳关闭时，该空气入口和出口允许空气自由地吸入到外壳中。通常，空气入口具有在0.5m2至2m2范围内的总横截面积。外壳空气入口可以被定位和定向，使得被吸入外壳的空气流过电动机冷却翼片(cooling fins)的冷却翼片(colling fins)，从而将电动机保持在工作温度范围内。

11、在本发明的一个实施例中，声音衰减面板可以是复合板的形式。复合板可以由四层构成，包括：

12、1mm厚的塑化膜层；

13、70mm厚的致密洛科威层；

14、20mm厚的防水石膏层；和

15、4mm厚的橡胶化膜层。

16、根据本发明的第二方面，提供了一种气动声学处理装置，包括具有旋风腔室的气动声学处理机，该旋风腔室具有用于接收待处理的废物的形式的材料的入口和用于接收夹带气体的入口；以及旋转驱动装置，该旋转驱动装置耦合成使叶轮旋转，该叶轮在叶轮壳体内旋转，以将该夹带气体和待处理的该材料吸入旋风腔室，并通过轴向入口系统进入该叶轮和该叶轮壳体，并通过该叶轮壳体径向地通过横向出口排出已处理的材料。

17、处理可以包括废料的粉碎、分离和/或分层。

18、夹带气体可以直接从环境吸入入口，或者在吸入旋风腔室之前通过调节装置预处理或调节。

19、旋风腔室的长度可以通过在其开口端处相对于旋风腔室的管状部分滑动地移动喇叭形部分来可变地调节。

20、夹带气体入口可以是旋风腔室的端开口，并具有扩张形式，优选地具有0.5m至1.5m范围内的外径，优选地具有1m左右的外径。

21、进入旋风腔室的入口可相对于旋风腔室的纵向轴线在夹带气体的流动方向上成锐角，其中该锐角可在与水平方向成15度和18度的范围内，优选在与水平方向成16度左右(相对于旋风腔室的轴线测量)。入口在其加入待处理的废物形式的材料的开口处的内径可以在300mm和400mm的范围内，优选内径在356mm左右。废料进入旋风腔室的入口的内径可以在325mm至375mm的范围内，优选具有336mm左右的直径。

22、气体入口和材料入口可以由任何合适的合成材料或金属材料制成，优选由金属材料制成。进一步优选地，入口可以由钢制成。入口的壁厚可以在5mm至15mm的范围内，优选地壁厚在10mm左右。入口通常可以是类管(pipe-like)或管状的形式。

23、当从轴向观察时，材料入口可以设置在进入旋风腔室的9点钟和12点钟位置之间。

24、旋风腔室在材料入口之后可具有在300mm至400mm范围内的内径。旋风腔室可以在叶轮壳体处张开到在500mm至750mm范围内的直径，优选地，直径从材料入口端处的大约336mm增加到叶轮壳体端处的大约640mm。扩张区可以在1500mm至2500mm的范围内，典型地为2000mm。

25、叶轮壳体可以具有不对称或偏心构造的内表面，使得叶轮和壳体之间的间隙围绕叶轮的圆周不是恒定的。叶轮和叶轮壳体的内表面之间的间隙可以在其范围内变化。

26、旋风室中夹带气体在其叶轮端的线速度可以在200m/s至260m/s的范围内。

27、叶轮壳体的横向出口可具有在0.4m2至1.2m2范围内的表面积，优选地具有0.55m2左右的表面积。横向出口可具有约0.74m×0.74m的尺寸。

28、叶轮可以是径流式风扇或鼓风机叶轮，其可以包括固定在两个板之间的一组叶轮叶片，吸入口设置在其中一个板的中心区域上，该吸入口具有围绕中心毂分布的一系列固定叶片，该中心毂的尺寸和取向适于在气体被吸入叶轮时引起所需的流动特性。

29、叶轮叶片可以是大致勺状的形式，并且可以基本上径向地远离中心毂朝向板的边缘延伸，从而限定叶轮。

30、叶轮可具有0.5m至0.8m范围内的吸入口直径，优选具有0.6096m(24”)左右的吸入口直径。叶轮可具有0.75m至1.1m的范围内的外径，优选具有0.9144m(36”)左右的外径。

31、叶轮可以由金属材料制成。优选地，叶轮可以由钢制成。进一步优选地，叶轮可以包括氮化钢表面，用于提高耐磨性。

32、叶轮可以由电动机形式的旋转驱动装置驱动。电动机可以提供在2000rpm至5000rpm范围内的转速，优选地提供在3300rpm至3500rpm范围内的转速。应当理解，旋转速率通常取决于被粉碎的材料。

33、根据本发明的第三方面，提供了一种处理“报废”材料和消耗品形式的废物的方法，所述材料和消耗品的结构由层压部分形成，或者是形成在一起的材料的聚集体，通过气动声学机进行处理，所述气动声学处理机通过气动声学处理的一系列极端涡流力将这些部分分离。

34、应该理解的是，形成材料的各个组分的固有物理特性在受到气动声学机的极端力的冲击时使每个组分以独特的方式做出反应，从而使它们分离并破坏所制造的、模制的或其他表征该特定材料的结合。

35、该方法可以将废物转化为物理特性类似于其原始状态的单独材料，而不是与其他组成部分组合使用时可能获得的那些属性。

36、这些材料可以通过气动声学处理来处理，以使回收的材料具有广泛的商业用途，包括，就玻璃来说，返回到作为新制造的玻璃产品投入。

37、所述材料在分离时可具有超过其作为废物的价值的用途和价值。当分离成其组成部分时，材料可以具有超过作为整体的废产物的价值的价值。

38、这些材料可以替代原本需要以更大的费用新创建或制造的产品和资源，并因此将减少对稀缺和有限资源的需求。

39、以这种方式进行材料的再循环和产生可再循环物是可持续的，因为它节省了能源和提取成本，并且减少了由有限资源的占用和消耗所引起的总体环境影响。

40、通过导致分层和尺寸减小的气动声学处理，相比于其它的可能，所提炼的材料作为可回收和可重复使用的产品可以具有更大的使用范围。

41、气动声学分层方法采用气动声学处理加工装置(plant)来气动声学分层和/或分离广泛范围内的合适材料，包括但不限于：

42、太阳能电池板；

43、挡风玻璃；

44、可以在安全玻璃、保险玻璃、游泳池挡板、淋浴屏中找到的层压玻璃；

45、lcd屏幕、电子废物和电池；和

46、一种石膏板。

47、气动声学处理加工装置意味着包括气动声学处理机，该气动声学处理机具有旋风腔室和旋转驱动装置，该旋转驱动装置被耦合成使空气叶轮旋转，该空气叶轮在叶轮壳体内旋转以将空气和待处理的材料吸入该旋风腔室并通过轴向入口系统进入该叶轮和该叶轮壳体，并通过该叶轮壳体径向地通过横向出口排出该空气和已处理的材料，该加工装置还包括围绕该气动声学处理机的外壳。其示例可在wo 2018/187848中找到。

48、当通过气动声学机处理这样的产品时，多层或聚集材料的固有特性导致其单个元素引起不同反应，因为它们对存在于气动声学腔室内的强频率和极端空气和物理冲击压力起反应。其结果是将元素彼此分离，每个元素都成为有价值的可再循环产品，并且每个元素都具有与其所来自的层压或聚集体材料不同的物理性质。

49、应当理解，出于本说明书的目的，术语“粉碎”应理解为在其定义中包括术语“分离”和“分层”的含义。