Hochspannungsentladungen

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Fragmentierung und/oder Schwächung eines Materialstücks mittels Hochspannungsentladungen, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie die Verwendung der Vorrichtung zur Fragmentierung und/oder Schwächung von Faserverbundwerkstoffen gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Pa ^¬ tentansprüche .

STAND DER TECHNIK

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, verschiedenste Materialien mittels gepulster Hochspannungsentladungen zu zerkleinern oder derartig zu schwä ^¬ chen, dass diese in einem nachgeschalteten mechanischen Zerkleinerungsprozess einfacher zerkleinert werden können .

Dabei wird diese Technologie nicht nur bei der Rohstoffgewinnung zur Zerkleinerung von spröden Materialien, wie z.B. Erzen oder edelsteinführenden Minera ^¬ lien, eingesetzt, sondern kommt auch zunehmend in anderen technischen Gebieten zum Einsatz, z.B. zur Zerkleinerung von Rohsiliziumstangen in der Halbleiterindustrie oder zur Zerkleinerung von Elektroschrott zwecks Rückgewinnung von Wertstoffen.

Grundsätzlich eignet sich das Verfahren auch hervorragend für das Recycling von schwerverrottbaren Ge ^¬ genständen und Bauelementen aus Verbundwerkstoffen, wie z.B. Ski, Snowboard, Karrosserieteile, Windkraftwerksflügel etc. Hier ergibt sich jedoch das Problem, dass die heute verfügbaren Hochspannungsfragmentierungsanlagen eine bestimmte Stückigkeit des zu prozessierenden Materi- als verlangen, welche aufgrund der Beschaffenheit und Vielfältigkeit solcher Gegenstände nur durch arbeitsintensive individuelle Vor Zerkleinerung erreicht werden kann, was mit hohen Kosten verbunden ist und einem industriellen Einsatz dieser Technologie beim Recycling sol- eher Gegenstände bisher entgegengestanden hat.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es stellt sich deshalb die Aufgabe, Verfahren und Vorrichtungen zur Fragmentierung und/oder Schwächung von Materialstücken mittels Hochspannungsentladungen zur Verfügung zu stellen, mit denen auch grosse Materialstücke, z.B. Ski, Snowboard, Karrosserieteile oder Windkraftwerksflügel, ohne aufwendige Vorzerkleinerung pro ^¬ zessiert werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Gemäss diesen betrifft ein erster Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Fragmentierung und/oder

Schwächung eines Materialstücks mittels Hochspannungsent- ladungen. Gemäss diesem Verfahren wird das zu fragmentie ^¬ rende bzw. zu schwächende Materialstück, eingetaucht in eine Prozessflüssigkeit, an einer Matrix aus mehreren Hochspannungselektroden vorbeigeführt, welche mit einem oder mehreren Hochspannungsgeneratoren mit Hochspannungs- pulsen beaufschlagt werden, so dass es zu Hochspannungsdurchschlägen durch das Materialstück während dem Vorbei ^¬ führen desselben an der Matrix aus Hochspannungseiektro- den kommt. Die Hochspannungselektroden der Matrix sind unabhängig voneinander entlang von unter einem Winkel, bevorzugterweise im Wesentlichen senkrecht, zu der Vor ^¬ beiführungs riehtung des Werkstücks verlaufenden, bevorzugterweise parallel zueinander verlaufenden Verschiebeachsen verschiebbar und werden während dem Vorbeiführen des Materialstücks an der Matrix und dem Erzeugen von Hochspannungsdurchschlägen durch das Materialstück derartig entlang ihrer Verschiebeachsen verschoben, dass sie jeweils der Kontur des Materialstücks mit einem bestimmten Abstand folgen oder in Kontakt mit der Oberfläche des Materialstücks dessen Kontur folgen und dabei in die Prozessflüssigkeit eingetaucht sind. Die Verschiebeachsen der Hochspannungselektroden sind bevorzugterweise vertikal orientiert.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich grosse Materialstücke unterschiedlichster Formgebung auf einfache Weise und ohne aufwendige VorZerkleinerung fragmentieren und/oder schwächen.

Bevorzugterweise wird das zu fragmentierende bzw. zu schwächende Materialstück zum Vorbeiführen an der Matrix aus Hochspannungselektroden im Wesentlichen horizontal vorbeigeführt, bevorzugterweise verschoben. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die mit Prozessflüssigkeit geflutete Prozesszone lediglich geringfügig höher ausgebildet sein muss als die grösste Dicke des Material ^¬ stücks, und dass im Falle eines Verschiebens des Materialstückes die Hochspannungselektroden-Matrix stationär sein kann.

Im letztgenannten Fall eines „Verschiebens" des Materialstücks wird das Materialstück mit Vorteil mittels einer Fördereinrichtung, bevorzugterweise mittels eines Förderbands oder einer Förderkette, an der Matrix aus Hochspannungselektroden vorbeigeführt. Auf diese Wie ^¬ se kann das Materialstück unter fortschreitender Schwä ^¬ chung/Fragmentierung kontrolliert an der Hochspannungs ^¬ elektroden-Matrix vorbeigeführt werden und können die Fragmentierungs- bzw. Schwächungsprodukte zuverlässig aus der Prozesszone herausgeführt werden.

Dabei ist es in einer Verfahrensvariante bevorzugt, dass die Fördereinrichtung als Gegenelektrode zu den Hochspannungselektroden verwendet wird, welche bevorzugterweise auf Erdpotential liegt, und durch das Beaufschlagen der Hochspannungselektroden mit den Hochspannungspulsen Hochspannungsdurchschläge zwischen den Hochspannungselektroden und dem Förderband durch das Mate- rialstück hindurch erzeugt werden. Auf diese Weise kann besonders intensiv auf das zu fragmentierende bzw. zu schwächende Materialstück eingewirkt werden, da die Hochspannungsdurchschläge das Material über seine gesamte Dicke durchschlagen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens weist jede der Hochspannungselektroden der Matrix mindestens eine eigene, d.h. exklusiv ihr zugeordnete, Gegenelektrode auf, welche bevorzugterweise auf Erdpotential liegt. Diese Gegenelek ^¬ trode wird jeweils zusammen mit der jeweiligen Hochspannungselektrode entlang deren Verschiebeachse verschoben und ist derartig relativ zur jeweiligen Hochspannungselektrode angeordnet, dass durch das Beaufschlagen der jeweiligen Hochspannungselektrode mit Hochspannungspulsen Hochspannungsdurchschläge zwischen der Hochspannungselek ^¬ trode und der Gegenelektrode durch das Materialstück hin ^¬ durch erzeugt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Durchschlagsspannung im Wesentlichen entkoppelt ist von der Dicke des zu fragmentierenden bzw. zu schwächenden Materialstücks, so dass auch dicke Materialstücke bzw. Materialstücke mit stark variierender Dicke ohne weiteres prozessiert werden können. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform besteht zudem darin, dass sie grösstmögliche Gestaltungsfreiheit bezüglich der Auflage ^¬ fläche bzw. der Fördereinrichtung für das zu fragmentierende bzw. zu schwächende Material im Bereich der Prozesszone bietet, weil diese Fläche bzw. Einrichtung hier nicht als Gegenelektrode benötigt wird und somit bezüglich anderer Aspekte besser optimiert werden kann.

Bevorzugterweise weist jede der Hochspannungselektroden der Matrix ihren eigenen Hochspannungsgenerator auf, mit welchem sie unabhängig von den anderen Hochspannungselektroden mit Hochspannungspulsen beaufschlagt wird. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass alle Zonen der Hochspannungselektroden-Matrix die gleiche Leistung aufweisen oder auch gezielt gesteuert werden, ob, und falls ja, mit welcher Leistung einzelne Zonen der Hochspannungselektroden-Matrix betrieben werden .

Dabei ist es weiter von Vorteil, dass der jeweilige Hochspannungsgenerator jeweils fest mit der Hoch- spannungselektrode verbunden ist und mit dieser entlang der Verschiebeachse verschoben wird. Auf diese Weise wird eine sichere Verbindung zwischen dem jeweiligen Hochspannungsgenerator und der jeweiligen Hochspannungselektrode gewährleistet und der jeweilige Hochspannungsgenerator und die jeweilige Hochspannungselektrode können als Einheit ausgetauscht und gewartet werden.

Bevorzugterweise wird beim Fragmentieren bzw. Schwächen des Materials fortlaufend der Abstand jeder Hochspannungselektrode der Hochspannungselektroden-Matrix zur Kontur des zu fragmentierenden bzw. zu schwächenden Materials gemessen und die Hochspannungselektroden derart entlang ihrer Verschiebeachsen verschoben, dass der gemessene Abstand der Elektroden jeweils einem bestimmten vorgegebenen Soll-Abstand entspricht.

Ebenfalls bevorzugt ist es, dass beim Frag ^¬ mentieren bzw. Schwächen des Materials fortlaufend für jede Hochspannungselektrode geprüft wird, ob sich ein Ma ^¬ terialstück innerhalb eines bestimmten Abstandsbereichs zur jeweiligen Hochspannungselektrode befindet, und wobei die jeweilige Hochspannungselektrode nur dann mit Hochspannungspulsen beaufschlagt wird, wenn die Prüfung ergibt, dass sich ein Materialstück innerhalb dieses Abstandsbereichs befindet.

Durch diese Massnahmen kann der Prozess ener- getisch und/oder bezüglich der Einwirkungsleistung optimiert werden.

Die Abstandsmessung und/oder die Prüfung auf das Vorhandensein von Material in einem bestimmten Abstandsbereich erfolgt bevorzugterweise berührungslos, z.B. optisch oder mittels Ultraschall. In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird ein Materialstück fragmentiert und/oder geschwächt, dessen Er- streckung in Vorbeiführungsrichtung grösser ist, bevorzugterweise um ein Vielfachens grösser ist, als die Er- Streckung der Matrix aus Hochspannungselektroden in dieser Richtung.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird ein Mate ^¬ rialstück fragmentiert und/oder geschwächt, welches ein Bauteil oder ein Stück eines Bauteils aus einem Faserver ^¬ bundwerkstoff ist, bevorzugterweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder aus kohlenfaserverstärktem

Kunststoff .

Bei derartigen Materialstücken treten die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zu Tage.

Dabei ist es beim Fragmentieren und/oder Schwächen von derartig grossen Materialstücken aus Faserverbundwerkstoffen weiter bevorzugt, dass das Material beim Vorbeiführen des Materialstücks an der Matrix aus Hochspannungselektroden durch Beaufschlagung mit Hochspannungsdurchschlägen mittels zumindest eines Teils der Hochspannungselektroden der Matrix zuerst geschwächt wird, das geschwächte Material dann unter einer Deformation desselben umgelenkt wird, mit Vorteil derart, dass es sodann im Wesentlichen in horizontaler Richtung weiter geführt wird, und das umgelenkte geschwächte Material so ^¬ dann durch weitere Beaufschlagung mit Hochspannungsdurch ^¬ schlägen fragmentiert wird, was bevorzugterweise eben ^¬ falls mittels eines Teils der Hochspannungselektroden der Matrix erfolgt.

Bevorzugterweise wird das Materialstück dabei mit einer nach unten geneigten Bewegungsrichtung der Matrix aus Hochspannungselektroden zugeführt, beim Vorbeiführen an der Matrix durch Beaufschlagung mit Hochspan- nungsdurchschlagen mittels zumindest eines Teils der Hochspannungselektroden der Matrix geschwächt und das geschwächte Material sodann unter einer Deformation des desselben derartig umgelenkt, dass es nach der Umlenkung in einer weniger nach unten geneigten Bewegungsrichtung weitergeführt wird, bevorzugterweise in einer im Wesentlichen horizontalen Bewegungsrichtung.

Hierdurch wird es möglich, auch sehr lange Materialstücke aus Verbundwerkstoff mit erfindungsgemäs- sen Vorrichtungen mit relativ kurzen und flachen Prozess- flüssigkeitsbecken zu prozessieren.

Wird das Materialstück mittels einer Fördereinrichtung an der Matrix aus Hochspannungselektroden vorbeigeführt, so ist es bevorzugt, dass das Umlenken mittels der Fördereinrichtung bewirkt wird. Auf diese Weise kann auf zusätzliche Umlenkeinrichtungen verzichtet werden .

Weiter ist es für den Fall, dass Materialstücke aus Faserverbundwerkstoffen fragmentiert bzw. ge ^¬ schwächt werden, bevorzugt, den Faserverbundwerkstoff derartig zu fragmentieren, dass sich die Kunststoffanfei ^¬ le von den Fasern lösen. Auf diese Weise wird eine Separation der Fasern von den Kunststoffanteilen möglich, was eine materialgerechte Entsorgung und/oder Wiederverwertung, insbesondere der Fasern, erlaubt.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung. Erfindungsgemäss umfasst die Vorrichtung eine Matrix aus mehreren Hochspannungselektroden, welche unabhängig voneinander entlang von bevorzugterweise parallelen, bevorzugterweise vertikal orientierten Verschiebeachsen verschiebbar sind.

Mit einer solchen Vorrichtung lassen sich grosse Materialstücke unterschiedlichster Formgebung auf einfache Weise und ohne aufwendige Vorzerkleinerung gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren prozessieren.

Bevorzugterweise weist jede der Hochspannungselektroden der Matrix ihren eigenen Hochspannungsgenerator auf, mit welchem sie unabhängig von den anderen Hochspannungselektroden mit Hochspannungspulsen beaufschlagt werden kann. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass alle Zonen der Hochspannungselektroden- Matrix die gleiche Leistung aufweisen oder auch gezielt gesteuert werden, ob und mit welcher Leistung einzelne Zonen der Hochspannungselektroden-Matrix betrieben werden .

Dabei ist es weiter von Vorteil, dass der jeweilige Hochspannungsgenerator jeweils fest mit der Hochspannungselektrode verbunden ist und mit dieser entlang der Verschiebeachse verschoben werden kann. Auf diese Weise wird eine sichere Verbindung zwischen dem jeweiligen Hochspannungsgenerator und der jeweiligen Hochspannungselektrode gewährleistet und der Hochspannungsgenerator und die Hochspannungselektrode können als Einheit ausgetauscht und gewartet werden.

Mit Vorteil umfasst die Vorrichtung eine Maschinensteuerung, mittels welcher im bestimmungsgemässen Betrieb während dem Vorbeiführen des Materialstücks an der Matrix aus Hochspannungselektroden und dem Erzeugen von Hochspannungsdurchschlägen durch das Materialstück die Hochspannungselektroden automatisch derartig entlang ihrer Verschiebeachsen verschoben werden können, dass sie jeweils der Kontur des Materialstücks mit einem bestimmten vorgegebenen Soll-Abstand folgen oder jeweils in Kon- takt mit der Oberfläche des Materialstücks der Kontur des Materialstücks folgen.

Bevorzugterweise ist diese Maschinensteuerung zudem derartig ausgebildet, dass mit ihr im bestimmungsgemässen Betrieb während dem Vorbeiführen des Material- Stücks an der Matrix aus Hochspannungselektroden fortlau ^¬ fend für jede Hochspannungselektrode geprüft werden kann, ob sich ein Materialstück innerhalb eines bestimmten vor ^¬ gegebenen Abstandsbereichs zur jeweiligen Hochspannungselektrode befindet, und dass mit ihr die Beaufschlagung der jeweilige Hochspannungselektrode mit Hochspannungspulsen ausgesetzt werden kann, wenn die Prüfung ergibt, dass sich kein Materialstück innerhalb dieses Abstandsbe ^¬ reichs befindet.

Durch diese Betriebsarten der Maschinensteuerung kann der Prozess optimiert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Fördereinrichtung, bevorzugterweise in Form eines Förderbands oder einer Förderkette, angeordnet in einem mit einer Prozessflüssigkeit be- füllbaren Becken, mit welchem ein zu fragmentierendes und/oder zu schwächendes Materialstück, eingetaucht in eine Prozessflüssigkeit, bestimmungsgemäss an der Matrix aus Hochspannungselektroden in einer im Wesentlichen senkrecht zu den Verschiebeachsen der Hochspannungselektroden verlaufenden Richtung vorbeigeführt werden kann. Auf diese Weise kann das Materialstück unter fortschreitender Schwächung/Fragmentierung kontrolliert an der Hochspannungselektroden-Matrix vorbeigeführt werden die Fragmentierungs- bzw. Schwächungsprodukte können sicher und zuverlässig aus der Prozesszone herausgeführt werden.

Dabei ist es weiter bevorzugt, dass die Vorrichtung eine 'Zuführungseinrichtung für das zu fragmen ^¬ tierende bzw. zu schwächende Material aufweist, bevorzugterweise in Form einer Rollenrampe, mit welcher dieses Material mit einer nach unten geneigten Zuführungsrich ^¬ tung in einen zwischen der Fördereinrichtung und der Matrix aus Hochspannungselektroden gebildeten Bereich zuführbar ist.

Die Zuführungsrichtung der Zuführungseinrichtung verläuft dabei bevorzugterweise zusammen mit der Förderrichtung der Fördereinrichtung in einer gemeinsamen vertikalen Ebene unter einem Winkel zur Förderrichtung der Fördereinrichtung, und zwar bevorzugterweise unter einem Winkel von grösser als 15°.

Im letztgenannten Fall ist es weiter bevorzugt , dass die Vorrichtung zudem eine Niederhaltevorrichtung umfasst, z.B. mit einer oder mehreren Andruckrollen oder -walzen, mit welcher das zu fragmentierende und/oder zu schwächende Materialstück während dem Zuführen gegen ein Abheben von der Zuführungseinrichtung gesichert werden kann, derart, dass es, um den zwischen der Fördereinrichtung und der Matrix aus Hochspannungselektroden gebildeten Bereich (Prozessraum) vollständig zu durchlau- fen, in diesem Bereich unter einer Deformation durch die Fördereinrichtung umgelenkt wird.

Hierdurch wird es möglich, lange Materialstücke aus Verbundwerkstoffen in erfindungsgemässen Vorrichtungen mit relativ kurzen und flachen Prozessflüssig- keitsbecken zu prozessieren.

In einer bevorzugten Variante der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung mit einer Fördereinrichtung, mit welcher ein zu fragmentierendes und/oder zu schwächendes Materialstück an der Matrix aus Hochspannungselektroden vorbeigeführt werden kann, dient die Fördereinrichtung im best immungsgemässen Betrieb als Gegenelektrode zu den Hochspannungselektro ^¬ den, so dass durch ein Beaufschlagen der Hochspannungselektroden mit Hochspannungspulsen Hochspannungsdurch- Schläge zwischen den Hochspannungselektroden und dem För ^¬ derband durch das zu fragmentierende und/oder zu schwächende Materialstück hindurch erzeugbar sind. Mit derartigen Vorrichtungen kann besonders intensiv auf das zu fragmentierende bzw. zu schwächende Materialstück einge- wirkt werden, da Hochspannungsdurchschläge über die ge ^¬ samte Materialdicke durch das Material erzeugt werden können .

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung weist jede der Hochspannungselektroden der Matrix mindestens eine eigene Gegenelektrode auf, welche bevorzugterweise auf Erdpotential liegt und welche zusammen mit dieser Hochspannungselektrode entlang deren Verschiebeachse verschoben werden kann und derartig relativ zur dieser angeord- net ist, dass durch das Beaufschlagen der jeweiligen

Hochspannungselektrode mit Hochspannungspulsen Hochspan- nungsdurchschläge zwischen der Hochspannungselektrode und der Gegenelektrode durch ein angrenzend an diese angeordnetes Materialstück hindurch erzeugt werden können. Hier ^¬ durch ergibt sich der Vorteil, dass die Durchschlagsspannung im Wesentlichen entkoppelt ist von der Dicke des zu fragmentierenden bzw. zu schwächenden Materialstücks, so dass auch dicke Materialstücke bzw. Materialstücke mit stark variierender Dicke ohne Weiteres prozessiert werden können. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass sie grösstmögliche Gestaltungsfreiheit bezüglich der Auflagefläche bzw. der Fördereinrichtung für das das zu fragmentierende bzw. zu schwächende Material im Bereich der Prozesszone bietet, weil diese Fläche bzw. diese Einrichtung hier nicht als Gegenelektrode benötigt wird.

In noch einer bevorzugten Variante der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung mit einer Fördereinrichtung, mit welcher ein zu fragmentierendes und/oder zu schwächendes Materialstück an der Matrix aus Hochspannungselektroden vorbeigeführt werden kann, weist die Vorrichtung, in Materialdurchlaufrichtung gesehen stromabwärts von der Matrix aus Hochspannungs ^¬ elektroden, eine Separationseinrichtung zur Trennung von faserartigen und partikelartigen Fragmentationsprodukten auf. Auf diese Weise wird nach der Fragmentierung von Fa ^¬ serverbundwerkstoffen eine Separation der Fasern von den Kunststoffanfeilen ermöglicht, was eine materialgerechte Entsorgung und/oder Wiederverwertung, insbesondere der Fasern, erlaubt.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist die Hochspannungselektroden-Matrix aus mehreren in bestimmungsge- mässer Vorbeiführungsrichtung des zu fragmentierenden bzw. zu schwächenden Materialstücks gesehen hintereinander angeordneten Reihen von Hochspannungselektroden gebildet, wobei bei direkt hintereinander liegenden Reihen die Hochspannungselektroden jeweils versetzt angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich der Abstand der Hochspannungselektroden in bestimmungsgemässer Vorbeiführ- ungsrichtung des zu fragmentierenden bzw. zu schwächenden Materialstücks gesehen minimieren und damit die Einwirkungsdichte maximieren.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung der Vorrichtung gemäss dem zweiten Aspekt der Erfindung zur Fragmentierung und/oder Schwächung von Faserverbundwerkstoffen, insbesondere von glasfaserverstärktem oder kohlefaserverstärktem Kunststoff. Bei sol ^¬ chen Verwendungen treten die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zu Tage.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erste erfindungsgemässe Vorrichtung;

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch die ers ^¬ te erfindungsgemässe Vorrichtung entlang der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch die erste erfindungsgemässe Vorrichtung entlang der Linie B-B in Fig. 1 beim Fragmentieren eines plattenförmigen Bauteils;

Fig. 4 eine Darstellung wie Fig. 3 beim Frag ^¬ mentieren eines profilierten Bauteils;

Fig. 5 eine Seitenansicht einer der Elektrodenanordnungen der ersten erfindungsgemässen Vorrichtung;

Fig. 6 eine Seitenansicht einer Variante der Hochspannungselektrode aus Fig. 5; und

Fig. 7 eine Darstellung wie Fig. 1 durch eine zweite erfindungsgemässe Vorrichtung . WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt eine erste erfindungsgemässe Vorrichtung zum Fragmentieren von grossen Materialstücken 1 aus Faserverbundwerkstoffen in einem Vertikalschnitt entlang der Materialdurchlaufrichtung S.

Wie in Zusammenschau mit Fig. 2 zu erkennen ist, welche einen Horizontalschnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie A-A in Fig. 1 zeigt, besteht das Kernstück der Vorrichtung aus einer Matrix 2 aus insgesamt sechsundfünfzig Hochspannungselektroden 3 (in den Figuren ist der Übersichtlichkeit halber jeweils nur eine der Hochspannungselektroden mit der Bezugsziffer 3 versehen) , welche in Materialdurchlaufrichtung S gesehen in acht hintereinander angeordneten Reihen mit je sieben Hochspannungselektroden 3 angeordnet sind, wobei die Hochspannungselektroden 3 von direkt hintereinander liegenden Reihen jeweils versetzt angeordnet sind.

Die Hochspannungselektroden 3 sind unabhängig voneinander entlang von parallelen, vertikal orientierten Verschiebeachsen X (in den Figuren ist der Übersichtlich ^¬ keit halber jeweils nur die Verschiebeachse einer der Hochspannungselektroden eingezeichnet und mit dem Bezugs ^¬ buchstaben X versehen) verschiebbar.

Jede der Hochspannungselektroden 3 weist einen eigenen Hochspannungsgenerator 4 auf (in den Figuren ist der Übersichtlichkeit halber jeweils nur der Hochspannungsgenerator einer der Hochspannungselektroden mit der Bezugsziffer 4 versehen) , mittels welchem sie im dargestellten bestimmungsgemässen Betrieb unabhängig von den anderen Hochspannungselektroden 3 mit Hochspannungspulsen beaufschlagt wird. Die Hochspannungsgeneratoren 4 sind jeweils direkt über der jeweiligen ihnen zugeordneten Hochspannungselektrode 3 angeordnet, fest mit dieser verbunden und zusammen mit dieser entlang der Verschiebeachse X dieser Hochspannungselektrode 3 verschiebbar.

Unter der Matrix 2 aus Hochspannungselektro ^¬ den 3 befindet sich, angeordnet in einem mit Wasser 5 (Prozessflüssigkeit) gefluteten Becken 10, ein Förderband 6, mittels welchem das zu fragmentierende Materialstück 1, im vorliegenden Fall ein Surfbrett 1 aus glasfaserverstärktem Kunststoff, in Materialdurchlaufrichtung S an den Hochspannungselektroden 3 der Matrix 2 vorbeigeführt wird, wobei das Material im Bereich unterhalb der Hochspannungselektroden 3 in das im Becken 10 befindliche Wasser 5 eingetaucht ist, ebenso wie die darüber angeord ^¬ neten Hochspannungselektroden 3.

Weiter umfasst die Vorrichtung eine Rollen- rampe 11, mit welcher das zu fragmentierende Materialstück 1 mit einer nach unten geneigten Zuführungsrichtung Sl in die zwischen dem Förderband 6 und der Matrix 2 aus den Hochspannungselektroden 3 gebildete Prozesszone zugeführt wird, unter einem in einer vertikalen Ebene liegen- den Winkel zur Förderrichtung S2 des Förderbandes 6 von etwa 15 ° .

Oberhalb der Rollenrampe 11 ist eine Niederhaltevorrichtung 12 mit mehreren Andruckrollen angeordnet, mit welcher das zu fragmentierende Materialstück 1 während dem Zuführen zur Prozesszone auf die Rollenrampe 11 gedrückt wird, derart, dass es, um die zwischen dem Förderband 6 und den Hochspannungselektroden 3 gebildete Prozesszone vollständig zu durchlaufen, im vorderen Bereich der Prozesszone durch das Förderband 6 von der Zu- führungsrichtung Sl in die Förderrichtung S2 des Förderbandes 6 umgelenkt und dabei deformiert wird.

In Materialdurchlaufrichtung S bzw. in Förderrichtung S2 des Förderbandes 6 gesehen stromabwärts von der Matrix 2 aus Hochspannungselektroden 3 ist eine Separationseinrichtung 13 angeordnet, mittels welcher die Fasern 9 von den KunststoffPartikeln 8 abgeschieden werden .

Beim Durchlaufen der zwischen der Matrix 2 aus Hochspannungselektroden 3 und dem Förderband 6 gebil- deten Prozesszone wird zuerst die feste mechanische

Struktur des Materialstücks 1 in einem ersten Prozess- zonenabschnitt a aufgeweicht (geschwächt) , zur Ermöglichung der Umlenkung des Materials durch das Förderband 6 von der Zuführungsrichtung Sl in die Förderrichtung S2 des Förderbandes 6 unter einer Deformation des Materials . Sodann wird das Material in einem zweiten Prozesszonenab- schnitt b soweit fragmentiert, dass sich die Fasern 9 von der Kunststoffmatrix 8 lösen.

Sodann werden in einem dritten Abschnitt c, welcher im Wesentlichen von der Separationseinrichtung 13 gebildet wird, die Fasern 9 von den Kunststoffpartikeln 8 getrennt .

Zur Steuerung des Fragmentierungsprozesses weist die Vorrichtung eine Maschinensteuerung (nicht gezeigt) auf, mittels welcher im dargestellten Betrieb, während dem Vorbeiführen des Materialstücks 1 an den Hochspannungselektroden 3 und dem Erzeugen von Hochspannungsdurchschlägen durch das Materialstück 1, die Hochspannungselektroden 3 automatisch derartig entlang ihrer Verschiebeachsen x verschoben werden, dass sie jeweils der Kontur des Materialstücks 1 mit einem bestimmten Abstand folgen. Wie aus einer Zusammenschau von Fig. 1 mit den Figuren 3 und 4 hervorgeht, welche Vertikalschnitte durch die Vorrichtung entlang der Linie B-B in Fig. 1 beim Fragmentieren eines plattenförmigen Bauteils 1 (Fig. 3) und eines profilierten Bauteils 1 (Fig. 4) zeigen, er ^¬ folgt diese Abstandsregelung nicht reihenweise, sondern individuell für jede Hochspannungselektrode 3, so dass sich die Matrix 2 aus Hochspannungselektroden 3 sowohl in Materialdurchlaufrichtung S als auch quer zur Materialdurchlaufrichtung an die jeweilige Kontur des zu fragmentierenden Materialstückes 1 anpasst.

Auch prüft die Anlagensteuerung fortlaufend für jede Hochspannungselektrode 3, ob sich ein Materialstück 1 innerhalb eines bestimmten Abstandsbereichs zur jeweiligen Hochspannungselektrode 3 befindet, und beaufschlagt die jeweilige Hochspannungselektrode 3 nur dann mit Hochspannungspulsen, wenn sich ein Materialstück 1 innerhalb dieses Abstandsbereichs befindet.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, welche eine der Elektrodenanordnungen der Vorrichtung in der Seitenansicht zeigt, weist jede der Hochspannungselektroden 3 der Matrix 2 eine eigene auf Erdpotential liegende Gegen ^¬ elektrode 7 auf, welche zusammen mit der jeweiligen Hoch ^¬ spannungselektrode 3 entlang der Verschiebeachse X verschiebbar ist und derartig relativ zur jeweiligen Hochspannungselektrode 3 angeordnet ist, dass im dargestellten Betrieb durch das Beaufschlagen der jeweiligen Hochspannungselektrode 3 mit Hochspannungspulsen Hochspannungsdurchschläge zwischen der Hochspannungselektrode 3 und der ihr zugeordneten Gegenelektrode 7 durch das Materialstück 1 hindurch erzeugt werden.

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht einer Hochspannungselektrode 3, welche sich von der in Fig. 5 gezeigten im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass sie zwei identische, sich spiegelbildlich gegenüberliegende Gegenelektroden 7 aufweist. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass diese Hochspannungselektrode 3 eine gerade Elektrodenspitze aufweist.

Fig. 7 zeigt eine zweite erfindungsgemässe Vorrichtung zum Fragmentieren von grossen Materialstücken 1 aus Faserverbundwerkstoffen in einem Vertikalschnitt entlang der Materialdurchlaufrichtung S.

Diese Vorrichtung unterscheidet sich lediglich dahingehend von der zuvor beschriebenen ersten er- findungsgemässen Vorrichtung, dass sie eine vierreihige Matrix 2 aus Hochspannungselektroden 3 aufweist und zum Zuführen der zu fragmentierenden Materialstücke 1 keine schräge Rollenrampe 11 mit Niederhaltevorrichtung 12 auf ^¬ weist, sondern stattdessen einen am Boden des (hier verlängerten) Beckens 10 angeordneten Rollentisch 14. Die Transportebenen dieses Rollentisches 14 und des Förderbandes 6 fallen zusammen, so dass die Materialstücke 1 ohne Richtungsänderung und ohne Deformation zur Prozesszone geführt und durch diese hindurchgeführt werden.

Wie zu erkennen ist, werden die zu fragmentierenden Materialstücke 1 hier stapelweise auf dem Rollentisch 14 bereitgestellt und dann nacheinander der Pro- zesszone zugeführt.

Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und auch in anderer Weise innerhalb des Umfangs der nun folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann .