Dr.-Ing. Götz Ardey Anwaltsakte: Germaniastrasse 75 6787-0001 PCT-1 8006 Zürich Schweiz Datum: 10. Februar 2021 Separator, insbesondere zur Trennung von organischem Abfall und Zusatzstoffen Die Erfindung betrifft einen Separator, insbesondere zum Trennen von organischem Abfall und Zusatzstoffen, mit einem Gehäuse, einer in einer Längsrichtung des Gehäuses antreibbar gelagerten Separatorwelle, einem die Separatorwelle konzentrisch umgebenden Siebkorb und einer Mehrzahl an der Separatorwelle angeordneten Paddeln, die sich radial um Siebkorb hin erstrecken und in Gruppen in parallelen Ebenen zueinander beanstandet sind, wobei die Querachse eines Paddels gegenüber der Längsachse des Paddels in einem Winkel verläuft. Organische Produkte, wie zum Beispiel Lebensmittel und Tierfutter, sind häufig verpackt, um sie frisch, hygienisch oder unbeschädigt zu halten. Diese Verpackung kann aus Metall (z. B. Dosen), Glas (z. B. Flaschen), Papier/Pappe (z. B. Eierkartons) oder Plastik (z. B. Klarsichtfolie) oder anderen Materialien sein. Beim Entsorgen dieser Produkte stellt sich das Problem, dass der organische Teil mit der Zeit verrottet und sich zersetzt, die Verpackung (Zusatzstoff) jedoch nicht oder nicht so schnell wie der organische Anteil. Zur Abfallentsorgung werden noch heute in einigen Regionen der Welt Müllkippen verwendet. In vielen Ländern ist jedoch das Entsorgen von Abfall auf Müllkippen mittlerweile gesetzlich untersagt Aufgrund der Umweltbelastung und durch entsprechende gesetzliche Regelung muss der Abfall in Müllverbrennungsanlagen verbrannt werden, damit auch die Verpackung entsorgt wird. Das Verbrennen der meist überwiegend aus Wasser bestehenden organischen Produkte ist energieaufwendig und teuer. Der Abfall kann mit Schreddern und Häckslern zerkleinert werden. Der Anteil der Fremdstoffe im organischen Substrat bleibt dabei im Mittel aber gleich dem Anteil der Verpackung am Produkt, und es findet kein Trennprozess statt. Daher ist es wünschenswert, die Zusatzstoffe, insbesondere die anorganische Verpackung von den organischen Stoffen zu trennen und diese getrennt zu entsorgen. Da im Allgemeinen die Verpackung nur einen sehr geringen Anteil am Gesamtprodukt ausmacht, ergibt sich aus einer Trennung ein doppelter Vorteil. Die Organik kann zerkleinert und direkt als Kompost oder Dünger verwendet werden. Auch kann sie als Substrat in Biogasanlagen als Energieträger zur Gasgewinnung genutzt werden. Die Prozessreste aus der Biogasanlage können später als Dünger auf Felder ausgebracht werden. Bei diesem – meist kombinierten – Zerkleinerungs- und Trennungsprozess ist vor allem die Reinheit der Trennung sehr wichtig. Als Reinheit wird der Anteil von „Reststoffen“, also dem meist Überbleibsel der Verpackung, im Substrat beschrieben. Insbesondere Kunststoffe müssen sehr sorgfältig von dem organischen Abfall getrennt werden, weil sie bei der Kompostierung nicht verrotten, sondern anschließend mit dem Kompost ins Erdreich eingebracht werden und dort für lange Zeit verbleiben bzw. als Mikrokunststoffe für Lebewesen sehr belastend werden können. Es sind verschiedene technische Systeme bekannt, die in einer mehrstufigen Prozesskette mehrere einzelne Schritte vollziehen. Dies kann von anfänglichem Durchstoßen des Abfalls mit einem Dornrad, gefolgt von einem Schreddern zur Zerkleinerung geschehen, an die sich eine rotierende Siebtonne zur Trennung bis zum Wässern und Bürsten der Restabfälle anschließt. Solche Systeme können für sehr spezielle Abfallsorten sehr gute Ergebnisse liefern. Sie sind jedoch äußerst intolerant gegenüber von der Spezifikation abweichenden Abfallinhalten. Glasflaschen oder Blechdosen können beispielsweise bereits in der ersten Stufe die Dornen des Dornrades beschädigen. Darüber hinaus sind mehrstufige Anlagen sehr verschleiß- und wartungsaufwendig und finden somit sowohl aus technischen als auch aus wirtschaftlichen Gründen nur Nischenanwendungen. Bei Einschritt-Prozess-Systemen finden die Trennung und die Zerkleinerung des Abfalls in einem Vorgang statt. Dabei lassen sich grundsätzlich zwei wesentliche Funktionsprinzipien unterscheiden: Hammermühlen und Separatoren. Hammermühlen bestehen meist aus einer im Wesentlichen horizontal liegenden Welle, an der über ein Gelenk Schlägel oder Hämmer unterschiedlicher Form angebracht sind. Die Welle rotiert mit geringen Drehzahlen in einem meist tonnenartigen Siebkorb. Die Schlägel zerschlagen und zermahlen den Abfall und die organischen Stoffe werden über die Löcher im Siebkorb in einen (Teil-)Zylinderspalt zwischen dem Siebkorb und dem diesen umgebenden Gehäuse ausgetrieben. Das Substrat (zerkleinerte Organik) läuft durch die Gravitation an der Innenwand des Gehäuses nach unten und tritt am tiefsten Punkt aus der Hammermühle aus. Dort kann es dann in einem Lagertank aufgefangen oder direkt zur Weiterverwendung als Dünger oder für eine Biogasanlage abgepumpt werden. Es gibt verschiedene Typen von Hammermühlen. Die Schlägel oder Paddel bzw. Hämmer können dabei gegenüber der Längsachse der Welle schräg gestellt sein. Aus der EP 2656919 B1 ist eine Hammermühle bekannt, deren Gehäuse im Wesentlichen ein Kreiszylinder ist, der eine kreiszylindrische Wand oder Mantelfläche und zwei den Zylinder verschließende Abschlussplatten aufweist. Sowohl das Gehäuse als auch die Paddel können schräg gestellt sein. Aus der EP 1350569 B1 ist eine Vorrichtung zum Trennen von Abfällen mit organischen Stoffen und Störstoff-Anteilen, insbesondere von Marktabfällen, bekannt, die einen Zerkleinerer aufweist, in dem auf einer motorisch angetriebenen Welle plattenförmige, in ihrer Plattenebene schwenkbare Paddel angeordnet sind. Unterhalb der Welle ist ein Sieb angeordnet. Durch die Paddel wird der eingebrachte Abfall zerkleinert und die Schränkung der Paddel bewirkt, dass dieser in Richtung des Auslasses bewegt wird, wobei sich der organische Anteil weitgehend durch das Sieb von den anderen Bestandteilen abtrennt. Von der Firma Bio Greenline AG werden Separatoren in vertikaler Konstruktionsweise vertrieben, die auf die Trennung von Verpackungen und nicht mehr als solche verwertbaren Lebensmittel in großen Mengen ausgelegt sind. Sie öffnen und zerkleinern Verpackungen ohne schädliches Mikroplastik zu erzeugen. Die an einer elektromotorisch angetriebenen Welle angeordneten Paddel reißen beim Rotieren die Verpackungen auf. Mittels Zentrifugal- und Schwerkraft werden schwerere organische Stoffe von den leichteren Verpackungen getrennt. Die Organik wird als Substrat mit regulierbarem Wasseranteil für die Verwertung in Biogasanlagen abgeführt und die Verpackungen im oberen Bereich aus dem Gehäuse des Separators herausgeführt. Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Trennung von Störstoffen im Abfall, insbesondere die Trennung von organischen und anorganischen Abfallstoffen zu verbessern. Zur Problemlösung zeichnet sich ein gattungsgemäßer Separator dadurch aus, dass die Winkel einer Gruppe Paddel in einer Ebene gegenüber den Winkeln der Gruppe Paddel in der benachbarten Ebene unterschiedlich sind. Die Paddel werden um ihre in radialer Richtung verlaufende Längsachse verschränkt. Ihre Querachse verläuft dann in einem Winkel und nicht parallel zur Drehachse der Separatorwelle. Durch die unterschiedliche Verschränkung der Paddel wird eine Luftströmung erzeugt, die die Störstoffe, die zu groß für die Löcher im Siebkorb sind, mit der Zeit an eine bezogen auf die Axialrichtung der Separatorwelle äußere Stelle im Gehäuse treibt, in der die Störstoffe ausgetragen werden können. Die Winkelstellung der Paddel kann sich progressiv von einer Ebene zur anderen ändern, sodass für die Winkel die Beziehung gilt: αi-1 < αi < αi+1. Die Winkelstellung kann sich aber auch degressiv von einer Ebene zur anderen ändern, sodass für die Winkel die Beziehung gilt: αi-1 > αi > αi+1. Wenn die Längsachse der Separatorwelle in vertikaler Richtung verläuft, hat die progressive Schränkung der Paddel den Vorteil, dass der Abfall länger im unteren Teil der Maschine verbleibt und stark zerkleinert wird. Erst mit der Zeit werden die Störstoffe beschleunigt und ausgeworfen. Praktische Tests haben ergeben, dass diese Geometrie optimale Resultate für Obsts mit harter Schale, zum Beispiel Zitrusfrüchte, liefert. Bei einer degressiven Schränkung verbleibt der Abfall kürzer im unteren Teil des Separators, sodass zunächst eine gute Zerkleinerung erreicht wird. Durch die abnehmende Schränkung nach oben hin verbleiben die leichteren Störstoffe (Verpackungsteile) gegenüber einer Anordnung mit gleichbleibender Verschränkung der Paddel länger im oberen Teil und können so weitgehend von der Organik befreit werden. Praktische Tests haben ergeben, dass diese Geometrie optimale Resultate für Kunststoffverpackungen liefert. Die Änderung der Winkel verläuft vorzugsweise stetig und insbesondere von Ebene zu Ebene um 5°. In einem Separator mit sechs Gruppen von Paddeln bzw. sechs parallelen Ebenen kann bei der degressiven Paddelstellung der Winkel α1 aller Paddel P1 in der unteren Ebene E130° betragen und dann von Ebene zu Ebene um 5° reduziert werden, sodass in der oberen Ebene E6 der Winkel α65° beträgt. Bei der progressiven Paddelstellung kann dies umgekehrt realisiert werden, sodass der Winkel α1 in der unteren Ebene E15° beträgt und der Winkel α6 in der obersten Ebene E630°. Vorzugsweise sind die Winkel der Paddel einstellbar und insbesondere vorzugsweise stufenlos einstellbar. Sie können jedoch auch für eine spezifische Abfallzusammensetzung optimiert und somit fest montiert sein. In einer Gruppe Gi sind die Winkel αi für alle Paddel Pi vorzugsweise identisch. Als Gruppe Gi gelten alle Paddel Pi in der derselben Ebene Ei. Vorzugsweise sind in einer Gruppe Gi mindestens drei Paddel Pi zueinander regelmäßig beabstandet angeordnet. Um die Effizienz des Separators zu erhöhen, kann in das Gehäuse von außen Luft oder Wasser zugeführt werden. Mit Hilfe einer Zeichnung sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigen: Figur 1 - die Konstruktionsdarstellung eines Separators; Figur 2 - die Funktionsdarstellung des Separators nach Figur 1; Figur 3 - eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des Separators mit degressiver Paddelstellung; Figur 4 - eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Separators mit progressiver Paddelstellung. Figur 1 zeigt die Konstruktionsdarstellung eines Vertikal-Separators, der aus dem zylindrischen Gehäuse 1, dem konzentrisch hierzu angeordneten Siebkorb 3 und der sich in Längsrichtung des Gehäuses erstreckenden, konzentrisch angeordneten Separatorwelle 2, an der sich in radialer Richtung erstreckende Paddel (P1, P2, P3, P4, P5, P6) angeordnet sind, besteht. Die Separatorwelle 2 wird über einen nicht dargestellten Elektromotor angetrieben, sodass die Paddel Pi im Gehäuse 1 rotieren. Zwischen der Innenwand des Gehäuses 1 und der Außenwand des Siebkorbes 3 ist ein Zylinderspalt 4 ausgebildet. Die Paddel P1 bis P6 sind in zueinander regelmäßig beabstandeten Ebenen E1, E2, E3, E4, E5, E6 angeordnet. In jeder Ebene E1 sind jeweils vier Paddel Pi im Winkel von jeweils 90° zueinander beabstandet und zu einer Gruppe Gi zusammengefasst angeordnet. Figur 2 verdeutlicht die Funktion des Separators. Im unteren Bereich des Separators wird über den Einlass 5 der aus organischen Stoffen und Zusatzstoffen bestehende Abfall 9 zugeführt. Durch die Rotation der Paddel Pi wird dieser in vertikaler Richtung über die einzelnen Ebenen Ei nach oben geführt. Der organische Abfall wird durch die Löcher 3.1 im Siebkorb 3 nach radial außen in den Zylinderraum 4 gedrückt und gelangt dort nach unten in den Auffangbehälter 6 und kann als Substrat 10 aus dem Auslass 7 abgezogen werden. Die Zusatzstoffe 11, insbesondere Verpackungsmaterialien (Papier, Kunststoff) werden im oberen Bereich aus dem Auslass 8 herausgefördert. Figur 3 verdeutlicht schematisch die Funktionsweise des Separators bei degressiver Paddelstellung. Die Ebenen E ₁ bis E ₆ sind zueinander parallel beabstandet, wobei der Abstand zwischen den einzelnen Ebenen E _i nicht zwingend notwendig gleich sein muss. In jeder Ebene E ₁ , …, E ₆ sind vier Paddel P ₁ , P ₂ , P ₃ , P ₄ , P ₅ , P ₆ jeweils im Winkel von 90° zueinander beabstandet angeordnet und bilden in jeder Ebene gemeinsam eine Gruppe G ₁ , G ₂ , G ₃ , G ₄ , G ₅ , G _6. . In Richtung ihrer Querachse Q _i sind die Paddel P _i gegenüber der senkrecht zur Drehachse der Separatorwelle 2 verlaufenden Längsachse R _i um einen Winkel α _i geneigt. In der unteren Ebene E ₁ beträgt der Neigungswinkel α ₁ = 30°, in der zweiten Ebene E ₂ beträgt der Winkel α ₂ = 25°, in der dritten Ebene E ₃ beträgt der Winkel α ₃ = 20°, in der vierten Ebene E ₄ beträgt der Winkel α ₄ = 15°, in der fünften Ebene E ₅ beträgt der Winkel α ₅ = 10°, in der obersten Ebene E6 beträgt der Winkel α6 = 5°. Der Winkel αi von einer Ebene Ei zur nächsten Ebene Ei+1 nimmt vorzugsweise stetig ab. Die hier angegebene Abnahme von fünf Grad von Ebene zu Ebene ist bevorzugt. Sie kann aber an sich beliebig sein. Ebenso sind Schritte von 10° denkbar. Da für die Funktion des Separators mindestens zwei Ebenen E1 und E2 notwendig sind, kann die Grad-Abnahme der Anstellung αi der Paddel Pi von einer Ebene Ei zur letzten Ebene Ei+n zwischen 1° und 89° betragen. Es muss also eine Verschränkung der Paddel Pi vorliegen und ihre Querrichtung (Querachse) darf nicht parallel zur Drehachse der Separatorwelle 2 verlaufen. Die in den Figuren links und rechts der Separatorwelle 2 abstehenden Paddel Pi sind in der Seitenansicht und das mittlere Paddel Pi ist in der Draufsicht zu sehen. Figur 4 zeigt schematisch einen Vertikal-Separator mit progressiver Paddelstellung. In der Funktionsweise gilt hier prinzipiell dasselbe wie zu der degressiven Paddelstellung. Die Ebenen E1 bis E6 sind zueinander parallel beabstandet, wobei der Abstand zwischen den einzelnen Ebenen Ei nicht zwingend notwendig gleich sein muss. In jeder Ebene E1, …, E6 sind vier Paddel P1, P2, P3, P4, P5, P6 jeweils im Winkel von 90° zueinander beabstandet angeordnet und bilden in jeder Ebene gemeinsam eine Gruppe G1, G2, G3, G4, G5, G6.. In Richtung ihrer Querachse Qi sind die Paddel Pi gegenüber der Längsachse Ri um einen Winkel αi geneigt. In der unteren Ebene E1 beträgt der Neigungswinkel α1 = 5°, in der zweiten Ebene E2 beträgt der Winkel α2 = 10°, in der dritten Ebene E3 beträgt der Winkel α3 = 15°, in der vierten Ebene E ₄ beträgt der Winkel α ₄ = 20°, in der fünften Ebene E ₅ beträgt der Winkel α ₅ = 25°, in der obersten Ebene E ₆ beträgt der Winkel α ₆ = 30°. Die Zunahme des Winkels α _i von einer Ebene E _i zur nächst höheren Ebene E _i+1 ist vorzugsweise stetig. Die hier angegebene Zunahme von fünf Grad von Ebene zu Ebene ist bevorzugt. Sie kann aber an sich beliebig sein. Ebenso sind Schritte von 10° denkbar. Da für die Funktion des Separators mindestens zwei Ebenen E ₁ und E ₂ notwendig sind, kann die Grad-Zunahme der Anstellung α _i der Paddel P _i von einer Ebene E _i zur letzten Ebene E _i+n zwischen 1° und 89° betragen. Im Übrigen gilt auch bei dieser Ausführungsform mit progressiver Paddelstellung dasselbe wie bei der Ausführungsform mit degressiver Paddelstellung.

Bezugszeichenliste 1 Gehäuse 2 Separatorwelle 3 Siebkorb 3.1 Loch 4 Zylinderspalt 5 Einlass 6 Sammelbehälter 7 Auslass 8 Auslass 9 Abfall 10 Substrat 11 Zusatzstoff αi Winkel α1 Winkel α2 Winkel α3 Winkel α4 Winkel α5 Winkel α6 Winkel Ei Ebene E1 Ebene E2 Ebene E3 Ebene E4 Ebene E ₅ Ebene E ₆ Ebene G _i Gruppe G ₁ Gruppe G ₂ Gruppe G ₃ Gruppe G ₄ Gruppe G ₅ Gruppe G ₆ Gruppe P _i Paddel P ₁ Paddel P2 Paddel P3 Paddel P4 Paddel P5 Paddel P6 Paddel Qi Querachse Q1 Querachse Q2 Querachse Q3 Querachse Q4 Querachse Q5 Querachse Q6 Querachse Ri Längsachse R1 Längsachse R2 Längsachse R ₃ Längsachse R ₄ Längsachse R ₅ Längsachse R ₆ Längsachse