Zusammenfassung

Während des Forschungsprojektes wurde versucht, das bisher vor allem in der Rohstoffaufbereitung eingesetzte Verfahren des Dichtesortierens zu untersuchen und zu optimieren. Da dieses Verfahren zunehmend auch für das Baustoffrecycling in Frage kommt, sollten Untersuchungen mit entsprechenden Materialien durchgeführt werden, damit Aussagen über die Eignung der Setzmaschinentechnik in der Aufbereitung von Bauabfällen getroffen werden können.

Um festzustellen, welche verschiedenen Techniken und Entwicklungen es im Bereich der Dichtesortierung gibt, wurde eine umfangreiche Literatur-und Patentrecherche durchgeführt (Zwischenbericht 1). Hierbei konnte festgestellt werden, dass vorwiegend die harmonische Schwingungsform eingesetzt wird und dass Kenntnisse über nicht harmonische Schwingungsformen kaum verfügbar sind.

In einem nächsten Schritt wurde ein Vorversuchsstand konstruiert, mit dem verschiedene harmonische und nicht harmonische Schwingungsformen erzeugt werden konnten. Bei den Schwingungsformen stellte sich klar heraus, welche Kurvenformen bei den vorhandenen Parametern geeignet für den Setzvorgang sind. Positive Trennerfolge konnten mit mehreren von den realisierten asymmetrischen Schwingungen erreicht werden. Weiterhin wurde der Einsatz eines Impulses untersucht. Hierbei ergab sich, dass dieser einen positiven Effekt haben kann, unter bestimmten Voraussetzungen die eigentliche Schwingung aber auch zerstört werden kann. Bei den durchgeführten Versuchen konnte die Aussage aus der Fachliteratur verifiziert werden, dass eine schnelle Anhubphase und eine darauf folgende lange Setzphase eine positive Wirkung auf den Setzvorgang haben. Ebenso konnten mit dem Vorversuchsstand Erkenntnisse über die Materialgemische aus dem Bereich Recycling gewonnen werden. So wurde das Gemisch Gipskarton / Beton gut voneinander getrennt werden. Dagegen wurde die Trennung von Beton / Ziegel bisher nicht erreicht.

Um das vorhandene Datenmaterial effektiv auswerten und verarbeiten zu können, wurde die Software JIGSIM entwickelt, die es ermöglicht, die Versuchsergebnisse zu systematisieren und daraus Kennlinien zu berechnen. Die experimentellen Daten und die Berechnungsergebnisse wurden in einer Datenbank abgelegt, aus der sie gezielt abgerufen werden können. So ist es möglich, Setzergebnisse für Materialgemische, die den untersuchten Gemischen in Korngröße und Dichte entsprechen, bei entsprechenden Anlageparametern und Schwingungsformen im Voraus zu berechnen.

Um Aussagen zum Energieverbrauch machen zu können, wurde mit Hilfe der Fourieranalyse die für eine Schwingungsperiode benötigte Energie berechnet. Es zeigte sich, dass nicht harmonischen Schwingungen einen erhöhten Bedarf an Energie besitzen. Da jedoch bei diesen Schwingungen ein bedeutend besseres Setzergebnis erreicht wird, ist der erhöhte Energiebedarf gerechtfertigt.

Für die Versuche auf dem Prototypen ist ein Versuchsplan aufgestellt worden. Hierbei sollen die Parameter untersucht werden, welche die erforderlichen Messdaten liefern, damit das bereits vorhandene empirische Modell so erweitert werden kann, das es auch für den Prototypen anwendbar ist. Die Vorbereitungen wurden soweit geführt, dass das gewonnene Datenmaterial aus den Versuchen lediglich über die Import-Funktion zu importieren ist, um anschließend Simulationen auch für den Prototyp durchführen zu können.

Die bisher durchgeführten experimentellen Arbeiten und die daraus abgeleiteten empirischen Beziehungen zur Beschreibung des Setzprozesses sind ausreichend, solange Vorhersagen zum Setzergebnis innerhalb des untersuchten Bereichs vorgenommen werden. Extrapolationen sind nicht zulässig. So zeigte sich bei den im Rahmen des Projektes durchgeführten Untersuchungen deutlich, dass bereits bei Betrachtung eines neuen Materialgemisches die Auswirkungen auf das Ergebnis nicht vorhersagbar sind. Um diesen Mangel auszuräumen, sollte ein Modell verwendet werden, welches in geringerem Maße von empirischen Daten abhängig ist. Eine derartige Möglichkeit bietet die Diskrete Elemente Methode. Mit dieser Methode ist es möglich, die wesentlichen Vorgänge eines Setzprozesses zu berechnen und dabei die Komplexität der Wechselwirkungen je nach Erfordernissen zu variieren. Erste Schritte zur Anwendung dieser Methode auf den Setzprozess wurden gemacht.