Einleitung: Autoverwerter und Metallrecyclingunternehmen benötigen einen Vorzerkleinerer, der hohle Fahrzeugkarosserien und Stahlfässer verarbeiten kann, ohne dass es zu Stillständen, Materialwicklungen um die Wellen oder vorzeitigem Verschleiß kommt.
Auf den meisten Schrottplätzen besteht die eigentliche Herausforderung nicht nur darin, Metall zu zerkleinern, sondern auch darin, sperrige und ungünstig geformte Materialien über viele Stunden zuverlässig einzuziehen. Selbst nach der Entfernung von Flüssigkeiten und gefährlichen Komponenten behält eine Altfahrzeugkarosserie weitgehend ihre ursprüngliche Größe. Ein leeres 200-Liter-Stahlfass behält ebenfalls seine stabile Zylinderform. Dünnes Stahlblech biegt sich häufig, bevor es reißt. Verlieren die Messer den Halt, wird das Material zurückgeschoben, anstatt zerkleinert zu werden. Deshalb sollten bei einem Zweiwellenzerkleinerer für diesen Materialstrom zunächst das Einzugsverhalten, der Überlast- und Blockierschutz sowie die Verschleißfestigkeit bewertet werden. Erst danach sollte die Durchsatzleistung im Mittelpunkt stehen.
Altfahrzeugkarosserien und Metallfässer gelangen als große Objekte mit geringer Schüttdichte in Recyclinganlagen, nicht als lose, kleine Metallstücke. Nach dem Entfernen von Flüssigkeiten, Batterien und leicht demontierbaren Komponenten besteht eine Altfahrzeugkarosserie weiterhin aus dünnwandigen Stahlblechen, Hohlprofilen und punktgeschweißten Baugruppen. Auch die Leitlinien der Europäischen Kommission für Altfahrzeuge folgen einem vergleichbaren Ablauf: Zunächst werden wiederverwendbare und gefährliche Teile entfernt, anschließend werden die verbleibenden Materialien zurückgewonnen.
Eine vollständige Fahrzeugkarosserie ist zu sperrig, um sie effizient mit Magnetabscheidern, Ballenpressen oder Ofenbeschickungsanlagen zu verarbeiten. Ein intaktes Stahlfass beansprucht ebenfalls viel Platz und bietet nachgeschalteten Anlagen nur begrenzte Ansatzflächen. Beide Materialien benötigen daher zunächst eine Zerkleinerungsstufe, bevor Sortierung, Verpressung oder Einschmelzen effizient erfolgen können.
Hochgeschwindigkeitszerkleinerung durch Schlag ist für diese Geometrien nicht unbedingt die beste Lösung. Stahlbleche sind duktil und können sich bei einem plötzlichen Schlag verformen und zurückfedern, anstatt zu brechen. Ein Fass kann zudem wegrollen oder von einem Schlagwerkzeug zurückprallen.
Ein schneidender Zweiwellenzerkleinerer arbeitet nach einem anderen Prinzip. Zwei gegenläufige Wellen mit ineinandergreifenden Messern arbeiten mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment. Die Messer greifen an einer Blechkante, ziehen das Material in den Schneidspalt und trennen es durch Scherwirkung gegen die gegenüberliegenden Messer.
Da der Schneidvorgang langsamer als eine Schlagzerkleinerung abläuft, wird das Zurückfedern des Materials deutlich reduziert. Das hohe Drehmoment ermöglicht es den Wellen außerdem, das Material weiter einzuziehen, wenn es dem Schneidvorgang Widerstand entgegensetzt. Sobald Karosserie oder Fass in Streifen und flache Metallstücke zerlegt sind, lässt sich der Materialstrom stabiler an nachfolgende Prozesse übergeben, beispielsweise an die Magnetabscheidung, Wirbelstromabscheidung, Ballenpressung oder eine sekundäre Zerkleinerungsstufe.
Dasselbe Prinzip gilt für gelegentlich vorhandene massive Bauteile wie Türverstärkungen, Sitzschienen, Halterungen und kleinere Schweißbaugruppen. Ein Metall-Vorzerkleinerer muss kein Endprodukt mit exakt festgelegter Korngröße herstellen. Seine Aufgabe besteht darin, große, sperrige und teilweise verformbare Gegenstände in einen kontinuierlichen Materialstrom umzuwandeln. Ein schneidender Zweiwellenzerkleinerer erreicht dies, ohne darauf angewiesen zu sein, dass das Material durch Schlag zerbricht.
Ein sachgerecht konstruierter Zweiwellenzerkleinerer kann Altfahrzeugkarosserien und Metallfässer verarbeiten. Allerdings sind nicht alle Maschinen in einem Angebot gleichermaßen für dieses Aufgabengut ausgelegt. Die Unterschiede zeigen sich vor allem in zwei Bereichen: beim Wiederanlauf, wenn das Material dem Schneiden Widerstand entgegensetzt, und bei der Beständigkeit gegenüber wiederholten Stoßbelastungen. Diese beiden Faktoren unterscheiden einen metallgeeigneten Zweiwellenzerkleinerer von einer Universalmaschine, die bei hohlen Stahlteilen an ihre Grenzen stoßen kann.
Ein aufrecht stehendes Fass oder ein großes Dachblech kann die Messer überlasten, bevor die Welle das Material vollständig eingezogen hat. Schaltet die Maschine lediglich wegen Überlast ab, muss die Zerkleinerungskammer geöffnet, das blockierende Teil entfernt und die Anlage anschließend neu gestartet werden. Auf einem stark ausgelasteten Schrottplatz bedeutet das Zeitverlust und eine zusätzliche Gefährdung des Bedienpersonals.
Die britische Arbeitsschutzbehörde Health and Safety Executive (HSE) betont in ihren Leitlinien für Abfall- und Recyclingmaschinen die Bedeutung einer Konstruktion, die eine sichere Beseitigung von Blockierungen ermöglicht. Die automatische Drehrichtungsumkehr ist eine der praktischsten Maßnahmen hierfür. Eine für diesen Einsatz ausgelegte Maschine überwacht die Antriebslast über ihr Steuerungssystem und reagiert automatisch auf eine erkannte Überlast.
Der Zweiwellenzerkleinerer von SOYU ist beispielsweise serienmäßig mit einer SPS-basierten Steuerung von Siemens ausgestattet, die Überlastungen erkennt und die Rotoren kurzzeitig rückwärts laufen lässt. Diese kurze Umkehrbewegung löst das eingeklemmte Material, bevor die Maschine den Vorwärtsbetrieb wieder aufnimmt. Ein manueller Eingriff direkt im Messerbereich ist dafür nicht erforderlich.
Die sieblose Austragung unterstützt dasselbe Betriebskonzept. Zerkleinerte Teile verlassen die Schneidzone, sobald sie die Messer passiert haben. Sie werden nicht gegen ein Sieb gedrückt, in dem lange, duktile Metallstreifen erneut umlaufen und sich um die Wellen wickeln können. Diese Kombination ist besonders bei dünnwandigem Stahl hilfreich, da flache Bleche und Fasswände in einer Siebkammer leicht zu Blockierungen oder Materialwicklungen führen können.
Der zweite entscheidende Faktor ist die Lebensdauer. Automobilschrott besteht nicht ausschließlich aus sauberem Stahlblech. Er kann Lack, Rost, Schmutz, Schweißzunder, Verbindungselemente und kleine harte Bauteile enthalten. Jeder Schneidzyklus verursacht abrasiven Kontakt und örtlich hohe Belastungen an den Messern.
SOYU verwendet Messer aus CrMoV-legiertem Stahl, die einer Vakuumwärmebehandlung unterzogen werden. Diese Werkstoffauswahl soll eine verschleißfeste Schneidkante mit ausreichender Zähigkeit für Stoßbelastungen verbinden.
Die Zerkleinerungskammer verfügt außerdem über Verschleißbleche aus HARDOX, einem bekannten abriebfesten Stahlwerkstoff. Sie schützen die Kammerstruktur vor dem abrasiven Einfluss verschmutzter Metallabfälle. HARDOX verhindert Verschleiß nicht vollständig, kann die Widerstandsfähigkeit der Kammer bei Metallanwendungen aber gegenüber gewöhnlichem Baustahl verbessern.
Drehmomentspitzen sind ebenso wichtig wie Abrieb. Greift ein Messer die Kante eines Fasses, steigt die Belastung des Antriebsstrangs stark an und fällt wieder ab, sobald der Schneidvorgang einsetzt. Tausende Wiederholungen dieses Zyklus können einfache Wellenverbindungen mit einzelnen Passfedern lockern.
Um dieses Ausfallrisiko zu reduzieren, verwendet SOYU Evolventenverzahnungen nach DIN 5480 zur Verbindung von Getriebe und Messerwelle. Eine solche Verzahnung verteilt das Drehmoment über eine wesentlich größere Kontaktfläche als eine einzelne Passfeder und unterstützt die Ausrichtung der Welle bei wechselnden Belastungen und automatischer Drehrichtungsumkehr.
Diese konstruktiven Details sind bei der Metallzerkleinerung besonders wichtig, weil die Belastung nicht gleichmäßig auftritt, sondern aus einer Folge kleiner Stoßereignisse besteht.
Eine aussagekräftige Anfrage sollte die tatsächliche Form des Aufgabematerials beschreiben, anstatt nur die Materialart zu nennen. Bei Fahrzeugkarosserien sollte angegeben werden, ob eine vollständige, bereits trockengelegte und von gefährlichen Komponenten befreite Karosserie, eine flachgedrückte oder gepresste Karosserie oder eine Mischung aus Türen, Dachblechen und Seitenblechen verarbeitet wird. Diese Formen verhalten sich bei der Beschickung sehr unterschiedlich.
Eine vollständige Karosserie ist groß und weist eine geringe Schüttdichte auf. Deshalb profitiert sie von einem geeigneten Aufgabetrichter und häufig von einem hydraulischen Schieber, der das Material gegen die Messer drückt. Eine gepresste Karosserie ist dichter und leichter zu beschicken, belastet die Rotoren bei jedem Schneidvorgang jedoch stärker.
Bei Metallfässern sollte angegeben werden, ob sie unzerkleinert, vorzerkleinert, ineinandergestapelt oder flachgedrückt zugeführt werden. Außerdem müssen die Fässer vor der Beschickung entleert und entsprechend vorbereitet sein.
Die geforderte Kapazität sollte ebenfalls in realistische Projektdaten übersetzt werden. Die Zweiwellenzerkleinerer von SOYU decken einen angegebenen Durchsatzbereich von 1 bis 30 t/h ab; der angegebene Leistungsbedarf beginnt bei 1,5 kW. Diese veröffentlichten Werte beschreiben jedoch die Produktfamilie und garantieren nicht denselben Durchsatz bei jeder Karosserie- oder Fasskonfiguration.
Der tatsächliche Durchsatz hängt von der Materialgeometrie, der Schüttdichte, der Verunreinigung und der gleichmäßigen Zuführung zu den Rotoren ab. Teilen Sie dem Lieferanten den gewünschten Durchsatz und die ungefähren Abmessungen des Aufgabematerials mit. Fragen Sie außerdem, wie sich das angestrebte Ergebnis verändert, wenn das Material lose und unverdichtet zugeführt wird.
Beschreiben Sie schließlich den nachfolgenden Prozess. Wird das zerkleinerte Metall einer Magnetabscheidung, einer Wirbelstromabscheidung, einer Ballenpresse oder einem sekundären Zerkleinerer zugeführt, gelten jeweils unterschiedliche Anforderungen an Größe und Form der Metallstücke.
Mit diesen Angaben kann der Hersteller Messerabstand, Messerprofil und Rotordrehzahl auf das gewünschte Endmaterial abstimmen, anstatt eine allgemeine Maschine mit mittleren Leistungsdaten anzubieten. Bei der Vorauswahl von Herstellern oder Lieferanten sollte ausdrücklich geklärt werden, welche Annahmen zur Materialvorbereitung dem Angebot zugrunde liegen. Ein Angebot ist nur dann sinnvoll vergleichbar, wenn beide Seiten von derselben Aufgabematerialform ausgehen.
Zweiwellenzerkleinerer sind in der Altfahrzeugverwertung und im Metallrecycling wichtig, weil sie das eigentliche Problem hohler, zäher und sperrig geformter Stahlteile lösen. SOYU führt Altfahrzeugkarosserien und Metallfässer in seinen veröffentlichten Angaben als geeignete Einsatzmaterialien für seine Zweiwellenzerkleinerer auf.
Der nächste Schritt ist eine anwendungsbezogene Abstimmung auf Basis der tatsächlichen Materialform, des gewünschten Durchsatzes und des nachfolgenden Prozesses. Wenn Sie diese Angaben bei Ihrer Angebotsanfrage bereitstellen, lässt sich eine Maschine auswählen, die besser auf einen langfristig wirtschaftlichen Betrieb Ihrer Anlage abgestimmt ist.
A: Eine Vorzerkleinerung oder Verformung dient hauptsächlich der einfacheren Beförderung oder dazu, das Material in den Aufgabetrichter einzupassen. Für den eigentlichen Zerkleinerungsschritt ist sie normalerweise nicht erforderlich.
A: Hohle Metallbehälter und die daraus entstehenden langen Metallstreifen können ein Sieb verstopfen oder so lange im Zerkleinerungsraum umlaufen, bis sie sich um die Rotoren wickeln.
A: Beschreiben Sie die genaue Materialform und geben Sie an, ob vollständige Fahrzeugkarosserien, gepresste Karosserien, lose Bleche oder ganze beziehungsweise vorzerkleinerte Metallfässer verarbeitet werden sollen. Bestätigen Sie außerdem, dass die Fässer entleert und ordnungsgemäß vorbereitet wurden.
