(57)【要約】  円筒形の付加部（４）を有する略ホッパ型の容器（２）を備える、廃棄物、スラグ、岩石およびこれらに類する材料（Ｍ）を破砕および乾燥する装置（１）が記載されている。円筒形の付加部（４）に、圧縮され場合によっては加温された空気（Ｌ）を導入するための、周にわたって分配された少なくとも２つの空気入口（５）が配置されている。ホッパ型の容器の底部に、破砕された材料（Ｇ）のための排出開口（３）が装着されている。容器の、排出開口（３）とは反対の側に位置する、より大きな直径の端部で、円筒形の付加部（４）に、空気出口開口（７）が配置されている。破砕されるべき材料（Ｍ）のための供給装置（９）が、円筒形の付加部（４）に通じる。円筒形の付加部（４）の周にわたって分配された少なくとも２つの空気入口（５）に、ベンチュリ機能を有する超音速ノズル（１０）がそれぞれ配置されており、これによって、供給される空気（Ｌ）を、円筒形の付加部（４）およびホッパ型の容器（２）の周方向に導入可能である。
2020516443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物、スラグ、岩石およびこれらに類する材料（Ｍ）を破砕および乾燥する装置であって、
略ホッパ型の容器（２）を備え、
前記容器（２）は、圧縮され場合によっては加温された空気（Ｌ）を導入するための、周にわたって分配された少なくとも２つの空気入口（５）が配置された円筒形の付加部（４）と、前記ホッパ型の容器（２）の底部に設けられた、破砕された材料（Ｇ）のための排出開口（３）と、前記容器（２）の、前記排出開口（３）とは反対の側に位置する、より大きな直径の端部で、前記円筒形の付加部（４）に配置された空気出口と、前記円筒形の付加部（４）に通じる、破砕されるべき材料（Ｍ）ための供給装置（９）とを有する、装置であって、
前記円筒形の付加部（４）の周にわたって分配された少なくとも２つの前記空気入口（５）に、ベンチュリ機能を有する超音速ノズル（１０）がそれぞれ配置されており、これによって、供給される空気（Ｌ）を、前記円筒形の付加部（４）および前記ホッパ型の容器（２）の周方向に導入可能であることを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記空気入口（５）に配置された前記超音速ノズル（１０）は、前記ホッパ型の容器（２）上の前記円筒形の付加部（４）と同一の軸方向高さに配置されていることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
各前記超音速ノズル（１０）は、円形とは異なる横断面を有する出口（１５）を具備することを特徴とする、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記超音速ノズル（１０）の前記出口（１５）の横断面は、矩形に形成されていることを特徴とする、請求項３記載の装置。
【請求項５】
各前記超音速ノズル（１０）は、必要に応じて可変である最も狭い流過横断面（１２）を有することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記超音速ノズル（１０）の前記最も狭い流過横断面（１２）は、調整ねじまたはこれに類するものを介して機械式に調整可能であることを特徴とする、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記超音速ノズル（１０）の前記最も狭い流過横断面（１２）は、好ましくは調整モータを介して自動で調整可能であることを特徴とする、請求項５記載の装置。
【請求項８】
前記超音速ノズル（１０）の前記最も狭い流過横断面（１２）は、装入された粉砕されるべき材料（Ｍ）に応じて制御されるように調整可能であり、制御データを、好ましくは表形式で、外部の制御ユニットに格納可能であることを特徴とする、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記超音速ノズル（１０）の前記最も狭い流過横断面（１２）を調整するための前記制御データが、経験的に決定されてまとめられていることを特徴とする、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記制御ユニットは、電子データ処理装置を含むことを特徴とする、請求項８または９記載の装置。
【請求項１１】
前記各超音速ノズル（１０）は、前記円筒形の付加部（４）の前記空気入口（５）で、前記空気入口（５）に組み付けられた空気ガイドプレート（１４）によって画定されていることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
前記空気ガイドプレート（１４）は、組付けプレート（１７）と結合されていることを特徴とする、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記空気ガイドプレート（１４）および前記組付けプレート（１７）は、前記超音速ノズル（１０）に属するノズルボディ（１１）の出口と固く結合されていることを特徴とする、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記超音波ノズル（１０）の前記ノズルボディ（１１）は、必要に応じて前記組付けプレートに対して１８０°回動して組付可能であることを特徴とする、請求項１２記載の装置。
【請求項１５】
前記装置は、制御装置（１００）と接続されており、該制御装置（１００）は、グローバルネットワーク、たとえばインターネットと接続されており、これによって、前記装置の動作パラメータがリモートで読取り可能であり、好ましくは前記装置がリモート制御可能であることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１６】
３つまたは４つ以上の前記超音速ノズル（１０）が、互いに対して均一の角度間隔を置いて、前記円筒形の付加部（４）の周に配置されていることを特徴とする、請求項１から１５までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求項１の上位概念に記載の、廃棄物、スラグ、岩石およびこれらに類する材料を破砕および乾燥する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物およびこれに類する材料は、今なお処分場で処分されることが多い。処分場は限られた収容容量しか有しないので、廃棄物をその廃棄前に破砕することが望ましい。しかも、廃棄物の破砕物は、その後の焼却または脱気設備によるエネルギ回収のための処理に利用することができる。また、廃棄物の破砕、またはスラグ、岩石、たとえば鉱石の粉砕によって、価値の高い原料を容易に分離して回収することもできる。たとえば一般廃棄物などの廃棄物や、たとえばセメントスラリ、石灰スラリ、産業スラリ、下水汚泥などの産業汚泥の処理に際して既知の問題は、多くの場合にこれらの廃棄物に結合されている比較的高い水分含有量である。多くの場合廃棄物から分離するのが難しいこのような水分含有量は、処分場において、処分水として、過小評価されるべきではない問題を成している。焼却設備では、高い水分含有量によって、装入された廃棄材料の発熱量がより低くなってしまう。廃棄物における高い水分含有量および材料サイズは、一般に、エネルギ・輸送バランス（ＣＯ2排出量）に不利な影響を及ぼしてしまう。
【０００３】
廃棄物の破砕のための、従来技術において知られた粉砕機またはこれに類するものは、効率が比較的不良であり、水分含有量を低減させるには十分には適していない。また、従来技術において、円筒形の付加部を有する略ホッパ型の容器を備える材料破砕装置も既知である。圧縮された空気が周方向に円筒形の付加部に吹き込まれ、ホッパ型の容器内に空気渦が形成される。この既知の装置は、最大毎分１００ｍ3の圧縮された空気を必要とし、これは、装置のエネルギバランスおよび経済性において大きな欠点となる。圧縮された空気のための流入開口に取り付けられた変向プレートが、空気を、容器の周方向に導く。破砕されるべき材料は、供給路を介して、円筒形の付加部に圧送され、空気渦にさらされる。空気渦内で、導入された材料が破砕される。変向プレートは、同時に衝突プレートとして用いられ、渦動する物質から空気流入開口を防護するべきものである。破砕された材料は、重力に基づいて底部へ降下し、ホッパ型の容器の底部に位置する開口を通って排出される。容器の、反対の側に位置するより大きな直径の端部で、円筒形の付加部に配置された円筒形の排気筒は、余剰の空気の導出に用いられる。吹き込まれる空気が予熱されることによって、導入された材料のある程度の乾燥が得られるはずである。衝突プレートは、高い摩耗にさらされていて、比較的頻繁に交換しなければならない。また、常にホッパ型の容器または円筒形の付加部の壁に材料が衝突するので、これらの装置構成要素も比較的高い摩耗にさらされており、相応に堅牢に構成しなければならない。容器内で得られる空気渦は、比較的低い速度しか有しない。したがって、装置は、導入された材料に対して比較的小さな破砕作用しか有しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の課題は、従来技術の装置の前述の欠点を考慮した、廃棄物、スラグ、岩石およびこれらに類する材料を破砕および乾燥する装置を提供することである。装置は、割合摩耗しにくく、装入された廃棄物の十分な破砕のみならず粉砕および／または乾燥をも可能にするべきである。この場合、装置は、可能な限り単純に構成されるべきであり、実証済みで構造的に簡単な部品を有するべきであり、ならびに製造および動作が低コストで成されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題の解決手段は、特許請求項１に記載された特徴を有する、廃棄物、スラグ、岩石およびこれらに類する材料を破砕および乾燥する装置に存在する。本発明の発展形態および好ましい有利な変化形態は、従属請求項の対象である。
【０００６】
本発明は、円筒形の付加部を有する略ホッパ型の容器を備える、廃棄物、スラグ、岩石およびこれらに類する材料を破砕および乾燥する装置を提供する。円筒形の付加部に、圧縮され場合によっては加温された空気を導入するための、周にわたって分配された少なくとも２つの空気入口が配置されている。ホッパ型の容器の底部に、破砕された材料のための排出開口が装着されている。容器の、排出開口とは反対の側に位置する、より大きな直径の端部で、円筒形の付加部に、空気流出開口が配置されている。破砕されるべき材料のための供給装置は、円筒形の付加部に通じる。円筒形の付加部の周にわたって分配された少なくとも２つの空気入口に、ベンチュリ系を有する超音速ノズルがそれぞれ配置されており、これによって、供給される空気を、円筒形の付加部およびホッパ型の容器の周方向に導入可能である。
【０００７】
超音速ノズルの使用によって、供給され好ましくは加温された空気は、ホッパ型の容器上の円筒形の付加部への入口で、音速に達し、それどころかこれを幾倍も超え得る極めて高い流速に達する。これによって、円筒形の付加部内に、特に底部の方へホッパ状に狭窄する容器内に、加温された空気渦が形成される。高い流速は、約４ｂａｒ〜６ｂａｒの圧力下の空気の供給によって達成される。その際に通過する空気量は、海抜に応じて、約３０ｍ3／ｍｉｎ〜５０ｍ3／ｍｉｎであってよい。たとえば、このような空気量は、制御可能なオイルフリースクリュコンプレッサを用いて形成して圧送することができる。この場合、超音速ノズルとは、たとえばラバルノズルに相応する横断面経過を有するノズルと解される。ラバルノズルとしての超音速ノズルの構成は、必要な空気消費量を、大幅に、たとえば最大５０％削減することを可能にする。このことは、有利なエネルギバランスに大きな影響を有する。高い空気速度に基づいて、導入された材料は、強く破砕されるだけではなく粉砕される。装入された材料の粉砕の結果、材料に含まれた価値の高い原料を、容易に再び産業に戻すことができる。高い破砕度に基づいて、搬送装置の積載容量を著しくより良好に利用することもでき、このこともまた、環境（ＣＯ2排出量の削減）に有利に作用し得る。
【０００８】
破砕されるべき材料は、ベンチュリ系により支援されて、形成された空気渦に至り、その際に大きく加速される。その際、ベンチュリ系は、超音速ノズルによって形成された空気渦を「破壊」するのに役立つ。空気渦に導入された材料は、突然の加速に際して発生する力に耐えられず、したがって、著しく微細な物体へと分解される。空気渦内に発生する高い遠心力や向心力、せん断力や摩擦力、および負圧やキャビテーションが、材料の破砕を支援する。この場合、材料に含まれた水分、たとえば下水汚泥および産業汚泥に含まれ固体粒子に結合された水が分離され、空気渦において加温された空気とともに、調整可能な排気筒状の延長部に配置されてよい空気出口開口を通って排出される。排気の温度は、たとえば最高１００°Ｃであり得る。少なくとも２つの超音速ノズルを配置することによって、装置内に、装置の内壁から剥離する空気渦を生じさせる一定の空気流が形成される。これによって、円筒形の付加部の内壁およびホッパ型の容器の内壁に対する材料の衝突を阻止することができる。
【０００９】
本発明に係る装置の一変化形態では、空気入口に配置された、ベンチュリ系を有する超音速ノズルが、ホッパ型の容器上の円筒形の付加部と同じ軸方向高さに配置されていることが想定されてよい。これによって、空気渦の均一性を改善して、同一のエネルギ消費量ではより高い流速を得ることができる。
【００１０】
本発明に係る装置の一変化形態では、超音速ノズルが、円形とは異なる横断面を有する出口を具備することができる。出口における流過横断面の選択によって、空気渦のより良好な形成という観点で、空気流の接線成分および垂直成分に影響を与えることができる。
【００１１】
本発明の一変化形態では、超音速ノズルの出口の横断面が、矩形に形成されていることが想定されてよい。これによって、形成された空気渦内キャビテーションおよび負圧の発生を促進することができる。
【００１２】
本発明に係る装置のさらに別の一変化形態では、超音速ノズルが、必要に応じて可変である最も狭い流過横断面をそれぞれ有してよい。流過横断面の変化によって、超音速ノズルの出口において流速に的確に影響を及ぼすことができる。調整ねじまたはこれに類する機械式の調整手段が、ユーザが装置の動作中にもアクセス可能であるように配置されてよい。
【００１３】
少なくとも超音速ノズルの最も狭い流過横断面の変化は、機械式に、たとえば調整ねじまたはこれに類するものを介して行うことができる。本発明の好ましい一変化形態では、超音速ノズルの最も狭い流過横断面が、調整モータを介して自動で調整可能である。モータ式の調整可能性によって、ノズルの最も狭い流過横断面の調整が可能となり、その際、たとえば、ホッパ型の容器と円筒形の付加部とを収容するハウジングを開放しなくてよく、または組み外さなくてよい。
【００１４】
モータによる調整可能性に関連して、超音速ノズルの最も狭い流過横断面は、装入された破砕されるべき材料に応じて制御可能であってよい。この場合、制御データは、好ましくは表形式で、装置と接続された外部の制御ユニットに格納されていてよい。ノズルの最も狭い流過横断面を調整するための制御データは、経験的に決定されてまとめられてよい。本発明の好ましい一変化形態では、装置のユーザに、装入された材料に応じて超音速ノズルの調整のための正しい制御データを選択することを可能にすることができる。制御ユニットは、好ましくは電子データ処理装置を含んでよい。これによって、パラメータ検出、パラメータ制御およびパラメータの選択を簡素化することができる。
【００１５】
本発明の別の一変化形態では、超音速ノズルが、円筒形の付加部にある空気入口で、空気ガイドプレートにそれぞれ通じ、空気ガイドプレートは、円筒形の付加部の内壁における凹部に装着されている。空気ガイドプレートは、超音速ノズルの出口を画定するとともに、少なくとも出口の領域で円筒形の付加部の内壁を越えて突出するように、組み付けられている。これによって、供給され圧縮された空気を、円筒形の付加部の内壁に沿って接線方向に導入することができる。
【００１６】
本発明の一変化形態では、空気ガイドプレートが、超音速ノズルのノズルボディに対して１８０°回動可能であってよい。これによって、装置は、極めて容易に、地球の北半球または南半球におけるそれぞれ異なる状況に関して適合可能である。北半球では、低気圧の、つまり反時計回りに回転する空気渦が有利であること証明することができるのに対して、南半球では、高気圧の空気渦を装置内に得ようとする傾向にある。これによって、破砕および乾燥に関して装置の効率を改善することができる。本発明の一変化形態では、空気ガイドプレートが、組付けプレートと固く結合されており、超音速ノズルのノズルボディが、組付けプレートにフランジ固定可能であることが想定されてよい。組付けプレートは、円筒形の付加部の外壁に超音波ノズルを組み付けるために用いられる。ノズルボディは、１８０°回動した２つの位置で、組付けプレートにフランジ固定可能である。これによって、円筒形の付加部の周に関する超音速ノズルおよび空気供給路の位置を、不変に維持することができる。しかも、本発明の代替的な一形態では、空気ガイドプレート、組付けプレートおよびノズルボディは、相互に固く結合されていてもよい。この場合、形成された空気渦の回転方向を変更するには、組付けプレートおよび空気ガイドプレートとともに、超音速ノズルユニット全体を、１８０°回動して組み付けることができる。
【００１７】
本発明に係る装置のさらに別の一変化形態では、装置は、制御装置と接続されてよく、制御装置は、グローバルネットワーク、たとえばインターネットと接続されており、これによって、装置の動作パラメータがリモートで読取り可能であり、好ましくは装置がリモート制御可能である。超音波ノズルの横断面変化のための制御ユニットを含んでもよい制御装置の、インターネットへの接続は、たとえばメンテナンス目的、リモート診断および装置のリモート制御のために使用することができる。
【００１８】
本発明に係る装置のさらに別の一変化形態では、３つ以上の超音速ノズルが、相互に均一の角度間隔を置いて、円筒形の付加部の周に配置されていることが想定されてよい。必要とされる超音速ノズルの数は、円筒形の付加部とともに、ホッパ型の容器のサイズおよび直径に応じて選択することができ、これによって、形成された空気渦内の流速が最適化される。
【００１９】
本発明のさらなる利点および変化形態は、図面に関する、例示的な実施の形態の以下の説明から明らかである。図面は、縮尺通りに描画されたものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る装置の概略的な軸方向断面図である。
【図２】装置に取り付けられた超音速ノズルの概略的な拡大図である。
【図３】組付けプレートの入口側の方を見た、超音速ノズルの斜視図である。
【図４】空気供給プレートを見た、図３による超音速ノズルの斜視図である。
【図５】本発明の別の変化形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に軸方向断面図で概略的に示された、本発明に係る装置は、全体に符号１を有している。装置は、排出開口３を有するホッパ型の容器２を備える。排出開口３とは反対の側の端部に、ホッパ型の容器２は、円筒形の付加部４を有している。円筒形の付加部４には、圧縮され場合によっては加温された空気のための少なくとも２つの空気入口５が設けられていて、円筒形の付加部４の周にわたって分配されている。蓋６を通って円筒形の付加部４内に突出する排気筒７が、空気流出開口を有している。排気筒７における空気流出開口の横断面は、必要に応じて可変であり、これは、図１において、調整可能な絞り８および矢印Ｐ１によって示唆されている。破砕および乾燥されるべき材料Ｍのための供給装置９は、蓋６を貫通して、円筒形の付加部４内に突出している。
【００２２】
円筒形の付加部４の周にわたって分配された少なくとも２つの空気入口５には、超音速ノズル１０がそれぞれ配置されている。圧縮され場合によっては加温された空気Ｌは、超音速ノズル１０を介して、円筒形の付加部４内に導入される。超音速ノズル１０とは、本発明によれば、たとえばラバルノズルに相応する横断面経過を有するノズルと解される。超音速ノズル１０の使用によって、供給され好ましくは加温された空気Ｌは、円筒形の付加部４およびホッパ型の容器２への入口で、音速に達し、それどころかこれを幾倍も超え得る極めて高い流速に達する。これによって、円筒形の付加部４内に、特に排出開口３の方へホッパ状に狭窄する容器２内に、加温された空気渦Ｗが形成される。この高い流速は、約４ｂａｒ〜６ｂａｒの圧力下の空気Ｌの供給によって得られる。その際に通過する空気量は、海抜に応じて、約３０ｍ3／ｍｉｎ〜５０ｍ3／ｍｉｎであってよい。たとえば、このような空気量は、制御可能なオイルフリースクリュコンプレッサを用いて形成して圧送することができる。地球の北半球または南半球の設置場所に応じて、装置１に形成される空気渦Ｗの回転方向が適合可能である。北半球では、低気圧の、つまり反時計回りに回転する空気渦が有利であると証明することができるのに対して、南半球では、高気圧の空気渦を装置内に得ようとする傾向にある。そのために、空気入口５における超音速ノズル１０の流入方向が可変であり、特に１８０°回動可能である。これは、図１において、湾曲した矢印Ｐ２によって示唆されている。
【００２３】
供給装置９を介して装置１内に導入される粉砕されるべき材料Ｍは、超音速ノズル１０に設けられたベンチュリ系で支援して、形成された空気渦に導入される。その際、ベンチュリ系は、超音速ノズル１０によって形成された空気渦Ｗの短時間の「破壊」に役立つ。空気渦Ｗに導入された材料Ｍは、空気渦Ｗに渡された直後に極めて強く加速される。材料Ｍは、突然の加速に際して発生する力に耐えられず、したがって、より微細な物体へと分解される。空気渦Ｗ内に発生する高い遠心力や向心力、せん断力や摩擦力、および負圧やキャビテーションが、材料Ｍの破砕を支援する。この場合、材料Ｍに含まれる水分、たとえば下水汚泥および産業汚泥に含まれた、固体粒子に結合された水が分離され、空気渦Ｗ内で加温される排気Ａとともに、出口横断面が調整可能であってよい排気筒状の空気出口７を通って排出される。排気Ａの温度は、たとえば最高１００°Ｃであり得る。ベンチュリ機能を有する少なくとも２つの超音速ノズル１０を配置することによって、装置１内に、結果として装置１の内壁から剥離する空気渦Ｗとなる一定の空気流が形成される。これによって、円筒形の付加部４の内壁４１およびホッパ型の容器２の内壁２１に対する材料Ｍの衝突を阻止することができる。破砕された材料は、粒体Ｇとして、ホッパ型の容器２の内壁２１に沿って、装置の排出開口３に至り、底面へ落下する。図１では、これは、地面Ｆ上の粒体Ｇの堆積によって示唆されている。
【００２４】
図２は、円筒形の付加部４に組み付けられた超音速ノズル１０の軸方向断面を概略的に示している。超音速ノズル１０は、たとえばほぼラバルノズルの横断面経過を有している。入口側で、超音速ノズル１０は、空気供給路１６と結合されている。空気渦の形成に必要とされる空気量は、たとえば制御可能なオイルフリースクリュコンプレッサを用いて形成して圧送することができる。超音速ノズル１０は、たとえば複数の部品から構成されたノズルボディ１１を有している。ノズルボディ１１のこれらの部品は、互いに対して位置調整可能であって、これによって超音速ノズル１０の少なくとも１つの最も狭い流過横断面１２を変化させることができるように、相互に結合されている。ノズルボディ１１の部品の相互の位置調整は、たとえば１つまたは複数の調整ねじを介して行うことができる。略示された実施の形態では、最も狭い流過横断面１２のモータ式の調整可能性が、調整モータ１８によって示唆されている。モータ式の調整可能性によって、超音速ノズル１０の最も狭い流過横断面１２の自動の調整が可能となり、その際、たとえば、ホッパ型の容器と円筒形の付加部とを収容するハウジングを開放しなくてよく、または組み外さなくてよい。モータ式の調整可能性に関連して、超音速ノズルの最も狭い流過横断面１２は、装入された破砕されるべき材料に応じて制御可能であってよい。この場合、制御データは、好ましくは表形式で、装置と接続された外部の制御ユニットに格納されていてよい。超音速ノズル１０の最も狭い流過横断面１２を調整するための制御データは、経験に基づいて決定されてまとめられてよい。本発明の好ましい変化形態は、装置のユーザに、装入された材料に応じて超音速ノズル１０を調整するための正しい制御データを選択することを可能にする。制御ユニットは、好ましくは電子データ処理装置を含む（図４）。これによって、パラメータ検出、パラメータ制御およびパラメータの選択を簡素化することができる。
【００２５】
超音速ノズル１０は、ベンチュリ機能を有している。そのために、ノズルボディ１１の最も狭い流過横断面１２にベンチュリ穴１３が配置されており、ベンチュリ穴１３は、必要に応じて開放するとともに再び閉鎖することができる。ベンチュリ穴１３の開放によって、周辺空気が、超音速ノズル１０内に吸い込まれる。これによって、超音速ノズル１０内の空気流が乱される。その効果は、流入する空気によってホッパ型の容器および円筒形の付加部内に形成される空気渦を的確に「破壊」して、たとえば材料を空気渦に供給するために利用することができる。
【００２６】
超音速ノズル１０のノズルボディ１１は、空気ガイドプレート１４に通じており、空気ガイドプレート１４は、組み付けられた状態で、円筒形の付加部４の内壁４１とほぼ面一に終端している。空気ガイドプレート１４は、少なくとも超音速ノズル１０の空気出口１５の領域で円筒形の付加部４の内壁４１を越えて突出するように、円筒形の付加部の空気入口５に装着されている。これによって、圧縮された空気を、円筒形の付加部４の内壁４１に沿って略接線方向に導入することができる。空気ガイドプレート１４によって画定された空気出口１５は、円形とは異なる横断面を有している。たとえば、空気出口１５は、略矩形の横断面を有している。出口における円形とは異なる流過横断面によって、空気渦のより良好な形成という観点で、空気流の接線成分および垂直成分に影響を及ぼすことができる。これによって、形成された空気渦内でキャビテーションおよび負圧の形成を促進することができる。
【００２７】
超音速ノズル１０を円筒形の付加部４に組み付けるために、ノズルボディ１１は、組付けプレート１７と結合されている。組付けプレート１７は、空気ガイドプレート１４と結合されているとともに、空気流れ方向に見て空気ガイドプレート１４がこれを越えて突出するように配置されている。組付けプレート１７は、ねじを用いて、円筒形の付加部４の外壁４２に取り付けられる。
【００２８】
組付けプレート１７およびこの組付けプレート１７と結合された空気ガイドプレート１４は、ノズルボディ１１と固く結合されてよい。この場合、装置内で形成された空気渦の回転方向を変更するには、ノズルボディ１１、組付けプレート１７および空気ガイドプレート１４とともに、超音速ノズルユニット全体を、１８０°回動させなければならない。しかも、組付けプレート１７およびこの組付けプレート１７と結合された空気ガイドプレート１４は、特に図３に示されているように、ノズルボディ１１に対して１８０°回動可能であってもよい。そのために、ノズルボディ１１は、組付けプレート１７とのフランジ固定が解除され、組付けプレート１７および空気ガイドプレート１４を回動させて円筒形の付加部に組み付けた後で、再びフランジ固定することができる。組付けプレート１７および空気ガイドプレート１４に対するノズルボディ１１の回動可能性によって、円筒形の付加部４の周に対する超音速ノズル１０および空気供給路の位置を、不変に維持することができる。
【００２９】
図３は、組付けプレート１７の方を見た、本発明による超音速ノズル１０の斜視図を示している。同一の構成部材には、図２と同一の符号が付されている。ノズルボディ１１は組付けプレート１７にフランジ固定されている。超音速ノズル１０入口側の端部に、空気供給路１６が示されている。空気流れ方向に見て、組付けプレート１７を越えて空気ガイドプレート１４が突出し、空気ガイドプレート１４は、超音波ノズル１０が組み付けられた状態で、円筒形の付加部の内壁とほぼ面一に終端している。
【００３０】
図４は、空気ガイドプレート１４の方を見た、図３による超音速ノズルを斜視図で示している。組付けプレートは、同様に符号１７を有している。図面において、組付けプレート１７の、空気ガイドプレート１４寄りの側面が凹状に湾曲して形成されており、これによって、円筒形の付加部の湾曲に追随していることが看取される。超音速ノズル１０の空気出口１５は、空気ガイドプレート１４の、観察者側とは反対の側に配置されている。空気出口１５は、円形とは異なる横断面を有している。好ましくは、空気出口１５は、略矩形に形成されている。超音速ノズル１０のノズルボディは、符号１１で示されている。
【００３１】
図５は、同様に全体に符号１が付された、本発明に係る、廃棄物およびこれに類する材料を破砕および乾燥する装置のさらに別の例示的な実施の形態の概略斜視図を示している。装置１の同じ構成部材には、図１と同一の符号が付されている。装置は、ここでも排出開口部３を有するホッパ型の容器２を備えている。排出開口３とは反対の側の端部で、ホッパ型の容器２は、円筒形の付加部４と結合されている。円筒形の付加部４には、圧縮され場合によっては加温された空気のための超音速ノズル１０が組み付けられており、好ましくは、互いに対して同一の角度間隔を置いて、円筒形の付加部４の周にわたって分配されている。図示の実施の形態では、特に４つの超音速ノズル１０が設けられており、図面において、そのうちの２つが認められる。超音速ノズル１０は、円筒形の付加部４と同一の高さに組み付けられている。円筒形の付加部を閉鎖する蓋６を通って、出口横断面を調整可能であってよい排気筒状の延長部７が突出する。破砕および乾燥されるべき材料Ｍのための供給装置９は、蓋６を貫通して、同様に円筒形の付加部４内に突出する。
【００３２】
超音速ノズル１０は、ほぼ環状に延在する空気供給路１９と結合されており、空気供給路１９自体は、別の中央の空気路（図示せず）を介して、たとえばオイルフリースクリュコンベヤと結合されてよい。この場合、空気供給路は、Ｔｉｃｈｅｌｍａｎｎ―Ｓｙｓｔｅｍに則して構成されてよい。すなわち、すべての超音速ノズルにおいて、個々の超音速ノズル１０に通じる供給路の圧力損失係数が同一であり、これによって、均一な通流が保証されている。供給路の圧力損失は、主に、管要素の管摩擦、つまり内部粗さと、直径と、長さと、圧力損失係数とから構成されている。管要素の圧力損失係数は、経験により決定することができ、通常は文献から取得することができる。
【００３３】
制御可能なオイルフリースクリュコンプレッサによって、約４ｂａｒ〜６ｂａｒの圧力の空気を、３０ｍ3／ｍｉｎ〜５０ｍ3／ｍｉｎの体積で、超音速ノズル１０に供給することができる。超音速ノズル１０は、音速を超える流速を可能にする。これによって、装置１内に空気渦が形成され、空気渦には、図４における装置１の部分断面図において、同様に符号Ｗが付されている。
【００３４】
供給装置９を介して装置１内に導入された粉砕されるべき材料Ｍは、形成された空気渦に導入され、空気渦Ｗに渡された直後に極めて強く加速される。材料Ｍは、突然の加速に際して発生する力に耐えられず、したがって、より微細な物体へと分解される。空気渦Ｗ内に発生する高い遠心力や向心力、せん断力や摩擦力、および負圧やキャビテーションが、材料Ｍの破砕、たとえば粉砕を支援する。この場合、材料Ｍに含まれる水分、たとえば下水汚泥に含まれた、固体粒子に結合された水が分離され、空気渦Ｗにおいて加温された排気Ａとともに、排気筒状の空気出口７を通って排出される。排気Ａの温度は、たとえば最高１００°Ｃであり得る。装置内に形成された空気渦Ｗは、装置１の内壁から剥離する。これによって、円筒形の付加部４の内壁またはホッパ型の容器２の内壁に対する材料Ｍの衝突を阻止することができる。破砕された材料は、粒体Ｇとして、装置の排出開口３に至り、地面に落下する。
【００３５】
廃棄物、スラグ、岩石およびこれらに類する材料を破砕および乾燥する装置１は、符号１００で示された制御装置と接続されてよい。制御装置１００は、グローバルネットワーク、たとえばインターネットと接続されてよく、これによって、装置の動作パラメータがリモートで読取り可能であり、好ましくは装置がリモート制御可能である。超音波ノズル１０の横断面変化のための制御ユニットを含んでもよい制御装置１００の、インターネットへの接続は、たとえばメンテナンス目的、リモート診断および装置のリモート制御のために使用することができる。
【００３６】
具体的な実施の形態の前述の記載は、本発明を説明するためのものでしかなく、限定と見なされるものではない。むしろ、本発明は、特許請求の範囲および当業者が想定する、極めて一般的な発明の思想を含む均等物によって定義される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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