Verfahren für das elektrostatische Scheiden von Feststoffgemischen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für das elektrostatische Scheiden von Feststoffgemischen mit zumindest zwei verschiedenen Arten von schlecht leitenden Teilchen, wie sie z. B. auf dem Gebiet der Landwirtschaft anzutreffen sind. Ein besonderes An wendungsgebiet der Erfindung liegt im Scheiden von Getreidematerialien zwecks Reinigung der Mehlzwi schenprodukte und der Sortierung durch Entfernen der kleiehaltigen Partikel.
Nach dem Schweizer Patent Nr. 361183 werden die Teilchen wiederholt in besonderer Weise behan delt, während sie das Feld durchlaufen, wobei viele verschiedenen Oberflächenbezirke der Teilchen der Einwirkung des elektrostatischen Feldes durch wie derholtes Inkontaktbringen dieser verschiedenen Be zirke mit der tragenden Elektrode ausgesetzt werden. Diese wiederholten Behandlungen der Teilchen wer den weiterhin in einer Weise durchgeführt, die das gründliche Vorbereiten der Teilchen sichert.
Daher müssen die wiederholten Kontakte verschiedener Oberflächenbezirke der Teilchen verlängert oder fort gesetzt werden, damit für diese Bezirke in vollem Umfang Gelegenheit geboten wird, den elektrostati schen Aufladeeffekten gründlich ausgesetzt zu wer den, bevor die Teilchen das Feld verlassen.
Das genannte Schweizer Patent sieht auch das sofortige Entfernen erwünschter Teilchen aus dem elektrostatischen Feld und deren gesondertes Sam meln vor, wenn diese erwünschten Teilchen den Ein wirkungen des Feldes genügend ausgesetzt waren, die eine Bewegung der Teilchen in bezug auf die tra gende Elektrode bewirken.
Es hat sich nunmehr gezeigt, dass die besonderen Bedingungen für Vibration und Elektrodenausrich- tung, die im Hinblick auf eine geeignete Aufladung durch Berührung die besten Ergebnisse zeitigen, und zwar die gründliche Vorbereitung und genaue Separa tion von organischen, schlechtleitenden Teilchen, in nerhalb sorgfältig abgesteckter Grenzen verändert werden können. Die Veränderungen bei einer beson deren Arbeitsbedingung müssen jedoch mit den Ver änderungen der anderen Arbeitsbedingungen nach ge wissen herausgefundenen Grundsätzen koordiniert werden.
In diesem Zusammenhang hat sich gezeigt, dass zwei Arten von Arbeitsbedingungen unterschieden werden müssen. Die eine davon, die mit Hoch schleudern bezeichnet werden kann, umfasst die. Vibrationen der tragenden Elektrode in Richtungen, die von Winkeln in einer senkrechten Ebene bestimmt werden, welche Ebene die Elektrode in einer Linie schneidet, die sich längs der Richtung der Vorwärts bewegung der Teilchen erstreckt. Dies ist die Art von Vibration, die nach dem vorgenannten Schweizer Patent verwendet wird. Diese Richtungen können dann in Ausdrücken eines Winkels a bestimmt wer den, der der Winkel zwischen den linearen hin und her gehenden Vibrationsausschlägen und der Waag rechten ist.
Positive Werte von a bestimmen eine Vibra- tionsrichtung, die nach oben unter einem spitzen Win kel oberhalb der Waagrechten und längs der Rich tung der Vorwärtsbewegung der Teilchen geneigt ist. Negative Werte von a bestimmen eine Vibrationsrich- tung, die nach unten unter einem spitzen Winkel unter halb der Waagrechten und längs der Richtung der Vorwärtsbewegung geneigt ist.
Da jedoch die Vibra- tionen eine abwechselnde Bewegung in entgegen gesetzten Richtungen umfassen, könnte von diesem negativen Winkel a auch gesagt werden, er bestimme eine Vibrationsrichtung, die nach oben unter einem spitzen Winkel oberhalb der Waagrechten, jedoch nach hinten in der der Richtung der Vorwärtsbewegung der Teilchen entgegengesetzten Richtung geneigt sei.
Die zweite Art von Arbeitsbedingung, die als Nichthochschleudern bezeichnet werden kann, um fasst die Vibrationen in einer waagrechten Ebene. Dieser zweite Fall ist besonders auf Arbeitsbedingun gen begrenzt, bei denen die tragende Elektrode in Richtung zu ihrem Entladeende nach unten geneigt ist, und bei denen die Vibrationen der Elektrode längs einer waagrechten, sich quer zur Richtung der Vor wärtsbewegung erstreckenden Linie, d. h. senkrecht zu der senkrechten, sich längs der Richtung der Vor wärtsbewegung erstreckenden Ebene gerichtet sind.
In allen Fällen muss die winkelmässige Ausrich tung der tragenden Elektrode sorgfältig gewählt wer den. Diese Ausrichtung kann durch einen Winkel /3 ausgedrückt werden, der in der senkrechten Ebene gemessen wird, die sich in der Richtung der Vor wärtsbewegung erstreckt und der den Winkel zwi schen der Ebene der Elektrode und der Waagrech ten darstellt. Ein positiver Winkel /3 zeigt eine nach unten gerichtete Neigung der tragenden Elektrode in der Richtung der Vorwärtsbewegung an. Ein nega tiver Winkel /l zeigt eine nach oben gerichtete Nei gung in der Richtung der Vorwärtsbewegung an.
Es ist nicht erwünscht, der Elektrode eine Neigung quer zur Richtung der Vorwärtsbewegung zu erteilen, da eine solche Neigung eine ungleichmässige Beförderung mit verschiedenen Materialtiefen über die Breite der Maschine hinweg verursachen könnte; doch stellt dies lediglich eine durchführbare Möglichkeit dar.
Andere Faktoren, wie die Geschwindigkeit der Beförderung des Materials und die Amplitude und die Frequenz der Vibrationen müssen gleichfalls entspre chend gewählt werden, um die günstigsten Ergebnisse dadurch zu erhalten. Bei Mühlenprodukten werden weiterhin beste Ergebnisse dadurch gesichert, dass die Materialien so behandelt werden, dass sie zumin dest einen vorher bestimmten Mindesfeuchtigkeitsge- halt aufweisen,
der nicht viel weniger als 13% des Trockengewichtes des Weizens und vorzugsweise 14,501o betragen soll.
In beiden Fällen ist, wie oben vorgeschlagen, die gründliche Vorbereitung der Teilchen ganz und gar abhängig von den Eigenschaften dar zum Befördern der Teilchen über die unteren Elektroden hinweg ver wendeten Vibrationen. Einige Vibrationsbedingungen können zu einer dicken, sich langsam bewegenden Schicht führen, während andere Vibrationsbedingun- gen zu einer dünnen, sich rasch bewegenden Schicht führen können. Es können verschiedene relative Be schleunigungsgrade längs der unteren Elektrode und zu dieser senkrecht verwendet werden. Die Art und Weise, in der die Teilchen über die Elektrode hinweg befördert werden, besitzt einen kritischen Einfluss auf die Wirksamkeit oder die Reinheit der Separation.
Bei Mühlenprodukten beruhen diese Unterschiede der Wirksamkeit vermutlich auf der relativen Fähig keit der Kleie- und Endospermteilchen, unter verschie denen Vibrationsbedingungen aufgeladen zu werden.
Beim Hochschleudern hängt die günstigste Vi- bration bei gegebener Geschwindigkeit der Vorwärts bewegung von zumindest vier Faktoren ab: 1. von der Vibrationsfrequenz n, gemessen in Schwingungen pro Minute, 2. von der Gesamtlänge des Ausschlages d in Zentimetern, 3. vom Winkel c, zwischen der Richtung des Vi- brationsausschlages und der Waagrechten, wie oben definiert, und 4. vom Winkel f zwischen der Ebene der unteren Elektrode und der Waagrechten, wie oben definiert.
Jeder Faktor ist gekennzeichnet durch einen Be reich zulässiger Werte, über den hinweg ein ausge zeichneter Wirkungsgrad bei entsprechender Wahl der anderen drei Variablen erhalten werden kann. Bei spielsweise wurden Vibrationsfrequenzen von 400 bis 3600 Schwingungen pro Minute in Verbindung mit Hublängen von 38 mm bis 1,6 mm untersucht. Die unteren Werte der Frequenz erfordern längere Hübe, um eine genügende Beschleunigung für eine geeignete Vorbereitung zu bewirken.
In der gleichen Weise wurde der Winkel u über den Bereich von +45" bis zu -20 verändert. Die grösseren positiven Werte von u werden benötigt, um eine ausreichende, zur Elektrode senkrechte Beschleu nigungskomponente zu erzeugen, wenn geringere Be schleunigungen benutzt werden. Negative Werte von a können, wenn gewünscht, benutzt werden, um die Strömung der Teilchen infolge der Vibration zu ver zögern, wenn /') so gewählt wird, dass die untere Elek trode etwas nach unten in der Förderrichtung ge neigt ist.
Es hat sich gezeigt, dass der Winkel /3 kritischer ist als der Winkel a.
Selbst wenn die Elektrode nur eine Neigung von 15 aufweist, wird die Wirksamkeit der Separation bis zu dem Punkt beeinträchtigt, an dem die Wieder anpassung der anderen Faktoren die beste Arbeits weise nicht wieder herstellen kann. Es wird ange nommen, dass grössere Werte von /3 die Tendenz mit sich bringen, die Kontrolle über die Partikelförderung von den Vibrationsmitteln zu den kombinierten Schwerkraft- und elektrostatischen Mitteln zu ver schieben. Ist die Elektrode ausreichend geneigt, so dass die Teilchen ohne Vibration sich über die Elek trode hinweg bewegen, dann kann gesagt werden, dass die Vibration nicht mehr die anscheinend primäre Einrichtung zum Bewegen der Teilchen über die Elek trode hinweg ist.
In diesem Falle des Hochschleuderns hat sich ge zeigt, dass die bestmöglichen Ergebnisse erhalten wer den können, wenn die tragende Elektrode fast waag recht gehalten wird. Der Winkel /3 beträgt vorzugs weise 0 , gute Ergebnisse werden auch erreicht, wenn er innerhalb des Bereiches von 15 abwärts bis höch stens 71/" aufwärts in bezug auf die Waagrechte liegt.
Wie hier vorgeschlagen, kann eine geeignete Kor relation der anderen Faktoren gute Separationen für einen wesentlich grösseren Bereich von /3-Winkeln er- geben; doch werden die besten Ergebnisse innerhalb der obengenannten Grenzwerte erhalten.
Wird der Winkel () in diesem Bereich festgesetzt, so wird die Richtung der hochschleudernden Vibra- tion innerhalb des Bereiches von a-Winkeln von -20 bis 45 gewählt.
Die Wahl eines bestimmten Winkels a soll in Übereinstimmung mit den weiter unten aufgeführten Grundzügen und Beispielen sowie anhand der be sonderen Formel erfolgen. Bei einem Winkel ss von U' liegt der bevorzugte Winkel a für Mühlenprodukte im Bereich von + 10 bis +20 .
Die Amplitude und die Frequenz der Vibrationen werden zweckmässig so gewählt, dass Beschleunigun gen von zumindest 1 g erhalten werden, wobei g die Beschleunigung auf Grund der Schwerkraft ist. Im besonderen hat sich bei den weiter unten aufgeführten Beispielen gezeigt, dass die verschiedenen Faktoren mit Vorteil so gewählt werden, dass sie sich im wesent lichen der nachstehenden Formel anpassen, die als Massstab für günstigste Arbeitsbedingungen beim Hochschleudern aufgestellt wurde und hiernach als Formel A bezeichnet wird.
EMI0003.0008
In dieser Formel stellen a und /3 die oben definier ten Winkel dar, und es sind: n die Vibrationsfrequenz in Schwingungen pro Minute, d die Amplitude der Vibration in Zentimetern und Q die Menge des zuge führten Materials in kg pro Meter Elektrodenbreite pro Minute.
Für den Fall des Nichthochschleuderns sind im wesentlichen dieselben Vibrationen in Betracht zu ziehen mit Ausnahme des Winkels a. In diesem Fall hat sich gezeigt, dass die günstigsten Ergebnisse mit einer Anordnung der Elektrode unter einem Winkel ss zwischen + 5 und + 15 erhalten werden. Die Elek trode neigt sich innerhalb des genannten Bereiches nach unten, wobei die günstigsten Ergebnisse bei einer Neigung von im wesentlichen 10 erhalten wer den.
In diesem Fall wird die Richtung der nichthoch schleudernden Vibration wie bereits oben erläutert festgesetzt, d. h. in waagrechter Richtung seitlich zur Neigung, in der die Elektrode angeordnet ist. Die Amplitude und die Frequenz müssen wiederum mit der Ausrichtung der Elektrode und der Fördermenge koordiniert werden, um das Optimum an Genauigkeit der Separation zu erreichen.
In diesem Falle werden die besten Ergebnisse erhalten, wenn die verschie denen Faktoren im wesentlichen nach der folgenden Formel, hiernach als Formel B bezeichnet, in Wech selbeziehung gebracht werden:
EMI0003.0015
In beiden Fällen, dem hochschleudernden und dem nichthochschleudernden Falle, die durch die obengenannten Bereiche und Werte gekennzeichnet sind, ist die Elektrode unter einem Winkel geneigt, der wesentlich kleiner ist als der normale Ruhewin kel des besonderen Materials bei Abwesenheit eines elektrostatischen Feldes.
Die Behandlung des Mate rials durch eine besondere Vibration der tragenden Elektrode in den koordinierten Bereichen der oben genannten Bedingungen führt daher die Teilchen in geregelter Weise durch das elektrostatische Feld, um die gewünschte gründliche induktive Aufladung und Vorbereitung sowie die sofortige Entfernung er wünschter Teilchen herbeizuführen.
Ziel der Erfindung ist deshalb, ein verbes sertes Verfahren zum Handhaben nichtleitender Teil chen in einem elektrostatischen Feld vorzusehen, um ein optimales Aufladen zwecks genauer Separation zu sichern, eine verbesserte Verfahrenskombination sol cher Behandlungsstufen zu schaffen, wobei eine tra gende Elektrode für die Teilchen innerhalb sorgfältig abgegrenzter Bereiche ausgerichtet und in Vibration versetzt wird, um eine optimale Aufladung und Sepa ration organischer, schlecht leitender Teilchen zu er halten, und wobei diesen Teilchen Gelegenheit ge geben wird, sich sofort aus dem Feld zu entfernen, wenn sich die Teilchen eine vorherbestimmte Strecke über dieser Elektrode entgegen der-Schwerkraft er hoben haben,
eine verbesserte Kombination solcher Behandlungsstufen vorzusehen, wobei die Richtung, die Amplitude und die Frequenz der Vibration einer solchen tragenden Elektrode innerhalb sorgfältig ab gegrenzter Bereiche in Abhängigkeit von der Winkel ausrichtung der Elektrode miteinander koordiniert werden.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Scheiden von Feststoffgemischen ist mit einer Reihe graphischer einschlägiger Darstellungen gezeigt, an hand deren das erfindungsgemässe Verfahren be schrieben ist. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines elek trostatischen Separators mit Vorrichtungen zum Ein stellen der verschiedenen, angeführten Faktoren, Fig. 2 eine graphische Darstellung des relativen Wirkungsgrades der Separation bei verschiedener Elektrodenausrichtung und verschiedenen Vibrations- winkeln,
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Wirkung von Veränderungen des Vibrationswinkels auf den Wirkungsgrad der Separation bei verschiedenen Be schleunigungen, Fig.4 eine graphische Darstellung der Wirkung verschiedener Beschleunigungen auf den Wirkungs grad der Separation bei verschiedenen Vibrations- winkeln, Fig. 5 eine graphische Darstellung der Wirkung auf den Wirkungsgrad der Separation verschiedener Fördermengen in einem Bereich verschiedener .Be schleunigungen,
Fig. 6 eine graphische Darstellung der Einwirkung verschiedener Vibrationshublängen oder Amplituden auf den Wirkungsgrad der Separation über einen Be reich verschiedener Vibrationswinkel hinweg bei kon stanter Beschleunigung, Fig. 7 eine Seitenansicht eines abgewandelten elektrostatischen Separators mit nach unten geneigten Elektroden für waagrechte Vibration quer zur Elek trode, Fig. 8 eine Ansicht, von der Linie 8-8 der Fig. 7 aus gesehen,
und Fig. 9 eine graphische Darstellung der Wirkung verschiedener Beschleunigungen auf den Wirkungs grad der Separation bei verschiedenen Elektroden winkeln ist.
Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist all gemein mit einer unteren glatten tragenden Elektrode 190 und einer zu dieser im wesentlichen parallelen oberen Elektrode 192, die mit Abstand von isolie renden Halterungen 194 getragen wird. Die zusam menwirkenden Schlitze 196 und Flügelmuttern 198 gestatten eine Einstellung des senkrechten Abstandes der beiden Elektroden voneinander. Die obere Elek trode besteht vorzugsweise aus einer der in der vor genannten älteren Anmeldung beschriebenen Ausfüh rungen.
Das zu separierende Material 200 wird der tra genden Elektrode 190 aus einem Behälter 202 zu geführt. Eine einstellbare Sperre 204, deren Einstel lung mittels einer Klemmvorrichtung 206 erfolgt, gestattet, die Menge des der Elektrode zugeführten Materials zu regeln.
Die Elektroden werden von geeigneten Blattfedern 208 getragen, damit sie die gewünschten Vibrationen ausführen können. Die oberen Enden dieser Haltefedern 208 sind an den Stehplatten 210 starr befestigt, die bei 212 am unteren Elektrodenrahmen schwenkbar gelagert sind. Die Schlitze 214 und die Klemmvor richtungen 216 gestatten die Einstellung des relativen Winkels zwischen den Haltegliedern 208 und der Elektrode 190.
Gleiche Einstellvorrichtungen sind für die Halte platten 218 vorgesehen, an denen die unteren Enden der Federn 208 starr befestigt sind. Die unteren Halteplatten sind bei 220 an einem Zwischenbasis glied 222 schwenkbar angebracht. Der Winkel zwi schen den Federn 208 und der tragenden Basis 222 kann dann mit Hilfe der Schlitze 224 und der Klemm vorrichtungen 226 in der Halteplatte 218 bzw. der Basis 222 eingestellt werden.
Die Winkellage der Zwischenbasis 222 kann gleichfalls in geeigneter Weise eingestellt werden. Hierbei ist das eine Ende des Gliedes 222 bei 228 an einem Ständer auf der ortsfesten Basis 230 schwenkbar angebracht. Das andere Ende 232 der Zwischenbasis 222 ruht einstellbar in einer Halterung 234 auf der ortsfesten Basis 230. Ein zum Drehpunkt 228 konzentrisch angeordneter gebogener Schlitz 228 und eine Flügelmutterschraube 238 ermöglichen die gewünschte Einstellung.
Da die Federn 208 gleich lang sind und auf Grund ihrer Anordnung bei allen Einstellungen parallel zu einander bleiben, so bleibt auch die Elektrode 190 im wesentlichen parallel zur Zwischenbasis 222 bei verschiedenen Winkeleinstellungen der Haltefedern. Daher regelt die weitere Einstellung des Ausrich tungswinkels der Zwischenbasis 222 den Winkel, den die Elektrode 190 bildet, wie durch den Winkel /3 in den Zeichnungen dargestellt. Die Anordnung ist ferner so getroffen, dass für jeden gegebenen Win kel /3 eine Veränderung des eingestellten Winkels der Haltefedern 208 den Winkel verändert, unter dem die Elektrode auf ihrer Federlagerung in Vibration versetzt werden kann.
Die Vibrationsrichtung liegt im wesentlichen senkrecht zu den Haltefedern 208, wie durch die gestrichelte Linie 239 angedeutet. Der Win kel zwischen dieser Vibrationsrichtung und der Waag rechten ist als Winkel a in der Zeichnung bezeichnet.
Um die Frequenz und die Amplitude der ge wünschten Vibrationen zu bestimmen, ist das eine Ende einer Verbindungsstange 240 bei 242 mit der einen Elektrodenhalterung oder Rahmenglieder in der Nähe des oberen Endes der einen Feder 208 schwenk bar verbunden. Das andere Ende 224 der Verbin dungsstange 240 ist in einer von mehreren Kurbel löchern 246 in einem von einer Welle 250 getragenen Kurbelglied 248 befestigt. Die Wahl eines bestimmten Kurbelloches 248 bestimmt die Amplitude der ge wünschten Vibration, wie durch das Zeichen d in der Zeichnung angedeutet.
Die Welle 250 wird ihrerseits mit der gewünsch ten Frequenz von einem Motor 252 über ein Getriebe 254 angetrieben. Ein Drehzahlregelknopf 256 ermög lich die Einstellung der geeigneten Frequenz - n - in U/min.
Die Teilchen nehmen bei ihrem Durchlauf längs der tragenden geerdeten Elektrode elektrostatische Ladungen auf, indem dank der Vibrationsschwingen verschiedene Flächen der Teilchen mit der unteren Elektrode in Kontakt kommen. Diejenigen der Teil chen, die die gewünschten elektrostatischen Eigen schaften für die Separation bei den Spannungspegeln erreichen, die zum Erzeugen des elektrostatischen Feldes zwischen den Elektroden benutzt werden, wer den durch die obere Elektrode hindurchgeführt (192), längs der Oberseite dieser Elektrode weiterbefördert und entfernt oder von einem geeigneten Behälter 258 gesondert aufgefangen. Die Teilchen, die auf diese Weise nicht ausgeschieden wurden, werden von der unteren Elektrode 190 aus in einen geeigneten Be hälter 260 entladen.
Der gewünschte relative Poten tialunterschied zwischen den Elektroden 190 und<B>192</B> kann für den gewünschten Separationsgrad in der selben Weise erzeugt und eingestellt werden, wie in der vorgenannten älteren Anmeldung beschrieben.
Wie bereits bemerkt, hat sich gezeigt, dass eine bestimmte nutzbare Koordination zwischen der win kelmässigen Ausrichtung der Elektrode, als Winkel /3 bezeichnet, und der Richtung der Vibrationen, als Winkel a bezeichnet, besteht. Die Fig. 2 ist eine Dar stellung dieser Koordination. Hierbei wurde eine Reihe von Separationen bei Mühlenprodukten der als Zwischenprodukte bezeichneten Art vorgenommen. In jedem Falle wurde die Stärke des elektrostatischen Feldes durch Verändern des Potentials der oberen Elektrode eingestellt, bis derselbe Gewichtsprozent satz des Materials bei jedem Durchlauf zur oberen Elektrode hochgehoben wurde.
Muster des hochge hobenen Materials wurden aus jeder Separation unter sucht und der Prozentsatz der darin enthaltenen Asche bestimmt. Dieser Aschegehalt in Prozenten ist ein Grundmassstab für die Wirksamkeit der Separa tion bei der Mehlvermahlung. Ein höherer Prozent satz an Asche zeigt an, dass mehr kleiehaltige Teil chen hochgehoben wurden, da die Elemente, die eine sichere Aschebestimmung ergeben, in der Kleie in wesentlich grösseren Mengen vorhanden sind als in den Endosperm-Partikeln dieses Mehlmaterials.
Daher zeigt die Fig. 2 den relativen Wirkungs grad, ausgedrückt in Ascheprozentsätzen A des hoch gehobenen Materials, als Funktion verschiedener Kombinationen der Elektrodenausrichtung und der Vibrationsrichtung in Winkelgraden oberhalb oder unterhalb der horizontalen Zuführrichtung. Aus die ser Figur ist sofort zu ersehen, dass bei einer gege benen Ausrichtung der Elektrode der Wirkungsgrad innerhalb eines verhältnismässig engen Bereiches von a-Winkeln für die Vibrationsrichtung einen Spitzen wert erreicht.
Der höchste Wirkungsgrad der Separa tion erforderte jedoch bei diesen besonderen Mate rialien weiterhin verschiedene Vibrationsrichtungen für die verschiedenen Elektrodenausrichtungen. Bei waagrechter Elektrode ergab ein niedriger Bereich von positiven a-Winkeln höhere Ergebnisse. Bei auf wärts geneigter Elektrode (/i = -5 ) wurde ein grö sserer positiver Winkel a erforderlich, um die best mögliche Separation zu erzielen.
Bei abwärts geneig ten Elektroden (ss zwischen +5 und +10 ) ist es nicht einmal erforderlich, negative a-Winkel zu verwenden, die wie oben erläutert, als Vibrationen angesehen wer den können, die die Teilchen nach oben und nach hinten in der Richtung der Vorwärtsbewegung zu stossen suchen, wodurch deren Lauf durch die Vor richtung verlängert oder verzögert wird.
Die Fig. 3 und 4 zeigen in graphischer Form einige der Beziehungen zwischen der Vibrationsrich- tung und dem Grad der Beschleunigung. Die tatsäch liche Beschleunigung wird bestimmt von der Kombi nation der Frequenz und der Amplitude der Vibra- tionen. Aus der Fig. 3 beispielsweise ist zu ersehen, dass bei einer gegebenen Beschleunigung x # g wie derum ein optimaler Bereich für den relativen Wir kungsgrad,
ausgedrückt in Ascheprozentsätzen A des hochgehobenen Materials als Funktion von a-Winkeln für die Vibrationsrichtung vorhanden ist. Bei wach sender Beschleunigung verschiebt sich der optimale Bereich von a-Winkeln zu den unteren Werten hin.
Die Fig. 4 bestätigt die soeben gezogenen Schluss folgerungen und zeigt weiter, dass Beschleunigungen von 2 bis 2,5 g den höchsten Wirkungsgrad ergeben, besonders bei kleineren a-Winkeln. Wesentlich grö ssere Beschleunigungen als 3 bis 3,5 g ergeben an- scheinend keine grösseren Wirkungsgrade als die, die mit Beschleunigungen kleiner als 3 g möglich sind. Weiterhin scheint ein Vorteil bei der Verwendung von kleinen a-Winkeln darin zu liegen, dass ohne Ver lust des höchsten Wirkungsgrades ein breiterer Be reich von Beschleunigungen benutzt werden kann.
Die Fig. 5 zeigt ein Beispiel für die Wirkung ver schiedener Zuführungsmengen Q auf den Wirkungs grad A der Separation unter verschiedenen Vibra- tionsbedingungen. Hierbei wurden die Frequenz und die Amplitude zum Erzeugen verschiedener Beschleu nigungen verändert, die als Produkt aus Frequenz mal Amplitude aufgetragen wurden. In dieser Zusammen stellung bezeichnen höhere Werte grössere Beschleuni gungen. Diese Resultate zeigen, dass kleinere Zufüh rungsmengen einen höheren Wirkungsgrad der Sepa ration zulassen, während grössere zugeführte Mengen den Wirkungsgrad herabsetzen. Grössere zugeführte Mengen erfordern eine nachhaltigere Vibration, um einen Höchstwirkungsgrad zu erhalten.
Die Kurven zeigen, dass ein Bereich von Vibrationswerten einen verhältnismässig hohen Wirkungsgrad ergeben, und dass der Wirkungsgrad weniger absinkt für eine pro zentmässig gegebene Vergrösserung "der zugeführten Menge, wenn die Mengen kleiner sind als für den gleichen prozentmässigen Zuwachs, wenn die Gesamt mengen grösser sind. Damit ist das Gleichgewicht zwi schen dem höchsten Wirkungsgrad der Separation und der günstigsten Kapazität für betriebliches Arbeiten gegeben.
Es hat sich gezeigt, dass Zuführungsmengen im Bereich von 7,5 bis 67,5 g pro Zentimeter Elek- trodenbreite den günstigsten Bereich ergeben, in dem beste Separationen in praktischen Mengen durch ge eignete Koordinierung der anderen in Betracht kom menden Faktoren erzielt werden können.
Die Fig. 6 ist eine Darstellung der Wirkung der Hublänge auf den Wirkungsgrad A der Separation bei verschiedenen Vibrationsrichtungen a. Diese Figur lässt erkennen, dass bei einer gegebenen Beschleuni gung längere Vibrätionshübe erwünscht sind, wenn der Winkel a der Vibrationsrichtung sich verkleinert. Die Kurven zeigen, dass die Hublänge einige zusätz liche Wirkung zu ihrem Beitrag als einer der die Be schleunigung bestimmenden Faktoren besitzt. Die be sondere Wirkung der Hublänge tritt in den oben auf gestellten Formeln A und B in dem Ausdruck n2d2 in Erscheinung.
Im vorliegenden Falle wird die Be schleunigung a durch die folgende Formel C ausge drückt:
EMI0005.0046
wobei cc die Beschleunigung in Vielfachen der Beschleuni gung durch die Schwerkraft (g), n die Anzahl der Vibrationen pro Minute und d der Gesamthub in Zentimetern ist.
Wie oben bemerkt, werden bei der Separation der Zwischenprodukte bei der Mehlvermahlung die be- sten Ergebnisse anscheinend bei einer Feuchte des Materials erhalten, die im wesentlichen im Bereich oberhalb von 130/9 des Weizentrockengewichtes liegt und vorzugsweise mindestens 14,51/9 beträgt, sofern nicht betriebliche Bedingungen die Duldung eines geringeren Wirkungsgrades fordern. Nachdem einmal die günstigsten Bedingungen für die Vibration und die Elektrodenausrichtung gewählt wurden, scheint jedoch die günstigste Vibrationsrichtung von Schwan kungen der Materialfeuchtigkeit unberührt zu bleiben.
Der günstigste Vibrationswinkel scheint gleichfalls von Schwankungen der Grösse der zu separierenden Materialteilchen und von dem Prozentsatz des Ma terials unabhängig zu sein, das hochgehoben oder separiert wird.
Daher hat sich gezeigt, dass die gewünschte Ko ordination der verschiedenen Faktoren für das so genannte Hochschleudern für die meisten prakti schen Zwecke durch die bereits genannte Formel A ausgedrückt werden kann. Die Formel ergibt die gün stigsten Wirkungsgrade der Separation bei /3-Winkeln im Bereich von -7:y20 bis +7y?", wobei die höchstmöglichen Wirkungsgrade verhältnis mässig nahe bei einem ss-Winkel von 0 liegen.
Die Beschleunigung soll, wie oben erwähnt, zumindest 2 bis 3,5 g durch geeignete Wahl der Amplitude und der Frequenz in Anpassung an die Formel A betragen und zugleich die gewünschte Beschleunigung nach der besonderen Formel C ergeben.
Die vibratorische Bewegung der unteren Elek trode vollzieht sich in einer Richtung hochschleudern der Vibration in einer vertikalen Ebene, die sich längs der Zuführrichtung des Gemisches erstreckt. Mit an deren Worten treten die Vibrationsimpulse in der gleichen Ebene auf, in der der Zuführweg liegt. Die Zufuhrrichtung des Gemisches verläuft parallel zur Zeichnungsebene der Fig. 1.
Nunmehr wird die in den Fig. 7 und 8 darge stellte Vorrichtung beschrieben. Diese Vorrichtung ist für den Zweck geeignet, wenn waagrechte Vibra- tionen in einer Richtung quer oder senkrecht zu der senkrechten Ebene erwünscht sind, die in der Rich tung der Materialzuführung verläuft. Mit anderen Worten erfolgt die relative vibratorische Bewegung zwischen den Teilchen und der unteren Elektrode in einer Richtung längs eines linearen horizontalen Weges, der senkrecht zur Zuführrichtung verläuft.
Im vorliegenden Falle trägt die untere Elektrode 262 das Material, wenn dieses ein elektrostatisches Feld zwischen der tragenden Elektrode und der obe ren Elektrode 264 durchläuft. Diese ist an den Hal tern 266 befestigt, wobei der senkrechte Abstand von der unteren Elektrode bei 268 eingestellt werden kann.
Das Material 270 wird aus einem Behälter 272 mittels einer Zuführungssperre 274 zugeführt, die in jeder gewünschten Einstellung mit Hilfe der Vor richtung 276 festgeklemmt werden kann, um die ge- wünschte Zuführungsmenge des Materials zu erhal ten. Das eine Ende des unteren Elektrodenrahmens ist bei 278 an einem Zwischenbasisglied 280 schwenkbar angebracht. Das andere Ende der unte ren Elektrode 262 wird von einer Stütze 282 und der Zwischenbasis getragen. Ein bogenförmiger Schlitz 284 und die Klemmglieder 286 ermöglichen die Ein stellung der winkelmässigen Ausrichtung der unteren Elektrode, die durch den Winkel /3 bezeichnet ist.
Die Zwischenbasis 280 besitzt mehrere herab hängende Führungen 288, die auf den quer angeord neten und auf den Stützen 292 ruhenden Tragewellen 290 gleitbar gelagert sind. Die Stangen 290 liegen quer zur Richtung der Zuführung des Materials die Elektroden hinab und in der Auswirkung senkrecht zu einer in der Richtung der Zuführung verlaufenden senkrechten Ebene.
Die gewünschten Quervibrationen der Elektroden werden durch ein Verbindungsglied 294 vermittelt, dessen eines Ende bei 296 an einer Stütze an der Zwischenbasis 280 schwenkbar angebracht ist. Das andere Ende 298 der Verbindungsstange 294 ist an dem Kurbelglied 300 der Antriebswelle 304 schwenk bar befestigt. Eine Anzahl von Kurbellöchern 306, mit verschiedenem Radius auf der Kurbel 300 ange ordnet, gestatten die Anpassung der Verbindung bei 298 um irgendeine aus einer gewählten Anzahl von verschiedenen Amplituden d zu erzeugen.
Die Antriebswelle 304 steht über ein geeignetes Getriebe 308 mit einer Antriebsmaschine oder einem Motor 310 in Verbindung. Die Drehzahl der Welle 304 kann mit Hilfe eines Gliedes 312 eingestellt wer den, das das Getriebe steuert. Daher bestimmt die Einstellung des Gliedes 312 die Frequenz der Vibra- tion n in U/min.
Die Fig. 9 zeigt graphisch die Wirkung von Ver änderungen der Amplitude und der Vibrationsfre- quenz bei verschiedenen Ausrichtungswinkeln der un teren Elektrode 262. Diese Darstellung lässt die Er- wünschtheit einer geeigneten Einstellung der Ampli tude und der Frequenz zur Erzeugung einer bestimm ten Beschleunigung im Zusammenhang mit verschie denen ss-Winkeln erkennen.
Es hat sich gezeigt, dass die günstigsten Ergeb nisse in diesem besonderen Falle der Quervibrationen bei Elektrodenausrichtungen erreicht werden können, bei denen der Winkel /3 im Bereich von +5 bis +15 und vorzugsweise bei 10 liegt. In allen diesen Fällen ist die Elektrode nach unten in der Richtung der Zu führung geneigt. Die seitlichen Vibrationen bei den genannten Frequenzen und Amplituden ergeben Be schleunigungen, mit denen höchste Wirkungsgrade der Separation erreicht werden können. Es hat sich gezeigt, dass diese Wirkungsgrade durch Korrelation der Frequenz und der Amplitude nach der Formel B er halten werden, die bereits früher für diese Vibrationsart aufgestellt wurde.
Die Beschleunigung muss bei weni ger steil geneigten Elektrodenwinkeln wesentlich grö sser werden, während geringere Beschleunigungen be nötigt werden, wenn der Elektrodenwinkel anwächst. Die Anwendung der Prinzipien nach der Fig. 9 und die obige Formel B stellen eine Anleitung dar, um bei der waagrechten Art nichthochschleudernder Vi- bration günstigste Separationen zu erhalten.
Wie oben dargelegt, muss in beiden Fällen, und zwar bei der hochschleudernden und der nicht hochschleudernden Ausführung der Einrichtung und der Vibration, die Ausrichtung der Elektrode bei einem Winkel l3 liegen, der aufwärts höchstens 71/2 und abwärts höchstens 15 beträgt. In beiden Fällen müssen die Beschleunigungen grösser als 1 g sein. Die anderen Faktoren müssen in der oben ausgeführten Weise miteinander koordiniert werden.
In der Praxis können die obigen Grundzüge in einem gegebenen Fall Anwendung finden, indem die Bedingung der Vibration oder der Elektrodenausrich- tung bestimmt wird, die bei der vorhandenen Ein richtung am leichtesten eingestellt werden kann. Die übrigen Bedingungen werden dann so nahe wie mög lich den beschriebenen optimalen Bereichen und Wer ten angepasst, wie es praktische Erwägungen zulassen, wonach schliesslich die leicht einstellbare Bedingung so nahe wie möglich innerhalb der von der geeigneten Formel vorgeschlagenen Bereiche gewählt wird.
Wenn gewünscht, kann eine Reihe von kurzen Prüfdurch- läufen bei verschiedenen Einstellungen der am leich testen einstellbaren Bedingung benutzt werden, um eine charakteristische Kurve des Wirkungsgrades der Separation zu erhalten, mit deren Hilfe die Wahl be stimmter günstigster Bedingungen innerhalb der ge nannten Bereiche getroffen werden kann.
Obwohl die obigen Prinzipien und Lehren allge mein bei der Separation organischer, schlechtleitender Partikel von anderen organischen Partikeln Anwen dung finden können, stellt die Separation von Wei- zenmehlvermahlungsprodukten wegen der Anwesen heit einer so grossen Anzahl von verschiedenen Arten von Teilchen, in denen sich Kleie und Endosperm in einem weiteren Bereich von Anteilen vorfinden, die sich nur wenig von Typ zu Typ verändern, ein be sonderes Problem dar. Daher kann die Erfindung besonders bei der elektrostatischen Separation sol chen Materials Anwendung finden.
Die Theorien der Arbeitsweise wurden ziemlich erschöpfend behandelt, damit das Verfahren nach der Erfindung besser verstanden werden kann.