DE1231181B - Verfahren und Vorrichtung zur elektrostatischen Trennung pulverfoermiger Stoffe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B 03 c

Deutsche Kl.: Ib-6

Nummer: 1231181

Aktenzeichen: S 91614 VI a/l b

Anmeldetag: 19. Juni 1964

Auslegetag: 29. Dezember 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrostatischen Trennung pulverförmiger Stoffe durch Überführen derselben in eine Wirbelschicht und elektrisches Aufladen letzterer sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bereits bekannt, das Trennen bzw. Sortieren von in pulverförmigem Zustand befindlichen Produkten in der Weise durchzuführen, daß man das betreffende pulverförmige Produkt in einen Wirbelzustand versetzt und zumindest einen Teil der Pulverteilchen mit einem bestimmten Vorzeichen auflädt, während die anderen Pulverteilchen ungeladen bleiben oder mit entgegengesetztem Vorzeichen aufgeladen werden, und daß man die Gesamtheit des pulverf örmigen, in durchwirbelten Zustand versetzten Produktes in eine durch zwei Elektroden entgegengesetzter Ladung begrenzte breite Zone führt, so daß die mit einem bestimmten Vorzeichen aufgeladenen Pulverteilchen auf die eine der beiden Elektroden wandern, während die anderen Pulverteilchen abgetrennt werden, nämlich diejenigen, die mit anderem Vorzeichen aufgeladen sind, gegen die andere Elektrode wandern, oder diejenigen, die keinerlei Ladung erhalten haben, keiner ihre Verschiebung veranlassenden Wirkung unterworfen werden. Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß es eine vorherige selektive Aufladung der zum Ausscheiden bestimmten Pulverteilchen erfordert, was zu ziemlich verwickelten oder schwierig in Betrieb zu setzenden Einrichtungen führt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen, welche die vorgenannten Nachteile insgesamt vermeiden lassen, insbesondere leicht durchführbar bzw. betätigbar sind und ein konstantes und genaues Trennen gewährleisten. Dies gelingt bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren der eingangs genannten Art vor allem dadurch, daß erfindungsgemäß sämtliche Pulverteilchen der Wirbelschicht mit dem gleichen elektrischen Vorzeichen aufgeladen, durch Anlegen eines elektrischen Feldes zu einer aufsteigenden, die Wirbelschicht verlassenden Bewegung veranlaßt und nach Erreichen einer bestimmten Höhe oberhalb der Wirbelschicht, gegebenenfalls unter Sortierung, durch Fördermittel dem Aufnahmeplatz zugeführt werden.

Einzelheiten insbesondere der zur Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagenen Vorrichtung und durch sie erzielte Vorteile gehen aus der nachstehenden Beschreibung der Zeichnung hervor, die eine Vorrichtung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Art in mehreren beispielsweise gewählten Ausführungsformen schematisch veranschaulicht.

Verfahren und Vorrichtung zur elektrostatischen
Trennung pulverförmiger Stoffe

Anmelder:

Societe Anonyme de Machines Electrostatiques,

Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky,

Patentanwalt,

München-Pasing, Agnes-Bernauer-Str. 202

Als Erfinder benannt:

Roger Morel,

Pierre Tauveron, Grenoble, Isere (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 27. Juni 1963 (939 522)

F i g. 1 und 2 zeigen jeweils schematisch in einer teilweise im Schnitt gehaltenen Seitenansicht zwei Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung;

F i g. 3 bringt schaubildlich eine weitere Ausführungsform;

F i g. 4 läßt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung erkennen;

F i g. 5 bis 8 stellen weitere Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung dar.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform ist ein aus einem Isolierstoff bestehender Behälter 1 vorgesehen, der zur Aufnahme einer durchwirbelten Pulverschicht 2 bestimmt und zu diesem Zweck mit einer porösen Wand 3 ausgestattet ist, der den Pulverteilchen als Boden dient und mit dem Boden des Behälters 1 einen unteren Raum 4 begrenzt, in den über eine Leitung 5 Druckluft eingegeben wird, die dazu dient, die Pulverteilchen in einen durchwirbelten Zustand zu versetzen. Oberhalb des Behälters 1 ist in geringem Abstand zu dem oberen Niveau der Wirbelschicht 2 ein aus elektrisch leitendem Material bestehendes, in sich geschlossenes und von Umlenkrädern 7 angetriebenes Förderband 6 angeordnet, dessen unteres Trum 6 a sich in Richtung des eingezeichneten Pfeils F bewegt; am Ende des Trums 6 a

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ist eine Abstreifbürste 8 senkrecht oberhalb des Aufnahmebehälters 9 angeordnet. Im Innern des Behälters 1 befindet sich eine leitende Elektrode 14, die in die Wirbelschicht des Pulvers hineinragt und über eine Leitung 10 an den einen Pol eines Hochspannungsgenerators 11 angeschlossen ist, dessen anderer Pol 12 über einen Stromabnehmer 13 an das elekirisch leitende Förderband 6 geschaltet ist.

Im Betrieb dieser Vorrichtung besteht der pulverförmige Inhalt des Behälters 1 beispielsweise zunächst aus einer Mischung verschiedener Mineralkörner, die sich insbesondere durch ihre elektrische Leitfähigkeit unterscheiden, wobei vor allem ein Teil der Pulverkörner aus einem leitenden Material besteht, während der restliche Teil ein elektrisch isolierender Stoff ist. Die Körner der in einem durchwirbelten Zustand versetzten Pulverschicht laden sich mit dem Vorzeichen der Hochspannung in Beruhrung mit der Elektrode 14 auf und werden unter der Wirkung des zwischen der elektrisierten Wirbelschicht und dem Trum 6 α des Förderbandes 6 geschaffenen elektrischen Feldes auf das leitende Forderband hin angezogen. Die isolierenden Körner entladen sich bei Erreichen des leitenden Förderbandes 6 nicht und bleiben daher an der unteren Fläche des Förderbandes auf Grund der elektrischen Anziehung haften, während die elektrisch leitenden Pulverteilchen sich in Berührung mit dem Förderband 6 entladen und in den Behälter 1 zurückfallen. Die elektrisch isolierenden Pulverkörner werden durch das Förderband 6 bis zur Höhe des Aufnahmebehältnisses 9 bewegt und werden dort von dem Forderband 6 durch die Bürste 8 oder eine sonstige Vorrichtung, beispielsweise auch durch elektrische Entladung, abgestreift und fallen so in das Behältnis 9 herab.

Die soeben beschriebene Vorrichtung läßt sich vielfach anwenden. Sie ist geeignet zum Ausscheiden und Auffangen leichter isolierender Körper und ebenso von den kleinsten Pulverteilchen einer Mischung isolierender Pulverkörner insgesamt gleicher Beschaffenheit, jedoch äußerst unterschiedlicher Korngröße, wobei nur die kleinsten Körner das Förderband erreichen, und auch zum Ausscheiden isolierender Pulverkörner, die mit leitenden Körnern gemischt sind.

F i g. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform, die im wesentlichen die gleichen, mit denselben Bezugsziffern versehenen Teile wie die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform besitzt, jedoch mit Ausnahme des Förderbandes 16, das hier aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff besteht, während eine an den Generator 11 angeschlossene Elektrode 17 oberhalb des unteren Trums 16a des Förderbandes 16 sich über die gesamte Länge der Wirbelschicht erstreckt. Im Betrieb dieser Ausführungsform sind selbstverständlich die am meisten aufgeladenen oder die leichtesten Pulverkörner diejenigen, die sich am weitestens hoch erheben und somit diejenigen, die mit dem unteren Trum 16 a des Förderbandes 16 in Berührung gelangen und an ihm haftenbleiben und auf diese Weise durch das Förderband 16 zu dem Behältnis 9 befördert werden, wie dies zuvor bereits beschrieben ist. Auf diese Weise läßt sich eine Abtrennung und ein Auffangen isolierender oder leitender leichter Körper bewirken, und zwar eine Ausscheidung sämtlicher bis zum Treibriemen gelangender Pulverteilchen, nämlich derjenigen, die die größte Ladung erlangt haben oder am leichtesten sind, oder auch zum Eliminieren der kleinsten Körner eines einzigen Produkts mit sehr unterschiedlicher Korngröße. Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform ist wiederum ein Behälter 1 zur Aufnahme einer Pulverwirbelschicht 2 und darüber ein elektrisch leitendes Förderband 36 vorgesehen. Das Förderband

36 und die in die Pulverschicht 2 ragende Elektrode 14 sind beide an ein und dieselbe Anschlußklemme des Hochspannungsgenerators 11 geschaltet, die beispielsweise gleichzeitig an Masse liegt, während die Anschlußklemme entgegengesetzter Polarität dieses Generators an eine Mehrzahl von Stäben 37 angeschlossen ist, die horizontal oberhalb des oberen Niveaus der Wirbelschicht in geringem Abstand zu ihm und in einem gewissen gegenseitigem Abstand zueinander angeordnet sind. Im Betrieb dieser Vorrichtung werden die mit dem Vorzeichen der Masse aufgeladenen Teilchen der Wirbelschicht durch das an den Stäben 37 liegende Potential angezogen und genügend beschleunigt, um zwischen diesen Stäben

37 hindurchzutreten und somit das leitende Förderband 36 zu erreichen. Wenn wie zuvor das Förderband leitend ist, bleiben die isolierenden Körner an dem Förderband 36 haften, während die leitenden Körner in den Behälter 1 zurückfallen. Wenn dagegen das Förderband aus einem Isolierwerkstoff besteht, bleibt jedes aufgeladene Pulverkorn, das mit dem Förderband 36 in Berührung gelangt, an ihm haften und wird zu dem Behältnis 9 hin befördert, wie dies bereits zuvor beschrieben ist. In Abwandlung dieser Ausführungsform kann das Förderband 36 auf dem gleichen Potential wie die Stäbe 37 gehalten sein.

Bei der Ausführungsform der Fig. 4 enthält der Behälter 1 wiederum die Pulverwirbelschicht 2, oberhalb derselben einerseits verschiedene Aufnahmebehälter 46 U-förmigen Querschnitts parallel und in gewissen Abständen zueinander angeordnet sind und andererseits oberhalb dieser Behälter 46 eine Wand 47 mit einem Querschnitt in Form eines unterbrochenen Linienzuges vorgesehen ist, dessen untere Verbindungslinien in gleichem Abstand zu zwei benachbarten Aufnahmebehältern 46 liegen. Die Aufnahmebehälter 46 sind an die Hochspannungsklemme des Generators 11 geschaltet, während der Massean-Schluß dieses Generators an der in die Wirbelschicht 2 ragenden Elektrode 14 sowie an der Wand 47 liegt. Im Betrieb dieser Vorrichtung werden die in dem Behälter 1 aufgeladenen Körner der Wirbelschicht 2 durch die an Hochspannung liegenden Aufnahmebehälter 46 angezogen, und diejenigen, die sich weiter erheben und über die Aufnahmebehälter 46 treten, werden durch die Wand 47 in das Innere der Aufnahmebehälter 46 zurückgetrieben. Diese Vorrichtung läßt sich anwenden für das Abtrennen des leichten Bestandteils eines zusammengesetzten Materials und Abscheiden der am meisten aufgeladenen Teilchen aus einem Gemisch von Pulverkörnern sowie von mit einem gewissen Vorzeichen aufgeladenen Teilchen aus einem Pulvergemisch, von dem Teilchen mit einem anderen Vorzeichen oder überhaupt nicht aufgeladen sind. In Abwandlung der soeben beschriebenen Ausführungsform kann die Reflektorwand 47 an die Aufnahmebehälter 46 geschaltet und so an das gleiche Potential wie diese gelegt sein.

Bei der in Fig. 5 wiedergegebenen Ausführungsform ist um einen eine Wirbelschicht 2 enthaltenden Behälter 1 herum eine Elektrode 51 in Form einer

seitlichen Platte angeordnet, die außen den oberen Rand des Behälters 1 umschließt. Die in die Wirbelschicht 2 hineinragende Elektrode 14 ist an die Hochspannungsklemme des Generators 11 geschaltet, während die seitlichen Elektroden 51 am Massenanschluß dieses Generators liegen. Die auf das Potential der Hochspannung aufgeladenen Pulverteilchen erheben sich mehr oder minder weit nach oben, je nachdem sie eine mehr oder minder starke Ladung pro Gewichtseinheit aufnehmen. Diejenigen Pulverteilchen, die sich genügend hoch erheben, um den seitlichen Rand des Behälters 1 zu übersteigen, werden horizontal durch die seitlichen Elektroden 51 angezogen und fallen auf diese nieder. Sie können selbstverständlich selbsttätig von diesen seitlichen Elektroden 51 aus mit irgendeiner geeigneten Vorrichtung abgeführt werden. Die Erfahrung hat hierbei gezeigt, daß in gewissen Anwendungsfällen die Wirbelschicht 2 zu genügend starken Strömungen und Strudeln veranlaßt werden muß, damit die Pulverteilchen aus der Wirbelschicht 2 herausgeschleudert werden, um der Wirkung des elektrostatischen Feldes ausgesetzt zu werden.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform bestehen die seitlichen Elektroden aus einer Anzahl von parallel zueinander und in gewissem seitlichen Abstand gegenüber dem oberen Rand des Behälters 1 angeordneten Stäben 61 oder auch aus einem in gleicher angeordneten weitmaschigen Gitter.

Bei der aus F i g. 7 ersichtlichen Ausführungsform sind die seitlichen Elektroden 71 in einem gewissen Abstand zu den seitlichen Wänden des Behälters 1 in senkrechter Ebene angeordnet und an Masse geschaltet.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 besitzen die Elektroden 81 eine Neigung in der Weise, daß ihre jeweiligen oberen Enden oberhalb des Behälters 1 miteinander konvergieren, so daß die auf eine Elektrode aufschlagenden Teilchen sich nach unten außerhalb des Behälters 1 absetzen können.

Es ist zu bemerken, daß die Elektrisierelektrode der Pulverschicht nicht nur die Aufladung der auszuscheidenden Pulverteilchen vollführt, sondern ebenfalls die Wirbelschicht auf eine Hochspannung gegenüber der oberen Elektrode bringt, um das elektrische Feld zwischen der Wirbelschicht und dieser oberen Elektrode zu schaffen. Diese Elektrisierelektrode innerhalb der Wirbelschicht kann jede geeignete Form haben, beispielsweise aus waagerechten Stäben, einem Gitter, einem Spitzennetz usw. bestehen, und kann auch durch die leitende poröse Bodenwand des Wirbelschichtbehälters gebildet sein.

Claims (14)

Patentansprüche: 55

1. Verfahren zur elektrostatischen Trennung pulverförmiger Stoffe, indem letztere zunächst in eine Wirbelschicht übergeführt, mit gleichem Vorzeichen elektrisch aufgeladen und durch Anlegen eines sich zwischen der Wirbelschicht und einem Fördermittel aufbauenden elektrischen Feldes zu einer aufsteigenden, die Wirbelschicht verlassenden Bewegung veranlaßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladung der aufgewirbelten Teilchen innerhalb der Wirbelschicht vorgenommen und letztere gegenüber der Ladeelektrode in ortsfester Lage gehalten wird und ferner die auf das Fördermittel zustrebenden Pulverteilchen entweder nach dem Grad ihrer elektrischen Leitfähigkeit oder nach der Größe ihrer Ladung getrennt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen die aufgewirbelte Pulverschicht (2) aufnehmenden Behälter (1) und eine in diese Wirbelschicht (2) ragende, an eine Hochspannungsquelle (11) geschaltete Elektrode (14) sowie einem einer weiteren Elektrode oberhalb der Wirbelschicht zugeordneten Fördermittel.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Pulverteilchen transportierende Fördermittel aus dem unteren Trum (6 a; 16 a) eines Förderbandes (6; 16) besteht, dessen Abgabeende einer senkrecht über einem Aufnahmebehältnis (9) angeordneten Reibbürste (8) zugeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderband (6) aus einem elektrisch leitenden Werkstoff besteht und die obere, ihm zugeordnete Elektrode selbst bildet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderband (16) aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Förderband (16) zugeordnete obere Elektrode (17) aus einer unmittelbar über dessen unteren Trum (16 a) vorgesehenen leitenden Platte besteht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Förderband (6; 16) zugeordnete obere Elektrode (6; 17) an die Anschlußklemme der Hochspannungsquelle (11) entgegengesetzten Vorzeichens derjenigen der Ladeelektrode (14) der Wirbelschicht (2) angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gegebenenfalls als Förderband ausgebildete obere Elektrode (36; 47) an dem gleichen Potential wie die Ladeelektrode (14) der Wirbelschicht (2) liegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ladeelektrode (14) der Wirbelschicht (2) und der oberen Elektrode (36; 47) mindestens eine Zwischenelektrode (37; 46) vorgesehen ist, die an einem Potential dem der Wirbelschichtladeelektrode (14) entgegengesetzten Vorzeichens liegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrode (37) so ausgebildet ist, daß die zu aufsteigender Bewegung veranlaßten Pulverteilchen sie durchqueren können.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrode aus einer Anordnung von Stäben (37) besteht oder maschen- oder gitterförmig ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrode durch in Flucht miteinander befindliche Aufnahmebehältnisse (46) gebildet ist und die obere Elektrode aus einer die Pulverteilchen in Richtung auf die Aufnahmebehältnisse abweisenden vollen Wandung (47) besteht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Fördermittel seitlich des die Wirbelschicht (2) aufnehmenden Behälters

(1) angeordnete Platten (51; 71; 81), Gitter oder Stäbe (61) vorgesehen sind, die auf einem Potential dem der Ladeelektrode (14) der Wirbelschicht entgegengesetzten Vorzeichens liegt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Platten (51; 71; 81) bzw. Gitter bzw. Stäbe (61) dicht neben dem Rand des Wirbelschichtbehälters (1) waage-

recht angeordnet sind oder sich in Abstand zu diesem Behälter in senkrechter Ebene befinden oder in einer mit einer Lotrechten dieses Behälters oberhalb desselben einen spitzen Winkel einschließenden geneigten Ebene verlaufen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 688129.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

609 749/46 12.66 © Bundesdruckerei Berlin