DE187677C - - Google Patents

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DE187677C
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electrode
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C7/00Separating solids from solids by electrostatic effect
    • B03C7/02Separators
    • B03C7/06Separators with cylindrical material carriers

Landscapes

  • Electrostatic Separation (AREA)

Description

KAISERLICHES
PATENTAMT.
PATENTSCHRIFT
- M 187677 KLASSE 1 b. GRUPPE
Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. Dezember 1904 ab.
Bei den bekannten Verfahren, verschiedenartige Körper auf elektrostatischem Wege zu scheiden, wird Wert darauf gelegt, daß die Ladung der Elektroden möglichst gleich bleibt. Dabei hat sich aber der Nachteil herausgestellt, daß, wenn die Spannung an den Elektroden so weit erhöht wird, daß eine wirksame Fortschleuderung derjenigen Teilchen stattfindet, welche die größte . Leitungsfähigkeit haben
ίο bezw. am schnellsten geladen werden, auch weniger leitungsfähige Teilchen geladen und mit fortgeschleudert werden, wodurch natürlich die Leistungsfähigkeit der bekannten Verfahren erheblich eingeschränkt wird. .
Das die Erfindung bildende Verfahren unterscheidet sich von den bekannten Verfahren dadurch, daß während des Durchgangs des zu scheidenden Gutes, z. B. eines Erzgemenges, durch das elektrische Feld die Spannung der statischen Ladung der Elektroden schnell geändert wird, und zwar arbeitet das Verfahren am vorteilhaftesten, wenn zwischen den Höchst-Spannungen spannungslose Zeitzwischenräume liegen, wodurch die einzelnen Ladungen der Elektroden sehr kurz und nachdrücklich werden. Auf den Zeichnungen ist eine Vorrichtung zur Ausführung des neuen Verfahrens veranschaulicht.
Fig. ι ist eine Vorderansicht einer solchen Vorrichtung.
Die Fig. 2 und 3 sind senkrechte Querschnitte durch die Vorrichtung, Fig. 3 in vergrößertem Maßstabe.
Die Fig. 4, 6 und 8 sind verschiedene Stromkreisschemata, die die Stromquelle und die mit ihr verbundenen Elektroden zeigen.
Die Fig. 5, 7, 9 und 10 zeigen die Form der an den Elektroden auftretenden Stromwellen entsprechend den Fig. 4, 6 und 8.
In den Figuren bezeichnet E die auf einer drehbar gelagerten Welle befindliche Elektrode. Die Drehrichtung der Elektrode ist durch den Pfeil in Fig. 3 angedeutet. E' ist die Gegenelektrode. Diese besteht vorteilhaft aus einem in einer Glasröhre E2 eingeschlossenen Kupferdraht. Die Glasröhre ist zum Schutz gegen die Ansammlung von Feuchtigkeit auf ihr mit einem Überzug von Schellack versehen. Die Elektrode E erhält am besten einen Durchmesser von 19 bis 25 mm, während der die Elektrode E1 bildende Kupferdraht einen Durchmesser von 1,5 mm oder sogar einen geringeren Durchmesser erhält; der Durchmesser der Gläsröhre E2 kann 4,75 bis 6,5 mm betragen.
Die die Elektrode E1 enthaltende Glasröhre E2 ist an jedem Ende in einem Block befestigt. Die Blöcke sind in Schlitzen e5 von Armen E3 einstellbar gelagert und werden durch Schrauben e4 in ihrer Lage festgestellt, während die lose auf einer Stange ee sitzenden Arme Es durch Schrauben e1 in jeder Lage festgestellt werden können. Die Elektrode E1 kann also in
jede beliebige Stellung zur Elektrode E eingestellt werden.
Die Elektrode E1 dient dazu, die Kraftlinien des zwischen den beiden Elektroden bestehenden elektrischen Feldes zu sammeln. Zwischen den beiden Elektroden ist eine Scheidewand D aus Glas, Hartgummi, Holz oder anderem Isolierstoff angeordnet. Diese Scheidewand ist durch Flügelschrauben Z)2 einstellbar an Ständem D1 befestigt, deren Füße D3 in entsprechenden Rinnen -D4 der Grundplatte der Vorrichtung in der Querrichtung verschoben werden können. Die Elektrode E wird durch eine sich drehende Bürste C rein gehalten, deren Drehrichtung durch einen Pfeil in Fig. 3 angedeutet ist.
Unter die Elektroden E, E1 sind zum Auffangen der von den Elektroden abfallenden Gutteile Behälter R und R1 gestellt. Das Gut, dessen Bestandteile getrennt werden sollen, wird in den über der Elektrode E befindlichen Trichter H eingeschüttet, dessen Boden von verschiebbaren, einen Schlitz H1 zwischen sich lassenden, schräg gestellten Platten gebildet wird, so daß der Schlitz H1 entsprechend dem zu behandelnden Gut verengert oder erweitert werden kann. In dem Trichter H werden an einer Stange A sitzende Schaufeln A1 hin- und herbewegt, um das Durchtreten des Gutes durch den Schlitz H1 zu unterstützen.
Indem die Teilchen auf die sich drehende Elektrode E fallen, werden diejenigen, welche für die statische Ladung sehr empfänglich sind, fortgeschleudert, wobei sie in der mit M1 bezeichneten Flugbahn (Fig. 3) über die Scheidewand D hinweg in die Nähe der Elektrode E1 gelangen, von wo sie in den Behälter R fallen. Die weniger empfänglichen, aber genügend leitungsfähigen Teilchen, welche in einem gewissen Grade auf die Wirkung der statischen Ladung der Elektrode E reagieren, werden in der tieferen Flugbahn M2 (Fig. 3) fortgeschleudert, wobei sie gegen die Scheidewand D geworfen werden, um von da in den Behälter R1 zu fallen.
Die etwa an der Elektrode E haften bleibenden Teilchen werden von der Bürste C abgestrichen und fallen in der mit Ms bezeichneten Bahn ebenfalls in den Behälter R1, doch können sie auch in einen besonderen Behälter abgeführt werden.
Die Scheidewand D hat außer dieser mechanischen auch eine elektrische Wirkung. Indem sie nämlich in dem statischen Felde zwischen den beiden Elektroden liegt, wirkt sie infolge ihrer hohen spezifischen Induktionsfähigkeit dahin, die Kraftlinien noch weiter zu sammeln oder zu verdichten und so ihre Wirkung auf die mit der Elektrode E in Berührung kommenden Teilchen kräftiger zu machen.
Um nun die nachteilige Erregung derjenigen Teilchen, welche für die elektrische Ladung nur eine geringe Empfänglichkeit zeigen, zu vermeiden, wird anstatt einer nahezu unveränderlichen Ladung und eines nahezu unveränderlichen Feldes an den Elektroden die Spannung sehr schnell und nachdrücklich geändert, und zwar vorzugsweise so, daß Perioden von wirklich hoher Spannung mit spannungs losen Perioden von verhältnismäßig langer Dauer abwechseln, wodurch die Neigung, Teilchen von geringer Empfänglichkeit fortzuschleudern, erheblich verringert und in vielen Fällen völlig unterdrückt wird.
Die Spannungsänderung kann auf verschiedene Weise erreicht werden; in den Fig. 4, 6 und 8 sind mehrere Ausführungsformen von Einrichtungen für diesen Zweck dargestellt.
In diesen Figuren bezeichnet 1 eine Wechselstrommaschine und 2 einen Umformer, während 80 - E, E1 die mit den Polen der Sekundärwicklung des Umformers verbundenen Elektroden darstellen. Der Zweck des Umformers 2 ist, die Spannung des von der Wechselstrommaschine 1 erzeugten Stromes zu erhöhen. .
Bei dieser Anordnung wird der Spannungsunterschied an den Elektroden E, E1 durch die charakteristische Sinuskurve (Fig. 5) dargestellt, und wenn die Spannung in den Wellenspitzen oder nahe diesen genügend hoch ist, die Fortschleuderung der empfänglichen Teilchen zu bewirken, und wenn ferner die Spannungsänderungen hinreichend schnell wiederkehren, so wird dadurch eine gute Scheidung des mit der Elektrode E in Berührung kommenden Gutes erzielt. Die Änderung der Spannung in 50 bis 60 Perioden je Sekunde mit einer Höchstspannung von 25 000 bis 50 000 Volt führt zu guten Ergebnissen, und bei vielen Stoffgemengen, besonders wenn gute atmosphärische Bedingungen gegeben sind, ist diese einfache Anordnung zur Erzielung guter Ergebnisse ausreichend.
Leistungsfähiger ist aber die Anordnung nach Fig. 6. Bei ihr ist in dem einen Leitungszweig des Umformstromkreises ein Widerstand 3 eingeschaltet, um nachteilig wirkende Stromschwankungen zu vermeiden. Ferner ist eine Funkenstrecke 4 eingeschaltet, welche so eingerichtet werden kann, daß sie bei irgend einer gewünschten in dem Bereich der Wechselstrommaschine und des Umformers liegenden Spannung den Strom leitet. In Parallelschaltung mit den Elektroden E, E1 sind schließlich ein Kondensator. 5 sowie ein induktionsloser Widerstand 6 angeordnet. Wenn nun die Stromspannung steigt, so wird der Kondensator geladen, bis die Spannung den Punkt erreicht, bei welchem die Funkenstrecke 4 den Strom leitet. In diesem Zeitpunkt werden die Elektroden E, E1 augenblicklich erregt und eine der Stromspannung entsprechende Feldspannung
—■
wird erzeugt. Der Widerstand 6 dient in dieser Ausführungsform dazu, die Elektroden auszuschalten und die Spannung an ihnen schnell wieder auf den Nullpunkt zu bringen. Die diesen Vorgang darstellende Wellenkurve ist in Fig. 7 veranschaulicht. Bei dieser Anordnung können die Spannungserregungen auf etwa den millionsten Teil einer Sekunde fallen, so daß verhältnismäßig lange spannungslose
ίο Zeitzwischenräume zwischen zwei aufeinander folgenden Spannungsperioden entstehen.
Es hat sich herausgestellt, daß einige Stoffgemenge so beschaffen sind, daß ihre Trennung am besten durch statische Erschütterungen oder Spannungsanhäufungen von demselben Zeichen an den Elektroden herbeigeführt wird. Die Ausführungsform nach Fig. 6 kann zu diesem Zweck leicht abgeändert werden.
Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführung ist
ao z. B. ein Gleichrichter η hinter den Widerstand 3 geschaltet, welcher dem Stromdurchgang in der einen Richtung einen wirksamen Widerstand, dagegen in der anderen Richtung nur einen sehr geringen Widerstand entgegensetzt.
Je nachdem der Gleichrichter mit dem Stromkreis verbunden wird, können die Spannungserschütterungen an den Elektroden alle positiv sein, wie durch die Wellenkurven in Fig. 9, oder alle negativ, wie durch die Wellenkurven in Fig. 10 veranschaulicht wird. Bei den in den Fig. 4, 6 und 8 gezeigten Ausführungen werden an den Elektroden Ladungen erzeugt, welche sich durch schnell wechselnde Spannungen kennzeichnen, und diese Spannungsänderungen sind bei den Ausführungen nach Fig. 6 und 8 äußerst kurz und durch verhältnismäßig lange spannungslose Zwischenräume getrennt. Die Wirkungsweise der Ausführung nach den Fig. 6 und 8 ist durch eine Stromspannung gekennzeichnet, welche eine charakteristische normale Periodenwelle hat, aber mit Ausnahme desjenigen Teils, welcher durch einen Bruchteil der genannten Welle dargestellt und welcher den Elektroden mitgeteilt wird, ganz unter drückt wird.
Die Wirkung, und zwar besonders bei den Ausführungen nach den Fig. 6 und 8 ist die, daß an den Elektroden eine Reihe schnell wiederkehrender Spannungsstöße erzeugt wird, die so kurz sind, daß nur die empfänglichsten Teile der behandelten Masse infolge der statischen Ladung fortgeschleudert werden. Weniger empfängliche Teile mögen bei Benutzung einer Vorrichtung in der Ausführung nach Fig. 4 auf die Ladung reagieren, aber die Reaktion ist sehr schwach, und die Teile werden mit viel geringerer Kraft fortgeschleudert als die stark empfänglichen Teile, welche eine hohe elektrische Leitungsfähigkeit besitzen.
Bei der neuen Einrichtung kommen die Gutteilchen mit der Elektrode in wirksame Berührung, indem das Gut aus dem Trichter H durch den Schlitz H1 auf die Oberfläche der sich drehenden Elektrode E fällt. Sobald die Teilchen auf die sich in der Pfeilrichtung drehende Elektrode'fallen, werden sie mitgerissen und in dem Augenblick, in welchem sie mit Elektrizität geladen werden, fortgeschleudert, was natürlich nur in einer Richtung geschehen kann, wobei es ganz gleich ist, ob die Elektrode gerade positive oder negative Elektrizität hat.
Während die hauptsächliche Anwendung dieser Erfindung in der Trennuug von Stoffen, die in bezug auf ihre elektrische Leitfähigkeit verschiedenartig sind, beruht, sind bei der praktischen Anwendung des Verfahrens Erscheinungen beobachtet worden, welche darauf hinweisen, daß auch andere Verschiedenartigkeiten miteinander gemengter Stoffe die Scheidewirkung der Vorrichtung herbeiführen können. So haben z. B. Teilchen desselben Stoffes, welche bei demselben spezifischen Gewicht ein verschiedenes absolutes Gewicht haben, oder Gutanteile, welche ein verschiedenes spezifisches Gewicht oder eine verschiedene hygroskopische Fähigkeit haben oder welche von verschiedener Gestalt sind, bei Anwendung dieses Verfahrens ein verschiedenartiges Verhalten gezeigt.
Hinsichtlich der Periodenfrequenz der Spannungserregungen an den Elektroden und der wirksamen Höchstspannung kann wenig Bestimmtes gesagt werden. Die bezüglichen Grenzen liegen sehr weit auseinander. Bei der praktischen -Anwendung ist eine wirkliche Höchstgrenze weder hinsichtlich der Perioden zahl noch auch der Spannung erzielt worden. Auf Grund einer großen Zahl von Beobachtungen kann es aber als empfehlenswert bezeichnet werden, daß am besten nicht weniger als zwanzig Spannungswechsel je Sekunde und während der Zeit, welche ein Teilchen gebraucht, um durch das elektrische Feld hindurchzugehen, nicht weniger als zehn oder zwölf Stromstöße erfolgen. Die Höchstspannung sollte vorzugsweise nicht weniger als 12 000 oder 15 000 Volt betragen, und sie kann bis zu 100 000 Volt anwachsen. Damit soll aber nicht gesagt sein, daß die Periodenzahl und die Höchstspannung diese Grenzen nicht übersteigen können, um wirksam zu sein.
Es ist zwar bekannt, die Scheideflächen elektrostatischer Scheider mittels eines Funkeninduktors zu laden, wobei den Elektroden ein wechselndes oder schwankendes Potential zugeführt wird. Dabei wird aber der Zweck verfolgt, die Ladung der beiden entgegengesetzten Elektroden so stark wie möglich zu halten, und zwar bei einem gleichbleibenden Potential. Die Funkenstrecke des Induktors dient lediglich als eine Sicherheitsvorrichtung und ist nichts anderes als die Funkenstrecke, wie sie gewöhn-
lieh in Verbindung mit einer Induktionsspule benutzt wird. Die Wirkung einer solchen Funkenstrecke hängt aber ganz und gar von der erzeugten Spannung ab.
Im gewöhnlichen Betrieb wird also den Elektroden bei dem bekannten Verfahren zwar ein wechselndes oder schwankendes Potential zugeführt, aber das an den Elektroden selbst auftretende Potential ist im wesentlichen unveränderlich, da die geladenen Elektroden sich in der gewöhnlichen Weise entladen, und die Zahl der Entladungen ist so gering im Verhältnis zur Zahl der Schwankungen m der Induktionsspule, daß die Elektroden beständig mit ungefähr demselben Potential geladen bleiben müssen. Das bekannte Verfahren arbeitet also mit einem gleichbleibenden Potential.
Anders ist es bei dem neuen Verfahren. "Hier bildet die Funkenstrecke keine Sicherheitsvorrichtung, um irgend einen Teil der Vorrichtung vor einer Beschädigung zu schützen, sondern mit der Funkenstrecke wird bei dem neuen Verfahren gerade dasjenige beabsichtigt, was bei dem bekannten Verfahren vermieden werden soll. Die Funkenstrecke bei dem neuen Verfahren dient nämlich dazu, schnelle Wechsel in den Potential w e r t e η an den Elektroden selbst herbeizuführen, nicht einfache Änderungen des zuzuleitenden Potentials von Positiv zu Negativ und umgekehrt. Bei der Vorrichtung zur Ausführung des neuen Verfahrens bildet also die Anordnung der kurzen Funkenstrecke und des nicht induktiven Widerstandes ein Mittel, wodurch die Elektroden in wirksamster Weise augenblicklich geladen und wieder entladen werden, indem das Potential an den Elektroden nur für einen Augenblick auftritt, um sofort wieder gänzlich zu verschwinden. Während mithin bei dem bekannten Verfahren die Funkenstrecke nur in gegebenen Fällen in Tätigkeit tritt, muß sie bei dem neuen Verfahren immer in Wirkung treten, da sonst die Einrichtung nicht leistungsfähig wäre.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:
1. Verfahren zur Trennung verschiedenartiger Körper, z. B. verschiedenartiger Erze, auf elektrostatischem Wege, dadurch gekennzeichnet, daß während des Durchgangs der Körper durch das elektrische -Feld die Spannung der statischen Ladung der Elektroden schnell geändert wird.
2. Ausführungsart des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höchstspannungen der Elektroden mit verhältnismäßig langen spannungslosen Zeitzwischenräumen abwechseln.
3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stromkreis, der die Elektroden (E, E1) mit der einen Strom von normaler Phasenkurve liefernden Stromquelle (1) verbindet, eine Vorrichtung angeordnet ist, mittels welcher die Ladung der Elektroden nur durch einen einen Bruchteil der normalen Phasenkurve darstellenden Betrag der von der Stromquelle (1) erzeugten Stromspannung erfolgt und sogleich wieder aufgehoben wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den die Elektroden (E, E1) mit der Stromquelle (1) verbindenden Stromkreis eine Funkenstrecke (4), durch welche die Elektroden (E, E1) 75' vorübergehend mit der Stromquelle verbunden werden, und ein induktionsloser Widerstand (6), durch den die Elektroden unmittelbar darauf ausgeschaltet werden, eingeschaltet sind.
. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1195421B (de) * 1958-09-08 1965-06-24 Clemens Jungeblodt Dipl Ing Befestigung der Fuehrung an elektrischen Wider-standsstumpfschweissmaschinen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1195421B (de) * 1958-09-08 1965-06-24 Clemens Jungeblodt Dipl Ing Befestigung der Fuehrung an elektrischen Wider-standsstumpfschweissmaschinen

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