DE202016103266U1

DE202016103266U1 - Vorrichtung zur Trennung von Partikeln unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit in einem inhomogenen Sortiergut

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Publication number: DE202016103266U1
Application number: DE202016103266.0U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2016-08-02
Anticipated expiration: 2026-06-22
Also published as: EP3260203A1

Abstract

Vorrichtung zur Trennung von Partikeln unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit in einem inhomogenen Sortiergut umfassend eine Transportvorrichtung (2) mit einer Oberseite und einer Unterseite, die das Sortiergut auf der Oberseite in einer ersten Richtung transportiert und mindestens eine rotationssymmetrische Magnetvorrichtung (3), die benachbart zur Unterseite der Transportvorrichtung (2) in einem Abstand zwischen 0,1 und 5mm derart angeordnet ist, dass ein von der Magnetvorrichtung erzeugtes Magnetfeld mit dem Sortiergut auf der Oberseite der Transportvorrichtung wechselwirkt, wobei die rotationssymmetrische Magnetvorrichtung (3) eine Rotationsachse (4) aufweist und die Rotationsachse der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung in einem Winkel von 80° bis 90° relativ zur ersten Richtung angeordnet ist und wobei auf der Mantelfläche der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung (3) Magnetpole helixförmig angeordnet sind und sich die Helix der Magnetpole in einem Winkel von 40° bis 50° relativ zur Rotationsachse um die Mantelfläche windet, und geeignet um bei Rotation der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung (3) Anteile des Sortierguts auf der Oberseite der Transportvorrichtung zu bewegen um das Sortiergut zu filtern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trennung von Partikeln unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit in einem inhomogenen Sortiergut mittels Ablenkung durch ein sich wechselndes Magnetfeld, das durch eine rotationssymmetrische Magnetvorrichtung induziert wird, wobei das Sortiergut durch das Magnetfeld geführt wird.
Eine der größten Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der Verarbeitung und Recycling von Abfall ist die Auftrennung von Materialströmen in ihre Bestandteile. Im Bereich der Metalle, ist die Trennung von ferromagnetischen und nicht ferromagnetischen Metallen in den meisten Abfallaufbereitungsanlagen gebräuchlich. Im Bereich der nicht ferromagnetischen Metalle hat sich die Trennung mit rotierenden Magnetsystemen, mittels der so genannten Wirbelstromabscheidung, etabliert.
Bei einer Wirbelstromscheidung wir ein nicht ferromagnetisches, metallenes Element entlang von Magnetfeldlinien durch ein Magnetfeld bewegt. Durch das Induktionsgesetz wird in den Metallkörper eine Spannung induziert – und es bilden sich so genannte Wirbelströme. Diese Wirbelströme bewirken ihrerseits wiederum ein Magnetisches Feld, das den Metallkörper umgibt (Biot-Savartsches Gesetz). Trifft das so erzeugte Magnetfeld auf ein Magnetfeld, das eine entgegengesetzte Richtung aufweist wird der Partikel abgestoßen. Bei der Wirbelstromabscheidung werden mittels Magnetrollen solche permanent wechselnden Magnetfelder und somit eine Krafteinwirkung auf nicht ferromagnetische Partikel erzeugt. Diese Krafteinwirkung ist groß genug um die Partikel so zu beschleunigen, dass sie von anderen Materialien getrennt werden.
Diese Trennung erfolgt hauptsächlich durch Auswerfen der nicht ferromagnetischen Metalle in derselben Richtung in der sich das zu trennende Material bewegt. Dieses Verfahren findet beispielsweise Anwendung in EP 0 898 496 B1 und WO 97/44137 A1 .
Es existiert auch die Veröffentlichung DE 43 23 932 C1 , bei welcher unterschiedliche Partikelbeschleunigungen und demzufolge Wurfweiten, durch variable Drehzahlen und somit einer Veränderung der Frequenz des Wechselfeldes erreicht werden.
Aus DE 43 17 640 A1 ist eine Sortierung mittels Wirbelstrom bekannt, die zwei Polräder aufweist, deren Drehachse in einem spitzen Winkel zur Transportrichtung angeordnet ist. Dabei handelt es sich um einen seitlichen Austrag von nicht ferromagnetischen Partikeln.
Um den Trenngrad zu erhöhen wird nach EP 1 054 737 B1 vorgeschlagen die Aufgabe (das Material) durch eine Kühlkammer zu führen, da die Leitfähigkeit temperaturabhängig ist.
Es ist auch ein Konzept über ein scheibenförmiges Magnetsystem bekannt. Gemäß DE 197 37 161 A1 wird ein Partikelstrom über eine mit Magneten besetzte, rotierende Scheibe geführt, wobei die nicht magnetischen Bestandteile seitlich ausgetragen werden.
Ein weiterer Ansatz die zu trennenden Nichteisenmetalle in einem Winkel entgegengesetzt zur Förderbewegung abzulenken und so eine horizontale Trennung zu erreichen ist der EP 2 506 978 B1 zu entnehmen. Dabei wird ein Polrad im 45° Winkel zur Bandbewegung angeordnet, Partikel können nach ihrer Leitfähigkeit horizontal abgelenkt und entweder vom Förderband ausgeschleust oder am Ende abgetrennt werden. Die Maschine erreicht im Vergleich zu anderen Wirbelstromscheidern gute Ergebnisse vor allem im Bereich kleiner Partikel. Aus der schräg stehenden Magnetrolle resultiert jedoch eine sehr lange Bauform der Maschine, was eine Integration in vorhandene Prozesse und Anlagen erschwert. Weiter können Systeme mit mehreren Rollen zur Erhöhung des Durchsatzes, des Trenngrads oder der Selektivität schwer in annehmbaren Baulängen konstruiert werden.
Durch viele hochtechnische und sehr diverse Produkte entstehen eine Vielzahl an Abfallströmen in denen Nichteisenmetalle enthalten sind, die ökologisch und ökonomisch große Potentiale bieten.
Um solche Abfallströme zu behandeln oder in ihre Bestandteile zu zerlegen sind Sortierverfahren notwendig, die ein hohes Maß an Selektivität bieten und dabei ein größtmögliches Ausbringen ermöglichen.
Einerseits geht, wenn solche Abfallströme nicht aufgetrennt werden können oftmals erheblicher finanzieller Wert verloren und Andererseits würde ein Teil eines Rohstoffs, der unter Energieeinsatz gewonnen wurde welcher u.a. mit Treibhausgasemissionen behaftet ist, unbrauchbar gemacht, was aus ökologischer Sicht sehr bedenklich wäre.
Der oben genannte Stand der Technik liefert für Partikel < 6mm bereits gute Ansätze. Jedoch bietet er in den Bereichen Selektivität, bauliche Integrierbarkeit und Durchsatz noch Potential für Verbesserungen.
An diesen Punkten soll die Erfindung anknüpfen und eine Vorrichtung zur Trennung von Partikeln unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit in einem inhomogenen Sortiergut mit verbesserter Selektivität, baulicher Integrierbarkeit und Durchsatz bereitstellen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Trennung von Partikeln unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit in einem inhomogenen Sortiergut umfasst daher eine Transportvorrichtung mit einer Oberseite und einer Unterseite, die das Sortiergut auf der Oberseite in einer ersten Richtung transportiert und mindestens eine rotationssymmetrische Magnetvorrichtung, die benachbart zur Unterseite der Transportvorrichtung in einem Abstand zwischen 0,1 und 5 mm derart angeordnet ist, dass ein von der Magnetvorrichtung erzeugtes Magnetfeld mit dem Sortiergut auf der Oberseite der Transportvorrichtung wechselwirkt, wobei die rotationssymmetrische Magnetvorrichtung eine Rotationsachse aufweist und die Rotationsachse der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung in einem Winkel von 80° bis 90° relativ zur ersten Richtung angeordnet ist und wobei auf der Mantelfläche der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung Magnetpole helixförmig angeordnet sind und sich die Helix der Magnetpole in einem Winkel von 40° bis 50° relativ zur Rotationsachse um die Mantelfläche windet, und geeignet um bei Rotation der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung Anteile des Sortierguts auf der Oberseite der Transportvorrichtung zu bewegen um das Sortiergut zu Filtern.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform windet sich die Helix der Magnetpole in einem Winkel von 45° relativ zur Rotationsachse um die Mantelfläche.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Oberflächenrauigkeit der Transportvorrichtung derart gering gewählt ist, dass schon eine geringe, von der Magnetvorrichtung auf einen Partikel ausgeübte magnetische Kraft ausreicht, um den Partikel nicht mehr in die erste Richtung zu bewegen.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform besteht die Magnetvorrichtung aus einer Neodym-Eisen-Bor Legierung.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform liegt der Durchmesser der Magnetvorrichtung zwischen 10cm und 50cm.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform liegt die Länge der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung zwischen 20cm und 120cm.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das von der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung ausgeübte Magnetfeld eine Stärke zwischen 0,5 und 1,3 T auf.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform liegt die Geschwindigkeit der Transportvorrichtung einem Bereich zwischen 0,5 m/s bis 1m/s.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform liegt die Rotationsgeschwindigkeit der Magnetvorrichtung in einem Bereich zwischen 2000U/min bis 5000 U/min.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die rotationssymmetrische Magnetvorrichtung 8 bis 32 polig ausgebildet.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Magnetpole der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung als zwei entgegengesetzt zueinander verlaufende Helices angeordnet.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist in der Mitte der Rotationsachse der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung entlang dem Umfang ein nicht magnetischer Abstandshalter angeordnet.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens zwei, benachbart zur Unterseite der Transportvorrichtung angeordnete, rotationssymmetrische Magnetvorrichtungen, die in der ersten Richtung in einem Abstand zwischen 5 und 10 cm angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Transportvorrichtung mittels Führungsrollen entlang einem Kreissegment eines Querschnittes der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung angeordnet.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die rotationssymmetrische Magnetvorrichtung zylinderförmig ausgebildet.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die rotationssymmetrische Magnetvorrichtung konisch ausgebildet.
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform weist weiterhin mindestens eine rotationssymmetrische Magnetvorrichtung auf, die benachbart zur Oberseite der Transportvorrichtung in einem Abstand zwischen 5 und 15 mm vom Sortiergut derart angeordnet ist, dass ein von der benachbart zur Oberseite der Transportvorrichtung angeordneten Magnetvorrichtung erzeugtes Magnetfeld mit dem Sortiergut auf der Oberseite der Transportvorrichtung wechselwirkt.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trennung von Partikeln unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit in einem inhomogenen Sortiergut umfassend eine Ausgabevorrichtung zum Ausgeben von Sortiergut in einem Sortiergutstrom derart, dass sich das Sortiergut im freien Fall in einer Fallrichtung von oben nach unten bewegt und mindestens eine rotationssymmetrische Magnetvorrichtung mit einer Rotationsachse, die in dem Sortiergutstrom derart angeordnet ist, dass sich die Rotationsachse der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung von der Fallrichtung des Sortiergutes wegerstreckt, so dass ein von der Magnetvorrichtung erzeugtes Magnetfeld mit dem Sortiergut wechselwirkt, wobei auf der Mantelfläche der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung Magnetpole helixförmig angeordnet sind und sich die Helix der Magnetpole in einem Winkel von 40° bis 50° relativ zur Rotationsachse um die Mantelfläche windet, und geeignet um bei Rotation der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung (3) Anteile des Sortierguts aus dem Sortiergutstrom zu befördern um dadurch den Sortiergutstrom zu Filtern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich die Rotationsachse der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung von der Fallrichtung des Sortiergutes in einem Winkel in einem Bereich von 10° bis 30° weg.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von speziellen Ausführungsformen und anhand von den beiliegenden Figuren näher beschrieben. Von diesen Figuren zeigt
1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Trennung von Partikeln unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit in einem inhomogenen Sortiergut
2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Trennung von Partikeln unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit in einem inhomogenen Sortiergut
3 zeigt eine Ausführungsform einer Führung einer Transportvorrichtung mittels Führungsrollen entlang einem Kreissegment eines Querschnittes der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung
4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Trennung von Partikeln unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit in einem inhomogenen Sortiergut
1 zeigt eine spezielle Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur Trennung von Partikeln unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit in einem inhomogenen Sortiergut. Die Vorrichtung 1 enthält eine Transportvorrichtung 2 mit einer Oberseite und einer Unterseite, die das Sortiergut auf der Oberseite in einer ersten Richtung transportiert. Die Transportvorrichtung 1 kann beispielsweise ein Förderband aus Gummi, einem Textilgewebe oder Kombinationen davon sein. Benachbart zur Unterseite der Transportvorrichtung 2 ist in einem Abstand zwischen 0,1 und 5 mm mindestens eine rotationssymmetrische Magnetvorrichtung 3 derart angeordnet, dass ein von der Magnetvorrichtung erzeugtes Magnetfeld mit dem Sortiergut auf der Oberseite der Transportvorrichtung wechselwirkt. Die rotationssymmetrische Magnetvorrichtung 2 weist eine Rotationsachse 4 auf und die Rotationsachse der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung 2 ist in einem Winkel von 80° bis 90°, also im Wesentlichen senkrecht relativ zur ersten Richtung (der Transportrichtung des Sortierguts) angeordnet. Auf der Mantelfläche der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung 3 sind Magnetpole helixförmig angeordnet, wobei sich die Helix der Magnetpole in einem Winkel von 40° bis 50° relativ zur Rotationsachse 4 um die Mantelfläche windet. Auf Grund dieser Magnetanordnung kann die Magnetvorrichtung in einem ° Winkel zwischen 80° und 90° zum Aufgabeband montiert werden. Durch die so induzierten Wirbelströme erfährt ein Partikel in dem Sortiergut eine schräge Ablenkung in einem Winkel von etwa 45° entgegengesetzt der Transportrichtung. Vorzugsweise liegt der Winkel der Magnethelix bei 45°. Das Transportband unterscheidet sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung von herkömmlichen Transportbändern, da das Gleichgewicht zwischen Ablenkung und Reibung für die Sortierqualität entscheidend sind. Die Transporteinrichtung bietet eine sehr geringe Oberflächenrauigkeit um so die aufzuwendende Kraft des Wirbelstromscheiders so gering wie möglich zu halten. Die Oberflächenrauigkeit wird so gewählt, dass die Partikel gerade noch vom Transportband erfasst werden. Eine minimale Krafteinwirkung auf den Partikel entgegen der Transportrichtung führt somit dazu, dass der Partikel nicht mitgeführt wird. Im Stand der Technik werden Partikel entweder mit einem im 90° Winkel zur Transportrichtung der Partikel angebrachten Magnetsystem in selbige Richtung mit einer Partikelbeschleunigung beaufschlagt, über in Transportrichtung angeordnete Magnetsysteme seitlich ausgetragen oder mit rotierenden Magnetsystemen im 45° Winkel zur Transportrichtung entgegengesetzt zur Transportrichtung abgelenkt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kombiniert sowohl die guten Sortierqualitäten kleiner Partikel einer schräg gestellten Magnetrolle mit den baulichen Vorzügen einer in 90° zur Aufgaberichtung eingebauten Magnetvorrichtung.
Gegenüber dem Stand der Technik, bei dem Partikel entgegengesetzt zur Transportrichtung abtrennt werden, unterscheidet bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Wirkbereich der Wirbelströme und die Ablenkungsrichtung des Sortiergutes. Im Stand der Technik EP 2 506 978 B1 entspricht der Wirkbereich der Wirbelströme gleich der Abstoßungskräfte – also 45°. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht jedoch Abstoßungskräfte im 45° Winkel entgegen der Transportrichtung bei einem Wirkungsbereich der Wirbelströme im 90° Winkel zur Transportrichtung.
Im Stand der Technik durchlaufen auf Grund des Winkels des Magnetsystems Partikel nacheinander das Magnetfeld, wobei Partikel am Rand (Beginn des Magnetfelds) des Stroms zuerst eine Ablenkung erfahren. Da die Partikel im 45° Winkel gegen die Transportrichtung abgelenkt werden, werden sie in das Sortiergut getragen, in dem noch keine Wirbelströme induziert werden. Es treten folglich Stau- und Sperreffekte auf. Dieser Effekt tritt bei einem Wirbelstromscheider mit Magnethelix nicht auf, da in dem 90° zur Transportrichtung befindlichen Wirkungsbereich der Magnetvorrichtung auf der gesamten Breite alle Partikel simultan im 45° Winkel gegen die Transportrichtung abgelenkt werden.
Die nicht ferromagnetischen Metalle erfahren durch die Ablenkungskräfte eine Ablenkung im 45° Winkel und werden aus dem Einflussbereich der Magnetvorrichtung entgegen der Transportrichtung getragen, vom Transportband erfasst und erreichen erneut den Einflussbereich der Magnetvorrichtung wobei sie wieder eine ablenkende Kraft erfahren. Die Partikel führen diese Bewegung so oft aus, bis sie den Materialstrom verlassen und entweder auf Grund der Reibungskräfte des Transportbands mitgeführt werden oder das Ende der Magnetvorrichtung erreichen.
Das Sortiergut, das auf Grund ihrer physikalischen Eigenschaften nicht magnetisiert wird läuft ohne eine Ablenkung weiter und verlässt das Transportband an derselben Position an der es aufgegeben wurde.
Die abgelenkten Partikel führen in der Theorie bei der Sortierung eine Art Wellenbewegung, ähnlich einer spitzen Sinuskurve, aus.
Diese impulsartige Ablenkung führt dazu, dass leichte Materialverbunde aufgeschlossen werden können und das Ausbringen erhöht wird.
Weiter bewirkt das impulsive Anliegen des Magnetfelds, dass die so aufgeschlossenen Materialverbunde bei wieder Eindringen in das wechselnde Magnetfeld erneut dem Sortiervorgang unterzogen werden die zu sortierenden Teilchen jedes bei jedem Eintritt in das Magnetfeld eine Sortierung nach der Leitfähigkeit erfahren.
Die Partikel die aus einem Materialverbund abgespalten wurden erfahren keine weitere Ablenkung und laufen weiter auf dem Transportband.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, auch Helix-Wirbelstromscheider genannt, ermöglicht die Abtrennung von nicht ferromagnetischen Partikeln aus einem Prozessstrom in einem im Wesentlichen senkrechten Winkel (etwa 80° bis 90°) zur Transportrichtung. Dabei entsteht eine Wechselwirkung zwischen Reibungskraft auf dem Transportband und durch Wirbelströme erzeugte Partikelbeschleunigung.
Da gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung simultan auf der gesamten Breite der Transportvorrichtung erfolgen kann, wird das Material permanent aufgelockert und die nicht ferromagnetischen Metalle ausgetragen.
Es ist sowohl möglich kleine, als auch große Partikel abzuscheiden. Zur Ausscheidung großer Partikel kann die rotationssymmetrische Magnetvorrichtung 2 mit geringer Drehzahlen betrieben werden und zur Ausscheidung kleiner Partikel kann die rotationssymmetrische Magnetvorrichtung 2 mit großen Drehzahlen betrieben werden.
Auf Grund der Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie in 2 dargestellt, ist es möglich weitere rotationssymmetrische Magnetvorrichtungen hintereinander anzuordnen wobei dennoch eine geringe Baulänge gewährleistet werden kann. Um große Materialdurchsätze zu erreichen können beispielsweise mehrere Magnetrollen, beispielsweise 2 oder 3 parallel hintereinandergeschaltet werden.
1 zeigt beispielhaft eine Ausführung einer Vorrichtung zur Trennung von Partikeln unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit mit einer Magnetvorrichtung und einer Abscheiderichtung.
Das Sortiergut wird am rechten, oberen Rand 6 der Darstellung aufgegeben und wird mit Hilfe der Wirbelströme im 90° Winkel nach unten abgelenkt. Am unteren Ende 7 endet das Transportband hinter dem / den Magnetvorrichtungen. D.h. das Material wird abgelenkt bis es das Ende des Wirbelstromfeldes erreicht. Die elektrisch leitfähigen nichteisen Metalle verlassen das Transportband am rechten unteren Ende 7 der Grafik. Das Sortiergut, das nicht magnetisiert werden kann, verlässt das Transportband auf Höhe der Aufgabe. Je nach Sortiergut kann für eine sortenreine Sortierung auch eine Vorrichtung mit nur einer Magnetvorrichtung (Magnetrolle) ausreichen. Bei einer Sortierung kann die, beispielsweise 8 bis 32 polige, Magnetvorrichtung mit bis zu 5000 U/Min rotieren. Der Durchmesser einer speziellen Ausführungsform der Magnetvorrichtung kann beispielsweise 40 cm auf einer Länge von 80 cm betragen. Die Bandgeschwindigkeit einer speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann – abhängig vom Sortiergut – 0,5 bis 1 m/s betragen.
Um selektiv Partikel mit unterschiedlichen Leitfähigkeiten und Größen abtrennen zu können, kann beispielsweise die Drehzahl und /oder Magnetrollendurchmesser – also Länge des durchflossenen Magnetfelds – und / oder Magnetfeldstärke oder das Material der Magnetvorrichtungen variiert werden.
Auch besteht die Möglichkeit die Längen der Magnetvorrichtungen so anzupassen, dass eine auf Partikeleigenschaften bezogene selektive Abscheidung möglich ist.
Dadurch kann beispielsweise nach Partikelgröße, Leitfähigkeit und ggf. Form der des Materials sortiert werden.
Neben einem Mehrrollensystem kann auch beispielsweise mit einer Magnetvorrichtung 2 in der zwei entgegengesetzte Magnethelices verbaut werden, ein erhöhter Durchsatz erzielt werden.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei entgegengesetzten Magnethelices und drei Magnetvorrichtungen. Dabei wird das Aufgabegut an den äußeren Enden 8 des Transportbandes aufgegeben – in der Grafik Oben und Unten. Durch das Funktionsprinzip werden die nicht ferromagnetischen Metalle zur Mitte des Transportbandes getragen, wo sie das Transportband als gebündelten Strom verlassen. Je nach Sortiergut kann in der Mitte der Rotationsachse der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung entlang dem Umfang ein nicht magnetischer Abstandhalter integriert werden. Auch bei einer Vorrichtung mit entgegengesetzten Helices sind je nach Sortiergut Systeme mit weniger Magnetvorrichtungen möglich. Bei einer speziellen Ausführungsform der Magnetvorrichtung kann bei einer Sortierung die beispielsweise 8 bis 32 polige Magnetvorrichtung mit bis zu 5000 U/Min rotieren. Der Durchmesser einer speziellen Ausführungsform der Magnetvorrichtung kann 40 cm auf einer Länge von 120 cm betragen. Die Bandgeschwindigkeit kann bei einer speziellen Ausführungsform der Magnetvorrichtung – abhängig vom Sortiergut – 0,5 bis 1 m/s betragen.
Neben einer Verringerung der Baulänge entstehen durch den Einbau im wesentlichen senkrechten Winkel zur Förderrichtung weitere Vorteile. Wie in 3 dargestellt, kann beispielsweise der Einflussbereich des Magnetfelds verlängert werden, in dem die Transportvorrichtung 2 um einen Teil der Magnetvorrichtung herumgeführt wird. Hierzu kann die Transportvorrichtung 2 mittels Führungsrollen 5 entlang einem Kreissegment eines Querschnittes der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung 3 angeordnet werden. Im Gegensatz dazu, läuft im Stand der Technik ein Förderband über die Magnetvorrichtung und beeinfluss die Partikel auf nur einem kleinen Streifen von etwa 5 Zentimetern.
Wenn die Transportvorrichtung 2 an der Magnetvorrichtung entlanggeführt wird, verlängert sich der Einflussbereich um die Länge über die das Band an der Magnetvorrichtung vorbeiläuft.
Dadurch erhöht sich sowohl die Sortierqualität als auch die Kapazität des Systems.
Weiterhin verringert sich am vorderen Ende des umlaufenen Magnetfeldes die Kraft die von der Magnetvorrichtung auf die Partikel ausgeübt werden muss um diese entgegen der Transportrichtung zurück zu stoßen.
Dies hat den Grund, dass im vorderen Teil, in dem das Transportband um die Magnethelix geführt wird, neben den durch die Wirbelströme induzierten Abstoßungskräfte (entgegen der Transportrichtung) zusätzlich die Gewichtskraft der Teilchen auf der schrägen Ebene gegen die Reibungskraft des Transportbandes wirkt und somit eine geringere Kraft zum Ablenken nötig ist. Die Magnetvorrichtung kann so weit angehoben werden, dass ein Viertel des Umfangs der Magnetvorrichtung eine ablenkende Wirkung auf das Aufgabematerial auswirken kann. Dies erhöht bei einer Magnetvorrichtung mit beispielsweise einem Durchmesser von 40 cm den Einflussbereich des Magnetfeldes um mehr als ein 6-faches.
Die Magnetvorrichtung 3 kann neben einer Veränderung der Polanzahl oder des Gesamtdurchmessers auch durch Veränderung der Magnetvorrichtung an sich Veränderungen im Sortierverhalten erlangen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es durch eine konische Bauform der Magnetvorrichtung möglich eine Selektivität bezüglich Material und Korngröße zu erreichen.
Mit der Verjüngung der Magnetvorrichtung verringert sich die Magnetfeldlänge, die Magnetfeldstärke wird schwächer und die Frequenz der Magnetfeldwechsel erhöht sich. Dies bewirkt, dass kleine und schlecht magnetisierbare Partikel abgelenkt werden, während größere und schwer magnetisierbare Partikel nicht mehr genug Abstoßungskräfte erfahren und über die Magnetvorrichtung hinweg ausgetragen werden.
Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen liegt die mindestens eine rotationssymmetrische Magnetvorrichtung 3 benachbart zur Unterseite der Transportvorrichtung 2 in einem Abstand zwischen 0,1 und 5 mm derart angeordnet dass ein von der Magnetvorrichtung erzeugtes Magnetfeld mit dem Sortiergut auf der Oberseite der Transportvorrichtung wechselwirkt, wobei die rotationssymmetrische Magnetvorrichtung 3 eine Rotationsachse 4 aufweist und die Rotationsachse der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung in einem Winkel von 80° bis 90° relativ zur ersten Richtung angeordnet ist. Hierbei liegt Rotationsachse der Magnetvorrichtung 3 in einer Ebene parallel zu der Oberfläche der Transportvorrichtung 2, so dass das aussortierte Sortiergut auch in einer Ebene ausgeworfen wird, die im Wesentlichen parallel zur Oberfläche der Transportvorrichtung liegt.
Wird das Sortiergut jedoch nicht auf einer Transportvorrichtung, beispielsweise einem Förderband, transportiert, sondern fällt von einer Ausgabe im freien Fall allein durch die Gewichtskraft, so kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Magnetvorrichtung 3 auch so angeordnet sein, dass sich die Rotationsachse der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung 3 von der Fallrichtung des Sortiergutes wegerstreckt, so dass ein von der Magnetvorrichtung erzeugtes Magnetfeld mit dem Sortiergut wechselwirkt. Gemäß einer speziellen Ausführungsform, erstreckt sich die Rotationsachse der Magnetvorrichtung 2 in einem Winkel von 10° bis 30° in Bezug auf die Fallrichtung des Sortierguts weg.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform nach 4 erfolgt die beabsichtigte Ablenkung der Partikel ausschließlich durch Magnetfeldlinien, die aus der Magnetvorrichtung heraus bzw. hinein gerichtet sind – also 90° in vertikaler Richtung zur Transportvorrichtung 2.
Um dementsprechend eine Verstärkung der Magnetfeldlinien und andererseits eine Richtung dieser zu bewirken, wird gemäß der bevorzugten Ausführungsform nach 4 über der Transportvorrichtung 2 mindestens eine weitere Magnetvorrichtung 9 montiert. Die Rotationsachse 4 ist dabei in Längsrichtung auf derselben Höhe, wie die der Magnetvorrichtung 3 unter der Transportvorrichtung 2, jedoch wird die obere Magnetvorrichtung 9 um die Länge eines Pols derart gedreht, dass sich immer zur unteren Magnetvorrichtung 3 entgegengesetzte Magnetfeldpole gegenüberstehen. Die rotationssymmetrische Magnetvorrichtung 9, die benachbart zur Oberseite der Transportvorrichtung 2 montiert ist, kann hierbei vorzugsweise einen Abstand zwischen 5 und 15 mm von dem transportierten Sortiergut aufweisen, so dass ein von der benachbart zur Oberseite der Transportvorrichtung angeordneten Magnetvorrichtung 9 erzeugtes Magnetfeld mit dem Sortiergut auf der Oberseite der Transportvorrichtung wechselwirkt. Die beiden Magnetvorrichtungen 3, 9 sind dabei gemäß einer bevorzugten Ausführungsform derart, beispielsweise durch eine Welle oder aber durch eine Kette oder Riemen oder Getriebe, miteinander verbunden um zu gewährleisten, dass sich bei einer Bewegung immer Nord- und Südpol gegenüberstehen.
Es soll explizit darauf hingewiesen werden, dass es für den Fachmann klar ist, dass die oben genannten Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden können. Beispielsweise können auch bei der Ausführungsform bei der sich das Sortiergut sich im freien Fall bewegt verschiedene Arten von Magnetvorrichtungen, beispielsweise mit einfacher Helix oder doppelter Helix oder auch mit mehreren Magnetvorrichtungen, eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zur Trennung von Partikeln
2: Transportvorrichtung
3: Magnetvorrichtung
4: Rotationsachse
5: Führungsrollen
6: oberer Rand der Vorrichtung
7: unteres Ende der Vorrichtung
8: äußeres Ende des Transportbandes
9: über der Transportvorrichtung montierte Magnetvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0898496 B1 [0004]
WO 97/44137 A1 [0004]
DE 4323932 C1 [0005]
DE 4317640 A1 [0006]
EP 1054737 B1 [0007]
DE 19737161 A1 [0008]
EP 2506978 B1 [0009, 0040]

Claims

Vorrichtung zur Trennung von Partikeln unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit in einem inhomogenen Sortiergut umfassend eine Transportvorrichtung (2) mit einer Oberseite und einer Unterseite, die das Sortiergut auf der Oberseite in einer ersten Richtung transportiert und mindestens eine rotationssymmetrische Magnetvorrichtung (3), die benachbart zur Unterseite der Transportvorrichtung (2) in einem Abstand zwischen 0,1 und 5mm derart angeordnet ist, dass ein von der Magnetvorrichtung erzeugtes Magnetfeld mit dem Sortiergut auf der Oberseite der Transportvorrichtung wechselwirkt, wobei die rotationssymmetrische Magnetvorrichtung (3) eine Rotationsachse (4) aufweist und die Rotationsachse der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung in einem Winkel von 80° bis 90° relativ zur ersten Richtung angeordnet ist und wobei auf der Mantelfläche der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung (3) Magnetpole helixförmig angeordnet sind und sich die Helix der Magnetpole in einem Winkel von 40° bis 50° relativ zur Rotationsachse um die Mantelfläche windet, und geeignet um bei Rotation der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung (3) Anteile des Sortierguts auf der Oberseite der Transportvorrichtung zu bewegen um das Sortiergut zu filtern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich die Helix der Magnetpole in einem Winkel von 45° relativ zur Rotationsachse (4) um die Mantelfläche windet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenrauigkeit der Transportvorrichtung (2) derart gering gewählt ist, dass schon eine geringe, von der Magnetvorrichtung (3) auf einen Partikel ausgeübte magnetische Kraft ausreicht, um den Partikel nicht mehr in die erste Richtung zu bewegen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Magnetvorrichtung (3) aus einer Neodym-Eisen-Bor Legierung besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Durchmesser der Magnetvorrichtung (3) zwischen 10cm und 50cm liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Länge der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung (3) zwischen 20cm und 100cm liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das von der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung ausgeübte Magnetfeld eine Stärke zwischen 0,5 und 1,3 T aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Geschwindigkeit der Transportvorrichtung (2) einem Bereich zwischen 0,5 m/s bis 1m/s liegt
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Rotationsgeschwindigkeit der Magnetvorrichtung in einem Bereich zwischen 3500U/min bis 5000 U/min liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die rotationssymmetrische Magnetvorrichtung (3) 8 bis 32 polig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Magnetpole der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung (3) als zwei entgegengesetzt zueinander verlaufende Helices angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei in der Mitte der Rotationsachse der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung (3) entlang dem Umfang ein nicht magnetischer Abstandshalter angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 mit mindestens zwei, benachbart zur Unterseite der Transportvorrichtung (2) angeordneten, rotationssymmetrischen Magnetvorrichtungen (3), die in der ersten Richtung in einem Abstand zwischen 0,1 und 5 mm angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Transportvorrichtung (2) mittels Führungsrollen entlang einem Kreissegment eines Querschnittes der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die rotationssymmetrische Magnetvorrichtung (3) zylinderförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die rotationssymmetrische Magnetvorrichtung (3) konisch ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, mit weiterhin mindestens einer rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung (9), die benachbart zur Oberseite der Transportvorrichtung (2) in einem Abstand zwischen 5 und 15 mm vom Sortiergut derart angeordnet ist, dass ein von der benachbart zur Oberseite der Transportvorrichtung angeordneten Magnetvorrichtung (9) erzeugtes Magnetfeld mit dem Sortiergut auf der Oberseite der Transportvorrichtung wechselwirkt.
Vorrichtung zur Trennung von Partikeln unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit in einem inhomogenen Sortiergut umfassend eine Ausgabevorrichtung (5) zum Ausgeben von Sortiergut in einem Sortiergutstrom derart, dass sich das Sortiergut im freien Fall in einer Fallrichtung von oben nach unten bewegt und mindestens eine rotationssymmetrische Magnetvorrichtung (3) mit einer Rotationsachse (4), die in dem Sortiergutstrom derart angeordnet ist, dass sich die Rotationsachse der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung (3) von der Fallrichtung des Sortiergutes wegerstreckt, so dass ein von der Magnetvorrichtung erzeugtes Magnetfeld mit dem Sortiergut wechselwirkt, wobei auf der Mantelfläche der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung (3) Magnetpole helixförmig angeordnet sind und sich die Helix der Magnetpole in einem Winkel von 40° bis 50° relativ zur Rotationsachse um die Mantelfläche windet, und geeignet um bei Rotation der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung (3) Anteile des Sortierguts aus dem Sortiergutstrom zu befördern um dadurch den Sortiergutstrom zu Filtern.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei sich die Rotationsachse der rotationssymmetrischen Magnetvorrichtung (3) von der Fallrichtung des Sortiergutes in einem Winkel in einem Bereich von 10° bis 30° wegerstreckt.