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Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen
nicht magnetisierbarer elektrisch leitfähiger Metallteile aus einem Förderstrom
aus einem im wesentlichen von ferromagnetischen Anteilen befreiten Feststoffgemisch
i Feld wenigstens eines einem Fördermittel zum Transport des Gemisches nachgeordneten
Erzeugers wenigstens eines elektromagnetischen Feldes, dessen Kräfte im Winkel zur
röraerstromrichtung auf NE-Metallteile auslenkend einwirken, mit einer Förderstromaufgabe
für das Gemisch und mit unterteilten Sammelmitteln zum getrennten Auffangen bzw.
Weiterleiten der Gemischeinzelteile entsprechend der auf diese Teile einwirkenden
Kräfte.
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Mit Hilfe einer solchen Vorrichtung läßt sich die sogenannte Wirbelstromscheidung
ausführen. Es geht dabei um das Aussondern nicht ferromagnetischer, elektrisch gut
leitender Stoffe, wie Aluminium und Kupfer, aus Schrott und Abfällen, wie Autoshredderschrott,
Elektroschrott, Glasabfällen und dergleichen. Falls in diesem Material ursprünglich
ferromagnetische Teile oder sonstige durch andere Sortier- und Klassierverfahren
abtrennbare Stücke enthalten sind, müssen vor dem Durchgang durch die Wirbelstromscheidung
eine Magnetscheidung und/oder entsprechende Aufbereitungsstufen eingesetzt werden,
und zwar die Magnetscheidung, weil ferromagnetische Teile den Arbeitsspalt der Wirbelstromscheidevorrichtung
verstopfen würden. Sortier-und Klassierverfahren deshalb, weil die bei der Wirbelstromscheidung
auszunutzenden, geringen Kräfte möglichst nicht durch Kollisionen mit anderen Teilen,
die an sich mit weniger Aufwand auszuscheiden sind, verbraucht oder zumindest reduziert
werden sollen.
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Aus der EP-OS 14 564 ist es bekannt, das zu trennende Material am
Ende eines Förderbandes im freien Fall durch den Spalt eines Linearmotors oder dergleichen
fallen zu lassen. Am Durchgang durch den Spalt dieses Wechselmagnet-
felderzeugers
werden die elektrisch leitenden, nicht magnetisierbaren Gemischteile abgelenkt und
fallen in einen anderen Behälter als der übrige Teil des zugeführten Materiales.
In der bekannten Vorrichtung gelangen die Gemischteile unmittelbar am Ende des Förderbandes
vertikal in bzw. durch den Spalt des Wechselmagnetfelderzeugers.
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Die Fallgeschwindigkeit ist daher so gering, daß sich die Einzelteile
im Wechselmagnetfeld in eine für die elektromagnetische Kraftwirkung der Wirbelstromscheidung
ungünstige Lage drehen können und daß außerdem in geringem Maße ferromagnetische
Verbundstoffe, z.B. NE-Fe-Verbundmetalle oder dergleichen, die bei einer vorangehenden
Magnetscheidung nicht sicher abgetrennt werden, an den Polschuhen des Wechselmagnetfelderzeugers
kleben und den Spalt in kurzer Zeit verstopfen können.
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Aus der DE-OS 25 09 638 ist eine Kombination eine Windsichtung mit
einer Wirbelstromscheidung bekannt. Die Einzelteile des zu trennenden Gemisches
gelangen im freien Fall dem Windsichterluft-strom entgegen durch den Spalt eines
Wechselmagnetfelderzeugers, dessen Feld parallel zur Fallrichtung wandert bzw. dessen
Feldänderung parallel zur Fallrichtung verläuft. Ein Nachteil dieser Einrichtung
besteht darin, daß die elektromagnetisch im Sinne-der Wirbelstromscheidung zu beeinflußenden
Gemischteile nach der Seite aus dem Strom fallender Teilchen bewegt werden müssen
und daher mit anderen Teilen kollidieren und entsprechend behindert werden können;
vor allem besitzen die Einzelteile keine definierte Lage und können daher durch
das Wechselmagnetfeld in eine Richtung gedreht werden, in der das jeweilige Feld
eine relativ geringe, durch Wirbelstromscheidung hervorgerufene Trennkraft (z.B.
Querbeschleunigung) auf das jeweilige Einzelteil ausüben kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, in der eine ilennenswerte Rotation der elektromagnetisch
zu beeinflussenden Gemischteile in störendem Maße nicht auftritt und in der in geringem
Maße magnetisierbare Teilchen, wie z.B. NE-Fe-Verbundstoffe, auch im Bereich des
Wechselmagnetfelderzeugers keinen Anlaß für einen Materialstau geben. Insbesondere
soll eine gegenseitige Behinderung der voneinander zu trennenden Teile minimiert
werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Erzeuger
in dem im wesentlichen noch geradlinigen Anfangsbereich der Wurfparabel des von
dem Fördermittel abgeworfenen Förderstromes über und/oder unter diesem Förderstrom
angeordnet ist.
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Je nach der Geschwindigkeit des Fördermittels und damit der Geschwindigkeit
des Förderstroms zum Zeitpunkt des Verlassens des Fördermittels ist der im wesentlichen
geradelinige Anfangsbereich der Wurfparabel des Förderstroms kürzer oder länger.
Dementsprechend kann der Erzeuger des elektromagnetischen Feldes direkt anschließend
an oder in naher Entfernung zum Abgabeende des Fördermittels angeordnet sein. Je
nach Neigung des Fördermittels bzw. des Förderstromes zu der Horizontalen ergeben
sich die physikalischen Vorgänge waagerechter Wurf bzw. schräger Wurf.
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Vorzugsweise ist der Erzeuger in dem Bereich der Wurfparabel des
von dem Fördermittel abgeworfenen Förderstromes angeordnet, in welchem die Tangenten
an die Wurfparabel einen Winkel mit der Horizontalen von höchstens -450 zur Horizontalen
einschließen. Bei einem waagerechten Wurf schließt die Tangente am Beginn der Wurfparabel
mit der Horizontalen den Winkel 0 ein und dieser Winkel nimmt nachfolgend einen
negativen Wert an, der sich zunehmend vergrößert. Bei einem schrägen Wurf nach oben
schließen die Tangenten an die
Wurfparabel mit der Horizontalen
einen positiven Winkel ein, der am höchsten Punkt der Wurf parabel, der dem Umkehrpunkt
entspricht, den Wert 0 annimmt, wonach die Winkel dann einen negativen Wert mit
zunehmender Tendenz annehmen.
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Bei einem schrägen Wurf nach oben ist der Erzeuger vorzugsweise in
dem Bereich der Wurfparabel vom Abgabepunkt bis zum Umkehrpunkt angeordnet.
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Insbesondere kann der Erzeuger an dem Punkt der Wurfparabel angeordnet
sein, an welchem die Tangente an die. Wur-fparabel etwa horizontal verläuft, d.h.
bei einem schrägen Wurf nach oben am Umkehrpunkt.
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Vorzugsweise ist der Erzeuger in gerader Fortsetzung des Fördermittels
unmittelbar im Anschluß an dieses parallel zum Förderstrom angeordnet, so daß die
auf die NE-Metallteile wirkenden elektromagnetischen Kräfte im wesentlichen in der
Förderebene etwa rechtwinklig zum Förderstrom gerichtet sind, oder daß die elektromagnetischen
Kräfte im wesentlichen in der Förderebene in Richtung des Förderstromes gerichtet
sind, so daß eine Verlängerung oder Verkürzung der Wurfparabel einzelner Metallteile
erfolgt.
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Die Geschwindigkeit des Förderstromes bei Verlassen des Fördermittels
beträgt wenigstens etwa 2 m/sec, vorzugsweise ca. 3 bis 5 m/sec und insbesondere
3 m/sec. In Ausgestaltung der Erfindung ist der Förderstrom beim Verlassen des Fördermittels
um etwa -100 bis + 200, vorzugsweise um etwa +5° zur Horizonta-len geneigt. Die
negativenWerte gelten dabei für Abwärts- und die positiven Werte für Aufwärtsneigungen
gegenüber der Horizontalen.
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In Ausgestaltung der Erfindung erzeugt der Erzeuger wenigstens ein
wanderndes Wechselfeld und der räumliche Verlauf bzw. die Wanderrichtung des elektromagnetischen
Feldes des Erzeugers ist in einer etwa horizontalen Richtung, vorzugsweise um höchstens
etwa 150 vom rechten Winkel zur Richtung des Förderstroms abweichend vorgegeben.
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Als Erzeuger des vorzugsweise wechselnden elektrcmagnetischen Feldes
wird erfindungsgemäß vorzugsweise ein Linearmotor mit Einfach- oder Doppelstator
mit mehrphasiger Ansteuerung eingesetzt. Bei Verwendung eines Einfachstatorlinearmotors
wird zweckmäßig ein magnetischer Rückschluß vorgesehen. Es können auch zwei sich
gegenüberliegende Linearmotore angeordnet werden, welche als Drehstrommotore ausgebildet
sein können. Bei Verwendung eines Linearmotors bestimmen die Spaltweite zwischen
den Polen und die Polteilung den Bereich von Teilchengrößen, der abzutrennen ist.
Die maximale Größe der zu trennenden Teile wird durch die Spaltweite vorgegeben.
Dabei entsteht eine untere Grenze für die Trennbarkeit von Teilchen. Deutlich unterhalb
der Pol teilung liegende Korngrößen können nicht mehr getrennt werden.
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In Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Luftspalt
zwischen den Linearmotoren oder dem Linearmotor niL magnetischen Rückschluß sowohl
parallel als auch divergierend einstellbar ist, und zwar vorzugsweies in einem Bereich
von 10 bis 140 mm. Innerhalb des Luftspaltes zwischen den Linearmotoren, der an
den zu trennenden Abfall angepaßt werden kann, err'olgteine maximale Beschleunigung
der NE-Metallteile.
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Ferner kann vorgesehen sein, daß die Linearmotore unter einem Winkel
zum Fördermittel einstellbar sind. Dadurch ist es möglich, die Vorrichtung an die
Art der abzutrennenden Teilchen anzupassen. Bei einem Winkel der Linearmotoren von
weniger als 900 zur Förderrichtung kann der Nuteinfluß der Linearmotore mehr oder
weniger ausgeschaltet werden, so daß die Beschleunigung der Teilchen vergrößert
wird.
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Wenn der Luftspalt zwischen den Linearmotoren über deren Länge gesehen
vergrößert werden kann, kann eine bessere Nachbeschleunigung und eine bessere Kompensation
erreicht werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fördermittel ein Bandförderer,
vorzugsweise mit hohem Reibbeiwert des Förderbandes. Alternativ dazu kann das Fördermittel
ein Zweiwalzenförderer sein.
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Für eine Beschleunigung reicht häufig ein noch so hoher Reibbeiwert
des Fördermittels nicht aus, wenn das Aufgabegut die Möglichkeit hat, auf dem Fördermittel
zu tanzen oder dergleichen Taumelbewegungen auszuführen. In Ausgestaltung der Erfindung
sind daher Mittel zum Einstellen einer definierten Position und/oder zum Festhalten
der Gemischeinzelteile relativ zum Fördermittel beim Beschleunigen der Einzelteile
auf die Fördergeschwindigkeit vorgesehen. Bei Verwendung eines Bandförderers eignet
sich als Beruhigungsstrecke beispielsweise eine synchron mitlaufende Rolle oder
ein synchron mitlaufendes, endloses Band.
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Zur Vereinzelung der zu trennenden Materialteile spielt die dem Fördermittel
vorgeschaltete Stromauf gabe eine erhebliche Rolle. Vorzugsweise wird hierzu eine
beispiels-0 weise um etwa 45 geneigte Rutsche oder Rinne zum vorbeschleunigten Zuführen
des Gemisches zum Fördermittel eingesetzt. Zweckmäßig wird die Rutsche so gelagert
bzw. befestigt, daß sie bei einer Betriebsstörung der Vorrichtung möglichst schnell
so zu verstellen ist, daß das zuströmende Material von dem Fördermittel abgelenkt
wird. Beispielsweise kann hierzu dem Luftspalt des Erzeugers ein optoelektronisches
Erkennungssystem zugeordnet werden, das Signale zum Absperren der Materialzufuhr
zu dem jeweils gestörten Fördermittel abgibt.
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In Ausgestaltung der Erfindung sind zum Reinigen der Linearmotore
umlaufende Reinigungsbänder angeordnet. Diese können vorzugsweise mit QuersLollen
ausgebildet sein, mit deren Hilfe die Eisenmetalle-aus dem magnetischen Feld des
Linearmotors gefördert werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung wird
die Fördergeschwindigkeit des Förderstromes und damit die Wurfgeschwindigkeit der
Gemischeinzelteile beim Verlassen des Fördermittels so hoch, vorzugsweise auf etwa
1,5 bis 10 m/sec eingestellt, daß die Einzelteile der entsprechend /Differenz der
Geschwindigkeit von Zuführung und Fördermittel beim Übergang auf das Fördermittel
vereinzelt werden und der Abwurf der Einzelteile auf einem im Bereich des wechselnden
elektromagnetischen Feldes praktisch linearen Teil einer Wurfparabel im wesentlichen
ohne magnetfeldbedingte Rotation der Einzelteile erfolgt.
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Dabei wird die Vereinzelung im Bereich des Fördermittels im Hinblick
auf ein im wesentlichen nur aufeinanderfolgendes Abwerfen der Einzelteile von der
Abwurfstelle des Fördermittels eingestellt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Wirbelstromscheidevorrichtung mit Bandförderer, parallel
zur Förderrichtung geschnitten; Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in der Draufsicht;
Fig. 3 einen Ausschnitt einer Wirbelstromscheidevorrichtung mit gegenüber Fig. 2
leicht geschwenktem Erzeuger; Fig. 4 eine Wirbelstromscheidevorrichtung mit Zweiwalzenförderer,
parallel zur Förderrichtung geschnitten; und Fig. 5 eine Wirbelstromscheidevorrichtung
mit etwa parallel zur Förderrichtung wanderndem elektromagnetischem Feld.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 wird das Aufgabe gut 1 über
eine - zur Vorbeschleunigung unter einem Winkel 0 von größenordnungsmäßig Oc = 45
geneigte -- Rutsche 2 auf einen gegenüber der Geschwindigkeit des Materialzustroms
schnell laufenden Bandförderer 3 aufgegeben. Dicht hinter der Aufgabestelle 4 des
Bandförderers 3 befindet sich eine gleichsinnig in Förderrichtung A mit synchroner
Geschwindigkeit wie das Band 5 umlaufende Beruhigungsrolle 6. Diese dient dazu,
undefinierte Relativbewegungen zwischen Band 5 und Einzelteilen des Aufgabeguts
1 zu verhindern.
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An die Stelle der Beruhigungsrolle 6 kann auch ein Beruhigungsband
7 nach Fig. 5 treten. Der Bandförderer 3 nach Fig. 1 und 2 kann auch durch einen
zwei gegeneinander gedrückte Walzen 8 aufweisenden Zweiwalzenförderer 9 -mit einer
Zuführrutsche 10 nach Fig. 4 ersetzt werden Der Einfachheit halber wird nachfolgend
auch-dann von einem Förderband gesprochen, wenn irgendein andersartiges Fördermittel
an die Stelle des Bandförderers 3 treten kann.
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Die Fördergeschwindigkeit des Bandförderers 3 und damit die Wurfgeschwindigkeit
der Gemischeinzelteile sollen beim Verlassen des Bandes 5 an der Abwurfstelle 11
so hoch, vorzugsweise auf 1,5 bis 10 m/sec, eingestellt werden, daß die Einzelteile
entsprechend der Differenz ihrer Geschwindigkeit auf der Rutsche 2 und auf dem Förderband
5 beim Übergang auf diese vereinzelt werden und der Abwurf der Einzelteile auf einem
im Bereich des eines wechselnden elektromagnetischen Feldes B zwischen zwei Linearmotoren
12 und 13 des insgesamt mit 14 bezeichneten Erzeugers des wechselnden elektromagnetischen
Feldes noch praktisch geradlinig verlaufenden Teil einer Wurfparabel C im wesentlichen
ohne magnetfeldbedingte Rotation der Einzelteile erfolgt. Zum Erzielen einer für
die Praxis geeigneten Wurfparabel muß die Fördergeschwindigkeit im Bereich der Abwurfstelle
11 des Förderbandes 5 einen gewissen Mindestwert besitzen und der der Bandneigung
ß entsprechende
Abwurfwinkel sollte eine gewisse maximale, positive
oder negative Neigung gegenüber der Horizontalen nicht überschreitet Für die Fördergeschwindigkeit
kommen Werte zwischen etwa ltS und 10 m/sec und für den Winkel ß Werte zwischen
-100 und +200 zur Horizontalen in Frage. Bevorzugt wird ein etwa 5° zur Horizontalen
27 nach oben gerichteter Abwurfwinkel ß für den Förderstrom.
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Nach dem Abwurf vom Bandförderer 3 gelangen die zu trennenden Bestandteile
des Aufgabegutes 1 zwischen die Linearmotore 12 und 13 des Erzeugers 14. Dieser
wird vorzugsweise so ausgerichtet, daß sein Feld zwischen je zwei Linearmotoren
12, 13 quer zur Förderrichtung A des zu trennenden Materialstroms 1 etwa vertikal
verläuft. Die Richtung der Feldänderung bzw. Feldwanderung kann dann senkrecht zur
Förderrichtung A oder auch um einen von der Senkrechten zur Förderrichtung geneigten
Winkel g (Fig. 3) in der Horizontalen angeordnet werden. Bei solchen Abweichungen
der Richtung g der Feldwanderung von etwa 50 bis 300 von der Senkrechten zur Förderrichtung
A können ein entsprechend längerer Verbleib des geschleuderten Materials im elektromagnetischen
Feld B und damit eine stärkere Kraftwirkung des Feldes auf die Einzelteile erreicht
werden.
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Als Erzeuger des wechselnden elektromagnetischen Feldes können Linearmotoren,
vorzugsweise Einfach- und Doppelstator-Ausführungen eingesetzt werden. Bei einer
Einfachstator-Ausführung stellt der Motor 12 nach Fig. 1 vorzugst7ei2jo den Stator
und das Element 13 einen magnetischen Rückschluß, insbesondere aus geblechtem, weichmagnetischem
Eisen, dar.
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Die im Spalt 15 des Erzeugers 14 des elektromagnetischen Feldes ausgelenkten
Anteile des Aufgabegutes 1 können in einen Behälter 16 oder auf ein Fördermittel
fallen. Das nicht ausgelenkte Gut wird in einem Behälter 17 aufgefangen oder ebenfalls
auf ein Förderband geleitet. Zwischen den
Behältern 16 und 17 befindet
sich zweckmäßig eine dem Einzelfall entsprechend zu verstellende Trennwand 18.
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Da Betriebsstörungen, wie ein Verstopfen des Luftspaltes 15 zwischen
den Elementen 12 und 13 des Erzeugers 14 des wechselnden elektromagnetischen Feldes
durch übergroße Stücke, die nicht durch den Spalt 15 hindurchpassen, nicht ausgeschlossen
werden können, ist es zweckmäßig, eine Sicherung gegen eine zu große Materialansammlung
vor dem Spalt 15 vorzusehen. Beispielsweise kann die Rutsche 2 am Eingang der Vorrichtung
so in einem Lager 19 gehalten werden, daß sie bei einem Materialstau augenblicklich
abzuschwenken ist und das restliche zuströmende Material sowie nach Reversieren
des Bandförderers 3 das auf diesem befindliche Material in einen Behälter 20 fallen.
In diesem Zusammenhang kann eine automatische Steuerung vorgesehen werden. Beispielsweise
kann ein optoelektronischer Taster 21 vor dem Luftspalt 15 angeordnet werden, welcher
die jeweilige Störung automatisch erkennt und einen Steuerbefehl zum Abschwenken
der Rutsche 1 sowie gegebenenfalls zum Rücklauf des Bandförderers 3 gibt.
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In der Alternativ-Ausführung der Wirbelstromscheidevorrichtung nach
Fig. 5 wird ein Erzeuger 22 des wechselnden elektromagnetischen Feldes vorgesehen,
dessen Feldänderung bzw. Feldwanderung zwischen den im wesentlichen horizontal nebeneinander
angeordneten Elementen 23 etwa in Förderrichtung A verläuft. Die vom Förderband
5 abgeschleuderten Einzelteile fliegen also durch ein sich in Flugrichtung änderndes,
momentan etwa horizontal ausgerichtetes wechselndes elektromagnetisches Feld. Dort
werden in den elektrisch leitenden Einzelteilen des Gemisches Wirbelströme induziert,
welche eine Beschleunigung der Metallteile in oder entgegen der Abwurfrichtung aus
der ungestörten Wurfparabel C zur Folge haben. Die Trennung erfolgt demgemäß in
weiter und weniger weit fliegende Teile. Zum Auffangen werden daher in der Förderrichtung
A hintereinander gesetzte Behälter 24 und 25, insbesondere mit dazwischen
befindlicher,
beweglicher Trennwand 26, vorgesehen.
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Zur Reinigung des Linearmotors 12 kann ein umlaufendes Reinigungsband
28 angeordnet sein, mit dessen Hilfe evtl.
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anfallende Eisenmetallteile aus dem magnetischen Feld des Linearmotors
gefördert werden. Ein derartiges Reinigungsband kann auch an dem Linearmotor 13
bzw. 23 vorgesehen sein.