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Verfahren zur Trennung von Bestandteilen eines Gemisches, bei dem
das Gut durch ein elektromagnetisches oder elektrostatisches Feld hindurchgeführt
wird Zur Trennung der Bestandteile eines Gemisches wurde bisher die Einwirkung verschiedener
Lichtstrahlen auf Selenzellen und die dabei auftretenden Wi.derstandsäaderungen
in der Zelle zur elektrischen Steuerung mechanischer Sortiervorrichtungen verwendet.
Bekannt sind auch Verfahren, bei denen die verschiedene elektrische Leitfähigkeit
der Gemengebestandteile selbst. zur Steuerung von Trennvorrichtungen ausgenutzt
wurde, wobei die vereinzelten Stücke des Gemenges von Kontaktteilen abgetastet wurden.
In ähnlicher Weise sind auch im Patent 428 3i i Vorrichtungen beschrieben, bei denen
einzeln zwischen zwei Elektroden hindurchgeführte Glimmerplatten für Kondensatoren
auf ihre Isolationsfestigkeit geprüft und die zwischen den Elektroden durch die
Glimmerplatten hindurch etwa durchtretenden Ströme zur mechanischen Betätigung einer
Ausstoßvorrichtung für diese schadhaften Glimmerplatten benutzt werden. Aber auch
bei, dieser Vorrichtung wird der zwischen den Elektroden durch den schadhaften Glimmer
hindurchtretende Strom und die durch denselben hervorgerufenen Feldstörungen, nicht
aber eine durch den zu scheidenden Körper unmittelbar selbst hervorgerufene Feldstörung
zur Betätigung der mechanischen Scheidevorrichtung benutzt. Dabei ist auch die Verwendung
von Relais oder Verstärkerröhren zur Vergrößerung der erhaltenen Impulse bekannt.
Demgegenüber betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Trennung eines Gemisches,
namentlich von Erzen, Mineralien, Gesteinen, Hüttenprodukten, Hüttenabfällen, Kohlen
usw., bei dem nicht bloß auf die Oberfläche des durch ein elektromagnetisches oder
elektrostatisches Feld in einzelnen Stücken hintereinander hindurchgeführten Scheidegutes
wirkende Lichtstrahlen oder Tastorgane verwendet werden, sondern es werden gemäß
der Erfindung die durch das Hindurchgehen durch das Feld vom Gut selbst entsprechend
seiner verschiedenen Permeabilität oder Dielektrizitätskonstante ohne jegliche Berührung
von Kontakten hervorgerufenen Stromstöße dazu benutzt, die Steuerung mechanischer,
die Gutsstücke in verschiedene Bahnen in an sich bekannter Weise lenkender Führungsmittel
zu bewirken.
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Die beiliegenden Zeichnungen zeigen schematisch einige Ausführungsformen
von Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
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Abb. f veranschaulicht eine Einrichtung, bei der die beiden Feldspulen
F1 und FZ mit oder ohne Eisenkern je ein elektromagnetisches Feld erzeugen, welches
in den Induktionsspulen J, und J, .die entsprechenden Induktionsspannungen bzw.
Induktionsströme induziert. Die elektrisch gleichAimensionierten Feldspulen sind
parallel oder hintereinandergeschaltet, die ebenfalls elektrisch gleichdimensionierten
Induktionsspulen sind
gegeneinander geschaltet, so daß, wenn keines
der Magnetfelder der Spulen F, und FZ gestört wird, kein Strom durch die Verbindungsleitung
der Spulen J, und J2- fließt. Wenn nun beispielsweise das Feld der Spule F, durch
einen- durch das Feld geführten Körper gestört wird, so ist die induzierte Spannung
in TZ von jener in J, verschieden, und es fließt zwischen beiden Spulen ein Strom,
welcher im Bedarfsfalle nach entsprechender Verstärkung dazu verwendet werden kann,
irgendeinen Mechanismus zu betätigen, um den die Störung hervorrufenden Körper in
andere Bahnen zu lenken, als einen Körper, welcher entweder keine oder andere Störungen
des Magnetfeldes von FZ hervorruft. Zur -weiteren Erläuterung seien zwei spezielle
Beispiele angeführt; i. Wird durch das Magnetfeld FZ beispielsweise Magneteisenstein
mit der Permeabilität größer als i durchgeführt, so -wird der Kraftfluß der Spule
F2 und damit auch die induzierte Spannung in 1, vermehrt, so daß in dem System
J,- TZ eine resultierende Spannung und ein Strom entstehen. Führt man hingegen in
einem anderen Falle durch das Feld F., beispielsweise ein Stück in der Natur vorIcommendes
oder Hüttenkupfer, so wird entsprechend dem Lenzschen Gesetz der diesem Kupfer aufgedrückte
Strom in F. das Magnetfeld und damit auch die induzierte Spannung in J2 abschwächen.
Es werden daher in dem System 1,-J" Strom und Spannung gegenüber dem ersten Beispiel
verkehrte Vorzeichen haben.
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Bei gleicher Größe der Stücke kann die Intensität der Feldänderung
dazu verwendet werden, reine Erze oder Metallstücke von verwachsenem Gute in der
Weise zu scheiden, daß mehrere solcher Apparate hintereinander angeordnet werden,
die beispielsweise so abgestimmt sind, daß der erste Apparat nur auf starke Spannungs-
bzw. Stromstöße reagiert und deshalb nur die reinen Stücke ausscheidet, während
der zweite so abgestimmt ist, daß er auch verwachsenes Gut ausscheidet usf.
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Sind die durch die Feldesveränderungen induzierten Spannungen so schwach,
daß sie mit normalen Relais reicht mehr wirksam gemacht werden können, so können
dieselben verstärkt werden, wie dies in Abb. 2 angedeutet ist. Die Feldspulen F,
und FZ sowie die Induktionsspulen J, und J2 sind hier zum Beispiel mit gemeinsamer
Achse ineinandergesteckt. Um die induzierte Spannung zu verstärken, wird dieselbe
über einen Transformator an das Gitter der Röhre R, gelegt. Der Anodenstrom der
Röhre R, dient als Steuerstrom für das Relais. Der dem Relais vorgeschaltete Transformator
bewirkt, daß das Relais nur dann Strom bekommt, wenn der Anodengleichstrom der Röhre
durch die Induktionsspannung der Spule J, verändert -wird.
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Gestört wird in allen diesen Fällen immer nur die eine der beiden
symmetrischen Hälften und kann sowohl die Änderung der Spannung als auch die der
resultierenden Stromstärke zur Anzeige der erzeugten Störungen verwendet werden,
was durch die Einschaltung der mit V und A bezeichneten Spannungs- und Strommesser
in allen Abbildungen zum Ausdruck gebracht werden soll.
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Um völlige elektrische Kongruenz zwischen den beiden gegeneinander
geschalteten Sekundärspulen zu erreichen, können verschiedene Mittel angewendet
werden, und zwar: i. Die Primär- und die Sekundärspulen können verschiebbar angebracht
werden.
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2. Sowohl auf der Primär- als auch auf der Sekundärseite kann man
eine veränderliche Zahl von Windungen zu- und abschaltbar vorsehen.
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3. Die Abstimmung kann durch drehbare Spulen erfolgen, welche man
in einen der beiden Luftspalte nach Art der in der Radiotechnik üblichen Variometer
einbaut.
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4. Vorhandene Phasenverschiebungen können weiter noch durch Einbau
von veränderlichen Kapazitäten in bekannter Weise behoben werden.
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Das verschiedene Verhalten im elektrischen bzw. elektrostatischen
Feld wird in den Abb. 3, 4 und 4a in der einfachsten Weise erläutert. In diesen
Abbildungen sind F, und F, vollkommen kongruente elektrostatische Felder (Kondensatoren).
Die gleichnamigen Pole der Felder sind miteinander verbunden. Wird durch eines der
beiden Felder ein Körper K hindurchgeführt, so verändert sich die Spannung dieses
Feldes in Abhängigkeit von der Dielektrizitätskonstante oder Leitfähigkeit des Körpers.
Die veränderte Spannung des Kondensators hat einen Spannungsausgleich zwischen dem
unveränderten und dem veränderten Kondensator zur Folge und damit wieder das Fließen
eines Stromes zwischen beiden Kondensatoren bzw. den Spannungsausgleich auf eine
beide Kondensatoren gemeinsame Spannung.
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Die Abb. 3 zeigt die Verkürzung der Kraftlinien durch den untersuchten
leitenden Körper K, während in der Ausführungsform nach Abb. 4 auch eine Verschiebung
des Körpers K in der Richtung der Kraftlinien stattfindet. Abb. 4a zeigt eine andere
Schaltung der Kondensatorbelege.
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Die Kombination elektrostatischer und elektromagnetischer Felder ist
in Abb. 5 dargestellt. Allgemein sei hierzu folgendes bemerkt: Sind zwei Schwingungskreise,
bestehend aus Kapazität und Selbstinduktion,
aufeinander abgestimmt,
so. wird die Abstimmung gestört, wenn in einem der beiden Schwingungskreise die
Kapazität oder die Selbstinduktion durch das Hindurchführen von Körpern durch den
Feldbereich gestört wird.
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Im Beispiel der Abb. 5 wird der Körper bei der Selbstinduktion des
Schwingungskreises 0" der wie auch der Schwingungskreis 0, als Sender bzw. Oszillator
geschaltet ist, hindurchgeführt. 0l und OZ sind aufeinander genau abgestimmt und
mit dem Schwingungskreise Dl induktiv gekoppelt. Die ursprünglich gleiche Frequenz
F1 der beiden Oszillatoren, die auch der Schwingungskreis D,. mitmacht, verändert
sich für den Schwingungskreis 0, durch das Einführen des Körpers K auf die
Frequenz F.,. Der Schwingungskreis Dl, dem beide Schwingungen, sowohl die gleichgebliebene
Schwingung F, des Oszillators OZ sowie auch die veränderte F2 des Oszillators 0,
aufgezwungen werden, schwingt nunmehr in der Schwebung F1, FZ mit einer Frequenz
F2, F,.. Der mit dem Schwingungskreis Dl gekoppelte Relaiskreis ist von vornherein
auf die Frequenz F" F,_ abgestimmt, er spricht also jedesmal an, sobald die Frequenz
des Schwingungskreises 0,
gestört und von F, auf FZ gebracht wird.
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Die in der Abb. 5 dargestellte Ausführung könnte auch so abgeändert
werden, daß man anstatt der Induktion die Kapazität in einem der Schwingungskreise
stört.
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In Abb. 6 wird der Schwingungskreis I in Schwingung versetzt, die
Kreise II und Ha schwingen phasengleich mit. Der Kreis III, dessen Selbstinduktion
S3, S4 gegeneinander geschaltet sind, kommt nicht in Schwingung. Wird aber beim
Kreis II oder Ha die Selbstinduktion S1 oder S2 durch das Hindurchführen des zu
scheidenden Gutes geändert, so spricht der Kreis III an. Anstatt der Selbstinduktion
könnte auch die Kapazität in analoger Weise gestört werden.
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Zur praktischen Betätigung der vorgeschriebenen Trennungsmethoden
ist es nötig, daß die Stücke einzeln auf sich drehende Tische oder auf Transportbänder
usw. derart aufgegeben werden, daß der Abstand der Stücke groß genug ist, um die
Rückkehr des Abwurfmechanismus in die Ruhelage vor Eintreffen des nächsten Stückes
zu ermöglichen.
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Diese Vereinzelung des Aufgabegutes kann je nach der verlangten Leistung
in verschiedener Weise erreicht werden.
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Einerlei ist es, ob man rotierende Klappentische oder Bänder oder
geneigte Rinnen verwendet, oder ob man die Stücke im freien Falle durch die Felder
hindurchfallen läßt, um sie nach Passieren derselben durch mechanische Klappen oder
durch Ausstoßvorrichtungen abzulenken. Die hierfür im Maschinenbau in Verwendung
stehenden Bauarten sind ebenso wie die der Aufgabevorrichtungen sehr zahlreich und
können ohne weiteres von jedem Fachmann dem neuen Verfahren angepaßt werden. In
den Abb. 7 bis zo sind beispielsweise mehrere solcher Vorrichtungen schematisch
veranschaulicht.
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In Abb. 7 werden die Körper K und K' mittels eines Transportbandes
(Klaubband) z, welches mittels der Rollen a in der Pfeilrichtung bewegt wird, durch
ein magnetisches Feld F2, 1, hindurchgeführt. Bewirkt nun der Körper K bei
seinem Durchgang durch das Feld eine Vermehrung des Kraftlinienflusses, während
der Körper K' keine Veränderung hervorruft, so tritt folgendes ein: Während sich
der Körper K durch das Magnetfeld hindurchbewegt, wird mittels Relais eine am Ende
des Klaubbandes um eine Achse drehbar angebrachte Klappe 3 in die Richtung
A, A gedreht, der Körper K fällt nach Verlassen des bewegten Bandes in die
Richtung I. Nach Passieren des Stückes K schnappt die Klappe wieder in die Stellung
B, B zurück, so daß der Körper K' in der Richtung II abfällt.
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In Abb.8 ist statt des Klaubbandes eine tischförmige Sortiervorrichtung
veranschaulicht.
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Ein in von Klappen gebildete Felder q. geteilter Tisch 5 wird mit
dem Sortiergut beschickt, so daß auf jedes Feld je ein Stück des Körpergemisches
zu liegen kommt. Der Tisch ist mit seinen Feldern um eine lotrecht angeordnete Achse
drehbar. Die Felder q. sind mit Anlaufflächen 6 (Abb. 9) versehen, welche durch
von dem Magnetfeld der Sortiervorrichtung beeinflußte Anschläge ; angehoben werden
und derart das zugeordnete Feld q. des Tisches zum Aufklappen bringen und so das
darauf befindliche Sortierstück abgleiten lassen (Abb, ro).
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Ähnliche Vorkehrungen lassen sich auch beim Durchfallen der Stücke
in vertikaler Richtung durch das elektrische bzw. magnetische Feld treffen, wobei
durch die Geschwindigkeit des Durchfallens ein größerer Induktionsstoß entsteht.