NL1003325C2

NL1003325C2 - Inrichting voor het door middel van wervelstromen (Eddy-currents) uit een deeltjesstroom afscheiden van non-ferrometalen c.q. het op samenstelling, grootte, vorm of dichtheid van elkaar scheiden van deeltjes uit non-ferrometaal.

Info

Publication number: NL1003325C2
Application number: NL1003325A
Authority: NL
Inventors: Edwin Langerak; Cornelis Verschut; Gerard Willem Krajenbrink
Original assignee: Tno
Priority date: 1996-06-12
Filing date: 1996-06-12
Publication date: 1997-12-17
Also published as: EP0812624B1; EP0812624A1; DK0812624T3; ES2146448T3; DE69701592T2; ATE191371T1; DE69701592D1

Description

Titel: Inrichting voor het door middel van wervelstromen (Eddy- currents) uit een deeltjesstroom afscheiden van non-ferrometalen c.q. het op samenstelling, grootte, vorm of dichtheid van elkaar scheiden van deeltjes uit non-ferrometaal.

5

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het door middel van wervelstromen (Eddy-currents) uit een deeltjesstroom afscheiden van non-ferrometalen c.q. het op samenstelling, grootte, vorm of dichtheid van elkaar scheiden van deeltjes uit non-ferrometaal, omvat-10 tende: een om een in hoofdzaak verticale as draaibare rotor met een aantal over 360* verdeelde magneten waarvan de noord- en zuidpolen elkaar bij de omtrek afwisselen, van welke rotor het manteloppervlak c.q. een dat manteloppervlak afdekkende schermplaat de vorm heeft van 15 een al of niet afgeknotte kegel, middelen om de rotor te draaien en toevoermiddelen om de deeltjesstroom naar het manteloppervlak van de rotor c.q. genoemde schermplaat te leiden, 20 Een dergelijke inrichting is bekend uit US-A-^3135^3 en JP-A-57-1397^0.

Het fysische principe om non-ferrometalen langs droge weg van een materiaalstroom af te scheiden middels wervelstromen is al ruim een eeuw bekend. Door een wisselend magnetisch veld worden in de metalen 25 electrische stromen geïnduceerd die op hun beurt een magnetisch veld opwekken dat tegengesteld is gericht aan het oorspronkelijke magnetische veld. De non-ferrometalen worden afgestoten, terwijl eventueel aanwezige ferrometalen weliswaar ook een afstotende kracht ondervinden, doch de normale magnetische aantrekkingskracht is veel groter. 30 Wezenlijk is dat de af te scheiden non-ferrometaaldeeltjes aan een magnetisch veld worden blootgesteld waarvan de grootte steeds verandert. De op de deeltjes uitgeoefende krachten zijn groter naar mate het magnetisch veld en de verandering van het magnetisch veld sterker zijn. Uiteraard zullen de opgewekte krachten zodanig moeten 35 zijn dat de non-ferrodeeltjes uit de materiaalstroom worden afgestoten met zo weinig mogelijk beïnvloeding van de andere deeltjes. Behalve door de sterkte van het magnetisch veld wordt het afstoten van de non-ferrodeeltjes bepaald door de verhouding van de electrische 1003325 2 geleidbaarheid en de dichtheid van die deeltjes. Uitgaande van deeltjes van dezelfde grootte geldt dat hoe groter de geleidbaarheid is hoe groter de wervelstroom en hoe groter de uitstootkracht. Voorts geldt dat hoe groter het soortelijk gewicht van de non-ferrodeeltjes 5 is hoe groter de uitstootkracht moet zijn. Bij aluminium is deze verhouding zeer gunstig zodat aluminiumdeeltjes goed zijn af te scheiden. Het tegendeel blijkt het geval te zijn bij lood en roestvrij staal. Deze zijn door de wervelstroomtechniek moeilijker af te scheiden. Ook de grootte en de vorm van de deeltjes hebben invloed op het al of niet 10 gemakkelijk afscheiden van de non-ferrodeeltjes. Een vlak deeltje is makkelijker af te scheiden dan een kogelvormig. Een groter deeltje is gemakkelijker af te scheiden dan een klein.

Bij de inrichting volgens US-A-4313543 wordt de deeltjesstroom bij de 15 top van de kegel in vier afzonderlijke stromen toegevoerd, waarbij de geleidende deeltjes volgens een baan langs het kegeloppervlak naar beneden glijden die afwijkt van de baan waarlangs de niet-geleidende deeltjes langs het kegeloppervlak glijden. Er vindt in vier segmenten een scheiding in omtreksrichting plaats.

20

Bij de inrichting volgens JP-A~57"139740 wordt de deeltjesstroom bij een bepaalde plek aan de buitenzijde van een trechtervormige rotor toegevoerd, glijden de geleidende deeltjes volgens een baan langs het kegeloppervlak naar een eerste centrale afvoer, terwijl de niet-gelei-25 dende deeltjes volgens een andere baan langs het kegeloppervlak naar een tweede centrale afvoer worden gevoerd die door een schot van de eerste centrale afvoer is gescheiden. Ook hier vindt scheiding in omtreksrichting plaats.

30 Het scheidingsrendement van deze bekende schelders laat te wensen over. Vandaar dat zij niet in de handel verkrijgbaar zijn.

Met de uitvinding wordt beoogd dit bezwaar te ondervangen en een inrichting van het in de aanhef genoemde soort te verschaffen met een 35 aanzienlijk verbeterd scheidingsresultaat.

Volgens de uitvinding is de in de aanhef genoemde inrichting hiertoe gekenmerkt doordat de genoemde toevoermiddelen zo zijn uitgevoerd dat 100332" 3 de te scheiden deeltjes volgens een in hoofdzaak gesloten cirkelvormige strook op het kegeloppervlak terecht komen, en dat het tijdens het roteren van de rotor opgewekte magnetische veld voldoende krachtig is om de geleidende deeltjes c.q. een gedeelte van de op samenstelling, 5 grootte, vorm of dichtheid af te scheiden deeltjes van het rotor- c.q. schermplaatoppervlak tangentieel weg te schieten een en ander zodanig dat een radiale scheiding tussen de deeltjes wordt bereikt.

Opgemerkt wordt dat uit EP-A-OO83M5 een inrichting voor het op ge-10 leidbaarheid sorteren van non-ferrometaaldeeltjes bekend is, waarbij gebruik wordt gemaakt van een cilindrische rotor met aan de bovenzijde een kegelvormig vlak voor het langs de omtrek van de rotor toevoeren van het deeltjesmateriaal. Van de langs de rotor vallende materiaalstroom worden de meer geleidende deeltjes meer naar buiten gevoerd dan 15 de minder geleidende deeltjes. Omdat de feitelijke scheiding plaats vindt tijdens de vrije val van de materiaalstroom is ook bij deze inrichting het scheidingsrendement relatief slecht.

Bij een eerste uitvoering is het manteloppervlak van de rotor trech-20 tervormig één en ander zodanig dat bij draaiende rotor de geleidende deeltjes in hoofdzaak tangentieel buitenwaarts worden verplaatst en de niet-geleidende deeltjes naar een centrale afvoerbuis glijden. De kegelhoek van de trechter moet ten hoogste een waarde hebben waarbij de niet geleidende deeltjes in de centrale afvoerbuis glijden en ten-25 minste een waarde hebben waarbij geleidende deeltjes naar buiten kunnen ontsnappen.

Het gedoseerd met zeer kleine of verwaarloosbare verticale beweging toevoeren van een dunne ringvormige laag deeltjesmateriaal naar de 30 rotor kern plaats vinden als de toevoermiddelen bestaan uit een door een trilmotor in axiale en omtreksrichting tot trillen te brengen schijf.

Bij een tweede uitvoering zal de rotor zich van boven naar beneden 35 verwijden, waarbij de kegelhoek is gelegen tussen 20 en 150® en bij voorkeur circa 90® bedraagt waarbij de ondergrens van de kegelhoek nog tot voldoende effect op de geleidende deeltjes moet leiden en de bovengrens wordt bepaald door het feit of de radiaal af gelegde afstand 1003325 k van beide soorten deeltjes te onderscheiden is. Voorts zijn middelen aanwezig om de deeltjes met verwaarloosbare verticale bewegings-component naar een manteloppervlak van de rotor c.q. een schermplaat te voeren.

5

In verband met de optimale invloed van het magnetisch veld zal de hoogte van de rotor ten hoogste 1/5 maal de kleinste diameter van de rotor bedragen. De hoogte van de rotor bedraagt bij voorbeeld ca. 5 cm en de gemiddelde diameter ca. 30 cm.

10

De toevoermiddelen kunnen bestaan uit een ringvormige trilschijf met aandrijfmiddelen om de schijf zowel in omtreksrichting als in axiale richting tot trillen te brengen, zodanig dat aan de buitenzijde van de trilschijf aangevoerd materiaal gedoseerd aan de binnenzijde van de 15 trilschijf van die schijf valt.

Een andere uitvoering van de toevoermiddelen bestaat uit een boven de afgeknot kegelvormige rotor aangebrachte trilschijf met aandrijfmidde-len om de schijf zowel in omtreksrichting als in axiale richting te 20 trillen, zodanig dat centraal op de schijf toegevoerde deeltjes langzaam naar buiten worden gevoerd en van de omtreksrand afvallen.

Het gebruik van permanente magneten in de rotor leidt tot een zeer sterk wisselend magnetisch veld en verdient daarom sterk de voorkeur.

25

De uitvinding zal nu aan de hand van de figuren nader worden toegelicht.

Figuur 1 toont een eerste uitvoering in doorsnede.

30

Figuur 2 toont een bovenaanzicht van de uitvoering volgens figuur 1.

Figuur 3 toont sterk schematisch een aanzicht van een tweede uitvoering.

35

Figuur 4 toont sterk schematisch een derde uitvoering die een variant is van de uitvoering volgens figuur 3.

1003325 5

De in figuren 1 en 2 weergegeven scheidingsinrichting omvat een trechtervormige rotor 1, die is opgenomen in een stilstaande trechtervormige doos 2 welke is verbonden met een stilstaande verticale koker 3. Tussen de rotor 1 en de koker 3 zijn lagers 4 aangebracht. De rotor 1 5 kan door een niet-weergegeven motor tot roteren worden gebracht.

Boven de trechtervormige doos 2 bevindt zich een kegelvormige materiaal verdeler 5 die middels een niet-weergegeven trilmotor in omtreks-richting en in axiale richting tot trillen kan worden gebracht, waar-10 door op de verdeler 5 gestort deeltjesmateriaal naar de omtreksrand van de verdeler 5 wordt gevoerd en in een ringvormige stroom op de trechtervormige doos 2 terecht komt. De afstand tussen de doos 2 en de verdeler is daar zeer klein, zodat de verticale bewegingscomponent van de deeltjes verwaarloosbaar is.

15

Binnen de rotor 1 is een aantal permanente magneten 6 zodanig aangebracht, dat de noord- en zuidpolen elkaar bij de omtrek van de rotor afwisselen. Door de rotor te laten draaien wordt een wisselend magnetisch veld opgewekt, waarvan de frequentie afhangt van de 20 rotatiesnelheid en het aantal magneten. Het wisselend magnetisch veld in de metaaldeeltjes wekt induetiestromen op, die gepaard gaan met een magnetisch veld dat steeds tegengesteld gericht is aan het wisselend magnetisch veld van de permanente magneet. De geleidende non-ferro deeltjes worden in tangentiële richting afgestoten en bewegen, zoals 25 in figuur 2 met pijlen is aangegeven, langs het trechtervormige bovenvlak van de doos 2 naar buiten en vallen over de rand van doos 2 in een opvangbak 8. De niet-geleidende, bijvoorbeeld uit kunststof bestaande deeltjes 9 geleiden langs het bovenvlak van de doos 2 naar het centrale afvoerkanaal 10. Als gevolg van de verwaarloosbare snelheid 30 waarmee deeltjesmateriaal op het bovenvlak van de doos 2 terecht komt en als gevolg van de trechtervorm van de rotor 1 c.q. de doos 2 wordt een uitstekende scheiding bereikt.

Bij de uitvoeringen volgens de figuren 3 en 4 heeft de rotor 11 c.q. 35 een niet afzonderlijk weergegeven stilstaande schermplaat de vorm van een zich vanaf de rotor naar beneden verwijdende afgeknotte kegel met een kegelhoek tussen 20 en 150*, bij voorkeur circa 90*. Het te scheiden deeltjesmateriaal wordt door nader te beschrijven middelen hori- 1003325 6 zontaai toegevoerd vlakbij het manteloppervlak van de rotor zodat de verticale bewegingscomponent bij het bereiken van de rotor nagenoeg nul is. Ook bij deze uitvoeringen kan de rotor 11 door een motor tot draaien worden gebracht en heeft de rotor een aantal permanente magne-5 ten waarvan de noord- en zuidpolen elkaar bij de omtrek afwisselen.

Bij de uitvoering volgens figuur 3 bevindt zich boven de rotor 11 een schijfvormig materiaalverdeler 15 waarop materiaal wordt toegevoerd. De verdeler kan door een trilmotor worden onderworpen aan een zodanige 10 trilbeweging dat het materiaal van binnen naar buiten beweegt en in een ringvormige stroom van de verdeler 15 op de kegelvormige mantel van de rotor c.q. de kegelvormige schermplaat terecht komt. De niet-geleidende deeltjes glijden langs de rotormantel c.q. de schermplaat in een bak 20 en de geleidende deeltjes (non-ferro- metalen) komen 15 onder invloed van het magnetisch veld, waarbij door inductie een magnetisch veld in de deeltjes wordt opgewekt dat tegengesteld wordt aan het wisselende magnetische veld van de permanente magneten. De geleidende deeltjes worden aldus afgestoten en komen in de bak 18 terecht.

20 Het verschil tussen de uitvoering volgens figuur k ten opzichte van die volgens figuur 3 is dat in plaats van de ringvormige schijf 15 een licht hellende ring 15a wordt toegepast, waarop het afgescheiden deel-tjesmateriaal wordt toegevoerd. Door de ring 15a tot trillen te brengen zal vanaf de binnenomtreksrand van de ring een ringvormige mate-25 riaalstroom op de rotor 11 c.q. een kegelvormige schermplaat terecht komen. Het resultaat is gelijk aan dat volgens figuur 3: de geleidende non-ferrodeeltjes worden afgestoten en komen in de bak 18 terecht en de niet-geleidende (kunststof)deeltjes glijden gelijkmatig in de bak 20. Uiteraard kunnen de beschreven uitvoeringen ook worden gebruikt om 30 geleidende deeltjes van elkaar te scheiden op grond van verschil in samenstelling (bijvoorbeeld aluminium en koper) grootte en vorm en dichtheid. De afstoting van het ene soort deeltje is groter dan dat van het andere soort deeltje.

35 Voor de uitvinding is het van wezenlijk belang dat de te scheiden deeltjes volgens in hoofdzaak gesloten cirkelvormige stroom op het kegeloppevlak terecht komen waarbij bepaalde deeltjes bij draaiende rotor tangentieel worden weggeschoten en andere deeltjes niet zodanig 1003325 7 dat een radiale scheiding tussen de deeltjes wordt bereikt.

1003325

Claims

1. Inrichting voor het door middel van wervelstromen (Eddy-currents) uit een deeltjesstroom afscheiden van non-ferrometalen c.q. het op 5 samenstelling, grootte, vorm of dichtheid van elkaar scheiden van deeltjes uit non-ferrometaal, omvattende: een om een in hoofdzaak verticale as draaibare rotor (1, 11) met een aantal over 360° verdeelde magneten waarvan de noord- en zuidpolen elkaar bij de omtrek afwisselen, van welke rotor het manteloppervlak 10 c.q. een dat manteloppervlak afdekkende schermplaat de vorm heeft van een al of niet afgeknotte kegel, middelen om de rotor te draaien en toevoermiddelen om de deeltjesstroom naar het manteloppervlak van de rotor c.q. genoemde schermplaat te leiden, 15 met het kenmerk, dat de genoemde toevoermiddelen zo zijn uitgevoerd dat de te scheiden deeltjes volgens een in hoofdzaak gesloten cirkelvormige strook op het kegeloppervlak terecht komen, en dat het tijdens het roteren van de rotor opgewekte magnetische veld voldoende krachtig is om de geleidende deeltjes c.q. een gedeelte van de op samenstel-20 ling, grootte, vorm of dichtheid af te scheiden deeltjes van het rotor- c.q. schermplaatoppervlak tangentieel weg te schieten een en ander zodanig dat een radiale scheiding tussen de deeltjes wordt bereikt .

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het mantelop pervlak van de rotor (1) trechtervormig is één en ander zodanig dat bij draaiende rotor de geleidende deeltjes in hoofdzaak tangentieel buitenwaarts worden verplaatst en de niet-geleidende deeltjes naar een centrale afvoerbuis glijden. 30

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de rotor is opgenomen in een stilstaande trechtervormige doos.

35 Inrichting volgens conclusie 2 of 3· met het kenmerk, dat de toevoermiddelen bestaan uit een door een trilmotor in axiale en omtreks-richting tot trillen te brengen schijf (5)· 1003325

5. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de rotor (11) zich van boven naar beneden verwijdt en de kegelhoek is gelegen tussen 30 en 150* en bij voorkeur circa 90’ bedraagt, en dat middelen aanwezig zijn om de deeltjes met verwaarloosbare verticale bewegings- 5 component naar het manteloppervlak van de rotor c.q. een schermplaat te voeren.

6. Inrichting volgens conclusie 5* met het kenmerk, dat de hoogte van de rotor hoogstens 1/5 maal de kleinste diameter bedraagt. 10

7· Inrichting volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat de toe-voermiddelen bestaan uit een ringvormige trilschijf (15a) met aandrijf middelen om de schijf zowel in omtreksrichting als in axiale richting tot trillen te brengen, zodanig dat aan de buitenzijde van de 15 trilschijf aangevoerd materiaal gedoseerd aan de binnenzijde van de trilschijf van die schijf valt.

8. Inrichting volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat de toe-voermiddelen bestaan uit een boven de afgeknotte kegelvormige rotor 20 (11) aangebrachte ronde trilschijf (15) en dat aandrijfmiddelen aanwe zig zijn om de schijf zowel in omtreksrichting als in axiale richting te trillen, zodanig dat centraal op de schijf toegevoerde deeltjes langzaam naar buiten worden gevoerd en van de omtreksrand vallen. 25 9· Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, dat de rotor is voorzien van permanente magneten. 1003325