WO2002040172A1 - Vorrichtung zum abtrennen von nichtmagnetisierbaren metallen und fe-anteilen aus einer feststoffmischung und verfahren zum betreiben der vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zum abtrennen von nichtmagnetisierbaren metallen und fe-anteilen aus einer feststoffmischung und verfahren zum betreiben der vorrichtung Download PDF

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Götz WARLITZ
Klaus Dieter Feistner
Uwe Habich
Harald Leinen
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Steinert Elektromagnetbau Gmbh
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    • B03C1/00—Magnetic separation
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    • B03C1/14—Magnetic separation acting directly on the substance being separated with cylindrical material carriers with non-movable magnets
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    • B03C1/247—Magnetic separation acting directly on the substance being separated with material carried by oscillating fields; with material carried by travelling fields, e.g. generated by stationary magnetic coils; Eddy-current separators, e.g. sliding ramp with material carried by travelling fields obtained by a rotating magnetic drum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/20—Magnetic separation of bulk or dry particles in mixtures

Definitions

  • the invention relates to a device with a system operated by a motor for separating non-magnetizable metals, in particular non-ferrous metals, and existing Fe fractions from a solid mixture by means of a drum mounted on and rotating about a stator, in which a rotating drum with permanent magnets equipped magnet rotor is eccentrically arranged and stored in the stator.
  • the invention further relates to a method for operating the device.
  • DE-Cl-38 23 944 already proposes a magnetic system driven in a belt drum at a higher rotational speed than that of the belt drum, in which the outer diameter of the magnet system is smaller than the clear inner diameter of the belt drum and, above all, the magnet system is arranged eccentrically in the belt drum ,
  • This device was further developed according to DE-Cl-38 17 003 in such a way that the position of the eccentrically arranged magnet rotor in the quadrant of the material discharge zone and thus the effective range of the alternating magnetic field generated by the magnet rotor can be adjusted by radial adjustment.
  • non-magnetizable metals such as non-ferrous metals from solids mixtures
  • Fe fraction e.g. a shredder light fraction
  • the invention has for its object to provide a device of the type mentioned that meets the requirements of the industrial separation of non-magnetizable metals and still present Fe fractions from solid mixtures, such as obtained from the shredder light fraction after the separation of the Fe fraction ,
  • the type purity of the non-ferrous metals in particular should be guaranteed, ie that the Fe components still present must also be separated.
  • the problem to be solved is that the vibrations and corresponding resonances in the construction system which occur with extremely wide drums and possibly associated conveyor belt systems to eliminate them.
  • the associated procedure is intended to support the guarantee of variety purity.
  • Fig. 1 shows the longitudinal section through a drum with eccentrically arranged therein
  • FIG. 2 shows the cross section according to FIG. 1 with the counterweight and transport magnet designed according to the invention
  • FIG. 3 shows the schematic representation of the device in a conveyor belt system with a downstream parting parting and means for adjusting the parting parting
  • FIG. 4 shows the schematic representation of a conveyor belt system with a rib running around the conveyor belt and each having a parting line and a separating apex downstream of the conveyor belt regions
  • Fig. 5 shows a partial section through a drum shell.
  • the device according to the invention consists of a drum 2 mounted on a stator 1 and rotating about it, in which a rotating drum with permanent Magnet 3 equipped magnet rotor 4 is arranged eccentrically and is mounted in the stator 1.
  • a rotating drum with permanent Magnet 3 equipped magnet rotor 4 is arranged eccentrically and is mounted in the stator 1.
  • a balancing weight 1.1 for mass balancing is arranged on the stator 1 according to the invention.
  • This balance weight 1.1 also fulfills the function of a vibration damper, in particular in the case of extreme widths of the drum 2 or a conveyor belt system 5, 5.1, as shown in FIGS. 3, 4 and 5.
  • the balance weight 1.1 is designed in a structural unit with a transport magnet 1.2 or as a magnet, the shape of which is adapted to the drum 1.
  • the shape of the balance weight 1.1 is designed in accordance with the magnetic field to be generated and in a technologically favorable crescent shape.
  • the magnet rotor 4 is equipped with permanent magnets 3, which can be designed differently in terms of shape, dimensions and polarities both in the radial and axial directions of the magnet rotor 4.
  • a device designed in this way alone makes it possible for it to meet the requirements of the problem presented at the outset, which is to be solved by the invention.
  • the drum 2 with the eccentrically arranged magnetic rotor 4 as the head drum is arranged in an endless conveyor belt system 5 with conveyor belt 5.1 (FIGS. 3, 4) feeding the solid mixture and the separating apex 6 is arranged downstream, the respective combinations are setting of the separated fraction-recognizing means 7, such as a camera, is provided, which cooperate with a control device 9, which conveys the separating apex 6 to a concentrated type purity of the fraction.
  • a guide rib 11 designed as a bead in the conveyor belt 5.1 is provided, which runs and is guided in a circumferential groove 12 of the drum shell 2.1.
  • the upper edges of the parting parting 6, 6.1, 6.2 can be designed as a rotating tube (not shown) to improve the parting quality.
  • a scraper 8 (FIG. 3) on the outer jacket 2.1 of the drum 2 prevents the harmful entry of fraction particles between the conveyor belt 5.1 and the drum jacket 2.1.
  • the method according to the invention provides for the energy of the still rotating magnet rotor 4 to be used for the motor (not shown) to drive the conveyor belt system 5 in order to close the drum 2 at least as long as the other motor (not shown) of the magnet rotor 4, which now acts as a generator operate until the residual solid mixture which is still on the conveyor belt system 5 is separated in the event of a voltage failure.
  • an apparatus and a method for the separation of non-magnetizable metals and Fe fractions from a solid mixture are available for the industry, which in addition to a compact device configuration ensure a high degree of separation quality and type purity of the fractions to be produced.

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Abstract

Zur Eliminierung der im Konstruktionssystem auftretenden Schwingungen und Resonanzen bei einer Vorrichtung mit einem von einem Motor betriebenen System zum Abtrennen von nichtmagnetisierbaren Metallen, insbesonder NE-Metallen, und vorhanderen Fe-Anteilen aus einer Feststoffmischung mittels einer auf einem Stator (1) gelagerten und um diesen rotierenden Trommel (2), in der ein rotierender, mit Permanentmagneten (3) bestückter Magnetrotor (4) exzentrisch angeordnet und im Stator (1) gelagert ist, wird der Stator (1) mit einem Ausgleichgewicht (1.1) zum Massenausgleich ausgestattet.

Description

Vorrichtung zum Abtrennen von nichtmagnetisierbaren Metallen und Fe-Anteilen aus einer Feststoffraischung und Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifit eine Vorrichtung mit einem von einem Motor betriebenen System zum Abtrennen von nichtmagnetisierbaren Metallen, insbesondere NE-Metallen, und vorhandenen Fe-Anteilen aus einer Feststoflmischung mittels einer auf einem Stator gelagerten und um diesen rotierenden Trommel, in der ein rotierender, mit Permanentmagneten bestückter Magnetrotor exzentrisch angeordnet und im Stator gelagert ist. Die Erfindung betrifit ferner ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung.
Stand der Technik
Derartige gattungsähnliche Vorrichtungen bzw. Verfahren sind zum Abtrennen von nichtmagnetisierbaren Metallen bekannt.
Schon die DE-Cl-38 23 944 schlägt ein in einer Gurttrommel mit höherer Drehgeschwindigkeit als die der Gurttrommel angetriebenes Magnetsystem vor, bei der der Außendurchmesser des Magnetsystems geringer als der lichte Innendurchmesser der Gurttrommel und vor allen Dingen das Magnetsystem in der Gurttrommel exzentrisch angeordnet ist.
Weiterentwickelt wurde diese Vorrichtung gemäß der DE-Cl-38 17 003 dahingehend, daß der exzentrisch angeordnete Magnetrotor in seiner Lage im Quadranten der Materialabwurfzone und damit der Wirkbereich des vom Magnetrotor erzeugten Wechselmagnetfeldes durch radiales Verstellen einstellbar ist.
Um den Trenneffekt aus eingangs beschriebenen Feststoffgemischen, nach vorheriger Separierung der Fe- Anteile, hinsichtlich der ΝE-Metalle zu verbessern, wurde gemäß der DE-C2-195 21 415 durch eine konstruktive Verknüpfung bewährter technischer Mittel, und zwar vom Aufgabebereich des Feststoffgemisches über den weiteren Förder- und Abwurfbereich bis hin zu den durch die Wurfparabeln gebildeten Trennzonen, erreicht, daß sich die Sortenreinheit in den einzelnen Materialfraktionen weiter konzentriert.
Die Suche nach Wertstoffen im Recyclingbereich ist noch nicht abgeschlossen, und es stellen sich neue Probleme.
Beim Abtrennen von nichtmagnetisierbaren Metallen wie NE-Metallen aus Feststoffinischun- gen, die nach dem Separieren der Fe-Fraktion aus z.B. einer Shredderleichtfraktion gewonnen wird, ist es erforderlich, die Sortenreinheit der NE-Metallfraktionen wegen des zu erzielenden Preises zu erhöhen aber auch Massenströme von Feststoflniischungen rationell in die verwertbaren Fraktionen zu trennen.
So zeigt die Praxis, daß die eingangs beschriebenen Feststofϊmischungen immer noch - trotz vorheriger Fe-Separierung - Reste von Fe enthalten.
Das Bewältigen von Massenströmen an Feststofϊmischungen über eingangs beschriebene Vorrichtungen führte u.a. zu einer extrem breiten Auslegung der Trommeln und den darin rotierenden, exzentrisch angeordneten Magnetrotoren. Daraus ergaben sich Schwingungen, die sich sowohl im Konstruktionssystem als auch im Hinbück auf den Trenneffekt negativ auswirkten.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die den Anforderungen der industriellen Trennung von nichtmagnetisierbaren Metallen und noch vorhandenen Fe-Anteilen aus Feststofϊmischungen, wie z.B. nach der Separierung der Fe-Fraktion aus der Shredderleichtfraktion gewonnen, gerecht wird. Dabei soll die Sortenreinheit vor allem der NE-Metalle gewährleistet sein, d.h., daß aber auch die noch vorhandenen Fe-Anteile für sich zu separieren sind. Insbesondere ist dabei das Problem zu lösen, die bei extrem breiten Trommeln und ggf. damit verbundenen Förderbandsystemen auftretenden Schwingungen und entsprechende Resonanzen im Konstruktionssystem weitge- hend zu eliminieren. Das zugehörige Verfahren soll die Gewährleistung der Sortenreinheit unterstützen.
Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen der Vorrichtungsaiisprüche 1 bis 19 und des Verfahrensanspruches 20 gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend an einem komplexen Aüsführungsbeispiel beschrieben, wobei verschiedene Gestaltungsvarianten der Vorrichtung dargestellt werden, die in ihrer Gesamtheit der Lösung der Aufgabe dienen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 den Längsschnitt durch eine Trommel mit darin exzentrisch angeordnetem
Magnetrotor und einem erfindungsgemäßen Ausgleichgewicht, ^ ,
Fig. 2 den Querschnitt nach Fig. 1 mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Ausgleichgewicht und Transportmagnet,
Fig. 3 die schematische Darstellung der Vorrichtung in einem Förderbandsystem mit nachgeordnetem Trennscheitel und Mitteln zur Einstellung des Trennscheitels,
Fig. 4 die schematische Darstellung eines Förderbandsystems mit auf dem Förderband umlaufender Rippe und je einem den Förderbandbereichen nachgeord- neten Trennscheitel und
Fig. 5 einen Teilschnitt durch einen Trommelmantel.
Bester Weg zur Ausfuhrung der Erfindung
Gemäß Fig. 1 und 2 besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus einer auf einem Stator 1 gelagerten und um diesen rotierenden Trommel 2, in der ein rotierender, mit Permanent- magneten 3 bestückter Magnetrotor 4 exzentrisch angeordnet und im Stator 1 gelagert ist. Die Funktion und Wirkungsweise einer derartigen Vorrichtung zum Abtrennen von nichtmagnetisierbaren Metallen aus einer Feststoffinischung ist ausführlich in den zum Stand der Technik zitierten Schriften erläutert.
Da bei derartigen Vorrichtungen zur Beeinflussung des Trenneffektes der Winkel durch Schwenken des im Stator 1 exzentrisch angeordneten Magnetrotors 4 zu verstellen ist, wird erfindungsgemäß ein Ausgleichgewicht 1.1 zum Massenausgleich am Stator 1 angeordnet. Dieses Ausgleichgewicht 1.1 erfüllt zugleich die Funktion eines Schwingungsdämpfers, insbesondere bei extremen Breiten der Trommel 2 bzw. eines Förderbandsystems 5, 5.1, wie in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt.
Um aus dem Feststoffgemisch neben den übücherweise abzutrennenden nichtmagnetischen MetaUen auch die noch vorhandenen Fe-Anteile abzutrennen, ist das Ausgleichgewicht 1.1 in einer Baueinheit mit einem Transportmagnet 1.2 bzw. als Magnet ausgebildet, wobei es in seiner Form der Trommel 1 angepaßt ist.
Zur Optimierung des Wirkungsgrades des Magnetfeldes und letztüch des Trenneffektes wird die Form des Ausgleichgewichtes 1.1 entsprechend dem zu erzeugenden Magnetfeld und technologisch günstig sichelförmig gestaltet.
In Kombination dazu wird der Magnetrotor 4 mit Permanentmagneten 3 bestückt, die hinsichtüch der Form, der Maße und der Polaritäten sowohl in radialer als auch axialer Richtung des Magnetrotors 4 unterschiedüch ausgeführt sein können.
Allein mit einer so ausgeführten Vorrichtung wird ermögücht, daß diese den Anforderungen des durch die Erfindung zu lösenden, eingangs dargesteüten Problems entspricht.
Wird die Trommel 2 mit dem exzentrisch angeordneten Magnetrotor 4 als Kopftrommel in einem endlosen, die FeststofSnischung zuführenden Förderbandsystem 5 mit Förderband 5.1 (Fig. 3, 4) eingeordnet und ein Trennscheitel 6 nachgeordnet, sind die jeweüige Zusammen- setzung der separierten Fraktion erkennende Mittel 7, wie z.B. eine Kamera, vorgesehen, die mit einer SteUvorrichtung 9 zusammenwirken, welche den Trennscheitel 6 auf eine konzentrierte Sortenreinheit der Fraktion einsteüt.
Weiter unterstützend auf den Trenneffekt wirkt, daß
die Geschwindigkeit der Trommel und die Drehzahl des Magnetrotors 4
auf den Strom der Feststoffmischung bzw. deren Zusammensetzung eingestellt und der Magnetrotor 4 sowohl im Winkel um die Drehachse der Trommel 2 als auch bezogen auf den Abstand seiner Achse zur Drehachse der Trommel 2 im Hinbück auf die zu erzeugenden Wurfparabeln der zu trennenden NE-Metalle versteUt wird.
Bei einem Förderbandsystem 5 und Förderband 5.1 mit großer Breite ist es für bestimmte Anwendungsfälle zum Trennen von Feststoffgemischen sinnvoU, das Förderband 5.1 in zwei Bereiche durch eine umlaufende Rippe 10 aufzuteilen, diesen Bereichen je einen Trennscheitel 6.1, 6.2 nachzuordnen und diese Trennscheitel 6.1, 6.2 unabhängig voneinander so einzustehen, daß unterschiedüche Materiaüen von Feststoffgemischen einer Vorreinigung und einer Nachreinigung unterzogen werden können.
Um das Förderband 5.1 auf der insbesondere breiten Trommel 2 zu führen, ohne daß das Förderband 5.1 die Lauffläche bzw. den Trommelmantel 2.1. der Trommel 2 verläßt, wird gemäß Fig. 5 eine als Wulst im Förderband 5.1 ausgestaltete Führungsrippe 11 vorgesehen, die in einer umlaufenden Nut 12 des Trommelmantels 2.1 läuft und geführt ist.
Die oberen Kanten des Trennscheitel 6, 6.1, 6.2 können zur Verbesserung der Trennquaütät als nicht dargesteUte rotierende Roüe ausgebildet sein. Bei den zutreffenden Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung verhindert ein Abstreifer 8 (Fig. 3) an dem äußeren Mantel 2.1 der Trommel 2 das schädüche Eintreten von Fraktionspartikeln zwischen Förderband 5.1 und Trommelmantel 2.1.
Für die industrieUe Praxis ist es mit entscheidend, ein Verfahren bereitzustellen, welches bei einem eventueUen SpannungsausfaU trotzdem die Trennquaütät bis zum Stillstand des Antriebssystems sichert. Für diesen FaU sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, die Energie des noch rotierenden Magnetrotors 4 für den nicht dargesteUten Motor zum Antrieb des Förderbandsystems 5 zu verwenden, um die Trommel 2 mindestens solange über den nun als Generator wirkenden anderen, nicht dargestellten Motor des Magnetrotors 4 zu betreiben, bis die bei Spannungsausfaü noch auf dem Förderbandsystem 5 verbüebene Rest-Feststoffmischung separiert ist.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Mit der Erfindung werden für die Industrie eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abtrennen von nichtmagnetisierbaren MetaUen und Fe-Anteilen aus einer Feststoffinischung bereit gesteht, die neben einer kompakten Gerätekonfiguration ein hohes Maß an Trennquaütät und Sortenreinheit der zu erzeugenden Fraktionen sichern.
Bezugszeichenliste
1 — Stator
1.1 = Ausgleichgewicht
1.2 = Transportmagnet
2 = Trommel
2.1 = Trommelmantel
3 = Permanentmagnet
4 = Magnetrotor
5 = Förderbandsystem
5.1 = Förderband
6 = Trennscheitel
6.1 = erster Trennscheitel
6.2 = zweiter Trennscheiti
7 = Mittel, Kamera
8 = Abstreifer
9 = SteUvorrichtung
10 = umlaufende Rippe
11 = Führungsrippe
12 = Führungsnut

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung mit einem von einem Motor betriebenen System zum Abtrennen von
nichtmagnetisierbaren Metaüen, insbesondere NE-Metallen, und vorhandenen Fe- Anteilen aus einer Feststof-mischung mittels einer auf einem Stator (1) gelagerten und
um diesen rotierenden Trommel (2), in der ein rotierender, mit Permanentmagneten (3) bestückter Magnetrotor (4) exzentrisch angeordnet und im Stator (1) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (1) ein Ausgleichgewicht (1.1) zum Massenausgleich aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichgewicht (1.1) als Schwingungsdämper ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Ausgleichgewicht (1.1) zum Massenausgleich und/oder mit Funktion als Schwingungsdämpfer bei VersteUung des Winkels durch Schwenken des im Stator (1) exzentrisch angeordneten Magnetrotors (4).
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen im
Bereich des Ausgleichgewichtes (1.1) angeordneten Transportmagnet (1.2) zur Aussonderung der in den Nichtmetaüen enthaltenen Fe-Anteile.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichgewicht (1.1) und der Transportmagnet (1.2) eine Baueinheit büden.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ausgleichgewicht (1.1) als Magnet ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ausgleichgewicht (1.1) in seiner Form dem Trommelmantel (2.1) der Trommel (2)
angepaßt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichgewicht (1.1) in seiner Form dem zu erzeugenden Magnetfeld angepaßt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ausgleichgewicht (1.1) in seinem Schnitt quer zur Achse der Trommel (2) sichelförmig gestaltet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetrotor (4) mit Permanentmagneten (3) bestückt ist, die hinsichtüch der Form, der Maße und der Polaritäten sowohl in radialer als auch axialer Richtung des Magnetrotors (4) unterschiedüch ausgeführt sein können.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (2) mit dem darin exzentrisch angeordneten Magnetrotor (4) als Kopftrommel in einem endlosen, die Feststoffinischung führenden Förderbandsystem (5) eingeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der
Vorrichtung mindestens ein Trennscheitel (6) nachgeordnet ist, der in Zusammenwirkung mit einem die jeweiüge Zusammensetzung der separierten Fraktion erkennenden Mittel
(7), wie z.B. Kamera, mittels einer SteUvorrichtung (9) einsteUbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Trommel (2) einsteUbar ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Magnetrotors (4) einsteUbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der im Stator (1) angeordnete Magnetrotor (4) sowohl im Winkel um die Drehachse der Trommel (2) als auch bezogen auf den Abstand seiner Achse zur Drehachse der Trommel (2) versteUbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Förderband (5.1) des Förderbandsystems (5) eine Führungsrippe (11) aufweist, die in einer umlaufenden Nut (12) des Trommelmantels (2.1) geführt ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das
Förderbandsystem (5.1) in zwei Bereiche durch eine umlaufende Rippe (10) geteüt ist, diesen Bereichen je ein Trennscheitel (6.1, 6.2) nachgeordnet ist, wobei diese Trenn¬
scheitel (6.1, 6.2) unabhängig voneinander einstellbar sind, und so unterschiedüche Materiaüen von Feststoffgemischen einer Vorreinigung und einer Nachreinigung unterzogen werden können.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kante der Trennscheitel (6, 6.1, 6.2) zur Verbesserung der Trennquaütät als rotierende RoUe ausgebüdet ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch einen Abstreifer (8) an dem Trommelmantel (2.1) der Trommel (2).
20. Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß bei SpannungsausfaU für den Motor zum Antrieb des
Förderbandsystems (5) die Energie des rotierenden Magnetrotors (4) verwendet wird, um die Trommel (2) mindestens solange über den nun als Generator wirkenden anderen Motor des Magnetrotors (4) zu betreiben, bis die bei SpaimungsausfaU noch auf dem Förderbandsystem (5) verbüebene Rest-Feststoffinischung separiert ist.
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