[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sortieren von leitenden,
nichtferromagnetischen Gemengen, welche Nichteisenmetalle verschiedener Leitfähigkeit
enthalten. Es kann sich hier beispielsweise um Schrott handeln.
[0002] Zum Ausscheiden von ferromagnetischen Stoffen aus Mischungen beliebiger Art stehen
auch für große Durchsatzmengen seit langem brauchbare Lösungen in Form der magnetischen
Abscheidung zur Verfügung. Es ist jedoch bis jetzt kein technisch durchführbares Verfahren
bekannt, das ein Abscheiden von elektrisch leitendem, nichtferromagnetischem Material
aus Gemengen bei großen Durchsatzleistungen und wirtschaftlichem Aufwand ermöglicht.
[0003] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zu schaffen, mit denen ein Sortieren von metallischen, nichtferromagnetischen Stoffen
oder Gemengen mittels einer robusten und einfachen Anlage mit großer Durchsatzleistung
möglich ist.
[0004] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Gemenge in einem kreisringförmigen
Zylinderstrom um einen senkrecht stehenden, rotierenden Polradzylinder mit sich am
Umfang parallel zur Zylinderachse erstreckenden Polleisten, deren Polarität in Umfangsrichtung
alterniert, herumgeführt wird. In vorteilhafter Weise wird hierbei infolge der Einflüsse
der in den Nichteisenmetallen verschiedener Leitfähigkeit reduzierten Wirbelströme
und des Magnetfeldes des rotierenden Polrades eine radiale und eine tangentiale Kraftkomponente
in dem abzuscheidenden Metallteil erzeugt, und dies führt je nach Frequenz und Erregung
zu verschiedenen Ablenkungen dieser Teile. Es wird hierbei ein um den Polradzylinder
nach unten strömender mehrschichtiger Mantelstrom erzeugt, wobei die Anzahl der Schichten
der Anzahl der Elemente unterschiedlicher Leitfähigkeit im Gemenge entspricht. Diese
Schichten können dann getrennt aufgefangen werden,so daß eine Sortierung in einfachster
Weise durchgeführt werden kann.
[0005] Dies bedeutet, daß die zu sortierenden Nichteisenmetalle in ihrer Bewegungsbahn längs
des Polradzylinders durch Wirbelstromeinflüsse tangentialen und radialen Kräften ausgesetzt
werden, die je nach Frequenz und Erregung unterschiedliche Ablenkungen der verschiedenen
Nichteisenmetalle erzeugen. In besonders vorteilhafter Weise kann bei einer gegebenen
Erregung die erforderliche Frequenz durch die Winkelgeschwindigkeit und die Polzahl
und die.Verteilung der Polleisten um den Umfang des rotierenden Polradzylinders eingestellt
werden. Es ist somit eine Anpassung der jeweils vorkommenden zu sortierenden Stückgrößen
durch eine jeweils zu wählende Winkelgeschwindigkeit möglich. Diese Anpassung kann
in einfachster Weise durch eine Drehzahleinstellung oder -änderung erreicht werden.
[0006] Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gemenge senkrecht von oben um den gesamten
Umfang des Polradzylinders herum zugeführt wird und daß die getrennten Nichteisenmetalle
unterhalb des Polradzylinders in voneinander getrennten zylindrischen und kreisbogenförmigen
Behältern aufgefangen wird. Durch die Beschickung um den ganzen Umfang herum wird
in einfachster Weise ein sehr großer Durchsatz erzielt.
[0007] Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung
vorgesehen, die einen drehbaren, senkrecht stehenden elektromagnetischen oder permanentmagnetischen
Polradzylinder aufweist, der am Umfang parallel zur Zylinderachse sich erstreckende
Polleisten aufweist, deren Polarität in Umfangsrichtung alterniert,und oberhalb des
Polradzylinders ist eine Zuführung für das Gemenge koaxial zur Zylinderachse des Polradzylinders
angeordnet, und unterhalb des Polradzylinders ist ein zylindrischer Auffangbehälter
mit einem mittleren zylindrischen Behälter und wenigstens einem diesen umgebenden
kreisringförmigen Behälter koaxial zur Zylinderachse des Polradzylinders angeordnet.
Der mittlere zylindrische Behälter und die kreisringförmigen diesen umgebenden Behälter
des Auffangbehälters nehmen die unterschiedlichen Fraktionen-des Gemenges auf, wobei
die Anzahl der kreisringförmigen Behälter plus des mittleren Behälters der Anzahl
der unterschiedlichen Komponenten des Gemenges entspricht.
[0008] Bei dem Polradzylinder werden die Pole durch Polleisten gebildet, die in Umfangsrichtung
ein tangential ausgerichtetes alternierendes Magnetfeld erzeugen.
[0009] Mit Vorteil kann der Polradzylinder von einem magnetisch durchlässigen Schutzzylinder
umgeben sein, dessen oberes Ende durch einen Leitkonus abgeschlossen ist. Hierdurch
wird verhindert, daß Gemen
geteile mit dem Polradzylinder in Berührung kommen. Dabei kann es vorteilhaft sein,
daß der Durchmesser der Zuführung größer ist als der des Schutzzylinders, so daß durch
den Leitkonus und diese Bemessung ein kreisrin
gförmiger Mantelstrom um den Polradzylinder herumgeführt werden kann. Ferner ist es
vorteilhaft, wenn der Durchmesser des mittleren zylindrischen Behälters des Auffangbehälters
größer ist als der des Schutzzylinders. Abmessungen des Auffangzylinders in radialer
Richtung und die Unterteilung der kreisringförmigen Behälter entsprechen der Ablenkung
der zu sortierenden Bestandteile des Gemenges.
[0010] Mit besonderem Vorteil besteht der Polradzylinder aus mehreren übereinander mit koaxial
zur Zylinderachse angeordneten Polscheiben, deren Polarität in Achsrichtung alterniert
und die sternförmig ausgebildet sind, wobei die radial vorspringenden Abschnitte der
alternierenden Polscheiben in Umfangsrichtung derart gegeneinander versetzt sind,
daß jeweils die vorspringenden Abschnitte gleicher Polarität der alternierenden Polscheiben
in Achsrichtung fluchten und wobei jeweils diese fluchtenden, radial vorspringenden
Abschnitte gleicher Polarität eine Polleiste tragen und mittels
.,dieser miteinander verbunden sind. Dies bedeutet, daß die einzelnen Polscheiben im
Bereich der Polleisten anderer Polarität mit Ausnehmungen versehen sind, und dadurch
werden die dort vorhandenen Streuflüsse begrenzt. Die Pole des Polradzylinders werden
also durch Polleisten gebildet, die das Feld der Polscheiben gleicher Polarität in
ein tangential ausgerichtetes Feld orientieren, so daß die wechselnde radiale Polarität
der Polscheiben in eine alternierende Polarität am Polzylinderumfang ausgerichtet
wird.
[0011] Mit besonderem Vorteil können die Polleisten auswechselbar sein, um hierdurch eine
weitere Möglichkeit einer Beeinflussung der Verfahrensparameter zu schaffen. Die Polleisten
können unterschiedliche Längen aufweisen. Dies ermöglicht, längs des Rotors die Induktionsfrequenzen
zu variieren, um unterschiedlich schwere Stücke verschieden zu beeinflussen. Diese
Beeinflussung ist möglich, indem beispielsweise nur einige Polleisten über die gesamte
Länge des Rotors angeordnet werden, während andere dazwischen gesetzte nur über den
Teil der Länge sich erstrecken. In diesem Zwischenbereich erhöht sich dann die Induktionsfrequenz
entsprechend der erhöhten Anzahl von Polleisten.
[0012] Die sternförmig ausgebildeten Polscheiben können symmetrisch ausgebildet sein, so
daß deren radial vorspringenden Abschnitte im gleichen Abstand voneinander um den
Umfang der Polscheibe verteilt sind. Es ist aber auch möglich, daß die sternförmig
ausgebildeten Polscheiben asymmetrisch ausgebildet sind, so daß deren vorspringende
Abschnitte in bestimmten Umfangsabschnitten dichter beieinanderliegen als.in anderen
und der Polradzylinder somit in bestimmten Umfangsabschnitten eine größere Anzahl
Polleisten trägt als in anderen.
[0013] Außerdem ist es noch möglich, daß in bestimmten Umfangsabschnitten bei symmetrischer
Ausbildung der Polscheiben weniger Polleisten angeordnet werden als in anderen.
[0014] Die Polscheiben können Permanentmagnete sein. Sie können aber auch Pole von Elektromagneten
sein. Wenn die Polscheiben Pole von Elektromagneten sind, weisen die Polscheiben Naben
längeren Durchmessers auf, so daß zwischen diesen Polscheiben im Polradzylinder ringförmige
Aussparungen vorhanden sind, in denen mit Erregerstrom speisbare Rundspulen angeordnet
sind. Es wird hierbei ein der Herstellung von Bandrollen entsprechender Aufbau erzielt.
[0015] Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung
erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Polradzylinders,
Fig. 3 eine Draufsicht auf diesen Polradzylinder,
Fig. 4 eine weitere Draufsicht auf den Polradzylinder, wobei das durch den Polradzylinder
erzeugte alternierende Magnetfeld veranschaulicht ist,
Fig. 5 eine schematische Darstellung der durch den Polradzylinder erzeugten, auf die
Gemengeteile wirkenden Kraftkomponenten,
Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung des elektromagnetischen Polradzylinders
und
Fig. 7 eine schematische Seitenansicht eines Abschnittes des Polradzylinders mit Polleisten
unterschiedlicher Länge.
[0016] Fig. 1 zeigt einen Polradzylinder 3 mit senkrecht stehender Zylinderachse 4. Dieser
Polradzylinder 3 ist mittels Achsstummeln 24 in Lagern 23 drehbar gelagert und kann
mittels eines nicht dargestellten Antriebes, beispielsweise mittels eines elektromotorischen
Antriebs, mit einstellbaren Drehzahlen gedreht werden. Dieser Polradzylinder 3 weist
an seinem Umfangsich parallel zur Zylinderachse 4 erstreckende Polleisten 5 auf. Die
Polarität dieser Polleisten 5 alterniert um den Umfang herum, so daß durch diese Polleisten
die in Fig. 4 schematisch dargestellten Feldlinienbilder 25 alternierender Polarität
ausgebildet werden.
[0017] Oberhalb dieses Polradzylinders 3 ist ein Zuführungsrohr 11 für das Gemenge 1 angeordnet.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Gemenge 1 aus den unterschiedlichen
Nichteisenmetallen 6 und 7, die verschiedene Leitfähigkeit aufweisen. Der Polradzylinder
3 ist von einem Schutzmantel 13 aus magnetisch durchlässigem Material umgeben, und
dieser Schutzmantel 13 ist oben von einem Leitkonus 14 abgeschlossen. Der Leitkonus
14 erstreckt sich in das Zuführungsrohr 11 hinein, welches einen größeren Durchmesser
als der Schutzzylinder 13 aufweist.
[0018] Unter dem Polradzylinder 3 ist ein Auffangbehälter 12 für die verschiedenen voneinander
getrennten Nichteisenmetalle angeordnet. Dieser Auffangbehälter 12 weist einen mittleren
zylindrischen Behälter 9 auf, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des
Schutzzylinders 13. Um diesen zylindrischen Behälter herum ist beim dargestellten
Ausführungsbeispiel ein kreisringförmiger Behälter 10 angeordnete Die beiden Behälter
werden durch eine ringförmige Trennwand 26 voneinander getrennt. Die Anzahl der ringförmigen
Behälter plus des mittleren Behälters entspricht der Anzahl der im Gemenge 1 vorhandenen
Nichteisenmetalle 6, 7. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um
ein Gemenge 1 mit zwei verschiedenen Nichteisenmetallen 6, 7, so daß neben dem zentralen
zylindrischen Behälter 9 lediglich ein kreisringförmiger Behälter 10 vorgesehen ist.
Die Anzahl der kreisringförmigen Behälter und die geometrische Anordnung kann entsprechend
der Anzahl und der Art der Nichteisenmetalle im Gemenge 1 abgeändert werden.
[0019] Wie die Fig. 1 zeigt, wird das Gemenge 1 über die Zuführung 11 am Polradzylinder
3 in Form eines zylindrischen Mantelstromes herumgeführt. Durch die Zuführung um den
ganzen Umfang des Polradzylinders herum ist ein großer Durchsatz möglich.
[0020] Wie die Fig. 2 bis 4 zeigen, besteht der Polradzylinder 3 aus übereinander angeordneten
Polscheiben 15, 16. Diese Polscheiben 15, 16 haben in Achsrichtung unterschiedliche
Polarität, und diese Polscheiben sind, wie insbesondere die Fig. 3 und 4 zeigen, strnförmig
ausgebildet. Durch diese sternförmige Ausbildung haben die Polscheiben 15, 16 radial
vorspringende Abschnitte 17, 18. Wie insbesondere die Fig. 4 zeigt, sind diese radial
vorspringenden Abschnitte 17, 18 in Umfangsrichtung derart gegeneinander versetzt,
daß Vorsprünge gleicher Polarität miteinander fluchten. Die Vorsprünge gleicher Polarität
tragen jeweils eine sich in Achsrichtung erstreckende Polleiste und werden durch diese
Polleisten miteinander verbunden. Durch diesen Aufbau wird um den Polradzylinder 3
herum ein alternierendes Magnetfeld erzeugt, dessen Magnetfeldlinien schematisch in
Fig. 4 dargestellt sind. Es wird also durch diese Polleisten 5 ein tangential ausgerichtetes
Feld hervorgerufen, welches eine alternierende Polarität am Polradzylinder aufweist.
Wenn nun dieser Polradzylinder rotiert und das Gemenge 1 des Zylinderstroms 2 um den
Polradzylinder 3 herumströmt, so entstehen in den Nichteisenmetallteilen 6 und 7 Wirbelströme,
und es werden tangentiale und radiale Kräfte hervorgerufen, die schematisch in Fig.
5 dargestellt sind. Dies führt je nach Frequenzerregung zu verschiedenen Ablenkungen
der Teile 6 und 7, wobei diese verschiedenen Ablenkungen praktisch dann zur Trennung
der Teile führen, so daß, wie in Fig. 1 dargestellt, die Teile 6 in den Behälter 10
fallen, und die Teile 7 in den Behälter 9.
[0021] Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung kann unterschiedlich auf die zu trennenden
Teile eingewirkt werden. Man kann nämlich bei einer gegebenen Erregung die erforderliche
Frequenz durch die Winkelgeschwindigkeit und durch die Polzahl des rotierenden Polradzylinders
ändern. Die Frequenz ist fast beliebig variierbar, und es ist eine einfache Anpassung
an die jeweils vorkommenden abzutrennenden Stückgrößen, beispielsweise durch eine
Drehzahleinstellung, möglich.
[0022] Fig. 7 zeigt eine weitere Möglichkeit der Einflußnahme auf die Verfahrensparameter.
Hier wird entlang des Polradzylinders 3 die Induktionsfrequenz geändert. Wie die Fig.
7 zeigt, sind längs des Polradzylinders 3 Polleisten 5, 19 angeordnet, die eine unterschiedliche
Länge haben. Die Polleisten 19 sind kürzer als die Polleisten. In dem Bereich des
Polradzylinders 3, in dem sich die kürzeren Leisten 19 befinden, wird mit höherer
Frequenz induziert als in den anderen Bereichen. Man kann also durch eine entsprechenden
Wahl der Längen der Polleisten und der Anordnung dieser Polleistenlänge einen Wirkungsbereich
mit unterschiedlichen Induktionsfrequenzen erzeugen und somit auf die Verfahrensparameter
einwirken.
[0023] Weiterhin kann man beispielsweise über einen Umfangsabschnitt des Polradzylinders
3 hinweg mehr Polleisten 5 anordnen als in anderen Umfangsbereichen.
[0024] Vorzugsweise sind, wie Fig. 4 zeigt, die sternförmigen Polscheiben 15, 16 symmetrisch
ausgebildet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind jeweils vier radial vorspringende
Abschnitte 17, 18 vorgesehen. Es können aber auch mehr sein. Die Polscheiben sind,
wie Fig. 4 zeigt, derart ausgebildet und angeordnet, daß diese Polscheiben im Bereich
der Polleisten anderer Polarität Ausnehmungen 26 aufweisen, um die dort vorhandenen
Streuflüsse zu begrenzen.
[0025] Es ist auch möglich, die Polscheiben derart asymmetrisch auszubilden, daß in gewissen
Umfangsabschnitten die radial vorspringenden Abschnitte 17, 18 dichter beieinander
liegen als in anderen Umfangsabschnitten.
[0026] Die Polscheiben 15, 16 können Permanentmagnete sein.
[0027] Wie die Fig. 6 zeigt, ist es jedoch auch möglich, daß die Polscheiben 15a, 16a Pole
von Elektromagneten sind. Bei dieser Ausführungsform tragen die Polscheiben 15a, 16a
axial sich erstreckende Naben 20, die einen geringeren Durchmesser haben als die Polscheiben
15a, 16a, so daß, wenn der Polradzylinder 3 aus diesen Polscheiben 15a, 16a zusammengesetzt
wird, zwischen diesen Polscheiben Aussparungen 21 vorhanden sind. Diese Aussparungen
21 nehmen mit einem Erregerstrom speisbare Rundspulen 22 auf.
1. Verfahren zum Sortieren von leitenden, nichtferromagnetischen Gemengen, welche
Nichteisenmetalle verschiedener Leitfähigkeit enthalten,' dadurch gekennzeichnet,
daß das Gemenge (1) in einem kreisringförmigen Zylinderstrom (2) um einen senkrecht
stehenden rotierenden Polradzylinder (3) mit sich am Umfang parallel zur Zylinderachse
(4) erstreckenden Polleisten (5), deren Polarität in Umfangsrichtung alterniert, herumgeführt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu sortierenden Nichteisenmetalle
in ihrer Bewegungsbahn längs des Polradzylinders (3) durch Wirbelstromeinflüsse tangentialen
und radialen Kräften ausgesetzt werden, die je nach Frequenz und Erregung unterschiedlich2Ablenkungen
der verschiedenen Nichteisenmetalle erzeugen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer gegebenen Erregung
die erforderliche Frequenz durch die Winkelgeschwindigkeit und die Polzahl und die
Verteilung der Polleisten (5) um den Umfang des rotierenden Polradzylinders (3) eingestellt
wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemenge
(1) senkrecht von oben um den gesamten Umfang des Polradzylinders (3) herum zugeführt
wird und daß die getrennten Nichteisenmetalle unterhalb des Polradzylinders (3) in
voneinander getrennten zylindrischen (9) und kreisringförmigen (10) Behältern aufgefangen
werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß ein drehbarer,senkrecht stehender, elektromagnetischer oder permanentmagnetischer
Polradzylinder (3) vorgesehen ist, der am Umfang parallel zur Zylinderachse (4) sich
erstreckende Polleisten (5) aufweist, deren Polarität in Umfangsrichtung alterniert,
daß oberhalb des Polradzylinders (3) eine Zuführung (11) für das Gemenge (1) koaxial
zur Zylinderachse (4) des Polradzylinders (3) angeordnet ist und daß unterhalb des
Polradzylinders (3) ein zylindrischer Auffangbehälter (12) mit einem mittleren zylindrischen
Behälter (9) und wenigstens einem diesen umgebenden kreisringförmigen Behälter (10)
koaxial zur Zylinderachse (4) des Polradzylinders (3) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Polradzylinder (3)
von einem magnetisch durchlässigen Schutzzylinder (13) umgeben ist, dessen oberes
Ende durch einen Leitkonus (14) abgeschlossen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser
der Zuführung (11) größer ist als der des Schutzzylinders (13).
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser
des mittleren zylindrischen Behälters (9) des Auffangbehälters (12) größer ist als
der des Schutzzylinders (13).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Polradzylinder
(3) aus mehreren übereinander in koaxial zur Zylinderachse (4) angeordneten Polscheiben
(15, 16) besteht, deren Polarität in Achsrichtung alterniert und die sternförmig ausgebildet
sind, daß die radial vorspringenden Abschnitte (17, 18) der alternierenden Polscheiben
(15, 16) in Umfangsrichtung derart gegeneinander versetzt sind, daß jeweils die radial
vorspringenden Abschnitte (17, 18) gleicher Polarität der alternierenden Polscheiben
(15, 16) in Achsrichtung fluchten und daß jeweils diese fluchtenden radial vorspringenden
Abschnitte (17, 18) gleicher Polarität eine Polleiste (5) tragen und mittels dieser
miteinander verbunden sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Polleisten (5) auswechselbar montiert sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Polleisten (5, 19) unterschiedliche Längen aufweisen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
sternförmig ausgebildeten Polscheiben (15, 16) symmetrisch sind, so daß deren radial
vorspringenden Abschnitte (17, 18) im gleichen Abstand voneinander um den Umfang der
Polscheiben (15, 16) verteilt sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
sternförmig ausgebildeten Polscheiben (15, 16) asymmetrisch ausgebildet sind, so daß
deren vorspringenden Abschnitte in bestimmten Umfangsabschnitten dichter beieinander
liegen als in anderen und der Polradzylinder (3) somit in bestimmten Umfangsabschnitten
eine große Anzahl Polleisten (4, 19) trägt als in anderen.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Polscheiben (15, 16) Permanentmagnete sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Polscheiben (15a, 1 a) Pole von Elektromagneten sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Polscheiben (15a,
16a) Naben (20) geringeren Durchmessers aufweisen, so daß zwischen diesen Polscheiben
(15a, 16a) im Polradzylinder (3) ringförmige Aussparungen (21) vorhanden sind, in
denen mit Erregerstrom speisbare Rundspulen (22) angeordnet sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in verschiedenen Umfangsabschnitten
des Polradzylinders (3) die Anzahl der Polleisten (5) verschieden ist.