[0001] Die Erfindung betrifft einen luftunterstützten Trenner.
[0002] In Anlagen zum Aufbereiten von Feststoffgemischen oder von Schrott eingesetzte Ventilatoren
oder Gebläse, wie insbesondere für Luftherde oder für Windsichter in der Metall- und
Abfallaufbereitung oder für die Luftansaugung von Trenntellern bei der Abfall- bzw.
Altstoff-Aufbereitung, werden mit sehr leistungsstarken Antriebsmotoren und damit
entsprechend hoher Leistungsaufnahme des Motors, d.h. großem Stromverbrauch betrieben.
[0003] Zum Trennen leichter von schweren Gutteilen (Leicht-/Schwertrennung) sind als Schwerteilausleser
bezeichnete Luftherde bekannt. Im Maschinengehäuse derartiger Luftherde ist in aller
Regel ein in Längsrichtung geneigtes Sieb angeordnet, dem das zu sortierende Feststoffgemisch
über einen Förderer und eine für eine gleichmäßige Beschickung des Siebes bzw. Auslesetisches
sorgende Materialaufgabe zugeführt wird. Die das Sieb von unten nach oben durchströmende
Luft versetzt die spezifisch leichteren Bestandteile des Feststoffgemisches in fließähnlichen
Zustand. Die hierzu benötigte, staubfreie Arbeitsluft wird von einem entweder externen
oder im Maschinengehäuse angeordneten Ventilator aus der Umgebungsluft angesaugt.
[0004] Die spezifisch schwereren Bestandteile des aufgegebenen Feststoffgemisches liegen
unmittelbar auf dem Sieb und werden aufgrund der Schwingbewegung und der Rauhigkeit
des Siebes zum höhergelegenen Ende des Siebes befördert. Damit sich eine Wurfbewegung
erreichen läßt, wozu der Luftherd definiert schwingen muß, stützt sich das Maschinengehäuse
auf mindestens zwei Lenkerpaaren ab, die die von einem Schubkurbelantrieb erzeugte
Antriebsleistung in das Maschinengehäuse einleiten; alternativ läßt sich am Maschinengehäuse
mindestens ein Unwuchtmotor vorsehen. Die Leichtfraktion (Leichtgut) fließt stets
zum tiefergelegenen und die Schwerfraktion (Schwergut) stets zum höhergelegenen Herdende
hin, von wo das Leicht- und das Schwergut über jeweils einen Austrag zum Abtransport
auf einen Folgeförderer gegeben werden.
[0005] Ein solcher Luftherd arbeitet am besten, wenn das Verhältnis von Leicht- zu Schwergut
sowie der Luftdruck konstant sind. Es hat sich herausgestellt, daß dies vor allem
dann nicht gewährleistet werden kann, wenn es sich bei dem aufgegebenen Feststoffgemisch
um Material aus Elektronikschrott, Shredderschutt, Kabelabfällen oder um sonstige
Gemische aus NE-Metallen, beispielsweise vorwiegend bestehend aus Kupfer, Zink, Messing,
Magnesium und Aluminium mit unterschiedlicher Korngröße und Kornform handelt. Diese
für die NE-Metall-Aufbereitung vorgesehenen Feststoffgemische besitzen vor allem bei
Korngrößen über 10 mm eine sehr heterogene Kornform; außerdem verändert sich ihre
Zusammensetzung ständig.
[0006] Der Trennerfolg aus den Luftherden ist daher unzureichend und der Austrag häufig
ein Zufallsprodukt. Die unbefriedigenden Betriebsergebnisse eines Luftherdes, vor
allem bei der NE-Metall-Aufbereitung, bei der es darum geht, ein Produkt (Leicht-
oder Schwergut) abzutrennen, z.B.einen möglichst großen Aluminium-(Leichtgut)-Anteil
zurückzugewinnen, d.h. vom Schwergut (Kupfer, Bronze, Messing, Blei etc.) abzutrennen,
verschlechtern sich dann noch, wenn sich während des Betriebes die Temperatur und
davon abhängig die Luftdichte entsprechend verändert, die bei zunehmender Temperatur
abfällt. Über dem Sieb ist dann kein ausreichender Tragdruck mehr vorhanden, der verhindern
könnte, daß das Leichtgut zusammen mit dem Schwergut ausgetragen wird. Denn bei fehlendem
Luftdruck wandert das gesamte Aufgabegut nach oben, da sich dann ausschließlich die
Förderkomponente des Schwingsiebes auswirkt; hingegen würde bei extrem hohem Luftdruck
auch das Schwergut nach unten ausgetragen werden, weil das gesamte Aufgabegut entsprechend
der Siebneigung mit dem sich über dem Sieb aufbauenden Luftpolster bzw. aufgrund dessen
Tragdruck nach unten flösse.
[0007] Zwar ist es bei Luftherden bekannt, die Luftströmung im Zuführkanal zum Sieb mittels
manuell über ein gemeinsames Handrad oder von einem Elektroantrieb zu verstellenden
Drosseln bzw. Klappen zu beeinflussen, jedoch beseitigen die - außerdem mechanisch
sehr aufwendigen, über Hebelgestänge miteinander gekoppelten - Drosselverstellungen
die obigen Schwierigkeiten nicht. Trotz der Drosseln bzw. Klappen wirbelt die von
außerordentlich leistungsstarken, beispielsweise von 10 bis 15 KW-Ventilatoren bzw.
Gebläsen zugeführte Luft oberhalb des Siebes so stark, daß sich Leicht- und Schwergut
unerwünscht vermischen. An den Drosselklappen entsteht außerdem ein zusätzlicher Reibungsverlust,
welcher eine die Umgebungstemperatur erhöhende Wärme erzeugt, die wiederum die Dichte
der Luft verringert. Wechselnde Betriebsbedingungen aufgrund einer unterschiedlichen
Beschaffenheit und/oder Zusammensetzung des aufzubereitenden Materials treten auch
bei einem Trennteller - z.B. beeinflußt von nassen oder trockenen Papieranteilen -
und einem Shredder auf, bei dem weiterhin beispielsweise der Füllungsgrad sowie Witterungseinflüsse
für das Trennergebnis ausschlaggebend sind. Um im Anschluß an die Shredder-Entstaubung
und den -Sichter dennoch ein sauberes Produkt zu erhalten, wird der Anlage meistens
eine deutlich überhöhte Luftmenge zugeführt. Das bedeutet nicht nur entsprechend große
Ventilatoren oder Gebläse mit dazugehörenden leistungsstarken Motoren, sondern auch
einen hohen Energieverbrauch.
[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebsweise, d.h. vor allem die Trennschärfe
bei Trennprozessen mit stark schwankenden Betriebsbedingungen eines luftunterstützten
Trenners, insbesondere von Luftherden, Windsichtern und/oder Shredderentstaubungen
und Trenntellern zu verbessern, den Energiebedarf zu verringern sowie dauerndes Nachstellen
von mechanisch betätigten Drosselklappen zu vermeiden.
[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch elektronisch geregelten Luftdruck gelöst.
Auf diese Weise läßt sich eine exakte, feinfühlige Regelung des Luftdruckes und damit
ein geregelter Trennprozeß erreichen, bei dem sich hinsichtlich der zugeführten Luftmenge
eine gute Anpassung an die jeweilige Zusammensetzung und/oder Beschaffenheit des aufgegebenen
Materials ergibt, was es erlaubt, mit großer Trennschärfe ein sauberes Produkt abzutrennen.
Mittels beispielsweise eines geregelten Luftherdes läßt sich das in einem Feststoffgemisch
enthaltene Aluminium nahezu völlig zurückgewinnen, d.h. die Aluminiumverluste lassen
sich auf einen Wert unter 3% und damit weit niedriger als z.B. in einer bekannten
Schwimm-Sink-Anlage halten. Schließlich läßt sich auch eine gleichmäßige Luftgeschwindigkeit
in der Trennzone einstellen. Den jeweiligen Ist-Wert des Luftdruckes ermittelt ein
Sensor, der bei einer Shredderanlage in der Entstaubungsleitung zwischen dem Shredder
und einem Abscheider (Zyklon) und/oder der Saugleitung zwischen dem Sichter und einem
Abscheider und bei einem Luftherd oder einem Trennteller in der Druckleitung des Ventilators
angeordnet sein kann.
[0010] Es empfiehlt sich, einen mittels eines Frequenzumrichters drehzahlgeregelten Ventilator
einzusetzen. In diesem Fall gibt ein dem Frequenzumrichter zugeordneter Regler einen
Soll-Wert vor; verringert sich, z.B. mit zunehmender Betriebs- und/oder Außentemperatur,
die Luftdichte, so daß der Luftdruck abfällt, bewirkt der Regler über den Frequenzumrichter
eine entsprechende Erhöhung der Drehzahl des den Ventilator antreibenden Motors bis
der Sollwert des Luftdruckes erreicht ist. Somit läßt sich eine Drehzahlregelung des
Ventilators - dessen Ist-Wert über ein Potentiometer vorgegeben werden kann - trotz
Temperaturunterschieden ein konstanter Luftdruck mittels des Frequenzumrichters erreichen.
[0011] Wenn bei einem Luftherd die Stromaufnahme seines Antriebsmotors als Führungsgröße
für den Soll-Wert des Luftdruckes eingesetzt wird, läßt sich der Luftdruck auch an
wechselnde Zusammensetzungen des aufgegebenen Feststoffgemisches anpassen. Wie sich
herausgestellt hat, nimmt nämlich der den Luftherd in Schwingung versetzende Antriebsmotor
mehr Strom auf, wenn der Schwergut-Anteil zunimmt und weniger, wenn der Leichtgut-Anteil,
d.h. insbesondere Aluminium in dem Feststoffgemisch zunimmt. Zwar ist die Änderung
der Motorstromaufnahme sehr gering, jedoch läßt sich mit einer elektronischen Spreizung
eine Regelkomponente erreichen. Wenn somit der Schwergutanteil, in dem Feststoffgemisch
abnimmt, wird der Luftdruck durch entsprechend höhere Drehzahl des den Ventilator
antreibenden Motors erhöht, so daß trotz des geringeren Schwergut-Anteils das Leichtgut
dennoch den dafür bestimmten Austrag erreicht; es schwimmt nämlich aufgrund des dann
höheren Tragdruckes auf dem Luftpolster über dem Sieb auf und fließt zum tiefergelegenen
Leichtgut-Austrag ab.
[0012] Beim Betrieb mittels eines - handelsüblichen - Frequenzumrichters lassen sich weniger
leistungsstarke Ventilatoren bzw. Gebläse und Antriebsmotoren einsetzen, denn in Versuchen
mit einem Luftherd hat sich bestätigt, daß bei einer Regelung des Luftdruckes die
Leistungsaufnahme des Antriebsmotors unter 50% gesenkt werden kann, woraus sich ein
erheblich geringerer Stromverbrauch und damit eine Kostenersparnis ergibt; es ist
somit möglich, von vornherein einen entsprechend leistungsschwächeren Antriebsmotor
nebst Ventilator zu installieren.
[0013] Mit vorteilhaft dem Ventilator im Luftherd nachgeschalteten Einbauten, z.B. Prall-
und Leitblechen, läßt sich der Luftdruck über die Länge des Siebes verändern und eine
gewünschte Luftverteilung unterhalb des Gutbettes erreichen.
[0014] Vorteilhaft wird das den Schwergutaustrag aufweisende Herdende weniger durchlüftet
als das Herdende mit dem Leichtgutaustrag, was sich durch ein unterhalb des Schwergutaustrags
angeordnetes Prallblech erreichen läßt. Die zum Schwergutaustrag hin niedrigere Schicht
des Feststoffgemischs wird damit weniger durchlüftet als die höhere, mehrlagige Schicht
oberhalb des Siebes im Bereich des Leichtgutaustrags. Diese Maßnahme unterstützt den
außerordentlich hohen Trenngrad bei einem erfindungsgemäß geregelten Luftherd, denn
aufgrund des im Bereich des Schwergutaustrags geringeren Luftstroms kann ein Schwergutteil,
z.B. Kupferstück, von der Luft nicht in den zum Leichtgutaustrag wandernden Förderstrom
geblasen werden.
[0015] Wenn sich das Sieb zum Schwergutaustrag hin verjüngt, wird die erreichte, hohe Trenngenauigkeit
unterstützt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß durch einen solchen - vorzugsweise durch
auf dem Sieb angeordnete Längskeile erreichten - Querschnittsverlauf, bei dem der
Luft ein zum Austragsende hin geringer werdender Durchtrittsquerschnitt zur Verfügung
steht, verhindert wird, daß die Bestandteile des aufgegebenen Feststoffgemischs von
dem Luftstrom in eine Drehbewegung versetzt werden und sich dadurch zur falschen Austragseite
bewegen.
[0016] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der
nachfolgenden Beschreibung, in der anhand eines Luftherdes einige Ausführungsbeispiele
des Gegenstandes der Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen erfindungsgemäßen, eine elektronische Luftdruckregelung aufweisenden Luftherd,
in schematischer Seitenansicht;
- Fig. 2
- einen erfindungsgemäßen Luftherd mit in seinem Gehäuse angeordneten Luftleitblechen,
in schemtischer Seitenansicht und ohne Regelung;
- Fig. 3
- den Luftherd gemäß Fig. 1 oder Fig. 2 mit sich zum Schwergutaustrag hin verjüngendem
Sieb, in schematischer Draufsicht als Einzelheit; und
- Fig. 4
- eine andere Ausführung eines Luftherdes mit sich zum Schwergutaustrag hin verjüngendem
Sieb, in schematischer Draufsicht.
[0017] Ein Luftherd 1 besitzt ein Maschinengehäuse 2, das mittels eines Schubkurbelantriebs
über Lenker 3 und einen Antriebsmotor 4 in Schwingungen versetzt wird. Der Luftherd
1 ist mit einer elektronischen Regelung 5 versehen, die den Luftdruck unter einem
zum tiefer gelegenen Leichtgut-Austrag 6 hin geneigten Sieb 7 konstant hält. Auf das
Sieb 7 wird das zu trennende, Leichtgut und Schwergut enthaltende Feststoffgemisch
aufgegeben, wie in Fig. 2 durch einen Materialaufgabepfeil 8 verdeutlicht wird. Während
das in dem Feststoffgemisch enthaltene Leichtgut aufgrund des von unterhalb des Siebes
7 mittels eines Ventilators 9 (vgl. Fig. 1) über einen Lufteinlaß 11 in das Maschinengehäuse
2 zugeführten Luftstroms aufschwimmt und entsprechend der Neigung des Siebes 7 zum
Leichtgutaustrag 6 hin abrutscht, gelangt das Schwergut aufgrund der Schwingungen
des Maschinengehäuses 2 zum Schwergutaustrag 12 am höher gelegenen Ende des Siebes
7.
[0018] Der die Schwingungen des Luftherdes 1 erzeugende Antriebsmotor 4 ist elektrisch mit
einem Regler 13 verbunden, der bei sich verändernder Zusammensetzung des auf das Sieb
7 aufgegebenen Feststoffgemischs 14 (vgl. Fig. 2) die dann entsprechend größere oder
kleinere Stromaufnahme des Antriebsmotors 4 als Führungsgröße w für den Sollwert des
Luftdruckes abgreift. Wenn das Verhältnis von Leicht- zu Schwergut im aufgegebenen
Feststoffgemisch 14 nicht mehr konstant ist, sich z.B. der Schwergut-Anteil verringert,
wie insbesondere bei überwiegend aus zerkleinerten Eisen-bahnwaggons bestehendem Aufgabegut,
sinkt die Stromaufnahme des Antriebsmotors 4. Dieser Wert geht als Führungsgroße w
für den Soll-Wert des Luftdruckes in den Regler 13 ein, der eine entsprechende Stellgröße
y für einen Frequenzumrichter 15 bildet, über den die Drehzahl eines den Ventilator
9 antreibenden Motors 16 gesteuert wird. Bei sinkender Motorstromaufnahme bewirkt
eine höhere Ventilatordrehzahl, daß sich der Luftdruck entsprechend erhöht und damit
trotz der geänderten Gemischzusammensetzung das Leichtgut nicht unerwünscht über den
Schwergutaustrag 12 austritt, sondern aufgrund des unter dem Sieb 7 größeren Luftdruckes
nach unten, zum Leichtgutaustrag 6 gelangt, denn der Tragdruck des Luftpolsters wird
größer.
[0019] Steigt der Schwergut-Anteil, z. B. durch Änderung des Aufgabematerials, erhöht sich
im gleichen Maße die Stromaufnahme des Antriebsmotors 4 und geht ein entsprechender
Wert in den Regler 13 ein, so daß über den Frequenzumrichter 15 die Drehzahl des Ventilatormotors
16 niedriger eingestellt und damit der Luftdruck verringert wird. In diesem Fall verhindert
nämlich das in dem Feststoffgemisch überwiegend vorhandene Schwergut ein Hochwandern
des Leichtgutes zum Schwergutaustrag 12. Mittels der Regelung 5 läßt sich somit der
Luftdruck abhängig von der jeweiligen Zusammensetzung des Feststoffgemisches 14 exakt
und feinfühlig einstellen.
[0020] Der Regelkreis 5 besitzt zudem einen Regler 17, der ebenfalls an den Frequenzumrichter
15 angeschlossen ist und in den der von einem Drucksensor 18 erfaßte Ist-Wert des
Luftdruckes als Regelgröße x eingeht. Ändert sich der Luftdruck aufgrund äußerer Einflüsse,
wie insbesondere der Temperatur, so liefert der Regler 17 eine entsprechende Stellgröße
y für den Frequenzumrichter 15, der dann die Drehzahl des Antriebsmotors 16 des Ventilators
9 entweder erhöht oder erniedrigt, bis der Luftdruck unter dem Sieb 7 mit dem im Regler
17 vorgegebenen Sollwert übereinstimmt, so daß ein konstanter Luftdruck aufrechterhalten
bleibt.
[0021] Dem Ventilator 9 sind im Maschinengehäuse 2 als Prall- bzw. Luftleitbleche ausgebildete
Einbauten 19 nachgeschaltet, die den über den Lufteinlaß 11 eintretenden Luftstrom
unterhalb des Siebes 7 umlenken und verteilen. Die in Richtung zum Schwergutaustrag
12 hin niedrigere Schicht des Feststoffgemisches 14 wird weniger und die zum Leichtgutaustrag
6 hin höhere, die auf dem Luftpolster aufschwimmenden und auszutragenden Leichtgut-Anteile
enthaltende Schicht des Feststoffgemisches 14 wird mehr von der Luft durchströmt.
Das Sortieren bzw. Trennen von Leicht- und Schwergut wird durch auf dem Sieb 7 angeordnete
Längskeile 21 begünstigt. die die Durchtrittsfläche des Siebes 7 zum Schwergutaustrag
12 hin verkleinern (s.Fig. 3 und 4), und auf diese Weise einen gezielten Förderstrom
unterstützen.
1. Luftunterstützter Trenner, gekennzeichnet durch elektronisch geregelten Luftdruck.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mittels eines Frequenzumrichters (15) drehzahlgeregelten Ventilator (9).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Luftherd (1) die Stromaufnahme seines Antriebsmotors (4) als Führungsgröße
(w) für den Soll-Wert des Luftdruckes eingesetzt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch dem Ventilator (9) im Luftherd (1) nachgeschaltete Einbauten (19).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das den Schwergutaustrag (12) aufweisende Herdende weniger durchlüftet wird als
das Herdende mit dem Leichtgutaustrag (6).
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Sieb (7) zum Schwergutaustrag (12) hin verjüngt.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch auf dem Sieb (7) angeordnete Längskeile (21).