(19)
(11) EP 0 517 022 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
09.12.1992  Patentblatt  1992/50

(21) Anmeldenummer: 92108326.7

(22) Anmeldetag:  18.05.1992
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)5B07B 11/04, B03B 4/00
(84) Benannte Vertragsstaaten:
BE CH DE ES FR GB LI NL SE

(30) Priorität: 07.06.1991 DE 4118675

(71) Anmelder: Lindemann Maschinenfabrik GmbH
D-40231 Düsseldorf (DE)

(72) Erfinder:
  • Klomfass, Elmar
    W-4006 Erkrath (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
   
       


    (54) Luftunterstützter Trenner


    (57) Bei einem luftunterstützten Trenner (1) werden durch elektronisch geregelten (5) Luftdruck die Betriebsweise, d.h. vor allem die Trennschärfe bei luftunterstützten Trennprozessen mit stark schwankenden Betriebsbedingungen verbessert, der Energiebedarf verringert sowie dauerndes Nachstellen von mechanisch betätigten Drosselklappen vermieden.




    Beschreibung


    [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.


    Ansprüche

    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).
     




    Zeichnung