DE102022104606B3 - POWDER SEPARATION PLANT AND PROCESS FOR SEPARATING THE FERROMAGNETIC FACTOR OF A POWDER FROM ITS NON-FERROMAGNETIC FACTOR - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Pulverscheideanlage (1) zur Abscheidung der ferromagnetischen Fraktion eines Pulvers (P) von dessen nicht-ferromagnetischer Fraktion mit einer Pulverzuführungseinheit (2) und einer Abscheideeinheit (3) - jeweils in Gestalt eines Gurt- oder Bandförderers. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Obertrum (5P) der Pulverzuführungseinheit (2) und das Untertrum (6A) der Abscheideeinheit (3) zumindest teilweise unmittelbar einander zugewandt sind, wobei rückseitig hinter dem Untertrum (6A) der Abscheideeinheit ein Magnetelement (9a) angeordnet ist, das die Tendenz hat, auf dem Obertrum (5P) der Pulverzuführungseinheit liegende ferromagnetische Partikel (F) gegen das Untertrum (6A) der Abscheideeinheit zu ziehen, wobei die besagte Tendenz in Förderrichtung (X) des Obertrums (5P) der Pulverzuführungseinheit zunimmt, weil das Obertrum (5P) der Pulverzuführungseinheit und das Untertrum (6A) der Abscheideeinheit einen sich in Förderrichtung (X) des Obertrums (5P) der Pulverzuführungseinheit verengenden Sichterspalt (10) ausbilden und/oder die Magnetfeldstärke des besagten Magnetelements (9a) entlang der Förderrichtung des Obertrums (5P) der Pulverzuführungseinheit zunimmt, und die Zugrolle (8) für das Untertrum (6A) der Abscheideeinheit ein weiteres Magnetelement (9b) trägt, das die Tendenz hat, ferromagnetische Partikel (F) an dem über sie laufenden Trum zu halten, bis das Trum als neues Obertrum (5A) von ihr abgezogen wird.The invention relates to a powder separating system (1) for separating the ferromagnetic fraction of a powder (P) from its non-ferromagnetic fraction, with a powder feed unit (2) and a separating unit (3) - each in the form of a belt or belt conveyor. The invention is characterized in that the upper run (5P) of the powder feed unit (2) and the lower run (6A) of the separating unit (3) at least partially face each other directly, with a magnetic element (9a ) which tends to pull ferromagnetic particles (F) lying on the upper strand (5P) of the powder feed unit towards the lower strand (6A) of the separator unit, said tendency in the conveying direction (X) of the upper strand (5P) of the powder feed unit increases because the upper strand (5P) of the powder feed unit and the lower strand (6A) of the separating unit form a sifter gap (10) that narrows in the conveying direction (X) of the upper strand (5P) of the powder feed unit and/or the magnetic field strength of said magnetic element (9a) along direction of travel of the upper run (5P) of the powder feed unit, and the traction roller (8) for the lower run (6A) of the separator unit carries another magnetic element (9b) which tends to attract ferromagnetic particles (F) on the run passing over it hold until the strand is pulled off it as a new upper strand (5A).
Description
Die Erfindung betrifft eine Pulverscheideanlage zur Abscheidung der ferromagnetischen Fraktion eines Pulvers von dessen nicht-ferromagnetischer Fraktion nach Art des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie das Verfahren zur entsprechenden Abscheidung der ferromagnetischen Fraktion eines Pulvers von dessen nicht-ferromagnetischer Fraktion.The invention relates to a powder separation system for separating the ferromagnetic fraction of a powder from its non-ferromagnetic fraction according to the preamble of
TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND
Eines der meistgenutzten Verfahren in der additiven Fertigung ist das sogenannte „selektive Laserschmelzen“ im Pulverbettverfahren. Hier wird stets auf die komplette Fläche der Grundplatte das entsprechende Pulvermaterial aufgebracht; jedoch nur ein Bruchteil (meist ca. 10% - 15%) dieses Pulvermaterials wird auch tatsächlich selektiv zu einem Bauteil verschmolzen. Dieses Verschmelzen geschieht meist schrittweise, indem die Grundplatte immer wieder um den Betrag der aufgebrachten Schichtdicke des Pulvermaterials abgesenkt wird.One of the most commonly used processes in additive manufacturing is the so-called "selective laser melting" in the powder bed process. The corresponding powder material is always applied to the entire surface of the base plate; however, only a fraction (usually approx. 10% - 15%) of this powder material is actually selectively melted into a component. This fusing usually happens step by step, with the base plate being lowered again and again by the amount of the applied layer thickness of the powder material.
Das restliche, nicht verschmolzene Pulvermaterial muss nach der Fertigstellung und Erstarrung des Bauteils jedoch entfernt werden. Somit entstehen große Restpulvermengen, die aus wirtschaftlichen und umwelttechnischen Gründen aufgefangen, recycelt und somit wiederverwendet werden können.However, the remaining, unfused powder material must be removed after the component has been completed and solidified. This results in large amounts of residual powder, which can be collected, recycled and thus reused for economic and environmental reasons.
Neue Konzepte des selektiven Laserschmelzens im Pulverbettverfahren arbeiten teilweise im Multimaterialkonzept. Hier wird das aufgetragene Pulvermaterial aus unterschiedlichen Materialarten gebildet, die für die Erstellung eines Bauteils im Wechsel verarbeitet werden. Hierbei werden in unterschiedlichen Schichten teils auch unterschiedliche Materialien verwendet. Infolgedessen entsteht ein Pulvergemisch, das ohne sortenreine Trennung nicht wiederverwendet werden kann. Im Fall des angesprochenen Pulverbettverfahrens entsteht so meist ein Pulvergemisch aus ferromagnetischen und nicht-ferromagnetischen - oftmals kupferhaltigen - Partikeln.Some new concepts of selective laser melting in the powder bed process work in the multi-material concept. Here, the applied powder material is formed from different types of material, which are processed alternately to create a component. Different materials are sometimes used in different layers. As a result, a powder mixture is created that cannot be reused without proper separation. In the case of the powder bed process mentioned, a powder mixture of ferromagnetic and non-ferromagnetic particles – often containing copper – is usually produced.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Zur Trennung dieses Pulvergemisches (im Folgenden nur „Pulver“ genannt) wurden einerseits Vibrationsförderer angedacht, die jedoch die Dosierung des Zustroms des Pulvers erschweren. Hierdurch kommt es zu einer erhöhten Staubentwicklung und die Möglichkeit der Querkontamination der Fraktionen wird gesteigert.On the one hand, vibrating conveyors were considered for separating this powder mixture (hereinafter referred to as “powder”), but these make it difficult to meter the inflow of powder. This leads to increased dust formation and the possibility of cross-contamination of the fractions is increased.
Um diese negativen Eigenschaften zu mindern, wurden zur entsprechenden Trennung andererseits Magnetabscheider angedacht. Magnetabscheider sind in der Recyclingindustrie, wie auch in der verarbeitenden Industrie, weit verbreitet und werden zum Separieren und Aussortieren von ferromagnetischen Materialien verwendet. In der Recyclingindustrie hat der Prozess das Ziel, bei möglichst hohem Materialdurchsatz einen akzeptablen Reinheitsgrad der Materialien zu erreichen. Dieser ist in der Recyclingindustrie oftmals bei 80% schon erreicht. Zu diesem Zweck werden meist sehr starke Trommelmagnete über das Transportband des Recyclingmaterials platziert, um so während der Vorbeifahrt möglichst viele ferromagnetische Teile aus dem Förderstrom zu entfernen. Dafür müssen die ferromagnetischen Teile in Abhängigkeit der Fördergeschwindigkeit auch eine gewisse Größe haben, um überhaupt angezogen werden zu können. Die starke Magnetwirkung verursacht zudem auch ein Mitreißen von nicht-ferromagnetischen Teilen und führt so zu einer Querkontamination. Somit kann hier keine der aussortierten Fraktionen als „sortenrein“ bezeichnet werden.In order to reduce these negative properties, magnetic separators were also considered for the appropriate separation. Magnetic separators are widely used in the recycling industry as well as in the processing industry and are used to separate and sort out ferromagnetic materials. In the recycling industry, the aim of the process is to achieve an acceptable degree of purity of the materials with the highest possible material throughput. In the recycling industry, this is often already reached at 80%. For this purpose, very strong drum magnets are usually placed over the recycling material conveyor belt in order to remove as many ferromagnetic parts as possible from the conveying flow as it passes by. For this, the ferromagnetic parts must also have a certain size, depending on the conveying speed, in order to be able to be attracted at all. The strong magnetic effect also causes non-ferromagnetic parts to be entrained, thus leading to cross-contamination. Thus, none of the sorted fractions can be described as "single-type".
Die verarbeitende Industrie verwendet Magnetabscheider meist mit dem Ziel, ein Hauptmedium von eventuellen Verunreinigungen durch ferromagnetische Teile zu säubern. So werden hier die Magnetwirkung und die Fördergeschwindigkeit so angepasst, dass alle oder zumindest nahezu alle ferromagnetischen Teile entfernt werden. Durch das angesprochene „Mitreißen“ sortenfremder Teile kann aber hier höchstens von einer Sortenreinheit des Hauptmediums gesprochen werden.The processing industry usually uses magnetic separators with the aim of cleaning a main medium from possible contamination by ferromagnetic parts. Here, the magnetic effect and the conveying speed are adjusted in such a way that all or at least almost all ferromagnetic parts are removed. Due to the aforementioned "carrying along" non-brand parts, however, one can at most speak of a type purity of the main medium.
Somit sind bisherige Separationsverfahren nicht für das Recycling von Restpulvern aus der additiven Fertigung geeignet. Zum einen kann mit den bekannten Verfahren kein Pulver mit kleiner Korngröße von bis zu 10 um verarbeitet werden. Zum anderen kann die geforderte und notwendige Sortenreinheit des recycelten Pulvers zumindest nicht in mehreren Fraktionen gewährleistet werden.Thus, previous separation processes are not suitable for the recycling of residual powders from additive manufacturing. On the one hand, no powder with a small grain size of up to 10 μm can be processed with the known methods. On the other hand, the required and necessary type purity of the recycled powder cannot be guaranteed, at least not in several fractions.
Die
Die
Die
DIE ZUGRUNDE LIEGENDE AUFGABETHE UNDERLYING TASK
Angesichts dessen ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Mittel anzugeben, mit welchem gerade auch ein kleinteiliges Pulver aus einer ferromagnetischen und einer nicht-ferromagnetischen Fraktion besser als bislang getrennt werden kann.In view of this, it is the object of the invention to specify a means with which even a finely divided powder can be separated better than before from a ferromagnetic and a non-ferromagnetic fraction.
DIE ERFINDUNGSGEMÄSSE LÖSUNGTHE SOLUTION ACCORDING TO THE INVENTION
Erfindungsgemäß wird dieses Problem mit den Merkmalen des ersten Hauptanspruchs gelöst.According to the invention, this problem is solved with the features of the first main claim.
Zu diesem Zweck wird eine Pulverscheideanlage zur Abscheidung der ferromagnetischen Fraktion eines Pulvers von dessen nicht-ferromagnetischer Fraktion vorgeschlagen Die Pulverscheideanlage verfügt über eine Pulverzuführungseinheit in Gestalt eines ersten Gurt- oder Bandförderers. Dieser führt im bestimmungsgemäßen Betrieb auf seinem Transportband eine Schicht des zu scheidenden Pulvers. Hinzu kommt eine Abscheideeinheit in Gestalt eines zweiten Gurt- oder Bandförderers. Dabei weist jedes Transportband des jeweiligen Gurt- oder Bandförderers ein Obertrum und ein Untertrum auf, die über mindestens zwei Rollen umlaufen. Eine dieser Rollen ist eine Zugrolle für das Obertrum und die andere dieser Rollen ist eine Zugrolle für das Untertrum.For this purpose, a powder separation system for separating the ferromagnetic fraction of a powder from its non-ferromagnetic fraction is proposed. The powder separation system has a powder feed unit in the form of a first belt or belt conveyor. In normal operation, this guides a layer of the powder to be separated on its conveyor belt. There is also a separating unit in the form of a second belt or belt conveyor. Each conveyor belt of the respective belt or belt conveyor has an upper run and a lower run, which circulate over at least two rollers. One of these rollers is an upper run pull roller and the other of these rollers is a return run pull roller.
Diese Pulverscheideanlage zeichnet sich dadurch aus, dass das Obertrum der Pulverzuführungseinheit und das Untertrum der Abscheideeinheit zumindest teilweise unmittelbar einander zugewandt sind. Dabei ist rückseitig hinter dem Untertrum der Abscheideeinheit ein Magnetelement angeordnet. Dieses hat die Tendenz, auf dem Obertrum der Pulverzuführungseinheit liegende ferromagnetische Partikel gegen das Untertrum der Abscheideeinheit zu ziehen, wobei die besagte Tendenz in Förderrichtung des Obertrums der Pulverzuführungseinheit zunimmt. Dies deshalb, weil das Obertrum der Pulverzuführungseinheit und das Untertrum der Abscheideeinheit einen sich in Förderrichtung des Obertrums der Pulverzuführungseinheit verengenden Sichterspalt ausbilden und/oder die Magnetfeldstärke des besagten Magnetelements entlang der Förderrichtung des Obertrums der Pulverzuführungseinheit zunimmt. Die Zugrolle für das Untertrum der Abscheideeinheit trägt ein weiteres Magnetelement, das die Tendenz hat, ferromagnetische Partikel an dem über sie laufenden Trum zu halten, bis das Trum als neues Obertrum von ihr abgezogen wird.This powder separating system is characterized in that the upper run of the powder feed unit and the lower run of the separating unit are at least partially directly facing each other. A magnetic element is arranged on the back behind the lower run of the separation unit. This tends to pull ferromagnetic particles lying on the upper strand of the powder feed unit against the lower strand of the separating unit, with said tendency increasing in the conveying direction of the upper strand of the powder feed unit. This is because the upper run of the powder feed unit and the lower run of the separating unit form a sifter gap that narrows in the conveying direction of the upper run of the powder feed unit and/or the magnetic field strength of said magnetic element increases along the conveying direction of the upper run of the powder feed unit. The pull roller for the lower run of the separation unit carries another magnetic element which tends to hold ferromagnetic particles on the run running over it until the run is pulled off it as a new upper run.
Somit umfasst die erfindungsgemäße Pulverscheideanlage idealerweise einen Gurt-oder Bandförderer als Pulverzuführungseinheit und einen Gurt-oder Bandförderer als Abscheideeinheit. Diese tragen bevorzugt jeweils ein Transportband, das über mindestens zwei Rollen des jeweiligen Förderers umläuft. Es ist natürlich auch möglich, dass der Förderer mehrere Rollen umfasst; zur Vereinfachung werden im Folgenden aber vor allem Förderer mit zwei Rollen gezeigt und beschrieben. Auf dem Obertrum der Pulverzuführungseinheit wird idealerweise das zu scheidende Pulver aufgebracht, welches aus ferromagnetischen und nicht-ferromagnetischen Partikeln besteht.The powder separation system according to the invention therefore ideally comprises a belt or belt conveyor as the powder supply unit and a belt or belt conveyor as the separation unit. These preferably each carry a conveyor belt that circulates over at least two rollers of the respective conveyor. It is of course also possible that the conveyor comprises several rollers; for the sake of simplicity, however, conveyors with two rollers are shown and described in the following. Ideally, the powder to be separated, which consists of ferromagnetic and non-ferromagnetic particles, is placed on the upper run of the powder feed unit.
Hier und im weiteren Verlauf der Beschreibung und der Ansprüche wird von dem Obertrum/Untertrum der Abscheideeinheit/Pulverzuführungseinheit gesprochen. Dies stellt eine gewisse Vereinfachung zur besseren Übersichtlichkeit dar. Im engeren Sinne meint dies das Obertrum/Untertrum des Transportbandes der Abscheideeinheit/Pulverzuführungseinheit. Da es in diesem Kontext klar ist, dass das Obertrum bzw. Untertrum sich auf das jeweilige Transportband der Abscheideeinheit/Pulverzuführungseinheit bezieht, wird im Folgenden nur vom Obertrum/ Untertrum der Abscheideeinheit/Pulverzuführungseinheit gesprochen.Here and in the further course of the description and the claims, reference is made to the upper strand/lower strand of the separating unit/powder feed unit. This represents a certain simplification for better clarity. In a narrower sense, this means the upper run/lower run of the conveyor belt of the separating unit/powder feed unit. Since it is clear in this context that the upper strand or lower strand refers to the respective conveyor belt of the separator unit/powder feed unit, only the upper strand/lower strand of the separator unit/powder feed unit is spoken of below.
Das Obertrum der Pulverzuführungseinheit und das Untertrum der Abscheideeinheit sind somit wie beschrieben derart zueinander ausgerichtet, dass sie zumindest teilweise unmittelbar einander zugewandt sind. Rückseitig hinter dem Untertrum der Abscheideeinheit, also bevorzugt hinter dem Transportband, ist zudem ein Magnetelement angeordnet, wodurch die Tendenz entsteht, auf dem Obertrum der Pulverzuführungseinheit liegende ferromagnetische Partikel anzuziehen. Da wie erwähnt diese besagte Tendenz in Förderrichtung des Obertrums der Pulverzuführungseinheit zunimmt, kann sich hier eine sich langsam mit zunehmender Förderrichtung erhöhende Anziehungskraft auf die ferromagnetischen Partikel ausbilden.The upper run of the powder feed unit and the lower run of the separating unit are thus aligned with one another, as described, that they are at least partly directly facing each other. A magnetic element is also arranged on the back behind the lower run of the separating unit, ie preferably behind the conveyor belt, which creates the tendency to attract ferromagnetic particles lying on the upper run of the powder feed unit. Since, as mentioned, this said tendency increases in the conveying direction of the upper run of the powder feed unit, an attraction force on the ferromagnetic particles that slowly increases with increasing conveying direction can develop here.
Durch diese langsam zunehmende Anziehungskraft werden die ferromagnetischen Partikel nicht alle sofort vom Obertrum der Pulverzuführungseinheit weggerissen und stoßen nicht sofort gegen das Untertrum der Abscheideeinheit. Dies wäre kontraproduktiv, da so zu viele nicht-ferromagnetische Partikel als Verunreinigung mitgerissen würden, die sich zumindest teilweise zwischen den ferromagnetischen Partikeln „verkeilen“ und so am Untertrum der Abscheideeinheit festgehalten werden.Due to this slowly increasing force of attraction, the ferromagnetic particles are not all immediately torn away from the upper run of the powder feed unit and do not immediately collide with the lower run of the separating unit. This would be counterproductive, since too many non-ferromagnetic particles would be entrained as contamination, which would at least partially “get wedged” between the ferromagnetic particles and thus be held on the lower run of the separator unit.
Diese „langsam zunehmende“ Anziehungskraft wird dadurch realisiert, dass das Obertrum der Pulverzuführungseinheit und das Untertrum der Abscheideeinheit einen sich in Förderrichtung des Obertrums der Pulverzuführungseinheit verengenden Sichterspalt ausbilden und/oder die Magnetfeldstärke des besagten Magnetelements entlang der Förderrichtung des Obertrums der Pulverzuführungseinheit zunimmt.This “slowly increasing” attraction is achieved by the upper strand of the powder feed unit and the lower strand of the separating unit forming a sifter gap that narrows in the conveying direction of the upper strand of the powder feed unit and/or the magnetic field strength of the said magnetic element increases along the conveying direction of the upper strand of the powder feed unit.
Um die so an dem Untertrum der Abscheideeinheit magnetisch anhaftenden ferromagnetischen Partikel weiterfördern bzw. später ausbringen und sammeln zu können, werden diese ferromagnetischen Partikel vom Untertrum der Abscheideeinheit auf das Obertrum der Abscheideeinheit gefördert. Hierzu läuft das Transportband über die Zugrolle für das Untertrum der Abscheideeinheit. Damit die ferromagnetischen Partikel auch bei diesem Umlauf um die Rolle am Transportband haften, trägt auch diese Rolle ein weiteres Magnetelement.In order to convey the ferromagnetic particles magnetically adhering to the lower run of the separator unit or to be able to discharge and collect them later, these ferromagnetic particles are conveyed from the lower run of the separator unit to the upper run of the separator unit. For this purpose, the conveyor belt runs over the pull roller for the lower run of the separation unit. So that the ferromagnetic particles also adhere to the conveyor belt during this rotation around the roller, this roller also carries an additional magnetic element.
Weiter erfindungsgemäß ist, dass die Zugrolle für das Obertrum der Pulverzuführungseinheit ein weiteres Magnetelement trägt, das die Tendenz hat, ferromagnetische Partikel an dem über sie laufenden Trum zu halten, bis das Trum als neues Untertrum von ihr abgezogen wird, und dass rückseitig hinter dem Untertrum der Pulverzuführungseinheit ein weiteres Magnetelement angeordnet ist, das die Tendenz hat, die am Untertrum der Pulverzuführungseinheit anhaftenden ferromagnetischen Partikel dort gegen die Wirkung der Schwerkraft festzuhalten, und dass die Zugrolle für das Untertrum der Pulverzuführungseinheit ein weiteres Magnetelement trägt, das die Tendenz hat, ferromagnetische Partikel an dem über sie laufenden Trum zu halten, bis das Trum als neues Obertrum von ihr abgezogen wird.It is also according to the invention that the pull roller for the upper run of the powder feed unit carries another magnetic element which tends to hold ferromagnetic particles on the run running over it until the run is pulled off it as a new lower run, and that at the rear behind the lower run another magnetic element is arranged on the powder feed unit, which tends to hold the ferromagnetic particles adhering to the lower run of the powder feed unit there against the effect of gravity, and that the traction roller for the lower run of the powder feed unit carries another magnetic element, which tends to attract ferromagnetic particles holding onto the strand running over her until the strand is pulled off her as a new upper strand.
Ferromagnetische Partikel, die beim ersten Durchlauf nicht abgeschieden wurden, sondern in der nicht-ferromagnetischen Pulverfraktion geblieben sind, werden somit nicht mit der nicht-ferromagnetischen Fraktion abgeworfen, sondern laufen einmal komplett um und laufen erneut durch den Sichterspalt zwischen dem Obertrum der Pulverzuführungseinheit und dem Untertrum der Abscheideeinheit. So kann die Sortenreinheit der nicht-ferromagnetischen Fraktion auf einfache Art und Weise nochmals gesteigert werden.Ferromagnetic particles that were not separated during the first run, but remained in the non-ferromagnetic powder fraction, are therefore not thrown off with the non-ferromagnetic powder fraction, but run around once completely and run again through the sifter gap between the upper run of the powder feed unit and the lower run of the separation unit. In this way, the type purity of the non-ferromagnetic fraction can be further increased in a simple manner.
So kann im Allgemeinen ein einfaches System geschaffen werden, mit dem bei entsprechender erfindungsgemäßer Ausgestaltung die Option gelingt, eine Sortenreinheit der beiden Fraktionen (ferromagnetische und nicht-ferromagnetische Partikel) von mehr als 99%, idealerweise sogar von mehr als 99,9%, zu schaffen. Es erfolgt bei der Anziehung der ferromagnetischen Partikel kein großflächiges „Mitreißen“ von nicht-ferromagnetischen Partikel aufgrund der langsamen Erhöhung der Anziehungskraft. Erfindungsgemäß kann dann gerade auch feinpulvriges Pulver mit einer Partikelgröße von ca. 10 um bis 100 µm - im Wesentlichen oder vollständig - sortenrein geschieden werden.In general, a simple system can be created with which, with an appropriate configuration according to the invention, the option succeeds in achieving a type purity of the two fractions (ferromagnetic and non-ferromagnetic particles) of more than 99%, ideally even more than 99.9% create. When the ferromagnetic particles are attracted, there is no large-area "entrainment" of non-ferromagnetic particles due to the slow increase in the force of attraction. According to the invention, finely powdered powder with a particle size of approx. 10 μm to 100 μm can then be separated—essentially or completely—into one type.
Dies kann alles in einem Arbeitsdurchgang ohne mehrmaliges Durchlaufen geschehen, wobei auch die Staubentwicklung und Querkontamination im Vergleich zu herkömmlichen Pulverscheideanlagen deutlich reduziert ist.This can all be done in one work step without multiple passes, whereby the formation of dust and cross-contamination is significantly reduced compared to conventional powder separation systems.
Das „Transportband“ beschreibt im Sinne der Erfindung den Gurt oder das Band eines jeweiligen Gurt- oder Bandförderers, das von ebenjenen getragen wird. Mit dem „Transportband“ ist im Sinne der Erfindung nicht die Fördereinheit selbst gemeint.In the context of the invention, the “conveyor belt” describes the belt or belt of a respective belt or belt conveyor that is carried by the same. In the context of the invention, the “conveyor belt” does not mean the conveyor unit itself.
Das „Trum“ meint im Sinne der Erfindung einen freien, nicht aufliegenden Abschnitt eines Riemens, einer Kette, eines Bandes oder eines Seiles. Das „Obertrum“ meint im Sinne der Erfindung somit den freien, nicht aufliegenden Abschnitt des Transportbandes auf der oberen umlaufenden Seite des jeweiligen Gurt- oder Bandförderers. Das „Untertrum“ meint im Sinne der Erfindung somit den freien, nicht aufliegenden Abschnitt des Transportbandes des Gurt- oder Bandförderers auf der unteren umlaufenden Seite.In the context of the invention, the “trum” means a free, non-supporting section of a belt, a chain, a band or a rope. In the context of the invention, the “upper run” thus means the free, non-supporting section of the conveyor belt on the upper circumferential side of the respective belt or belt conveyor. In the context of the invention, the “lower run” therefore means the free, non-supporting section of the conveyor belt of the belt or belt conveyor on the lower, circulating side.
Ein „Magnetelement“ im weiteren Sinne beschreibt ein Teil, welches die Eigenschaft aufweist, ferromagnetische Partikel anzuziehen. Im engeren Sinne handelt es sich hierbei bevorzugt um eine Magnetfolie.A "magnetic element" in the broader sense describes a part that has the property of attracting ferromagnetic particles. In the narrower sense, this is preferably a magnetic film.
BEVORZUGTE WEITERBILDUNGENPREFERRED COURSES
Es besteht eine Reihe von Möglichkeiten, um die Erfindung so auszugestalten, dass ihre Wirksamkeit oder Brauchbarkeit noch weiter verbessert wird.There are a number of ways in which the invention can be designed to further enhance its effectiveness or usefulness.
Besonders bevorzugt ist es, wenn sich das Obertrum der Pulverzuführungseinheit und das Untertrum der Abscheideeinheit gegenläufig bewegen. Hierdurch kann eine optimale Scheidung des Pulvers vonstattengehen.It is particularly preferred if the upper run of the powder feed unit and the lower run of the separating unit move in opposite directions. As a result, an optimal separation of the powder can take place.
Darüber hinaus ist es besonders bevorzugt, wenn die Pulverzuführungseinheit und die Abscheideeinheit derart teilüberlappend zueinander angeordnet sind, dass - in Förderrichtung des Obertrums der Abscheideeinheit gesehen - die Abscheideeinheit um mindestens 1/20, bevorzugt sogar mindestens 1/10, meist jedoch nicht mehr als 1/2 ihrer Länge über das Ende der Pulverzuführungseinheit hinausragt und - entgegen der Förderrichtung des Obertrums der Abscheideeinheit gesehen - die Pulverzuführungseinheit um mindestens 1/20, bevorzugt sogar mindestens 1/10, jedoch nicht mehr als 1/2 ihrer Länge über das Ende der Abscheideeinheit hinausragt.
So wird einerseits das Ausbringen der nicht-ferromagnetischen Partikel vom Obertrum der Pulverzuführungseinheit sowie das Ausbringen der ferromagnetischen Partikel vom Obertrum der Abscheideeinheit erleichtert, da deren angesprochenen Enden einen horizontalen Versatz aufweisen, wodurch ein reines „Fallenlassen“ der Partikel von den jeweiligen Enden nicht zu einer Kontamination der jeweils anderen Fraktion führt und diese beiden Ströme der Fraktionen leicht voneinander getrennt werden können.
Zudem wird durch den horizontalen Versatz auch das Aufbringen des Pulvers auf das Obertrum der Pulverzuführungseinheit erleichtert, da dieses so von oben frei zugänglich ist.In addition, it is particularly preferred if the powder feed unit and the separating unit are arranged partially overlapping each other in such a way that - seen in the conveying direction of the upper run of the separating unit - the separating unit is rotated by at least 1/20, preferably even at least 1/10, but usually not more than 1 /2 of its length protrudes beyond the end of the powder feed unit and - viewed against the conveying direction of the upper run of the separation unit - the powder feed unit by at least 1/20, preferably even at least 1/10, but not more than 1/2 of its length beyond the end of the separation unit protrudes.
On the one hand, this facilitates the removal of the non-ferromagnetic particles from the upper run of the powder feed unit and the removal of the ferromagnetic particles from the upper run of the separation unit, since the ends addressed have a horizontal offset, which means that the particles do not just "drop" from the respective ends to one another Contamination of the other fraction leads and these two streams of fractions can be easily separated from each other.
In addition, the horizontal offset also makes it easier to apply the powder to the upper run of the powder feed unit, since this is freely accessible from above.
Eine weiter bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass im Wesentlichen in demjenigen Bereich, in welchem die Abscheideeinheit über die Pulverzuführungseinheit hinausragt, ein Trennblech mit einem Abstand von höchstens 20 mm, bevorzugt höchstens 10 mm, besonders bevorzugt höchstens 5 mm von der Abscheideeinheit vorgesehen ist, bevorzugt im Bereich des Untertrums der Abscheideeinheit oder in unmittelbarer Nähe dieses Untertrums, wodurch das Trennblech den Strom der vom Transportband der Abscheideeinheit fallenden Partikel von dem Strom der vom Transportband der Pulverzuführungseinheit fallenden Partikel trennt und bevorzugt in weiterführende Abführtrichter weiterleitet. So kann die schon angesprochene Trennung der beiden Ströme der Fraktionen einfach und kostengünstig vonstattengehen.A further preferred embodiment is that essentially in the area in which the separation unit protrudes beyond the powder feed unit, a separating plate is preferably provided at a distance of at most 20 mm, preferably at most 10 mm, particularly preferably at most 5 mm from the separation unit in the area of the lower strand of the separation unit or in the immediate vicinity of this lower strand, whereby the separating plate separates the flow of particles falling from the conveyor belt of the separation unit from the flow of particles falling from the conveyor belt of the powder feed unit and preferably forwards them to further discharge funnels. In this way, the already mentioned separation of the two streams of the fractions can be carried out easily and inexpensively.
Das Trennblech wird hierzu bevorzugt entweder im Bereich der Rolle zumindest unterhalb des Mittelpunktes der zumindest teilweise über die Pulverzuführungseinheit hinausragenden Rolle der Abscheideeinheit oder unter dem Untertrum selbst angebracht.
Ein „Trennblech“ ist hierbei nur die Sammelbezeichnung für die Funktion und bevorzugte Form des Teils und schränkt das Material nicht auf „Blech“ ein.For this purpose, the separating plate is preferably attached either in the area of the roller, at least below the center point of the roller of the separating unit, which at least partially protrudes beyond the powder feed unit, or under the lower run itself.
A "separator plate" is only the collective term for the function and preferred shape of the part and does not limit the material to "sheet metal".
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass das Magnetelement, welches rückseitig hinter dem Untertrum der Abscheideeinheit angeordnet ist, eine in Förderrichtung des Untertrums der Abscheideeinheit wechselnde Polarität aufweist, bevorzugt durch eine wechselnde Anordnung von Nordpolen und Südpolen innerhalb des Magnetelements entlang der Förderrichtung des Untertrums.
Allgemein kann festgehalten werden, dass sich durch die magnetische Feldstärke des Magnetelements hinter dem Untertrum der Abscheideeinheit die angezogenen ferromagnetischen Partikel auch aneinander „verfangen“ und sich so zu ca. 1 mm langen Zapfen ausbilden.
Durch die sich in Längsrichtung aber ständig wechselnde Polarität des Magnetelements kommt es zu einem ständigen Umklappen dieser Zapfen auf dem Transportband. Durch diesen „Flick-Flack-Effekt“ werden diese Zapfen quasi ausgeschüttelt und weitere eventuell mitgerissene nicht-ferromagnetische Partikel werden somit zusätzlich entfernt. So kann die Sortenreinheit der ferromagnetischen Fraktion nochmals weiter erhöht werden.Another preferred embodiment is that the magnetic element, which is arranged on the back behind the lower run of the separator unit, has an alternating polarity in the conveying direction of the lower run of the separator unit, preferably through an alternating arrangement of north poles and south poles within the magnetic element along the conveying direction of the lower run.
In general, it can be said that due to the magnetic field strength of the magnetic element behind the lower run of the separator unit, the attracted ferromagnetic particles also "get caught" on one another and thus form cones approx. 1 mm long.
Due to the polarity of the magnetic element, which is constantly changing in the longitudinal direction, there is a constant folding over of these pins on the conveyor belt. This “flick-flack effect” shakes these cones out, so to speak, and any non-ferromagnetic particles that may have been entrained are also removed. In this way, the type purity of the ferromagnetic fraction can be further increased.
Außerdem ist es besonders bevorzugt, wenn jedes Transportband der Pulverzuführungseinheit und/oder der Abscheideeinheit jeweils ein Papierband ist und/oder zumindest teilweise mit Papier belegt ist. Papier hat den Vorteil, dass es sich nicht statisch auflädt, was den gesamten Fördervorgang erleichtert und daher Partikel, die nicht oder nicht mehr angezogen werden, vollständig über die Umlenkrollen abwirft.In addition, it is particularly preferred if each conveyor belt of the powder supply unit and/or the separating unit is a paper belt and/or is at least partially covered with paper. Paper has the advantage that it does not become statically charged, which makes the entire conveying process easier and therefore particles that are not or no longer attracted are completely thrown off over the deflection rollers.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Pulverscheideanlage einen Zuführtrichter umfasst, der das zu scheidende Pulver zumindest auf das erste Viertel, bevorzugt auf das erste Achtel, besonders bevorzugt sogar auf das erste Sechzehntel des Obertrums der Pulverzuführungseinheit in Förderrichtung aufbringt. So kann der Sichterspalt in seiner Länge ideal ausgenutzt werden.Furthermore, it is preferred if the powder separation system includes a feed funnel that applies the powder to be separated at least to the first quarter, preferably to the first eighth, particularly preferably even to the first sixteenth of the upper strand of the powder feed unit in the conveying direction. In this way, the length of the sifter gap can be ideally utilized.
Darüber hinaus ist es besonders bevorzugt, wenn die Pulverscheideanlage von einer bevorzugt gasdichten, jedoch zumindest luftdichten Außenschale umgeben ist und/oder die Pulverscheideanlage mit Außenschale und angeschlossenen weiterführenden und auffangenden Teilen ein geschlossenes, zumindest luftdichtes, bevorzugt gasdichtes Gesamtsystem ausbildet. So kann der Innenraum für den Zeitraum des Arbeitsprozesses mit Schutzgas, gewöhnlich Argon, geflutet werden, wodurch der unerwünschte Alterungsprozess des Pulvers bzw. der Partikel zumindest größtenteils vermieden wird.In addition, it is particularly preferred if the powder separation system is surrounded by a preferably gas-tight but at least airtight outer shell and/or the powder separation system with an outer shell and connected continuing and collecting parts forms a closed, at least airtight, preferably gas-tight overall system. The interior can be flooded with protective gas, usually argon, for the duration of the working process, whereby the undesired aging process of the powder or the particles is at least largely avoided.
Außerdem ist es besonders bevorzugt, wenn bevorzugt rückseitig hinter dem Obertrum der Abscheideeinheit eine Entmagnetisierungsplatte angeordnet ist. Somit werden die ferromagnetischen Partikel auf dem Obertrum der Abscheideeinheit entmagnetisiert, wodurch die schon beschriebene „Zapfenbildung“ aufgehoben wird und die notwendige Fließfähigkeit der ferromagnetischen Partikel wiederhergestellt wird. So können diese schwerkraftbedingt am Ende des Obertrums der Abscheideeinheit bzw. über die dort angebrachten Rollen einfacher „fallengelassen“ werden und die Fließfähigkeit bei der Wiederverwendung der entsprechenden Partikel ist gegeben.In addition, it is particularly preferred if a degaussing plate is preferably arranged on the back behind the upper strand of the separating unit. The ferromagnetic particles on the upper run of the separator unit are thus demagnetized, which eliminates the “cone formation” already described and restores the necessary flowability of the ferromagnetic particles. Due to the force of gravity, they can be "dropped" more easily at the end of the upper run of the separation unit or via the rollers attached there, and the flowability of the corresponding particles is given when they are reused.
Figurenlistecharacter list
-
Die
1 zeigt die erfindungsgemäße Pulverscheideanlage mit angeschlossenen weiterführenden und sammelnden Teilen in dreidimensionaler Ansicht bei einseitig geöffneter Außenschale.The1 shows the powder separation system according to the invention with connected continuing and collecting parts in a three-dimensional view with the outer shell open on one side. -
Die
2 zeigt die erfindungsgemäße Pulverscheideanlage mit angeschlossenen weiterführenden und sammelnden Teilen in dreidimensionaler Ansicht analog zu1 ; jedoch ohne Außenschale.The2 shows the powder separation system according to the invention with connected further and collecting parts in a three-dimensional view analogously to FIG1 ; but without the outer shell. -
Die
3 zeigt einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Pulverscheideanlage mit angeschlossenen weiterführenden Teilen in geschnittener Seitenansicht.The3 shows a section of the powder separation system according to the invention with connected further parts in a sectional side view. -
Die
4 zeigt die erfindungsgemäße Pulverscheideanlage in geschnittener Seitenansicht.The4 shows the powder separation system according to the invention in a sectional side view. -
Die
5 zeigt den in3 und4 gezeigten imaginären Ausschnittskreis A1.The5 shows the in3 and4 shown imaginary clipping circle A1. -
Die
6 zeigt den in3 und4 gezeigten imaginären Ausschnittskreis A2.The6 shows the in3 and4 shown imaginary clipping circle A2. -
Die
7 zeigt den in3 und4 gezeigten imaginären Ausschnittskreis A3.The7 shows the in3 and4 shown imaginary clipping circle A3. -
Die
8 zeigt einen geschnittenen Ausbruch des Untertrums der Abscheideeinheit in Seitenansicht, wobei hier das magnetische Anhaften der ferromagnetischen Partikel schematisch gezeigt wird.The8th shows a sectioned breakout of the lower run of the separating unit in a side view, with the magnetic adhesion of the ferromagnetic particles being shown here schematically.
BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIELPREFERRED EMBODIMENT
Das zu scheidende Pulver P befindet sich zunächst bevorzugt in einem Einfüllbehälter 17P. Dieses Pulver P wird dann über weiterführende Leitungen, Ventile und einen Pufferbehälter 18 zu dem Zuführtrichter 11 weitergeleitet. Der Pufferbehälter 18 führt hierbei zu einem konstanten Strom von Pulver an den Zuführtrichter 11 und leitet das Pulver P somit an die Pulverscheideanlage 1 weiter. Der Zuführtrichter 11 wiederum verteilt das so erhaltene Pulver auf dem Obertrum 5P des Transportbandes 4 der Pulverzuführungseinheit 2; idealerweise in Form einer Pulverschicht von 0,04 mm bis 0.09 mm Dicke über die Breite des Transportbandes 4. Die Pulverzuführungseinheit 2 wird von einem Band- oder Gurtförderer gebildet. Von dort aus wird das Pulver in die Förderrichtung X des Obertrums 5P der Pulverzuführungseinheit 2 in Richtung der Abscheideeinheit 3 weitergeleitet, wobei sich der vertikale Abstand des Obertrums 5P der Pulverzuführungseinheit 2 zu dem Untertrum 6A der Abscheideeinheit 3 mit zunehmender Förderrichtung X des Obertrums 5P der Pulverzuführungseinheit 2 kontinuierlich verringert. Somit bildet sich ein verengender Sichterspalt 10 aus. Auch die Abscheideeinheit 3 wird von einem Band- oder Gurtförderer gebildet.The powder P to be separated is initially preferably in a filling
Bevorzugt ab circa der Mitte der Abscheideeinheit 3 beginnt die magnetische Wirkung des Magnetelements 9a, welches stationär hinter dem Untertrum 6A der Abscheideeinheit 3 angebracht ist, die ferromagnetischen Partikel F anzuziehen. Die feindosierte Zunahme der magnetischen Wirkung der Abscheideeinheit 3 verhindert ein Mitreißen von nicht-ferromagnetischen Partikeln NF. Diese magnetische Kraft verstärkt sich mit dem sich verengenden Sichterspalt 10, bis alle oder zumindest der Großteil der ferromagnetischen Partikel F vom Obertrum 5P der Pulverzuführungseinheit 2 entfernt wurden.The magnetic effect of the
Die nicht-ferromagnetischen Partikel NF bewegen sich dann weiter auf dem Obertrum 5P der Pulverzuführungseinheit 2 bis zur hinteren Umlenkrolle 7 der Pulverzuführungseinheit 2, wo diese Partikel NF mittels Schwerkraft über einen Abführtrichter 12, einen weiterer Pufferbehälter 18 und weiterführende Leitungen und Ventile in einen Sammelbehälter 17NF für nicht-ferromagnetische Partikel fallen. Es ist bevorzugt ein Trennblech 14 vorgesehen, welches den Strom der nicht-ferromagnetischen Partikel NF vom Strom der ferromagnetischen Partikel F trennt und den Strom der nicht-ferromagnetischen Partikel NF zudem noch in den Abführtrichter 12 leitet.The non-ferromagnetic particles NF then move further on the
Ferromagentische Partikel F, die nicht von der Abscheideeinheit 3 angezogen wurden, wandern über die Umlenkrolle 7 der Pulverzuführungseinheit 2, wobei um diese Umlenkrolle 7 ein Magnetelement 9b angebracht ist, auf das Untertrum 6P der Pulverzuführungseinheit 2. Auch hinter dem Untertrum 6P der Pulverzuführungseinheit 2 ist ein weiteres Magnetelement 9c angebracht, welches die ferromagnetischen Partikel F dazu bringt, dort anzuhaften. Über die Umlenkrolle 8 der Pulverzuführungseinheit 2, die ebenfalls ein Magnetelement 9b trägt, werden die ferromagnetischen Partikel F dann wieder auf das Obertrum 5P der Pulverzuführungseinheit 2 gebracht und die Partikel F durchlaufen den Sichterspalt 10 erneut.Ferromagnetic particles F that have not been attracted by the
Die von der Abscheideeinheit 3 angezogenen ferromagnetischen Partikel F gelangen über die Umlenkrolle 8 der Abscheideeinheit 3, wobei diese Umlenkrolle 8 ebenfalls ein Magnetelement 9b trägt, auf das Obertrum 5A der Abscheideeinheit 3. Eine hinter dem Obertrum 5A der Abscheideeinheit 3 befindliche Entmagnetisierungsplatte 15 sorgt während des Transports entlang der Entmagnetisierungsplatte 15 für die Entmagnetisierung der ferromagnetischen Partikel F. Am Ende der Umlenkrolle 7 der Abscheideeinheit 3 fallen die ferromagnetischen Partikel F schwerkraftbedingt über einen Abführtrichter 12, einen weiteren Pufferbehälter 18 und weiterführende Leitungen und Ventile in einen Sammelbehälter 17F für die ferromagnetischen Partikel F.The ferromagnetic particles F attracted by the
Idealerweise läuft dieser Prozess unter Schutzgas ab, um die Alterung und insbesondere die Oxidation des Pulvers zu vermeiden. Hierzu ist um die Pulverscheideanlage 1 eine gasdichte Außenschale 13 angebracht.Ideally, this process takes place under protective gas to prevent aging and, in particular, oxidation of the powder. For this purpose, a gas-tight
In
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- Pulverscheideanlagepowder separation plant
- 22
- Pulverzuführungseinheitpowder feeding unit
- 33
- Abscheideeinheitseparation unit
- 44
- Transportbandconveyor belt
- 5A5A
- Obertrum der AbscheideeinheitUpper run of the separation unit
- 5P5p
- Obertrum der PulverzuführungseinheitUpper run of the powder feed unit
- 6A6A
- Untertrum der Abscheideeinheitlower run of the separation unit
- 6P6p
- Untertrum der PulverzuführungseinheitLower run of the powder feed unit
- 77
- Umlenkrolle (Zugrolle für Obertrum)Deflection pulley (pulling pulley for upper run)
- 88th
- Umlenkrolle (Zugrolle für Untertrum)Deflection pulley (pull pulley for lower run)
- 9a9a
- Magnetelement am Untertrum der AbscheideeinheitMagnetic element on the lower run of the separation unit
- 9b9b
- Magnetelement um UmlenkrolleMagnetic element around deflection roller
- 9c9c
- Magnetelement am Untertrum der PulverzuführungseinheitMagnetic element on the lower run of the powder feed unit
- 1010
- Sichterspaltclassifier slot
- 1111
- Zuführtrichterfeed hopper
- 1212
- Abführtrichterdischarge funnel
- 1313
- Außenschaleouter shell
- 1414
- Trennblechdivider
- 1515
- Entmagnetisierungsplattedegaussing plate
- 1616
- Magnetische Feldliniemagnetic field line
- 17P17p
- Einfüllbehälter mit PulverFilling container with powder
- 17F17F
- Sammelbehälter für ferromagnetische PartikelCollection container for ferromagnetic particles
- 17NF17NF
- Sammelbehälter für nicht-ferromagnetische PartikelCollection container for non-ferromagnetic particles
- 1818
- Pufferbehälterbuffer tank
- 1919
- Zapfen aus ferromagnetischen Partikeln Cones made of ferromagnetic particles
- XX
- Förderrichtung conveying direction
- PP
- Pulver (zu scheidendes Pulver)powder (powder to be separated)
- Ff
- Ferromagnetischer Partikelferromagnetic particle
- NFNF
- Nicht-ferromagnetischer PartikelNon-ferromagnetic particle
- SS
- SüdpolSouth Pole
- NN
- Nordpol North Pole
- A1A1
-
Erster imaginärer Ausschnittskreis (siehe
5 )First imaginary clipping circle (see5 ) - A2A2
-
Zweiter imaginärer Ausschnittskreis (siehe
6 )Second imaginary clipping circle (see6 ) - A3A3
-
Dritter imaginärer Ausschnittskreis (siehe
7 )Third imaginary clipping circle (see7 )
Claims (12)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| R163 | Identified publications notified | ||
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final |