DE29905061U1 - Device for separating broken goods - Google Patents
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Abstract
Description
PatentanwältePatent attorneys
KERN, BREHM & PARTNER GbRKERN, BREHM & PARTNERS GbR
Leh-9355/a/GM
19.03.1999-/BaLeh-9355/a/GM
19.03.1999-/Ba
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trennung eines Bruchgutes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for separating broken material according to the preamble of claim 1.
Kakaobohnen, die in Abhängigkeit von der Art der Vorbehandlung aus einer Rost-, Sterilisations- oder Vortrocknungsanlage kommen, werden üblicherweise in einem Reflexionsbrecher gebrochen. Die dabei entstehenden Fraktionen an Kakaokembruch, die sogenannten Nibs, sowie die Schalen müssen anschließend für die weitere Verarbeitung der Nibs voneinander getrennt werden. Die Trenngenauigkeit muß möglichst groß sein, da von ihr die Qualität der fertigen Kakaomasse entscheidend beeinflusst wird. Maximal sind nach den geltenden Bestimmungen 2 % Schalen in den Nibs zulässig. Desweiteren wird durch einen möglichst geringen Schalenanteil in den Nibs die Standzeit der nachgeschalteten Mahlanlagen erheblich verbessert.Cocoa beans, which come from a grate, sterilization or pre-drying plant depending on the type of pre-treatment, are usually broken in a reflection crusher. The resulting fractions of cocoa kernel fragments, the so-called nibs, and the shells must then be separated from one another for further processing of the nibs. The separation accuracy must be as high as possible, as it has a decisive influence on the quality of the finished cocoa mass. According to the current regulations, a maximum of 2% shells are permitted in the nibs. Furthermore, the service life of the downstream grinding systems is significantly improved by keeping the proportion of shells in the nibs as low as possible.
Bisher erfolgte die Trennung der Nibs von den Schalen durch Sieben in verschiedene Fraktionen und anschließende Windsichtung der einzelnen Fraktionen. In einer speziellen Anlage der Anmelderin werden hierzu die Kakaobohnen automatisch von vorgeschalteten Maschinen auf ein großes Vorsieb aufgegeben und anschließend zur Brech- und Klassierstation gefördert. Die im Rotations-Doppelwurfbrecher gebrochenen Kakaobohnen werden auf einer Klassiereinrichtung in sechs Fraktionen getrennt. Die in einer Wurfparabel seitlich aus dem Siebkasten austretende Mischung aus Schalen und Nibs gelangt, in Fraktionen getrennt, in einen separaten Steigsichter. Eine gerichtete Luftströmung, welche auf die Korngröße jeder Franktion abgestimmt ist, erzielt nach dem Prinzip der Gegenstrom-Sichtung eine gute Trennung der spezifisch schwereren Nibs von den spezifisch leichten Schalen. Die Klassiereinrichtung besitzt fünf kaskadenformig hintereinander angeordneteUntil now, the nibs were separated from the shells by sieving them into different fractions and then air sifting the individual fractions. In a special system of the applicant, the cocoa beans are automatically fed from upstream machines onto a large pre-sieve and then conveyed to the crushing and classifying station. The cocoa beans broken in the rotary double-throw crusher are separated into six fractions on a classifying device. The mixture of shells and nibs emerging from the side of the sieve box in a parabolic throw is separated into fractions and passed into a separate ascending classifier. A directed air flow, which is tailored to the grain size of each fraction, achieves a good separation of the specifically heavier nibs from the specifically light shells according to the principle of countercurrent sifting. The classifying device has five cascade-shaped
Siebe, welche den Kakaobruch von grob nach fein in sechs Fraktionen aufteilen. Das verwendete Siebprinzip von grob nach fein ergibt durch kurze Wege der Hauptmenge auch kurze Kontaktzeiten und bietet mikrobiologische und hygienische Vorteile. Die Sichtung der einzelnen Fraktionen erfolgt in sechs seitlich angeordneten Steigsichtern. Durch die feinstufige Aufteilung der Sichtung in sechs Fraktionen wird ein höherer Trenneffekt und eine genauere Sortierung bei hoher Durchsatzleistung erreicht. Die Lufigeschwindigkeit jedes Steigschachtes ist auf optimale Trennwirkung einstellbar. Die sechs Schalenfraktionen werden dann nach oben abgesaugt, in sechs Schalenabscheidern von der Luft getrennt und über eine gemeinsame Schalenschleuse ausgetragen. Die Nibs fallen nach unten auf eine Vibrationsaustragsrinne.Sieves that divide the cocoa nibs from coarse to fine into six fractions. The sieving principle used, from coarse to fine, results in short contact times due to the short distances of the main mass and offers microbiological and hygienic advantages. The sifting of the individual fractions takes place in six laterally arranged ascending sifters. The finely divided sifting into six fractions achieves a higher separation effect and more precise sorting with a high throughput. The air speed of each ascending shaft can be adjusted for optimal separation. The six shell fractions are then sucked upwards, separated from the air in six shell separators and discharged via a common shell lock. The nibs fall downwards onto a vibrating discharge chute.
Die obige Anlage führt zwar zu sehr guten Trennergebnissen, ist jedoch in konstruktiver und betriebstechnischer Hinsicht relativ aufwendig.Although the above system produces very good separation results, it is relatively complex in terms of construction and operational technology.
In diesem Zusammenhang ist auch ein Verfahren bekannt geworden, bei dem zur Trennung des Bruchgutes auch die Wirkung von elektrostatischen Kräften benutzt wird.In this context, a process has also become known in which the effect of electrostatic forces is used to separate the broken material.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, die Vorrichtung der genannten Art weiter zu verbessern, um mit einem geringeren apparatetechnischen Aufwand zu vergleichbar guten Trennergebnissen und damit zu wesentlichen Kosteneinsparungen bei der Trennung eines Brachgutes zu kommen.The object of the invention is to further improve the device of the type mentioned in order to achieve comparably good separation results with less equipment and thus to achieve significant cost savings when separating waste material.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Aufladungszone zur elektrischen Aufladung des zu trennenden Bruchgutes mit wenigstens einem Aufgabetrichter für das zu trennende Bruchgut und wenigstens einer sich daran anschließenden und mit dem Aufgabetrichter in Förderverbindung stehenden Vibrationsrinne, die mit unterschiedlich geladenen, ein homogenes elektrisches Feld erzeugenden Elektroden versehen ist, zwischen denen das zu trennende Bruchgut hindurchgefördert wird, um dabei elektrisch aufgeladen zu werden, ferner durch eine Ablenkzone mit einer Absaugvorrichtung für die Schalen des aus Kernbruch und Schalen bestehenden Bruchgutes und durch eine Separationszone zur Abtrennung der Schalen von dem Absaugluftstrom mit wenigstens einem Windsichter.This object is achieved according to the invention by a charging zone for electrically charging the broken material to be separated with at least one feed hopper for the broken material to be separated and at least one vibrating trough connected to it and in conveying connection with the feed hopper, which is provided with differently charged electrodes that generate a homogeneous electrical field, between which the broken material to be separated is conveyed through in order to be electrically charged, furthermore by a deflection zone with a suction device for the shells of the broken material consisting of core fragments and shells and by a separation zone for separating the shells from the suction air flow with at least one air classifier.
Durch diese Vorrichtung wird eine Trennung der leichteren Schalen von dem schwereren Kembruch bereits innerhalb der Vibrationsrinne dadurch möglich, daß die leichteren Schalen im Bereich der beiden Elektroden sich dort bereits vom Kernbruch getrennt haben, um danach von der Saugluft in an sich bekannter Weise weggefördert zu werden, während der schwerere Kernbruch am Ende der Vibrationsrinne weggefordert wird.This device makes it possible to separate the lighter shells from the heavier core fragments within the vibrating trough, as the lighter shells have already separated from the core fragments in the area of the two electrodes, and are then carried away by the suction air in a known manner, while the heavier core fragments are carried away at the end of the vibrating trough.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the device are characterized in the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in Figur 1 der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiels näher erläutert, das in schematischer Darstellung eine Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung zeigt.The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiment shown in Figure 1 of the drawing, which shows a schematic representation of an embodiment of the separating device according to the invention.
Zur Trennung des Bruchgutes, bestehend aus in einem Brecher gebrochenen Körnern, Nüssen, Mandeln oder Bohnen und ihren Schalen, insbesondere aber zur Trennung von Kakaokernbruch, den sogenannten Nibs, von den Kakaobohnenschalen, wird das Bruchgut 5 hi fraktionierter Form roh oder getrocknet oder getrocknet und dampfbehandelt oder geröstet oder geröstet und dampfbehandelt in den in Fig. 1 gezeigten Aufgabetrichter eingegeben, dessen Ausgangsende in eine Vibrations- oder Rüttelrinne 6 mündet, welche mit unterschiedlich geladenen, ein homogenes elektrisches Feld erzeugenden Elektroden 7, 8 versehen ist, zwischen denen das zu trennende Bruchgut hindurchgefordert wird, um dabei elektrostatisch aufgeladen zu werden. Der Aufgabetrichter 4 und die Vibrationsrinne bilden zusammen mit den Elektroden 7, 8 die Aufladungszone 1 der Trennvorrichtung.To separate the broken material, consisting of grains, nuts, almonds or beans and their shells broken in a crusher, but in particular to separate cocoa kernels, the so-called nibs, from the cocoa bean shells, the broken material 5 is fed in fractionated form, raw or dried or dried and steam-treated or roasted or roasted and steam-treated, into the feed hopper shown in Fig. 1, the outlet end of which opens into a vibrating or shaking chute 6, which is provided with differently charged electrodes 7, 8 that generate a homogeneous electric field, between which the broken material to be separated is passed in order to be electrostatically charged. The feed hopper 4 and the vibrating chute, together with the electrodes 7, 8, form the charging zone 1 of the separating device.
Die Vibrationsrinne 6 ist mit einem nicht dargestellten Vibrationsantrieb ausgestattet, der so eingestellt werden kann, daß eine gewünschte Bruchgutfördergeschwindigkeit erreicht wird, wobei durch die Tatsache, daß der Aufgabetrichter 4 höhenverstellbar ist, die Fördermenge der Vibrationsrinne zusätzlich beeinflusst werden kann. Die Vibrationsrinne ist nach außen vollständig elektrisch isoliert. Ihre Wandung besteht aus Kunststoffinaterial, in das die Elektroden 7, 8 eingebettet sind und ist mit Metall ausgekleidet. Die Innenwandung der Vibrationsrinne ist außerdem mit Konturen in Form von höckerartigen Gebilden versehen, die der Durchmischung der über sie hinweglaufenden Bruchgutteilchen 5 dienen sowie der Optimierung der auf die Teilchen mit Hufe der Elektroden zu übertragenden elektrischen Ladung. Um diese Übertragung zu optimieren, wird die Ausbildung einer Einkornschicht auf dem Vibrationsrinnenboden angestrebt. Die bodenseitige Elektrode 7 liegt an einer Gleichspannung (U+) von etwa 20 - 40 kV und stellt die Anode dar, während die direkt darüber befindliche zweite Metallelektrode 8 die geerdete Kathode ist und den Ladungsübergang auf die Bruchgutteilchen 5 unterstützt.The vibrating trough 6 is equipped with a vibration drive (not shown) that can be set so that a desired broken material conveying speed is achieved, whereby the conveying quantity of the vibrating trough can be additionally influenced by the fact that the feed hopper 4 is height-adjustable. The vibrating trough is completely electrically insulated from the outside. Its wall consists of plastic material in which the electrodes 7, 8 are embedded and is lined with metal. The inner wall of the vibrating trough is also provided with contours in the form of hump-like structures that serve to mix the broken material particles 5 running over them and to optimize the electrical charge to be transferred to the particles with the hoofs of the electrodes. In order to optimize this transfer, the formation of a single-grain layer on the vibrating trough floor is aimed for. The bottom electrode 7 is connected to a direct voltage (U+) of approximately 20 - 40 kV and represents the anode, while the second metal electrode 8 located directly above it is the grounded cathode and supports the charge transfer to the broken material particles 5.
Bei ihrer Bewegung zwischen den Elektroden 7 und 8 werden die Bruchgutteilchen, nämlich der Kakaokernbruch 15, auch Nibs genannt, und die Kakaobohnenschalen 16, unterschiedlich stark aufgeladen. Die Ladung sitzt im wesentlichen auf der Oberfläche dieser Teilchen, die übertragene Ladungsmenge ist somit proportional der Größe derAs they move between the electrodes 7 and 8, the broken particles, namely the cocoa nibs 15 and the cocoa bean shells 16, are charged to varying degrees. The charge is essentially located on the surface of these particles, and the amount of charge transferred is thus proportional to the size of the
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Teilchenoberfläche. Die Geschwindigkeit, mit der die Aufladung erfolgt, hängt von der elektrischen Leitfähigkeit des Materials ab, die bei den Schalen und Nibs etwa gleich groß ist.Particle surface. The speed at which the charging occurs depends on the electrical conductivity of the material, which is approximately the same for the shells and nibs.
Somit ist die Aufladungszone 1 entsprechend der Größe der auf die Teilchen zu übertragenden Ladung ausgelegt, da die Größe der elektrischen Ladung der Teilchen fiir ihre Trennung entscheidend ist.Thus, the charging zone 1 is designed according to the size of the charge to be transferred to the particles, since the size of the electrical charge of the particles is crucial for their separation.
Die beiden Elektroden 7 und 8 sind mit einer isolierenden Schicht überzogen, da anderenfalls bei Kontakt der geladenen Bruchgutteilchen mit den Elektroden Umladungsvorgänge stattfinden und die Teilchen zwischen den Elektroden hin- und herspringen würden.The two electrodes 7 and 8 are coated with an insulating layer, since otherwise, when the charged debris particles come into contact with the electrodes, charge reversal processes would take place and the particles would jump back and forth between the electrodes.
Die Elektrode 7 befindet sich am Rinnenboden, während die Elektrode 8 im Bereich der Decke der Vibrationsrinne 6 angeordnet ist und als perforierte Platte ausgebildet ist.The electrode 7 is located at the bottom of the trough, while the electrode 8 is arranged in the area of the ceiling of the vibrating trough 6 and is designed as a perforated plate.
Dadurch, daß sich die leichteren Bruchgutbestandteile, also die Kakaobohnenschalen 16, bei der elektrischen Aufladung des Bruchgutes zwischen den Elektroden 7 und 8 von den schwereren Kernbruchteilchen (Nibs) innerhalb der Vibrationsrinne 6 abheben, wie in Fig. 1 gezeigt, gelangen sie an die Elektrode 8, werden dort entladen und treten durch deren Lochplatte hindurch in eine Haube 24 einer Absaugrichtung 25. Die Haube 24 befindet sich über der Elektrode 8, und an sie schließt sich ein Absaugrohr 26 an, das mit einem als Zyklon 20 ausgebildeten Windsichter 27 in Verbindung steht, der seinerseits über ein Abluftrohr 21 mit einem Sauggebläse 28 verbunden ist. Das Abluftrohr 21 mündet in den Zyklon 20, auf dessen konischer Innenwandung sich die Kakaobohnenschalen 16 sammeln, um in einen am unteren Ende des Zyklons angeordneten Aufhahmebehälter 24 zu fallen.Because the lighter broken material components, i.e. the cocoa bean shells 16, are lifted off from the heavier core broken particles (nibs) within the vibrating trough 6 during the electrical charging of the broken material between the electrodes 7 and 8, as shown in Fig. 1, they reach the electrode 8, are discharged there and pass through its perforated plate into a hood 24 of a suction device 25. The hood 24 is located above the electrode 8 and is connected to a suction pipe 26 which is connected to an air sifter 27 designed as a cyclone 20, which in turn is connected to a suction fan 28 via an exhaust pipe 21. The exhaust pipe 21 opens into the cyclone 20, on whose conical inner wall the cocoa bean shells 16 collect, in order to fall into a receiving container 24 arranged at the lower end of the cyclone.
Windsichter 27 und Aufnahmebehälter 24 bilden somit die Separationszone 3, in der die Schalen 16 von dem Saughiftstrom getrennt werden, während der sich an die Aufladungszone 1 anschließende Bereich unmittelbar über der Kathode 8 als Ablenkzone 2 zu bezeichnen ist. Die aus dem Abluftrohr 21 mit Hufe des von einem Motor 22 angetriebenen Sauggebläses 28 abgesaugte Luft gelangt als Abluft 23 ins Freie. Am Ende 29 der Vibrationsrinne 6 wird der Kakaokembruch 15 in ein Fördersystem 13 abgeworfen, das ihn zur weiteren Bearbeitung abtransportiert.The air sifter 27 and the receiving container 24 thus form the separation zone 3 in which the shells 16 are separated from the suction air stream, while the area immediately above the cathode 8 adjoining the charging zone 1 is referred to as the deflection zone 2. The air sucked out of the exhaust pipe 21 by the suction fan 28 driven by a motor 22 is released into the open air as exhaust air 23. At the end 29 of the vibrating chute 6, the cocoa bean fragments 15 are thrown into a conveyor system 13, which transports them away for further processing.
Durch die dargestellte Anlage ist somit eine Trennung von Nibs und Schalen mit Hufe einer elektrostatischen Trennvorrichtung möglich, die mit einem vergleichsweise geringen Aufwand zu optimalen Trennergebnissen führt. Dabei sind die auftretenden Kräfte im elektrischen Feld von ausreichender Größe, um im Hinblick auf die Unterschiede von NibsThe system shown makes it possible to separate nibs and shells using an electrostatic separating device, which leads to optimal separation results with comparatively little effort. The forces occurring in the electric field are of sufficient magnitude to compensate for the differences between nibs and shells.
und Schalen, was deren Form und Gewicht anbelangt, eine optimale Trennung dieser Bruchgutbestandteile voneinander zu erreichen. Die notwendigen Spannungen liegen im Bereich von 40 kV bis 50 kV. Durch geeignete Fraktionierung des in den Aufgabetrichter 4 gelangenen Bruchgutes 5 können besonders große Teilchen vorher abgetrennt werden, wenn die Vorrichtung für sie keine optimale Trennleistung bietet. Im übrigen lassen sich die Trennergebnisse durch eine Variation des Elektrodenabstandes, der angelegten Spannung, der Polarität der Spannung sowie der Fördermenge und des Feuchtigkeitsgrades der Nibs und Schalen optimieren.and shells, in terms of their shape and weight, to achieve an optimal separation of these fragments from one another. The necessary voltages are in the range of 40 kV to 50 kV. By appropriately fractionating the fragments 5 that enter the feed hopper 4, particularly large particles can be separated in advance if the device does not offer optimal separation performance for them. In addition, the separation results can be optimized by varying the electrode distance, the applied voltage, the polarity of the voltage as well as the feed rate and the moisture level of the nibs and shells.
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