DE4118675A1 - Luftunterstuetzter trenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen luftunterstützten Trenner.

In Anlagen zum Aufbereiten von Feststoffgemischen oder von Schrott eingesetzte Ventilatoren oder Gebläse, wie insbeson­ dere in Luftherden in der Staubabsaugung oder in Sichtern von Shredderanlagen für Altautos und sortiertem Misch­ schrott oder in der Luftansaugung von Trenntellern bei der Abfall- bzw. Altstoff-Aufbereitung, werden mit sehr leistungsstarken Antriebsmotoren und damit entsprechend ho­ her Leistungsaufnahme des Motors, d. h. großem Stromver­ brauch betrieben.

Zum Trennen leichter von schweren Gutteilen (Leicht-/Schwer­ trennung) 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. 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 Maschi­ nengehäuse angeordneten Ventilator aus der Umgebungsluft angesaugt.

Die spezifisch schwereren Bestandteile des aufgegebenen Feststoffgemisches liegen unmittelbar auf dem Sieb und wer­ den 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 Maschi­ nengehäuse einleiten; alternativ läßt sich am Maschinenge­ häuse mindestens ein Unwuchtmotor vorsehen. Die Leichtfrak­ tion (Leichtgut) fließt stets zum tiefergelegenen und die Schwerfraktion (Schwergut) stets zum höhergelegenen Herd­ ende hin, von wo das Leicht- und das Schwergut über jeweils einen Austrag zum Abtransport auf einen Folgeförderer gege­ ben werden.

Ein solcher Luftherd arbeitet am besten, wenn das Verhält­ nis 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 Elektronik­ schrott, Shredderschutt, Kabelabfällen oder um sonstige Ge­ mische aus NE-Metallen, beispielsweise vorwiegend bestehend aus Kupfer, Zink, Messing, Magnesium und Aluminium, mit unterschiedlicher Kornform handelt. Diese für die NE-Aufbe­ reitung vorgesehenen Feststoffgemische besitzen vor allem bei Korngrößen über 10 mm eine sehr heterogene Kornform; außerdem verändert sich ihre Zusammensetzung ständig.

Der Wirkungsgrad der Luftherde ist daher unzureichend und der Austrag häufig ein Zufallsprodukt. Die unbefriedigenden Betriebsergebnisse eines Luftherdes, vor allem bei der NE-Aufbereitung, bei der es darum geht, ein Produkt (Leicht- oder Schwergut) abzutrennen, z. B. einen möglichst großen Alu­ minium-(Leichtgut)-Anteil zurückzugewinnen, d. h. vom Schwer­ gut (Kupfer, Bronze, Messing, Blei etc.) abzutrennen, ver­ schlechtern sich dann noch, wenn sich während des Betriebes die Temperatur und davon abhängig die Luftdichte entspre­ chend verändert, die bei zunehmender Temperatur abfällt. Über dem Sieb ist dann kein ausreichender Tragdruck mehr vorhanden, der verhindern könnte, daß das Leichtgut zusam­ men 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 gesam­ te Aufgabegut entsprechend der Siebneigung mit dem sich über dem Sieb aufbauenden Luftpolster bzw. aufgrund dessen Tragdruck nach unten flösse. Zwar ist es bei Luftherden bekannt, die Luftströmung im Zuführkanal zum Sieb mittels manuell über ein gemeinsames Handrad oder von einem Elektro­ antrieb zu verstellenden Drosseln bzw. Klappen zu beeinflus­ sen, jedoch beseitigen die - außerdem mechanisch sehr auf­ wendigen, über Hebelgestänge miteinander gekoppelten - Dros­ selverstellungen die obigen Schwierigkeiten nicht. Trotz der Drosseln bzw. Klappen wirbelt die von außerordentlich leistungsstarken, 10 bis 15 KW-Ventilatoren bzw. Gebläsen zugeführte Luft oberhalb des Siebes so stark, daß sich Leicht- und Schwergut unerwünscht vermischen. Bei elek­ trisch angetriebenen Drosseln entsteht außerdem ein zusätz­ licher Energiebedarf und der Elektroantrieb erzeugt eine die Umgebungstemperatur erhöhende Wärme, die wiederum die Dichte der Luft verringert. Wechselnde Betriebsbedingungen aufgrund einer unterschiedlichen Beschaffenheit und/oder Zu­ sammensetzung 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 Witterungs­ einflüsse für das Trennergebnis ausschlaggebend sind. Um im Anschluß an die Shredder-Entstaubung und den -Sichter den­ noch 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, son­ dern auch einen hohen Energieverbrauch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebswei­ se, d. h. vor allem die Trennschärfe bei Trennprozessen mit stark schwankenden Betriebsbedingungen eines luftunterstütz­ ten Trenners, insbesondere Luftherd, Shredderanlage, Trenn­ teller zu verbessern und den Betriebsaufwand zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch elektronisch gere­ gelten 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 jewei­ lige Zusammensetzung und/oder Beschaffenheit des aufgegebe­ nen Materials ergibt, was es erlaubt, mit großer Trennschär­ fe ein sauberes Produkt abzutrennen. Mittels beispielsweise eines geregelten Luftherdes lassen sich das in einem Fest­ stoffgemisch enthaltene Aluminium nahezu völlig zurückgewin­ nen und die Aluminiumverluste auf einen Wert unter 3% und damit weit niedriger als z. B. in einer bekannten Schwimm- Sink-Anlage halten. Schließlich läßt sich auch ein gleich­ mäßiger Luftstrom einstellen und damit ein nachteiliges Verwirbeln der Luft vermeiden. Den jeweiligen Ist-Wert des Luftdruckes ermittelt ein Sensor, der bei einer Shredderan­ lage 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 Luftleitung hinter dem Venti­ lator angeordnet sein kann.

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 Be­ triebs- und/oder Außentemperatur, die Luftdichte, so daß der Luftdruck abfällt, bewirkt der Regler über den Frequenz­ umrichter eine entsprechende Erhöhung der Drehzahl des den Ventilator antreibenden Motors bis der Sollwert des Luft­ druckes erreicht ist. Somit läßt sich eine Drehzahlregelung des Ventilators - dessen Ist-Wert über ein Potentiometer vorgegeben werden kann - und trotz Temperaturunterschieden ein konstanter Luftdruck mittels des Frequenzumrichters er­ reichen.

Wenn bei einem Luftherd die Stromaufnahme seines Antriebs­ motors als Führungsgröße für den Soll-Wert des Luftdruckes eingesetzt wird, läßt sich der Luftdruck auch an wechselnde Zusammensetzungen des aufgegebenen Feststoffgemisches an­ passen. 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 Motor­ stromaufnahme sehr gering, jedoch läßt sich mit einer elek­ tronischen 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 da­ für bestimmten Austrag erreicht; es schwimmt nämlich auf­ grund des dann höheren Tragdruckes auf dem Luftpolster über dem Sieb auf und fließt zum tiefergelegenen Leichtgut-Aus­ trag ab.

Beim Betrieb mittels eines - handelsüblichen - Frequenzum­ richters lassen sich weniger leistungsstarke Ventilatoren bzw. Gebläse und Antriebsmotoren einsetzen, denn in Versu­ chen mit einem Luftherd hat sich bestätigt, daß bei einer Regelung des Luftdruckes die Leistungsaufnahme des Antriebs­ motors unter 50% gesenkt werden kann, woraus sich ein erheblich geringerer Stromverbrauch und damit eine Kostener­ sparnis ergibt; es ist somit möglich, von vornherein einen entsprechend leistungsschwächeren Antriebsmotor nebst Venti­ lator zu installieren.

Mit vorteilhaft dem Ventilator im Luftherd nachgeschalteten Einbauten, z. B. Prall- und Leitblechen, läßt sich der Luft­ druck über die Länge des Siebes verändern und eine gewünsch­ te Luftverteilung unterhalb des Gutbettes erreichen.

Vorteilhaft wird das den Schwergutaustrag aufweisende Herd­ ende weniger durchlüftet als das Herdende mit dem Leicht­ gutaustrag, was sich durch ein unterhalb des Schwergutaus­ trags angeordnetes Prallblech erreichen läßt. Die zum Schwergutaustrag hin niedrigere Schicht des Feststoffge­ mischs wird damit weniger durchlüftet als die höhere, mehr­ lagige Schicht oberhalb des Siebes im Bereich des Leichtgut­ austrags. Diese Maßnahme unterstützt den außerordentlich hohen Trenngrad bei einem erfindungsgemäß geregelten Luft­ herd, denn aufgrund des im Bereich des Schwergutaustrags geringeren Luftstroms kann ein Schwergutteil, z. B. Kupfer­ stück, von der Luft nicht in den zum Leichtgutaustrag wandernden Förderstrom geblasen werden.

Wenn sich das Sieb zum Schwergutaustrag hin verjüngt, wird die erreichte, hohe Trenngenauigkeit unterstützt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß durch einen solchen - vorzugswei­ se 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 aufgegebe­ nen Feststoffgemischs von dem Luftstrom in eine Drehbewe­ gung versetzt werden und sich dadurch zur falschen Aus­ tragseite bewegen.

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 zei­ gen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen, eine elektronische Luft­ druckregelung aufweisenden Luftherd, in schemati­ scher Seitenansicht;

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Luftherd mit in seinem Gehäuse angeordneten Luftleitblechen, in schema­ tischer 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.

Ein Luftherd 1 besitzt ein Maschinengehäuse 2, das mittels eines Schubkurbelantriebs über Lenker 3 und einen Antriebs­ motor 4 in Schwingungen versetzt wird. Der Luftherd 1 ist mit einer elektronischen Regelung 5 versehen, die den Luft­ druck 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 Feststoff­ gemisch aufgegeben, wie in Fig. 2 durch einen Materialaufga­ bepfeil 8 verdeutlicht wird. Während das in dem Feststoffge­ misch 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.

Der die Schwingungen des Luftherdes 1 erzeugende Antriebs­ motor 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 An­ triebsmotors 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 Führungsgröße w für den Soll-Wert des Luftdruckes in den Regler 13 ein, der eine entsprechende Stellgröße y für einen Frequenzum­ richter 15 bildet, über den die Drehzahl eines den Venti­ lator 9 antreibenden Motors 16 gesteuert wird. Bei sinken­ der Motorstromaufnahme bewirkt eine höhere Ventilatordreh­ zahl, 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 Trag­ druck des Luftpolsters wird größer.

Steigt der Schwergut-Anteil, z. B. durch in dem Feststoffge­ misch überwiegende, zerkleinerte Gaszähler, 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 Ventilatormo­ tors 16 niedriger eingestellt und damit der Luftdruck ver­ ringert wird. In diesem Fall verhindert nämlich das in dem Feststoffgemisch überwiegend vorhandene Schwergut ein Hoch­ wandern 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.

Der Regelkreis 5 besitzt zudem einen Regler 17, der eben­ falls 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 Luft­ druck aufgrund äußerer Einflüsse, wie insbesondere der Tem­ peratur, 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.

Dem Ventilator 9 sind im Maschinengehäuse 2 als Prall- bzw. Luftleitbleche ausgebildete Einbauten 19 nachgeschaltet, die den über den Lufteinlaß 11 eintretenden Luftstrom unter­ halb des Siebes 7 umlenken und verteilen. Die in Richtung zum Schwergutaustrag 12 hin niedrigere Schicht des Fest­ stoffgemisches 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.

Claims (7)

1. Luftunterstützter Trenner, gekennzeichnet durch elek­ tronisch geregelten Luftdruck.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ei­ nen mittels eines Frequenzumrichters (15) drehzahlge­ regelten Ventilator (9).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, 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 Einbau­ ten (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) angeord­ nete Längskeile (21).