DE3120945A1 - Elektrostatische sortiervorrichtung - Google Patents

Description

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Fuji Electric Company Ltd.
1-1, Tanabeshinden,
Kawasaki-ku, Kawasaki-shi
Kanagawa, Japan

Elektrostatische Sortiervorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrostatische Sortiervorrichtung, mit der insbesondere im Müll enthaltene Bestandteile aussortiert und in Reindarstellung erhalten werden sollen, wobei die unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften der Bestandteilspartikeln und die in den verschiedenen Bestandteilspartikeln induzierte unterschiedliche elektrostatische Kraft (Coulomb) ausgenützt werden.

In jüngerer Zeit werden verschiedene Bestandteile von gemeindlichem oder städtischem Müll zum Kompostieren verwendet. Für diesen Zweck werden aus dem Rohmüll Metalle, Glas, Materialien wie Keramik und Steine, Kies und Kunststoffe entfernt und wird dann der restliche Rohmüll zu einer Feststoff ab fall-Behandlungsanlage transportiert, wo er feinpulverisiert wird. Anschließend wird er zu einer Kompostierungsanlage zum Kompostieren verbracht. In der Kompostierungsanlage werden Schritte der Vorfermentierung und der Nachreif ungsfermentierung durchgeführt, um den Rohmüll in vollständig ausgereiften Kompost umzuwandeln. Dem folgen aufeinanderfolgende Reinigungsschritte wie Vibrationssiebung, wodurch als Ergebnis der Kompost erhalten wird.

Der aus dem Nachreifungsschritt resultierende Kompost enthält jedoch noch eine Mischung von in Klumpen verfestigtem feingranuliertem reinem Kompost, was aus unvollständiger Zersetzung und Dekomposition der organischen Bestandteile des Rohmülls resultiert, anderer aus unvollständiger Zersetzung und Dekomposition resultierender Bestandteile und von Fremdmaterialien wie Glas, Kunststoff, Keramik, Steinen und dergleichen, die in den Kompost gemischt sind und bei den vorherigen Sortierschritten nicht erfaßt wurden. Von dieser Mischung können

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die großen Klumpen der aus unvollständiger Verwesung und Zersetzung resultierenden Bestandteile und die relativ großen Fremdmaterialteile durch die Vibrationssiebung klassifiziert und aussortiert werden. Feinpulverisierte Fremdmaterialien mit einer Korngröße in der Größenordnung einiger Millimeter, die also ähnlich der des reinen Komposts ist, treten jedoch mit dem Kompostgemisch durch die Siebmaschen. Die so trotz der Klassifizierungs- und Sortierschritte im Kompostgemisch verbleibenden Fremdmaterialien liegen normalerweise in einer Konzentration von einigen Prozent vor. Dies erweist sich jedoch für landwirtschaftliche Zwecke als mangelhaft und es wäre erwünscht, diese verunreinigenden Materialien soweit als möglich noch zu entfernen.

Das Prinzip des elektrostatischen Sortiervorgangs ist an sich bekannt und es sind in verschiedener industrieller Anwendung eine Mehrzahl unterschiedlich ausgeführter elektrostatischer Sortiervorrichtungen bekannt geworden und in Verwendung genommen worden. Es ergeben sich hierbei, insbesondere im Fall der Anwendung zum Müllsortieren, jedoch die Beschränkungen einer niedrigen Bearbeitungskapazität und einer Größen- und Formbeschränkung der auszusortierenden Fremdmaterialien.

Demgegenüber soll durch die Erfindung eine elektrostatische Sortiervorrichtung geschaffen werden, die diese Nachteile und Beschränkungen der bekannten elektrostatischen Sortieranlagen vermeidet und die Qualität des Komposts durch Entfernung von Fremdmaterialien aus dem Kompost nach dessen Durchlauf durch die Klassifizierungs- und Sortierschritte erhöht. Gemäß spezieller Ausführung soll die Erfindung eine große Kapazität von Müll, der einen breiten Größen- und Formenbereich von Fremdmaterialien enthält, sichten können, wobei speziell zur Verbesserung der Sortierkapazität und der Sortiereffizienz auf eine Gemischschicht ein Rühreffekt dadurch ausgeübt werden kann, daß die Partikeln aus leitendem Material sich reziprokierend bewegen. Gemäß spezieller Anwendung soll die Sortiervorrichtung die Schwierigkeit der Beimischung nichtleitender Fremdmaterialien im Kompost beseitigen und reinen Kompost separieren und raffinieren können. Als zusätzliche Vorteile der Erfindung können sich eine trotz großer Sortierkapazität

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kompakte Konstruktion und das Reindarstellen von Teilchen in einer Vielzahl von Anwendungsgebieten wie die Sichtung von Erz, Nahrungsmitteln, Arzneimitteln und dergleichen zusätzlich zum Gebiet der Kompostreindarstellung ergeben.

Gemäß der Erfindung enthält die elektrostatische Sortiervorrichtung einen trogartigen Kanal auf einer Transportunterlage wie einem Transportband, das im wesentlichen von einer ein zu sortierendes Gemisch aufladenden Stellung zu einer Sortier- und Wiedergewinnungsstellung in horizontaler Richtung angetrieben wird. Eine mit Gleichspannung beaufschlagte Hochspannungselektrode weist einen Corona-Entladungselektrodenteil und eine flache Elektrodenplatte auf, von denen die flache Elektrodenplatte dem Transportband, das vorzugsweise im Bereich seines Kanals eine entgegengesetzte Elektrode bildet, gegenüberliegt. Der Transportbandkanal liegt also auf gegenüber der flachen Elektrodenplatte unterschiedlichem Potential und kann geerdet sein. Aufgrund des Vorhandenseins der Hochspannungselektrode werden die nichtleitenden, also isolierenden Partikeln des Gemische mit der Polarität der Hochspannungselektrode aufgeladen und zwar bevorzugt aufgrund eines Ionenbeschusses, der durch die Corona-Entladung bewirkt wird, so daß die isolierenden Partikeln in den Kanal am Transportband hineingezogen werden. Die leitenden Partikeln des Gemische werden andererseits dμrch elektrostatische Induktion mit derselben Polarität wie das Transportband aufgeladen, wodurch diese leitenden Teilchen zwischen dem Transportband und der flachen Elektrodenplatte der Hochspannungselektrode durch elektrostatische Kraft reziprokiert werden, was dazu führt, daß diese leitenden Partikeln sich aus dem Kanal herausbewegen. Die leitenden Partikeln und die isolierenden Partikeln werden dann getrennt in der Sortier- und Wiedergewinnungsstation gesammelt.

Sofern die isolierenden Partikeln ein höheres spezifisches Gewicht als die leitenden Partikeln haben, kann der Corona-Entladungselektrodenteil auch weggelassen werden. Außerdem kann das Transportband der Sortiereinrichtung in Form getrennter Transportbänder verwirklicht sein, die unter einer Vielzahl von Sortierstationen in vertikaler Anordnung übereinander gestapelt sind. Gemäß anderer Ausführung

kann das Transportband auch als einzelnes Transportband ausgeführt sein, das in einer Zick-Zack-Anordnung durch eine Mehrzahl von gestaffelten Sortierstationen läuft.

Gemäß einer speziellen Ausführung kann das Transportband durch eine Sortierplatte ersetzt sein, die sich um eine vertikale Welle dreht und in deren oberem zentralem Teil der trogartige Kanal umlaufend gebildet ist. Bei einer derartigen Ausführungsform sind vorzugsweise eine Mehrzahl solcher Sortierplatten an einer gemeinsamen vertikalen Welle übereinander angeordnet, wodurch eine mehrstufige Sortiereinheit entsteht. ·

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die die Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik zeigt. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer repräsentativen elektrostatischen Sortieranlage nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine erläuternde schematische Darstellung der Anziehungswirkung nichtleitender Partikeln in der Anlage nach Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Gesamtansicht einer bevorzugten Ausführung einer erfindungsgemäßen elektrostatischen Sortiervorrichtung;

Fig. 4 bis 6 Skizzen zur Erläuterung der Sortiervorgänge am Beschickungsende, an einem Zwischenbereich bzw. am die sortierten Materialien abgebenden Ende einer Sortierstufe in der Vorrichtung nach Fig. 3;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Einzelheit der in der Vorrichtung nach Fig. 3 verwendeten Sortierstufe;

Fig. 8 eine schematische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführung einer erfindungsgemäßen elektrostatischen Sortiervorrichtung;

Fig. 9 eine Seitenansicht einer dritten bevorzugten Ausführung einer erfindungsgemäßen Sortiervorrichtung;

Fig. 10 eine Draufsicht auf die Sortiervorrichtung nach Fig. 9;

Fig. 11 eine rektifizierte Ansicht einer einzelnen Sortierstufe in Umfangsrichtung zur Erläuterung des Sortierbetriebs der Vorrichtung nach Fig. 9 und 10; und

Fig. 12 (I) bis 12 (V) Vertikalschnitte in Radialrichtung in Schnittebenen (I) bis (V) in Fig. 11 zur Darstellung der Sortiervorgänge.

Die Fig. 1 und 2 dienen der Erläuterung des Stands der Technik anhand einer elektrostatischen Sortieranlage, wie sie zum Raffinieren von Erz oder Lebensinittelpulver verwendet wird. Sie weist eine rotierende Trommel 1, die eine Erdelektrode bildet, eine Corona-Entladungselektrode 2, die seitlich von der Trommel 1 angeordnet ist und an die Hochspannung angelegt wird, eine Zuführeinrichtung 3 mit einem über der Trommel 1 angeordneten Trichter zum Zuführen eines in der Trommel 1 zu sortierenden Gemischs M und trichterartige Sammelräume 4 und 5, die unter der Trommel 1 liegen, auf. Auf der Umfangsfläche der Trommel 1 gleitet ein Abschaber 6, beispielsweise eine Bürste.

Da das Betriebsprinzip einer solchen elektrostatischen Sortieranlage bekannt ist, genügt eine kurze Beschreibung. Sofern es sich bei dem zu sortierenden Gemisch M um Kompost handelt, enthält es Partikeln N aus nichtleitendem Material wie Glas oder Kunststoff, die als kleine weiße Kreise (Umfangskreise) dargestellt sind, und Partikeln O aus elektrisch leitendem Material, nämlich leitendem Kompost, der verhältnismäßig viel Wasser enthält, wobei diese Partikeln als kleine schwarze kreisförmige Scheiben (Vollkreise) dargestellt sind. An den Raum zwischen der Corona-Entladungselektrode 2 und der Trommel 1 wird ein starkes elektrisches Feld angelegt, so daß Corona-Strom zur Trommel 1 fließt. Der von der Zuführeinrichtung 3 auf die Trommel 1 verbrachte, das Fremdmaterial enthaltende Kompost kommt in den Bereich des starken elektrischen Felds und wird dadurch einem Ionenbeschuß ausgesetzt. Die elektrisch leitenden Partikeln O aus reinem Kompost werden zur Trommel 1 gezogen und bewirken dort eine Ionenentladung, woraufhin sie durch elektrostatische Induktion mit der selben Polarität wie die Trommel aufgeladen werden. Aufgrund der nunmehrigen elektrostati-

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sehen Kraft zwischen diesen Partikeln O und der Trommel werden sie von letzterer abgestoßen und fallen vorwärts in den Kompost-Sammelraum 5· Die Fremdmaterialien wie Glas oder Kunststoff, also die isolierenden Partikeln N, werden andererseits mit der Polarität der Corona-Entladungselektrode 2 aufgeladen und folglich zur Oberfläche der Trommel 1 hingezogen, mit der sie sich rotierend weiterbewegen. Die Fremdmaterialien werden deshalb bis zur tiefsten Trommelposition mitbewegt und fallen in den Fremdmaterial-Sammelraum L, aufgrund der durch einen Pfeil B angedeuteten Schwerkraft. Feinkörniges Fremdmaterial, das wegen seines leichten Gewichts an der Trommelfläche hängenbleibt, wird durch den Abschaber 6 erzwungenermaßen von der Trommel abgeschabt.

Im praktischen Gebrauch zeigt die beschriebene Sortieranlage die folgenden Nachteile:

(1) Niedrige Bearbeitungskapazität

Wie erwähnt, ist es zum Anziehen der Fremdmaterialien zur Trommel und zu ihrem Entfernen von der Trommel notwendig, sie unter Anwendung einer Corona-Entladung mit Ionen zu laden. Für diesen Zweck müssen die Fremdmaterialien in einem laminaren Zustand auf der Trommel vorliegen, solange sie der Corona-Entladungselektrode ausgesetzt sind, wodurch die Zulieferrate des Komposts von der Zuführeinrichtung 3 begrenzt wird. Die Fremdmaterialien und der Kompost dürfen einander nicht auf der Trommel überlagern; die Zuführrate von der Zuführeinrichtung muß also ausreichend niedrig sein, daß die Fremdmaterialien gleichmäßig auf der Trommel verteilt werden können. Dies führt in der bekannten elektrostatischen Sortieranlage zu einer niedrigen Sortierkapazität pro Längeneinheit der rotierenden Trommel in deren Axialrichtung und erfordert die Erstellung einer sehr großen Anlage, um eine praktische Verarbeitungsrate zu erzielen.

(2) Begrenzungen hinsichtlich der Größe und Form
der auszusortierenden Fremdmaterialpartikeln

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Wie Fig. 2 zeigt, werden die isolierenden Fremdmaterialp artikeln N bewegt, während sie an der Oberfläche der Trommel 1 anhaften. Bei Kunststoff Stückchen oder filmartigen Materialteilchen, die dünn und leicht sind, ist der Abstand d von der die positive Ladung tragenden Partikeloberfläche bis zur Oberfläche der negativ geladenen Trommel dann, wenn die Teilchen zur Oberfläche der Trommel gezogen sind, klein, so daß die resultierende elektrostatische Kraft zwischen den Partikeln und der Trommeloberfläche sehr hoch und folglich die Schwerkraft zu niedrig ist, um die Partikeln von der Trommel selbst an deren unterem Ende zu entfernen. Verhältnismäßig dicke Partikeln, beispielsweise solche aus Glas, haben jedoch einen eher langen Trennabstand dazwischen, so daß die resultierende elektrostatische Kraft niedrig ist. Aufgrund ihres relativ hohen Gewichtes können sie deshalb nicht ausreichend zur Trommel hingezogen werden, sondern fallen gleitend sofort von der Trommel in den Sammelraum auf der Kompostseite und werden somit wieder mit dem Kompost vermischt.

Die Fig. 3 bis 7 zeigen eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrostatischen Sortiervorrichtung, mit Sortierstufen 10, die allgemein der rotierenden Trommel 1 der bekannten Anlage nach Fig. 1 entsprechen. Jede Sortierstufe 10 enthält zwei Bandrollen 11, die in Längsrichtung aufeinander ausgerichtet an der Vorderseite bzw. an der Hinterseite sitzen, ein zwischen den Rollen 11 verlaufendes endloses Transportband 12 und rechte und linke Unterteilungen 13, die am Mittelteil des Transportbands 12 (Fig. 7) in dessen Bewegungsrichtung C verlaufen. Die Unterteilungen 13 bilden zwischen sich einen trogförmigen Kanal 14. Eine Mehrzahl solcher mit jeweiligem Transportband 12 gebildeter Sortierstufen 10 sind vertikal übereinander aufeinander ausgerichtet und als mehrstufige Sortiereinheit angeordnet und mit einem Gehäuse 60 abgedeckt.

In in Fig. 3 erkennbarer Weise weist jede der Sortierstufen 10 am rechten (Fig. 3) Ende des Transportbands 12 eine Zuführeinrichtung 30 zum Beladen mit zu sortierendem Gemisch M, die jeweils einen sich in der in Fig. 4 gezeigten Weise in den Kanal 14 öffnenden Zuführkanal

31 aufweist, und am anderen unteren Ende des Transportbands 12 Partikeln sortierende und reindarstellende Sammler 40 und 50, deren Anordnung in Fig. 6 dargestellt ist, auf, also für parallelen Betrieb der Sortierstufen. Außerdem weist jede der Sortierstufen 10 oberhalb des Transportbands 12 eine mit Gleichspannung gespeiste Hochspannungselektrode 20 auf, die wirkungsmäßig zum Transportband 12 gerichtet ist, das seinerseits geerdet ist. An die Hochspannungselektrode 20 wird die Hochspannung von einer Gleichspannungs-Hochspannungsquelle 70 angelegt. Sie weist drahtförmige Corona-Entladungs-Elektrodenteile 21 und flache Elektrodenplatten 22 auf, wobei jeweils ein oder mehrere Paare der Elektrodenteile 21 mit den Elektrodenplatten 22 aufeinanderfolgend entlang der Bewegungsrichtung des Transportbands 12 fluchtend angeordnet sind.

Die beschriebene Sortiervorrichtung arbeitet folgendermaßen: Wird die hohe Gleichspannung an die Hochspannungselektrode 20 angelegt, so wird der Konfrontationsbereich zwischen dem Corona-Entladungs-Elektrodenteil 21 und dem Transportband 12 zu einem elektrischen Feldbereich I (Fig. 4) mit Corona-Entladung und der Konfrontationsbereich zwischen der Elektrodenplatte 22 und dem Transportband 12 zu einem starken elektrischen Feldbereich II (Fig. 5) mit einem Gleich-Hochspannungsfeld. Im Betrieb des Transportbands 12, wenn das Gemisch M aus dem reinen Kompost mit den leitenden Partikeln O (schwarze Kreise) und aus den nichtleitenden Partikeln N (weiße Kreise) zu sortieren ist und durch die Zuführeinrichtung 30 in den Kanal 14 der Sortierstufe 10 geladen wird, wird das Gemisch M zunächst dem Corona-Entladungsbereich I ausgesetzt, wo es während der Bewegung des Transportbands 12 einem starken Beschüß positiver Ionen ausgesetzt ist. Da die isolierenden Partikeln N des Gemischs M die positive Ladung für verhältnismäßig lange Zeit halten, werden sie zum Transportband 12, also zur Erdelektrode, hingezogen und somit im Kanal 14 festgehalten. Andererseits entladen die dem Ionenbeschuß ausgesetzten leitenden Partikeln O die positive Ladung unmittelbar auf das Transportband 12 und werden umgekehrt durch die Wirkung der elektrostatischen Aktion zwischen den Partikeln O und dem Transportband 12 mit negativer

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Polarität aufgeladen. Bei der Vorwärtsbewegung, durch die das Gemisch in den Feldbereich II mit dem starken elektrischen Gleichfeld zwischen dem Transportband 12 und der flachen Elektrodenplatte 22 gebracht wird, werden die nun negativ geladenen Partikeln 0 zu den positiv geladenen Plätten 22 aufgrund der resultierenden elektrostatischen Kraft hingezogen. Beim Verlust der Ladung aufgrund eines entladenden Kontakts mit der Platte 22 fallen die Partikeln 0 wieder nach unten und werden durch βΙβ^Γοεΐαΐϊε^ιε Induktion erneut mit negativer Polarität aufgeladen. Die Partikeln unterliegen also einem Zyklus, .*" '-', c.-*■■ *-."'.'"■- ■ -?■;.""'. ·':".'xl£'"".s.-f.'?'¹. .."-"'''".'Sn. von c.'f." f:.<?.cher*. Hoc*i?T>e.ⁿ.— nungs-Elektrodenteilen angezogen werden, entladen werden und hinunterfallen.

Wie am deutlichsten in Fig. 5 dargestellt ist, werden die Partikeln 0 zwischen dem Transportband 12 und der flachen Elektrodenplatte 22 heftig vertikal auf- und niederbewegt, wobei sie schließlich jenseits der Unterteilungen 13 und aus dem Kanal 14 heraus in die linken und rechten Seitenbereiche gelangen, so daß sie sich an den Rändern des Transportbands 12 sammeln. Das über die Zuführeinrichtung 30 in laminarer Form in den Kanal 14 gegebene Gemisch M wird auf diese Weise im Verlauf der vertikalen Auf- und Abbewegungen der Partikeln O gerührt. Es werden also auch solche Partikeln O, die ursprünglich unter der laminaren Schicht begraben waren, an der Oberfläche freigelegt und folglich unmittelbar dem elektrischen Feldbereich der Hochspannungselektrode 20 ausgesetzt. Auf diese Art werden alle Partikeln des Gemischs der elektrostatischen Sortierwirkung gleichförmig ausgesetzt.

Wenn die Partikeln schließlich zum Ende des Transportbands der Sortierstufe 10 gelangen, sind die isolierenden Partikeln N im Kanal 14 im Mittelbereich des Bands 12 zurückgehalten, während die leitenden Partikeln 0 über das Transportband aus dem Kanal heraus gemäß Fig. 6 nach rechts und links verstreut worden sind. Die Partikeln N und 0 können also vom Ende des Bands 12 getrennt fallengelassen werden und werden in den die Partikeln sortierenden und wiederherstellenden trichterartigen Sammlern 40 bzw. 50 gesammelt. Ein in gleicher Weise

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wie nach Fig. 1 konstruierter Schaber kann auf Wunsch geeignet unter dem Transportband 12 angeordnet sein, um am Band 12 hängengebliebene Partikeln zwangsläufig abzustreifen.

Dieser Sortiervorgang wird in jeder der Sortierstufen durchgeführt. Da die Sortiervorrichtung eine Mehrzahl von Sortierstufen im Gehäuse 60 umfaßt, die gemäß Fig. 3 in einer mehrstufigen Sortiereinheit vertikal zueinander ausgerichtet sind, wird der Raum im Gehäuse 60 wirksam ausgenützt; die Sortiervorrichtung mit hoher Sortierkapazität besitzt eine kompakte Konstruktion.

Eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sortiervorrichtung gemäß Fig. 8 verwendet ebenfalls eine Mehrzahl von im abdeckenden Gehäuse 60 in einer mehrstufigen Sortiereinheit in gleicher Weise wie nach Fig. 3 vertikal ausgerichteten Sortierstufen. Jedoch wird nur ein einziges Transportband verwendet, das durch die Mehrzahl der Sortierstufen verläuft. Dieses eine lange endlose Transportband 12 ist nämlich, wie dargestellt, in Zick-Zack-Weise durch die vier vertikal angeordneten Sortierstufen gelegt. Jeder der Sortierstufen liegt eine der Hochspannungselektroden 20 gegenüber und in gleicher Weise wie gemäß Fig. 3 befindet sich an der (in der Zeichnung) rechten Seite der Sortierstufen eine Gemisch-Zuführeinrichtung 30 mit je einem Zuführkanal 31, der sich in den (hier nicht gezeigten) trogartigen Kanal öffnet. Die Sortierfunktion der so konstruierten Sortierstufen wird in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 3 durchgeführt.

Sofern die isolierenden Partikeln N im Gemisch M ein höheres spezifisches Gewicht haben als die leitenden Partikeln O, kann der Corona-Entladungs-Elektrodenteil 21 auch weggelassen werden und braucht nur die flache Elektrodenplatte 22 als Hochspannungselektrode verwendet zu werden. Wegen des höheren spezifischen Gewichts der Partikeln N im Vergleich zu den leitenden Partikeln 0 können die Partikeln N nicht entlang der elektrischen Feldlinien aus dem Kanal heraustreten, und es werden die leitenden Partikeln O und die isolierenden Partikeln N in gleicher Weise, wie vorher unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrie-

ben, so sortiert, daß die verbesserte Sortierkapazität und Sortiereffizient in gleicher Weise wie nach Fig. 3 erzielt werden.

Wie beschrieben, gehört zu dieser elektrostatischen Sortiervorrichtung ein flaches Transportband, das horizontal verläuft und sich im wesentlichen horizontal vom Beschickungsende mit einem zu selektierenden Gemisch zu einem Sortier- und Komponentengewinnungsende bewegt. Die wenigstens eine Sortierstufe umfaßt einen trogartigen Kanal an der Oberseite des Transportbands, der sich in dessen Bewegungsrichtung erstreckt. Eine an Gleichspannung angeschlossene Hochspannungselektrode weist in Kombination eine dem Transportband gegenüberliegende Corona-Entladungselektrode und- eine flache Elektrodenplatte auf. Das Transportband dient als gegenüberliegende Elektrode. Das zu sortierende Gemisch wird vom Beschickungsende in die vom Transportband 12 gebildeten trogartigen Kanäle gegeben, wobei nichtleitende Partikeln des Gemischs, die durch Aussetzen mit einem Ionenbeschuß, der von der Corona-Entladung verursacht wird, mit der gleichen Polarität wie die Hochspannungselektrode aufgeladen werden, zum Sortier- und Komponentengewinnungsende und in Sammelkanäle bewegt werden. Die leitenden Teilchen werden aus den Kanälen durch elektrostatische Induktion herausgetrieben, während sie zwischen dem Transportband und der Hochspannungselektrode durch elektrostatische Kraft hin- und herbewegt werden. Entsprechend werden also die leitenden und die nichtleitenden Partikeln des Gemischs separiert. Die Sortierkapazität und die Sortiereffizienz der Sortiervorrichtung werden durch die auf die Gemischschicht durch die Auf- und Abbewegung der leitenden Partikeln ausgeübte Rührwirkung erhöht. Es ist zu beachten, daß bei der so aufgebauten Sortiervorrichtung nur die leitenden Partikeln des Gemischs aus dem Kanal zur rechten und linken Seite des Transportbands übertreten und durch elektrostatische Kraft separiert werden. Es stellt also keine Schwierigkeit dar, wenn isolierende Fremdmaterialien in den Kompost gemischt sind, da die erfindungsgemäße Vorrichtung doch noch den reinen Kompost separieren und raffinieren kann. Es ist außerdem zu beachten, daß aufgrund der Verwendung einer Mehrzahl von Sortierstufen in einer mehrstufigen Sortiereinheit bei vertikaler Ausrichtung der Raum im Gehäuse, in dem die Sortiereinheit montiert ist, effizient

ausgenützt wird und eine Sortiervorrichtung von hoher Sortierkapazität und gleichzeit kompakter Konstruktion geschaffen wird. Die erfindungsgemäße Sortiervorrichtung kann indessen auch für andere Anwendungen zur Reingewinnung von Partikeln in einer Vielzahl technischer Gebiete verwendet werden, beispielsweise bei der Erzraffinierung, der Nahrungsmittelbereitung, in der Medizin und dergleichen, zusätzlich zur Anwendung der Raffinierung von Kompost.

Fig. 9 und 10 zeigen eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, mit einzelnen Sortierstufen 110, die der rotierenden Trommel 1 der bekannten elektrostatischen Sortieranlage nach Fig. 1 entsprechen. Die Sortierstufe umfaßt eine scheibenförmige Sortierplatte 112, auf deren zentralem Umlaufbereich eine innere und eine äußere Unterteilung 113 in umlaufender Richtung gebildet sind, die einen Kanal 114 bilden.

Vertikal sind eine Mehrzahl solcher Sortierstufen 110 übereinander an einer rotierenden vertikalen Welle 115 angeordnet. Die einzelnen Sortierstufen 110 werden gemeinsam mit der Welle 115 von einem Antriebsmotor 116 über ein Untersetzungsgetriebe langsam in Drehrichtung C angetrieben. Für jede der Sortierplatten 112 in den einzelnen Sortierstufen 110 sind eine Beschickungsposition und Sortier- und Komponentengewinnungspositionen des zu sortierenden Gemische jeweils bestimmt. Außerdem enthält jede der Sortierstufen 110 über der Sortierplatte 112 eine an Gleichspannung angeschlossene Hochspannungselektrode 120, die der geerdeten Sortierplatte 112 im gemeinsamen Peripheriebereich gegenüberliegt. In der in Fig. 11 dargestellten Weise hat die Hochspannungselektrode 120, an die die Hochspannung von einer Hochspannung liefernden Gleichspannungsquelle gelegt wird, die später noch im einzelnen beschrieben wird, paarweise Gruppen eines schlanken drahtförmigen Corona-Entladungs-Elektrodenteils 121 und einer flachen Elektrodenplatte 122, wobei die einzelne Gruppe oder eine Mehrzahl der Gruppen von Corona-Entladungs-Elektrodenteilen 121und die flachen Elektrodenplatten 122 alternierend entlang der Bewegungsrichtung C der rotierenden Sortierstufe 110 aufeinanderfolgend ausgerichtet ist. Jede der Sortierstufen 110 schließt in der Beschickungsposition des Gemischs eine Zuführeinrichtung 130 zum Liefern des zu sortierenden Gemischs M mit einem

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Zuführkanal 131 ein, der sich in den Kanal 114· öffnet, ferner an der Sortier- und Gewinnungsposition einen Sammler 140 für die isolierenden Partikeln N, ein Einlauf rohr 141, das mit dem Sammler 140 verbunden ist und vom Kanal 114 über der Sortierplatte 112 her öffnet, einen Komponentengewinnungssammler 150 für die leitenden Partikeln 0, die an der Innenseite und an den Außenumfängen der Sortierplatte 112 angeordnet sind, und ein trichterartiges Führungsrohr 151, das mit dem Sammler 150 verbunden ist und sich unter der Sortierplatte 112 öffnet. Ein Abschaber 180 dient dazu, leitende Partikeln 0 abzuschaben, die sich irregulär am Innenrand und am Außenrand der Sortierplatte 112 bewegen, und sie dem Sammler 150 zuzuführen. Der Zusammenbau der beschriebenen mehrstufigen Sortiereinheit dieser Konstruktion ist in einem abdeckenden Gehäuse 160 untergebracht. Die Hochspannungselektrode 120 ist über eine Durchführung 162, die am Gehäuse 160 montiert ist, mit der Gleichspannung liefernden Hochspannungsquelle 170 verbunden.

Fig. 11 zeigt die so aufgebaute Sortierstufe im Vertikal-Umlaufschnitt und verschiedene in Fig. 11 mit (1) bis (V) bezeichnete Teile sind im Radialschnitt senkrecht zur Blickrichtung nach Fig. 11 in Fig. 12 (1) bis (V) dargestellt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 11 und 12 wird die Betriebsweise der beschriebenen elektrostatischen Sortierstufe erläutert: Wird von der Hochspannungsquelle 170 eine Gleichspannung an die Hochspannungselektrode 120 angelegt, so bildet sich zwischen der Hochspannungselektrode 120 und der geerdeten Sortierplatte 112 unmittelbar unter den Corona-Entladungs-Elektrodenteilen 121 ein elektrisches Feld mit Corona-Entladungsbereich. Weiterhin bildet sich zwischen der Elektrode 120 und der Sortierplatte 112 unmittelbar unter der Elektrodenplatte 122 ein Feldbereich mit starkem elektrischen Feld. Wird in diesem Zustand die Sortierstufe 110 in der Bewegungsrichtung C gedreht und das zu sichtende Gemisch M aus leitenden Teilen 0 (reiner Kompost) und isolierenden Teilen N (Fremdmaterial) aus der Zuführeinrichtung 130 am mit (I) bezeichneten Beschickungsende in den Kanal 114 geladen, so wird das Gemisch M zunächst in den mit (II) bezeichneten

Corona-Entladungsbereich eingeführt, während sich die Sortierstufe 110 dreht. Das Gemisch M wird dort vom Corona-Entladungs-Elektrodenteil

121 einem starken positiven Ionenbeschuß ausgesetzt und wird mit einer positiven Ladung q⁺ geladen. Da die isolierenden Partikeln N, die durch weiße Umfangskreise dargestellt sind, die positive Ladung für eine verhältnismäßig lange Zeit aufrechterhalten, werden sie von der auf negativer Polarität befindlichen Sortierplatte 112 angezogen und somit im Verlauf der Drehbewegung im Kanal 114 festgehalten. Im Gegensatz hierzu werden die durch schwarze Vollkreise dargestellten leitenden Partikeln O an der Sortierplatte 112 entladen und dann umgekehrt mit negativer Polarität aufgrund der elektrostatischen Induktion aufgeladen. Beim Weiterrotieren der Sortierplatte 112 tritt das Gemisch in einen mit (III) bezeichneten Bereich mit starkem elektrischem Feld, was bewirkt, daß die isolierenden Partikeln N weiterhin in den Kanal 114 gezogen verbleiben, während die leitenden Partikeln O von der Sortierplatte 112 durch die vom elektrischen Feld erzeugte elektrostatische Kraft abgestoßen werden und auf die flache Elektrodenplatte

122 mit der positiven Polarität stoßen. Sie machen hierbei Kontakt mit der Elektrodenplatte 122, verlieren ihre Ladung und fallen folglich hinunter. Unten werden sie wieder durch elektrostatische Induktion negativ aufgeladen. Die Partikel durchlaufen also einen sich wiederholenden Zyklus des Aufgeladenwerdens mit negativer Polarität, der Anziehung an die flache Hochspannungs-Elektrodenplatte unter Entladung und des Runterf aliens. Wie insbesondere in Fig. 12 (III) erkennbar ist, werden die Partikeln in Vertikalrichtung heftig zwischen der Sortierplatte 112 und der flachen Elektrodenplatte 122 auf- und abbewegt und treten schließlich über die Unterteilungen 113 aus dem Kanal 114 auf dessen beide Seiten hinaus. Nachdem sie über die Ränder der Platten 112 getreten sind, werden sie gesammelt.

Gleichzeitig wird das laminar in den Kanal 114 geladene Gemisch M durch die vertikalen Auf- und Abbewegungen der Partikeln entsprechend verrührt, so daß ursprünglich unter der laminaren Schicht begrabene Partikeln an die Oberfläche verbracht werden und dort direkt dem die Corona-Entladung bewirkenden elektrischen Feld bei (II) und dem starken elektrischen Feld bei (III) ausgesetzt werden.

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Es werden also sämtliche Partikeln gleichmäßig von der elektrostatischen Sortierfunktion betroffen.

Bei der weiteren Drehung der Sortierplatten 112 wird das Gemisch schließlich in die Sortier- und Komponentengewinnungsposition gebracht, bei der die isolierenden Partikeln N im Kanal 114 im zentralen Teil der Sortierplatte 112 zurückgehalten sind, während die leitenden Partikeln 0 über den Innenrandbereich und den Außenrandbereich außerhalb des Kanals 114 verstreut und sortiert sind. Sie werden vom Abschaber 180 aus der mit (IV) bezeichneten Gewinnungsposition abgeschabt und so im der Komponentenwiedergewinnung dienenden Sammler 150 gewonnen, während die isolierenden Partikeln N angezogen werden und in den Absonderungssammler 140 gelangen, der beispielsweise ein Sackfilter an der mit (V) bezeichneten Gewinnungsposition verwendet. Diese Sortieroperation wird in jeder der Sortierstationen dieser Ausführungsform der Sortiervorrichtung durchgeführt.

Sofern sämtliche isolierenden Partikeln N im Gemisch M ein höheres spezifisches Gewicht haben als die leitenden Partikeln 0, können die Corona-Entladungs-Elektrodenteile 121 weggelassen werden und als Hochspannung selektrode braucht nur die flache Elektrodenplatte 122 verwendet zu werden. Da die Partikeln N ein höheres spezifisches Gewicht als die Partikeln O haben, können Sie nicht über den Kanal wegtreten, und die leitenden Partikeln 0 und die isolierenden Partikeln N werden in gleicher Weise wie zuvor in Verbindung mit den Fig. 3 und 8 beschrieben sortiert.

Wie erläutert, umfaßt also die erfindungsgemäße elektrostatische Sortiervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform Sortierplatten mit trogartigen auf den Platten gebildeten Kanälen, wobei die Platten durch eine vertikale Welle zur Drehung angetrieben werden. Jeder Sortierplatte liegt eine Hochspannungselektrode gegenüber. Das zu sortierende Gemisch wird an der Beschickungsposition in den trogartigen Kanal geladen. Partikel-Gewinnungssammler sind an der Sortierposititon und an der Gewinnungsposition angeordnet, die innerhalb und außerhalb des trogartigen Kanals angeordnet sind. Die isolierenden Partikeln des

zu sichtenden Gemischs werden im Kanal zurückgehalten und nur die leitenden Partikeln bewegen sich reziprokierend zwischen der Sortierplatte und der Hochspannungselektrode hin und her, aufgrund der darauf ausgeübten elektrostatischen Kräfte. Die Partikeln werden also durch das Heraustreten der leitenden Partikeln aus dem Kanal sortiert. Die Sortierkapazität und die Sortiereffizienz der Vorichtung werden durch die Rührwirkung auf das Gemisch aufgrund der Auf- und Abbewegung der leitenden Partikeln erhöht. Bei der beschriebenen Ausführungsform der elektrostatischen Sortiervorrichtung ist beachtlich, daß nur die leitenden Partikeln des Gemischs über den Kanal nach außen austreten. Es ergibt sich also keine Schwierigkeit, wenn isolierende Fremdmaterialien in den Kompost gemischt sind, da die Vorrichtung reinen Kompost separieren und raffinieren kann. Da die beschriebene Ausführung eine Mehrzahl von Sortierstufen in einer mehrstufigen vertikal angeordneten Sortiereinheit umfaßt, wird der Raum innerhalb des Gehäuses, in dem die Vorrichtung montiert ist, wirksam ausgenützt und eine Sortiervorrichtung mit hoher Sortierkapazität, jedoch gleichzeitig kompakter Konstruktion geschaffen. Es ist zu beachten, daß auch diese Ausführungsform in anderen Anwendungsgebieten verwendbar ist, beispielsweise beim Raffinieren von Erz, bei der Nahrungsmittelbereitung, im Arzneimittelwesen und dergleichen, und nicht nur bei der Raffinierung von Kompost.

ίο

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   I,) Elektrostatische Sortiervorrichtung zum Sortieren eines aus leitenden (O) und nichtleitenden Partikeln (N) Zusammengesetzen Gemischs (M), das auf eine Transportunterlage (12, 112) gebracht und beim Durchlauf durch ein Gleich-Hochspannungsfeld aufgrund des unterschiedlichen Verhaltens der Partikeln separiert wird, mit einer Beschickungsposition (I in Fig. 11, 12), in der die Transportunterlage mit dem Gemisch beladen wird, und einer Sortier- und Komponentengewinnungsposition (IV, V in Fig. 11, 12), dadurch gekennzeichnet, daß sich die Transportunterlage im wesentlichen horizontal von der Beschickungsposition zur Sortier- und Gewinnungsposition bewegt und eine an Gleichspannung anschließbare Hochspannungselektrode (20, 120) eine flache der Transportunterlage gegenüberliegende Elektrodenplatte (22, 122) umfaßt, für die die Transportunterlage die entgegengesetzte Elektrode mit unterschiedlichem Potential im Vergleich zur Elektrodenplatte darstellt, und daß die Transportunterlage einen trogartigen Kanal (14, 114) aufweist, in den das Gemisch einladbar ist, dessen leitende Partikeln durch elektrostatische Induktion mit der Polarität der Transportunterlage und der Hochspannung selektrode aufladbar bzw. entladbar sind und sich reziprokie-

   rend zwischen dem Transportband und der Hochspannungselektrode aufgrund der elektrostatischen Kraft auf- und abbewegen und dabei aus dem Kanal herausbewegen;

   durch eine Gemisch-Zuführeinrichtung (30, 130), die das Gemisch (M) in den Kanal U4, 114) lädt; und

   durch eine Einrichtung (40, 50, 140, 150) zum getrennten Sammeln der aus dem Gemisch herausgelesenen leitenden Partikeln und nichtleitenden Partikeln.

   i.'! ichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung zum Sortieren eines Gemische (M), dessen nichtleitende Partikeln (N) ein höheres spezifisches Gewicht haben als die leitenden Partikeln (0).

   3. Sortiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportunterlage ein Transportband (12) ist, auf dessen Oberseite zentral der Kanal (14) in der Bewegungsrichtung des Transportbands verläuft.

   4. Sortiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportunterlage eine an einer vertikalen Welle (115) sitzende rotierende Transportplatte (112) ist, auf deren Oberseite in einem radialen Mittelbereich der Kanal (114) in Umdrehungsrichtung verläuft.

   5. Sortiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des trogartigen Kanals (14, 114) auf einem Mittelteil der Transportunterlage (12, 112) eine Mehrzahl von Unterteilungen (13, 113) gebildet ist.

   6. Sortiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Mehrzahl von Sortierstufen (10, 110) umfaßt, die im wesentlichen vertikal übereinander in einer mehrstufigen Sortiereinheit angeordnet sind, und daß eine Gleich-Hochspannungselektrodeneinrichtung eine Mehrzahl der Hochspannungselektro-

   den (20, 120) umfaßt, deren Elektrodenplatten (22, 122) jeweils einer der Transportunterlagen (12, 112) gegenüberliegen.

   7. Sortiervorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrstufige Sortiereinheit eine Mehrzahl unabhängiger Bandtransporteinrichtungen umfaßt, von denen jede einen trogartigen Kanal (U) aufweist (Fig. 3).

   8. Sortiervorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrstufige Sortiereinheit ein endloses Transportband (12) umfaßt, das in Zick-Zack-Form durch die Sortierstufen (10) gelegt ist (Fig. 8).

   9. Sortiervorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sortierstufen (110) zueinander koaxial und vertikal angeordnet sind und die Hochspannungselektroden (120) den jeweiligen Transportplatten (112) gegenüberliegen.

   10. Sortier vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Abschaber (180), der die leitenden Partikeln (O) des Gemischs (M) von den Randbereichen der Transportunterlage (112) zum Sammler (150) der Sortiervorrichtung abschabt.

   11. Sortiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungselektrode (20, 120) außer der flachen Elektrodenplatte (22, 122) einen Corona-Entladungs-Elektrodenteil (21, 121) enthält, durch den die nichtleitenden Partikeln (N) des Gemischs (M) mit der gleichen Polarität wie der der Hochspannungselektrode aufgrund eines durch die Corona-Entladung bewirkten Ionenbeschusses aufladbar sind und dadurch in den Kanal (14, 114) der Sortiervorrichtung gezogen werden.