DE1163742B - Elektrostatischer Abscheider - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: B 03 c

Deutsche Kl.: Ib-6

Nummer: 1 163 742

Aktenzeichen: G 24227 VI a /1 b

Anmeldetag: 31. März 1958

Auslegetag: 27. Februar 1964

Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Abscheider mit auf Abstand stehenden oberen und unteren Elektroden, wobei die obere Elektrode eine Anzahl von Öffnungen aufweist, durch die hindurch Material, das von der unteren Elektrode aus angezogen wurde, auf die Oberseite der oberen Elektrode gelangen kann, mit einer Fördereinrichtung zum Materialtransport über die untere Elektrode und mit einer Spannungsquelle, die einen Potentialunterschied zwischen den Elektroden aufrechterhält.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß eine der Elektroden am Austragsende mit einer Hilfselektrode versehen ist, an die eine Spannung angelegt ist. Dadurch wird erreicht, daß die aus einem Gemisch oder Gemenge bereits abgeschiedenen Teilchen in eine gewünschte Richtung zwecks Absonderung gelenkt werden können, wodurch die endgültige Reinheit oder die Güte der Sortierung erhöht wird. Zweckmäßigerweise wird das an der Hilfselektrode liegende Potential ungefähr gleich dem Potential an der zugehörigen Elektrode gemacht.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Hilfselektrode über dem Austragsende der zugehörigen Elektrode anzuordnen.

Die Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der an Hand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben sind. In den Zeichnungen ist

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung der wichtigen Teile des Elektroscheiders, wobei gewisse Teile weggeschnitten wurden, um die darunterliegenden Teile zu zeigen,

Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht, etwas vergrößert, die die Anordnung der Bremselektrode zeigt, F i g. 3 ein Schnitt längs der Linie 3-3 der F i g. 2,

Fig. 4 ein senkrechter Schnitt durch den Scheider, wobei die Bremselektrode weggelassen wurde,

Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Darstellung mit angebrachter Bremselektrode,

F i g. 6 eine der F i g. 4 ähnliche Abwandlung des Scheiders und die

Fig. 7 eine weitere Abwandlung des Scheideraustrages.

Das in der F i g. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines elektrostatischen Abscheiders besitzt einen Rahmen, der mit 10 bezeichnet ist. An der Oberseite dieses Rahmens ist eine erste Elektrodenplatte 12 befestigt, die sich über die gesamte Länge des Rahmens hinweg erstreckt. In gewissem Abstand über dieser Elektrode befinden sich zwei in der Längsrichtung mit Abstand angeordnete Elektrodenplatten 14 a und 14 b. Diese Elektrodenplatten weisen im allgemeinen Elektrostatischer Abscheider

Anmelder:

General Mills, Inc., Minneapolis, Minn.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,

Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65

Als Erfinder benannt:

William Andreas Bradstad, Minneapolis, Minn.

(V. St. A.)

die gleiche Konstruktion auf, wobei jede eine Anzahl von Öffnungen 16 besitzt, die leicht durch Stanzen hergestellt werden können, welcher Vorgang eine nach oben ragende, jede Öffnung umgebende zylindrische Wandung oder Kragen 18 hinterläßt. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die verschiedenen zylindrischen Wandungen 18 so hoch sein müssen, daß sie die Rückkehr des separierten Materials durch die Öffnungen 16 nach unten ausschließen, nachdem das Material einmal auf die Oberseite der Elektroden 14 a oder 14 b befördert worden ist.

Obwohl die besondere Anzahl von Elektrodenplatten in der Hauptsache von der Art und dem Umfang der vorzunehmenden Sortierung abhängt, bietet die Erfindung besondere Vorteile, wenn die verschiedenen Platten senkrecht übereinander angeordnet werden.

Deshalb liegt in gewissem Abstand über der Elektrode 14 a eine weitere Elektrodenplatte 20, deren Funktion der der Elektrodenplatte 12 ähnelt, während über der Elektrodenplatte 20 noch eine weitere Elektrodenplatte 22 dargestellt ist, die der Elektrode 14 a ent- spricht.

Alle vorgenannten Elektrodenplatten werden mit Hilfe einer Anzahl von hochstehenden, elektrisch nicht leitenden Stegen 24 auf bestimmten Höhen gehalten, so daß die verschiedenen Elektrodenplatten auf verschiedenen Arbeitspotentialen gehalten werden können. Die Stege 24 sind am Rahmen 10 mittels einer Reihe von Nieten 26 befestigt. Da jedoch die verschiedenen Elektroden auf bestimmten Höhen in bezug auf einander gehalten werden müssen, wobei die Höhen in weitem Umfang von dem zu separierenden Material und den angelegten elektrischen Potentialen abhängen, ist jeder Steg mit einer Anzahl von Schlit-

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zen 28 versehen. Durch diese Schlitze hindurch ragt eine gleiche Anzahl von Schrauben und Muttern nach außen, die zusammen mit 30 bezeichnet sind. Auf diese Weise können die Elektrodenplatten auf den günstigsten Abstand voneinander eingestellt werden.

Wie in der Fig. 1 dargestellt, wird die unterste Elektrode 12 mit Hilfe eines Leiterelements 32 auf Erdpotential gehalten. Andererseits werden die negativen Elektroden 14 a und 14 b mittels besonderer Leiter auf hohen Gleichstrompotentialen gehalten. Obwohl später noch näher darauf eingegangen wird, sei an dieser Stelle bereits gesagt, daß dadurch, daß die Elektroden 14 a und 14 b voneinander elektrisch isoliert sind, diese nicht denselben Spannungsbedingungen unterworfen zu werden brauchen. Die den Elektroden 12, 14 a und 14 b zugeführten Potentiale sind entsprechend dem jeweils abzuscheidenden Material veränderlich.

An dem einen Ende der Elektrode 12 befindet sich ein Sammelbehälter 42, dessen Boden von der Elektrode gebildet wird und der mit einer angelenkten Sperre 44 versehen ist, die eine bestimmte zu separierende Materialströmung freigibt. Über dem ersten Behälter ist ein ähnlicher Behälter 46 angeordnet, dessen Boden in diesem Falle von der Elektrode 20 gebildet wird und der gleichfalls mit einer angelenkten Sperre versehen ist (mit 48 bezeichnet). Wegen der beschränkten Zeichenfläche sind diese Behälter nur bruchstückweise dargestellt; es wird jedoch angenommen, daß die Darstellung ausreicht, um deutlich zu zeigen, daß das im unteren Behälter 42 gespeicherte Material zur Beförderung auf der Oberseite der Elektrode 12 zur Verfügung steht, während das im oberen Behälter 46 enthaltene Material auf der Oberseite der Elektrode 20 entlang wandert.

Auf Grund einer Vibration in der mit 68 bezeichneten Richtung wird das Material aus beiden Behältern 42 und 46 über die Elektroden 12 und 20 hinwegbewegt und gleichzeitig so durchgeschüttelt, daß dessen Partikeln beständig auf und nieder springen. Dieser Vorgang führt dazu, daß gewisse Partikel elektrostatische Ladungen aufnehmen mit der Wirkung, daß sie nach oben zu den entsprechenden Elektroden 14« und 22 angezogen werden, wobei einige Partikeln durch diejenigen Öffnungen 16 springen, die den Behältern am nächsten liegen, während andere Partikeln für einige Zeit in der Nähe der Elektroden 12 und 20 verbleiben, bevor sie durch eine der Öffnungen 16 geschleudert werden. Da jedoch eine große Anzahl von Öffnungen vorhanden ist, erfolgt eine Sortierung in beträchtlichem Umfang, wenn das Material über die Elektroden hinwegbewegt wird.

Nach der Fig. 1 ist jede der Elektroden 14a und 14 b mit einer Wanne 72 versehen, wobei auch die Elektrode 22 mit der gleichen Einrichtung versehen ist. Da die Wannen 72 aus dielektrischem Material bestehen, wird, obwohl diese Wannen nach unten zur Elektrode 12 hin herabhängen, das elektrostatische Feld nicht nachteilig verstärkt. Ferner werden die Elektroden 14 a und 14 b durch die Anordnung einer isolierenden Wanne voneinander elektrisch isoliert, so daß verschiedene Potentiale angelegt werden können. Auf diese Weise kann die Elektrode 14 α dazu verwendet werden, aus dem ursprünglichen Material eine besondere Fraktion abzuscheiden, während die Elektrode 14 b für die Trennung einer anderen Fraktion zur Verfügung steht, und zwar lediglich dadurch, daß die Elektrode 14 b beispielsweise ein höheres Gleichstrompotential in bezug auf die Elektrode 12 aufweist als die Elektrode 14 a.

Aus den F i g. 2 und 3 ist zu ersehen, daß jede Wanne 72 mit einem seitlichen Flansch 74 versehen ist, der an der Elektrode 14 b mittels einer Anzahl von Nieten 76 befestigt ist. Wie bereits erwähnt, verzerren die Wannen, da sie aus isolierendem oder dielektrischem Material, wie Plastik, bestehen, das elektrostatische Feld infolge Herabhängens nicht, wie dies eine metallische Wanne tun würde.

Bei der dargestellten Ausführungsform entlädt die mit der Elektrode 14 a verbundene Wanne 72 das Material in eine Rutsche 78, die an der einen Seite des Rahmens 10 angebracht ist. Da die Wanne von oben gesehen die Form eines Winkels aufweist, ist an der entgegengesetzten Seite des Rahmens eine weitere derartige Rutsche vorgesehen, wobei die andere Wanne die gleiche Ausstattung besitzt, die jedoch nicht dargestellt ist. Hierbei wäre noch zu erwähnen, daß in der Praxis der oberen Elektrode 22 ein ähnlicher Trog zugeordnet sein würde. Jedenfalls ist zu ersehen, daß das auf die Oberseite der Elektroden 14 a und 14 b geschleuderte Material mit Hilfe der Wannen 72 in getrenntem Zustand erhalten wird. In der gleichen Weise wird das auf die Elektrode 22 gelangende Material von dem auf der Elektrode 20 zurückbleibende Material getrennt gehalten.

Unter der Annahme, daß die Elektrode 146 benutzt wird, um eine bestimmte Materialfraktion abzuscheiden, muß bei der Elektrode 14 α jedes Hochheben oder Hochspringen der Partikeln, die auf diese Elektrode 14 α emporgeschleudert wurden, in der Region der Wanne 72 vermieden werden, da einige Partikeln genügend Schwung besitzen, um über die Wanne auf die Elektrode 14 b zu springen, auf der eine Fraktion mit anderen Eigenschaften gesammelt wird, wodurch diese andere Fraktion verfälscht wird. Von noch größerer Wichtigkeit würde die Situation bei der Elektrode 14 b und deren Wanne 72 sein, da jedes Hochspringen der Partikeln auf der letztgenannten Elektrode in dem Bezirk der Wanne dieser Elektrode dazu führen würde, daß einige Partikeln über die Wanne hinausspringen und auf die Elektrode 12 zurückfallen. Eine solche Wiedervermischung des Materials kann natürlich keineswegs geduldet werden.

Um diese Verhältnisse zu erläutern, sei auf die F i g. 4 verwiesen, in der eine Folge von Pfeilen 80 einen möglichen Weg bezeichnet, dem das Material von der Elektrode 14 b aus wahrscheinlich folgt. Es liegt durchaus im Bereich des Möglichen, daß eine genügende Anzahl von Partikeln hochgehoben und nach vorn getrieben werden, so daß sie, anstatt in die Wanne 72 zu fallen, über die Wanne hinwegspringen und zurück auf die untere Elektrode 12 fallen, da die Elektrode 14 b die letzte ist. Dieser Vorgang ist natürlich höchst unerwünscht, und die Erfindung befaßt sich in erster Linie mit dessen Korrektur oder Beseitigung.

Um diesen vorgenannten Nachteil auszuschalten, sieht die Erfindung eine in diesem gefährdeten Bereich angeordnete Bremselektrode 82 vor. Diese Elektrode besteht aus einem Stab oder einer Stange 84, die etwas über der Elektrode 14 δ von mehreren hochstehenden metallischen Pfosten 86 getragen wird. Auf Grund der Anwesenheit der Bremselektrode 82 kann die Elektrode 20 ziemlich nahe an der Elektrode 14 δ angeordnet werden, da das intensive Feld, das sonst auf Grund der scharfen Kante am Auslaßende der

Elektrode 14 b auftreten würde, von dieser Bremselektrode 82 aus zu der als nächste darüberliegenden Elektrode 20 anstatt von der Elektrode 14 b zur genannten Elektrode 20 verläuft. Dementsprechend gelangt das auf der Oberseite der Elektrode 14 b entlangwandernde Material nicht in das obenerwähnte, von der Bremselektrode nach oben zur Elektrode 20 verlaufende intensive Feld, sondern wandert unter dem starken Feld hindurch, da die Stange 84 etwas über der Elektrode 14 b liegt. Um die Wirkung hervorzuheben, zeigt die F i g. 4 die Einrichtung ohne die Bremselektrode 82, während in der F i g. 5 die Bremselektrode eingezeichnet ist. Aus der Fig. 5 ist deshalb zu ersehen, daß das Material auf der Elektrode 14 b lediglich über diese Elektrode hinweg und unter der Bremselektrode 82 hindurch wandert und sofort auf Grund der Schwere bei Erreichen des Auslaßendes der Elektrode 14 b in die Wanne 72 fällt. Hier besteht nicht die Wahrscheinlichkeit, daß Material über die Wanne hinausspringt, wie bei fehlender Bremselektrode. Daher fällt auch kein Material auf die Elektrode 12, und es erfolgt auch keine Vermischung oder Wiedervermischung der betreffenden Materialien.

Aus der vorstehenden Schilderung der Vorgänge an der Elektrode 14 b (F i g. 4 und 5) mit und ohne Bremselektrode 82 ist der Grund für die Anordnung einer weiteren Bremselektrode 82 in der Nähe der Wanne 72 der Elektrode 14 α leicht einzusehen. Da die Bremselektroden an beiden Elektrodenplatten 14 a und 14 b einander gleich sind und die gleichen Bezugszeichen tragen, erübrigt sich die Beschreibung der zur Elektrode 14 α gehörigen Bremselektrode, da deren Aufgabe darin besteht, zu verhindern, daß Partikeln über die Wanne hinweg auf die Elektrode 14 b anstatt auf die Elektrode 12 springen wie bei der eingehend beschriebenen, zur Elektrode 14 b gehörigen Bremselektrode.

Je nach der Art und Weise, in der der Austrag von den Elektroden aus erfolgt, kann die Bremselektrode 82 bei der unteren Elektrode eines einzelnen Elektrodenpaares oder bei der unteren Elektrode je zweier einer Anzahl von senkrecht übereinander angeordneten Elektroden mit Vorteil verwendet werden. In jedem Falle reduzieren die Bremselektroden die Feldintensität an den Austragskanten der Elektroden, an denen sie angebracht sind und verhindern dabei eine unerwünschte Aufwärtsbewegung zwischen den Elektroden, die miteinander zusammenwirken sollen.

Die F i g. 6 und 7 zeigen eine Anordnung, bei der eine Bremselektrode der unteren von zwei Elektrodenplatten zugeordnet ist. In diesem Fall sei angenommen, daß es sich um das äußerste Ende oder die endgültige Entladestation zweier Elektroden 90 und 92 handelt, wobei die untere Elektrode 90 der früher beschriebenen Elektrode 12 und die obere Elektrode 92 der Elektrode 14 a oder 14 b entspricht und deren entsprechende Funktion ausübt. Um das hochgehobene Material auf die Oberseite der Elektrode gelangen zu lassen, ist diese mit Öffnungen 94 versehen, die von hochstehenden Kragen 96 umgeben sind. Wie die vorgenannten Elektroden 12 und 14 sind die vorliegenden Elektroden über die Leiter 98 und 100 an eine Quelle elektrischen Potentials angeschlossen, wobei der Leiter 98 zu Erde und der Leiter 100 zu einer negativen Hochspannungsquelle führt.

An der unteren Elektrode 90 ist eine Querwanne 102 angebracht, während eine weitere Wanne 104 mit Abstand unter der oberen Elektrode 92 angeordnet ist. Diese Wannen oder Behälter können von beliebiger Form sein, die in erster Linie von der Form der Entladekanten der Elektroden 90 und 92 abhängt. Für die Zwecke der Beschreibung sei angenommen, daß die Entladekanten geradlinig und die Wannen, von oben gesehen, rechteckig sind.

Aus der Fig. 6 ist zu ersehen, daß einige Partikeln, die an sich in die Wanne 102 fallen sollen, dies

ίο nicht ohne weiteres tun und statt dessen diese Wanne überspringen und entweder in die Wanne 104 fallen oder diese möglicherweise verfehlen, jedoch in jedem Falle verlorengehen. Dementsprechend wurden die erwünschten Bewegungsrichtungen folgenden Partikeln durch Pfeile mit den Bezugszeichen 106 und 108 bezeichnet, während unerwünschte Bewegungsrichtungen mit 110 bezeichnet wurden.

Die Bewegungsbahn 110 wird vermieden durch die Anbringung einer Brems- oder Unterdrückungselektrode 112 in Form einer Stange oder eines Streifens mit winkelförmigem Querschnitt. Wie bei den bisher beschriebenen Elektroden kann auch diese von mehreren metallischen Pfosten 114 getragen werden, die von der Elektrode 90 aus nach oben ragen. Das Bremsglied 112 beeinflußt oder modifiziert das elektrostatische Feld in diesem Bezirk, so daß die Partikeln, die den Pfad 110 in der F i g. 6 beschreiben, sich statt dessen mit denen vereinigen, die den Pfad 106 durchwandern, wobei der vereinigte Strom leicht unter der Elektrode 112 ohne Hochspringen, wie in der F i g. 6 dargestellt, hindurchwandert. Auf diese Weise werden die für die Wanne 102 bestimmten und die für die Wanne 104 bestimmten Partikeln ohne schädliche Vermischung und ohne Verlust infolge Verfehlens der Wanne 104 gesammelt.

Obwohl nur eine verhältnismäßig begrenzte Anzahl von Elektroden dargestellt wurde, können selbstverständlich weitere Elektroden je nach den Umständen und der Anzahl der gewünschten Separationen verwendet werden. Aus diesem Grunde kann die Einrichtung, von der lediglich ein Ausführungsbeispiel gegeben wurde, in weitem Umfang für die Sortierung körnigen Materials verwendet werden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektrostatischer Abscheider mit auf Abstand stehenden oberen und unteren Elektroden, wobei die obere Elektrode eine Anzahl von Öffnungen aufweist, durch die hindurch Material, das von der unteren Elektrode aus angezogen wurde, auf die Oberseite der oberen Elektrode gelangen kann, mit einer Fördereinrichtung zum Materialtransport über die untere Elektrode und mit einer Spannungsquelle, die einen Potentialunterschied zwischen den Elektroden aufrechterhält, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Elektroden am Austragsende mit einer Hilfselektrode (82, 84, 112) versehen ist, an die eine Spannung angelegt ist.

2. Elektrostatischer Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das an der Hilfselektrode liegende Potential ungefähr gleich dem Potential an der zugehörigen Elektrode (14 b) ist.

3. Elektrostatischer Abscheider nach Anpruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode über dem Austragsende der zugehörigen Elektrode angeordnet ist.

4. Elektrostatischer Abscheider nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode über der zugehörigen Elektrode durch aufrecht stehende metallische Teile (86, 114) abgestützt ist.

5. Elektrostatischer Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Austragsende mit einer Wanne (72) zur Aufnahme der von der Hilfselektrode dorthin geleiteten Teilchen versehen ist.

6. Elektrostatischer Abscheider nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode (112) einen winkelförmigen Querschnitt aufweist.

7. Elektrostatischer Abscheider nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Austragsende der jeweils oberen Elektrode über das Austragsende der unteren Elektrode in Förderrichtung hinausragt.

8. Elektrostatischer Abscheider nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wannen aus einem dielektrischen Material hergestellt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 687 595, 875 482;
britische Patentschrift Nr. 599 908.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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