DE2405433A1

DE2405433A1 - Anordnung zum elektromagnetischen foerdern von material

Info

Publication number: DE2405433A1
Application number: DE19742405433
Authority: DE
Inventors: Usander Benowitz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-02-05
Filing date: 1974-02-05
Publication date: 1974-08-08
Also published as: GB1459247A; CA994406A; FR2216024B1; AU6514374A; JPS50138473A; US3824516A; FR2216024A1; IT1007241B

Description

PATGNTANWAtTE

DR. QAUS REINLÄNDER £ 5. Feb. 1974

DIPL-ING. KLAL¹S BERNHARDT

< D - 8 MÖNCHEN 60
ÜKiHSTRASSE 11

Sander Benowitz, Sunnyvale, Calif. USA

Anordnung zum elektromagnetischen Fördern von Material

Priorität: USA 5. Feb. 1973 - ser. no. 329,587

Kurzauszug

Beschrieben wird eine Technik zum Bewegen von elektrisch leitfähigen nichtmagnetischen Partikeln. Dabei, ist eine Vielzahl von Elektromagneten auf beiden Seiten eines Luftspalts angeordnet, wobei jeder Elektromagnet einem nichtmagnetischen Spalt zwischen den Elektromagneten auf der Gegenseite des Luftspaltes gegenüberstellt. Die Elektromagnete sind mit vielphasigem Strom derart gespeist, dass ein wandernder magnetischer Fluss erzeugt wird, um die Partikel längs des Luftspaltes zu bewegen. Wirbeiströme, die durch ein magnetisches Feld einer bestimmten Phasenlage erzeugt werden, wirken auf den Fluss eines andersphasigen magnetischen Feldes und erzeugen so die Bewegung des Gegenstandes. Zwei spezifische Anwendungen dieser Technik werden beschrieben: Die Aussonderung von leitfähigen nichtmagnetischen Partikeln aus Abfallmaterial und die Bewegung von Aluminiumbüchsendeckeln.

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft allgemein das Bewegen von Gegenständen durch elektromagnetisch erzeugte Wirbelströme.

Die neuerlichen Bemühungen um das "Recycling", d.h. um den Wiedergebrauch von Abfallstoffen soweit dies möglich ist, hat das Bedürfnis nach einem Aussondern der wertvolleren Bestandteile aus Müll und anderem Abfallmaterial geschaffen. Ferner gibt es

409832/0408

ORIGINAL liMSPSCTED

neuerlich. Fortschritte in der Aufbereitung fester Abfallstoffe. Ein erster Schritt bei der Abfallaufbereitung ist allgemein das Zerkleinern des zugeführten Rohmülls zur Verringerung der physikalischen Abmessungen der Abfallteilchen. Das zerkleinerte Abfallmaterial wird dann durch einen Gebläsetrenner zum Entfernen der leichten Bestandteile, wie Papier, geleitet. Die schwereren Bestandteile, wie Metalle, Glas, Holz, Gummi, Kuststoffe und Steine, bleiben zur Trennung in ihre verschiedenen Arten zurück. Eisenhaltige Metalle lassen sich, leicht mit bereits vorhandenen magnetischen Einrichtungen aussondern.

Das Absondern von Kiclateisen-Metallpartikeln von den schwereren Bestandteilen des zerkleinerten Abfallmaterials ist weit schwieriger. Richteisenmetalle enthalten wertvolle Aluminium- und Kupferbestandteile. Eine Trennung von Hand ist möglich, aber beschwerlich, und teuer. Ein Schwemmverfahren ist für eine Trennung auf der Grundlage des spezifischen Gewichtes in Betracht zu ziehen, jedoch ist ein derartiger nasser Prozess schwierig zu lenken und ein schmutziges Durcheinander. In der US-Patentschrift 3,448,857 ist ein Trockenprozess beschrieben, der vom Wirbelstromeffekt Gebrauch macht. Dieses Verfahren ist auf sehr kleine nichtmagnetische Partikel in seiner Anwendung beschränkt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren zum Abscheiden von elektrischleitenden nichtmagnetischen Metallpartikeln von sehr unterschiedlichen Abmessungen aus zerkleinertem Abfallmaterial anzugeben, das einfach und kostensparend durchführbar ist.

Probleme, ähnlich der Trennung von Abfallmaterial, bestehen auf anderen Gebieten der Industrie bei der Handhabung unregelmässig geformter elektrischleitender nichtmagnetischer Gegenstände. Zum Beispiel werden verbreitet Aluminiumbüchsenenden zusammen mit Aluminiumbüchsenkörpern und Stahlbüchsenkörpern zum Herstellen einer kompletten Büchse gebraucht. Die Aluminiumbüchsenenden werden durch, automatische Einrichtungen in grosser Menge und mit hoher Stückzahl hergestellt. Zur Bewegung und Speicherung der

409832/0408

Büchsenenden sind Fördersysteme zwischen den-Bearbeitungssteiler, den Speicherbereichen und den Montageplätzen vorgesehen. Zur Zeit werden die Büchsenenden allgemein durch Luftdüsen bewegt oder auf Förderbänder, die mit Löchern versehen sind, welche vermittels Saugluft eine Haltekraft auf die Büchsenenden auf dem Förderband ausüben. Die vorhandenen Systeme sind anfällig und laut. Sie erfordern ferner ständige Instandhaltung. Darüber hinaus sind sie auf die Bewegung in geraden Linien bei den Büchsenenden beschränkt, Es ist daher eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine elektromagnetische Förderung und eine Anordnung zum Bewegen nichtmagnetischer elektrisch leitender Gegenstände, wie Aluminiumbüchsenenden, von einem Ort zum anderen zu schaffen.

Die vornehmliche und mehr allgemeinere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Elektromagnetanordnung zu schaffen, die eine wirkungsvolle Bewegung elektrisch leitender nichtmagnetischer Gegenstände ermöglicht.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese und weitere Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung gelöst, die darin besteht, dass ein Luftspalt zwischen zwei Reihen von elektromagnetischen Polen angeordnet ist, bei denen jede Reihe weite Spalte, gefüllt mit nichtmagnetischem Material, zwischen aufeinanderfolgenden Magnetpolen besitzt, und bei der die Pole einer Reihe derart angeordnet sind, dass sie einem Spalt zwischen den Polen der anderen Reihe gegenüberliegen. Jeder Pol hat eine Breite, die etwa gleich der Breite des gegenüberliegenden nichtmagnetischen Spaltes ist. Die Elektromagnete werden in der V/eise erregt, dass sie magnetische Wechselflüsse mit zwei verschiedenen Phasen erzeugen, die über den Luftspalt zwischen benachbarten Polkanten wandern.

Diese besondere magnetische Polanordnung ermöglicht, dass weite Luftspalte verwendet werden können. Bei einem üblichen linearen Induktionsmotor ist lediglich eine Reihe von Elektromagneten vorgesehen, oder es sind zwei Reihen von Elektromagneten auf je-

409832/0408

der Seite eines Luftspaltes angeordnet, bei denen elektromagnetische Pole und Spalte auf beiden Seiten des Luftspaltes gleichmassig in Reihe angeordnet sind. Wenn der Luftspalt eines bekannten linearen Induktionsmotors vergrössert wird, so wird mehr und mehr Fluss über den nichtmagnetischen Spalt zwischen den benachbarten magnetischen Polen einer Reihe abgezweigt. Daher erfordern grosse Luftspalte auch grosse Spalte zwischen den Polen. Für die Bewegung von kleinen Gegenständen ist dies unerwünscht, da weite Abstände der Pole auch grosse Gebiete längs des Luftspaltes bedingen, die eine ungenügende Flussdichte besitzen. Durch das versetzte Anordnen der Pole auf den gegenüberliegenden Seiten des Luftspaltes gemäss der Lehre der vorliegenden Erfindung werden die Bereiche längs des Luftspaltes, die einen magnetischen Fluss in zwei relativen Phasenlagen enthalten, wesentlich vergrössert, wenn eine vorgegebene Anzahl von elektromagnetischen Polen angenommen ist. Die Bezirke mit zwei relativen magnetischen Flussphasen sind es nämlich, die einen leitfähigen nichtmagnetischen Gegenstand vorwärtstreiben, wenn dieser sich darin befindet. Sind diese Bezirke zu weit voneinander entfernt, so können kleine Teilchen nicht fortbewegt v/erden, denn, ist ein Gegenstand wesentlich kleiner als die Entfernung zwischen aufeinanderfolgenden Flussgebieten mit Doppelphase, so kann dieser Gegenstand überhaupt nicht bewegt werden.

Wird ein üblicher Linearmotor benutzt, um Bezirke mit doppelten Flussphasen zu erhalten, die genügend nahe zusammenliegen, indem der nichtmagnetische Raum zwischen den Polen verringert wird, dann muss der Luftspalt kleiner als erwünscht für viele Anwendungsfälle bemessen werden, um zu verhindern, dass ein wesentlicher Betrag des Flusses zwischen benachbarten Polen . fliesst, statt durch den Luftspalt zu gehen. Bei der Trennung von Abfallstoffen ist ein grosser Luftspalt erforderlich, sodass grosse Abfallstücke diesen passieren können, damit elektrisch leitende nichtmagnetische Teile abgetrennt werden können. Ein geringer Abstand von Bezirken mit magnetischem Doppelphasenfluss ist ebenfalls für die Trennung von Müll wünschenswert, so-

409832/0408

dass kleine Gegenstände durch, die magnetischen Kräfte bewegt werden können. Ein grosser Luftspalt ist ferner zur Bewegung von Gegenständen, wie Aluminiumbüchsenenden, erwünscht, insbesondere, wenn der Luftspalt eine gebogene Form besitzt. Die Magnetpolanordnungen gemäss der Erfindung gestatten eine wirkungsvolle Abfallstofftrennung und vorteilhafte Fördersysteme für Gegenstände.

Die gegeneinander versetzte Anordnung der Magnetpole nach der Erfindung hat ferner den Vorteil, dass der Fluss, der den Magnetspalt durchdringt, auch durch die Ecken der magnetischen Pole geht. Dieser Fluss besitzt daher eine höhere Dichte, als dies bei üblichen linearen Induktionsmotoren der Fall ist. Die hohe Flussdichte ist von Bedeutung, da die auf einen Gegenstand innerhalb eines LuftspH^tes einwirkenden Kräfte sich quadratisch mit der Flussdichte ändern, die auf den Gegenstand wirkt.

Die Erfindung, weitere Einzelheiten und Vorteile sind nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig.1 zeigt eine Magnetpolanordnung, die zur Trennung von Abfallmaterial verwendbar ist.

Fig.2 zeigt schematisch einen Schnitt durch die Magnetpole nach Fig.1, längs der Linie 2-2.

Fig.3 und 4 erläutern Abwandlungen der Polanordnung nach Fig.2 in schematischer V/eise.

Fig.5 zeigt eine Spannungsquelle zur Speisung der Elektromagnete nach Fig.1 und 2.

Fig.6 stellt schematisch eine alternative Anordnung der Magnete nach Fig.1 dar.

Fig.7 zeigt einen gebogenen Förderweg aus Magnetpolen.

Fig.8 erläutert schematisch, eine Anordnung zur Bewegung von Gegenständen mit zusammengesetzten magnetischen Kräften.

409832/0408

Fig.9 zeigt eine andere besondere Anordnung zur Förderung von Gegenständen mit zusammengesetzten Kräften.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

In Fig. 1 ist eine besondere Ausführungsform der Magnetanordnung nach der Erfindung dargestellt, die zur Trennung von elektrisch leitfähigen, aber nichtmagnetischen Bestandteilen aus Müll oder anderem Abfallmaterial dient. Die leichtgewichtigen Bestandteile des Abfallmaterials (z.B.Papier) und eisenhaltige Metalle sind bereits durch andere (nicht dargestellte) Einrichtungen des Wiedergewinnungssystems entfernt worden. Das verbleibende Abfallmaterial wird an dem Ende 11 eines Förderbandes 13 abgelagert. Das Förderband 13 wird von Walzen 15 und 17 an dessen beiden Enden angetrieben. Mindestens eine der Walzen wird durch einen geeigneten Antriebsmechanismus (nicht dargestellt) in Bewegung gesetzt. Beim Betrieb der Fördereinrichtung wird das Abfallmaterial, das am Ende 11 zugeführt wird, durch den Luftspalt zwischen zwei Reihen von Elektromagneten bewegt. Eine erste Reihe von Elektromagneten 19, 20, 21 und 22 ist quer über das Förderband 13 in solchem Abstand oberhalb angeordnet, dass das Abfallmaterial unter diesem auf dem Förderband transportiert werden kann. Eine zweite Reihe von Elektromagneten 23, 24-, 25 und 27 ist unterhalb des Förderbandes 13, quer zu diesem, unmittelbar unter der ersten Reihe der Elektromagnete 19 bis 22 angeordnet. Es kann auch eine andere Anzahl von Elektromagneten verwendet werden, jedoch sind neun Elektromagnete, wie dies in Fig.1 und 2 dargestellt ist, zur Speisung durch eine dreiphasige Stromquelle geeignet.

Die Reihen der Magnete gemäss Fig.1 erzeugen Wirbelströme in dem nichtmagnetischen elektrisch leitfähigen Material, das sich in dem Luftspalt auf dem Förderband 13 befindet. Diese Wirbelströme erzeugen wiederum ein magnetisches Feld, das auf das magnetische Feld im Luftspalt in der Weise einwirkt, dass eine Bewegung der nichtmagnetischen elektrisch leitfähigen Gegenstände stattfindet, z.B. eines Gegenstandes 29 in Fig.1, die seitlich von dem Förderband 13 hinunter und in einen geeigneten Behälter 31 führt.

409832/0408

Die anderen Bestandteile des Abfallmaterials, wie Glas, Holz, Gummi, Kunststoff, Steine usw., wandern dabei auf dem förderband 13 weiter-und werden am Ende 33 des Förderbandes abgelagert. Die abgeschiedenen nichtmagnetischen Metallteile, die in. ■dem Behälter 3I gesammelt werden, können dann aufbereitet und wiederbenutzt werden.

Die Magnetpole der Elektromagnete nach Fig.1 sind in Fig.2 schematisch im Schnitt dargestellt, um die gegenseitige Lage der verschiedenen Magnetpole zu zeigen. Die Anordnung ist von Bedeutung, um die maximale Trennfähigkeit der Anordnung gemäss Fig.1 zu erreichen. Jeder der Magnetpole 19 bis 22 der ersten Reihe besitzt eine Breite "a" in Richtung der Längenausdehnung der Reihe, -während ein nichtmagnetischer Spalt mit der Breite "b" zwischen benachbarten Magnetpolen, der ersten Reihe vorgesehen ist. In ähnlicher Weise sind die Magnetpole 23 bis 27 der zweiten Reihe mit einer Breite "c" ausgestattet, und ein Spalt zwischen benachbarten Polen aus nichtmagnetischem Material ist mit der Breite ""υ" bezeichnet. Durch den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Polreihe wird ein Luftspalt gebildet, dessen Breite in Fig.2 durch "e" bezeichnet ist. Die Pole jeder Reihe sind in Querrichtung zum Förderband 13 jeweils den nichtmagnetischen Spalten zwischen den Polen der anderen Reihe gegenüber angeordnet.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel· der Erfindung, das in Fig.2 dargestellt ist, sind die Polbreiten "a" und "c" einander gleich sowie den Abmessungen der Polabstände "b" und "d". Die Bemessung des Luftspaltes "e" kann der Grosse des Polabstandes "b" oder "d" entsprechen, je nachdem es für die jeweilige Anwendung erforderlich ist. Die äusseren Polflächen sind ' jeweils im wesentlichen unmittelbar gegenüber den gegenüberliegenden nichtmagnetischen Spalten angeordnet.

Um die elektrisch leitfähigen nichtmagnetischen Gegenstände unter dem Einfluss magnetischer Felder zu bewegen, wird die erste Reihe von Elektromagneten 19 bis 22 durch eine We ch.se lstrompha-

409832/0A08

2A05433

se erregt, während die zweite Reihe von Elektromagneten 23 27 mit Wechselstrom einer anderen relativen Phasenlage erregt ist. Die Phasenlagen der Wechselströme können um 90° auseinanderliegen, was einen passenden Betrag im Hinblick auf übliche Zweiphasen-Stromversorgungseinrichtungen darstellt. Als Ergebnis davon erzeugt die erste Reihe von Elektromagneten 19 bis 22 einen magnetischen Wechselfluss längs des Weges 37· In ähnlicher Weise erzeugt die zweite Reihe von Elektromagneten 23 bis 27 einen zweiten magnetischen Wechselfluss längs des Weges 39- Die magnetischen Wechselflüsse in den Wegen 37 und 39 weichen in ihrer Phase entsprechend der Phasendifferenz der Speisewechselströme voneinander ab. Demzufolge sind in dem Bereich 35? der beide magnetische Wege 37 und 39 umfasst, die magnetischen Flüsse zweier Phasenlagen vorhanden. Ein nichtmagnetischer elektrisch leitfähiger Gegenstand, der seinen Weg in den Bereich des zweiphasigen Magnetflusses 35 findet, lässt einen elektrischen Strom durch einen der magnetischen Phasenflüsse entstehen, der ein magnetisches Feld erzeugt, auf das der magnetische Fluss der anderen Phase derart einwirkt, dass der Gegenstand längs des Luftspaltes bewegt wird.

Eine hinsichtlich der Dimensionen gegenüber dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach Fig.2 abgev/andelte Ausführungsform ist in Fig.3 dargestellt. Dabei besitzt jede der Polflächen gleiche Breite, gedoch ist eine geringfügig kleiner, als die Breite des Spaltes zwischen den Polen. Es wurde gefunden, dass die bevorzugte Polbreite von 1.25 Zoll, ein Polstand von I.5 Zoll und ein Luftspalt von 1.75 his 2 Zoll eine zufriedenstellende Arbeitsweise der Ausführungsform nach Fig.1 zum Entfernen nichtmagnetischer Metallpartikel aus zerkleinertem Schrottmaterial ermöglicht.

Vorzuziehen ist eine Polbreite, die gleich oder etwas kleiner als die Breite der gegenüberliegenden Polabstände ist. Trotz einer gewissen Überlappung der Polflächen, wie diese in etwas übertriebener Weise in Fig.4- dargestellt und in manchen Fällen

409832/0408

zufriedenstellend ist, wird dies doch nicht zu bevorzugen sein, wenn ein grosser Luftspalt erforderlich oder erwünscht ist. Aus Fig.4 ist ersichtlich, dass eine Vielzahl von grossen Polbreiten kleine nichtmagnetische Zwischenräume zwischen den Polen dieser Reihe hervorruft. Ein solcher begrenzter Polabstand erfordert einen entsprechend kleinen Luftspalt, um zu verhindern, dass ein wesentlicher Betrag des magnetischen Flusses vom Durchdringen des Zwischenraumes zwischen den Polen abgeleitet wird. Aus diesem Grunde wird bevorzugt, dass die magnetischen Polflächen einander nicht überlappen.

Wie aus Pig.2 ersichtlich, gibt es im wesentlichen dieselbe Anzahl von doppelphasigen Bereichen des magnetischen Flusses längs der Längenausdehnung des Luftspaltes wie Elektromagnete. Durch neun Elektromagnete werden acht derartige Bereiche erzeugt.

Um eine gleiche Anzahl von doppelphasigen Magnetflussbezirken längs des Förderbandes 13 zu erhalten, müssen unter Verwendung üblicher Linearmotorentechniken zweimal so viele Elektromagnete verwendet werden, die, wie in Fig.1 und 2 dargestellt, quer angeordnet sein müssten. Dieser Umstand würde jedoch dazu führen, dass die Pole und die dazwischen angeordneten Räume sehr klein wurden. Im Hinblick auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele wäre dies unbefriedigend, da der maximal zulässige Luftspalt stark verringert werden müsste. Die maximale Abmessung des Luftspaltes ist nämlich durch die Abstände zwischen den elektromagnetischen Polen jeder Reihe begrenzt.

Ein weiterer Vorteil der grundlegenden magnetischen Polanordnung nach der Erfindung ist mit Hilfe der Fig.3 erläutert. Da der Fluss zwischen den scharfen Ecken an den Rändern der gegenüberliegenden magnetischen Pole verläuft, wird dieser auf einen kleineren Bereich konzentriert. Die dementsprechend gesteigerte Flussdichte gestattet somit eine zusätzliche Erhöhung der Bewegungskraft, die auf die nichtmagnetischen Teile in dem Luftspalt wirkt, da diese Bewegungskraft proportional dem Quadrat der magnetischen Flussdichte ist. Dies ist gegenüber einer Ausbildung

409832/0408

der Pole, wie sie in Fig.4 gezeigt ist, vorteilhaft, da dort die Pole einander überlappen. In Fig.4- verläuft der magnetische Fluss zwischen den parallelen Flächen der einander gegenüberliegenden Polteile und ist daher nicht so konzentriert wie bei den Ausführungsfornien der Fig.2 und 3- Ist dagegen der magnetische Fluss zwischen den Polen bei der Anordnung nach Fig.3 konzentriert und dessen Dichte hoch, so gibt es einigen Streufluss im Luftspalt zwischen den Polen, der den Bereich etwas vergrössert, durch den der Fluss verläuft. Dies ermöglicht in Verbindung mit einer grossen Anzahl von zweiphasigen magnetischen Flussbereichen 35 quer zu der Breite des Förderbandes 13, dass sehr kleine Gegenstände durch die magnetischen Felder bewegt werden können, und zwar sogar bei einem grösseren Luftspalt als dies zu-. vor möglich war.

Es ist bemerkenswert, dass die Ausführungsform nach Fig.2, im Gegensatz zur Anordnung, bei der die magnetischen Polflächen einander gegenüberliegen, eine Verringerung der Geschwindigkeit der wanderden magnetischen Felder quer zum Förderband 13 bewirkt. Diese verringerte Geschwindigkeit des magnetischen Feldes wirkt sich als geringerer Schlupf aus und dementsprechend in wirksameren Kräften zum Transport des nichtmagnetischen Metalles längs des Luftspaltes. So ist bei der Ausführungsform nach Fig.2 ein auf- und abwärts wanderndes Feld am Ein- und Ausgang des Luftspaltes vorhanden, wenn das Material mittels des Förderbandes 13 hindurch bewegt wird. Diese Wanderfeldfolge wirkt sich in einer vibrierenden oder schüttelnden Bewegung auf das nichtmagnetische Met seil aus, das durch das Förderband 13" her angebracht wlofd, was die vorteilhafte Wirkung hat, dass die statische Reibung verringert wird, sodass das nichtmagnetische Metall leicht vom Förderband 13 entfernt werden.kann.

Die Richtung der Kräfte auf e-lektrisch leitfähige nichtmagnetische Gegenstände innerhalb des Luftspaltes der Elektromagnetreihen, wie sie in Fig.1 und 2 gezeigt sind, hängt von der relativen Phasenlage der zweiphasigen Speisung der Magnete ab. Wer-

4Q9832/0408

COPY

den die Phasenlagen zwischen der ersten und zweiten Reihe der Elektromagnete umgekehrt, so kehrt sich die Bewegungsrichtung quer zum förderband 13 um. Andere nützliche Bewegungs- und Führungsfunktionen lassen sich durch die Elektromagnete mit anderen Phasenlagen erreichen. V/erden die Elektromagnete 19 und 20 mit einer Phase einer Zweiphasen-Wechselstromversorgung gespeist, so führt dies zu einer Bewegung von nichtmagnetischem Metall in

; Fig.2 nach rechts. Die Speisung der Elektromagnete 21 und 22 mit einem Speisewechselstrom der anderen Phase bewirkt, derartige Gegenstände in ihrem Einflussbereich nach links zu bewegen. Das Ergebnis ist die Neigung, elektrisch leitfähige nichtmagnetische Gegenstände in der Mitte des Förderbandes 13 zu konzentrieren, wenn diese Gegenstände den Luftspalt passieren. Durch noch-

• maliges Umkehren der Phasenlagen der Elektromagnete 19 bis 22 v/erden derartige Gegenstände wiederum über beide Ränder des Förderbandes hinausbewegt. Viele Möglichkeiten zum Bewegen solcher Gegenstände sind im Hinblick auf verschiedene Phasenbeziehungen bei der V/echselstromspeisung der Elektromagneten denkbar.

Anstelle der Benutzung einer Zweiphasen-Wechselstromversorgung zum Speisen der Elektromagnete ist es allgemein sinnvoller, eine Dreiphasen-Stromversorgung zu benutzen, wie dies in Verbindung mit Fig.5 erläutert ist, da Dreiphasenstarkstrom direkt bei den meisten Stromversorgungsgesellschaften erhältlich ist. Die nachfolgende Tabelle zeigt "die Phasenbeziehungen der Elektromagnete der Fig.1 und 2, um Kräfte auf Gegenstände von links nach rechts in Fig.2 wirken zu lassen.

22 27

Ist gewünscht, Kräfte von rechts nach links in Fig.2 zu erzeugen, dann müssen die verschiedenen Elektromagnete wie folgt angeschlossen v/erden:

Elektromagnet:	23	19	24	20	25 ·	21	26
Phase A	X			X			X
Phase B		X"			X
Phase C			X			X

409832/04 08
copy

Elektromagnet:	23
Phase A	X
Phase B
Phase C

Elektromagnet: 23 19 24 2o 25 21 26 Phase A XXX

Phase B XXX Phase CX X X

Wird gewünscht, Kräfte von den Enden der Reihen von Elektromagneten nach dem Zentrum hin zu erzeugen, so sind die folgenden Anschlüsse an die Phasen zweckmässig:

19 24- 2o 25 21 26 22 27

XX X

XXX X X

Ist gewünscht, Kräfte auf Gegenstände vom Zentrum der Reihen von Elektromagneten nach beiden Enden wirken zu lassen, so sind die nachstehenden Verbindungen der Elektromagnete mit den Phasen herzustellen:

Elektromagnet: 23 19 24 2o 25 21 26 22 27 Phase AXX Phase B XXX

Phase CX XX X

Bei der Ausführungsform nach Fig.1 und 2 können sehr kleine Seile aus nichtmagnetischem Material, die vom Förderband 13 entfernt werden sollen, möglicherweise die Bildung starker zweiphasiger magnetischer Flussbereiche im Luftspalt verhindern und somit nicht von der Fördereinrichtung abgeschieden werden. Um mehr von den sehr kleinen Teilen zu entfernen, deren Abmessungen in G-rössenordnung der halben Breite der Polflächen liegen, können die Pole winklig zueinander angeordnet werden, wie Fig.6 zeigt, die eine Ansicht von oben auf die Förderbandeinrichtung darstellt. Da wirksame Gebiete mit Zweiphasenfluss sich an den Ecken einander gegenüberstehender Pole bilden, ist es ersichtlich, dass ein nichtmagnetisches Metallstück 41, das auf dem Förderband 13 durch verschiedene solche doppelphasige magneti-

409832/0408

sehe Flussgebiete hindurchgeführt wird und durch das Wandern auf dem Weg 43 vom Förderband hinuntergeworfen wird.

Zweckmässig kann eine ganze Anzahl von magnetischen Abscheidestufen längs der Förderbandes 13 angeordnet sein, von denen einige, wie in Fig.6, winklig und andere geradlinig, wie in Fig.1, ausgeführt sind. Die verschiedenen Stufen können mit unterschiedlichen Luftspaltabmessungen, abhängig von den Abmessungen des auszuscheidenden Materials, an den verschiedenen Stufen längs des Förderbandes ausgerüstet sein. Ferner ist es nicht notwendig, dass alle diese Stufen eine Elektromagnetanordnung besitzen, die geeignet ist, die Gegenstände vom Förderband hinunterzuwerfen, sondern es kann vielmehr eine Stufe im wesentlichen alle nichtmagnetischen leitenden Gegenstände in der Mitte des Förderbandes für die !Trennung an einer späteren Stufe zusammenfassen. Im Rahmen der Erfindung gibt es zahlreiche Möglichkeiten für verschiedene Kombinationen von Stufen mit magnetischen Polen, die von der speziellen Aufgabe der gewünschten Bewegung von Gegenständen abhängig ist. Zusätzlich kann ermöglicht v/erden, dass das Abfallmaterial zufolge seines Gewichtes durch entsprechend angeordnete magnetische Luftspalte hindurchfällt, anstatt ein Förderband zur Vorwärtsbewegung zu benutzen.

Neben Anwendung bei Mülltrennungssystemen kann'die anhand der Zeichnung beschriebene Magnetpolanordnung auch zur Bewegung elektrisch leitender nichtmagnetischer Gegenstände, beispielsweise Aluminiumbüchsendeckel, von einem Punkt zum anderen verwendet werden. Sehr wirksame elektromagnetische Kräfte lassen sich als primäre Kraftquelle anstelle eines blossen Abscheidens aus einer anderen primären Bewegungsanordnung, beispielsweise von einem Förderband, verwenden. Anhand von Fig.7 ist eine Anwendung auf das Bewegen von Aluminiumbüchsendeckeln dargestellt, wobei eine sehr lange Reihe von Polen 45 einer zweiten Reihe 47 von Magnetpolen versetzt gegenübersteht. Eine derartige Anordnung kann zusammen mit einer die Büchsendeckel unterstützenden Oberfläche verwendet werden, um einen Aluminiumbüch-

409832/0408

sendeckel 49 von einem Punkt zum anderen zwischen den Enden der Magnetpolreihen zu transportieren. Die Magnete können dabei so angeordnet werden, dass sie einen flachen, horizontalen Weg bilden, in dem der Aluminiumbüchsendeckel 49 in horizontaler Lage vorwärts bewegt wird, oder die Magnete können so angebracht sein, dass der Luftspalt vertikal verläuft, und der Aluminiumbüchsendekkel in dem Luftspalt gewissermassen entlanggerollt wird. Die Speisung der Magnete längs des Weges für den Aluminiumdeckel erfolgt vorzugsweise mit Dreiphasenstrom in der in Verbindung mit Fig.2 beschriebenen Weise.

Da bei einer Einrichtung gemäss der Erfindung grosse Luftspalte möglich sind, können die einander gegenüberstehenden Reihen von Elektromagneten für die Vorwärtsbewegung von Aluminiumdeckeln, wie in Fig.7 gezeigt, insbesondere gebogen ausgeführt werden. Ein derartiger, gebogener Abschnitt ist besonders nützlich in einer Büchsenfabrik, um Aluminiumbüchsendeckel zu bewegen, wenn ein kontinuierlicher Weg einschliesslich eines Weges von einem Arbeitsplatz nach oben und über eine Schleife zurück und hinunter zu einem weiteren Arbeitsplatz möglich ist. Gebogene Abschnitte, wie in Fig.7 gezeigt, machen eine derartige kontinuierliche Bewegung möglich. Zur Zeit werden einzelne gradlinige Fördersysteme benutzt, bei denen der Ausstoss eines Förderabschnittes zur Speisung des nächsten dient. Dabei entsteht ein sehr kompliziertes und lärmerzeugendes System.

In Verbindung mit magnetischen Fördersystemen für Gegenstände, wie beispielsweise Büchsenenden, lassen sich die Vorschläge der Erfindung dazu verwenden, zusätzliche Möglichkeiten zur Führung, Zentrierung und Abtrennung zu schaffen. In Fig.8 bedeuten die ausgezogenen Kreise, wie der Kreis 51, magnetische Pole oberhalb der zu befördernden Gegenstände. Die in unterbrochenen Linien dargestellten Kreise, wie beispielsweise der Kreis 53 in Fig.8, stellen Magnetpole dar, die unterhalb der zu fördernden Gegenstände angeordnet sind. Die Buchstaben im Mittelpunkt der durch Kreise schematisch dargestellten Magnetpole beziehen sich auf

409832/0408

die relative Phasenlage des Speisewechselstroms aus einer dreiphasigen Stromquelle, wie in Fig.5 dargestellt:

Eine mittlere Reihe 55 von Elektromagneten, die entsprechend der Lehren der vorliegenden Erfindung angeordnet sind, dient dem Antrieb eines Gegenstandes, wie einem Aluminiumbüchsenende 51, von links nach rechts längs der Reihe 55- In Verbindung damit sind jedoch auch noch Reihen 57 und 59 von Elektromagneten vorgesehen, die ebenfalls so gespeist werden, dass sie eine Antriebskraft von links nach rechts erzeugen.

Zusätzlich wird die Phasenlage der Speiseströme der Elektromagnete der Reihen 57 und 59 derart gewählt, dass die Phasenlage in der Reihe 55 eine Teilung der elektromagnetischen Kräfte zwischen diesen, wie durch die Pfeile angedeutet, bewirkt. Das heisst, dass die Reihen 55 und 57 beispielsweise beide so gespeist werden, dass diese Antriebskräfte von links nach rechts erzeugen, und die Phasenlagen zwischen den benachbarten Magneten der Reihen 57 und 55 sind derart gewählt, dass Querkräfte entstehen, die einen Gegenstand aus der Reihe 55 in die Reihe 57 befördern. Beide Reihen 57 und 59 sollten nicht so gespeist werden, dass sie Büchsendeckel wechselweise von der Reihe 56 zur Reihe 57 und dann zur Reihe 59 verteilen.

Zusätzlich sind Reihen von Elektromagneten 61 und 63 vorgesehen, um die Verteilung von Gegenständen aus der mittleren Reihe 55 zu vervollständigen. Ferner können weitere Reihen von Elektromagneten vorgesehen sein, je nachdem welche Grosse der Breitenverteilung von Gegenständen, wie Büchsendeckeln, gewünscht wird.

Es versteht sich, dass durch Änderung der Phasenlage benachbarter Magnete die Kräfte geändert werden können, und auf diese Weise ein gewünschter Weg für einen Gegenstand gesteuert werden kann. Eine Ausführung in dieser Richtung besteht darin, die Kräfte der Magnete von links nach rechts umzukehren, indem der Phasenanschluss geändert wird, sodass die fördernden Kräfte, die auf die Gegenstände wirken, im Beispiel der Fig.8 von rechts nach links verlaufen. Die relative Phasenlage kann ebenfalls derart geändert

409832/0408

werden, dass die Seitenkräfte zwischen den Reihen dahin wirken, dass die Büchsendeckel von den äusseren Reihen 61 und 63 nach der mittleren Reihe 55 bewegt werden. Büchsendeckel von zwei getrennten, als Quellen dienenden Reihen werden dann nach der linken Seite der Fig.8 in einen gemeinsamen Strom in der mittleren Reihe 55 befördert.

In Fig.9 ist eine andere Ausführungsform von seitlich abscheidenden magnetischen Kräften dargestellt. Eine Mittelreihe 65 von Elektromagneten, deren Pole gemäss der Erfindung auf Lücke angeordnet sind, steht mit einer Dreiphasenwechselstromquelle in Verbindung und zwar derart, dass Antriebskräfte von links nach rechts in der Fig.9 erzeugt werden. Die Reihen 67 und 69 der Magnete auf verschiedenen Seiten der mittleren Reihe 65 sind ebenfalls so angeschlossen, dass sie eine relative Phasenlage besitzen, um Antriebkräfte von links nach rechts zu erzeugen. Zusätzlich sind die Reihen 67 und 69 bezüglich der mittleren Reihe 65 phasenmässig so geschaltet, wie es durch die Pfeile in Fig.9 angedeutet ist. Als Folge der in Fig.9 gezeigten Ausführungsform wird eine elektromagnetische Zentrierung der Gegenstände erreicht, wenn diese von links nach rechts transportiert werden. Dies spart die Notwendigkeit von mechanischen oder anderen Zentriergliedern ein und beseitigt eine bedeutende Lärmquelle in derartigen Fördersystemen.

Wenn auch zahlreiche Einzelheiten und Abwandlungen der Erfindung anhand von speziellen Ausführungsbeispielen beschrieben wurden, so sollen diese doch nicht den Schutzbereich der Ansprüche einschränken.

409832/0408

Claims

Patentansprüche

1. Anordnung zum Bewegen von elektrisch leitfähigem Material, gekennzeichnet durch eine erste Reihe einer Vielzahl von Stirnflächen elektrisch erregbarer magnetischer Pole, die eine Seite eines Luftspalts bilden und zwischen sich längs der ersten Reihe Spalte enthalten, durch eine zweite Reihe einer Vielzahl von Stirnflächen elektrisch erregbarer magnetischer Pole, welche die gegenüberliegende Seite des Luftspaltes bilden und die längs der zweiten Reihe Spalte enthalten und dadurch, dass jede Polstirnfläche der ersten Reihe gegenüber einem Zwischenraum der zweiten Reihe angeordnet ist und eine Breite besitzt, die im wesentlichen gleich der Breite des gegenüberliegenden Zwischenraumes ist, während jede Polstirnfläche der zweiten Reihe einem Zwischenraum der ersten Reihe gegenüberliegt und eine Breite besitzt, die im wesentlichen der Breite des gegenüberliegenden Spaltes entspricht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur elektrischen Wechselstromerregung der magnetischen Pole vorgesehen sind, derart, dass ein magnetischer Fluss erzeugt wird, der zwei unterschiedliche Phasenlagen jeweils bei der Polstirnfläche und auch bei Polstirnflächen beiderseits eines Spaltes hinsichtlich den gegenüberliegenden Polflächen besitzt.

3- Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Speisung der elektrisch erregbaren Magnetpole durch eine vielphasige elektrische Wechselstromquelle vorgesehen sind, um ein magnetisches PeId mit einer Vielzahl untereinander verschiedener Phasenlagen zu erzeugen, wobei jede Polfläche der zweiten Reihe ein magnetisches PeId erzeugt, das eine relative Phasenlage besitzt, die von zwei Polen der ersten Reihe auf jeder Seite eines Spaltes jeweils gegenüber dem auf der anderen Seite liegenden Pol verschieden ist.

0 9 8 3 2/0408

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Spalte zwischen den Polen im wesentlichen die gleiche Breite innerhalb ihrer zugehörigen Reihe besitzen, und dass die Breite der Spalte jeweils in der ersten und der zweiten Reihe von Polflächen im wesentlichen gleich der Breite der genannten Spalte ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4·, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entfernen elektrisch leitfähiger Bestandteile aus Abfallmaterial Mittel zum Formen eines Stromes von Abfallmaterial vorgesehen sind, das leitfähige und elektrisch nicht leitfähige Bestandteile enthält, dass eine Vielzahl von elektromagnetischen Polen in einer ersten Reihe quer zu dem genannten Strom angeordnet sind, die nichtmagnetische Spalte zwischen den Polen aufweisen, dass eine Vielzahl von elektromagnetischen Polen in einer zweiten Reihe angeordnet ist, die sich quer zu dem genannten Materialstrom erstreckt, und der ersten Reihe gegenüberliegt und ebenfalls nichtmagnetische Spalte zwischen den Polen enthält, derart, dass die Pole jeder Reihe direkt einem Spalt der anderen Reihe gegenüberliegen, und dass Mittel zur Speisung der Elektromagnete der ersten und zweiten Reihe mit Wechselstrom verschiedener relativer Phasenlagen derart vorgesehen sind, dass auf die elektrisch leitfähigen Bestandteile in dem Materialstrom Kräfte ausgeübt werden, die in Längsrichtung der genannten Magnetreihen wirken, sodass leitfähige Bestandteile aus dem Strom von Abfallmaterial entfernt werden.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung jedes Pols in Längsrichtung der Reihe im wesentlichen gleich dem Spalt in der dem Pol gegenüberliegenden Reihe ist.

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die den Materialstrom formenden Mittel aus einem im wesentlichen horizontalen Förderband bestehen, und dass die erste Reihe von elektromagnetischen Polen quer zum Band auf dessen Unter-

409832/0408

seite und die zweite Reihe von elektromagnetischen Polen quer zum Band in einem Abstand über dessen Oberseite verläuft.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Polreihen gegenüber dem Förderband unter einem begrenzten Winkel von weniger als 90°angeordnet sind.

9· Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bewegen elektrisch leitfähiger nichtmagnetischer Gegenstände, beispielsweise Aluminiumbüchsendeckel, folgende Massnahmen getroffen sind:

a) Eine erste Reihe von elektromagnetischen Polen erstreckt sich längs eines Weges, auf dem die genannten Gegenstände bewegt werden sollen, und die Pole sind längs des Weges durch Zwischenräume aus nichtmagnetischem Material getrennt;

b) eine zweite Reihe von elektromagnetischen Polen erstreckt sich längs des genannten Weges und ist von der ersten Reihe durch einen Luftspalt getrennt, innerhalb dessen die Gegenstände ihre Vorwärtsbewegung erhalten, und die Pole der zweiten Reihe sind längs des Weges voneinander durch Zwischenräume aus nichtmagnetischem Material getrennt ;

c) jeweils Pole der ersten und zweiten Reihe sind gegenüber einem Zwischenraum der gegenüberliegenden Polreihe angeordnet ;

d) Mittel zum Speisen der elektromagnetischen Pole mit Wechselstrom unterschiedlicher Phasenlagen sind derart vorgesehen, dass eine Kraft auf einen Gegenstand im Luftspalt in Längsrichtung des genannten Weges wirkt.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Transportweg einen oder mehrere Abschnitte besitzt, die gebogen sind.

2/0408

-11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine dritte Reihe von elektromagnetischen Polen, die längs der ersten Reihe angeordnet ist, und bei der die Pole der dritten Reihe durch Zwischenräume von nichtmagnetischem Material getrennt und mit Polen und Zwischenräumen entsprechend der ersten Reihe ausgerichtet ist, und dass ferner eine vierte Reihe von elektromagnetischen Polen längs der genannten zweiten Reihe vorgesehen ist, und die Pole der vierten Reihe durch Spalte aus nichtmagnetischem Material getrennt und entsprechend den Polen und Zwischenräumen der zweiten Reihe ausgerichtet sind, sodass ein zweiter Weg gebildet wird, auf dem die genannten Gegenstände in einem Luftspalt zwischen der dritten und vierten Reihe transportiert werden können, und dass die Speiseeinrichtungen Mittel zum Erregen der Pole der ersten, zweiten, dritten und vierten Reihe in gleicher Weise enthalten, sodass auf einen Gegenstand längs der genannten Wege und zwischen den genannten Wegen Kräfte ausgeübt werden, sodass ein Gegenstand in manigfacher V/eise bewegt werden kann.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch geeignete Speisung ein magnetischer Fluss von zwei unterschiedlichen Phasenlagen zwischen jeder Polfläche und jenen Polflächen entsteht, die einem Spalt gegenüber der jeweiligen Polfläche benachbart sind.

13- Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bewegen eines elektrisch leitfähigen nichtmagnetischen Gegenstandes eine erste Reihe von elektromagnetischen Polen vorgesehen ist, die sich längs eines definierten Weges erstreckt, auf dem der genannte Gegenstand bewegt werden soll, dass die Pole längs des Weges durch Zwischenräume aus nichtmagnetischem Material getrennt sind, dass eine zweite Reihe von elektromagnetischen Polen vorgesehen ist, die sich längs des Weges erstrecken, und von der ersten Reihe durch einen Luftspalt getrennt sind, durch den der Gegenstand bewegt werden soll, wobei die Pole der zweiten Reihe längs des Weges untereinander durch Zwischenräume aus nichtmagnetischem Material getrennt sind,

409832/0408

und dass jeder der Pole der ersten und zweiten Reihe jeweils einem Zwischenraum der gegenüberliegenden Polreihe gegenübersteht , und dass ferner Mittel zum Speisen der elektromagnetischen Pole mit Wechselstrom vorgesehen sind, die einen magnetischen Fluss mit zwei unterschiedlichen Phasenlagen zwischen jeder Polstirnfläche und den Polflächen liefern, die einem Zwischenraum gegenüber der jeweiligen Polfläche benachbart sind.

4 0 9 8 3 2 / 0 Λ 0 8

Leerse 11 e