System und Verfahren zur Staubbindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Staubbindung, insbesondere bei einer Förderung von Schüttgut, mit zumindest einem Gehäuse, in dem eine Elektrode angeordnet ist, um ein elektrisches Feld zwischen der Elektrode und dem Gehäuse zu erzeugen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur

Staubbindung, insbesondere bei einer Förderung von Schüttgut, bei dem eine in einem Gehäuse angeordnete Elektrode ein elektrisches Feld zwischen der

Elektrode und dem Gehäuse erzeugt und ladungstragende Partikel eines sich in dem Gehäuse befindlichen Staub-Luft-Gemisches an einer Innenwand des

Gehäuses abgeschieden werden.

Bei der Förderung bzw. dem Transport von Schüttgut entsteht oftmals Staub, insbesondere wenn das Schüttgut von einer Transporteinrichtung übergeben wird, beispielsweise an eine andere Transport- und/oder Lagereinrichtung. Die Staubentwicklung wird hierbei noch verstärkt, wenn bei der übergabe das Schüttgut eine bestimmte Fallhöhe überwindet. Die einzelnen Partikel des bei der übergabe entstehenden Staubes weisen eine nur sehr geringe Partikelgröße auf, so dass die Partikel über einen längeren Zeitraum hinweg in der Umgebung schweben können. Es bildet sich dadurch ein Staub-Luft- Gemisch, das nicht nur auf den Förderprozess, sondern auch auf die Umgebung, Personal und/oder Umwelt eine schädliche Wirkung ausübt. Schließlich ist der durch die Staubentwicklung auftretende Materialverlust des Schüttgutes nicht unbeachtlich.

Um den Staub zu binden, sind mehrere Möglichkeiten bekannt, beispielsweise kann das Staub-Luft-Gemisch durch geeignete Filtereinrichtungen mit einer Vielzahl kleiner öffnungen geleitet werden, bei denen die Staubpartikel sich in

den Filtereinrichtungen an den Begrenzungen der öffnungen anlagern. Der Reinheitsgrad der entstaubten bzw. gefilterten Abluft ist hierbei abhängig von einer Feinheit der Filtereinrichtungen, der Größe und Anzahl der öffnungen, der Dicke des Filterkuchens und der Staubpartikelgröße.

Da sich bei dieser Filterung die Partikel des Staubes in den Filtereinrichtungen ablagern, setzen sich die einzelnen öffnungen mit der Zeit immer weiter zu, bis die Filtereinrichtung schließlich verstopft ist. Durch die sich verändernde öffnungsgröße sind die Filtereigenschaften auch nicht konstant. Weiterhin müssen die mit den Staubpartikeln angefüllten bzw. verstopften Filtereinrichtungen regelmäßig gereinigt oder durch frische, unverbrauchte Filtereinrichtungen ersetzt werden. Die ausgetauschten und ersetzten Filtereinrichtungen sind anschließend entweder zu entsorgen, wobei die Menge der Staubpartikel dem Materialfluss des Schüttgutes verloren gehen, oder sie müssen aufwändig wieder aufbereitet werden, um die Staubpartikel dem Materialfluss erneut zuzuführen oder als separiertes Material mit einer bestimmten Partikelgröße anderen Verwendungen zur Verfügung zu stellen.

Nach dem Durchströmen des Filtergehäuses tritt das entstaubte Staub-Luft- Gemisch als Abluft, die noch einen Restanteil an Staub enthält, aus dem Staubbindungssystem heraus. Obwohl ein Großteil der Partikel herausgefiltert wurde, übt die nicht vollständig gereinigte Abluft weiterhin auf die Umgebung, das Personal und/oder die Umwelt eine schädliche Wirkung aus.

Um den Staub an seinem Entstehungsort zu binden und anschließend direkt in den Materialfluss zurückzuführen, wurden Staubbindungssysteme entwickelt, die auf der Anwendung des elektrostatischen Prinzips beruhen. Hierbei befindet sich das entstandene Staub-Luft-Gemisch innerhalb eines Gehäuses, das oberhalb des übergebenen Schüttgutes angeordnet ist und in welches das Staub-Luftgemisch aufsteigt. In dem geerdeten Gehäuse ist eine Elektrode angeordnet, die an einer entsprechenden Hochspannung angeschlossen werden kann. Aufgrund des erzeugten elektrischen Feldes zwischen der

Elektrode und dem Gehäuse werden Partikel des Gemisches ionisiert und ladungstragend.

Diese Partikel werden sich nun aufgrund der Ladung in dem elektrischen Feld in Richtung des geerdeten Gehäuses bewegen. Sie lagern sich beispielsweise an der geerdeten Innenwand des Gehäuses ab und bilden dort Agglomerate. Aufgrund der zunehmenden Agglomeratgröße und/oder durch eine geeignete mechanische Rüttelbewegung des Gehäuses werden die Partikel von der Gehäuseinnenwand wieder abgelöst, an der sie sich agglomeriert haben, und sie fallen als Agglomerate zurück in das Schüttgut. In dem Schüttgut sind im Allgemeinen Materialkörper bzw. -partikel unterschiedlichster Größen miteinander vermengt. Hierbei hat der Anteil von Partikeln bestimmter Größe eine deutliche Auswirkung auf die Qualität und Einsatzvielseitigkeit des transportierten Schüttgutes.

Eine Aufteilung der Partikel in Abhängigkeit von deren Größe ist beispielsweise mittels bekannter Windsichter möglich. Hierbei wird herabfallendes Schüttgut von der Seite mit Luft einer definierten Strömungsgeschwindigkeit angeblasen. In Abhängigkeit der Partikelgröße bzw. der Partikelmasse werden die einzelnen Partikel unterschiedlich stark von der strömenden Luft abgelenkt, so dass in mehreren Auffangbehältern, die in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind, jeweils Partikel bestimmter Größenordnungen sich ansammeln. In der Abluft sind die kleinsten Partikel, beispielsweise in der Größenordnung einiger weniger Mikrometer, aber noch vorhanden.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Qualität und Einsatzvielseitigkeit eines Schüttgutes zu verbessern bzw. zu steigern.

Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9 gelöst.

Bei einem System zur Staubbindung der eingangs beschriebenen Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest ein Ableitelement vorgesehen ist, um Partikel aus einem Staub-Luft-Gemisch aus dem Gehäuse heraus zu leiten und von dem Schüttgut zu separieren.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass ein Teil der Partikel des aufsteigenden Staub-Luft-Gemisches herausgefiltert und dem Materialfluss entnommen wird. Der Anteil der Partikel dieser bestimmten Partikelgröße ist anschließend in dem verbleibenden Schüttgut vermindert und die herausgefilterten Staubpartikel stehen für eine anderweitige Verwendung zur Verfügung. Da gleichzeitig eine Staubseparation und eine Staubbindung durchgeführt werden, entsteht ferner auch keine schädliche Abluft.

Bevorzugt ist an einer Außenseite des Gehäuses zumindest eine Rüttelvorrichtung vorgesehen, um durch eine Rüttelbewegung den an einer Innenwand des Gehäuses abgeschiedenen und elektrostatisch haftenden Staub mechanisch von dieser wieder zu lösen. Besonders bevorzugt ist die Rüttelvorrichtung ein Unwuchtmotor, der nur eine relativ geringe Leistungsaufnahme erfordert.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass das Gehäuse oberhalb eines Abschnitts eines Förderbandes anordnenbar ist und das Gehäuse zu dem Förderband hin eine öffnung aufweist. Bei einer geeigneten öffnungsgröße ist durch diese Anordnung gewährleistet, dass der entstehende Staub nahezu vollständig in dem Gehäuse aufsteigt und nur ein geringer Teil in die Umgebung als schädliche und die Umwelt belastende Abluft entweicht.

In vorteilhafter Weise ist an zwei einander gegenüberliegenden Seitenrändern der öffnung in Längsrichtung des Gehäuses jeweils ein Ableitelement vorgesehen.

Bevorzugt ist das Ableitelement ein in Längsrichtung des Gehäuses sich erstreckendes Ableitblech, das eine erste in das Innere des Gehäuses weisende Längskante und eine zweite aus dem Gehäuse herausragende Längskante aufweist. Durch die flächige Ausgestaltung als Blech ist ein konstruktiv einfacher Aufbau des Staubbindungssystems ermöglicht.

Zur Ausnutzung der Gravitationskraft ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Ableitblech unterhalb des Seitenrandes der öffnung und mit einer von dem Inneren des Gehäuses nach außen abwärts ausgerichteten Neigung angeordnet ist.

Um das über das Ableitblech herausgeleitete und separierte Staubmaterial einer geeigneten Sammelvorrichtung zuführen zu können, ist bevorzugt unterhalb der zweiten Längskante des Ableitbleches ein zusätzliches Seitenförderband vorgesehen, welches die von dem Ableitblech herabfallenden Staubpartikel weiterbefördert.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert, in denen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes System zur

Staubbindung zeigt, und

Figur 2 einen entsprechenden Querschnitt durch das erfindungsgemäße Staubbindungssystem aus Figur 1 wiedergibt.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems zur Staubbindung, welches in Verbindung mit einer übergabe von Schüttgut von einem ersten Förderband 1 auf ein zweites Förderband 2 eingesetzt wird. Die eingesetzten Förderbänder 1 und 2 sind in bekannter Weise ausgebildet. Hierbei fällt das Schüttgut (nicht dargestellt) von dem ersten Förderband 1 durch eine übergabeschurre 3 auf das zweite Förderband 2. Die Förderrichtung des zweiten Förderbandes 2 ist in der Figur durch den Pfeil 4 angedeutet. über den in Förderrichtung nach der übergabeschurre 3 folgenden Abschnitt des zweiten Förderbandes 2 ist das erfindungsgemäße Staubbindungsystem angeordnet.

Das Staubbindungssystem weist ein Gehäuse 5 auf, in dem ein Staub-Luft- Gemisch aufsteigt, das bei der übergabe und dem Herabfallen des Schüttgutes entsteht. In dem geerdeten Gehäuse 5 ist eine Elektrode 6 angeordnet, die mehrere voneinander beabstandete Elektrodenplatten 7 aufweist. Die Elektrode ist mittels einer Halterung 8 an dem Gehäuse 5 befestigt. Die Halterung 8 kann gegebenenfalls mit einer Isolationsschicht versehen sein. Die Elektrode 6 ist mit einer geeigneten Hochspannungszufuhr 9 verbunden, die über eine zentrale Steuereinrichtung 10 angesteuert wird.

Das Gehäuse 5 erstreckt sich in Längsrichtung entlang der Förderrichtung. An der Außenseite des Gehäuses 5 ist ein Unwuchtmotor 11 angebracht, der eine

mechanische Rüttelbewegung des Gehäuses 5 bewirkt. Hierbei reicht es aus, wenn der Unwuchtmotor 11 lediglich periodisch für eine definierte Zeit angeschaltet wird. Das An- und Abschalten des Unwuchtmotors 11 kann ebenfalls mittels der zentralen Steuereinrichtung 10 gesteuert werden.

Etwas tiefer als das zweite Förderband 2 ist ein weiteres, etwas kleiner dimensioniertes Seitenförderband 12 zu erkennen, auf dem separierte Staubpartikel 13 einer Sammelvorrichtung 14, beispielsweise einem geeigneten Container, zugeführt werden. Das Seitenförderband 12 kann permanent zur Partikelbeförderung sich bewegen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass im Stillstand des Seitenförderbandes 12 zunächst darauf separierte Staubpartikel

13 gesammelt werden und in definierten Zeitabständen das Seitenförderband 12 anläuft, um das zwischenzeitlich angesammelte Material der Sammelvorrichtung 14 zuzuführen. Alternativ können die Staubpartikel 13 auch pneumatisch, mit einer Förderschnecke oder ähnlichem der Sammelvorrichtung

14 zugeführt werden.

Figur 2 zeigt eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie A-A aus Figur 1 , die wiederum eine Längsschnittdarstellung entlang der Linie B-B aus Figur 2 zeigt. In der Figur 2 ist eine von jeweils drei in an sich bekannter Weise nebeneinander und mit einem bestimmten Winkel zueinander angeordneten Tragrollen 15 gebildete Förderbandfläche des zweiten Förderbandes 2 mit dem darauf befindlichen Schüttgut 16 zu erkennen.

Oberhalb des zweiten Förderbandes 2 ist das Gehäuse 5 und die Elektrode 6 mit den sternförmig ausgebildeten Elektrodenplatten 7 zu erkennen. Das Gehäuse 5 weist im unteren Bereich eine öffnung auf, unterhalb der das zweite Förderband 2 mit dem darauf befindlichen Schüttgut 16 entlangläuft.

Das aufsteigende Staub-Luft-Gemisch mit Staubpartikeln 17, die in dieser Darstellung mittels der Punkte angedeutet sind, wird durch eine an die Elektrode 6 angelegte Hochspannung ionisiert und die nun ladungstragenden

Staubpartikel 17 werden von der Innenwand 18 des geerdeten Gehäuses 5 angezogen. Sobald die dort abgeschiedenen Staubpartikel 17 ein Agglomerat bestimmter Größe bilden, fallen die Agglomerate aufgrund der Schwerkraft nach unten. Die Agglomerate können bereits vorher unterstützt durch eine mechanische Rüttelbewegung des Gehäuses 5 aufgrund des Unwuchtmotors 11 (siehe Figur 1) sich von der Innenwand 18 ablösen und herunterfallen.

Der Umfang der Innenwand 18 des Gehäuses 5 kann mittels der dargestellten Hilfslinie 19 in zwei Seitenabschnitte 20 und einen mittleren Abschnitt 21 unterteilt werden. Bei diesen drei Abschnitten 20, 21 nimmt jeder Abschnitt in etwa ein Drittel der Fläche der Innenwand 18 ein. Die herabfallenden Staubagglomerate des mittleren Bereiches 21 fallen zurück auf das zweite Förderband 2 und das darauf befindliche Schüttgut 16.

Die den beiden Seitenabschnitten 20 der Innenwand 18 herabfallenden Staubagglomerate fallen jedoch jeweils auf ein Ableitblech 22. Dieses weist eine erste Längskante 23, die zu dem Inneren des Gehäuses 5 weist, und eine zweite Längskante 24 auf, die nach außen aus dem Gehäuse 5 herausragt. Das Ableitblech 22 ist prinzipiell zwischen dem Seitenrand der öffnung des Gehäuses 5 und dem zweiten Förderband 2 angeordnet und im Wesentlichen parallel zu dem Seitenrand in Längsrichtung des Gehäuses 5 ausgerichtet.

Das Ableitblech 22 ist weiterhin in Querrichtung des Gehäuses 5 derart abwärts geneigt, dass die erste Längskante 23 höher als die zweite Längskante 24 angeordnet ist. Dadurch können die Staubpartikel 13 der Schräge entlang auf dem Ableitblech 22 aus dem Gehäuseinneren nach außen befördert werden. Zur Unterstützung der Ableitung der Staubpartikel 13 ist an dem Ableitblech 22 jeweils ein weiterer Unwuchtmotor 25 angeordnet, um sicherzustellen, dass die Staubpartikel 13 nicht an dem Ableitblech 22 elektrostatisch festhaften.

Anschließend fallen die Staubpartikel 13 auf die beiden Seitenförderbänder 12, die seitlich neben dem zweiten Förderband 2, parallel zu diesem und etwas

tiefer angeordnet sind. Die Förderrichtung der Seitenförderbänder 12 kann gleich zu der Förderrichtung des Schüttgutes 16 (Pfeil 4 in Figur 1 ) oder entgegengesetzt dazu vorgesehen sein. Auch können die beiden Seitenförderbänder 12 entweder in die gleiche Richtung oder entgegengesetzt zueinander laufen. Die separierten Staubpartikel 13 werden von den Förderbändern 12 zu entsprechenden Sammelvorrichtungen 14, beispielsweise ein geeigneter Container, befördert.

Schließlich sind in der Figur 2 Tragsysteme 26 und 27 sowohl für das zweite Förderband 2 als auch das erfindungsgemäße System zur Staubbindung zu erkennen. Das Tragsystem 26 weist einen Rahmen 28 auf, der die Anordnung der Tragrollen 15 trägt. Der Rahmen 28 ist mittels mehrerer Stützen 29 von einer Bodenfläche (nicht dargestellt) beabstandet gehalten. Das zweite Förderband 2 kann sowohl im Wesentlichen horizontal als auch mit einem entsprechenden Neigungswinkel zur Horizontalebene ausgerichtet sein. Das Gehäuse 5 wird von Tragarmen 30 gehalten, die über entsprechende Tragstützen 31 von der Bodenfläche beabstandet sind, so dass das Gehäuse 5 oberhalb des zweiten Förderbandes 2 angeordnet ist.

Erfindungsgemäß finden bei dem hier vorgestellten Staubbindungssystem und dem entsprechenden Verfahren die Staubbindung zur Vermeidung von umweltschädlicher, gesundheitsgefährdender und/oder umweltbelastender Abluft und die Separation von Materialkörpern einer bestimmten Partikelgröße, insbesondere in der Größenordnung des Durchmessers von etwa 10 bis 100 μm, aus dem Materialfluss gleichzeitig statt.