[0001] Die Erfindung betrifft ein Vorrichtung zum Erkennen und Trennen von Verunreinigungen
aus einem Kunststoff- oder Glasmaterialstrom nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
[0002] Unter Berücksichtigung des zunehmenden Rohstoff- und Energiebewußtseins und des Umweltbewußtseins
ist man bestrebt, Kunststoffe oder Glas wieder zu verwenden. Dabei sind im allgemeinen
das gebrauchte Glas oder die Kunststoffe von Verunreinigungen beispielsweise metallischer
Natur durchsetzt, die vor einer Wiederverwendung entfernt werden müssen. Eine Aussonderungseinrichtung
einer Glas-Sortieranlage ist aus der DE-OS 36 18 173 bekannt, die eine zwischen eine
das Glasgemenge zuführende Zuführeinrichtung und eine wegführende Abführeinrichtung
eingefügte Rutsche aufweist, an deren Ende eine nach unten wegschwenkbare Klappe angeordnet
ist. Diese Klappe wird von einer quer zur Transportrichtung des Glasgemenges, d.h.
quer zur Rutsche angeordnete Licht-Sende- und -Empfangsvorrichtung gesteuert. Die
Licht-Empfangsvorrichtung besteht aus einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten
Lichtwandlern. Die Klappe schwenkt abhängig vom Ausgangssignal der Lichtwandler über
die gesamte Breite der Rutsche um, wodurch der gesamte auf der Klappe liegende Materialstrom
abgeführt wird. Das bedeutet, daß beachtliche Glasbestandteile ausgeschieden werden,
die noch weiterverwendet werden könnten. Zu diesem Zwecke müßte eine weitere Aussonderung
vorgenommen werden, ansonsten fällt eine große Menge von Abfall an, was nicht erwünscht
ist.
[0003] Hier setzt die vorliegende Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine Vorrichtung
zum Trennen von Verunreinigungen aus einem stückigen Kunststoff- oder Materialstrom
dahingehend weiter zu entwickeln, daß die Verunreinigungen gezielter entfernt werden
können, wodurch die auftretende Abfallmenge verringert bzw. eine Nachsortierung verhindert
wird.
[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs
in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.
[0005] Durch Vorsehen einer Mehrzahl von Blasdüsen, die quer zum Materialstrom angeordnet
und den jeweils ebenfalls quer zum Materialstrom angeordneten Sensoren zugeordnet
sind und über Ventile von den Ausgangssignalen der Sensoren selektiv angesteuert
werden, können gezielt Verunreinigungen, die sich an bestimmter Stelle hinsichtlich
der Breite des Materialstroms befinden, entfernt werden, indem nur die Blasdüse angesteuert
wird, die dem Sensor zugeordnet ist, der die Verunreinigung festgestellt hat. Dadurch
wird der Anteil des wiederzuverwertenden aber ausgeschiedenen Materialstroms minimiert.
[0006] Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen
und Verbesserungen möglich.
[0007] Besonders vorteilhaft ist, daß die Zeit zwischen Erkennen der Verunreinigung durch
die Sensoren und Ausblasen der Verunreinigung aus dem Materialstrom durch die Blasdüsen
und die Blaszeit, nämlich die Einschaltzeit der Ventile, einstellbar sind, so daß
die Vorrichtung an die unterschiedlichen Bedingungen und an unterschiedliche Materialströme
angepaßt werden kann.
[0008] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in
der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Sensoren und der Steuereinheit, und
Fig. 3 die Zuordnung der Ventile zu den jeweiligen Sensoren.
[0009] Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden metallische Verunreinigungen aus
einem Kunststoff- oder Glasmaterialstrom entfernt. Gemäß Fig. 1 wird der zu untersuchende
Materialstrom 1 gleichmäßig auf einer Zuführeinrichtung 2, beispielsweise einem Transportband
ausgebreitet und über dessen gesamte Breite verteilt. Der Materialstrom besteht aus
stückigen Teilen, die gut rieselfähig sind. Bei Glas sollte die Scherbengröße möglichst
gleichmäßig sein. An die Zuführeinrichtung 2 schließt sich eine Rutsche 3 an, auf
der der Materialstrom 1 aufgrund der Fallbeschleunigung in die Länge gezogen wird.
Ein Teil der Rutsche 3 besteht aus Glas 4 oder keramischem Material, wobei, wie in
Fig. 1 gezeigt, die Glasplatte 4 auch getrennt von der Rutsche 3 angeordnet sein kann.
[0010] Im Bereich der Glasplatte 4 ist eine Sensoranordnung 5 vorgesehen, die aus mehreren
Sensoren besteht, wobei die Sensoren sich über die gesamte Breite des Materialstroms
1 erstrecken. Die Ausgangssignale der Sensoranordnung werden an eine Steuereinheit
6 weitergeleitet, die abhängig vom Signalzustand die Magnetventile 7 ansteuert. Die
Ventile 7 sind mit einem Luftspeicher und -verteiler 8 verbunden und betätigen Blasdüsen
9, die quer zum Materialstrom 1 in dessen Fallinie angeordnet sind. Meldet eines der
Ausgangssignale der Sensoren der Sensoranordnung 5 an die Steuereinheit 6 eine Verunreinigung
10, so steuert sie das dem Sensor zugeordnete Ventil 7 an, das die zugeordnete Blasdüse
9 betätigt, wobei die Steuereinheit 6 selbstverständlich die Fallzeit der Verunreinigung
10 von der Erfassungsstelle zur Blasstelle berücksichtigt. Die Verunreinigung 10
wird,wie in der Fig. 1 gezeigt, aus dem Materialstrom 1 ausgeblasen und fällt über
einen Abweiser 11 in einen Behälter 12 für die Verunreinigungen, während der übrige
Materialstrom, frei von Verunreinigungen von einer Auffangvorrichtung 13 aufgefangen
und/oder weitergeleitet wird. Die Ausblasstelle wird von einer Schutzhaube 14 abgedeckt.
[0011] Im dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem metallische Verunreinigungen erkannt
werden sollen, besteht die Sensoranordnung 5 aus einer Metalldetektoranordnung, wobei
für eine gezielte Erkennung des Ortes der metallischen Verunreinigung viele kleine
Metalldetektoren benötigt werden. Um eine gegenseitige Beeinflussung auszuschließen,
muß das Gesamtsystem "einfrequent" sein. Deshalb wird mit einer sich über die gesamte
Breite des Materialstroms 1 erstreckenden Senderschleife ein hochfrequentes magnetisches
Feld erzeugt, das die in einem bestimmten Abstand von der Senderschleife entfernten
Empfänger versorgt.
[0012] In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild der elektrischen Anordnung mit Metalldetektor und
Steuereinheit 6 dargestellt. Ein Oszillator 20 mit Leistungsendstufe versorgt die
Senderschleife 21 mit einer kontinuierlichen sinusförmigen Wechselspannung, deren
Frequenz im Bereich von 1 kHz bis ca. 1 MHz liegen kann. Der Senderschleife 21 liegt
ein Abgleichkondensator 22 parallel, die zusammen einen Schwingkreis bilden. Der Empfänger,
d.h. der eigentliche Metalldetektor, besteht aus mehreren voneinander unabhängigen
Spulen, wobei in der Zeichnung eine der Spulen 23 dargestellt ist. Die Spule 23 ist
aus zwei gegeneinander geschalteten Wicklungen 24, 25 aufgebaut, die mit einem Differenzverstärker
26 verbunden sind. Dem Differenzverstärker 26 ist ein Gleichrichter 27, ein Tiefpaßfilter
28, ein Verstärker 29 und ein Komparator 30 nachgeschaltet. Das von der Senderschleife
21 erzeugte elektromagnetische Feld induziert in den Wicklungen 24, 25 der Spule 23
gleich große, aber durch die Verschaltung der Spulenwicklungen gegensinnige Wechselspannungen,
so daß die Differenz im Normalzustand, d.h. ohne metallische Verunreinigung, gleich
oder annähernd gleich Null ist. Das Differenzsignal wird im Differenzverstärker 26
verstärkt, im Gleichrichter 27 gleichgerichtet und gefiltert. Die Amplitude des Signals,
das im Verstärker 29 noch verstärkt wird und ein Maß für die Größe des Metallteiles
darstellt, wird mit einem Referenzwert verglichen, wobei dieser Vergleich in dem Komparator
30 durchgeführt wird, der, sobald die Amplitude des Signals den vorgegebenen Referenzwert
überschreitet, ein digitales Schaltsignal erzeugt. Das digitale Schaltsignal wird
an eine Ansteuereinheit 31 gegeben, die Bestandteil der Steuereinheit 6 ist und die
Magnetventile 7 ansteuert.
[0013] Über ein nicht dargestelltes Bedienteil lassen sich verschiedene Parameter einstellen,
beispielsweise die Empfindlichkeit, die durch Änderung der Höhe der Referenzspannung
32, d.h. durch die Schaltschwelle des Komparators 30 gegeben ist. Ein anderer Parameter,
der durch den Pfeil 33 dargestellt ist, ist die Zeit zwischen Erkennen eines Metallteils
und seinem Ausblasen,und der Pfeil 34 gibt die Möglichkeit der Einstellung der Einschaltzeit
der Blasventile 7 wieder.
[0014] Die Steuereinheit 6 weist vorzugsweise einen Mikroprozessor auf, der die Signale
der einzelnen Spulen 23 in einer definierten Taktfrequenz abfragt und einliest. Nach
der voreingestellten Verzögerungszeit werden die entsprechenden Magnetventile 7 ebenfalls
für die bestimmte voreingestellte Blaszeit angesteuert. Das Programm überwacht ferner
die Häufigkeit des Einschaltens eines Magnetventils, um Störungen zu erkennen, die
beispielsweise bei einem dauernden Einschalten eines Ventils gegeben sind. Die Ansteuerung
der Ventile 7 durch den Mikroprozessor berücksichtigt die geometrischen Entfernungen
zwischen Spule 23 und Ausblasdüsen 9, die durch die Verzögerungszeit kompensiert
wird. Die Ansteuerung der Ventile 7 erfolgt um ihre Reaktionszeit früher.
[0015] Um eine möglichst geringe Ausschußmenge bei jedem Blasimpuls, der durch ein Metallteil
im Materialstrom 1 verursacht wird, zu erreichen, sind die Spulen 23 und die Ventile
7 in einer speziellen Art zugeordnet. Diese Zuordnung ist in Fig. 3 gezeigt. Jeder
Spule 23 sind in der Fallinie, die durch den Pfeil 35 gekennzeichnet ist, zwei Ventile
7 zugeordnet, die wie folgt angesteuert werden:
Wenn die Spule A anspricht, werden die Ventile V1, V2 aktiviert, wenn die Spulen A
und B ansprechen, werden die Ventile V2 und V3 aktiviert. Spricht die Spule B an,
werden die Ventile V3 und V4 angesteuert und bei Ansprechen von Spulen B und C werden
die Ventile V4 und V5 aktiviert; dies setzt sich in gleicher Weise fort. Mit dieser
Ansteuerung ist gewährleistet, daß immer nur eine Spulenbreite, die zwei Ventilen
entspricht, ausgeblasen wird. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden als
Sensoren Metalldetektoren verwendet, da Metallteile aus dem Materialstrom entfernt
werden sollen. Als Sensoren können aber auch optoelektronische Sensoren verwendet
werden, die sowohl mineralische Verunreinigungen wie Ton oder Keramik als auch metallische
Verunreinigungen feststellen. Die Auswertung und Ansteuerung erfolgt dann in analoger
Weise.
1. Vorrichtung zum Erkennen und Trennen von Verunreinigungen aus einem Kunststoff-
oder Glasmaterialstrom mit einer Zuführeinrichtung für die Zufuhr von stückigem Material,
einer Rutsche und mit einer Mehrzahl von Sensoren zum Feststellen der Verunreinigungen,
wobei die Sensoren über die gesamte Breite des Materialstroms angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß quer zum Materialstrom (1) über seine gesamte Breite eine Mehrzahl von von Ventilen
(7) gesteuerte Blasdüsen (9) angeordnet sind, die jeweils den unterschiedlichen Sensoren
(5,21,23) zugeordnet sind und daß die Ansteuerung der Ventile (7) über eine Steuereinheit
(6) selektiv abhängig von den Ausgangssignalen der jeweils zugeordneten Sensoren erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasdüsen (9) unterhalb
der Rutsche (3) in einem Bereich angeordnet sind, in dem der stückige Materialstrom
(1) sich im freien Fall befindet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren zur
Feststellung von metallischen Verunreinigungen als Metalldetektoren (21,23) ausgebildet
sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalldetektoren
eine ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld aussendende, sich über die Breite
des Materialstroms (1) erstreckende Senderschleife (21) und eine Mehrzahl von voneinander
unabhängigen Spulen (23) aufweisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (23) aus zwei
gegensinnig geschaltete Wicklungen (24,25) besteht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem
Sensor (21,23; A,B,C,D) zwei Blasdüsen bzw. Ventile (7:V1 bis V8) zugeordnet sind,
wobei beim Ansprechen von zwei benachbarten Sensoren die jeweils benachbarten der
vier zugeordneten Blasdüsen bzw. Ventile angesteuert werden.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über
die Steuereinheit (6) die Zeit zwischen Erkennen der Verunreinigung durch die Sensoren
und Ausblasen der Verunreinigung aus dem Materialstrom (1) durch die Blasdüsen (9)
die Blaszeit, d.h. die Einschaltzeit der Ventile (7) und/oder die Empfindlichkeit
einstellbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren als optoelektronische
Sensoren ausgebildet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren
in einem die Rutsche umschließenden, leistenförmigen Gehäuse aufgenommen sind, wobei
der umschlossene Bereich der Rutsche aus Glas oder Keramik besteht.