BRPI0617765A2

BRPI0617765A2 - aparelho, sistema e processo de classificação de materiais dissimilares

Info

Publication number: BRPI0617765A2
Application number: BRPI0617765-4A
Authority: BR
Inventors: Thomas A Valerio
Original assignee: Thomas A Valerio
Priority date: 2005-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2011-08-02
Also published as: US8201692B2; US20100126913A1; RU2008120598A; EP1960111A2; US20100051514A1; MX2008005448A; CA2627339C; KR20080074900A; AU2006344046A1; CA2627339A1; WO2007136403A2; EP1960111A4; JP2009512552A; WO2007136403A3; US20100126914A1; US20070187299A1; US8360242B2

Abstract

<B>APARELHO, SISTEMA E PROCESSO DE CLASSIFICAçãO DE MATERIAIS DISSIMILARES<D> Um sistema automatizado para a classificação de materiais dissimilares, e, em particular, para a classificação de plásticos a partir de outros materiais e para a classificação de tipos diferentes de plásticos um a partir do outro compreende, dependendo da modalidade,combinações de um mecanismo de cálculo de tamanho, uma separação de atrito, um separador de ar, um separador magnético, um leito de classificação de sensor dielétrico, um peneiramento com agitador, um separador balístico, um sistema de classificação de sensor indutivo e um tanque de flutuação / afundamento. O sistema de classificação de sensor dielétrico pode ser analógico ou digital, dependendo da implementação em particular. Um ou mais tanques de flutuação / afundamento podem ser usados, dependendo da modalidade, com cada um de um meio de uma gravidade específica diferente. O meio pode ser água ou água mais um composto, tal como cloreto de cálcio. Além disso, múltiplos do mesmo tipo de módulo geral podem ser usados para configurações em particular. Um sistema de meio pesado ou um processo de flutuação de areia pode ser usado de forma alternativa ou adicional.

Description

APARELHO, SISTEMA E PROCESSO DE CLASSIFICAÇÃO DE MATERIAIS

DISSIMILARESREFERENCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

Este pedido reivindica o benefício de e a prioridadecom base no Pedido Provisório U.S. N0 60/777.868,depositado em 1 de março de 2006, bem como o PedidoProvisório N0 60/729.966, depositado em 24 de outubro de2005. O pedido também reivindica o benefício de e aprioridade com base no Pedido de Patente U.S. N°11/255.850, depositado em 21 de outubro de 2005, o qual,por sua vez reivindica o benefício de e a prioridade combase no Pedido Provisório U.S. N0 60/621.125 para METHODAND APPARATUS FOR SORTING METAL PIECES, depositado em 21 deoutubro de 2004. 0 pedido também reivindica o benefício dee a prioridade com base no Pedido de Patente U.S. N0(ainda não atribuído), depositado em 2 0 de outubrode 2 006, intitulado METHOD AND APPARATUS FOR SORTINGCONTAMINATED GLASS, e para seu Pedido Provisório anteriorU.S. 60/728.581 para METHOD AND APPARATUS FOR SORTINGCONTAMINATED GLASS, depositado em 20 de outubro de 2005.Todos estes Pedidos de Patente são desse modo incorporadoscomo referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere geralmente a processos esistemas de classificação de materiais e, maisparticularmente, se refere a processos, sistemas, aparelhose técnicas para a comutador liga / desliga e materiaisdissimilares, tal como para fins de reciclagem de alguns oude todos esses materiais.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃOA reciclagem de materiais de resíduo é altamentedesejável de muitos pontos de vista, os de menorimportância não sendo financeiro e ecológico. Os materiaisrecicláveis apropriadamente classificados com freqüênciapodem ser vendidos para uma receita significativa. Muitosdos materiais recicláveis mais valiosos não se biodegradamem um período curto, e, então, sua reciclagem reduzsignificativamente a tensão de aterros sanitários locais.

Contudo, em muitos casos, não houve um método efetivoem termos de custos para a obtenção da classificaçãonecessária. Isto tem sido particularmente verdadeiro, porexemplo, para materiais não ferrosos, e, particularmentepara não metálicos, tais como plásticos de alta densidade.Por exemplo, uma abordagem para a reciclagem de plásticostem sido estacionar vários trabalhadores ao longo de umalinha de classificação, cada um deles manualmenteclassificando através de resíduo picado e manualmenteselecionando os recicláveis desejados da linha declassificação. Esta abordagem não é sustentável na maioriadas economias, uma vez que o componente de trabalho é muitoalto.

Embora a reciclagem de ferrosos tenha sidoautomatizada por algum tempo, principalmente através do usode ímãs, esta técnica plenamente é ineficaz para aclassificação de materiais não ferrosos.

Como resultado, houve uma necessidade de um processoeficiente, efetivo em termos de custos, um sistema eaparelhos para a classificação de materiais dissimilares,incluindo plásticos, de uma maneira a qual facilite umarecuperação de receita significativa, enquanto também sereduz significativamente o aterro sanitário.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Madeira reciclável, borracha, metal, fio e plásticoscontabilizam uma parcela significativa do resíduo sólidogerado. É altamente desejável evitar a disposição demadeira, borracha, metal, fio e plásticos em um aterrosanitário, e, ao invés disso, reciclar estes materiais. Demodo a se reciclarem materiais diferentes de um resíduomisto, a madeira, a borracha, o metal, fio e plásticosdevem ser identificados e separados. A presente invençãoprovê um processo para a classificação, sem intervençãohumana, de materiais dissimilares, tais como madeira,borracha, metal, fio e plásticos, de um grupo de materiaismistos, onde pelo menos em alguns arranjos cada um dessesmateriais pode aparecer èm tempos aleatórios ou emquantidades aleatórias na mistura. Além disso, a presenteinvenção provê um sistema para a execução do processo etambém provê novos aparelhos para a realização de certasetapas do processo. Os arranjos de exemplo discutidos aquiadiante incluem uma variedade de etapas, ou uma variedadede módulos, e nem todas as etapas ou todos os módulosprecisam ser implementados em toda modalidade da invenção.Da mesma forma, a seqüência na qual várias das etapas deprocesso são executadas pode ser variada em circunstânciasapropriadas, sem se desviar da invenção.

Em um arranjo, o processo compreende uma seqüência deetapas de classificação para a extração a partir de umacorrente de material misto de um componente daquelacorrente, ou um grupo de componentes relacionados. Conformecada componente ou grupo é removido, o resíduo é passadopara a próxima etapa para um processamento adicional. Umavez que cada componente preliminar seja removido, o resíduoremanescente também é um componente ou grupo desejado.

0 sistema da presente invenção inclui uma pluralidadede módulos ou estágios, onde cada estágio tipicamenterealiza uma função de classificação diferente, com oresultado de materiais diferentes serem separados damistura em tempos diferentes, até finalmente cada tipo dereciclável ter sido classificado da mistura e o resíduo -agora, tipicamente, de volume substancialmente menor do quea mistura original - pode ser roteado para um outroprocessamento ou descartado.

Dependendo da implementação em particular, o sistemada presente invenção inclui uma pluralidade, embora nãonecessariamente todo, de um grupo de aparelhoscompreendendo um separador magnético, um separador deatrito, o qual pode ser, por exemplo, um separador deatrito de rolagem para trás, um leito de classificador desensor dielétrico, uma tela de agitador, um separadorbalístico, e um sistema classificador de sensor indutivo. 0sistema de classificação de sensor dielétrico pode seranalógico ou digital, dependendo da implementação emparticular. Um módulo de separação de ar também pode serprovido, o qual pode incluir uma lâmina de ar ou um outrosistema o qual use ar para a separação de uma fração maisleve de uma fração mais pesada. Além disso, múltiplos domesmo tipo geral de módulo podem ser usados, embora aconfiguração específica de cada um desses módulos possa serotimizada para a seleção de elementos um pouco diferentesda mistura. Um ou mais tanques de flutuação / afundamentotambém podem ser implementados, por meio dos quais seseparam materiais menos densos de materiais mais densos, ea gravidade específica dos meios de tanque pode serajustada para cada tanque, para permitir a seleção dosmateriais pretendidos para flutuarem versus aquelespretendidos para afundarem. Para alguns tanques deflutuação / afundamento, o meio pode ser água ou água maisum composto adicional, dependendo dos materiais emparticular a serem classificados e dos volumes a seremmanipulados. Alternativamente, uma placa de meios pesadospode ser usada. Se um processo a seco for preferido, umtanque de flutuação de areia poderá ser usado.

Dependendo da implementação, vários tipos de sensoresdielétricos e configurações de arranjo de sensor podem serusados no sistema de classificação inventivo. Tipicamente,cada um dos arranjos de sensor inclui vários sensores deproximidade colocados em um padrão através do percurso dosmateriais mistos. Os sensores podem ser analógicos oudigitais, blindados ou não blindados, capacitivos ousensores de proximidade indutivos. Cada tipo de sensor temcaracterísticas de detecção de material específicas e, porsua vez, geram sinais diferentes, quando pedaços de metal,vidro, plástico, madeira ou borracha forem detectados,conforme discutido em maiores detalhes aqui adiante.

Além disso, quando o processo de classificação podeser ajudado ao se garantir um teor de umidade adequado, umvaporizador ou umidificador pode ser incluído no móduloapropriado. Embora adicionar umidade possa ser útil emalgumas etapas do processo de classificação,particularmente com respeito ao aumento da constantedielêtrica de materiais absorventes, em outras etapas declassificação de algumas modalidades uma fonte de calor deIR de potência térmica suficiente para secar 'rapidamente'os materiais pode prover melhor uniformidade de operação,cujos detalhes são discutidos aqui adiante. Mais ainda, emalgumas etapas de classificação para certas modalidades,por exemplo, quando sensores dielétricos são usados, o usode temperatura e controle de umidade em torno dos sensorespode prover uma uniformidade melhorada de operação.

Além disso, múltiplos grupos de módulos podem serconfigurados como múltiplas linhas de classificação, porexemplo, para a classificação de tamanhos diferentes demateriais. Em um arranjo como esse, uma primeira linha declassificação pode classificar o material por um tamanhopredeterminado, enquanto uma outra linha de classificaçãopode classificar material de tamanho menor do que umpredeterminado. O número dessas linhas de classificação nãoestá limitado, e pode ser combinado para o volume damistura, e o tipo de mistura que se deseja que sejaclassificada.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A Figura IA mostra um fluxograma de processo de umaimplementação do processo da presente invenção.

A Figura IB mostra um fluxograma de processo de umaimplementação do processo da invenção particuJ armenteadequado para a recuperação de fios e metais, e mostra asalternativas de um tanque de flutuação / afundamento, umsistema de meio pesado ou um processo de flutuação em areiaa seco.

As Figuras 2A a 2C, tomadas em conjunto, mostram emuma vista em elevação lateral um sistema de acordo com apresente invenção.

As Figuras 3A a 3B mostram, em uma vista em elevaçãolateral e em uma vista em plano de topo, respectivamente,um módulo de classificação magnética de acordo com apresente invenção.

As Figuras 4A a 4B mostram, em uma vista em elevaçãolateral e em uma vista em plano de topo, respectivamente,um módulo de separador de atrito de rolagem para trás deacordo com a presente invenção.

A Figura 5 mostra em uma vista em elevação lateral ummódulo de sensor dielétrico de passa baixa de acordo com apresente invenção.

As Figuras 6A a 6D mostram exemplos de arranjosalternativos de sensores de proximidade para uso com osmódulos de classificação indutivos e dielétricos dapresente invenção, incluindo arranjos os quais oferecem umadiafonia (crosstalk) reduzida.

As Figuras 7A a 7B ilustram em maiores detalhes ummódulo de separador balístico de acordo com a presenteinvenção.

A Figura 8 ilustra em vista em elevação lateral ummódulo de detecção indutivo de acordo com a presenteinvenção.

A Figura 9 ilustra em uma vista em elevação lateral ummódulo de classificação dielétrico de largura de banda deacordo com a presente invenção.

A Figura 10 ilustra uma implementação de um tanque deflutuação / afundamento de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃOCom referência, primeiramente, à Figura IA, um aspectodo processo da presente invenção, indicado geralmente em100 pode ser mais bem apreciado. Conforme indicado na etapa105, uma corrente entrando de material misto tipicamenteinclui madeira, borracha, metais ferrosos e não ferrosos,fio incluindo fio isolado revestido com uma cobertura deplástico, e uma variedade de tipos de pedaços de plásticoincluindo espuma, polietileno, poliestireno, ABS e assimpor diante.

Na modalidade ilustrada, o processo processe na etapa110 pela separação dos materiais magnéticos, o quetipicamente inclui os metais ferrosos, tais como ferro eaço, bem como certas cerâmicas. Na maioria dos casos, osmateriais magnéticos valiosos já foram removidos dacorrente e, então, os materiais magnéticos remanescentesneste estágio são principalmente dejetos. Estes materiaissão desviados para processamento adicional, conformerequerido pela implementação em particular, conformemostrado em 115. Para muitas correntes, o processamentoadicional pode não ser nada mais do que um descarte, emboraisto dependa da implementação em particular e da correntede dejeto sendo classificada. Um sistema de ar também podeser usado neste estágio, como uma adição ao móduloexistente ou em algumas modalidades como uma substituição.

0 sistema de ar compreende uma lâmina de ar ou um outroarranjo para a separação de frações mais pesadas e maisleves usando-se um sopro de ar. As frações concentradasresultantes compreenderão, para o lado mais pesado, fio emetais, borrachas, madeira e possivelmente alguns outrosmateriais densos, incluindo talvez alguma sujeira. Oconcentrado mais leve compreenderá primariamente plásticos,papel, alguma espuma e possivelmente outros materiaisleves.

Seguindo-se à remoção dos materiais magnéticos, oprocesso avança para a etapa 120, onde materiais leves ouredondos, tais como espuma e rochas, são desviados paraprocessamento adicional, conforme indicado na etapa 125. Denovo, em alguns casos, esse processamento pode sermeramente um descarte.

Em seguida, conforme indicado na etapa 127, as etapasde processamento alternativas 130 e 140 existem, dependendoa composição da corrente de material misto. Em geral,embora não requerido, é desejável continuar umprocessamento da fração de maioria da corrente, eselecionar a fração de minoria para desvio para outroprocessamento. Isto pode ser obtido pela seleção com baseem uma constante dielétrica, uma vez que a maioria dosplásticos valiosos para reciclagem tem constantesdielétricas da ordem de 2 ou menos, enquanto outrosmateriais tipicamente têm constantes dielétricas maisaltas, particularmente materiais úmidos que sãoabsorventes, borrachas e assim por diante e discutidos emmaiores detalhes mais tarde.

Assim, se a corrente de materiais tiver plásticos comosua fração de minoria, então, os materiais tendo umaconstante dielétrica abaixo de um certo limite serãodesviados para processamento adicional, conforme mostradona etapa 135. Estes materiais incluem, tipicamente, porexemplo, polipropileno e polietileno, poliestireno e ABS,bem como alguns materiais de perda. Os materiais tendo umadielétrica mais alta tipicamente compreendem madeira úmidaou vaporizada, espuma, borracha e assim por diante. Em umamodalidade, em uma modalidade, o limite para uma constantedielétrica baixa pode ser da ordem de 3,0, embora o pontode regulagem preciso possa variar significativamente,dependendo dos materiais.

Alternativamente, conforme indicado na etapa 14 0, se afração de maioria for de plásticos, então, os materiaistendo uma constante dielétrica acima de um limitepredeterminado serão separados e desviados paraprocessamento adicional, conforme mostrado na etapa 145.Estes materiais incluem formas diferentes de madeira,borracha, espuma e assim por diante. Em uma modalidade, olimite para uma constante dielétrica alta pode ser da ordemde 3,4. Será apreciado que, neste ponto, os materiaisremanescentes são apenas aqueles os quais são nãomagnéticos, adequadamente densos e têm uma constantedielétrica abaixo de um limite especificado (ou parasensores analógicos uma faixa especificada), mais umaquantidade muito pequena de outro dejeto. A vasta maioriadeste concentrado tipicamente compreende polímerosrecicláveis, isto é, plásticos, tendo um valorrelativamente alto no mercado de reciclagem, tais comopoliestireno e ABS, mais outros plásticos menos densos.

Contudo, outros materiais, tipicamente dentre aquelesdesviados nas etapas 135 e 145, também podem representar umvalor significativo como matérias-primas recicláveis. Paraa recuperação destas, etapas de processamento adicionaispodem ser usadas. Conforme indicado na etapa 155, uma etapade separação de densidade pode ser usada, onde materiaismais densos, tal como fio, são separados de materiais dedensidade mais baixa, tais como madeira e borracha, pelouso de um tanque de flutuação / afundamento, um processo demeio pesado ou um processo de flutuação de areia, conformediscutido aqui adiante, particularmente em relação à Figura1B e à Figura 10. O fio então pode ser coletado paraprocessamento adicional, conforme mostrado na etapa 160. 0resíduo de madeira, borracha e quaisquer outros materiaisdas etapas 145 e 155 então pode ser classificadooticamente, conforme mostrado na etapa 165, de modo que aborracha seja coletada, conforme mostrado na etapa 17 0, e amadeira seja coletada, conforme mostrado na etapa 175. Seráapreciado por aqueles versados na técnica que nem cada umadas etapas precedentes será requerida para todaimplementação do processo inventivo, uma vez que variaçõespodem ocorrer na mistura de materiais ou no benefícioeconômico de reciclagem de certos dos materiais, em cujoscasos aquelas etapas precedentes podem ser removidas doprocesso.

Em seguida, com referência à Figura 1B, um processopara recuperação de fio reciclável a partir da corrente demateriais pode ser mais bem apreciado. Será apreciado que oprocesso da Figura 1B pode ser integrado na modalidademostrada na Figura 1A, ou pode ser rodado separadamente,dependendo da natureza da corrente de materiais e dadecisão quanto a quais materiais devem ser recuperados. Porconveniência, as etapas principais no processo derecuperação de fio são mostradas na Figura 1B. A correntede materiais é provida na etapa 105, como na Figura IA,onde os materiais tipicamente foram peneirados para segarantir um tamanho relativamente uniforme, embora essepeneiramento não seja crítico em todas as modalidades. Osmateriais magnéticos então são separados, conforme mostradoem 110, seguido por uma separação da corrente remanescenteem frações pesada e leve, conforme mostrado na etapa 175.

A separação em frações pesada e leve pode serrealizada de várias formas, por exemplo, por umtransportador balístico com uma lâmina de ar ou por outrosdispositivos de separação de ar, após o que a fração pesadaé provida para um transportador de rolagem para trás pararemoção de espuma e pedaços redondos. Neste estágio,existem duas opções. Em uma primeira opção, a fraçãopesada, a qual contém o fio e os metais, é alimentada paraum ou mais estágios de separação de fio - metal,tipicamente envolvendo o uso de um ou mais tanques deflutuação / afundamento, conforme mostrado em 180 e 185, oque produz como sua saída um concentrado de fio e metal.Embora um tanque de flutuação / afundamento único funcionebem, volumes crescentes de produção podem ser obtidos pelouso de múltiplos tanques de flutuação / afundamento.

Em um arranjo como esse, o primeiro tanque deflutuação / afundamento pode usar, por exemplo, água como omeio, o que faz com que madeira, borracha e qualquer espumaremanescente ou borracha leve flutuem enquanto o fio, metale alguns outros materiais afundam. Um segundo tanque deflutuação / afundamento pode envolver um meio com umagravidade específica mais alta, da ordem de 1,4, o qual denovo faz com que os fios e metais afundem, mas flutuamaproximadamente todos os materiais tais como plástico,papel e assim por diante. O resultado é um concentrado defio, conforme mostrado em 190, bem como um resíduo deplástico e outros materiais que podem ser o item de umprocessamento adicional.

Como uma segunda opção, mostrada em 195, a fraçãopesada remanescente após a etapa 17 5 pode ser provida parauma planta de meio pesado, a qual usa tipicamente um meioincluindo ferrossilicatos para a realização da separação demetais. Com esta opção, o resultado é um concentrado de fio 190.

Com referência em seguida às Figuras 2A a 2C, umsistema o qual implementa o processo descrito na Figura 1pode ser mais bem apreciado. O sistema, indicado geralmenteem 200, é configurado a partir de múltiplos módulos, cadaum selecionado para inclusão no sistema conforme apropriadopara uma mistura de material específica. De novo, umamistura de material típica inclui madeira, borracha, metal,fio e uma variedade de tipos de pedaços ou poliméricos oude plástico. Estes módulos de classificação podem incluiruma porção de separador magnético 215, um separador derolagem para trás 220, um peneiramento de agitador 230, umseparador balístico 235, um sistema de classificação desensor indutivo 240 e um módulo dielétrico de largura debanda 245. 0 separador de rolagem para trás 220 e oseparador balístico 235 também podem incluir uma lâmina dear ou um outro módulo de separação de ar 250. A lâmina dear ou o módulo de separação de ar pode ser implementadopara mover o ar para cima ou para mover o ar para baixo,dependendo da implementação em particular. Um ou maistransportadores de transferência 255, os quais podem ser umtransportador de atrito ou qualquer outro transportadoradequado, podem ser implementados para o movimento dacorrente de mistura de material de um módulo para um outro.Da mesma forma, um alimentador agitador 260 pode serimplementado entre os módulos para o espalhamento de modouniforme da mistura de material para processamento pelopróximo módulo.

Em geral, os módulos têm as funções a seguir, as quaispodem ser mais bem entendidas a partir deste ponto, emrelação à descrição das Figuras 3A a 9B. O módulo separadormagnético 215 separa os materiais magnéticos na mistura dematerial dos materiais não magnéticos. O separador derolagem para trás 220 separa materiais redondos (porexemplo, espuma, borracha e rochas) dos materiais deformato irregular na mistura. O sensor dielétrico de passabaixa 225 separa a madeira, a borracha e os materiais menosdesejáveis que têm uma constante dielétrica maior do queuma constante dielétrica desejada dos plásticos valiosos. 0limite de passa baixa ou topo da faixa tipicamente é daordem de 3,0 para uma modalidade de exemplo, embora umafaixa de pelo menos 3 a 5 tenha se mostrado trabalhável,dependendo do material e especialmente se a madeira ououtros materiais absorventes estão umedecidos ou úmidos. Apeneira de agitador 23 0 separa pedaços pequenos, tais comofios, mas pode não ser requerida em todas as modalidades,incluindo particularmente modalidades as quais usem ummódulo de separação de ar eficiente 250. O separadorbalístico 235 separa um fio de área superficial baixa depedaços de área superficial mais alta, tal como plásticopicado com base na densidade e na velocidade, embora estafunção alternativamente possa ser realizada por um tanquede flutuação / afundamento, onde o meio permite que o fioafunde, mas faz com que os plásticos e outros materiaisflutuem.

Em algumas modalidades, um sistema de classificação desensor indutivo 24 0 em separado separa fios e outros metaisnão ferrosos da porção de madeira, borracha e plástico dosmateriais mistos. 0 sensor de dielétrico de largura debanda 24 5 separa madeira e borracha de plásticosremanescentes dentro da faixa de dielétrico desejada.Alguns ou todos estes módulos de classificação e outrosmódulos descritos nos pedidos incorporados como referênciapodem ser usados em conjunto para a classificação demateriais mistos. De novo, para modalidades as quaispermitem que o fio seja efetivamente separado em um estágioanterior, um arranjo como esse nem sempre é requerido.Adicionalmente, embora este módulo permita que o fio sejaefetivamente separado, o arranjo de tanque de flutuação /afundamento descrito aqui adiante em relação à Figura 10alternativamente pode ser usado. Em algumas modalidades,pode ser desejável usar múltiplos tanques de flutuação /afundamento, com meios de gravidade específica diferentepara a realização de uma classificação diferente.

Cada um dos módulos descritos acima pode ser mais bemapreciado a partir da discussão a seguir das Figuras 3A a9B.

Em um arranjo típico, os materiais mistos a seremclassificados foram picados e peneirados de uma maneiraconhecida na técnica, de modo que suas dimensões físicaspreferencialmente estejam entre 1" (2,54 cm) e 5" (12,7cm). Múltiplas etapas de peneiramento podem ser usadas parase remover melhor sujeira, bem como outros dejetos detamanho pequeno, e a fração removida pelo peneiramento podeser o item de um processamento adicional, conformedesejado. Durante o processo de picar, o sistema gera calore faz com que muito da água que normalmente está nosprodutos de dejetos se vaporize. Se houver águainsuficiente nos pedaços misturados sendo processados parase distinguir suficientemente o material por constantesdielétricas conhecidas, vapor de água pode ser introduzidonos materiais misturados antes ou conforme eles estiveremsendo classificados por meio de um vaporizador ouumidificador ou outro dispositivo de umedecimentoconvencional (não mostrado). A umidade do umidificador éabsorvida pela madeira seca, espuma e outros materiaisabsorventes (elevando a constante dielétrica), mas isto nãoé absorvido pelos materiais plásticos (fazendo com que aconstante dielétrica permaneça virtualmente nãomodificada) . Ao se fazer com que toda a madeira, espuma eoutros materiais absorventes umedeçam ao invés de secarem,antes do processo de classificação, o sistema podefacilmente distinguir a madeira e outros materiais dospedaços de plástico, desse modo melhorando a acurácia doprocesso de classificação. Isto pode ser particularmenterelevante para algumas modalidades dos leitos de sensor, emque a manutenção da temperatura substancialmente constantee da umidade pode prover uma performance mais uniforme empelo menos algumas modalidades. O fato que os pedaços sãode tamanho substancialmente uniforme também permite umaoperação mais uniforme. Contudo, será apreciado que essecontrole de temperatura e de umidade não é requerido paratodas as modalidades.

Embora a corrente de materiais recicláveis mistos sejaclassificada para ser suprida por qualquer uma de umavariedade de fontes, uma fonte típica é a linha de picar deautomóveis / artigos de linha branca. Estas linhas são bemconhecidas na técnica.

Em uma modalidade do sistema inventivo, instalado emlinha com a linha de processamento de não ferrosos deautomóveis / artigos de linha branca mencionadaanteriormente, os materiais mistos são primeiramenteprocessados pelo módulo de classificação magnético 215,mostrado em maiores detalhes nas Figuras 3A a 3B, o qualsepara os materiais magnéticos, tais como ferro, aço ealgumas cerâmicas, dos materiais mistos. Os materiaismistos, mais bem mostrados na Figura 3B, são colocados emuma cinta transportadora em movimento 310, que viaja a umavelocidade que pode acomodar o volume pleno da corrente deprocessamento a partir da linha de picador. A cintatransportadora 310 pode ter componentes magnéticos 315associados a ela ou embutidos ali, que fazem com que osmateriais magnéticos 320 na mistura sejam atraídos para acinta transportadora 310 através de uma força magnética.Alternativamente, um campo magnético produzido por ímãspermanentes ou eletroímãs 32 5 pode ser gerado no fim dacinta transportadora 310, de uma maneira que faça com queos pedaços magnéticos sejam defletidos pelo campomagnético. Conforme a cinta transportadora 310 roda parabaixo, os pedaços de metal magnético são removidos e caemem uma área segregada 330. Em uma modalidade, um jato de arleve ou uma lâmina de ar 250 pode ser incluído para ajudaro ímã na deflexão de pedaços levemente magnéticos na áreasegregada 330. A cinta transportadora 310 pode ser vistaestando suportada por um quadro 335 e por pernas 340, deuma maneira convencional. Embora o módulo de classificaçãomagnético seja ilustrado aqui como o primeiro módulo, eesta ordem seja apropriada em algumas modalidades, seráapreciado por aqueles versados na técnica que esta ordemnão é crítica em todas as modalidades e, em algumasmodalidades (e para alguns tipos de mistura), o módulomagnético pode ser eliminado.

Os pedaços não magnéticos, ou resíduo 345, não sãoafetados pelo campo magnético e passam através do módulo declassificação magnético para serem adicionalmenteclassificados pelos módulos subseqüentes. Em umamodalidade, e com referência, agora, às Figuras 4A a 4B, asquais ilustram o módulo de separador de rolagem para trás eelementos adjacentes do sistema em geral, os materiais nãomagnéticos viajam através da cinta transportadora dealimentação ajustável, ou da cinta transportadora de atritode assistência 255, que deixa cair os materiais no módulode separador de rolagem para trás 220. O módulo deseparador de rolagem para trás 220 separa materiaiscomparativamente pesados e redondos dos materiaiscomparativamente planos ou de peso leve e compreende umtransportador de atrito de movimento de passo ajustável410, sobre o qual pode ser opcionalmente disposta umapluralidade de saliências 415, para ajudarem na retençãodas porções desejadas da mistura. O passo do transportadorde atrito de assistência 255 pode ser ajustado para ocontrole da altura na extremidade 420 em que o material caia partir do transportador de alimentação sobre o separadorde rolagem para trás 220. Embora a cinta transportadora 410esteja rodando para cima, conforme mostrado pela setaindicando a direção de curso, objetos relativamentearredondados ou pesados, tais como rochas e objetosredondos leves, tal como espuma, indicado em 425, rolampara baixo contra a direção de rotação de cinta e cairão emuma área de coleta segregada 430. Em contraste, pedaçosplanos de materiais, incluindo plástico, fio, borracha emadeira aderirão ao separador 220 e serão transportadospara fora pela extremidade superior da cinta transportadora410 para o próximo módulo. Novamente, será apreciado que,embora o módulo de separador de atrito de rolagem para trásseja posicionado em segundo na ordem na modalidadeilustrada, uma ordem diferente pode ser apropriada, emalgumas modalidades, ou dependendo da mistura e/ou daimplementação, este módulo pode ser eliminado.

Conforme citado previamente em algumas modalidades, asuperfície texturizada da cinta transportadora de separadorde atrito 410 pode incluir um padrão de projeçõescirculares ou saliências 415 que provêem atrito. Asprojeções podem ser da ordem de em torno de 1 1/2 mm dealtura e de 1/2 mm de diâmetro. O espaço entre projeçõesadjacentes pode ser da ordem de 1A mm. A cintatransportadora de separador de rolagem para trás 410 pode

ser fabricada de qualquer material durável adequado, o qualprovê um atrito suficiente para sujeição dos pedaçosmisturados planos e, por exemplo, pode ser feita de umavariedade de materiais de borracha sintética. O ângulo e avelocidade da cinta transportadora de atrito de assistência255 são ajustáveis de modo que uma separação de materiaispossa ter uma sintonia fina para redução de erros nosmódulos subseqüentes, incluindo o módulo de classificaçãode sensor dielétrico (isto é, materiais redondos com áreassuperficiais baixas, tais como rochas, se não defletidos deforma consistente pelos jatos de ar comprimido e materiaisúmidos, tal como espuma, podem dar leituras de dielétricofalsas). De modo similar, a cinta transportadora 410 tambémpode ser substituída por vários materiais de cinta epadrões de superfície de textura, de modo que o coeficientede atrito da cinta possa ser ajustado. Mais objetostenderão a ser passados através do separador de rolagempara trás 220, se o ângulo da cinta for baixo, a velocidadefor lenta e o coeficiente de atrito da cinta for alto.Inversamente, um ângulo alto, uma velocidade rápida e umacinta mais lisa farão passar menos peças, mas poderãocausar uma perda de alguns dos materiais desejáveis. Sedesejado, uma lâmina de ar 250 também pode ser adicionadapróximo do topo da cinta 410, para ajudar na iniciação darolagem para fora dos materiais indesejados. Será apreciadoque o módulo de separador de rolagem para trás tipicamenteé suportado em um quadro e pernas similares àquelesmostrados para o separador magnético 215. Estes elementosnão são mostrados neste caso, em nome da clareza.

Os pedaços de plástico, fio, metal, borracha e madeiraque aderem ao separador de rolagem para trás 22 0 sãoenviados para um alimentador agitador 260. 0 alimentadoragitador 260 tem uma superfície inclinada lisa esubstancialmente plana que vibra para a distribuiçãouniforme dos materiais. 0 alimentador agitador 260 pode sersuportado por uma pluralidade de pernas flexíveis ou móveis435. Um motor (não mostrado) é usado para vibração dasuperfície substancialmente plana do alimentador agitador260 que suporta os pedaços planos de plástico, borracha,metal e madeira. A superfície plana preferencialmente éinclinada, de modo que os pedaços caiam para fora pelaextremidade inferior da superfície. Será apreciado que,neste ponto, o resíduo da mistura primariamente consiste empedaços não magnéticos e geralmente planos, mas aindainclui plásticos, fio, madeira e assim por diante.

Com referência, em seguida, às Figuras 5A a 5B, em umamodalidade os materiais não magnéticos e geralmente planosmisturados são alimentados para um módulo de classificaçãode sensor dielétrico 225, o qual compreende múltiplosestágios, como uma cascata, em pelo menos algumasmodalidades, dependendo da mistura de material emparticular e da implementação específica. Em umamodalidade, o módulo pode incluir um alimentador detabuleiro 510, que vibra para espalhar uniformemente osmateriais sobre uma cinta transportadora, uma corrediça ouuma outra plataforma a qual permita que os materiais passemsobre leitos ou arranjos de sensor dielétrico de estágiomúltiplo 515A-B (dois estágios são mostrados, porsimplicidade).

O módulo de classificação de sensor dielétrico podecompreender sensores dielétricos digitais ou analógicos, ouambos. Embora qualquer tipo possa ser usado na maioria dasmodalidades, pode ser desejável em pelo menos alguns casosalterar o tipo de sensor sendo usado de acordo com acomposição da corrente de resíduo sendo classificada.cada exemplo dado aqui, será apreciado que os arranjoscomplementares, quanto a sensor e a qual fração demateriais é selecionada ou desviada, também são possíveis enão são explicitamente mostrados para fins de brevidade.

Para melhoria do contraste dielétrico de materiaisabsorventes, tais como madeira, papel, papelão, carpete eassim por diante, estes materiais mistos podem passaratravés de um umidificador 520 para o umedecimento dassuperfícies expostas. Em alguns casos, o teor de umidade éexcessivo, e os materiais podem ser secos rapidamente comuma fonte de calor de IR. Conforme citado previamente, amanutenção de uma temperatura substancialmente constante eumidade neste estágio pode prover uma performance maisuniforme e, então, em algumas modalidades, estes estágiosdo sistema de separação são envolvidos, por exemplo, porpainéis de plástico de refrigeração, de modo que a áreainterna possa ser termicamente condicionada.

0 módulo de separação de dielétrico de passa baixa 225pode incluir uma ou mais cintas transportadoras 525A a525B, bem como arranjos de jato de ar 530A a 530B, ondetipicamente uma cinta transportadora está associada a cadaleito de dielétrico e pelo menos um arranjo de jato de arestá associado a cada leito de dielétrico. Os arranjos desensor de dielétrico 515A-B podem ser regulados para adetecção de materiais que tenham uma constante dielétricamaior do que de 3,0 a 5.0. Conforme os materiais mistosviajam pela cinta transportadora de primeiro estágio 151,eles viajam em grande proximidade com o arranjo de sensordielétrico 515A que detecta os materiais que têm umaconstante dielétrica maior do que o valor regulado. QuandoConforme citado previamente, geralmente ê preferívelrejeitar a fração de minoria de uma corrente de resíduo, epermitir que a fração de maioria continue adiante. Assim,em uma modalidade, sensores dielétricos digitais sãousados, onde a maioria da corrente de resíduo é deplásticos recuperáveis. Em um arranjo como esse, o limitede sensor é regulado para uma operação de passa baixa, e olimite é regulado para o dielétrico máximo do materialaceitável. Assim, os materiais tendo uma constantedielétrica mais alta, tipicamente madeira e borracha eplásticos dielétricos altos, são rejeitados, ou desviados,para um outro processamento. Por outro lado, em umamodalidade pretendida para a classificação de uma correntede materiais em que a fração de maioria é de madeira deresíduo, borracha e plásticos dielétricos altos, um leitode sensor analógico pode ser usado. Em uma modalidade comoessa, o limite de sensor é regulado para rejeitar uma faixade constantes dielétricas a qual envolve todos os plásticosdesejados. Os plásticos, os quais compreendem a fração deminoria, então, são rejeitados e redirecionados para umprocessamento adicional. Em algumas modalidades, umacombinação de sensores pode ser usada, ou um leito tendoambos os tipos de sensores pode ser implementado, ondeapenas um tipo de sensor ê detectado para uma corrente demateriais em particular. Será apreciado que, embora adiscussão precedente sugira o uso de sensores analógicospara um arranjo e de sensores digitais para um outro, defato, qualquer tipo de sensor pode ser usado para umaoperação de passa baixa ou de passa alta, e a escolha êlargamente uma preferência de implementação. Assim, paraum item de dielétrico alto é detectado, um sinal étransmitido para o arranjo de jato de ar associado 530A, oqual emite um jorro de ar comprimido para deflexão datrajetória do material dielétrico alto, conforme ele cair para fora da extremidade da primeira cinta transportadora525A sobre uma segunda cinta transportadora 535, que leva omaterial desviado para longe para um transportador deretirada 540 para um processamento secundário. Se osmateriais passarem através do arranjo de sensor dielétrico 515A e, assim, forem assumidos como tendo uma constantedielétrica baixa, eles não serão defletidos pelo arranjo dejato de ar 156 e continuarão através do processo deseparação.

Em um arranjo opcional, os materiais que não são desviados pelo primeiro arranjo de sensor dielétricocapacitivo digital 154 são dispostos em cascata sobre umacinta transportadora 525B e transportados por um segundoarranjo de sensor dielétrico 515B, para a identificação e aseleção de quaisquer materiais que tenham sido perdidos pelo primeiro arranjo. As regulagens dielétricas dosprimeiro e segundo arranjos de sensor capacitivo digital515A a 515B podem ser aproximadamente iguais ou,alternativamente, o segundo arranjo de sensor pode serregulado para um limite dielétrico diferente. Para o exemplo de um arranjo de passa baixa, os materiais que têmuma constante dielétrica acima do ponto de regulagem dosegundo arranjo de sensor são defletidos por um segundoarranjo de jato de ar 53 OB e desviados para a cintatransportadora de retirada 540. Os materiais na cintatransportadora de retirada podem ser transportados para umprocessamento adicional, conforme discutido em outro lugarneste Relatório Descritivo. Será apreciado que, embora adescrição precedente assuma que materiais tendo umaconstante dielétrica alta serão desviados a partir dopercurso principal para um processamento adicional,conforme desejado, e materiais dielétricos baixoscontinuem, também é possível reverter esse processo, demodo que materiais tendo uma constante dielétrica baixasejam desviados para um outro processamento, e aquelestendo uma constante dielétrica mais alta continuem. Assim,quais materiais são processados aonde não é um aspectosignificativo da invenção; o objetivo é processar qualquerum dos materiais que sejam desejados para uma implementaçãoem particular.

SENSORES DE PROXIMIDADE CAPACITIVOS

0 processo de classificação da presente invençãoinclui uma etapa de identificação de material e uma etapade classificação física. No passado, era muito difícildiferenciar a borracha, a madeira e o plástico, porquetodos eles têm números atômicos muito similares egravidades específicas. Foi descoberto que, quandoimplementada apropriadamente, uma constante dielétrica podeser usada para se distinguirem de forma confiável estesmateriais.

No arranjo da presente invenção, por exemplo, nosarranjos de sensor 515A-B, sensores dielétricos capacitivossão usados para a identificação da composição de materialdiferente de cada pedaço e para o envio de um sinal para ummecanismo de classificação que separa os materiaisdiferentes ao longo de percursos diferentes. As constantesdielétricas para todos os materiais variam de 1,0 paramateriais tal como o ar a 80,0 para a água. Os sensores deproximidade capacitivos são bons na detecção de materiaisde resíduo que tenham constantes dielétricas5 comparativamente altas. Por exemplo, algumas constantesdielétricas conhecidas para materiais de dejeto comuns sãolistadas abaixo na Tabela 1.

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Tabela 1

Conforme ilustrado acima, os materiais não plásticostendem a ter constantes dielétricas significativamente maisaltas, especialmente quando úmidos. É interessante notarque a madeira seca tem uma constante dielétrica de 2 a 7, ea borracha de 2,5 a 35 e a madeira úmida tem uma constantedielétrica de 10 a 30. Pela adição de umidade aos materiaisabsorventes, um leito de sensor dielétrico é capaz deseparar aproximadamente todos os materiais não plásticosexceto por certas borrachas tendo constantes dielétricasbaixas. Além disso, estatisticamente, a vasta maioria dosmateriais de madeira e de borracha cai em uma faixarelativamente estreita de constantes dielétricas. Porexemplo, a maioria dos materiais de resíduo de borracha caiem uma faixa mais estreita de 15 a 20. Assim, há umadiferença distinta na constante dielétrica de plásticosversus madeira e borracha. Como resultado, os sensores deproximidade capacitivos podem ser efetivos na detecção demateriais na mistura que não sejam plásticos.Os sensores de proximidade capacitivos tipicamenteincluem uma sonda, um oscilador, um filtro retificador e umcircuito de saída. 0 sensor de proximidade capacitivodetecta a constante dielétrica dos pedaços passandopróximos pela geração de um campo eletrostático e detecçãodas mudanças neste campo, quando os pedaços passarem pelaface do sensor. Quando um pedaço dielétrico alto não édetectado, o oscilador está inativo, e quando um pedaçodielétrico alto é detectado, ele pode ser desviado,conforme discutido acima em relação à Figura 5.

Diferentes tipos de detectores de proximidadecapacitivos estão disponíveis, os quais têm característicasde operação específicas. Em particular, os detectores deproximidade capacitivos blindados são mais bem adequadospara a detecção de materiais de constante dielétricacomparativamente baixa, devido a um campo eletrostáticomais concentrado. 0 campo eletrostático de detectores deproximidade capacitivos não blindados é menos concentrado oque os torna mais adequados para a detecção de materiais deconstante dielétrica comparativamente alta. Contudo, paracorrentes em que partículas pequenas e dejetos foramremovidos, dielétricos não blindados provaram seradequados. Qual sensor dielétrico é adequado dependerá,pelo menos em parte, da implementação em particular e dacorrente de resíduo a ser processada.

Os sensores de proximidade capacitivos também estãodisponíveis para saídas digitais e analógicas. Emboraqualquer tipo possa ser usado na presente invenção,dependendo da implementação, os sensores de proximidadecapacitivos digitais oferecem a capacidade de distinção demateriais tendo valores dielétricos acima ou abaixo de umponto de regulagem, ou limite. Por exemplo, um sensorcapacitivo digital pode distinguir materiais acima ouabaixo de uma constante dielétrica de 3,0 ou outro ponto deregulagem adequado. A maioria dos sensores de proximidadecapacitivos tem uma saída digital que pode ser alimentadadiretamente para um sistema de aquisição de dados de umcomputador. Estes sensores capacitivos digitais são usadosno módulo de separação de dielétrico de passa baixa 225 naFigura 2A.

Em contraste, um sensor de proximidade capacitivoanalógico pode ser usado para a detecção de uma faixa maisestreita de constantes dielétricas. Por exemplo, algunssensores de proximidade capacitivos analógicos podemdetectar materiais que tenham uma constante dielétricaentre 2,5 e 3.0. Estes sensores capacitivos analógicos sãousados no módulo de sensor dielétrico analógico 245mostrado na Figura 2C. Os sensores de proximidadecapacitivos analógicos têm uma saída analógica a qual podecobrir uma faixa de correntes ou voltagens de saída. Em umamodalidade, a corrente de saída analógica pode ser de 4 a20 mA e a voltagem de saída pode ser de 0 a 10 V. Estessinais de corrente ou voltagem são proporcionais àconstante dielétrica do material. Os sinais analógicos sãoprocessados por conversores de analógico para digital e ossinais digitais são então alimentados para o computador deprocessamento de dados. A maioria dos sensores deproximidade capacitivos de estoque é capaz de detectar umafaixa ampla de constantes dielétricas, desse mododistinguindo um plástico dielétrico baixo de uma borrachadielétrica alta. Embora esta faixa ampla de constantesdielétricas seja útil para a classificação de materiaismistos, ela não é tão útil para a classificação demateriais que tenham apenas variações pequenas deconstantes dielétricas.

Devido ao fato de o sistema inventivo poder ser usadopara a distinção de materiais tendo uma faixa estreita deconstantes dielétricas, em algumas modalidades pode serdesejável usar um sensor de proximidade capacitivo tendouma faixa de detecção limitada para mais facilmentefacilitar a distinção de materiais tendo constantesdielétricas similares. Em outras modalidades, os sensoresde proximidade capacitivos analógicos podem ter uma faixaestendida ou amplificada de sensibilidade em relação a umafaixa mais estreita de constantes dielétricas.

Para sistemas construídos de acordo com a presenteinvenção que são usados para distinção de materiais tendoconstantes dielétricas moderadamente diferentes, aperformance pode ser melhorada, para algumas modalidades,com sensores de proximidade capacitivos que tenham uma altasensibilidade. Embora a sensibilidade de um sensor estejaembutida no dispositivo, também é possível alterar emelhorar a sensibilidade com base no alojamento e em outrosfatores. Em uma modalidade, os sensores são montados em umapeça usinada da corrediça ou em uma placa de desgastemontada sob uma cinta transportadora. Os sensores podem sercolocados, por exemplo, em um orifício escareado sob asuperfície superior da corrediça ou placa de desgaste. Asensibilidade do sensor pode ser alterada pelo material dacorrediça ou da placa de desgaste e por sua espessura, pelodiâmetro do orifício escareado e pela profundidade doorifício. Pelo ajuste destas variáveis, os sensores deproximidade capacitivos podem ser "sintonizados" para umaperformance ótima para o aplicativo de detecção de materialespecífico.

A freqüência de operação do sensor corresponde aotempo de detecção requerido para se detectar corretamente omaterial selecionado para desvio e, assim, afetar avelocidade de operação. Uma freqüência de operação maisrápida será capaz de detectar os objetos selecionados maisrapidamente do que um detector com uma freqüência deoperação mais lenta. A resolução corresponde ao tamanho doobjeto sendo detectado. Um detector tendo uma resoluçãomaior é mais adequado para a detecção de objetos grandes doque um detector tendo uma resolução menor.

Embora os detectores de proximidade capacitivos possamdetectar a presença de vários tipos de madeira e borrachas,esta capacidade pode variar, dependendo do sensor e do tipode material sendo detectado. A distinção na sensibilidadepara tipos específicos de madeira e borracha pode serdescrita de várias formas. Um exemplo da variação dasensibilidade com base no tipo de material sendo detectadoé o fator de correção. Os sensores de proximidadecapacitivos tipicamente têm "fatores de correção", os quaisquantificam a distância de penetração relativa para váriosmateriais. Pelo conhecimento da distância de penetração debase e do fator de correção do material sendo detectado, adistância de penetração para qualquer madeira e borrachasendo detectadas pode ser determinada.

De modo a se detectarem de forma acurada os pedaços domaterial selecionado misturados com outros materiais, osdetectores devem ser colocados em grande proximidade para adeterminação do material do pedaço sendo inspecionado. Istopode ser feito pela distribuição dos pedaços misturadossobre uma superfície de uma maneira que os pedaços nãosejam empilhados um no topo dos outros e garantindo quehaja algum espaço entre os pedaços. O lote de materiaismistos pode ser movido sob um ou mais detectores ou,alternativamente, os pedaços podem ser movidos sobre osdetectores. A detecção é com base no tamanho e no materialda madeira e da borracha.

As cintas e corrediças usadas na presente invençãopodem ser feitas de vários materiais. Em alguns casos, édesejável selecionar materiais para as cintas e corrediçasos quais tenham constantes dielétricas fora da faixa dosmateriais sendo detectados, uma vez que, se a constantedielétrica da cinta ou corrediça estiver próxima demais daconstante dielétrica do material, o material poderá sermais difícil de detectar. Por exemplo, se pedaços demadeira e borracha - os quais têm constantes dielétricascomparativamente altas - estiverem sendo detectados, então,uma cinta ou uma corrediça de uretana, a qual tem umaconstante dielétrica muito baixa, pode ser usada, uma vezque está fora da faixa de madeira e borracha. Contudo, adetecção de certos plásticos com este arranjo poderia serdifícil, uma vez que a uretana tem quase a mesma constantedielétrica que alguns dos plásticos sendo classifiçados.

Em um arranjo alternativo, a cinta transportadora oucorrediça pode ser feita, por exemplo, de um material quetenha uma constante dielétrica que seja de em torno de 7 a8, a qual está entre os plásticos de constante dielétricamais baixa e os valores de borracha e madeira mais altos.Nesta modalidade, os sensores de proximidade capacitivosserão capazes de detectarem facilmente as constantesdielétricas dos pedaços de plástico, madeira e borracha.Isto oferece o beneficio de permitir a detecção mesmo detipos diferentes de plásticos, os quais podem ter valoresdiferentes no mercado.

O sistema inventivo pode ser "sintonizado" de váriasformas para resultados ótimos, com base na configuração dossensores no sistema. Pela alteração das variáveisassociadas a sensores de proximidade capacitivos, o sistemapode ser sintonizado para a aplicação em particular sendorealizada. Estas variáveis incluem: a profundidade e odiâmetro do orifício de montagem, o material usado para amontagem dos sensores e o tipo de sensor de proximidadecapacitivo sendo usado. Como uma etapa, a sintonização podeser implementada usando-se materiais diferentes para acorrediça e/ou a cinta transportadora, conforme discutidoacima. 0 material de placa usado para a montagem dossensores também pode alterar a sensibilidade dos sensoresde proximidade capacitivos. Também, posições diferentes dossensores em relação à corrediça e/ou à cinta transportadorainfluenciarão a sensibilidade e a operação do sistema. Emuma modalidade, os pedaços de material misto são colocadossobre uma cinta transportadora em movimento e os sensoresde proximidade capacitivos são montados em uma placa dedesgaste que contata a superfície inferior da cintatransportadora. Assim, os pedaços de material misto queestiverem se apoiando no topo da cinta transportadora serãoseparados da placa de desgaste pela espessura da cintatransportadora. Em uma modalidade, a placa de desgaste podeser feita de acrílico e os sensores de proximidadecapacitivos são montados em orifícios escareados noacrílico. A profundidade dos sensores de proximidadecapacitivos pode variar, dependendo de sua sensibilidade.Se sensores de tipos ou sensibilidades diferentes foremusados em um arranjo de sensor em particular, conformepuder ser desejável em algumas modalidades, profundidadesdiferentes de orifício poderão ser usadas para sensoresdiferentes.

0 posicionamento de sensores longe da superfície quesuporta os pedaços misturados variará, dependendo da faixado sensor de proximidade capacitivo e da operação desejadado sistema. Pode ser desejável ter um sensor que tenha umalcance de 30 mm ou mais, porque este alcance adicionadoprovê mais resolução para diferenciação dos materiaisdiferentes. Assim, um sensor com um alcance mais longo seráposicionado mais profundamente sob a superfície. Comsensores de maior sensibilidade, é possível diferenciar deforma confiável entre materiais que tenham propriedadesdielétricas similares, o que pode permitir que o sistema dapresente invenção distinga e separe graus diferentes demateriais similares, tais como polietileno, poliestireno epolipropileno, os quais têm, cada um, uma constantedielétrica ligeiramente diferente.

A sensibilidade dos sensores pode ter um impacto sobrea acurácia do sistema de classificação em pelo menosalgumas modalidades, particularmente quando os materiais aserem classificados incluírem materiais com constantesdielétricas muito similares. Contudo, sensores maissensíveis tipicamente são mais dispendiosos e podem não serrequeridos para uma implementação em particular. Comoresultado, o projetista de um sistema em particulartipicamente combinará a sensibilidade do sensor com fatoresrelevantes associados à mistura em particular e aosmateriais usados no restante do sistema.

Vários métodos podem ser usados para melhoria dasensibilidade dos sensores de proximidade capacitivos.Conforme discutido acima, em algumas modalidades, pode serdesejável montar os sensores de proximidade capacitivos emuma corrediça ou em uma placa de desgaste sob a cintatransportadora. Além disso, a configuração de montagem emsi pode melhorar a sensibilidade dos sensores deproximidade capacitivos. Como um exemplo, se os sensores deproximidade capacitivos forem montados em um bloco sólidode material que tenha uma constante dielétrica similar aosmateriais sendo classificados, ele poderá melhorar adetecção de materiais que estejam diretamente acima doorifício no qual o sensor é montado, embora a constantedielétrica do material de montagem possa limitar umadetecção periférica de materiais. Dependendo do projeto, osensor pode ser montado em uma luva ou um tubo fabricadopara um material com uma constante dielétrica específica, eo conjunto então montado em uma localização apropriada, talcomo na placa de desgaste. Luvas ou tubos de materiais deconstante dielétrica diferente podem ser seletivamenteprovidos, em alguns casos, de modo que o material queproduza a sensibilidade ótima no sensor possa ser usado.

A geometria dos orifícios de sensor também pode afetara sensibilidade dos sensores de proximidade capacitivos. Umorifício maior pode requerer que mais material passe demodo a detectar apropriadamente a constante dielétrica,enquanto um orifício menor pode concentrar a detecçãoeletromagnética e requerer menos volume de material para adetecção da constante dielétrica.

A profundidade do orifício também pode influenciar asensibilidade, dependendo dos outros fatores discutidosacima. Em uma modalidade, o sistema é configurado para adetecção de madeira e borracha, mas não para a detecção deplásticos. Nesta modalidade, o orifício pode ser profundo obastante para exceder ao alcance do sensor para materiaisplásticos. Devido ao fato de madeira e borracha terem umaconstante dielétrica mais alta e produzirem um sinal dedetecção mais forte, os sensores de proximidade capacitivosainda são capazes de detectarem estes materiais.

Em uma outra modalidade, o sistema pode serconfigurado para a detecção e a distinção de plásticos,madeiras e borrachas. Nesta modalidade, um sensor deproximidade capacitivo de sensibilidade baixa é montado emum orifício mais raso do que um sensor de proximidadecapacitivo de sensibilidade alta para a detecção de pedaçosde plástico. Se tipos diferentes de plásticos estiveremsendo detectados, um sensor de proximidade capacitivo quetenha uma sensibilidade muito alta poderá ser requerido.

Em algumas modalidades, pode ser desejável usarsensores os quais sejam sintonizados de forma estreita parauma faixa específica, mas os quais tenham uma capacidademelhorada de diferenciarem materiais com constantesdielétricas similares. Por exemplo, conforme especificadona Tabela 1 acima, um plástico de polipropileno tem umaconstante dielétrica de 2,0 a 2,3, o polietileno tem umaconstante dielétrica de 2,3 e o poliestireno tem umaconstante dielétrica de 3,0. Um sensor com umasensibilidade apropriada pode distinguir poliestireno depolipropileno e polietileno até a extensão em que asconstantes dielétricas são diferentes, por exemplo, até aextensão em que elas não se sobrepõem. Múltiplas linhas ouarranjos de sensores podem ser usados para a adição de maisprecisão.

Um problema adicional encontrado com arranjos desensores conforme usado na presente invenção é uma diafoniadentre sensores. A diafonia é uma condição na qual adetecção de sinais pretendidos para serem detectados por umsensor pode afetar outros detectores adjacentes. Em geral,as soluções de diafonia discutidas aqui são aplicáveis aossensores de proximidade mencionados aqui para a maioria dasmodalidades. Com referência às Figuras 6A a 6E, váriasconfigurações de arranjos de sensor tendo característicasdiferentes de diafonia e detecção podem ser apreciadas, como objetivo de se permitir uma implementação em particularpara a otimização da escolha de arranjo para asnecessidades daquela implementação. Conforme mostrado naFigura 6A, vários detectores 610 podem ser dispostos em umarranjo unidimensional linear através de uma largura de umacorrediça o uma cinta transportadora 615 transportando ospedaços de material misto, tipicamente pedaços de plástico620 e pedaços de madeira e borracha 625. Esta configuraçãopermite que pedaços de madeira e borracha 625 sejamdetectados pelo movimento dos pedaços mistos através dafileira de detectores 610, o que substancialmente acelera oprocesso de detecção de madeira e borracha. Se uma cintatransportadora estiver sendo usada, pelo menos em algumasmodalidades, ela é substancialmente horizontal ou apenasligeiramente inclinada. Alternativamente, uma corrediçapode ser usada, em cujo caso o ângulo pode ser de 35 a 70+graus, dependendo dos tipos de materiais sendo separados.

Devido ao fato de a faixa de detecção típica dossensores de proximidade capacitivos ser curta, tipicamenteeles são posicionados comparativamente próximos uns dosoutros, de modo que todos os pedaços de madeira e borrachapassando através do arranjo de sensores sejam detectados;da dimensões exatas variarão com a faixa de detecção dosensor específico usado em cada implementação emparticular. Os sensores preferencialmente são dispostos demodo que os pedaços de madeira e borracha não sejam capazesde passarem entre os sensores e, assim evitando seremdetectados enquanto, ao mesmo tempo, não se colocam ossensores tão próximos em conjunto para que uma diafonia setorne um problema.

Há vários métodos para evitação ou minimização dediafonia, enquanto, ao mesmo tempo, cobre-se a largurainteira da corrediça ou da cinta transportadora. Comreferência à Figura 6B, particularmente, os sensores 63 0podem ser alternados de modo que os sensores não estejamposicionados próximos um do outro para que qualquer pedaçode madeira e borracha na corrediça ou na cintatransportadora passe próximo de pelo menos um sensor.Quando se usa uma configuração alternada, os sensores podemser configurados em múltiplas fileiras de sensores 630. Aose terem mais fileiras de sensores 63 0, o espaçamento entrecada sensor pode ser estendido para se evitar uma diafonia.Em uma modalidade, quatro ou mais fileiras alternadas 635Aa 63 5D de sensores 63 0 podem ser usadas. Peloposicionamento destes sensores 63 0 em quatro ou maisfileiras alternadas, os sensores são suficientementeespaçados uns dos outros para se evitar qualquer diafonia.

Um outro meio para evitação de diafonia é pelo uso desensores tendo freqüências de operação diferentes. Umadiafonia tipicamente ocorre apenas entre os sensoresoperando na mesma freqüência. Com referência à Figura 6C,pela colocação de sensores operando em freqüênciasdiferentes próximos uns dos outros em um arranjounidimensional que é de separação maior de sensores demesma freqüência, enquanto, ao mesmo tempo, se permite queos sensores sejam espaçados mais proximamente, se desejadopara uma implementação em particular. Se dois sensores defreqüência diferentes forem usados, um detector de fl 64 0tendo uma primeira freqüência pode ser colocado próximo deum detector de f2 64 5 tendo uma segunda freqüência. Estesdetectores 64 0 e 64 5 podem ser dispostos em um padrãoalternado, em fileiras retas ou alternadas. Ainda, sesensores de terceira, quarta, etc. freqüências foremusados, uma separação adicional poderá ser provida.

Com referência à Figura 6D, um arranjo pode ser visto,o qual combina a alternância de freqüências e separação dossensores em uma ou mais fileiras alternadas de detectores.Um primeiro conjunto de sensores 650 opera em uma primeirafreqüência, um segundo conjunto de sensores 655 opera emuma segunda freqüência, e um terceiro conjunto de sensores660 opera em uma terceira freqüência. Pelo uso defreqüências diferentes e/ou pelo uso de múltiplas fileirasalternadas de sensores, os detectores 650, 655, 660 podemser colocados através da largura inteira da área deinspeção, sem se causar qualquer diafonia significativa, sehouver.

Conforme discutido acima, detectores não blindadospodem oferecer algumas vantagens para a detecção de pedaçosgrandes, enquanto detectores blindados podem ofereceralgumas vantagens para a detecção de pedaços pequenos.Assim, os pedaços pequenos e grandes de madeira e deborracha podem ser mais eficientemente classificados apartir dos materiais mistos pelo uso de sensores deproximidade capacitivos blindados e não blindados. Comreferência à Figura 6E, uma vista lateral de uma modalidadedo sistema inventivo de classificação é mostrada. De modo ase detectarem de forma rápida e acurada todos os tamanhosde pedaços de madeira e borracha, os materiais mistosincluem pedaços de plástico 620 e pedaços de madeira /borracha 625. Os materiais mistos 620, 625 passam em grandeproximidade de pelo menos um sensor blindado 665 e/ou umsensor não blindado 670. Conforme discutido previamente, acinta transportadora deve ser durável e adequada paraaplicações industriais, e é preferencialmente configuradapara permitir que os sensores detectem prontamente osmateriais passando próximos do arranjo de sensorposicionado sob a cinta ou acima da cinta, mas sem umcontato físico entre os sensores e o material sendoclassificado.

Será apreciado por aqueles versados na técnica quepelo menos às vezes os pedaços sendo classificados podem setornar deformados ou torcidos, em cujo caso eles podemoferecer apenas um pequeno perfil para detecção pelossensores. Além disso, em pelo menos alguns casos osmateriais indesejáveis podem ser empilhados acima ou abaixodos materiais desejados, tornando uma detecção maisdifícil. Nessas modalidades, um arranjo de sensores acimada cinta e abaixo da cinta pode ser usado para a melhoriada acurácia de detecção. Será apreciado que um arranjosuperior de sensores pode ser disposto da mesma maneira queo leito de sensor abaixo da cinta, para minimização dediafonia e maximização da detecção. Conforme discutido aquiadiante, transportadores em cascata e múltiplos arranjos desensor também podem ajudar na redução de materiais "perdidos", uma vez que a queda de um transportador para umoutro na cascata freqüentemente é suficiente parareposicionar um pedaço distorcido ou aprisionado, tornandomais fácil que os sensores o identifiquem.

0 sistema inventivo de classificação de materiais podeusar sensores de proximidade capacitivos blindados 664,sensores de proximidade capacitivos não blindados 670 e/ouuma combinação de sensores blindados e não blindados 665,670. Em qualquer uma destas configurações, todos os sinaisa partir dos detectores 665, 670 são alimentados para umcomputador de processamento (não mostrado). Devido ao fatode os sensores blindados 665 e os sensores não blindados670 tipicamente serem, cada um, melhores na identificaçãode tipos específicos de pedaços de madeira e borracha 625,eles produzem sinais de detecção diferentes para o mesmopedaço de madeira, borracha ou outro material 625. Devidoao fato de os sensores blindados 665 serem melhores nadetecção de pedaços pequenos, eles produzirão um sinal dedetecção mais forte, por exemplo, para pedaços pequenos demadeira e borracha do que um sensor não blindado 670. Demodo similar, o sensor não blindado 670 produzirá um sinalde detecção mais forte para pedaços maiores do que o sensorblindado 665. De modo a se melhorar a acurãcia do processode identificação de materiais, o computador deprocessamento pode executar um programa o qual priorizequal tipo de sinal será selecionado para uma modalidade emparticular. Por exemplo, o computador pode executar umalgoritmo que use o sinal de detector mais forte paraindicar a posição do pedaço detectado 625. Nestamodalidade, os pedaços mistos 620, 625 podem ser passadospor várias fileiras de sensores 665, 670, de modo que ospedaços selecionados 625 sejam detectados várias vezes. Osistema será mais acurado porque a posição do pedaçoselecionado 625 será acompanhada pelos detectores 665, 670e o sinal de detecção mais forte provera a informação deposição mais acurada. Será apreciado que o computadorinclui um mecanismo, por exemplo, uma tabela de consulta, aqual permite que o programa correlacione uma localização desensor com uma posição, de modo que a posição física dequalquer material detectado possa ser identificada eacompanhada ao longo do tempo.

Em uma modalidade, os materiais que passam através dosarranjos de sensor de dielétrico digital de passa baixa515A a 515B são transportados preferencialmente por umacinta transportadora de transferência 255 para o próximomódulo, mais bem visto nas Figuras 2B e 7. Inicialmente, omaterial é passado para uma peneira de agitador 23 0 quesepara pedaços de tamanho menor de materiais maiores. Apeneira de agitador 23 0 tem uma superfície de peneira 710que é vibrada por um motor e suportada por pernas móveis. Asuperfície de peneira 710 inclui um arranjo de perfuraçõesou orifícios para se permitir que pedaços menores caiamatravés da superfície de tela. A peneira de agitador 710pode ser ligeiramente declinada, de modo que o materialviaje para uma extremidade e caia em áreas segregadasseparadas 181. Em uma modalidade, os orifícios nasuperfície de peneira 171 podem ser da ordem de 18 mm dediâmetro, embora o tamanho dos orifícios tipicamente sejacombinado com o material sendo classificado e, assim possavariar por uma faixa significativa. Orifícios maiores podemfazer com que mais pedaços caiam através da superfície depeneira de agitador 171 e para fora do fluxo de processocontinuando 181. Os pedaços pequenos podem incluir sujeirae os pedaços maiores podem incluir fios e plásticosdielétricos baixos. Alternativamente, o tanque de flutuação/ afundamento descrito em relação à Figura 10 pode serusado para a realização eficientemente desta função deseparação. Quando usado para a separação de fio, o meio dotanque de flutuação / afundamento pode ser água ou águamais um composto para aumento da gravidade específica ou umsistema de meio pesado ou um sistema de flutuação de areia.

Em uma modalidade, os pedaços maiores classificadospela peneira de agitador 710 são colocados em uma cintatransportadora balística de alta velocidade 715, a qualsepara os materiais plásticos maiores de pedaços menoresque não foram separados pela peneira de agitador 710. Acinta transportadora balística de alta velocidade 715 éinclinada para cima e os materiais na cinta de altavelocidade são acelerados e projetados para fora daextremidade da cinta 715, como uma função de sua densidade.

Para pelo menos algumas modalidades, a velocidade de cintada ordem de 600 pés/min (182,88 m/min) mostrou seradequada, embora a velocidade possa variar com a mistura demateriais sendo classificada. Em algumas implementações, umarranjo de jatos de ar 720 montados na extremidade da cinta715 é usado para a projeção de uma corrente de pressãobaixa constante de ar comprimido para ajudar na separaçãodos materiais de densidade mais baixa da corrente. Os jatosde ar 720 desviam mais prontamente os materiais dedensidade mais baixa do que os materiais de densidade maisalta, uma vez que a massa dos materiais de densidade maisbaixa é menor, onde os pedaços de material sãoaproximadamente do mesmo tamanho. Assim, os materiais dedensidade mais baixa, tais como fio e sujeira, podem serdefletidos para caírem em uma primeira área segregada 725,enquanto o momento maior dos materiais de densidade maisalta proporciona a eles uma trajetória que permite que elessejam projetados mais distantes em uma segunda áreasegregada 730.

Há várias alternativas para o método de classificaçãode cinta transportadora balística para a separação deplástico de fio. Como uma alternativa, um método declassificação de gravidade específica pode ser usado. Agravidade específica de plástico, madeira, borracha e assimpor diante é tipicamente de em torno de 1,4, enquanto agravidade específica de fio e outros metais é maior do queem torno de 2,5. Se estes pedaços forem colocados em ummaterial fluido de uma gravidade específica conhecida (talcomo área, areia ou um meio pesado), o plástico e outrosmateriais serão feitos flutuar enquanto o fio e outrosmetais serão feitos afundar. Um arranjo como esse édescrito em maiores detalhes em relação à Figura 10, e seráapreciado que o tanque de flutuação / afundamento da Figuratambém pode ser usado para a separação de frações deplástico mais leves e mais pesadas, pelo ajuste dagravidade especifica do meio. Outros métodos declassificação que podem ser usados incluem uma detecção demetal de alta definição, banho de água e detecção por raiosX, bem como o sistema de meio pesado e o processo deflutuação de areia descritos mais tarde. Neste ponto, seráapreciado que a mistura de material pode ser separada deoutros materiais para um grau relativamente alto deacurácia, tipicamente bem acima de 90% e em pelo menosalgumas implementações misturas da ordem de 99%. Istoproduz um produto reciclável comercialmente atraente.

Também é possível classificar adicionalmente osmateriais os quais foram desviados porque tiveram umaconstante dielétrica mais alta do que era desejado nomódulo de classificação de passa baixa 225, conformebrevemente descrito em relação â Figura 2C. Com referênciaàs Figuras 8 e 9, estas etapas de classificação adicionaispodem ser mais bem apreciadas. Em um arranjo como esse, osmateriais dielétricos altos que foram separados pelo módulode classificação de dielétrico de passa baixa 225 podem sertransportados por uma cinta transportadora 54 0 para umalimentador agitador 810 que é similar ao alimentadoragitador 260. O volume mais baixo de materiais dielétricosaltos é alimentado por uma cinta transportadora a qual,pelo menos em alguns arranjos, tem permissão para viajar auma velocidade mais lenta do que a cinta de alimentaçãooriginal 310 e os materiais são classificados por um módulode sensor de largura de banda 24 0. Em pelo menos algumasmodalidades, o módulo de sensor de largura de banda usasensores indutivos, cujas características são discutidas emmaiores detalhes aqui adiante. Os materiais dielétricosaltos passam por um arranjo de sensores de proximidadeindutivos de alta freqüência 810 que separam pedaços demetal dos pedaços não de metal. Quando os pedaços de metalsão detectados, um sinal é enviado para um arranjo de jatosde ar 193 que defletem os pedaços de metal em uma áreasegregada 195 pelo uso de um software o qual mapeia eacompanha a localização de itens na cinta.

Em algumas modalidades, uma fração de metalsignificativa ainda pode permanecer. Para tais modalidades,no arranjo da Figura 8, um arranjo de sensor de largura debanda 240 detecta pedaços de metal não ferroso comdetectores de proximidade indutivos 83 0 usados no arranjode sensor indutivo 810.

Diferentes tipos de detectores de proximidadeindutivos estão disponíveis, os quais têm característicasde operação específicas. Em particular, os detectores deproximidade indutivos blindados e blindados realizam amesma operação de detecção de metal, mas têmcaracterísticas de operação distintas, as quais sãolistadas na Tabela 2.<table>table see original document page 47</column></row><table>

TABELA 2

A freqüência de operação corresponde ao tempo dedetecção e ã velocidade de operação da detecção de metal.Uma freqüência de operação mais rápida será capaz dedetectar objetos de metal mais rapidamente do que umdetector com uma freqüência de operação mais lenta. Aresolução se correlaciona com o tamanho do objeto sendodetectado. Um detector tendo uma resolução maior é maisadequado para a detecção de objetos de metal grandes do queum detector tendo uma resolução menor. A penetração serefere â espessura máxima de um material não metálico quepode cobrir o objeto de metal que o detector pode penetrare ainda detectar apropriadamente o metal subjacente, talcomo, por exemplo, fios isolados ou revestidos e metais oupedaços de plástico e metal empilhados. Um detector tendouma profundidade de penetração mais alta será capaz depenetrar no material não metálico e detectar mais pedaçosde metal do que um detector tendo uma profundidade depenetração mais baixa. Em pelo menos alguns arranjos,detectores de proximidade indutivos não blindados podem serpreferidos para a detecção de pedaços de metal maioresenquanto os detectores de proximidade indutivos blindadospodem ser preferidos para a detecção de pedaços de metalmenores. As modalidades utilizando as etapas de tamanhodescritas previamente reduzirão a necessidade dessaspreocupações naqueles arranjos.

As especificações na Tabela 1 são para sensores deproximidade indutivos típicos de 30 mm de diâmetro. Amudança no diâmetro resulta em características de operaçãomudadas e, em particular, em uma distância de penetraçãopoder ser aumentada pelo alargamento do diâmetro do sensor.A área de detecção maior também pode resultar em um tempode detecção mais lento e pode ser mais suscetível adiafonia em algumas modalidades.

Além dos sensores de proximidade indutivos quedetectam pedaços pequenos e grandes de metal, outrossensores indutivos oferecem capacidades um poucodiferentes. Por exemplo, alguns sensores de proximidadeindutivos baseados em bobina são capazes de detectarem deforma acurada metais não ferrosos tais como alumínio,latão, zinco, magnésio, titânio e cobre. Dependendo daaplicação de detecção de metal, os detectores deproximidade indutivos específicos podem ser usados comoutros sensores para a detecção de pedaços grande epequenos de metal ferroso e pedaços de metal não ferroso.Os detectores de metal não ferroso podem serintermisturados com o arranjo de sensores blindados e nãoblindados ou adicionados como fileiras adicionais dedetectores de metal não ferroso ao arranjo, de modo similaraos arranjos de sensores capacitivos discutidospreviamente. Embora os detectores de proximidade indutivospossam detectar a presença de vários tipos de metais, estacapacidade pode variar, dependendo do sensor e do tipo demetal sendo detectado de uma maneira conhecida na técnicade detecção.

Como com os sensores capacitivos discutidospreviamente, os sensores indutivos do módulo 24 0, de modo adetectarem de forma acurada os pedaços de metal misturadoscom os pedaços não metálicos, os detectores devem sercolocados em grande proximidade para a determinação domaterial sendo inspecionado. Isto pode ser feito pelomovimento de um ou mais detectores por um lote de materiaismistos ou, alternativamente, os pedaços podem ser movidossobre o(s) detector(es).

Conforme discutido acima, os sensores não blindadossão mais lentos do que os sensores blindados e requeremmais tempo para a detecção de forma acurada dos pedaços demetal. Os detectores podem ser configurados para múltiplasfileiras de sensores blindados e menos fileiras de sensoresnão blindados. Ao se terem fileiras adicionais de sensoresblindados, é mais provável que pelo menos uma das váriasfileiras de sensores blindados detectem os pedaços demetal.

Uma vez que os metais não ferrosos foram separados damistura pelo módulo de classificação de largura de banda24 0, o resíduo é passado através de um módulo de sensordielétrico analógico 245. Como com os arranjos de sensoranteriores, um arranjo de sensores dielétricos analógicos910 pode ser posicionado acima ou abaixo de uma cintatransportadora, ou acima e abaixo, e pode ser programadopara a detecção de materiais em uma faixa de constantesdielétricas, conforme discutido previamente. 0 dispositivode classificação de sensor dielétrico analógico 245 separamateriais de madeira e borracha dielétricos altos demateriais plásticos. Em uma modalidade em que a fração demaioria da corrente de materiais é de dejeto, o arranjo desensor 910 usa um grupo de sensores dielétricos analógicosque podem ser regulados para uma faixa de em torno de 2,2 a3,6 ou para uma outra faixa desejada. Quando os materiaissão detectados que têm um valor dielétrico na faixaregulada, tal como os plásticos desejados os quais formam afração de minoria da corrente, um arranjo de jato de ar 915é atuado para rejeição dos materiais em uma primeira áreasegregada 920 e os materiais remanescentes - com um valordielétrico fora da faixa desejada - passam através dodispositivo de classificação de sensor dielétrico para umasegunda área segregada separada 925. Por exemplo, osplásticos dielétricos altos têm uma constante dielétrica nafaixa de 3,0 a 3,8, de modo que o módulo de classificaçãoanalógico 245 permita uma classificação automática efetivade madeira e borracha dos plásticos desejados.

Após os pedaços de madeira e borracha e plástico seremclassificados, os materiais classificados podem serreciclados. Embora seja desejável classificar perfeitamenteos materiais misturados, sempre há alguns erros no processode classificação. Estes erros podem ser devido à composiçãodos materiais passando sobre o sensor, ã localização dospedaços sendo empilhados no topo uns dos outros, umaseparação insuficiente dos pedaços, umidade, erros desensor, etc. O algoritmo de classificação analógico podeser ajustado com base na intensidade do sinal de detectoranalógico extraído e em variáveis ambientais. Um sinalanalógico fora da faixa desejada é uma indicação forte demadeira e borracha, enquanto um sinal analógico dentro dafaixa desejada é uma indicação forte de plástico. Umalgoritmo regula uma divisão de pedaços de madeira eborracha de pedaços de plástico, com base na intensidade desinal e pode ser ajustado, resultando na variação dos errosde classificação. O usuário final será capaz de controlar oponto de classificação e poderá mesmo usar tentativa e erroou dados de resultados empíricos para a otimização daclassificação dos materiais mistos.

Embora o sistema de classificação descrito para aseparação dos plásticos de madeira, borracha e outrosmateriais possa ter uma acurácia muito alta de bem mais de90%, é possível melhorar esta performance. Há váriosmétodos para a melhoria da pureza das frações de maioria ede minoria e separar de forma acurada madeira e borracha deplásticos em uma taxa de acurácia próxima de 100%, um dosquais envolvendo o uso de dielétricos em cascata. Aseparação das frações de maioria e de minoria classificadasconforme descrito acima pode ser adicionalmente purificadapela classificação adicional dos materiais com um segundosistema de classificação primário e uma unidade derecuperação adicional. A segunda unidade primária e asunidades de recuperação são ambas similares à primeiraunidade de processamento de classificação de madeira eborracha primária descrita acima. O material classificadopela unidade primária é colocado sobre uma segunda cintatransportadora e passado próximo de arranjos adicionais dedetectores de proximidade capacitivos na segunda unidade declassificação primária. Estes segundos arranjos declassificação e unidade de recuperação primária podem serconfigurados conforme descrito acima: com detectoresblindados e não blindados misturados, freqüências deoperação alternadas para detectores de oscilador, fileirasalternadas detectores de bobina e/ou de oscilador earranjos montados sobre e sob a superfície da cintatransportadora. O material de dejeto ou misturado a partirda segunda classificação é encaminhado para a unidade derecuperação para um último processo de classificação.

Como a primeira unidade de classificação primária, assaídas dos detectores de proximidade capacitivos na segundaclassificação primária e classificação de recuperação sãoalimentadas para um computador, o qual acompanha os pedaçosde madeira e borracha. O computador transmite sinais para omecanismo de classificação para de novo separar a madeira ea borracha dos plásticos. Uma câmera de alta velocidadepode ser usada com a unidade de classificação para umadetecção mais acurada da velocidade dos pedaços. Luzespodem ser necessárias para melhoria do contraste visíveldos pedaços contra a superfície de cinta transportadora. Denovo, os pedaços de madeira e borracha são defletidos paracestos diferentes na extremidade da corrediça ou da cintatransportadora. Na modalidade preferida, o sistema declassificação usado com a unidade de recuperação tem jatosde ar montados sob a superfície superior da corrediça oucinta transportadora. Os jatos de ar não são atuados quandoos pedaços de plástico chegam à extremidade da corrediça ouda cinta transportadora e eles caem em um cesto deplásticos adjacente à extremidade da corrediça e da cintatransportadora. 0 computador de recuperação envia sinaisatuando os jatos de ar quando pedaços de madeira e deborracha chegam à extremidade da corrediça e cintatransportadora defletindo-os sobre uma barreira para umcesto de madeira e borracha. Estes jatos de ar montados porbaixo são preferidos, porque a madeira e a borracha tendema ser mais pesadas e assim têm mais momento para viajaremmais para o cesto de madeira e borracha do que os pedaçosde plástico mais leves. A acurácia resultante dos pedaçosno cesto de plásticos da unidade de recuperação é de até99 + %.

É estimado que uma produção comum do processo declassificação descrito em uma operação de reciclagem depicador de automóvel e artigos de linha branca seja de 30 a50% de materiais magnéticos, de 2 0 a 3 0% de madeira eborracha e de 25 a 35% de plástico e fio. Os materiaismagnéticos recuperados podem ser prensados em discos oubriquetes que podem ser reciclados em um processo de fornode fundição para a produção de ligas de aço-carbono. Amadeira e a borracha recuperadas podem ser usadas comoenchimento para cimento, combustível de matéria-prima ouaditivos de carbono para liga de aço.

MECANISMOS DE SEPARAÇÃO

0 sistema de classificação da presente invenção podeser usado com alguns ou com todos os módulos declassificação descritos acima com respeito à Figura 1.Quando os pedaços a serem classificados são detectados, ocomputador sincroniza a atuação do jato de ar com o tempoem que o pedaço de madeira ou borracha atinge o final dacorrediça ou cinta transportadora de plástico.Alternativamente, uma câmera digital de alta velocidadepode ser usada para o acompanhamento da localização dosobjetos na corrediça ou na cinta transportadora e permitiruma classificação acurada. Pela separação dos pedaços deplástico e não de plástico, os pedaços de plástico entãopodem ser reciclados. Os pedaços de plástico também podemser reclassifiçados para a separação de tipos diferentes deplásticos. Embora o sistema inventivo de classificação demadeira e borracha tenha sido descrito com um arranjo dejatos de ar montado sobre ou sob a corrediça ou cintatransportadora, é contemplado que vários outros mecanismosde classificação podem ser usados. Por exemplo, um arranjode mangueiras de vácuo pode ser posicionado através dacorrediça ou cinta transportadora, e o computador podeatuar um tubo de vácuo específico, conforme os pedaços demadeira e borracha passarem sob a mangueira correspondente.Alternativamente, braços robõticos com sucção, adesivo,sujeição, uma garra com potência ou mecanismos de varredurapodem ser usados para a remoção de pedaços de madeira eborracha, conforme eles se moverem sob uma região declassificação do sistema.

Um estágio de separação adicional pode serimplementado da maneira mostrada na Figura 10. A Figura 10ilustra em uma vista lateral em seção transversal um tanquede flutuação / afundamento 1000, no qual o meio 1005 temuma gravidade específica a qual faz com que certosmateriais afundem, enquanto outros materiais flutuam. Porexemplo, conforme discutido previamente, certos plásticosflutuam em água, enquanto outros afundam. Assim, se águafor usada como o meio, o tanque de flutuação / afundamento1000 poderá separar plásticos de densidade mais baixa eoutros materiais residuais de plásticos de densidade maisalta. Contudo, de acordo com a presente invenção, agravidade específica do meio 1005 pode ser seletivamente ajustada para se permitir a separação de outros materiais,por exemplo, fio de cobre, de materiais mais leves, taiscomo plásticos. Por exemplo, esta abordagem também funcionapara a separação de um fio de cobre isolado de pedaços deplástico, mesmo quando esse isolamento for tipicamente plástico, pelo ajuste da gravidade específica do meio paraaproximadamente 1,4, embora a gravidade específica possaser mais alta ou mais baixa, dependendo da classificaçãodesejada. Se água for o componente primário do meio, agravidade específica do meio 1005 poderá ser ajustada pela adição de sal, sulfito de magnésio e cloreto de cálcio ououtros materiais adequados. Em algumas modalidades, cloretode cálcio é presentemente preferido para o ajuste dagravidade específica do meio à base de água. Em outroscasos, o meio será um processo de areia a seco ou um processo de meio pesado, conforme discutido em outro lugaraqui (veja a Figura IB). Será apreciado por aquelesversados na técnica que a presente invenção não estálimitada a um processo a seco ou a úmido, nem a qualquermeio em particular, nem a qualquer material específico para o ajuste da gravidade específica do meio. Será apreciado,também, que algumas modalidades incluirão uma pluralidadede tanques de flutuação / afundamento, cada um tendo ummeio de gravidade específica diferente, para mais bemclassificar materiais específicos, tais como tipos diferentes de plástico. Também é possível usar umacombinação de um tanque de flutuação / afundamento com umprocesso de meio pesado, ou um processo de flutuação deareia seguido por um processo de flutuação / afundamento ouum processo de meio pesado.

Durante uma operação de uma modalidade, uma correntede materiais recicláveis 1010 ê enviada para o tanque deflutuação / afundamento por qualquer meio adequado, porexemplo, um transportador 1015 e uma calha 1020. Quandodesejado, a calha pode ter um ângulo razoavelmente agudopara se permitir que os materiais na corrente 1010 afundemprontamente ao entrarem no meio 1005. Aqueles com gravidadeespecifica menor do que o meio, depois disso, ressurgirãona superfície, enquanto aqueles com uma gravidadeespecífica mais alta permanecerão submersos. Será apreciadoque a calha 1020 não é necessária em todas as modalidades.

Após os materiais terem se separado no meio, osmateriais mais pesados estarão no fundo do tanque, enquantoos materiais mais leves estarão flutuando no topo. Serádesejável pelo menos em algumas implementações prover ummecanismo para se remover eficientemente, separadamente, osdois grupos de materiais. Um exemplo de um arranjo comoesse também é mostrado na Figura 10, onde um mecanismo deacionamento 103 0 é posicionado ao longo do fundo do tanquepara se moverem os materiais mais pesados em direção àextremidade proximal do tanque, enquanto uma série de rodascom pás 1040 é posicionada ao longo do comprimento dasuperfície do meio para remoção dos materiais mais leves emdireção à extremidade distai do tanque. Será apreciado queos materiais poderiam ser removidos de qualquerextremidade, e a decisão de onde os materiais serãoremovidos do tanque é meramente um detalhe deimplementação. Os dois grupos separados de materiais entãopodem ser removidos por quaisquer meios adequados. Osmecanismos de acionamento adequados para o fundo podemincluir um fuso de acionamento com ripas ou pás dispostashorizontalmente as quais substancialmente cobrem a largurado tanque, ou podem incluir uma corrente de arrasto tendo aripas ou pás afixadas a ela, ou podem incluir umtransportador submerso. 0 fundo do tanque pode ser plano euma corrente de arrasto ou um transportador submerso éusado. Se um acionamento de fuso for usado, poderá ser útilprover um canal ao longo do fundo do tanque, no qual o fusopoderá ser colocado. Será apreciado que uma saída curvada1050 pode ser provida para a remoção do material desuperfície, onde as pás são dimensionadas parasubstancialmente se adequarem à saída curvada, enquanto aomesmo tempo se tem a calha longa o bastante para permitirque o meio drene de volta para o tanque, ao invés de serderramado para fora do tanque.

Em uma modalidade da invenção, é possível obter umarecuperação altamente eficiente de fio a partir da correntede materiais recicláveis, através do uso de uma separaçãomagnética inicial para separação dos materiais ferrosos,seguida por um estágio de separação tal como aquelemostrado nas Figuras 4A a 4B para a separação de uma fraçãopesada a qual tipicamente inclui borracha, madeira e metaisde uma fração mais leve, a qual tipicamente incluiplásticos e espuma. Uma lâmina de ar ou um outro sistema dear tipicamente é implementado, de modo que um arranjo ajudena separação da fração pesada dos plásticos e espuma. Afração pesada então pode se separada em frações de fio eborracha pelo uso do tanque de flutuação / afundamentodescrito na Figura 10, onde o fio tipicamente compreende afração pesada. Se a fração pesada incluir sujeira epartículas finas, uma operação de peneiramento poderá serincluída antes da introdução da fração pesada no tanque deflutuação / afundamento.

Será entendido que, embora a presente invenção tenhasido descrita com referência a modalidades particulares,adições, apagamentos e mudanças poderiam ser feitos nestasmodalidades, sem se desviar do escopo da presente invenção.Embora um sistema tenha sido descrito que inclui regulagensde constante dielétrica muito específicas, será bementendido que estas regulagens e a configuração descrita deunidades de sistema de classificação podem ser modificadase rearranjadas em várias outras configurações.

Claims

1. Concentrador para a classificação de materiaisrecicláveis em frações mais leves e mais pesadas,caracterizado pelo fato de compreender:um transportador suprindo uma corrente de materiais,pelo menos alguns dos quais sendo recicláveis,pelo menos um módulo de separação o qual recebe pelomenos uma porção da corrente de materiais e separa osmateriais recebidos em uma fração mais leve e em uma fraçãomais pesada pela exposição da corrente a ar em movimento,por meio do que pelo menos uma fração é desviada de suadireção original, eum transportador de rolagem para trás para eliminaçãode pedaços de peso leve ou redondos de pelo menos uma dasfrações.

2. Concentrador, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o módulo de separaçãocompreender uma lâmina de ar.

3. Concentrador, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de ainda incluir pelo menos umtanque de flutuação / afundamento o qual recebe pelo menosuma das frações e ainda separa aquela fração em subfrações,de acordo com uma gravidade específica predeterminada.

4. Concentrador, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato de pelo menos um tanque deflutuação / afundamento receber a fração mais pesada.

5. Concentrador, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de a fração mais pesada compreenderpelo menos fio e metal.

6. Concentrador, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado pelo fato de a gravidade específicapredeterminada ser da ordem de 1,4.

7. Concentrador, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado pelo fato de a gravidade específicapredeterminada ser da ordem de 1,1 a 2.

8. Concentrador, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de ainda compreender meios de ímãpara a separação de materiais magnéticos na corrente demateriais.

9. Concentrador, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de a corrente ser suprida para osmeios de ímã à frente do módulo de separação.

10. Concentrador, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de ainda compreender um módulo depeneiramento para a eliminação de sujeira e partículasfinas da fração mais pesada.

11. Concentrador, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato de o tanque de flutuação /afundamento conter meios da gravidade específicapredeterminada.

12. Concentrador, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato de a gravidade específica do meioser ajustada pela adição de pelo menos um grupocompreendendo sal, cloreto de cálcio e sulfito de magnésio.

13. Concentrador, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de ainda compreender um sistema demeio pesado o qual recebe a fração mais pesada e classificaaquela fração de acordo com uma gravidade específicapredeterminada.

14. Concentrador, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de ainda compreender um sistema deflutuação de areia o qual recebe a fração mais pesada eclassifica aquela fração de acordo com uma gravidadeespecífica predeterminada.

15. Concentrador, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato de pelo menos um tanque deflutuação de areia compreender dois tanques, o primeirotanque tendo uma gravidade específica da ordem de um e osegundo tanque de flutuação / afundamento tendo umagravidade específica da ordem de 1,4.

16. Sistema de recuperação de fio, caracterizado pelofato de compreender:um aparelho de alimentação para o envio de umacorrente de materiais, uma porção da corrente de materiaiscompreendendo fio,um separador de ar para separação de uma fração dosmateriais a qual inclui o fio de uma fração dos materiais aqual é substancialmente mais densa do que o fio,pelo menos um módulo de separação de gravidadeespecífica tendo uma gravidade específica menor do que ofio, a qual recebe a fração dos materiais a qual inclui ofio, por meio do que a fração de materiais a qual inclui ofio é adicionalmente separada em uma primeira subfração quecompreende o fio e uma segunda subfração que compreendemateriais substancialmente menos densos do que o fio.

17. Sistema de recuperação de fio, de acordo com areivindicação 16, caracterizado pelo fato de aindacompreender um módulo de peneiramento situado antes domódulo de separação de gravidade específica.

18. Sistema de recuperação de fio, de acordo com areivindicação 16, caracterizado pelo fato de o módulo deseparação de gravidade específica compreender pelo menos umgrupo compreendendo um tanque de flutuação / afundamento,um sistema de meio pesado ou um sistema de flutuação deareia.

19. Sistema de recuperação de fio, de acordo com areivindicação 18, caracterizado pelo fato de a gravidadeespecífica do sistema de flutuação de areia ser ajustadapor uma injeção de ar.

20. Sistema de recuperação de fio, de acordo com areivindicação 18, caracterizado pelo fato de o tanque deflutuação / afundamento compreender uma pluralidade detanques de flutuação / afundamento.

21. Sistema de recuperação de fio, de acordo com areivindicação 20, caracterizado pelo fato de cada um dapluralidade de tanques de flutuação / afundamento conter ummeio que tem uma gravidade específica diferente.

22. Módulo de separação de materiais, caracteri zadopelo fato de compreender:pelo menos um arranjo de sensores dielétricos para adetecção de pedaços de material tendo uma constantedielétrica fora de uma faixa predeterminada,um alimentador para suprimento de uma corrente depedaços de material de constantes dielétricas diferentesnas proximidades de pelo menos um arranjo,um sistema de acompanhamento para a identificação e oacompanhamento da localização de pedaços de materialidentificados por pelo menos um arranjo, eum desviador, o qual recebe uma entrada a partir dosistema de acompanhamento e responde pelo desvio dospedaços identificados de material.

23. Módulo de separação de materiais, de acordo com areivindicação 22, caracterizado pelo fato de os sensoresdielétricos serem um de um grupo que compreende sensoresdigitais e sensores analógicos.

24. Módulo de separação de materiais, de acordo com areivindicação 22, caracterizado pelo fato de ainda incluirum vaporizador para aumento do teor de umidade de peçasabsorventes com o material.

25. Módulo de separação de materiais, de acordo com areivindicação 22, caracterizado pelo fato de a faixapredeterminada ser estabelecida por um limite.

26. Módulo de separação de materiais, de acordo com areivindicação 22, caracterizado pelo fato de a faixapredeterminada estar acima de 3,4.

27. Módulo de separação de materiais, de acordo com areivindicação 22, caracterizado pelo fato de a faixapredeterminada estar abaixo de 3,4.

28. Módulo de separação de materiais, de acordo com areivindicação 22, caracterizado pelo fato de a faixa ser de-1,0 a 3,5.

29. Módulo de separação de materiais, de acordo com areivindicação 22, caracterizado pelo fato de pelo menos umarranjo ser uma pluralidade de arranjos, e o alimentadorcompreender uma pluralidade de transportadores.

30. Módulo de separação de materiais, de acordo com areivindicação 29, caracterizado pelo fato de a pluralidadede transportadores ser em cascata e cada transportador serassociado a um arranjo de sensor.

31. Módulo de separação de materiais, de acordo com areivindicação 22, caracterizado pelo fato de aindacompreender controles de temperatura e umidade, os quaismantêm substancialmente constante a temperatura e a umidadede pelo menos um arranjo e dos materiais passando nasproximidades dali.

32. Módulo de separação de materiais, de acordo com areivindicação 22, caracterizado pelo fato de pelo menos umarranjo estar abaixo da corrente de pedaços de material.

33. Módulo de separação de materiais, de acordo com areivindicação 22, caracterizado pelo fato de pelo menos umarranjo estar acima da corrente de pedaços de material.

34. Módulo de separação de plástico, caracterizadopelo fato de compreender:pelo menos um módulo de separação de gravidadeespecífica para a separação de materiais introduzidos notanque de acordo com uma gravidade especificapredeterminada,um primeiro mecanismo para remoção de materiaisflutuantes da superfície do módulo,um segundo mecanismo para remoção de materiaisafundados do fundo do módulo.

35. Módulo de separação de plástico, de acordo com areivindicação 34, caracterizado pelo fato de o primeiromecanismo compreender pelo menos um grupo que compreendepelo menos uma roda de pás, um transportador tendo pás nelee um jato de água.

36. Módulo de separação de plástico, de acordo com areivindicação 35, caracterizado pelo fato de o segundomecanismo compreender pelo menos um de um grupo quecompreende uma corrente de arrasto, um transportadorsubmerso e um acionamento de fuso.

37. Módulo de separação de plástico, de acordo com areivindicação 34, caracterizado pelo fato de pelo menos ummódulo de separação de gravidade específica compreenderpelo menos um de um grupo que compreende um tanque deflutuação / afundamento, um sistema de meio pesado e umsistema de flutuação de areia.

38. Módulo de separação de plástico, de acordo com areivindicação 34, caracterizado pelo fato de pelo menos ummódulo de separação de gravidade específica compreender umapluralidade de módulos de separação de gravidadeespecífica, cada um contendo meios de uma gravidadeespecífica diferente.

39. Aparelho para a classificação de fio reciclável,caracterizado pelo fato de compreender um tanque que temali um meio tendo uma gravidade específica da ordem de 1,4,uma entrada para o recebimento de uma corrente de materiaismistos, incluindo fio, onde o fio tem uma gravidadeespecífica a qual faz com que o fio afunde no tanque, aopasso que substancialmente todos os materiais remanescentesflutuam, um mecanismo para remoção dos materiais queafundam do fundo do tanque através de uma primeira saída, eum mecanismo para remoção dos materiais que flutuam apartir do topo do tanque através de uma segunda saída.