EP0353457A2 - Vorrichtung zum Erkennen und Trennen von Verunreinigungen aus einem Kunststoff- oder Glasmaterialstrom - Google Patents

Vorrichtung zum Erkennen und Trennen von Verunreinigungen aus einem Kunststoff- oder Glasmaterialstrom Download PDF

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EP0353457A2
EP0353457A2 EP89111738A EP89111738A EP0353457A2 EP 0353457 A2 EP0353457 A2 EP 0353457A2 EP 89111738 A EP89111738 A EP 89111738A EP 89111738 A EP89111738 A EP 89111738A EP 0353457 A2 EP0353457 A2 EP 0353457A2
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valves
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blowing
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    • B07C2501/0054—Sorting of waste or refuse

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting and separating contaminants from a plastic or glass material stream according to the preamble of the main claim.
  • a sorting device of a glass sorting system is known from DE-OS 36 18 173, which has a slide inserted between a feed device feeding the batch of glass and a discharge device leading away, at the end of which a downward slide swiveling flap is arranged. This flap is controlled by a light transmitting and receiving device arranged transversely to the transport direction of the batch of glass, ie transversely to the slide.
  • the light receiving device consists of a plurality of light converters arranged side by side.
  • the flap swings over the entire width of the chute, whereby the entire material flow lying on the flap is removed. This means that considerable glass components are excreted which could still be used. For this purpose, further separation would have to be carried out, otherwise a large amount of waste is produced, which is not desirable.
  • blowing nozzles which are arranged transversely to the material flow and are assigned to the sensors likewise each arranged transversely to the material flow and via valves from the Output signals of the sensors can be selectively controlled, contaminants that are located at a specific point with regard to the width of the material flow can be removed in a targeted manner by only controlling the blowing nozzle that is assigned to the sensor that has detected the contamination. This minimizes the proportion of the material stream that is to be recycled but is eliminated.
  • the time between detection of the contamination by the sensors and blowing out the contamination from the material flow through the blowing nozzles and the blowing time, namely the switch-on time of the valves, are adjustable, so that the device is adapted to the different conditions and to different material flows can be.
  • the material stream 1 to be examined is spread uniformly on a feed device 2, for example a conveyor belt, and distributed over its entire width.
  • the material flow consists of lumpy parts that are easy to pour. With glass, the body size should be as uniform as possible.
  • a chute 3 connects to the feed device 2, on which the material stream 1 is drawn out in length due to the acceleration due to the fall.
  • Part of the slide 3 is made of glass 4 or ceramic material, and, as shown in FIG. 1, the glass plate 4 can also be arranged separately from the slide 3.
  • a sensor arrangement 5 which consists of several sensors, the sensors extending over the entire width of the material flow 1.
  • the output signals of the sensor arrangement are forwarded to a control unit 6, which controls the solenoid valves 7 depending on the signal state.
  • the valves 7 are connected to an air accumulator and distributor 8 and actuate blow nozzles 9 which are arranged transversely to the material flow 1 in its fall line. If one of the output signals of the sensors of the sensor arrangement 5 reports a contamination 10 to the control unit 6, it controls the valve 7 assigned to the sensor, which actuates the associated blowing nozzle 9, the control unit 6 naturally taking into account the fall time of the contamination 10 from the detection point to the blowing point. As shown in FIG.
  • the impurity 10 is blown out of the material stream 1 and falls via a deflector 11 into a container 12 for the impurities, while the remaining material stream is collected and / or passed on free of impurities by a collecting device 13 .
  • the blow-out point is covered by a protective hood 14.
  • the sensor arrangement 5 in which metallic contaminations are to be detected, the sensor arrangement 5 consists of a metal detector arrangement, many small metal detectors being required for a targeted detection of the location of the metallic contamination. To rule out mutual interference, the entire system must be "single-frequency". Therefore, with a transmitter loop that extends over the entire width of the material flow 1, a high-frequency magnetic field is generated that supplies the receivers that are at a certain distance from the transmitter loop.
  • FIG. 2 shows a block diagram of the electrical arrangement with metal detector and control unit 6.
  • An oscillator 20 with a power output stage supplies the transmitter loop 21 with a continuous sinusoidal AC voltage, the frequency of which can be in the range from 1 kHz to approximately 1 MHz.
  • the transmitter loop 21 is on Trimming capacitor 22 in parallel, which together form an oscillating circuit.
  • the receiver ie the actual metal detector, consists of several independent coils, one of the coils 23 being shown in the drawing.
  • the coil 23 is constructed from two windings 24, 25 connected to one another, which are connected to a differential amplifier 26.
  • the differential amplifier 26 is followed by a rectifier 27, a low-pass filter 28, an amplifier 29 and a comparator 30.
  • the electromagnetic field generated by the transmitter loop 21 induces equally large alternating voltages in the windings 24, 25 of the coil 23, but through the connection of the coil windings, so that the difference in the normal state, ie without metallic contamination, is equal to or approximately zero.
  • the difference signal is amplified in the differential amplifier 26, rectified and filtered in the rectifier 27.
  • the amplitude of the signal which is amplified in the amplifier 29 and is a measure of the size of the metal part, is compared with a reference value, this comparison being carried out in the comparator 30, which, as soon as the amplitude of the signal exceeds the predetermined reference value, generates a digital switching signal.
  • the digital switching signal is sent to a control unit 31, which is part of the control unit 6 and controls the solenoid valves 7.
  • Various parameters can be set via a control unit (not shown), for example the sensitivity caused by changing the height the reference voltage 32, that is, given by the switching threshold of the comparator 30.
  • Another parameter, which is represented by arrow 33, is the time between detection of a metal part and its blowing out, and arrow 34 represents the possibility of setting the switch-on time of the blow valves 7.
  • the control unit 6 preferably has a microprocessor which interrogates and reads in the signals of the individual coils 23 at a defined clock frequency. After the preset delay time, the corresponding solenoid valves 7 are also actuated for the specific preset blowing time. The program also monitors the frequency with which a solenoid valve is switched on, in order to identify faults which are present, for example, when a valve is switched on continuously. The control of the valves 7 by the microprocessor takes into account the geometrical distances between the coil 23 and blow-out nozzles 9, which is compensated for by the delay time. The valves 7 are activated earlier by their reaction time.
  • the coils 23 and the valves 7 are assigned in a special way in order to achieve the smallest possible reject quantity with each blowing pulse, which is caused by a metal part in the material flow 1. This assignment is shown in Fig. 3.
  • Each coil 23 is assigned two valves 7 in the falling line, which is identified by the arrow 35, which are controlled as follows: If coil A responds, valves V1, V2 are activated; if coils A and B respond, valves V2 and V3 are activated. If coil B responds, valves V3 and V4 are activated, and if coils B and C respond, valves V4 and V5 are activated; this continues in the same way. This control ensures that only one coil width, which corresponds to two valves, is blown out.
  • metal detectors are used as sensors, since metal parts are to be removed from the material flow.
  • optoelectronic sensors can also be used as sensors, which detect both mineral contaminants such as clay or ceramic and metallic contaminants. The evaluation and control then takes place in an analogous manner.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Erkennen und Trennen von stückigen Verunreinigungen aus einem Kunststoff- oder Materialstrom vorgeschlagen, der über eine Zuführeinrichtung und eine Rutsche zugeführt wird. Quer zu dem Materialstrom sind eine Mehrzahl von Sensoren angeordnet, die beispielsweise als Metalldetektoren oder optoelektronische Sensoren ausgebildet sein können. Den Sensoren zugeordnet sind jeweils von Ventile gesteuerte Blasdüsen, die bei Feststellen von Verunreinigungen durch die Sensoren selektiv ansteuerbar sind die Verun­reinigung aus dem fallenden Materialstrom ausblasen.

Description

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

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Erkennen und Trennen von Verun­reinigungen aus einem Kunststoff- oder Glas­materialstrom mit einer Zuführeinrichtung für die Zufuhr von stückigem Material, einer Rutsche und mit einer Mehrzahl von Sensoren zum Feststellen der Verunreinigungen, wobei die Sensoren über die gesamte Breite des Materialstroms angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß quer zum Materialstrom (1) über seine gesamte Breite eine Mehrzahl von von Ventilen (7) gesteuerte Blasdüsen (9) angeordnet sind, die jeweils den unterschiedlichen Sensoren (5,21,23) zugeordnet sind und daß die Ansteuerung der Ventile (7) über eine Steuereinheit (6) selektiv abhängig von den Ausgangssignalen der jeweils zugeordneten Sensoren erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Blasdüsen (9) unterhalb der Rutsche (3) in einem Bereich angeordnet sind, in dem der stückige Materialstrom (1) sich im freien Fall befindet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren zur Feststellung von metallischen Verunreinigungen als Metall­detektoren (21,23) ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Metalldetektoren eine ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld aus­sendende, sich über die Breite des Materialstroms (1) erstreckende Senderschleife (21) und eine Mehrzahl von voneinander unab­hängigen Spulen (23) aufweisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Spule (23) aus zwei gegensinnig geschaltete Wicklungen (24,25) besteht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Sensor (21,23; A,B,C,D) zwei Blasdüsen bzw. Ventile (7:V1 bis V8) zugeordnet sind, wobei beim Ansprechen von zwei benachbarten Sensoren die jeweils benachbarten der vier zugeordneten Blasdüsen bzw. Ventile angesteuert werden.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über die Steuer­einheit (6) die Zeit zwischen Erkennen der Verunreinigung durch die Sensoren und Aus­blasen der Verunreinigung aus dem Material­strom (1) durch die Blasdüsen (9) die Blaszeit, d.h. die Einschaltzeit der Ventile (7) und/­oder die Empfindlichkeit einstellbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Sensoren als optoelektronische Sensoren ausgebildet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren in einem die Rutsche umschließenden, leisten­förmigen Gehäuse aufgenommen sind, wobei der umschlossene Bereich der Rutsche aus Glas oder Keramik besteht.
EP89111738A 1988-08-05 1989-06-28 Vorrichtung zum Erkennen und Trennen von Verunreinigungen aus einem Kunststoff- oder Glasmaterialstrom Expired - Lifetime EP0353457B1 (de)

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EP0353457A3 EP0353457A3 (en) 1990-04-18
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