DE1507345A1 - Verfahren zum Absondern von Steinen und Erdklumpen von Kartoffeln und anderen Erdfruechten,sowie Vorrichtung und Schaltungsanordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

Pat*ntanw8lt· DR. RUDOLF BAUER ©pforzhiim. 17.11.66 WMHIdi. 31 am Uopoldplati

Dipl.- Ing. Hntpn** J4 wo

HELMUT HUBBUCH

Nationaljiesearoh Development Corp. London^

^N Verfahren zum Absondern von Steinen und ErÄumpen ⁿ von Kartoffeln und anderen Erdfrüchten, sowie Vor» " richtung und Schaltungsanordnung zur Durchführung

* des Verfahrens·¹¹ Zusatz zum Patent ,...(Anm.

* S 74 040 IIl/45'c.

Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausbildung der im Patent ..·. (Anm· S 74 040 III/45 e) geschützten Vorrichtung zur Absonderung von Steinen und SxäfxiflütiMUi Erdklumpen von Kartoffel) und anderen Erdfrüchten.

Bei der im Hauptpatent geschützten Vorrichtung wird das zu sondernde Gemisch durch Strahlen, insbesondere Röntgenstrahlen, hinduchgeführt und die unterschiedliche Strahlendurchlässigkeit der Bestandteile des zu sondernden Gutes zur Wegsohaltung für das Nutzgut einerseits und das auszusondernde Gut andererseits ausgenutzt»

Um die Strahlengefährdung der Bedienungsmannschaft dieser Vorrichtung herabzusetzen oder auszuschalten werden gemäss dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die Strahlen der von dem Sortiergut durchfallenen Strahlenebene in Impulse zerhackt, zweck-

oo massig in 25 Impulse pro Sekunde von je 1 Mikrosekunde Dauer, ro

^. Bei einer Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrene fallen dl· ο von der Strahlenquelle (Röntgenröhre) ausgehenden Strahlen cn

fächerförmig auf ein· Reihe nebeneinander angeordneter einzelner Strahlenempfänger.

Bel einer anderen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung ist die ruhende Strahlenquelle von einem mehrfach vorzugsweise sechsmal, aohsparallel gesohlItzteη rotierenden Zylinder umgeben, der so weit von einem einzigen langsge st reckten Strahlenempfänger entfernt ist, dass Jewell Immer nur einer der sechs aus den rotierenden Zylinder austretenden Strahlen den Empfänger übersteicht.

Die hierbei verwendeten Strahlenempfänger sind am besten Lumenophore mit eingebautem lichtelektrischem Verstärker·

Dadurch, dass man erflndungsgemäss In Impulsen zerhackte statt kontinuierliche Strahlen verwendet, kann man mit Verteil Schaltungsanordnungen der Impulstechnik zur Betätigung der Roststabklappeη des Hauptpatents durch die die Strahlenebene durchfallenden Stücke des Mischguts verwenden«

An Hand der ZeοInnung werden nähere Einzelheiten solcher Schaltungsanordnungen und ihrer Einzelteile erläutert werden»

In dieser Zeichnung zeigt:

Fig.l: die Anordnung der Einzelteile der elektrischen Ausrüstungeiner Sortiervorrichtung gemäss Fig.l u.2« der Zeichnung des Hauptpatents·

!ig.2: eine Schaltungsanordnung der Ausrüstung nach Fig.1

Pig.3: eine StrahlenempfängerzeHe für die erste Ausführungs-J₀ form der Sortiervorrichtung nach Fig.1. u.2 de» Haupt-

° patents.

Fig.4: eine Schaltungsanordnung für die Aueführungsform der Sortiervorrichtung gemäss Pig.3 u.4 des Hauptpatents

S Flg«5: ein Strahlenempfänger für die Aueführungeform nach Fig.4

Pig.6: eine Einzeldarstellung der Lochscheibe und des Drehzylinders für die Schaltungsanordnung naoh PLg.4 und

Flg.7* ein· Strahlenquelle und der sie umgebende rotierende

Schli.tMyli.nder für die Schaltungeanordnung nach Flg.4 In BinseIdaretβllung.

In Flg. 1 dieser Zeichnung sind die Stäbe des Klappenrostes, auf t den das Nutζgut und die Steine nach Passieren der Strahlenebene ε fallen, mit 24 bezeichnet · Diese Rost stäbe trennen, wie In Hauptpatent näher beschrieben, durch Ihre Stellung Nutzgut un auszusonderndes Gut voneinander· 22 1st ein vieladriges Kabel, das su den die Stellung der elnselenen Rost st abklappen bestimmende HelaIsspuleη führt· Jeder, ReIalsspule und Ihrer Roststabklappe 24 1st ein Strahlenempfänger 33 zugeordnet. Alle RelaIsspuleη zusammen sind In Flg. 2 und 4 durch das Rechteck 20 symbolisiert.

Die Intensität des von den Strahlenempfängern 33 abgegebenen Signals hängt von drei verschiedenen Faktoren ab ι

1·) der Grosse der den Strahl passierenden Objekte, sie beeinflussen die Signaldauer·

2·) der Lage des Objekte sum Strahl und 3·) der Art des Objekts.

Praktlsoh ändern «11· drei Faktorei dl· Intensität des Signals. DL· ilgaallnteneität wird bei jedem Strahlenempfänger dasu auegenutet, die Stellung der sugeerndeten Beststabklapp·η su bestimmen·

Ienn also beispielsweise «Ine Stein den su eine« Itrah]·nempfäng·

laufenden Strahl unterbricht, so gelangt das dadurch am Strahl·n-

ο empfänger entstandene Signal duroh eine der nachstehend besohrie-

benen Schaltungsanordnung·η mit Zeitverzögerung su der dem Strah-

lenempfanger zugeordneten Relalsspule. Das Relais löst die zuge-

o hörigeRoststabklappe aus und der Stein fällt duroh den Rost.

^! Passiert dagegen ein Stück Nutzgut (Kartoffel) den Strahl, so 1st die von der betreffenden Zelle empfangene Strahlen Intensität

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noch so groß, daß die zugeordnet· loststabklappe 24 In ihrer Lage verharrt und die auf den schrägen Rost fallende Kartoffel abrollen lässt«

In FLg. 1· erzeugt z.B. die mit 40 KV betriebene Strahlenquelle (Röntgenröhre) 36 eine Strahlenblindelebene 34, die von den Elnzelstüoken der NUtzgut/Steinmischung durchfallen wird· Ub Strahlen-Bohäden bei den Bedienungepersonen zu vermeiden, itrahlt die Röhre 36 nicht kontinuierlich, sondern intermittierend und sitzt in einem nur an einer Stelle durchbrochenem Strahlenschutzraum 40 aus Blei« Sie Strahlenquelle 36 wird aus der Stromquelle 35 versorgt. Die intermittierende Strahlung wird dabei durch einen Iwischengesohalteten Impulshauptgenorator 37 mit naehgeschaltetem Impulsmodulator 38 erzeugt. Der Strahlenquelle 36 werden die Spannungβimpulse über den Impulstransformator 39 aufgegeben und sie sendet wo etwa 25 Stahleηimpulse von je einer Mlkrosekunde Dauer in der Sekunde aus·

Einer der Stahlenempfanger 33 ist in Fig. 3 dargestellt· Er besteht aus einer Lumenophorzelle 41 z.B. aus Bleisulfid und einem Phot ©stromverstärker 42· Der Lumenophor 41 erzeugt beim Auftreffen eines StrahlImpulses Lichtblitze, deren Intensität eine Punktion der auftreffenden Röntgenstrahlen intensität 1st. Aus den Lichtblitzen erzeugt der Photostromverstärker 42 elektrische Impulse. Jeder Strahlenempfänger 33 ist in ein Bleigehäuse 31 eingebaut,

co das ein Alumlniumfolienfesneter 23 zum Durchtritt der Stahlen 34

to hat«

cn Die in den einzelnen Strahlenempfängern 33 erzeugten elektrischen -* Impulse gelangen über das vieladrige Kabel 22 in den Mehr kanälen

^ summierverstärker 43( Fig«1 u.2) und von dort zum Monostabilen Kreis 45. Der Summierverstärker 43 erhält ausserdem Impulse von

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Impulsfolgegeaerator 44» dessen Impulse gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet sind, wie die von den Strahlenempfängern 33 kommenden Impulse, Da der Impulsfolge generator 44 synchron mit dem Imppulshauptgenorator 37 arbeitet, treten die Impulse aus dem Generator 44 und den Strahlenempfängern im Summierverstärker 43 gleichzeitig auf und heben sich für gewöhnlich gegenseitig auf. Passiert eine Kartoffel den Strahl 34» so ander sich hieran nichts. Passiert jedoch ein Stein den Strahl, so wird die Intensität des vom Photostromverstärker 42 kommenden Impulses auf Null herabgesetzt, die Intensität des vom Impulsfolgegeneratore 44 kommenden Impulses dagegen nicht. Es tritt daher im Summierverstärker 43 ein Impuls auf, der den monostabilen Kreis 45 lange genug leitend macht, um die zugeordnete Roststabklappe abzuschwenken, so dass der Stein, der das Signal ausgelöst hat, duroh den Host fallen kam: Ist der Stein so gross, dass er den StrafteIngang zu mehr als einem Stahlenempfanger 33 unterbricht, so sprehcen die Relais mehrerer Roststabklappeη an.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung feefindet sich eine Röntgenröhre 60 (Pig.6 u.7) im Innnern eines vertikalen Zylinders 61. Dieser hat eine Anzahl, z.B. sechs, schmaler, vertikaler Schlitze 62, die um je etwa 60° Über den Umfang verteilt auseinander liegen. Der Zylinder 61 rotiert als ^j Kollimator mit etwa 2000 u.p.m. um die ruhende Röhre 60, so co dass die aus den Sohlitzen 62 austretenden Strahlen in schnei-

to ler Folge nacheinander über die Stahlenebne laufen und In ^ Achsrichtung über ein etwa 90 cm langes und 3 cm dickes waage-

recht liegendes Rohr 63 aus durchsichtigem Kunstst»ff streichen das mit einem etwa 3 cm langem Photoelektronenverstärker 64 verbunden ist« Das Rohr 63 hat eine hochpolierte Oberfläche

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und ist bis auf eins Ende mit einer Reflexionssohioht aus verdichtetem Pulver bedeckt. Das unbedeckte Ende ist mittels eine dünnen Schicht 67 aus Sllisiumfett an den Verstärker gekittet· Das Rohr 63 steokt in einem einseitig geschlossenen Aluminiumrohr 68, dessen offenes Ende lichtdicht mit dem Gehäuse 69 des Photoelektronen verstärker s 64 verbunden ist« Das Gehäuse 69 besteht aus 1,5 om starkem Flußstahl· Sas Gehäuse 69 enthält auch noch den Vorverstärker 65 und einen (nicht gezeichneten) Stromversorgungsstabilisator für den Verstärker 64· Der ganze beschriebene Strahlenempfänger ist mit 66 bezeichnet·

Der Stahlenempfanger 66 befindet sich in solchem Abstand von dem rotierenden Zylinder 61, dass er immer nur von jeweils einem der aufeinanderfolgenden Strahlen getroffen wird.

Die Antriebsachse des Zylinders 61 ist Über ein Getriebe mit einer Scheibe 70 verbunden, die eine Hochfrequenzinduktionsanordnung mit den zwei Spustlen 71 und 72 trägt. (Pig.4 und 6). Eine dieser Spulen, 71» liegt koaxial zur Drehachse dej Scheibe 70, dde andere, 72, achsparallel, an ihrem Umfang» Die Scheibe 70 trägt dreissig solcher Anordnungen. Sie hat ausserdem 30 kleine Löcher 74 im Winkelabstand von je 12°. Sie rotiert mit der sechsfachen Drehzahl des Zylinders 61₀ Die Löcher 74 unterbrechen dabei nach Art einer Lichtsirene die von einer Lichtquelle 75 auf eine Photozelle 76 fallenden ο Lichtstrahlen (Fig«6). Am Ausgang der Photozelle 76 entstehen

dadurch eine Reihe elektrischer Impulse, die gleichzeitig zwei Zeitintervallzählern 77 und 78 aufgegeben werden. Der S eine, 77, misst ein Zeitintervall von 120/Usec, der andere, * 78, ein Zeitintervall von 150 /usec. Beide beginnen mit der Zeitmessung gleichzeitig. g_Ap ORtGiNAL

Die Ton dem Strahlenempfänger 66 kommenden Impulse gelangen über einen Verstärker zu dem Integrator 79, der die In dem Zeltintervall von 120 /usec einkommenden Impulse zu einem Glelohspannungspegel summiert, dessen Höhe proportional der Anzahl der Impulse 1st. Der ZeItIntervallzähler 78 steuert eine Anordnung, weIohe den Aufbau des GIeIchspannungspegels am Ausgang des Integrators 79 zulässt, ihn jedoch nach Ablauf von 150 /useo wieder auf Null senkt«

Sie vom Integrator 79 während 120 /usec aufgebaute Gleiohspannung bleibt hierdueh Über 30 /useo konstant erhalten, addiert während dieser Zelt also keine weiteren von der Anordnung kommenden Impulse und sinkt am Ende der 30/useo auf Null ab« Der Integrator 79 beginnt sodann einen neuen Pegel aufzubauen»

Während der Abtastung des Starhienempfangers 66 durch einen Stehl macht die Scheibe 70 eine Umdrehung, während welcher die Photoselle 76 30 Impulse erzeugt· Jedem dieser Impulse entspricht ein Pegelaufbau im Integrator 79· Da das Sointlllatorrohr 6|, wie oben gesagt, 90 cm lang ist, entsprechen 3 cm Weglänge des das Sointillatorrohr 63 überstreichenden Strahls einem einzelnen Pegelaufbau des Integrators 79· Der Computer 80 prüft also während eines Strahldurchgange drelssig Impulse« I_Bt einer oder sind mehrere dieser Impulse derart, daß eins bzw. mehrere Relafcs von Hostetabklappen ausgelöst werden Q müssen, so sichert die Drehscheibe 70, wie nachstehend beoo schrieben, dass die dem jeweiligen Impuls zugeordneten Klappen o) relais betätigt werden, so daß der den Sohaltvorgang auelbeen- ^ Gegenstandin die gewünschte Bahn gelenkt wird. Der Schaltvorgaι

O₀S gang wird ausgelöst, wenn der Pegel des Integrators 79 in ö Tr O 120 /usec einen vorbestimmten Wert nicht erreicht«

Zeitintervallzähler 77 und 78 sind hierzu beide an den

gleichen "NICHT"»Erele 82 gelegt, welcher jedesmal am Ende der 120 yusev einen Impuls von 30 /usec (Differenz von 150 und 120 /used) Dauer an den "UND¹¹-Kreis 83 abgibt* Im ungestörten Zustanderhält der Kreis 83 gleichzeitig vom Integrator 79 einen gleichen Impuls und gibt deshalb selbst keinen Impuls ab«

Wird die Strahlen!ntβnsität. die auf den Empfänger 66 fällt, aber In einem Zeltraum von 120 /usec durch einen den Strahl sehne!denen Stein geschwächt, so kann der Integrator 79 In diesem Zeltraum keine Standart-Spannung aufbauen und der zwischen den Kreisen 79 und 83 liegende Schmidt-Trigger sperrt die Impuls ab gäbe des Integrators 79 an den ^HUND^M-Krels 83. Der ^MUND^B-Krels 83 erhält In diesem Falle nur vom "NICHT"-Kreis 82 einen 30 /ueec- Impuls und gibt Infolgedessen einen Impuls welter· Der kritische Wert, bei dem dies erfolgt, 1st einstellbar, so dass auch Objekte getrennt werden können, die nur geringe Unterschiede der StrahlendurchlässigkeIt aufweisen·

Der von dem "UND"-Kreis 83 ausgesandte Impuls wird einem HF-Generator 84 aufgegeben· Dieser hat etwa 5 Watt Leistung und arbeitet auf einer Frequenz von 2,7 10^ Herts. Die Schwingungen des Generators 84 werden Induktiv Über die Spulen 71 und 72 auf den Resonanzkreis 85 übertragen, der eine der Re !ausspulen 20 zur Betätigung einer Roststabklappe speist« Ss sind drelsslg solcher Resonanzkreise 85 Im Winkelabstand von je 12° Über den Umfang der Drehscheibe 70 verteilt, von denen jeder einem Relais einer Ro st stabklappe zugeordnet 1st· Der In den Kreis 85 Induzierte Strom wird jeweils gleichgerichtet und als Glelcl stromimpuls der Relalsspule aufgegeben« Ein einfacher nicht ge· 'zeichneten Regelkreis sichert die richtige ZelteInstellung·

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Bei einer solchen Anordnung ist jede der 30 Roatstabklappeη je einem der 30 Impulse !zugeordnet die ein aus einem der Schlitze 62 austretender Strahl während der Dauer des Überstreichena des Strahlenempfängers 66 am Integrator 79 auslöst.

Zwischen den Kreisen 85 und den Relaisspulen 20, die die Roststabklappen betätigen sind ZeItverzögerer eingeschaltet, die die 30 /usec-lmpulse auf 100 /usec dehnen, ausserdem auch Verstärker.

Als Spannungsquelle dient vorzugsweise die 12VoIt-Fahrzeugbatterie. Die Hochspannung für die Röntgenröhre wird durch Transformierung des durch Wechselrichter in Wechselstrom verwandelte Batteriegleichstroms auf zunächst 15 KV, Vervierfachung und Gleichrichtung auf 60 KV Gleichspannung erzeugt« Zur Gleichrichtung werden Röhrengleichrichter benutzt, deren Heizspannung durch besondere Transformatoren erzeugt wird. Alle Hochspannung führenden Teile liegen in einen Ölbad,

Für die Verstärker und den Hochfrequenzgenerator werden 300 V Spannung benötigt, die mit Hilfe eines Umrichters gleichfalls des 12 V- Batterie entnommen werden. Für den lichtelektrischen Verstärker werden 2000V Spannung benötigt, die gleichfalls der 12V Batteirie entnommen werden.

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Claims (1)

1. PetontaitwSIt·

   DR. RUDOLF BAUER _θ pforzhiim, 17.11.66

   Dipl.-Ina. in *mma»nmmu**ui»**

   HELMUT HUBBUCH "

   Pat ent an ep r ii c h β t

   1«)Verfahren zum Absondern von Steinen und Srdklumpen von

   Kartoffeln und anderen Erdfrüchten, Bei dem dieses Gut durch Strahlen_y insbesondere Röntgenstrahlen Äindurchgeführt wird und die unterschiedliches StrahlendurchläselgkeIt der Bestandteile des zu sondernden Gemisches zur Wegschaltung für das Erntegut bzw«, das auszusondernde Gut ausgenutzt wird nach Patent ... (Anm. S 74 04-0 IIl/45o), dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlen, die von dem Sortiergut durchfallen werden, in Impulse zerhackt werden«

   2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

   Impulse 1 Mikrosekunde dauern und 25 Impulse pro Sekunde aufeinander folgen»

   3·) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch

   1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fächerförmig von der Strahlenquelle (36( ausgehenden Strahlen (34) auf eine Eeihe von Strahlenempfängern (33) treffen«

   4«)Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch

   1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ruhende Strahlen» quelle (60) von einem mehrfach, vorzugsweise sechseal, acheparallel geschlitzten (62) rotierenden Zylinder (61) umgeben ist, der so weit von einem einzigen langgestreckten Strahlenempfänger (66) entfernt ist, daß jeweils nur ein Strahl den Empfänger (66) Überstreicht« 909826/1068

   5·) Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeLohnet, daß die Stahlenempfanger (33*66) Lumenophore (42,63) π mit eingebauten lichtelektrische η Verstärkern (41,6#) sind«

   6.) Schaltungsanordnung für eine Vorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Impulshauptgenerator (37) für die Speisung der Strahlenquelle (36) einen Impulsfolgegenerator (44) synchron betreibt, deran einen Summier verstärker (43) Impulse abgibt, die gleich gross, aber entgegengesetzt gerichtet zu den Impulsen sind, die der Summierverstärker (43) zur gleiohen Zeit von den von den Strahe In impulse η getroffenen Strahlenempfängern (33) erhält, so daß ein von einem bestimmten Strahlungsempfänger kommender, geschwächter Impuli den ihm entsprechenden Impuls des Impulsfolgegeneratore (44) nicht ausgleicht, sondern einen monostabilen Kreis (45) zur Abgabe eines Impulses veranlasst, der dann die dem Stahlungsempfänger (33) zugeordnete Relaisspule (20) speist und die entsprechende Roststabklappe (24) auslöst.

   7«) Verfahren zum Betriebe einer Vorrichtung naoh Anspruch 4

   dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Strahlungsempfänger (66)be im Überstreichen des Strahls erzeugte elektrische Spannung über gleichlange Absohnitte des Empfängers (66) integriert (79) und als eine zeitliche Folge von Impulsen mit einer getrennt erzeugten Standart impulsreihe verglichen wird, wobei Abweichungen einzelner Impulse vom Standartwert zur Auslösung

   des entsprechenden RoststabklappenrelaIs führen« oo

   8.) Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens naoh

   Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator(79)

   cn der die Spannung des XMUcStrahlungsempfängere(66) summiert mit

   ' zwei unterschiedlichen, vom Standardimpulserzeuger (76) ge-

   speisten ZeItIntervallzählern (77»78) verbunden lit, die einen dae betreffende Eoetetabklappenrelale auslösenden Impuls erzeugen, sobald der Spannungsgegel des Integrators (79) In der vom ersten ZeItIntervallzähler (77) gemessenen Zelt eine vorbestimmte Hübe nicht erreicht«

   9«) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Standart-Impulsrelhe durch eine Lichtsirene (70,74,75,76) erzeugt wird, deren Lochscheibe (70) eine der Anzahl der Löcher (74) gleiche Anzahl radial liegender Induktlonsglleder (71,72) trägt, die an der Drehachse (mit 71) die von der Schaltungsanordnung (80) erzeugten Auslöseimpulse von einem Hochfrequenzgenerator (84) empfangen und sleam Sohelbenumfang durch Induktion (72) an einen aus einem Kranz dort angeordneter Resonanzkreise (85) weltergeben, der dann das Ihm angeschlossene BelaIb (20) und damit «Ine der Roetetabklappen (24) betätigt»

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