DE19704446C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Einsaugen großer Gegenstände und Anwendung dieser Vorrichtung in einem Müllsammelfahrzeug und einem Saugbagger - Google Patents

Description

Zum Zweck des Einsammelns und des Transports werden Schüttgüter und Stäu­ be seit jeher abgesaugt (Staubsauger). Ähnliches gilt für Flüssigkeiten und Schlämme, die durchaus nicht homogen zu sein brauchen (Saugbagger). Auch das Absaugen größerer Gegenstände ist im Rahmen von Rohrpostsystemen be­ kannt. Schwierigkeiten ergeben sich, wenn größere Gegenstände von unregel­ mäßiger und wechselnder Kontur abgesaugt werden sollen, die zudem noch in unregelmäßigen zeitlichen Abständen und/oder an verschiedenen Orten anfallen. Größere Gegenstände sind dabei so definiert, daß deren Maximalabmessungen mit Bezug auf ein rechtwinkliges, dreidimensionales Koordinatensystem relativ dicht beieinander liegen (also keine sehr langen oder sehr flachen Gegenstände), und daß ihr d₂, also die mittlere dieser Abmessungen, beispielsweise in der Grö­ ßenordnung 0,2-1 m liegt. Hierbei wäre zum Beispiel an Abfallsäcke zu denken, aber auch an Gebrauchsgegenstände, mit denen bei ihrer Beförderung nicht sehr schonend umgegangen werden muß (Strohballen usw.). Wenn man von der oben genannten Größenordnung für den d₂ der größeren Gegenstände, 0,2-1,0 m, abstrahiert, kann man das Problem der Absaugung größerer Gegenstände verall­ gemeinern, indem man annimmt, daß die Querschnitte der Saugleitung und des angesaugten Gegenstandes senkrecht zur Richtung mit der größten Maximalab­ messung, d₁, etwa gleichgroß sind.

In der DE-OS 27 58 827 ist eine fahrbare Vorrichtung beschrieben, mit deren Hilfe Materialien, die Anteile von schwereren oder größeren Partikeln enthalten, zum einen innerhalb der Vorrichtung aus einem Luftstrom, der ein Saugstrom ist, abge­ trennt, zum anderen in eine Fraktion aus eben diesen schwereren oder größeren Partikeln und eine Fraktion aus den restlichen, leichteren oder kleineren Partikeln aufgeteilt werden. Hiermit läßt sich zum Beispiel aus einem Saugstrom ein Granu­ lat von einem Staub trennen. Auch wird in der DE-OS 27 58 827 auf Steine, Gußeisenbrocken und dergleichen als schwerere Materialien Bezug genommen, die in einer entsprechend ausgelegten Vorrichtung aufgenommen werden kön­ nen. Insofern ist hier bereits das Einsaugen größerer Gegenstände als Möglich­ keit erwähnt. In der DE-OS 27 58 827 werden allerdings die Saugdüse gar nicht und die Saugleitung nur als flexibler Schlauch beschrieben, der gegebenenfalls an die Größe und Beschaffenheit der einzusaugenden Materialien anzupassen ist. Die spezifischen, weiter unten erwähnten Probleme beim Ansaugen größerer Gegenstände werden nicht behandelt. Vielmehr wird bei der Beschreibung in der DE-OS 27 58 827 von einem Luftstrom mit den in diesen dispergierten Partikeln am Eintritt in die beschriebene Vorrichtung ausgegangen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit deren Hilfe große Gegenstände, die ein Haufwerk bilden, ab­ gesaugt werden können derart, daß zum einen diese großen Gegenstände einer nach dem anderen möglichst einzeln in die Saugleitung eintreten, so daß Verstop­ fungen in der Saugleitung und an deren Eintritt vermieden, und Personen und Sachen in der Nähe des Haufwerks nicht durch Unterdrücke und Kräfte gefährdet werden, die im Zusammenhang mit dem Saugvorgang auftreten können, daß zum anderen eine stetige Förderung innerhalb der Saugleitung mit nur relativ geringen Druckverlustschwankungen erreicht wird, obwohl die Querschnitte der großen Gegenstände und der Saugleitung beinahe gleichgroß sind.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 im Hinblick auf das Verfahren und durch die Merkmale des Patentanspruchs 6 im Hinblick auf die Vorrichtung gelöst.

Weiterbildungen erfolgen gemäß den Merkmalen der Unteransprüche.

Kerngedanke der Erfindung ist, daß die einzusaugenden, großen Gegenstände bereits vor Eintritt in die Saugleitung so weit vereinzelt werden müssen, daß diese sich nicht gegenseitig blockieren und so die Saugleitung verstopfen können. Dies geschieht mit Hilfe eines selektiven Schleusvorganges, der nur auf die einzusau­ genden, großen Gegenstände, nicht aber auf das Medium wirkt. Hierdurch wird ein stetiger Förderstrom innerhalb der Saugleitung erzeugt, innerhalb dessen die großen Gegenstände einen betrachteten Saugleitungsquerschnitt nacheinander passieren. Im folgenden wird die Vorrichtung mit der Schleusenkammer beschrie­ ben. Hieraus geht unmittelbar das Verfahren hervor.

Die prinzipielle Anordnung der Einsaugvorrichtung wird in Abb. 1 gezeigt und besteht im wesentlichen aus einer schleusenartigen Einrichtung, die sich aber von einer herkömmlichen Schleuse dadurch unterscheidet, daß sie zu keiner Zeit zu einer Seite hin vollständig abgedichtet werden kann, was jedoch auch gar nicht beabsichtigt ist. Stattdessen soll zu jeder Zeit ein Einsaugstrom relativ ungehin­ dert passieren können, solange er nicht durch die Art des einzusaugenden Ge­ genstandes daran gehindert ist. Wesentliche Teile der Absaugevorrichtung sind das eintrittsseitige, an die Umgebung anschließende Verschlußorgan 1 mit dem Antrieb 4, das entweder vollständig geöffnet oder in einem als "geschlossen" be­ zeichneten Zustand mit der minimalen Saugöffnung 5 sein kann, und das aus­ trittsseitige, an die Saugleitung 8 anschließende Verschlußorgan 2 mit dem An­ trieb 6 und der minimalen Saugöffnung 1, ferner die Schleusenkammer 3. In die­ ser Schleusenkammer befindet sich das Sensorsystem 9, mit dessen Hilfe schnell und mit hohem Grad an Sicherheit bestimmt werden kann, ob sich ein abzusau­ gender Gegenstand 10 in der Schleusenkammer befindet oder nicht. Die Steue­ rung 11 koordiniert die Bewegungen der Verschlußorgane 1 und 2 miteinander und verriegelt letztere gegeneinander. Ferner kann sich hier noch die Konditionie­ rungseinrichtung 12 befinden, mit deren Hilfe etwa ein Gleitmittel eingebracht oder ein Wasserpfropfen erzeugt werden kann. Damit wird die Konditionierung 12 in der Regel eine Leitung für die geregelte Zufuhr von Stoffen sein. Schließlich kann in der Nähe des Verschlußorganes 1 noch der Sensor 13 angebracht sein, der die Annäherung von 10 aus der Umgebung an 1 heran detektiert.

Ganz allgemein gilt folgendes: Die minimalen Saugöffnungen 5 und 7 der Ver­ schlußorgane 1 und 2 sind jeweils von Null verschieden und können unterschied­ lich groß sein. Zweckmäßig ist es, die minimalen Saugöffnungen so zu wählen, daß die verbleibenden Saugquerschnitte ca. 20 bis 40% des Querschnittes der Saugleitung 8 betragen. Außerdem liegt von der Saugleitung 8 her zeitlich kon­ stante Saugung in dem Sinne an, daß etwa ein zur Absaugung verwendetes Ge­ bläse mit konstanter Drehzahl arbeitet.

Die Arbeitsweise der Absaugevorrichtung ist nun wie folgt: Zunächst wird Ge­ genstand 10 auf die Absaugevorrichtung zubewegt oder die Absaugevorrichtung bewegt sich auf 10 zu. Dabei ist Verschlußorgan 1 geöffnet, 2 jedoch geschlos­ sen, so daß nur die minimale Saugöffnung 7 freibleibt, durch die 10 jedoch in die Schleusenkammer 3 gezogen werden kann. Sobald Sensor 9 anzeigt, daß 10 vollständig in 3 eingetreten ist, wird zunächst 1 geschlossen, sodann gegebenen­ falls mittels 12 konditioniert, und dann erst gibt Steuerung 11 das Verschlußorgan 2 zum Öffnen frei. Das manuelle Öffnen von 1 nach Schließen von 2 wird durch 11 nicht eher freigegeben, als Sensorsystem 9 anzeigt, daß der Gegenstand 10 aus der Kammer 3 in die Saugleitung 8 hinein verschwunden ist. Allerdings kann in der Zwischenzeit bereits ein nächster Gegenstand an Verschlußorgan 1 heran­ gesaugt werden, so daß nach Absaugen von 10 sofort ein weiterer Gegenstand abgesaugt werden kann, was durch 13 registriert wird.

Ein wesentlicher Vorteil des Systems ist, daß der Saugvorgang auch dann nicht unterbrochen ist, wenn sich ein großer Gegenstand innerhalb der Schleusen­ kammer 3 befindet. Es können also durchaus in dieser Zeit durch die von den Verschlußorganen 1 und 2 mindestens freigelassenen Öffnungen 5 und 7 kleinere Gegenstände eingesaugt werden. Dies ist zum Beispiel dann interessant, wenn Müllsäcke durch Einsaugen eingesammelt werden sollen. Dann kann nämlich gleichzeitig der Ablagerungsplatz mit abgereinigt werden. Letzteres ist vielfach notwendig, weil zum Beispiel Katzen oder Ratten oftmals Müllsäcke aufreißen oder -nagen und deren Inhalt verstreuen.

Für die Ausgestaltung der Einsaugevorrichtung ist es zweckmäßig, die Ver­ schlußvorrichtungen so zu wählen, daß im offenen Zustand die Kontur der Schleusenkammer 3 bzw. des nachfolgenden Saugkanals 8 so wenig einge­ schränkt wie möglich vorliegt, im geschlossenen Zustand jedoch eine möglichst stetige Form der Verengungskontur angestrebt wird. Eine stetige Kontur hat den Vorteil einer besseren Strömungsführung und damit eines geringeren Druckver­ lustes. Ferner kann es sinnvoll sein, daß die bei Verschluß gebildeten Minimalöff­ nungen 5 und 7 zentrisch im Bezug auf die Saugkanalachse bzw. die Mittelachse der Schleusenkammer 3 angeordnet werden. Die eigentliche Verschlußvorrich­ tung wird möglichst mit Hilfe einer als Verschleißteil auswechselbaren Weich­ stoffmanschette oder ähnlichem abgedeckt. Als Verschlußorgane kommen darum besonders pneumatisch oder mechanisch betätigte Quetschventile oder mechani­ sche Lochblendenverschlüsse in Betracht. Falls weniger Wert auf Symmetrie und stetige Konturen gelegt wird, dann kommen auch diverse Schiebertypen in Be­ tracht, z. B. Sichelschieber.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Einsaugesystems besteht darin, daß das Sensorsystem 9 über die ledigliche Einsaugung eines größeren Gegenstandes in die Schleusenkammer 3 hinaus noch bestimmte Eigenschaften dieses Gegen­ standes erkennen kann und gegebenenfalls die Unterbrechung des Einsaugevor­ ganges bewirkt. Hierbei ist zum Beispiel daran zu denken, daß Müllsäcke mit ei­ ner elektromagnetischen Einrichtung, wie sie teilweise als Etiketten zur Dieb­ stahlssicherung in Geschäften verwendet werden, ausgerüstet werden können, und so Gegenstände erkannt werden können, die keine Müllsacke sind und daher nicht eingesaugt werden sollen.

Eine weitere, vorteilhafte Ausgestaltung der, Absaugevorrichtung besteht darin, daß die Konditionierungsvorrichtung 12 als Sackaufreißmaschine gestaltet ist, so daß eine weitere Vergleichmäßigung des Saugstromes oder eine erste Grobsor­ tierung der Inhaltsstoffe der angesaugten Säcke bereits während des Absauge­ vorganges ermöglicht wer den könnte.

Eine weitere, vorteilhafte Ausgestaltung der Absaugevorrichtung ist in Abb. 1a dargestellt und besteht darin, daß das Verschlußorgan 1 als Polypgreifer ausge­ bildet ist, der die einzusaugenden Gegenstände in die Schleusenkammer 3 me­ chanisch hineinzieht. Verzugsweise beschränkt sich dabei die Beweglichkeit des Polypgreifers nicht nur auf die Schließbewegung, bei der die einzelnen Greifscha­ len sich um ihr Schanier drehen, sondern der Greifer als Ganzes kann auch eine Translationsbewegung in die Schleusenkammer hinein und umgekehrt ausführen. Hierdurch wird eine besonders günstige Positionierung des abzusaugenden Ge­ genstandes in der Schleusenkammer erreicht. Auch bei der Ausführung der Ab­ saugevorrichtung nach Abb. 1a ist aus vorgenannten Gründen darauf zu achten, daß die Mindestsaugöffnung 5 bei Verschluß des Polypgreifers 1 erhalten bleibt. Dies ist zum Beispiel durch offene Bauweise erreichbar oder dadurch, daß die Spitzen der einzelnen Greifschalen 20 flach ausgeführt sind, wie dies in Abb. 1a dargestellt ist. Sollen die einzusaugenden Gegenstände schonend behandelt werden, dann empfiehlt es sich, die Spitzen der Greiferschalen zusätzlich abzu­ stumpfen. Weiter gehende Möglichkeiten zur Sicherstellung schonender Behand­ lung sind die Kraftbegrenzung und/oder unabhängige Kraftsteuerung der einzel­ nen Greiferschalen, weiterhin die komplette Einhüllung des Greifers in eine Kon­ struktion aus Faltenbalg und Gummiring usw.. Selbstverständlich ist es darüber­ hinaus noch möglich, das Verschlußorgan 2 ebenfalls als Polypgreifer mit den Greiferschalen 21 auszuführen. Dieser ist mit Bezug auf den Greifer 1 genau ver­ kehrt herum angeordnet. Ansonsten gelten für diesen genau die gleichen kon­ struktiven Vorgaben und Möglichkeiten wie für den Greifer 1, insbesondere mit Blick auf die freizulassende Mindestsaugöffnung 7.

Eine wichtige Anwendung der Absaugevorrichtung stellt der Einsatz in Müllsam­ melfahrzeugen dar. Hintergrund ist folgender: Mittlerweile sind Müllsammelfahr­ zeuge, die Mülltonnen im Einmannbetrieb leeren, schon seit etlichen Jahren be­ kannt, z. B. innerhalb des Edelhoff-MSTS-Systems. Diese Fahrzeuge leeren al­ lerdings nur Mülltonnen, und auch nur solche, die Bestandteil des MSTS-Systems sind und entsprechende Spezialkonstruktionen aufweisen. Mit Sammelfahrzeu­ gen, die mit der oben beschriebenen Absaugevorrichtung ausgerüstet sind, dürfte sich aber auch das Einsammeln von Müllsäcken, wie es in den meisten Ländern der Welt noch gang und gäbe ist, entsprechend vereinfachen und rationalisieren lassen. Skizzenhaft sind entsprechende Sammelfahrzeuge 102 in Abb. 2 (Ansaugung über Fahrzeugmitte) und Abb. 3 (Ansaugung seitlich am Fahrzeug) dargestellt, die mit der erfindungsgemäßen Absaugevorrichtung 101 ausgerüstet sind. Sie sind idealerweise mit einem Wechselcontainer 103 oder aber ganz all­ gemein mit einem Ladebehälter ausgerüstet, der offen zur Atmosphäre, also drucklos betrieben werden kann. Unterdruck zum Zweck der Ansaugung herrscht nur in dem vorzugsweise auf dem Dach des Führerhauses von 102 angeordneten Pufferbehälter 104, wobei der Unterdruck hierin durch das Gebläse 105 hervorge­ rufen wird. Mit der hier nur angedeuteten Positioniereinrichtung 106 wird die Ab­ saugevorrichtung 101 vom Fahrer des Fahrzeuges 102 über den Müllsäcken po­ sitioniert. Behälter 104 ist kippbar mit der klappbaren Rückwand 107. Alternativ hierzu braucht nur der Boden 108 des Behälters 104 hochklappbar zu sein. Ist 104 gefüllt, so wird Druckausgleich mit der Umgebung hergestellt und der Inhalt von 104 in den Behälter 103 abgekippt. Kann der Wechselbehälter 103 ebenfalls im Unterdruck betrieben werden, so kann eventuell der Pufferbehälter 104 entfal­ len. In Abb. 2 ist eine Möglichkeit dargestellt, das Fahrzeug 102 universeller ein­ zusetzen. Mit Hilfe einer Düse 109 kann die Absaugevorrichtung zu einer gefahr­ los betreibbaren Laubsaugevorrichtung oder Absaugevorrichtung für Straßen­ kehrmaschinen umfunktioniert werden, so daß Fahrzeug 102 zu einem universel­ len Städtereinigungsfahrzeug werden kann.

Claims (10)

1. Verfahren zum Einsaugen großer Gegenstände mittels einer Saugleitung mit Saugmündung an einem Ende, dadurch gekennzeichnet, daß die einzusaugenden Gegenstände eine der Saugmündung nachgeschaltete Schleusenkammer durchlaufen, wobei während des Schleusvorganges der Ansaugstrom des den Gegenstand umgebenden Mediums zu keiner Zeit unterbrochen wird derart, daß die Schleusenkammer nur im Bezug auf den einzusaugenden Gegenstand die Funktion einer Schleuse ausübt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand innerhalb der Schleusenkammer in einer für die weitere Verwendung ge­ eigneten Weise behandelt beziehungsweise konditioniert wird.

3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der einzusaugende Gegenstand innerhalb der Schleu­ senkammer in geeigneter Weise identifiziert wird.

4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schleusvorgang durch das Ergebnis der Behand­ lung oder Identifizierung des eingesaugten Gegenstandes gesteuert wird.

5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das den einzusaugenden Gegenstand umgebende Medium einer der folgenden Stoffe ist: Umgebungsluft, Wasser.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleusenkammer (3) durch je ein ein- (1) und austrittsseitiges Verschlußorgan (2) abgegrenzt wird, und die Verschlußorgane in geschlossener Stellung den Weitertrans­ port des eingesaugten Gegenstandes (10) verhindern, jedoch den Strom des den Gegenstand (10) umgebenden Mediums nicht unterbrechen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ schlußorgane (1) und (2) der Schleusenkammer (3) als Greifer ausgebildet sind.

8. Müllfahrzeug, versehen mit einer Vorrichtung nach Anspruch 6 zum Ein­ saugen von Müllsäcken oder losem Festmüll.

9. Müllfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrich­ tung nach Anspruch 6 eine Einsaugdüse vorgeschaltet werden kann der­ art, daß es bei Bedarf auch als Straßenreinigungsfahrzeug eingesetzt wer­ den kann.

10. Saugbagger, versehen mit einer Vorrichtung nach Anspruch 6.