DE19832856A1 - Detector for glass-ceramic fragments within broken glass mixtures with polarization filters positioned between the stream of broken glass mixture and respectively a light source and a receiver - Google Patents
Detector for glass-ceramic fragments within broken glass mixtures with polarization filters positioned between the stream of broken glass mixture and respectively a light source and a receiverInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Detektieren von Glaskeramikteilen in Glasscherbengemengen, mit einer Strahlungsquelle, die auf einer Seite des Glasscherbengemenges angeordnet ist, und einem Strahlungsempfänger, der auf der anderen Seite des Glasscherbengemenges angeordnet ist.The invention relates to a device for detecting glass ceramic parts in Batch of broken glass, with a radiation source on one side of the Broken glass is arranged, and a radiation receiver on the other Side of the broken glass batch is arranged.
Im Rahmen des zunehmenden Glasrecyclings werden Glasscherben in immer höherem Maße als Rohstoff für die Herstellung von neuen Gläsern eingesetzt: Dabei kann es sich sowohl um Scherben von benutzten und aufbereiteten Gläsern handeln, beispielsweise auch um solche, die durch den Auftrag von (Metall-)Beschichtungen veredelt worden sind, als auch um solche Scherben, die im Laufe eines Glasherstellungsprozesses, z. B. bei der Umstellung von einer Glassorte auf die andere, anfallen und folglich noch unveredelt und unbenutzt sind.In the course of increasing glass recycling, broken glass is becoming increasingly common used as raw material for the production of new glasses: This can be both Deal with broken glass from used and prepared glasses, for example, which have been refined by the application of (metal) coatings, as well as such Shards that are in the course of a glass manufacturing process, e.g. B. when switching from one Glass types on top of each other, and are therefore still unfinished and unused.
Glas meint in Zusammenhang mit dieser Erfindung ohne Kristallisation hergestelltes anorganisches Glas, insbesondere Kalknatronsilikatglas.In the context of this invention, glass means that produced without crystallization inorganic glass, especially soda lime silicate glass.
Bei der Herstellung von Kalknatronsilikat-Flachglas nach dem Floatverfahren beträgt der Anteil an Glasscherben im Rohstoffgemenge je nach herzustellender Glassorte üblicherweise zwischen 20-30 Gew.-%. Mit noch höheren Glasscherbenanteilen im Rohstoffgemenge wird häufig in der Hohlglasindustrie bei der Herstellung von Glasbehältern wie z. B. Flaschen gearbeitet.The share is in the production of soda lime silicate glass using the float process on broken glass in the raw material mixture, depending on the type of glass to be produced between 20-30% by weight. With even higher fragments of broken glass in the raw material batch often in the hollow glass industry in the manufacture of glass containers such. B. bottles worked.
Es versteht sich, daß für die als Rohstoff zur Glasherstellung eingesetzten Glasscherben hinsichtlich der Qualität die gleichen hohen Anforderungen gelten müssen wie für die übrigen Rohstoffe, z. B. Sand, Soda etc. Insofern muß sichergestellt werden, daß sich in dem für die Wiederverwendung vorgesehenen Glasscherbengemenge keine unerwünschten Bestandteile befinden. Bei diesen kann es sich um sogenannte Fremdstoffe wie Holz, Papier, Porzellan, Keramik, Metall etc. handeln, die beispielsweise an den aufzubereitenden Glasscherben anhaften oder im Zuge der Aufbereitung in das Glasscherbengemenge gelangt sind. Zur Ausscheidung solcher hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und Struktur gänzlich andersartiger Materialien kennt der Fachmann eine Reihe von recht zuverlässigen Einrichtungen, die die Fremdstoffe zunächst detektieren, z. B. (Nichteisen-)Metalldetektoren, und die erkannten störenden Teile anschließend aus dem Gemenge entfernen, z. B. Siebe oder Windsichter. It is understood that for the broken glass used as a raw material for glass production in terms of quality, the same high requirements must apply as for the rest Raw materials, e.g. B. sand, soda etc. In this respect, it must be ensured that in the for Reuse batch of broken glass provided no undesirable components are located. These can be so-called foreign substances such as wood, paper, porcelain, Ceramic, metal, etc. act, for example, on the broken glass cling to or get into the broken glass batch during processing. For Elimination of such completely different in terms of their composition and structure Those skilled in the art know of a number of fairly reliable devices that can First detect foreign substances, e.g. B. (non-ferrous) metal detectors, and the detected then remove disruptive parts from the batch, e.g. B. sieves or air classifiers.
Schwieriger ist die Situation, wenn die Fremdstoffe lichtdurchlässig sind und sich hinsichtlich Form und chemischer Zusammensetzung nur wenig von verwertbaren Glasscherben unterscheiden. Dies trifft z. B. auf Glaskeramikscherben zu. Beispielsweise ist es mit Hilfe einer rein visuellen Kontrolle nahezu unmöglich, Scherben aus Glaskeramik in einem Glasscherbengemenge zu identifizieren. Dies gilt umso mehr, wenn gleichzeitig auch Scherben von beschichteten Gläsern vorliegen. Andererseits kann gerade die Anwesenheit von Glaskeramikscherben bei der Glasherstellung zu erheblichen Problemen führen, insbesondere zu vermehrten Glasfehlern, aufgrund der andersartigen Materialeigenschaften der anders als Glas unter Kristallisationsbildung hergestellten Glaskeramik. So liegt beispielsweise der Erweichungspunkt von Glaskeramik in der Regel um einige Hundert Grad höher als der von üblichem Kalknatronsilikatglas, was bei der Glasherstellung dazu führt, daß vorhandene Glaskeramikscherben nicht vollständig aufschmelzen und als das Glas unbrauchbar machende Fremdkörper im Glas eingebunden verbleiben.The situation is more difficult when the foreign matter is translucent and in terms of Form and chemical composition little of usable broken glass differentiate. This applies e.g. B. on glass ceramic shards. For example, it is with help a purely visual inspection almost impossible, fragments of glass ceramic in one Identify broken glass batch. This applies all the more, if at the same time Shards of coated glasses are present. On the other hand, the presence can of glass ceramic fragments lead to considerable problems in glass production, in particular to increased glass defects due to the different material properties the glass ceramic produced differently from glass with the formation of crystallization. So lies for example, the softening point of glass ceramics is usually a few hundred degrees higher than that of conventional soda-lime silicate glass, which leads to the fact that in glass production Do not completely melt existing glass ceramic shards and as the glass unusable foreign objects remain bound in the glass.
Zum Aussortieren von unerwünschten Fremdstoffen aus Glasscherbengemengen sind eine Reihe verschiedener optischer Detektions- und Sortierverfahren entwickelt worden, die auf der Basis arbeiten, daß die Scherben durch eine Lichtquelle be- oder durchleuchtet werden und mit einer Bildauswertung betrachtet werden. Damit läßt sich bei geeigneter Anordnung unterscheiden, ob die Scherben, die entweder im freien Fall oder auf einer transparenten Platte in einem Förderstrom bzw. vereinzelt betrachtet werden, lichtdurchlässig sind oder nicht. Die Bildauswertung erfolgt mit Hilfe einer Kamera und/oder einer optischen Abtasteinrichtung, die in der Lage ist, in Abhängigkeit von der Helligkeit oder der Farbe des durchstrahlten Glasscherbengemenges festzustellen, ob es sich um ungefärbte Glasscherben, um Farbglasscherben oder um unerwünschte Bestandteile handelt. Eine hinter der Erkennungsstrecke angeordnete Sortiereinrichtung, z. B. ein Blasdüsenbalken, eine Pendel klappe oder ein andere geeignete Vorrichtung nimmt dann, von der Bildauswertung gesteuert, die Ausschleusung der unerwünschten Bestandteile vor. Entsprechende Sortiervorrichtungen sind beispielsweise Gegenstand der DE-U 89 13 240 und EP 0 248 281 A2 und sollen hier nicht weiter behandelt werden.For sorting out unwanted foreign matter from broken glass batches are one A number of different optical detection and sorting methods have been developed which are based on the Basis work that the fragments are illuminated or illuminated by a light source and can be viewed with an image evaluation. With a suitable arrangement distinguish whether the shards are either in free fall or on a transparent Plate in a flow or viewed individually, are translucent or not. The image evaluation takes place with the aid of a camera and / or an optical scanning device, which is able, depending on the brightness or the color of the irradiated Batch of broken glass determine whether there are undyed pieces of broken glass Broken glass or unwanted components. One behind the Detection line arranged sorting device, for. B. a blow nozzle bar, a pendulum flap or another suitable device then, controlled by the image evaluation, the removal of unwanted components. Appropriate sorting devices are for example the subject of DE-U 89 13 240 and EP 0 248 281 A2 and are intended here not treated further.
Glaskeramikscherben können, wie Glasscherben, sowohl gefärbt als auch ungefärbt vorliegen. Vom optischen Spektrum her entspricht Glaskeramik im wesentlichen normalem Glas. Glas keramik wird häufig da eingesetzt, wo neben Lichtdurchlässigkeit auch eine hohe Temperaturwechselfestigkeit gefordert ist, die mit Glas nicht erreicht werden kann, zum Beispiel bei Herdvorsatzscheiben, Kaminvorsatzscheiben und dergleichen.Glass ceramic shards, like glass shards, can be both colored and undyed. In terms of the optical spectrum, glass ceramic essentially corresponds to normal glass. Glass Ceramic is often used where, in addition to translucency, there is also a high level Temperature change resistance is required, which cannot be achieved with glass Example with stove front panels, chimney front panels and the like.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, lichtundurchlässige Fremdstoffe in einem Glasscherbengemenge mit Hilfe eines polarisierten Laserstrahls zu detektieren, um sie danach aus dem Glasscherbengemenge auszusortieren (EP 0 413 522 B1, EP 0 550 944 B1). Die Verwirklichung der darin beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen erfordert jedoch einen relativ hohen technischen Aufwand.It has already been suggested that opaque foreign substances in one Detect glass shards with the help of a polarized laser beam in order to detect them afterwards to be sorted out from the broken glass batch (EP 0 413 522 B1, EP 0 550 944 B1). The However, implementation of the methods and devices described therein requires one relatively high technical effort.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung mit den eingangs angegebenen konstruktiven Merkmalen so zu verbessern, daß sie sich mit geringem Mehraufwand auch zum zuverlässigen Detektieren von lichtdurchlässigen Glaskeramikteilen eignet.The object of the invention is to provide a device with the design specified To improve features so that they can also with little additional effort reliable detection of translucent glass ceramic parts.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen der Strahlungsquelle und dem Glasscherbengemenge ein erster Polarisationsfilter (Polarisator) angeordnet ist und daß zwischen dem Glasscherbengemenge und dem Strahlungsempfänger ein zweiter Polarisationsfilter (Analysator) angeordnet ist, dessen Polarisationsebene mit der Polarisationsebene des ersten Polarisationsfilters einen Winkel < 0° einschließt. Vorzugsweise sollen die Polarisationsebenen der beiden Polarisationsfilter zueinander unter einem Winkel von 90° ausgerichtet sein.This object is achieved in that between the radiation source and the Broken glass a first polarization filter (polarizer) is arranged and that a second one between the broken glass batch and the radiation receiver Polarization filter (analyzer) is arranged, the polarization level of which Polarization plane of the first polarization filter encloses an angle <0 °. Preferably the planes of polarization of the two polarization filters should be at an angle to one another of 90 °.
Die Erfindung nutzt eine besondere Eigenschaft von Glaskeramik. Glaskeramik besteht aus einer Glasmatrix und Kristallen, die in diese Glasmatrix eingebettet sind. Durch die unterschiedliche thermische Ausdehnung von Glasmatrix und Kristallen entstehen innere Spannungen. Diese in der Glaskeramik vorhandenen Spannungen werden erfindungsgemäß genutzt, um zwischen Glas und Glaskeramik zu unterscheiden. Wird nämlich ein Glasscherbengemenge, das Glaskeramikteile enthält, von der von der Strahlungsquelle ausgesandten, im ersten Polarisationsfilter polarisierten Strahlung durchstrahlt, dann wird die Polarisationsebene der Strahlung von den Glaskeramikteilen gedreht, und der hinter dem zweiten Polarisationsfilter angeordnete Strahlungsempfänger kann diese von den Glaskeramikteilen veränderte Strahlung detektieren, während die von den Glasscherben durchgelassene Strahlung vom zweiten Polarisationsfilter zurückgehalten wird. The invention uses a special property of glass ceramic. Glass ceramic consists of a glass matrix and crystals embedded in this glass matrix. Through the Different thermal expansion of the glass matrix and crystals arise inside Tensions. These stresses present in the glass ceramic are invented used to distinguish between glass and glass ceramic. Namely becomes a Broken glass, containing glass ceramic parts, from that of the radiation source emitted radiation polarized in the first polarization filter, then the Polarization plane of the radiation from the glass ceramic parts rotated, and that behind the arranged radiation receivers can this from the Glass ceramic parts detect changed radiation while that from the broken glass transmitted radiation is retained by the second polarization filter.
Die Trennung des Glasscherbengemenges in Glaskeramik- und Glasscherben kann dann in bekannter Weise, von einer Auswertung gesteuert, mit Blasdüsen, Klappen oder dergleichen vorgenommen werden.The separation of the broken glass batch into broken glass and broken glass can then be done in known manner, controlled by an evaluation, with blow nozzles, flaps or the like be made.
Vorzugsweise sollten die Polarisationsfilter als parallel zueinander ausgerichtete flächige Polarisatoren ausgebildet sein. Insbesondere können die Polarisationsfilter aus Kunststoffolien bestehen, die wenigstens einseitig durch eine Glasplatte gestützt und geschützt sind.The polarization filters should preferably be in the form of two-dimensional planes aligned parallel to one another Polarizers can be formed. In particular, the polarization filters can be made of plastic films exist, which are supported and protected at least on one side by a glass plate.
Neben monochromatischem Licht hoher Intensität ist es besonders bevorzugt, wenn die Strahlungsquelle sichtbares Licht im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm, vorzugsweise von 480 nm bis 650 nm aussendet. Es ist auch möglich, im Bereich des Strahlungsempfängers anstelle von Hell/Dunkel-Werten farbige Änderungen zu erzeugen, wenn einer der Polarisationsfilter zusätzlich eine λ/4-Folie aufweist. Auf diese Weise kann der Kontrast deutlich verbessert werden.In addition to high-intensity monochromatic light, it is particularly preferred if the Radiation source visible light in the wavelength range from 380 nm to 780 nm, preferably emits from 480 nm to 650 nm. It is also possible in the area of Generate color changes instead of light / dark values, if one of the polarization filters additionally has a λ / 4 film. In this way, the Contrast can be improved significantly.
Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Detektieren von Glaskeramikteilen in einem Glasscherbengemenge.The following is an embodiment of the invention shown in the drawing explained. The single figure shows schematically a device for detecting Glass ceramic parts in a broken glass batch.
Ein Glasscherbengemenge, bestehend aus Kalknatronsilikat-Flachglasscherben, das Glaskeramikteile enthält, wird von einem nur angedeuteten Förderer 1 mit angeschlossener Rutsche 2 in Richtung der Pfeile 3 herangeführt und fällt über eine Fallstrecke 4 bis in den Be reich einer Klappe 5, die in Richtung des Doppelpfeils 6 verschwenkbar ist. Je nach Schwenkstellung der Klappe 5 werden detektierte Glaskeramikteile in Richtung des Pfeils 7 abgelenkt, während reines Glasscherbengemenge in Richtung des Pfeils 8 abgelenkt wird.A broken glass batch consisting of soda-lime flat glass fragments, which contains glass ceramic parts, is brought up by an only indicated conveyor 1 with a connected slide 2 in the direction of arrows 3 and falls over a falling distance 4 into the loading area of a flap 5 , in the direction of the double arrow 6 is pivotable. Depending on the pivoting position of the flap 5 , detected glass ceramic parts are deflected in the direction of arrow 7 , while pure glass shards are deflected in the direction of arrow 8 .
Auf einer Seite der Fallstrecke 4 ist eine Strahlungsquelle 9 angeordnet, die bei der dargestellten Ausführung sichtbares Licht aussendet. Zwischen der Strahlungsquelle 9 und der Fallstrecke 4 ist ein erster Polarisationsfilter 10 angeordnet. Die Strahlungsquelle 9 und der erste Polarisationsfilter 10 könnten auch eine Baueinheit bilden. Es liegt außerdem im Rahmen der Erfindung, eine bereits polarisierte Strahlungsquelle wie z. B. einen He-Ne-Laser zu verwenden. A radiation source 9 is arranged on one side of the drop section 4 and emits visible light in the embodiment shown. A first polarization filter 10 is arranged between the radiation source 9 and the falling path 4 . The radiation source 9 and the first polarization filter 10 could also form a structural unit. It is also within the scope of the invention to use an already polarized radiation source such as e.g. B. to use a He-Ne laser.
Auf der anderen Seite der Fallstrecke 4 befindet sich ein Strahlungsempfänger 11, und zwischen dem Strahlungsempfänger 11 und der Fallstrecke 4 ist ein zweiter Polarisationsfilter 12 angeordnet. Die Polarisationsebenen der beiden Polarisationsfilter 10, 12 sind bei der dargestellten Ausführung unter einem Winkel von 90° zueinander ausgerichtet.A radiation receiver 11 is located on the other side of the fall path 4 , and a second polarization filter 12 is arranged between the radiation receiver 11 and the fall path 4 . In the embodiment shown, the polarization planes of the two polarization filters 10 , 12 are aligned at an angle of 90 ° to one another.
Im übrigen sind beide Polarisationsfilter 10, 12 als parallel zueinander ausgerichtete, flachige Polarisatoren ausgebildet, die jeweils aus geeigneten Kunststoffolien bestehen. Die Kunststoffolien sind beidseitig zwischen Glasplatten eingebettet und dadurch gestützt und geschützt.In addition, both polarization filters 10 , 12 are designed as parallel, flat polarizers, each consisting of suitable plastic films. The plastic films are embedded on both sides between glass plates and are therefore supported and protected.
Bei der dargestellten Ausführung ist zwischen dem Strahlungsempfänger 11 und dem zweiten Polarisationsfilter 12 noch eine λ/4-Folie 13 als kontrasterhöhendes Element angeordnet.In the embodiment shown, a λ / 4 film 13 is arranged between the radiation receiver 11 and the second polarization filter 12 as a contrast-increasing element.
Vom Glasscherbengemenge mitgeführte Glaskeramikteile drehen aufgrund ihrer inneren Spannungen die Polarisationsebene des vom ersten Polarisationsfilter 12 durchgelassenen polarisierten Lichtes, so daß diese Glaskeramikteile im Strahlungsempfänger 11 als heller, nach Maßgabe der λ/4-Folie 13 farbiger Fleck abgebildet werden. Die reinen Glasscherben des Glasscherbengemenges verändern die Polarisation des Lichts nicht, so daß durch sie hindurchgegangenes Licht durch den zweiten Polarisationsfilter nicht hindurchgelassen wird.Glass ceramic parts carried by the broken glass batch rotate the polarization plane of the polarized light transmitted by the first polarization filter 12 due to their internal voltages, so that these glass ceramic parts are imaged in the radiation receiver 11 as a lighter, colored spot according to the λ / 4 film 13 . The pure broken glass of the broken glass batch does not change the polarization of the light, so that light which has passed through it is not passed through the second polarization filter.
Eine nicht dargestellte, dem Strahlungsempfänger 11 nachgeschaltete Auswerteeinrichtung steuert die Schwenkbewegung der Klappe 5, so daß Glaskeramikteile aus dem Glasscherbengemenge aussortiert werden.An evaluation device (not shown), which is connected downstream of the radiation receiver 11, controls the pivoting movement of the flap 5 , so that glass ceramic parts are sorted out from the broken glass batch.
Claims (6)
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| DE1998132856 DE19832856A1 (en) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | Detector for glass-ceramic fragments within broken glass mixtures with polarization filters positioned between the stream of broken glass mixture and respectively a light source and a receiver |
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