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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerteilen von Niederdruckentladungslampen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Vorrichtung dient dem Zerteilen, beispielsweise dem Halbieren von Niederdruckentladungslampen, insbesondere von Kaltkathodenröhren der Hintergrundbeleuchtung von LCD-Bildschirmen, wobei die Niederdruckentladungslampen eine Glasröhre mit einem geschlossenen und gasgefüllten Innenraum aufweisen.
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Bei einem bekannten Verfahren zum Recycling bzw. Zerteilen von Leuchtstoffröhren nach
DE 38 42 888 A1 werden die Leuchtstoffröhren an ihren Enden von geschlossenen Arbeitsbehältern umfasst und sind dadurch gegen die Umgebung abgeschlossen. Danach werden die Lampenenden abgetrennt und enthaltene Wertstoffe sowie Schadstoffe aus dem Lampenkörper entfernt.
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Bei einem weiteren bekannten Verfahren zur Entsorgung und Wiederverwendung von Leuchtstoffröhren nach
DE 41 31 974 C2 werden die Metallkappen der Leuchtstoffröhren abgetrennt und das in den Leuchtstoffröhren enthaltene Stoffgemisch herausgespült, wobei sich die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einem geschlossenen System befindet.
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Ein Nachteil der bekannten Verfahren liegt darin, dass beim Zerteilen der Glasröhren stets Gas und/oder Schadstoffe entweichen und das Verfahren deshalb in einem gasdichten Raum durchgeführt werden muss, was sich wiederum in Bezug auf Aufwand, Kosten und Einsatzmöglichkeiten nachteilig auswirkt.
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Ferner besteht der Wunsch, Niederdruckentladungslampen, insbesondere lange und dünne Niederdruckentladungslampen, wie beispielsweise die Kaltkathodenröhren der Hintergrundbeleuchtung von LCD-Bildschirmen bereits an ihrem Einsatzort und vor dem Ausbau zu zerteilen, um einen einfacheren Ausbau zu ermöglichen und das Zerstörungsrisiko beim Ausbau zu reduzieren.
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Weiter ist es gewünscht, Niederdruckentladungslampen, insbesondere lange und dünne Niederdruckentladungslampen, vor dem Transport zu Recyclingeinrichtungen zu zerteilen und damit das Zerstörungsrisiko beim Transport und bei der weiteren Handhabung der Röhren zu reduzieren.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Zerteilen von Niederdruckentladungslampen anzugeben, die die vorstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise überwindet und/oder den genannten Anforderungen zumindest teilweise gerecht wird und insbesondere ein Verfahren ermöglicht, während dem kein Gas und/oder keine Schadstoffe, beispielsweise Quecksilber, aus den Niederdruckentladungsröhren entweichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Zerteilen von Niederdruckentladungslampen ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Erwärmungsvorrichtung, insbesondere einen Laser und/oder einen Gasbrenner und/oder eine Heißzange, umfasst, die dazu ausgebildet ist, die Glasröhre in einem Schmelzbereich um eine vorgesehene Trennstelle auf eine Temperatur zu erwärmen, die mindestens der Schmelztemperatur des Glases der Glasröhre im Schmelzbereich um die Trennstelle entspricht, jedoch niedriger als die Sublimationstemperatur des Glases der Glasröhre im Bereich um die Trennstelle ist. Die Vorrichtung umfasst dabei mindestens eine Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung eine Abschaltautomatik zum Abschalten der Erwärmungsvorrichtung aufweist, wobei die Steuereinrichtung mindestens einen Datenspeicher zum Speichern eines oder mehrerer vordefinierter Schwellenwerte eines oder mehrerer Parameter und mindestens eine Messeinrichtung und/oder mindestens eine Sensoreinrichtung zum Erfassen dieses oder dieser Parameter umfasst, die dazu ausgebildet sind, die Abschaltautomatik beim Erreichen des Schwellenwertes oder mindestens eines der Schwellenwerte auszulösen und damit die Erwärmungsvorrichtung auszuschalten.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen insbesondere darin, dass die Glasröhre und damit auch der geschlossene und gasgefüllte Innenraum der Glasröhre in zwei oder mehrere Teile geteilt werden können, ohne dass hierbei der geschlossene und gasgefüllte Innenraum der Glasröhre geöffnet wird, d.h. es können kein Gas und keine Schadstoffe, beispielsweise Quecksilber, entweichen. Dies hat wiederum zur Folge, dass keine weitere Vorrichtung benötigt wird, die den Raum um die Vorrichtung gasdicht abschließt.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass der Parameter die Zeit seit Einschalten der Erwärmungsvorrichtung und/oder die Temperatur des Glases im Schmelzbereich und/oder ein geometrischer Parameter, insbesondere der Durchmesser des Bruchbereichs und/oder ein optischer Parameter und/oder ein akustischer Parameter und/oder ein Betriebsparameter der Erwärmungsvorrichtung ist.
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Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung sind der oder die vordefinierten Schwellenwerte derart festgelegt, dass bei Erreichen des oder der Schwellenwerte das geschmolzene Glas sich in einem Bruchbereich um die Trennstelle zu einem kompakten Glaskörper ohne gasgefüllten Innenraum zusammengezogen hat und dadurch zwei durch den Bruchbereich voneinander getrennte geschlossene und gasgefüllte Innenräume entstanden sind und der kompakte Glaskörper im Bruchbereich durch weiteres Erwärmen und/oder mechanische Krafteinwirkung getrennt wurde.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante sind der oder die vordefinierten Schwellenwerte derart festgelegt, dass bei Erreichen des oder der Schwellenwerte das geschmolzene Glas sich in einem Bruchbereich um die Trennstelle zu einem kompakten Glaskörper ohne gasgefüllten Innenraum zusammengezogen hat und dadurch zwei durch den Bruchbereich voneinander getrennte geschlossene und gasgefüllte Innenräume entstanden sind.
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Beispielsweise umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Brucheinrichtung, wobei die Brucheinrichtung Teil der Heißzange ist und zum Trennen eines oder des kompakten Glaskörpers ohne gasgefüllten Innenraum, der sich bei Erreichen des oder der Schwellenwerte durch Zusammenziehen des geschlossenen Glases in einem oder dem Bruchbereich um die Trennstelle gebildet hat, mittels mechanischer Krafteinwirkung ausgebildet ist.
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Vorzugsweise arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung nach einer beliebigen Variante des nachfolgend beschriebenen Verfahrens zum Zerteilen von Niederdruckentladungslampen.
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Bei einem Verfahren zum Zerteilen von Niederdruckentladungslampen wird die Glasröhre und damit auch der geschlossene und gasgefüllte Innenraum der Glasröhre in zwei oder mehrere Teile geteilt, ohne dass hierbei der geschlossene und gasgefüllte Innenraum der Glasröhre geöffnet wird, d.h. es können kein Gas und keine Schadstoffe, beispielsweise Quecksilber, entweichen. Hierzu wird die Glasröhre in einem Schmelzbereich um eine vorgesehene Trennstelle durch mindestens eine Erwärmungsvorrichtung auf eine Temperatur erwärmt, die mindestens der Schmelztemperatur des Glases der Glasröhre im Schmelzbereich um die Trennstelle entspricht, jedoch niedriger als die Sublimationstemperatur des Glases der Glasröhre im Schmelzbereich um die Trennstelle ist. Die Erwärmung erfolgt mindestens so lange, bis das geschmolzene Glas sich in einem Bruchbereich um die Trennstelle zu einem kompakten Glaskörper ohne gasgefüllten Innenraum zusammengezogen hat und dadurch zwei durch den Bruchbereich voneinander getrennte, geschlossene und gasgefüllte Innenräume entstanden sind. Der Bruchbereich ist hierbei kleiner als der Schmelzbereich. Abschließend wird der kompakte Glaskörper im Bruchbereich durch weiteres Erwärmen und/oder durch mechanische Krafteinwirkung getrennt.
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Die Vorteile eines solchen Verfahrens liegen insbesondere darin, dass die Glasröhre und damit auch der geschlossene und gasgefüllte Innenraum der Glasröhre in zwei oder mehrere Teile geteilt werden kann, ohne dass hierbei der geschlossene und gasgefüllte Innenraum der Glasröhre geöffnet wird, d.h. es können kein Gas und keine Schadstoffe, beispielsweise Quecksilber, entweichen. Dies hat wiederum zur Folge, dass keine weitere Vorrichtung benötigt wird, die den Raum um die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gasdicht abschließt.
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Weitere Vorteile des Verfahrens liegen somit in einem geringen Raumbedarf, einem geringen Kostenaufwand und insbesondere flexiblen Einsatzmöglichkeiten.
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Des Weiteren vorteilhaft ist die Möglichkeit, die Niederdruckentladungslampen, insbesondere lange und dünne Niederdruckentladungslampen, vor dem Ausbau noch direkt am Einsatzort und/oder vor dem Transport zu zerteilen und damit zu verkürzen. Daraus resultieren ein besonders einfacher und schneller Ausbau, eine vereinfachte Handhabung und ein vereinfachter Transport sowie insbesondere ein deutlich verringertes Zerstörungsrisiko für die Niederdruckentladungslampen.
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Bei den Niederdruckentladungslampen kann es sich um Kaltkathodenröhren und/oder Neonröhren und/oder Glimmlampen und/oder Leuchtstofflampen und/oder Niederdruck-Natriumdampflampen handeln.
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Eine mögliche Einsatzmöglichkeit des Verfahrens wäre der Einsatz bei Kaltkathodenröhren der Hintergrundbeleuchtung von LCD-Bildschirmen. So wird ein LCD-Bildschirm derart zerlegt, dass die Kaltkathodenröhren freigelegt werden, indem der darüberliegende Teil des LCD-Bildschirms entfernt wird. Eine Beschädigung oder Zerstörung der Kaltkathodenröhren soll dabei möglichst ausgeschlossen werden. Der herausgeschnittene Teil des LCD-Bildschirms wird in einem nächsten Schritt beseitigt und anschließend das erfindungsgemäße Verfahren auf die freigelegten Kaltkathodenröhren des LCD-Bildschirms angewendet, wodurch ein einfacher und schneller Ausbau der Kaltkathodenröhren ermöglicht und zusätzlich das Risiko der Zerstörung der Kaltkathodenröhren minimiert wird.
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Beispielsweise ist die mindestens eine Erwärmungsvorrichtung ein Laser oder sie umfasst einen Laser. Das Glas wird durch den Laser im Schmelzbereich der Glasröhre mittels Laserstrahlung geschmolzen. Der Laser kann dabei derart eingestellt und/oder die Glasröhre und der Laser können dabei derart relativ zueinander positioniert werden, dass sich der Schmelzbereich und die vorgesehene Trennstelle der Glasröhre im Streubereich des Lasers befinden, so dass ein Laserschneiden vermieden und ein Schmelzen des Glases der Glasröhre im Schmelzbereich bewirkt wird.
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Beim Laserschneiden wird der fokussierte Laserstrahl an der Schneidfront des zu schneidenden Materials absorbiert und bringt so die zum Schneiden benötigte Energie ein und führt zum Verdampfen (Sublimation), Schmelzen und/oder Verbrennen des Materials. Bei der Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens befinden sich der Schmelzbereich und die vorgesehene Trennstelle der Glasröhre im Streubereich des Lasers und damit im nicht-fokussierten Bereich des Laserstrahls. Das bedeutet, dass das Glas nicht durch den Laserstrahl getrennt wird, sondern vielmehr durch die abstrahlende Wärme des Laserstrahls geschmolzen wird. Ein Laserschneiden findet bei dem erfindungsgemäßen Verfahren somit nicht statt.
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Alternativ ist die mindestens eine Erwärmungsvorrichtung ein Gasbrenner oder umfasst einen Gasbrenner, so dass das Glas im Schmelzbereich der Glasröhre mittels Gasflamme geschmolzen wird. Dem Gasbrenner kann dabei ein brennbares Gas, insbesondere Wasserstoff, als Brennstoff zugeführt und durch eine Zündeinrichtung entflammt werden.
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Beispielsweise kann der Gasbrenner derart eingestellt und/oder die Glasröhre und die Gasflamme des Gasbrenners derart relativ zueinander positioniert werden, dass der Schmelzbereich und die vorgesehene Trennstelle der Glasröhre derart vom Hitzezentrum der Gasflamme beabstandet sind, dass ein Sublimieren des Glases der Glasröhre vermieden und ein Schmelzen des Glases der Glasröhre im Schmelzbereich bewirkt wird.
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Gemäß einer alternativen Weiterbildung ist die mindestens eine Erwärmungsvorrichtung eine Heißzange oder umfasst eine Heißzange und das Glas wird im Schmelzbereich der Glasröhre mittels Wärmeübertragung durch die Heißzange geschmolzen.
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Beispielsweise erwärmt die Heißzange die Glasröhre in einem ersten Schritt so lange, bis das geschmolzene Glas sich in dem Bruchbereich um die Trennstelle zu einem kompakten Glaskörper ohne gasgefüllten Innenraum zusammengezogen hat und dadurch zwei durch den Bruchbereich voneinander getrennte, geschlossene und gasgefüllte Innenräume entstanden sind. In einem zweiten Schritt trennt die Heißzange den kompakten Glaskörper im Bruchbereich an der vorgesehenen Trennstelle durch mechanische Krafteinwirkung.
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Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
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1 Niederdruckentladungslampen 1 zu einem Zeitpunkt t1 und einem Zeitpunkt t2 während der Anwendung eines mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt durchführbaren Verfahrens in einer prinzipiellen Darstellung;
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2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer prinzipiellen Darstellung.
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Einander entsprechende Teile und Komponenten in 1 bis 2, auch über die verschiedenen Ausführungsbeispiele hinweg, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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1 zeigt eine Niederdruckentladungslampe 1 zu einem ersten Zeitpunkt t1 und einem zweiten Zeitpunkt t2 während der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer prinzipiellen Darstellung. Bei der Niederdruckentladungslampe kann es sich zum Beispiel um die Kaltkathodenröhre der Hintergrundbeleuchtung von LCD-Bildschirmen handeln. Die Niederdruckentladungslampe 1 weist eine Glasröhre 2 mit einem geschlossenen und gasgefüllten Innenraum 3 auf sowie je eine Endstück 10 an den beiden Enden der Niederdruckentladungslampe 1, das beispielsweise als Endkappe oder Fassung ausgebildet sein kann.
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Die Glasröhre 2 wird zu einem Zeitpunkt t1 in einem Schmelzbereich B um eine vorgesehene Trennstelle 5 durch eine Erwärmungsvorrichtung 4 auf eine Temperatur erwärmt, die mindestens der Schmelztemperatur des Glases der Glasröhre 2 im Schmelzbereich B um die Trennstelle 5 entspricht, jedoch niedriger ist als die Sublimationstemperatur des Glases der Glasröhre 2 im Schmelzbereich B um die Trennstelle 5.
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Die Glasröhre 2 und damit auch der geschlossene und gasgefüllte Innenraum 3 der Glasröhre 2 wird dadurch in zwei Teile geteilt, ohne dass hierbei der geschlossene und gasgefüllte Innenraum 3 der Glasröhre 2 geöffnet wird.
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Die Erwärmung erfolgt anschließend bis zu einem Zeitpunkt t2 bei dem das geschmolzene Glas sich in einem Bruchbereich A um die Trennstelle 5 zu einem kompakten Glaskörper 6 ohne gasgefüllten Innenraum 3 zusammengezogen hat und dadurch zwei durch den Bruchbereich A voneinander getrennte, geschlossene und gasgefüllte Innenräume 3' entstanden sind.
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Der kompakte Glaskörper 6 im Bruchbereich A wird in einem nächsten Schritt durch weiteres Erwärmen durch die Erwärmungsvorrichtung 4 endgültig getrennt. Alternativ ist auch eine Trennung durch mechanische Krafteinwirkung möglich.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 7 zum Zerteilen von Niederdruckentladungslampen 1 in einer prinzipiellen Darstellung. Bei den Niederdruckentladungslampen 1 kann es sich zum Beispiel um die Kaltkathodenröhren der Hintergrundbeleuchtung von LCD-Bildschirmen handeln. Die Niederdruckentladungslampen 1 weisen eine Glasröhre 2 mit einem geschlossenen und gasgefüllten Innenraum 3 auf sowie je eine Endstück 10 an den beiden Enden der Niederdruckentladungslampen 1, das beispielsweise als Endkappe oder Fassung ausgebildet sein kann.
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Die Vorrichtung 7 zum Zerteilen von Niederdruckentladungslampen 1 ist insbesondere ausgebildet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dazu umfasst die Vorrichtung 7 eine Erwärmungsvorrichtung 4, die als Laser ausgebildet ist und die Glasröhre 2 in einem Schmelzbereich B um eine vorgesehene Trennstelle 5 auf eine Temperatur erwärmt, die mindestens der Schmelztemperatur des Glases der Glasröhre 2 im Schmelzbereich B um die Trennstelle 5 entspricht, jedoch niedriger als die Sublimationstemperatur des Glases der Glasröhre 2 im Bereich um die Trennstelle 5 ist.
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Die Vorrichtung 7 umfasst des Weiteren eine Steuereinrichtung 8, die eine Abschaltautomatik zum Abschalten der Erwärmungsvorrichtung aufweist und mindestens einen Datenspeicher zum Speichern eines vordefinierten Schwellenwerts eines Parameters und mindestens eine Sensoreinrichtung 9 zum Erfassen dieses Parameters. Bei dem Parameter handelt es sich um einen geometrischen Parameter, beispielsweise den Durchmesser des Bruchbereichs A, der durch die Sensoreinrichtung 9 optisch erfasst wird. Alternativ zum Durchmesser des Bruchbereichs kann auch die Zeit seit Einschalten der Erwärmungsvorrichtung 4 gemessen werden.
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Die Steuereinrichtung 8 löst die Abschaltautomatik beim Erreichen des Schwellenwertes aus und schaltet damit die Erwärmungsvorrichtung 4 aus. Der vordefinierte Schwellenwert ist dabei derart festgelegt, dass bei Erreichen des Schwellenwerts das geschmolzene Glas sich in einem Bruchbereich A um die Trennstelle 5 zu einem kompakten Glaskörper ohne gasgefüllten Innenraum zusammengezogen hat und dadurch zwei durch den Bruchbereich A voneinander getrennte, geschlossene und gasgefüllte Innenräume 3' entstanden sind (siehe 1). Der kompakte Glaskörper 6 im Bruchbereich A wird anschließend, beispielsweise durch mechanische Krafteinwirkung, getrennt, hierzu kann die Vorrichtung 7 eine Brucheinrichtung (nicht dargestellt) umfassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Niederdruckentladungslampe
- 2
- Glasröhre
- 3
- Innenraum
- 3'
- Innenräume
- 4
- Erwärmungsvorrichtung
- 5
- Trennstelle
- 6
- kompakter Glaskörper
- 7
- Vorrichtung
- 8
- Steuereinrichtung
- 9
- Sensoreinrichtung
- 10
- Endstück
- A
- Bruchbereich
- B
- Schmelzbereich
- t1
- erster Zeitpunkt
- t2
- zweiter Zeitpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3842888 A1 [0002]
- DE 4131974 C2 [0003]
