DE3823356A1 - Vorrichtung zum abscheiden von metallteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Abscheiden von Metallteilen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

In der kunststoffverarbeitenden Industrie ist eine Vorrichtung zum Abscheiden von Metallteilen bekannt, die in Leitungen eingesetzt wird, in denen körniger oder pulvriger Kunststoff z.B. aus dem Kunststoff­ lager in ein Zwischenlager an einer kunststoffverar­ beitenden Maschine gefördert wird. Die bekannte Vor­ richtung hat zwei räumlich voneinander getrennte Bestandteile, die in einem Abstand hintereinander in die Förderleitung eingesetzt werden, und zwar eine Induktionsspule als Metall-Detektor zum Erfassen von in dem Kunststoff mitgeführten Metall­ teilen und ein Gehäuse mit einem von einem Betätigungs­ organ betätigten beweglichen Absperrkörper in der Art einer Ventilkappe zum Absperren der Förderleitung und Herausleiten des Kunststoffs, der die von der Induk­ tionsspule erfaßten Metallteile mit sich führt.

Die Induktionsspule hat einen axialen Durchgang, der so mit der Förderleitung verbunden wird, daß der Kunststoff durch die Induktionsspule hindurchge­ fördert wird und im Kunststoff mitgeführte Metallteile die Induktivität der Induktionsspule verändern, was zu einem an der Induktionsspule abgreifbaren Aus­ gangssignals führt.

Das Gehäuse mit der Ventilkappe hat eine Zulauföffnung für den Kunststoff und eine erste und eine zweite Ablauf­ öffnung. Die erste Ablauföffnung ist mit der Fortset­ zung der Förderleitung verbunden, die zweite Ablauf­ öffnung befindet sich z.B. über einem Auffangbehälter. Die Ventilklappe hat eine Ruhestellung, in der sie den Durchgang für den Kunststoff durch das Gehäuse von der Zulauföffnung zu der ersten Ablauföffnung freigibt. Ein dem Betätigungsorgan der Ventilklappe zugeführtes Ausgangssignal der Induktionsspule führt zu einer kurzzeitigen Stellungsänderung der Ventilklappe indem das Betätigungsorgan die Ventilklappe aus ihrer Ruhe­ stellung in eine Stellung schwenkt, in der sie den Durchgang für den Kunststoff durch das Gehäuse von der Zulauföffnung zur ersten Ablauföffnung versperrt und stattdessen einen Durchgang durch das Gehäuse zwischen der Zulauföffnung und der zweiten Ablauföff­ nung freigibt, so daß der Kunststoff kurzzeitig aus der Förderleitung herausgeleitet und z.B. in den Auffangbe­ hälter gefördert wird. Die Dauer der Stellungsänderung ist so bemessen, daß solange Kunststoff aus der Förder­ leitung herausgeleitet wird, bis unter normalen Umständen auch der Kunststoff aus der Induktionsspule mit den Metallteilen, die das Ausgangssignal beim Durchgang durch die Induktionsspule ausgelöst haben, herausge­ leitet ist, bevor die Ventilklappe mit Hilfe des Betätigungsorgans in ihre Ruhestellung zurückkehrt.

Die bekannte Vorrichtung hat mehrere Nachteile. So ist ihre Zuverlässigkeit, die von der Induktionsspule erfaßten Metallteile auch tatsächlich aus dem Kunst­ stoffstrom in der Förderleitung herauszuleiten, ab­ hängig von der Gleichförmigkeit der Fördergeschwindig­ keit des Kunststoffs in der Förderleitung, auf die die Vorrichtung eingestellt ist. Die Einstellung auf eine bestimmte Fördergeschwindigkeit erfolgt dadurch, daß das Gehäuse mit der Ventilklappe in einem bestimmten Abstand von der Induktionsspule in die Förderleitung eingesetzt wird, wodurch festgelegt wird, wie hoch die Fördergeschwindigkeit maximal sein darf, damit der Kunst­ stoff mit den von der Induktionsspule erfaßten Metall­ teilen auch sicher von der durch das Ausgangssignal über das Betätigungsorgan betätigten Ventilklappe, was eine gewisse Zeit erfordert, in der der Kunststoff mit den erfaßten Metallteilen eine entsprechende Strecke in der Förderleitung zurücklegt, aus der Förderleitung heraus­ geleitet und nicht etwa, noch kurz bevor die Ventilklappe ihre Stellung zum Herausleiten einnehmen kann, durch das Gehäuse in die Fortsetzung der Förderleitung weiter­ gefördert wird. Da aber eine Gleichförmigkeit der Förder­ geschwindigkeit nicht bei allen Fördereinrichtungen ga­ rantiert werden kann, da die pro Zeiteinheit geförderte Kunststoffmenge wegen einer kaum vermeidbaren ungleich­ mäßigen Beschickung der Förderleitung schwanken kann, ist es sehr wahrscheinlich, daß die maximal zulässige Förder­ geschwindigkeit, auf die die Vorrichtung eingestellt ist, jederzeit überschritten werden kann.

Der damit verbundenen Gefahr, daß erfaßte Metallteile nicht mehr zuverlässig von der Ventilklappe heraus­ geleitet, sondern stattdessen mit dem Kunststoff weiter­ gefördert werden, könnte z.B. dadurch entgegenge­ wirkt werden, daß der Abstand zwischen der Induk­ tionsspule und dem Gehäuse mit der Ventilklappe um einen Sicherheitszuschlag erhöht wird. Dadurch kann sich aber die zur Verarbeitungsmaschine geförderte Menge verarbeitungsfähigen Kunststoffs merklich ver­ ringern, weil auf diese Weise in der Regel mehr als notwendig aus der Förderleitung herausgeleitet wird, was ein weiterer Nachteil ist.

Die Gefahr, daß nicht alle von der Induktionsspule erfaßten Metallteile restlos aus der Förderleitung herausgeführt werden können, ergibt sich aber auch dann, wenn die zulässige Fördergeschwindigkeit unter­ schritten wird, da in diesem Falle unter Umständen die auf die zulässige Fördergeschwindigkeit ange­ paßte Dauer der Stellung der Ventilklappe für das Herausleiten des Kunststoffs mit den Metallteilen zu kurz ist, um den gesamten Abschnitt des Kunst­ stoffstroms mit den erfaßten Metallteilen sicher herauszuleiten, bevor die Ventilklappe in ihre Ruhe­ stellung zurückkehrt. Auch hier könnte ein Sicher­ heitszuschlag in Form einer Verlängerung der Dauer des Herausleitens des Kunststoffstromes dafür sorgen, daß alle erfaßten Metallteile auch bei einer unvor­ hergesehenen Verringerung der Fördergeschwindigkeit aus der Förderleitung herausgeführt werden können. Allerdings verringert sich auch durch einen solchen Sicherheitszuschlag die an der Verarbeitungsmaschine 25 verfügbare Menge verarbeitungsfähigen Kunststoffs, was sich schließlich auch nachteilig auf die Versorgungs­ lage der den geförderten Kunststoff verarbeitenden Maschine auswirken kann.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung liegt darin, daß trotz der in einem gewissen Umfange mög­ lichen Anpassung der Vorrichtung an von Fördervorgang zu Fördervorgang unterschiedliche Fördergeschwindigkeiten durch Veränderung des Abstandes zwischen der Induktionsspule und dem Gehäuse mit der Ventilklappe eine bestimmte Fördergeschwindigkeit nicht weiter unterschritten werden kann, da die Ventilklappe und ihr Betätigungsorgan zum Erfüllen ihrer Funktion bauartbedingt eine bestimmte Reaktionszeit auf das Ausgangssignal der Induktions­ spule benötigen, in der der geförderte Kunststoff mit den erfaßten Metallteilen eine bestimmte Strecke in der Kunststoffleitung zurücklegen können muß. Aus diesem Grund ist die bekannte Vorrichtung z.B. nicht dort ver­ wendbar, wo der auf Metallteile zu kontrollierende Kunststoff direkt in den Maschinentrichter einer kunst­ stoffverarbeitenden Maschine gefördert werden soll, aus dem er - wie beim Extrudieren - von einer langsam lau­ fenden oder - wie beim Spritzgießen - von einer inter­ mittierend arbeitenden Maschinenförderschnecke abgezogen wird, da dies zu Stockungen in einer Förderleitung mit hoher Fördergeschwindigkeit führen würde, so daß dadurch nicht nur die Ventilklappe einer in die Förderleitung eingebauten bekannten Vorrichtung blockiert, sondern vor allem die Steuerung der Ventilklappe durch die Induktions­ spule unwirksam würde, da erfaßte Metallteile nicht mehr bestimmungsgemäß in einem Abstand hinter der Induktions­ spule herausgeleitet werden könnten.

Stattdessen wird wie schon gesagt, die bekannte Vor­ richtung in Förderleitungen eingesetzt, in denen Kunst­ stoff in Zwischenläger an den kunststoffverarbeitenden Maschinen mit einer relativ hohen Fördergeschwindig­ keit gefördert wird. Diese Zwischenlagerung stellt aber eine erneute Gefahr dar, da der von Metallteilen ge­ reinigte Kunsstoff in der Zeit bis zu seiner Verarbeitung durch eine Maschine erneut durch Metallteile verunreinigt werden kann, was die Zuverlässigkeit der bekannten Vorrichtung zusätzlich in Frage stellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Abscheiden von Metallteilen aus einem Strom von körnigem oder pulvrigem Kunststoff zu schaffen, die die vorgenannte Nachteile nicht mehr aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteil­ hafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Dadurch, daß die - wie im Stand der Technik - als Metall-Detektor verwendete Induktionsspule nicht nur dazu vorgesehen ist, Metallteile in einem durch ihren axial angeordneten Durchgang hindurchgeleiteten Kunststoffstrom zu erfassen, sondern weil sie zu­ gleich Bestandteil eines Absperrkörpers ist und dadurch, daß der Absperrkörper in einem Gehäuse zwischen einer ersten Position, in der der Durchgang der Induktionsspule die Zulauföffnung des Gehäuses durchgehend mit einer ersten Ablauföffnung verbindet und einer zweiten Position, in der die Zulauföffnung versperrt ist und der Durchgang der Induktionsspule mit der zweiten Ablauföffnung fluchtet, quer zur Durchlaufrichtung des Kunststoffs durch das Gehäuse hin und her verschiebbar angeordnet ist, hat die erfindungsgemäße Vorrichtung folgende Vorteile:

• - absolut sicheres, auch von unvorsehbaren Änderungen der Fördergeschwindigkeit des Kunststoffs in einer Förderleitung unabhängiges Abscheiden von Metall­ teilen aus dem Kunststoffstrom, da das Erfassen und Herausleiten der Metallteile nicht in zwei räumlich voneinander getrennten Bauteilen erfolgt, sondern ohne zeitliche Verzögerung unmittelbar aufeinanderfolgend und damit unabhängig von der Fördergeschwindigkeit von ein und demselben Bauteil, nämlich der Induktionsspule, die Bestandteil des Absperrkörpers ist, vorgenommen wird; vielfältige Verwendungsmöglichkeiten, da ohne Ver­ änderung der Bauausführung in einem großen Geschwindig­ keitsbereich verwendbar, insbesondere aber dort, wo Kunststoff sehr langsam in Leitungen gefördert wird bzw. mittels seiner natürlichen Schwerkraft in den Maschinentrichter einer Kunststoffverarbeitungsmaschi­ ne geleitet und aus diesem von einer - wie beim Extrudieren - langsam oder - wie beim Spritzgießen - nur intermittierend laufenden Förderschnecke abgezogen wird;
• - geringer Verlust von Kunststoff beim Abscheiden der erfaßten Metallteile, da die jeweilige Verlustmenge auf das Volumen des Durchgangs der Induktionsspule begrenzbar ist; dadurch auch keine spürbare Beeinträchti­ gung der Fördermenge und damit der Versorgungslage einer Kunststoffverarbeitungsmaschine;
• - auf Grund der Eignung zum Ausscheiden von Metall­ teilen aus sehr langsam oder intermittierend geförderten Möglichkeit zur Anordnung am Ende einer Kunststoff­ förderleitung direkt auf dem Maschinentrichter einer Kunststoffverarbeitungsmaschine, so daß der Kunststoff direkt aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung in den Maschinentrichter gelangen kann und somit eine absolute Freiheit des Kunststoffs von Metallteilen garantiert ist und teuere Beschädigungen der Förder­ schnecke und des Formwerkzeuges der aus dem Kunst­ stoff herzustellenden Teile absolut ausgeschlossen werden können.

Vorzugsweise ist der Absperrkörper der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung als ein in dem Gehäuse geführter Schlitten ausgebildet, was einerseits den Vorteil hat, daß die als Bestandteil des Absperrkörpers in dem Schlitten angeordnete Induktionsspule verkantungsfrei in dem Gehäuse zwischen der ersten und zweiten Position hin und her verschiebbar ist und andererseits den Vorteil hat, daß der Schlitten so ausgestaltet werden kann, daß er in der zweiten Position die Zulauföffnung des Gehäuses dicht versperrt und den evt. dadurch auf ihm lastenden Druck der Kunststoff­ säule in der Förderleitung auf das Gehäuse ableiten kann.

Vorzugsweise ist zum Verschieben des Schlittens in dem Gehäuse ein handelsüblicher Druckmittelzylinder, insbesondere ein Pneumatikzylinder vorgesehen, zu dessen Betätigung vorteilhaft die an kunststoffver­ arbeitenden Maschinen jederzeit vorhandene Druckluft nutzbar ist.

Da Kunststoff üblicherweise in Rohrleitungen mit kreisrunden Querschnitt gefördert wird, ist es vor­ teilhaft, eine Induktionsspule als Detektor zum Er­ fassen der Metallteile zu verwenden, da bei einer Spule der Durchmesser eines axialen Durchgangs für den Kunst­ stoffstrom problemlos nach dem der Rohrleitungen ausge­ bildet werden kann.

Zur Verbesserung des Ansprechverhaltens der Induk­ tionsspule auf Metallteile im Kunststoffstrom kann vor­ zugsweise im Durchgang durch die Induktionsspule ein Verdrängungskörper koaxial zur Längsachse des Durchgangs angeordnet werden, der die lichte Weite des Durchgangs auf dessen gesamter Länge verengt, so daß die im Kunst­ stoffstrom vorhandenen Metallteile näher an die Windungen der Induktionsspule herangeführt werden können. Vorzugs­ weise ist der Verdrängungskörper zur Ausbildung eines gleichmäßigen, weitgehend behinderungsfreien Durchgangs durch die Induktionsspule zylindrisch und hat konisch sich verjüngende Enden, wobei das obere Ende vorteilhaft eine allmähliche Verengung des Druchgangs bewirkt, so daß sich der Kunststoffstrom nur geringfügig an diesem Ende staut; entsprechend vergrößert das konisch sich verjüngende untere Ende des Verdrängungskörpers vorteilhaft zunehmen den Ablaufquerschnitt.

Mit Vorteil wird die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausgestaltet, daß sie direkt auf der für den zu verarbeiten­ den Kunststoff vorgesehenen Zulauföffnung einer Kunststoff­ verarbeitenden Maschine angeordnet werden kann, so daß der kontrollierte, keine Metallteile enthaltende Kunst­ stoff ohne erneute Verunreinigungsgefahr in den Ver­ arbeitungsprozeß gelangen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der beigefügten Zeichnung dargestellt und wird nach­ folgend beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine an ei­ nem Trichter angeordnete Vorrichtung zum Abscheiden von Metallteilen und

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Vor­ richtung aus Fig. 1 entlang der Linie II-II.

Die dargestellte Vorrichtung zum Abscheiden von Me­ tallteilen hat ein Gehäuse 1 mit einer Grundplatte 2, einer Deckplatte 3, einer Seitenwand 4 und Stützen 5 und 6, die die Grundplatte mit der Deck­ platte 3 verbinden. Für einen vertikalen Kunst­ stoffstrom durch das Gehäuse 1 ist in der Deckplatte 3 eine Zulauföffnung 7 und in der Grundplatte 2 eine erste Ablauföffnung 8 und zum Herausleiten einer von Metallteilen verunreinigten Menge Kunststoffs aus dem Gehäuse 1 eine zweite Ablauföffnung 9 vorge­ sehen.

Das Gehäuse 1 ist an seiner Deckplatte 3 am Flansch 10 eines Trichters 11 z.B. eines Kunststoffdosier­ gerätes angeschraubt, wobei die Mündungsöffnung 12 des Trichters 11 unmittelbar in die konzentrisch darunter angeordnete Zulauföffnung 7 einmündet.

In dem Gehäuse 1 ist zwischen der Grundplatte 2 und der Deckplatte 3 als beweglicher Absperrkörper ein Schlitten 13 quer zur vertikalen Durchlaufrichtung des Kunststoffstroms durch das Gehäuse 1 hin und her verschiebbar angeordnet. Der Schlitten 13 besteht aus einer Grundplatte 14, einer Deckplatte 15 und zwei Seitenwänden 16 und 17. In der Deckplatte 15 ist eine Zulauföffnung 18 und in der Grundplatte 14 eine Ablauföffnung 19 für den vertikalen Kunststoffstrom durch den Schlitten 13 vorgesehen. Zur seitlichen Führung der Grundplatte 14 und der Deckplatte 15 des Schlittens 13 ist an der Grundplatte 2 und an der Deckplatte 3 des Gehäuses 1 je ein Leistenpaar 20 bzw. 21 angeordnet. Als Betätigungsorgan des Schlittens 13 ist ein Pneumatikzylinder 22 zentrisch an der Seitenwand 4 des Gehäuses 1 befestigt, dessen Kolben­ stange 23 zum Hin- und Herschieben des Schlittens 13 zentrisch mit der Seitenwand 16 des Schlittens 13 verbunden ist.

In dem Schlitten 13 ist zwischen dessen Grundplatte 14 und der Deckplatte 15 zwischen zwei Halteringen 24 und 25 aus einem Kunststoff wie z.B. Polyamid eine Induktionsspule 26 als Metall-Detektor ange­ ordnet. Die Induktionsspule 26 hat einen Durchgang 27, der mit dem Durchgang 28 bzw. 29 durch den Haltering 24 bzw. 25 fluchtet und von diesen bis zur Zulauföffnung 18 in der Deckplatte 15 bzw. zur Ablauföffnung 19 in der Grundplatte 14 des Schlittens 13 durchgehend verlängert wird.

In der in den Figuren dargestellten sogenannten ersten Position des Schlittens 13 im Gehäuse 1 kann Kunststoff aus dem Trichter 11 durch das Gehäuse 1 und den Schlitten 13 mit der Induktionsspule 26 hindurchströmen. Dabei werden im Kunststoffstrom mit­ geführte Metallteile im Durchgang 27 der Induktions­ spule 26 erfaßt und als ein elektrisches Ausgangs­ signal über elektrische Verbindungsleitungen 30 einer Steuerung des Pneumatikzylinders 22 zugeführt. Diese führt daraufhin dem Pneumatikzylinder 22 unver­ züglich Druckluft zu, wodurch die Kolbenstange 23 den Schlitten 13 in dem Gehäuse 1 aus der dargestellten sogenannten ersten Position schlagartig nach rechts in eine zweite Position verschiebt, wobei zum Abbremsen des Schlittens 13 zwei am Gehäuse 1 an­ geordneten Gummileisten 31 und 32 vorgesehen sind. In dieser zweiten Position des Schlittens 13 ver­ sperrt dessen Deckplatte 15 die Zulauföffnung 7 in der Deckplatte 3 des Gehäuses 1 und unterbricht so den Kunststoffstrom aus dem Trichter in das Gehäuse 1. Gleichzeitig fällt der Kunststoff mit den erfaßten Metallteilen aus dem Durchgang 27 der Induktionsspule 26 und der in den Durchgängen 28 und 29 der beiden Halteringe 24 und 25 enthaltene Kunststoff auf Grund seiner natürlichen Schwerkraft durch die mit der zweiten Ablauföffnung 9 in der Grundplatte 2 des Gehäuses 1 fluchtenden Ablauföff­ nung 19 in der Grundplatte 14 des Schlittens 13 nach unten aus dem Gehäuse 1 heraus und kann z.B. in einem Behälter aufgefangen werden. Daraufhin führt die Steuerung des Pneumatikzylinders selbsttätig dem Pneumatikzylinder 22 wieder Druckluft zu, so daß die Kolbenstange 23 den Schlitten 13 schlagartig in die sogenannte erste Position zurückzieht, wodurch der Kunststoff aus dem Trichter 11 nach der kurz­ zeitigen Unterbrechung weiter in das Gehäuse 1 strömen kann.

Zur Verbesserung des Ansprechverhaltens der Induktions­ spule 26 auf Metallteile im Kunststoffstrom ist im Durch­ gang 27 der Induktionsspule 26 ein zylindrischer Verdrän­ gungskörper 33 aus einem Kunststoff wie z.B. Polyamid mit konisch sich verjüngenden Enden 34, 35 koaxial zur Längsachse des Durchgangs 27 angeordnet.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Abscheiden von Metallteilen aus einem Strom von körnigem oder pulvrigem Kunststoff,

• - mit einem Metall-Detektor mit einem Durchgang für den Kunststoff,
• - mit einem Gehäuse mit einer Zulauföffnung für den Kunststoff und einer ersten und einer zweiten Ab­ lauföffnung,
• - mit einem von dem Ausgangssignal des Detektors ge­ steuerten Betätigungsorgan zum Betätigen eines be­ weglichen Absperrkörpers in dem Gehäuse, welcher für den Abfluß des Kunststoffs aus dem Gehäuse ent­ weder die erste oder kurzzeitig die zweite Ab­ flußöffnung freigibt,

dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (26) Be­ standteil des Absperrkörpers (13) ist und daß der Absperrkörper (13) in dem Gehäuse (1) zwischen einer ersten Position, in der der Durchgang (27) des Detektors (26) die Zulauföffnung (7) durchgehend mit der ersten Ablauföffnung (8) verbindet und einer zweiten Position, in der die Zulauföffnung (7) ver­ sperrt ist und der Durchgang (27) des Detektors (26) mit der zweiten Ablauföffnung (9) fluchtet, quer zur Durchlaufrichtung des Kunststoffs durch das Ge­ häuse (1) hin und her verschiebbar angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrkörper (13) als ein in dem Gehäuse (1) geführter Schlitten ausge­ bildet ist, welcher in der zweiten Position die Zu­ lauföffnung (7) des Gehäuses (1) versperrt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschieben des Schlittens (13) ein Druckmittelzylinder (22) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Durchgang (27) des Detektors (26) ein Verdrängungskörper (33) koaxial zur Längsachse des Durchgangs (27) angeordnet ist, der die lichte Weite des Durchgangs (27) auf dessen gesamter Länge verengt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungs­ körper (33) zyIindrisch ist und konisch sich verjün­ gende Enden (34, 35) hat.

6. Kunststoffverarbeitende Maschine mit einer Zulauföffnung für den zu verarbeitenden Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Zulauföffnung eine Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden An­ sprüche angeordnet ist.