DE3906089C2 - Vorrichtung zum Aussondern harter Gegenstände aus einem Holzstrom - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aussondern harter Ge­ genstände, wie Steine, aus einem Holzstrom in einer Holz­ förder- oder Behandlungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In Holzverarbeitungsanlagen, wie Sägewerken und Zellstoffa­ briken werden für den Transport von Schnittholz und Holz­ blöcken im allgemeinen Förderer benutzt. Wenn Steine, Me­ tallobjekte oder sonstige harte Gegenstände, die im Holz­ strom auf den Förderern mitgerissen werden, in eine Verar­ beitungsmaschine, beispielsweise ein Schnitzelwerk gelan­ gen, führt das häufig zum Abschalten des Produktionsablaufs und erfordert Reparaturen. Deshalb ist es wichtig, harte Gegenstände aus dem Holzstrom zu entfernen.

Von dem Holz mitgerissene eisenhaltige Gegenstände können z.B. mit Metalldetektoren wahrgenommen werden.

Ein übliches Verfahren zum Entfernen von Steinen aus dem Holzstrom sieht einen Steinfänger vor, der im Zusammenhang mit dem Förderer gebaut ist. Dieser Steinfänger ist ein mit Wasser gefülltes Becken, über das der Holzstrom hinwegge­ leitet wird, wobei die Steine, da sie ein höheres spezifi­ sches Gewicht haben, auf den Boden des Beckens sinken.

Um zu verhindern, daß nasses Holz mit den Steinen absinkt, wird vom Boden des Beckens her zusätzliches Wasser einge­ leitet, um eine Aufwärtsströmung zu erzeugen. Das Wasser läuft über die Oberkante des Beckens als Überlauf ab, wird gesammelt und erneut in den Kreislauf geleitet. Vor dem Rückleiten muß das Wasser aber gereinigt werden, um Rinden und sonstige mit dem Holz ins Becken gelangte Abfallstoffe zu entfernen. Trotzdem kann ein Absinken der schweren Holz­ stämme und Holzblöcke nicht immer vermieden werden. Ein weiterer Nachteil besteht in dem umfangreichen Wasserzu­ fuhr- und Reinigungssystem, welches normalerweise bei mo­ dernen Holzverarbeitungsanlagen unnötig wäre, die mit troc­ kenem Entrindungsverfahren arbeiten. Bisher ist noch keine Lösung für das Aussondern von Steinen ohne Wasser aus einer Holzförder- und Behandlungsanlage vorgeschlagen worden.

Lösungen zur Verarbeitung von anderen Stoffen als Holz sind bereits vorgeschlagen worden. So geht beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung DE 29 46 797 A1 eine Vorrich­ tung hervor, die kleinteilige Werkstücke auf der Basis des von ihnen erzeugten Schalls sortiert und in verschiedene Behälter leitet. Dabei fallen die kleinteiligen Werkstücke längs einer rinnenartigen Schiene auf eine Platte, und der dabei erzeugte Schall wird mit dem von einem kleinen Be­ zugsobjekt erzeugten verglichen. Dieser Schall wird von einer Vergleichseinheit ausgewertet, die eine kleine Betä­ tigungsvorrichtung steuert, welche das herabfallende klein­ teilige Werkstück einem gegebenen Behälter zuführt. Diese Erfindung eignet sich jedoch nicht für das Aussondern von Steinen aus einem Strom von Holzstämmen oder Holzblöcken.

Die US-PS 4 147 620 beschreibt eine Vorrichtung zum Aussondern harter Gegenstände, insbesondere aus einem Holzschnitzelstrom. Die Holzschnitzel fallen von einem Förderband auf eine Metallrutsche, auf deren Rückseite ein mit einer Steuereinheit verbundener Wandler angebracht ist. Geräusche bzw. Schläge, die von harten Gegenständen ausgehen, werden durch die Steuereinheit von sonstigen Geräuschen unterschieden, und im Falle der Feststellung aufprallender harter Gegenstände wird eine Klappe am unteren Ende der Rutsche so gesteuert, daß der Holzschnitzelstrom mit den darin enthaltenen harten Gegenständen kurzzeitig in einen Sammelbehälter abgelenkt wird.

Die Vorrichtung zum Aussondern harter Gegenstände nach der US-PS 4 147 620 ist nicht ohne weiteres bei einer Förderstrecke von Schnittholz und Holzblöcken (Holzstämmen) anwendbar. Schnittholz und Holzblöcke (Holzstämme) werden aufgrund ihrer Dimensionen horizontal gefördert. Mitgeführte harte Gegenstände, wie Steine, bleiben deshalb unter Umständen ruhig liegen und sie erzeugen keine Geräusche, die von einem Wandler erfaßt werden könnten. Eine Rutsche wie im Falle der US-PS 4 147 620 kann nicht eingesetzt werden. Des weiteren ist es beim Aussondern harter Gegenstände aus einer Förderstrecke von Schnittholz und Holzblöcken (Holzstämmen) nicht tragbar, den gesamten Förderstrom, wie im Falle der US-PS 4 140 620, kurzzeitig in einen Sammelbehälter abzulenken. Vielmehr müssen die harten Gegenstände ausgesondert werden, ohne daß der Holzstrom gleichzeitig abgelenkt wird. Beim Aussondern der harten Gegenstände soll der Holzstrom geradlinig beispielsweise zur Holzschnitzelmaschine weitergeleitet werden.

Nach der US-PS 4 523 682 ist es bekannt, zur akustischen Teilchentrennung die zu trennenden Teilchen in eine Resonanzkammer zu geben, in der ein akustisches Wellenbild erzeugt wird. Die Teilchen ordnen sich entsprechend diesem Wellenbild und können dann geordnet abgezogen werden. Es versteht sich, daß ein solches Verfahren nicht geeignet ist zum Aussondern harter Gegenstände aus einem Holzstrom von Schnittholz und Holzblöcken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Aussondern harter Gegenstände aus einem Holzstrom zu schaffen, die sich bei einer Förderstrecke für den Transport von Schnittholz und Holzblöcken (Holzstämmen) eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gelöst, wie sie durch den Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Nach dem ersten kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 besteht die Förderstrecke für den Transport von Schnittholz und Holzblöcken im Bereich des Auslaßmechanismus aus einer Folge von Förderrollen aus Stahl, gegen die die mitgerissenen harten Gegenstände auftreffen. Durch diese Stahl-Förderrollen ist gewährleistet, daß die mitgerissenen harten Gegenstände in eine "tanzende" Bewegung versetzt werden, mit entsprechender Geräuschentwicklung, die von dem Wandler erfaßt werden kann. Nach dem zweiten kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 ist im Anschluß an die Förderrollen eine von der Steuereinheit gesteuerte Austrittsklappe zum Öffnen und Schließen einer Bodenöffnung vorgesehen. In Abhängigkeit der Ausgangssignale der Steuervorrichtung wird also die Bodenöffnung geöffnet, so daß erfaßte harte Gegenstände herabfallen, während der Holzstrom geradlinig darüber hinwegläuft.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine graphische Darstellung von Kraftimpulsen, die erzeugt werden, wenn ein harter Gegenstand auf einen weichen Gegenstand trifft (A), und die erzeugt wer­ den, wenn ein harter Gegenstand auf einen weiteren harten Gegenstand trifft (B);

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Frequenzverteilung (Leistungsspektraldichte) von Kraftimpulsen ähnlich Fig. 1, wobei die Kurve A den Aufprall zwischen einem harten und einem weichen Gegenstand und die Kurve B den Aufprall zwischen zwei harten Gegen­ ständen wiedergibt;

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Amplituden/Frequenz- Verteilung der Schwingung, die in einer Stahlkon­ struktion der Anlage erzeugt wird, wenn diese von einem hölzernen Objekt A getroffen wird und entspre­ chend, wenn sie von einem harten Objekt B getroffen wird;

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung unter tatsächlichen Einsatzbedingungen;

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In den Figuren sind folgende Einzelheiten mit folgenden Be­ zugsziffern gekennzeichnet:

 1 Blockholz, Balken, Baumstamm
 2 Förderstrecke
 3 Förderrolle
 4 Stein oder sonstiger harter Gegenstand
 5 Stahlkonstruktion, die einen Teil der Anlage bildet
 6 Schwingungswandler
 7 Steuereinheit
 8 Verstärker
 9 Filter
10 Meßeinheit für den quadratischen Mittelwert
11 Betätigungsvorrichtung für den Auslaßmechanismus
12 Austrittsklappe

Wenn ein hölzerner Gegenstand auf eine Metallkonstruktion aufprallt, ist der dabei erzeugte Kraftimpuls von "weicher" Art und dauert ziemlich lang, wie die Kurve A in Fig. 1 zeigt. Bei der Frequenzverteilung eines solchen Impulses (Kurve A in Fig. 2) haben die niedrigeren Schwingungsfre­ quenzen höhere Amplitudenwerte als die höheren Frequenzen, was durch Kurve A in Fig. 3 zum Ausdruck gebracht wird. Die Schwingungsfrequenzen, die durch den Aufprall hölzerner Ob­ jekte erzeugt werden, sind typische Eigenfrequenzen großer struktureller Anordnungen.

Wenn ein harter Gegenstand, beispielsweise ein Stein auf eine Metallkonstruktion trifft, hat der dabei entstehende Kraftimpuls eine "scharfe" Form und verhältnismäßig kurze Dauer, wie die Kurve B in Fig. 1 zeigt. Der Bereich von Schwingungsfrequenzen im Kollisionsimpuls erstreckt sich auf höhere Frequenzen, wie die Kurve B in Fig. 2 zeigt. Wie aus der Kurve B in Fig. 3 hervorgeht, enthält die Amplitu­ denverteilung mehr höhere Frequenzen als im Fall einer Kol­ lision zwischen Holz und Metall. Diese in der Metallkon­ struktion durch den Aufprall harter Gegenstände erzeugten Schwingungsfrequenzen sind typischerweise hohe örtliche Re­ sonanzfrequenzen an der Oberfläche der Konstruktion.

Als Beispiel einer Ausführungsform zeigt Fig. 4 einen Teil eines Schnittholzförderers, auf dem ein Stein 4 mit den Balken oder Baumstämmen 1 mitgerissen wird. Wenn der Stein 4 Förderrollen 3 aus Stahl in der Förderstrecke 2 erreicht, verursachen die Stöße des auf die Rollen treffenden Steins Schwingungen und Schall. Diese Schwingung wird von Schwin­ gungswandlern 6 erkannt, und die erzeugten Schwingungssi­ gnale werden von einer Meß- und Steuereinheit 7 weiterver­ arbeitet. Wenn der wahrgenommene harte Gegenstand 4 den Ort des in der Vorrichtung vorgesehenen Auslaßmechanismus er­ reicht, sendet die Steuereinheit 7 einen Befehl an die Be­ tätigungsvorrichtung 11 der Austrittsklappe 12, die zwi­ schen den Förderrollen 3 weiter stromabwärts angeordnet ist. Nach einer einstellbaren Verzögerung, die von der Ge­ schwindigkeit des Förderers abhängt, öffnet die Betäti­ gungsvorrichtung 11 die Austrittsklappe 12, so daß der Stein 4 in einen Raum unterhalb des Förderers herabfallen kann.

Der Meßpunkt des benutzten Schwingungswand­ lers 6 kann auch ein Lager, ein Lagergehäuse, eine Stütz­ konstruktion, eine Fördererwand oder Platte, Rolle, Stange, Scheibe oder ein sonstiges Metallobjekt sein, welches spe­ ziell für diesen Zweck konstruiert und vorzugsweise gegen­ über Schwingungseinflüssen aus der Umgebung isoliert ist.

Der benutzte Schwingungswandler 6 kann auch ein Mikrophon sein, oder die Vorrichtung kann sowohl mit einem Mikrophon als auch mit einem Schwingungswandler 6 versehen sein. Über Luft als Medium mißt das Mikrophon den durch die mechanischen Schwingungen des Förderers erzeugten Schall.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann mit Schallschutz abgedeckt sein, um Hintergrundstörungen aus der Umgebung zu verringern, wenn für die Wahrnehmung der Schwingungen ein Mikrophon vorgesehen ist.

In Fig. 5 ist ein Blockschaltbild der Signalverarbeitungs­ einheit eines Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt. Die Meß- und Steuereinheit 7 weist zusätzlich zu den Schwingungswandlern 6 einen Verstärker 8, einen Filter 9 und eine Meßeinheit 10 zum Feststellen des quadratischen Mittelwertes auf. Das vom Schwingungswandler 6 erzeugte Si­ gnal wird vom regelbaren Verstärker 8 verstärkt, dessen Ausgangssignal von einem Bandpaßfilter 9 gefiltert wird, um einen besseren Rauschabstand zu erzielen. Der Filter 9 ist so abgestimmt, daß nur durch den Aufprall harter Gegen­ stände erzeugte Schwingungen durchgelassen werden, während Schwingungen, die durch Stöße hölzerner Objekte verursacht sind, gar nicht durchgelassen oder erheblich abgeschwächt werden, wenn sie die nächste Stufe, nämlich die Meßeinheit 10 erreichen, wo der quadratische Mittelwert der Amplitude des Schwingungssignals festgestellt wird. Die den quadrati­ schen Mittelwert bestimmende Meßeinheit 10 mißt die Signal­ stärke ausgedrückt als Durchschnittswert, der auf geeignete Weise erhalten wird, oder als Größe proportional zu demsel­ ben, z.B. den quadratischen Mittelwert. Übersteigt die Si­ gnalstärke eine bestimmte, im voraus festgelegte Grenze, so gibt die Meßeinheit 10 ein Steuersignal an die Betätigungs­ vorrichtung 11 ab, die daraufhin die Austrittsklappe 12 öffnet, um den Stein 4 zu entfernen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Aussondern harter Gegenstände, wie Steine, aus einem Holzstrom in einer Holzförder- oder -behandlungsanlage, mit einer Förderstrecke (2), mindestens einem an sich bekannten Wandler (6) an dieser Förderstrecke, der akustische Schwingungen wahrnimmt und an eine Steuereinheit (7) angeschlossen ist, mittels der mit dem Holzstrom mitgerissene harte Gegenstände auf der Basis der von ihnen erzeugten Schwingungssignale von den übrigen Schwingungssignalen unterschieden werden, und mit einem an die Steuereinheit (7) angeschlossenen Auslaßmechanismus (11, 12) zum Aussondern der festgestellten harten Gegenstände, dadurch gekennzeichnet, daß für den Transport von Schnittholz und Holzblöcken die Förderstrecke (21) im Bereich des Auslaßmechanismus′ (11, 12) aus einer Folge von Förderrollen (3) aus Stahl besteht, gegen die die mitgerissenen harten Gegenstände auftreffen, und daß der Auslaßmechanismus (11, 12) in einer Querrichtung des Holzstroms im Anschluß an diese Förderrollen (3) angeordnet ist und eine Austrittsklappe (12) zum Öffnen und Schließen einer Bodenöffnung in Abhängigkeit der Ausgangssignale der Steuereinheit (7) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (7) über eine einstellbare Verzögerungsschaltung mit dem Auslaßmechanismus (11, 12) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (6) an einem Stahlteil des Förderers der Holzförder- oder Be­ handlungsanlage, z.B. an den Förderrollen (3), einer Wand (5), einem Wälzlager, einem Lagergehäuse oder einer sonsti­ gen Stützkonstruktion angebracht sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (6) in der Holzförder- oder Behandlungsanlage an einem Teil der Anlage angebracht sind, der gegenüber Schwingungen aus der Umgebung elastisch isoliert ist, beispielsweise einem För­ derrollenabschnitt, der mit Schwingungsisolierung versehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Messen von Schwingungen der Holzförder- oder Behandlungsanlage vorgesehene Wandler (6) ein Mikrophon ist, welches akusti­ sche Schwingungen mißt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzförder- oder Behandlungsanlage ganz oder teilweise mit einer Schallisolierung abgedeckt ist.