DE4322345A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausscheiden von Metallteilen aus einem Materialstrom - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausscheiden von Metallteilen aus einem Materialstrom gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vor­ richtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Derartige Ver­ fahren dienen dazu, nachgeschaltete Verarbeitungsmaschinen vor Beschädigungen durch die Metallteile zu schützen. Auch eine durch die Metallteile hervorgerufene Funkenbildung, welche zu einem Brand in einer nachgeschalteten Maschine führen kann, soll durch das Ausscheiden der Metallteile verhindert werden.

Probleme dieser Art treten beispielsweise bei pneumatischen Fördersystemen für den Transport von Baumwollfasern in Spin­ nereien auf. Dabei werden die in Ballen angelieferten Baum­ wollfasern aufgelockert und in einer Rohrleitung mit einer Luftgeschwindigkeit bis zu 20 m/s. verschiedenen Bearbei­ tungsstationen zugeführt. Die Rohbaumwolle enthält oft me­ tallische Verunreinigungen, wie z. B. Schrauben, Drähte usw., welche aus dem Warenstrom ausgeschieden werden müssen. Ähn­ liche Probleme treten selbstverständlich auch bei Fördersy­ stemen für andere Waren auf, wie z. B. für Tabak, Getreide, Holzschnitzel usw.

Durch die CH-A-619 991 oder durch die CH-A-676 475 sind be­ reits gattungsmäßig vergleichbare Vorrichtungen bekannt ge­ worden, bei denen ein Metalldetektor an der Rohrleitung den Durchgang eines Metallteils ermittelt, worauf eine stromab­ wärts angeordnete Ausscheidevorrichtung aktiviert wird. Dabei wird der Warenstrom während eines vorbestimmten Ausscheide­ intervalls vorübergehend in eine Abfalleitung oder in einen Ausscheidebehälter umgelenkt. Zwangsläufig wird dadurch nicht nur das störende Metallteil, sondern auch eine bestimmte Menge des Fördergutes ausgeschieden, wobei die ausgeschiedene Menge umso größer ist, je länger das Ausscheideintervall dauert. Ein Nachteil der bekannten Verfahren besteht nun darin, daß sich das Ausscheideintervall nach der niedrigsten Geschwindigkeit der Metallteile richtet. Weil nämlich größere Metallteile mit einer wesentlich geringeren Geschwindig­ keit als derjenigen des Faser-/Luftgemisches durch die Trans­ portleitung gefördert werden, darf das Ausscheideintervall nicht zu kurz sein, sonst könnte der Fall eintreten, daß das Metallteil die Ausscheidevorrichtung erst passiert, wenn die Umlenkung in den Ausscheidebehälter oder in das Abfallrohr bereits wieder abgeschlossen ist. Die aus Sicherheitsgründen erforderlichen hohen Umlenkzeiten führen jedoch auch zu großen Warenmengen in den Ausscheidebehältern, die in zeitauf­ wendiger Handarbeit wieder verlesen und dem Fördersystem von neuem zugeführt werden müssen.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dessen Hilfe die mit dem Metallteil ausgeschiedene Materialmenge auf ein notwendi­ ges Minimum reduziert werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, das die Merkmale im Anspruch 1 aufweist. Wenn die Sensoranordnung nämlich nicht einfach nur ein Schaltsignal zum Aktivieren der Ausscheide­ vorrichtung produziert, sondern wenn sie dazu dient, Informa­ tionen über die Geschwindigkeit des auf die Ausscheidevor­ richtung zuströmenden Metallteils zu liefern, kann die Aus­ scheidevorrichtung auf einfachste Weise in Abhängigkeit von dieser Geschwindigkeit angesteuert werden. Kleine Metallteil­ chen werden mit einer Geschwindigkeit gefördert, welche an­ nähernd derjenigen des Faser-/Luftgemisches entspricht. Das Ausscheideintervall kann daher sehr kurz bemessen sein, weil das Metallteilchen die Ausscheidevorrichtung sofort nach dem Passieren der Sensoranordnung erreicht und damit jede Verlän­ gerung des Ausscheideintervalls nur noch ein an sich uner­ wünschtes Ausscheiden von Fasern bewirkt. Dagegen wird ein relativ großes Metallteil, wie z. B. ein Hammer, mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit gefördert, was ein entspre­ chend längeres Ausscheideintervall erforderlich macht. Große, und damit langsame Metallteile, treten jedoch weniger häufig auf, so daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine erhebliche Reduktion der ausgeschiedenen Warenmenge erreicht werden kann.

Besonders vorteilhaft wird als zusätzlicher Parameter mit der Sensoranordnung auch noch ein Signal proportional der Masse des vorbeiströmenden Metallteils gebildet, wobei das Aus­ scheideintervall in Abhängigkeit dieses Signals weiter ver­ kürzt oder anderweitig variiert werden kann. Masse und Ge­ schwindigkeit der Metallteile können auf diese Weise in Kom­ bination ein optimales Steuersignal für die Bestimmung des idealen Ausscheideintervalls ergeben. In modernen, speicher­ programmierbaren Steuerungen, oder in Signalprozessoren ist dies ohne großen Aufwand möglich. Insbesondere kann die Mas­ se als Kriterium für die Streuung der mittleren Metallteilge­ schwindigkeit gegenüber der jeweils an der Sensoranordnung gemessenen Momentangeschwindigkeit herangezogen werden. Teile mit großer Masse neigen nämlich dazu, sich mit unregelmäßiger Geschwindigkeit zu bewegen.

Eine weitere Verbesserung der Effizienz kann erreicht werden, wenn nicht nur das Ausscheideintervall selbst, sondern auch dessen Beginn durch die Sensoranordnung beeinflußt wird. Bei den bekannten Vorrichtungen beginnt die Umlenkung nämlich sofort nach dem Ansprechen des Sensors, wobei Sensor und Aus­ scheidevorrichtung genügend weit voneinander angeordnet sind, so daß die Trägheit des Sensors und der Ausscheidevorrich­ tung berücksichtigt wird. Bei besonders langsamen Metall­ teilen wäre jedoch ein sofortiger Beginn der Umlenkphase gar nicht erforderlich. Diese kann mit abnehmender Geschwindig­ keit ohne weiteres verzögert werden.

Bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens steht die Produktion eines der Geschwindigkeit eines Metallteiles pro­ portionalen Signals im Vordergrund. Dies ist grundsätzlich mit verschiedenen Mitteln möglich. Vorzugsweise wird zwar ein induktiver Metalldetektor verwendet, mit dem ein elektrisches Signal produzierbar ist, aus dem die Geschwindigkeit und ggf. auch die Masse des Metallteil ermittelt werden kann. Es kön­ nen aber auch ohne weiteres andere Sensoranordnungen einge­ setzt werden. Es wäre beispielsweise denkbar, daß die Ge­ schwindigkeit mit Hilfe von zwei Sensoren ermittelt wird, welche hintereinander an der Rohrleitung angeordnet sind und welche aufgrund der zwischen ihnen liegenden Distanz einen Rückschluß auf die Geschwindigkeit erlauben. Masse und Ge­ schwindigkeit der Metallteile könnte auch mit verschiedenen Sensoren ermittelt werden. Schließlich wäre es in bestimmten Anwendungsfällen auch denkbar, daß die Sensoranordnung ein Röntgendetektor ist, mit dem Größe und Geschwindigkeit eines Metallteils ermittelt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend genauer beschrieben. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine stark vereinfachte Darstellung der Vorrichtung mit Sensoranordnung und Ausscheidevorrichtung,

Fig. 2 die als Kurve dargestellte Funktion der Ausscheide­ vorrichtung in Abhängigkeit von der Zeit, und

Fig. 3 bis 6 verschiedene an der Sensoranordnung gebildete Sig­ nalkurven bei unterschiedlichen Massen und Geschwin­ digkeiten.

Fig. 1 zeigt den an sich bekannten Aufbau einer Vorrichtung zum Ausscheiden von Metallteilen. Ein Materialstrom 1, bei­ spielsweise aufgelockerte Baumwollfasern, strömt in Pfeil­ richtung a in einer Rohrleitung 2, welche Bestandteil eines pneumatischen Fördersystems ist. An einem nichtmetallischen Rohrabschnitt 6 ist ein induktiver Metalldetektor 3 angeord­ net. Dieser ist nach bekannten Funktionsprinzipien in der Lage, metallische Teile zu ermitteln, welche durch die Rohr­ leitung strömen. Dabei spielt es keine Rolle, ob diese Teile aus ferromagnetischem Material bestehen oder nicht. Abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit ist stromabwärts nach dem Detektor 3 eine Ausscheidevorrichtung 4 in die Rohrleitung 2 integriert. Mit Hilfe von Anschlußkonen 15 können dabei ver­ schiedene Rohrdurchmesser berücksichtigt werden. Die Aus­ scheidevorrichtung trägt einen Ausscheidebehälter 5, in wel­ chem ausgehend von einer Trennwand 16 ein Sieb 13 angeordnet ist. Bei störungsfreiem Betrieb ist der Ausscheidebehälter 5 durch eine Federklappe 7 und durch eine Pneumatikklappe 8 verschlossen. Die Federklappe 7 wird unter der Einwirkung einer geeigneten Federvorrichtung in der Schließstellung ge­ halten. Die Pneumatikklappe 8 steht in Wirkverbindung mit ei­ nem Pneumatikzylinder 9, der über eine Druckluftquelle 10 und ein Steuerventil 11 mit Druckluft beaufschlagt werden kann.

Alternativ könnte die Ausscheidevorrichtung auch an eine Ab­ falleitung angeschlossen sein, welche die ausgeschiedenen Teile direkt in ein Entsorgungssystem leitet.

Das Steuerventil 11 ist an eine Steuervorrichtung 12 ange­ schlossen, in welcher die Signale vom Metalldetektor 3 aus­ gewertet werden. An der Steuervorrichtung 12 können verschie­ dene Parameter, wie z. B. Strömungsgeschwindigkeit, maximale Umlenkzeit, Verzögerung der Umlenkzeit usw., eingestellt wer­ den.

Sobald ein Metallteil den Detektor 3 passiert, wird in Abhän­ gigkeit von dessen Geschwindigkeit und ggf. von dessen Masse über die Steuervorrichtung 12 das Steuerventil 11 aktiviert. Der Pneumatikzylinder 9 schwenkt die Pneumatikklappe 8 aus ihrer horizontalen Öffnungsstellung in eine vertikale Schließstellung, wobei infolge des Staudrucks die Feder­ klappe 7 gegen den Ausscheidebehälter 5 öffnet. Dabei erfolgt eine Umlenkung der Strömung in Pfeilrichtung b durch den Aus­ scheidebehälter und durch das Sieb 13, wobei ersichtlicher­ weise die festen Bestandteile im Ausscheidebehälter zurückbe­ halten werden. Da keine Verbindung zur Außenatmosphäre her­ gestellt wird, wie dies z. B. bei einer Abfalleitung ggf. nö­ tig wäre, bewirkt die Umlenkung nur eine geringfügige Störung der Druckverhältnisse in der Rohrleitung 2. Die ausgeschiede­ nen Baumwollfasern und das darin enthaltene Metallteil können durch die Klappe 14 aus dem Ausscheidebehälter 5 entnommen werden. In Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Metall­ teils wird die Pneumatikklappe 8 wiederum zurückgestellt, bzw. bezogen auf den Ausscheidebehälter 5 geschlossen, wo­ durch die Federklappe 7 unter Einwirkung der Federkraft selbständig in die Normalstellung schwenkt.

In Fig. 2 ist die Funktion der Pneumatikklappe 8 während ei­ nes Umlenkvorgangs dargestellt. Die Kurve zeigt den Auslenk­ winkel α der Klappe in Abhängigkeit von der Zeit t. Der Sen­ sor benötigt beim Passieren eines Metallteils zunächst eine Reaktionszeit 17 von beispielsweise 20 Millisekunden, um die Ausscheidevorrichtung zu aktivieren. Die Pneumatikklappe 8 benötigt selber eine bestimmte Schließzeit 18, bis sie die endgültige Schließstellung bzw. die maximale Auslenkung α max. erreicht hat. Die Klappe bleibt danach während des durch die Steuervorrichtung 12 bestimmten Ausscheideintervalls 19 in der geschlossenen Stellung und benötigt danach die Öff­ nungszeit 20, bis sie wieder die Ausgangslage mit dem Aus­ lenkwinkel O erreicht hat.

Mit der strichpunktierten Kurve ist angedeutet, daß das Aus­ scheideintervall 19 für die Umlenkung, eine veränderliche Größe darstellt, welche jeweils im Einzelfall bestimmt wird. Außerdem kann auch noch der Beginn des Ausscheideintervalls um eine Verzögerungszeit 21 verzögert werden.

In den Fig. 3 bis 6 sind verschiedene Signalkurven darge­ stellt, die der Detektor 3 in Abhängigkeit von der Größe und von der Geschwindigkeit eines Metallteils produziert. Dabei ist die Kurvenbasis Δt eine Funktion der Geschwindigkeit v und die Amplitude Δu ein Maß für die Masse m. Fig. 3 stellt ein Metallteil geringer Masse dar, das mit hoher Geschwindig­ keit den Detektor passiert. Die Kurvenbasis ist relativ kurz, da das Metallteil nur während einer sehr kurzen Zeitspanne das elektromagnetische Feld beeinflußt. In Fig. 4 ist die Kurve für ein Metallteil dargestellt, das den Detektor mit gleicher Geschwindigkeit passiert, das jedoch eine wesentlich größere Masse aufweist. Die Fig. 5 und 6 stellen wiederum Teile mit unterschiedlicher Masse, jedoch mit wesentlich ge­ ringerer Geschwindigkeit dar. In der Praxis werden Signale gemäß den Fig. 3 und 6, also geringe Masse/große Ge­ schwindigkeit oder große Masse/geringe Geschwindigkeit vor­ herrschen. Signale gemäß den Fig. 4 und 5 wären jedoch trotzdem möglich, beispielsweise wenn ein Teil mit großer Masse einen derart hohen Staudruck verursacht, daß es eben­ falls mit hoher Geschwindigkeit gefördert wird, oder wenn ein Teil geringer Masse, beispielsweise ein Draht, derart geformt ist, daß es nur sehr langsam und/oder ruckweise transpor­ tiert wird. In jedem Fall hat die effektiv gemessene Ge­ schwindigkeit bei der Ansteuerung der Ausscheidevorrichtung Priorität. Die Masse dient dabei lediglich als Hilfsgröße, mit deren Hilfe die geschwindigkeitsabhängigen Steuersignale korrigiert werden können. So sollte beispielsweise bei einer Signalkurve gemäß Fig. 4 das Ausscheideintervall trotz der hohen Geschwindigkeit nicht zu kurz gewählt werden, da die Geschwindigkeit des Metallteils aufgrund seiner größeren Masse unmittelbar nach dem Detektor möglicherweise wieder stark abnimmt infolge Aufschlagens auf die Wand der Trans­ portleitung.

Claims (7)

1. Verfahren zum Ausscheiden von Metallteilen aus einem Materialstrom (1) in der Rohrleitung (2) eines pneumati­ schen Fördersystems, wobei der Materialstrom an einer Sensoranordnung (3) vorbeigeführt wird, die beim Ermit­ teln eines Metallteils eine stromabwärts angeordnete Ausscheidevorrichtung (4) aktiviert, welche den Waren­ strom mit dem Metallteil für ein vorbestimmtes Ausschei­ deintervall durch einen Ausscheidebehälter (5) lenkt oder in eine Abfalleitung leitet, dadurch gekennzeich­ net, daß mit der Sensoranordnung (3) ein Signal propor­ tional der Geschwindigkeit des vorbei strömenden Metall­ teils gebildet wird und daß das Ausscheideintervall an der Ausscheidevorrichtung mit zunehmender Geschwindig­ keit verkürzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzlicher Parameter mit der Sensoranordnung ein Signal proportional der Masse des vorbei strömenden Me­ tallteils gebildet wird und daß das geschwindigkeitsab­ hängige Ausscheideintervall in Abhängigkeit dieses Sig­ nals weiter variiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Beginn des Ausscheideintervalls mit ab­ nehmender Geschwindigkeit verzögert wird.

4. Vorrichtung zum Ausscheiden von Metallteilen aus einem Materialstrom (1) in der Rohrleitung (2) eines pneumati­ schen Fördersystems, mit einer Sensoranordnung (3) zum Ermitteln von Metallteilen und mit einer stromabwärts angeordneten Ausscheidevorrichtung (4), die von der Sen­ soranordnung ansteuerbar ist und mit welcher der Waren­ strom mit dem Metallteil für ein vorbestimmtes Ausschei­ deintervall durch einen Ausscheidebehälter (5) lenkbar ist oder in eine Abfalleitung leitbar ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an der Sensoranordnung ein der Ge­ schwindigkeit des Metallteils proportionales Signal produzierbar ist und daß mit diesem Signal das Aus­ scheideintervall in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit beeinflussbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Sensoranordnung zusätzlich ein der Masse des Metallteils proportionales Signal produzierbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sensoranordnung ein induktiver Metallde­ tektor ist, mit dem ein elektrisches Signal produzierbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sensoranordnung ein Röntgendetektor ist.