DE68911800T2

DE68911800T2 - Sortiervorrichtung.

Info

Publication number: DE68911800T2
Application number: DE89308984T
Authority: DE
Inventors: Neville Eric Brown; David James Hammond; Johannes Hermanus Potgieter
Original assignee: De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
Current assignee: De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
Priority date: 1988-09-08
Filing date: 1989-09-05
Publication date: 1994-04-14
Anticipated expiration: 2009-09-06
Also published as: EP0358460B1; EP0358460A2; AU616796B2; ES2047678T3; US4994667A; ATE99196T1; AU4113789A; DE68911800D1; EP0358460A3

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sortiervorrichtung.
Die meisten herkömmlichen Vorrichtungen zum Sortieren von aus Partikeln bestehenden Substanzen weisen ein Förderband auf, das die Partikel normalerweise in freiem Fall nacheinander durch eine Erregungszone, eine Erkennungszone und eine Auswerfzone bewegt. Um die Vorrichtung in die Lage zu versetzen, einen großen Durchsatz bewältigen zu können, werden die Partikel in einer breiten Monoschicht auf dem Band vorgesehen, wobei eine Zahl von Partikeln über die Breite des Bandes verteilt angeordnet ist.
In der Erregungszone können die Partikel zum Beispiel Röntgenbestrahlung ausgesetzt werden, wenn Diamanten aus Ganggestein aussortiert werden sollen. Stromabwärts der Erregungszone befindet sich eine Erkennungszone, in der eine Reihe von Photovervielfacherröhren (PM) über die Breite des Bandes angeordnet sind, um Luminiszenz in den Partikeln zu erkennen. Weiter stromabwärts ist eine Reihe von Luftstoßejektoren vorgesehen. Wird ein luminiszierendes Partikel in der Erkennungszone erkannt, wird der betreffende Ejektor zum Auslaß eines Luftstoßes betätigt, der das jeweilige Partikel aus dem Hauptstrom heraus löst.
Um ein genaues Erkennen und Auswerfen zu gewährleisten, ist es wichtig, daß jede PM-Röhre und jeder Ejektor nur eine kleine Fläche der Breite des fallenden Partikelstroms abdeckt. Wenn zum beispiel die von einer PM-Röhre gesehene Fläche groß ist, kann das Signal Auswerfen" ausgegeben werden, wenn ein beliebiges aus einer Anzahl von Partikeln, die von der PM-Röhre gesehen" werden, luminiszierend ist. Gleichermaßen, könnten auch nichtluminiszierende Partikel ausgeworfen werden, wenn der Ejektor eine zu große Fläche durch einen Luftstoß auswirft.
Durch fortgesetzte Forschung wurden die Größen der Ejektoren mit dem Ergebnis verringert, daß sie gegenwärtig in der Lage sind, kleinere Flächen abzudecken als dies bisher möglich war. Jedoch sind die Kosten zahlreicher kleiner PM-Röhren ein Hindernis und die vorliegende Erfindung beabsichtigt, eine alternative Lösung des Erkennungsproblems zu schaffen.
In EP-A-0 064 842 ist eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben, die zum Aussortieren von Infrarotlicht emittierenden Materialpartikeln aus einem Materialstrom dient, indem der Strom während des Passierens einer Abtastzone zeilenweise abgetastet wird, und die erkannten Partikel unter Verwendung von Luftstoßdüsen ausgeworfen werden. Im Vergleich hierzu sieht die Erfindung gemäß Anspruch 1 einzelne Fenster vor, die wahlweise geöffnet werden können, wodurch die Signale von zu verschiedenen Zeiten offenen Fenstern von der gleichen Einrichtung verarbeitet werden können.
GB-A-2 176 888 beschreibt eine Vorrichtung, die einen Röntgenstrahl entlang einem Materialstrom auf einem Förderband richtet, unter dem ein Phosphorstreifen angebracht ist. Der Streifen emittiert in Reaktion auf einfallende Strahlung Licht und die Stärke des Lichts ist von der Stärke der einfallenden Strahlung abhängig. Optische Fasern leiten dieses Licht zu einem Multiplexer, der ein am ende jeder optischen Faser befindliches offenes Fenster sequentiell dreht, um die Stärke des jedes einzelne Fenster passierenden Lichts und damit die Stärke der auf jeden Abschnitt des Phosphorstreifens auftreffenden Strahlung zu erkennen. Die Schrift enthält keine Anregungen bezüglich der einfachen Verwendung mehrerer steuerbarer Fenster, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Vorzugsweise ist jede optische Faser einem einzelnen Fenster zugeordnet, jedes Fenster kann nur Licht aus einem einzelnen Abschnitt der Breite des Stroms weiterleiten und eine Schalteinrichtung wirkt derart, daß zu jedem beliebigen Zeitpunkt nur jeweils ein Fenster geöffnet ist. Bewegt sich der Partikelstrom in Querrichtung zur Breite des Stroms, können die Fenster sich über die Breite des Stroms erstreckend angeordnet sein und die Schalteinrichtung kann derart betreibbar sein, daß jedes Fenster über den Zeitabschnitt geöffnet ist, den ein Partikel in dem Strom benötigt, um die Anordnung zu passieren.
Die Erfindung betrifft eine Sortiervorrichtung für in Partikelform vorliegendes Material mit Lichterkennungsvorrichtungen der zuvor beschriebenen Art. Die Sortiervorrichtung kann eine Einrichtung, die die Partikel in einem Strom quer zur Breite des Stroms bewegt, und eine auf eine Verarbeitungseinrichtung reagierende Trenneinrichtung aufweisen, die erwünschte Partikel, die von der Lichterkennungseinrichtung erkanntes Licht emittieren, von anderen Partikeln trennt.
Vorzugsweise werden die Lichterkennungsvorrichtung und die Sortiervorrichtung zum Aussortieren von unter der Einwirkung von Röntgenstrahlung luminiszierenden Partikein, üblicherweise Diamantpartikeln, aus anderen Partikeln verwendet. Diese Verwendung und die damit einhergehenden Verfahren sind ebenfalls Teil der vorliegenden Erfindung.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben, welche zeigen:
Figur 1 - eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung; und
Figur 2 - ein Blockschaltbild der Steuerschaltung.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

In der Darstellung in Figur 1 wird ein Partikelstrom 10, der aus Diamant- und Ganggesteinspartikeln besteht, auf einem Band oder einer Rutsche 12 befördert, wobei die Bewegungsrichtung des Stroms in die Ebene des Papiers hinein verläuft.
Unmittelbar vor dem Eintritt in ein Gehäuse 11 passiert der Partikelstrom eine Erregungszone, in der er einfallender Röntgenstrahlung oder einer anderen Erregung ausgesetzt wird. Als Ergebnis dieser Erregung leuchten Diamantpartikel in dem Strom.
Direkt oberhalb des Partikelstroms ist in dem Gehäuse 11 ein Teil 13 angeordnet, das eine Reihe von Fenstern 14 aufweist, wobei nahe jedem Fenster ein Ende einer optischen Faser 19 angeordnet ist. Jedes Fenster deckt einen kleinen Bereich der Breite des Stroms ab und jedes Fenster ist durch einen Flüssigkristallverschluß gesteuert. Die verschiedenen Flüssigkristallverschlüsse sind mit einer Steuereinheit 20 verbunden.
Die Einheit 20 weist eine Treibereinheit auf, die zu jedem beliebigen Zeitpunkt eine Spannung an alle Flüssigkristallverschlüsse, außer einem, anlegt, so daß alle Verschlüsse, außer diesem einen, lichtundurchlässig sind. So ist zu jedem beliebigen Zeitpunkt nur ein Fenster 14 geöffnet, d.h. es befindet sich nur ein Fenster im lichtdurchlässigen Zustand, wobei die übrigen Fenster verschlossen sind, d.h. sich in einem lichtundurchlässigen Zustand befinden, der das Hindurchtreten von Licht verhindert. Die Einheit 20 weist ferner eine Einrichtung zum schnellen Ändern der Situation auf, so daß alle Flüssigkristallverschlüsse mit der Ausnahme eines von dem erstgenannten Verschluß verschiedenen Verschlusses lichtundurchlässig sind. Anders ausgedrückt: zu jedem beliebigen Zeitpunkt ist nur ein Fenster 14 geöffnet, wobei das geöffnet Fenster ständig und mit extrem hoher Rate gewechselt wird.
Die optischen Fasern 19 sind in einem Bündel 22 angeordnet, das sich zu einem Gehäuse 23 erstreckt, in dem eine Photovervielfacherröhre (PM) 21 angeordnet ist. Die im Inneren des Gehäuses gelegenen Enden der Fasern 19 liegen frei.
Wenn ein Fenster 14 offen ist, d.h. sein zugehöriger Flüssigkristallverschluß lichtdurchlässig ist, und ein Partikel in der betreffenden Breitenzone des Stroms leuchtet, leitet das offene Fenster das Licht zu der zugehörigen optischen Faser 19, die das Licht durch vollständige innere Reflektion zum Gehäuse 23 leitet, wo es von der PM-Röhre 21 erkannt wird.
Figur 2 zeigt die elektronischen Komponenten des Systems. Ein Taktoszillator 25 führt ein Taktsignal einer Flüssigkristalltreibereinheit 26 zu, die einen demultiplexierten Aufwärtszähler aufweist, der Ausgänge 27 hat, die zum Anlegen einer geeigneten Spannung an die den Fenstern 14 zugeordneten Flüssigkristallverschlüsse 24 geeignet sind. Die Spannung hält die Verschlüsse in einem normalen dunklen oder lichtundurchlässigen Zustand. Beim Fortschreiten des Aufwärtszählers schaltet dieser jeweils einen Flüssigkristallverschluß auf einmal in den lichtdurchlässigen Zustand, so daß Licht durch das betreffende Fenster 14 in die zugehörige optische Faser 19 und durch die Faser 19 zur PM-Röhre 21 geleitet werden kann.
Beim Erkennen von Licht sendet die PM-Röhre ein Signal an eine Signalverarbeitungs- und Entscheidungseinheit 28, die entscheidet, ob das Licht ein gewünschtes Partikel in dem Strom anzeigt. In den jeweiligen Fällen sendet die Einheit 28 ein Freigabesignal an eine Partikelselektorsequenzereinheit 29 mit einem zweiten demultiplexierten Aufwärtszähler, der synchron mit der Treibereinheit 26 zykliert. Die Ausgänge 33 dieses Zählers werden durch das von der Einheit 28 kommende Signal freigegeben und sind mit einem (in Figur 2 nicht dargestellten) Partikelselektormechanismus verbunden. Der Partikelselektormechanismus kann zum Beispiel eine Reihe von Luftstoßejektoren 30 (Figur 1) aufweisen, die längs des Stroms an einer stromabwärts gelegenen Stelle angeordnet ist. üblicherweise ist die Reihe von Luftstoßejektoren längs des Partikelstroms nach dem freien Fall der Partikel von dem 3and oder der Rutsche 12 vorgesehen. Zum geeigneten Zeitpunkt wird der betreffende Ejektor zur Ausgabe eines kurzen Luftstoßes betätigt, der das gewünschte Partikel aus dem fallenden Strom heraus ablenkt, welches von den anderen unerwünschten Partikeln getrennt gesammelt wird.
Es ist ersichtlich, daß die Einheiten 28 und 29 eine (in Figur 1 schematisch bei 32 dargestellte) Einrichtung, die auf die PM-Röhre 21 und, aufgrund der synchronen Sequenzierung, auf den momentanen Zustand der Treibereinheit 26 reagiert, um zu entscheiden, welche Partikel aus dem Partikelstrom auszuwählen sind. Es wird festgestellt, welches Fenster 14 zum Durchlaß des von der PM- Röhre erkannten Lichts geöffnet war und welcher Breitenabschnitt des Stroms das Licht emittierende Partikel enthält, wobei diese Entscheidung sodann die Betätigung des richtigen Luftstoßejektors 30 ermöglicht.
Figur 2 zeigt ferner das Vorhandensein eines Rücksetztreibers 31, der sicherstellt, daß die Schaltung synchron startet.
Es kann erforderlich sein, Fokussierlinsen und geeignete Kollimatoren vorzusehen, um sicherzustellen, daß von einem leuchtenden Partikel kommendes Licht das betreffende Fenster passiert und von der zugeordneten optischen Faser 19 aufgenommen wird.
Vorzugsweise deckt jeder Luftstoßejektor dieselbe Breite des Partikelstroms ab, wie eine einer optischen Faser zugeordnete Linse. Es ist so möglich, einen hohem Genauigkeitsgrad in der Auswerfzone zu erreichen, so daß nur wenige oder keine nicht leuchtende Partikel zusammen mit den leuchtenden Partikeln aus dem Strom ausgeworfen werden.
Es ist erforderlich, den Modus der Stromzufuhr zu den Flüssigkristallverschlüssen extrem schnell zu verändern, da ein Partikel nicht erkannt wird, wenn das betreffende Fenster zum Durchlaß des Lichtes während des Passierens eines leuchtenden Partikels nicht geöffnet ist. Somit muß jedes Fenster, wenn auch nur für den Bruchteil einer Sekunde, während der Zeitspanne offen sein, die ein Partikel zum Passieren des Teils 13 benötigt.
Ein Hauptvorteil der dargestellten Vorrichtung liegt in der Tatsache, daß nur eine PM-Röhre erforderlich ist, während es dennoch möglich ist, festzustellen, in welchem Bereich der Breite des Stroms Luminiszenz aufgetreten ist.
Es sei darauf hingewiesen, daß es möglich wäre, selbst eine größere Zahl von Fenstern und Fasern vorzusehen, was zu einer größeren Genauigkeit bei der Bestimmung des Bereichs führen würde. Die Fasern könnten, wie in dem dargestellten Beispiel, in einem einzelnen Bündel angeordnet sein, das mit einer einzelnen PM-Röhre zusaminenwirkt. Alternativ könnten die Fasern in verschiedenen Bündeln angeordnet sein, von denen jedes mit einer einzelnen PM-Röhre zusammenwirkt. Selbst im letzteren Fall wäre nur eine verhältnismäßig geringe Zahl an PM-Röhren vorgesehen.
Im dargestellten Fall werden die Partikel auf einem Band oder einer Rutsche 12 durch das Gehäuse 11 transportiert. In anderen Fällen können die Partikel in freiem Fall herabfallen, nachdem sie vom Ende des Bandes geworfen wurden. Es sei ebenfalls darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf einen bestimmten Typ von Separator in der Auswerfzone beschränkt ist. Anstelle von Luftstoßejektoren können zum Entfernen der gewünschten Partikel aus dem übrigen Strom Wasserstrahlen oder Saugeinrichtungen verwendet werden.
Es sei ferner darauf hingewiesen, daß es innerhalb des Rahmens der Erfindung fällt, eine oder mehrere PM-Röhren zum Betrachten von Fasern zu verwenden, die aus demselben Breitenbereich kommen und denen jeweils ein Teil des von einem leuchtenden Partikel abgegebenen Lichts zu geführt wird. Dies kann zum Beispiel mittels eines dem Fenster 14 zugeordneten Mehrfach-Lichtteiler erreicht werden. In diesem Fall wäre es vorteilhaft, geeignete Filter für jede Faser oder einen einzelnen Filter für die PM-Röhre zu verwenden. Wird beispielsweise ein geeigneter Filter verwendet, wäre es möglich, Diamanten zu erkennen, die im roten Bereich des Spektrums leuchten, und diese somit von anderen Partikeln zu trennen.

Claims

1. Lichterkennungsvorrichtung zum Bestimmen von Abschnitten, die, unter mehreren Abschnitten der Breite eines Stromes von Partikeln (10), lichtemittierende Partikel enthalten, wobei die Vorrichtung eine Lichterkennungseinrichtung (21) aufweist, und dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ferner aufweist:

(a) mehrere zum Öffnen und Schließen ausgebildete Fenster (14), die gegenüber verschiedenen Abschnitten der Breite des Partikelstroms (10) angeordnet sind, wobei jedes Fenster einen Flüssigkristallverschluß (24) aufweist und die Fenster im geöffneten Zustand in der Lage sind, von Partikeln in den relevanten Abschnitten emittiertes Licht durchzulassen;

(b) eine Einrichtung zum Schalten der Flüssigkristallverschlüsse (24) zwischen einem lichtdurchlässigen und einem lichtundurchlässigen Zustand, die jeweils dem geöffneten bzw. dem geschlossenen Zustand der Fenster (14) entsprechen;

(c) mehrere den Fenstern zugeordnete optische Fasern (19), die derart angeordnet sind, daß sie von den Fenstern (14) durchgelassenes Licht zu der Lichterkennungseinrichtung (21) zu dessen Erkennung durch diese übertragen; und

(d) Einrichtungen (28, 29, 32) zum Identifizieren eines Fensters (14), das von der Lichterkennungseinrichtung erkanntes Licht durchgelassen hat, und dementsprechend zum Erkennen eines Abschnitts der Breite des Partikelstroms (10), von dem das Licht ausging.

2. Lichterkennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede optische Faser (19) einem einzelnen Fenster (14) zugeordnet ist, jedes Fenster (14) Licht von nur einem Abschnitt der Breite des Stroms durchlassen kann und die Schalteinrichtung (20, 26) derart arbeitet, daß nur ein Fenster (14) zu jedem beliebigen Zeitpunkt geöffnet ist.

3. Lichterkennungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der der Partikelstrom (10) in Querrichtung zur Breite des Stroms bewegt wird, und dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster (14) in einer Anordnung (13) über die Breite des Stroms vorgesehen sind und die Schalteinrichtung (20, 26) derart arbeitet, daß jedes Fenster (14) über einen Teil des Zeitraums offen ist, den ein Partikel (10) in dem Strom zum Passieren der Anordnung (13) benötigt.

4. Vorrichtung um Sortieren von Partikelmaterialien, wobei die Vorrichtung die Lichterkennungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, mit einer Einrichtung (12) zum Bewegen der Partikel (10) in einem Strom in Querrichtung zur Breite des Stroms und einer auf die Identifizierungseinrichtungen (32, 28, 29) reagierenden Trenneinrichtung (30) zum Trennen derjenigen Partikel (10), die von der Lichterkennungseinrichtung (21) erkanntes Licht emittieren, von anderen Partikeln (10).

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, mit einem Förderband (12) zum Bewegen des Partikelstroms (10) an den Fenstern (14) vorbei.

7. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6 zum Aussortieren von Partikeln (10), die unter der Einwirkung auftreffender Röntgenstrahlung leuchten, aus nicht leuchtenden Partikeln (10).

8. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 7 zum Aussortieren von Diamantpartikeln aus anderen Partikeln (10).

9. Verwendung einer Lichterkennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Erkennen von Licht, das von Diamantpartikeln emittiert wird, die unter den Einwirkungen auftreffender Röntgenstrahlung leuchten.