DE69111908T2 - Apparat zum Sortieren von festen Körpern. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf Recyclisierungstechniken und Vorrichtungen und insbesondere auf eine Vorrichtung für das Sortieren von Feststoffpartikelgemischen.
• Es wäre einfach, Abfall zu recyclisieren, wenn dieser Abfall nur aus einem Material oder einer Materialklasse, wie Metallen, betehen würde. Deshalb werden Anstrengungen unternommen, bestimmte Typen von Abfall getrennt zu sammeln, wie Glas, Metall, Papier, usw. Der meiste Abfall umfaßt jedoch ein Gemisch von vielen unterschiedlichen Bestandteilen. Selbst wenn Abfall eines bestimmten Materials getrennt gesammelt wird, kann man darüber hinaus nicht sicher sein, daß er tatsächlich nicht andere enthält. Wenn beispielsweise Glasflaschen gesammelt werden, wird man recht häufig auch metallische Verschlußkappen in den Containern finden, so daß das Sortieren unverzichtbar ist.
• Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung für das Sortieren von Feststoffstückgemischen zu schaffen. Die Erfindung wird durch den Anspruch 1 definiert.
• Eine Vorrichtung mit den in der Präambel des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen ist durch die GB-A-20 76 146 offenbart.
• Die Lehre dieses Dokuments basiert auf der Überlegung, daß jede Substanz eine elektrische Leitfähigkeit oder dielektrische Eigenschaften aufweist, die charakteristisch für das jeweilige Material ist. Der elektrische Widerstand eines Gegenstandes hängt jedoch nicht nur von dieser Leitfähigkeit ab, sondern auch von seiner Größe und Form, so daß ein Sortieren, basierend auf direkter Messung des elektrischen Widerstandes jedes Partikels, unmöglich erscheint. Die Erfindung schlägt deshalb vor, daß zunächst die Masse der Partikel einem Mikrowellenfeld ausgesetzt wird, wo jedes Partikel Energie gemäß seinen dielektrischen Eigenschaften absorbiert und die absorbierte Energie die Temperatur der Partikel in Übereinstimmung damit anhebt. In einem zweiten Schritt wird die Temperatur der Partikel erfaßt, vorzugsweise ohne physischen Kontakt, und die Partikel werden klassifiziert in Reaktion auf die erfaßte Temperatur.
• Die veröffentlichte deutsche Patentanmeldung DE-31 13 736-A1 beschreibt ein Verfahren zum Lokalisieren von Bewehrungsstäben in Betonwandungen, bei dem die Wandung einem Hochfrequenzfeld unterworfen wird, um so eine induktive Erhitzung in dem Stahl hervorzurufen, und Temperaturdifferenzen werden erfaßt, um so den Ort abzuschätzen, wo Stahlbewehrungsstäbe gefunden werden können.
• Die veröffentlichte deutsche Anmeldung DE-38 34 574-A1 offenbart ein Verfahren für die Mikrowellenerhitzung von unterschiedlichen Produkten, enthalten in verschlossenen Packungen, wobei die Mikrowellenleistung verändert wird in Abhängigkeit von der Temperatur jedes Produktes, das in eine Mikrowellenkammer eintritt. Um die Leistung richtig einzustellen, muß natürlich vorher das Material oder zumindest seine dielektrischen Eigenschaften bekannt sein.
• Ein Detektor, der besonders geeignet ist für das Erfassen von Wärmestrahlung von einem mikrowellenerhitzten Gegenstand ist ein solcher, der auf Temperaturübergänge anspricht; ein solcher Detektor ist offenbart in der deutschen Patentbeschreibung DE-35 08 253-B1.
• Eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung für die Ausführung des Verfahrens der Erfindung wird im einzelnen nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
• Fig. 1 zeigt die Vorrichtung schematisch in einer Seitenansicht, und
• Fig. 2 ist eine Teildraufsicht auf die Vorrichtung.
• Die Vorrichtung oder Anlage ist vorgesehen, um verrottete oder kompostierte Haushalts- und Gartenabfälle von Verunreinigungen, wie Glas, Keramik, Kunststoff, Metallen und dergleichen, zu reinigen. Es versteht sich, daß andere ähnliche Sortier- oder Klassifizierprozesse realisiert werden können, wie beispielsweise das Sortieren eines Gemisches von Kunststoffmaterialgegenständen, wie Flaschen oder Behältnissen. Es ist bekannt, daß die dielektrischen Eigenschaften von Materialien, selbst wenn sie unter normalen Bedingungen sämtlich als "Isolatoren" angesehen werden, ganz unterschiedlich sind, abhängig von der Zusammensetzung solchen Materials und daß jene Eigenschaften sich ebenfalls etwas mit der Mikrowellenfrequenz ändern. Demgemäß werden, abhängig von dem Sortierkriterium, die Mikrowellenfrequenz, die Mikrowellenleistung und die Dauer des Bestrahlungsintervalles verändert. Darüber hinaus versteht es sich, daß das Sortieren in einer Mehrzahl von Zyklen ausgeführt werden kann. Beispielsweise werden zunächst Metalle gegen den Rest des Gemisches diskriminiert mittels des Verfahrens nach der Erfindung. Als zweites werden organische Materialien gegen unorganische diskriminiert unter erneuter Verwendung des Verfahrens der Erfindung. In den aufeinanderfolgenden Zyklen wird man die Frequenz und die Leistung, wie auch das Bestrahlungsintervall, an das jeweilige Diskriminierungskriterium anpassen.
• Die Vorrichtung umfaßt einen Mikrowellenofen 10 mit einem Einlaß 12 und einem Auslaß 14. Ein Gurtförderer 16 wird mit dem zu reinigenden Kompost 18 beladen und fördert ihn durch den Ofen. Solche Öfen einschließlich Fördermitteln sind ohne weiteres erhältlich.
• Das bestrahlte Material gelangt durch den Ofenauslaß und fällt frei auf einen Sammler 20, der ebenfalls ein Gurtförderer sein kann. Mit der Annahme, daß Metalle bereits in einem ersten Zyklus ausgetragen worden sind, ist der Kompost durch die absorbierte Mikrowellenenergie aufgeheizt worden, während die "Isolatoren" sehr wenig Energie absorbiert haben und im wesentlichen bei der Temperatur bleiben, die sie vor dem Durchlaufen des Mikrowellenfeldes hatten. Infolge der Wärmeleitung können jene Gegenstände jedoch schnell die Temperatur ihrer Umgebung annehmen. Demgemäß werden die Mikrowellenleistung und die Durchlaufzeit so eingestellt, daß hinter dem Auslaß noch nicht sehr viel Wärmetransfer stattgefunden hat.
• Das fallende Material gelangt durch einen Spalt zwischen einer Bank von Pyrodetektoren 22 und einem künstlichen Hintergrund gegenüber den Pyrodetektoren. Dieser Hintergrund besteht aus einem strahlenden Schwarzkörper in Form eines Kastens mit einer offenen Front gegenüber den Pyrodetektoren, der aufgeheizt ist, um sich der Temperatur der Kompostpartikel anzunähern. Für diesen Zweck ist ein Heizer 24 außerhalb der Rückwandung 26 des Kastens angeordnet, und der Heizer wird gesteuert mittels einer Steuereinheit 28 in Reaktion auf ein Eingangssignal, das repräsentativ ist für die Komposttemperatur, gemessen mittels eines Thermometers 30.
• Die Pyrodetektoren "sehen" deshalb eine im wesentlichen konstante Temperatur, solange es keinen Ausgang von dem Mikrowellenofen oder nur Ausgang von sauberem Kompost gibt. Wenn jedoch ein (relativ) kalter Gegenstand quer zur Detektorbank fällt, wird einer oder mehrere der Detektoren auf den Strahlungsübergang reagieren, der auf einen solchen kalten Gegenstand zurückzuführen ist. Es hat sich gezeigt, daß eine Bank von Detektoren mit Abständen von 10 mm voneinander sehr geeignet ist zum hinreichenden Reinigen des Kompostes.
• Ein Übergang heiß/kalt erzeugt eine ins Positive gehende Spitze, und ein Übergang kalt/heiß erzeugt eine ins Negative gehende Spitze. Unter der Bank von Detektoren befindet sich eine Bank von Düsen 32, wobei jede Düse über ein Solenoidventil 34 mit einem mit Druckluft versorgten Sammler 36 verbunden ist. Jedes einzelne Solenoid wird von den Ausgangssignalen des jeweiligen über der Düse montierten Detektors, welchem dieses Solenoid zugeordnet ist, gesteuert. Eine Steuereinheit 40 verarbeitet die Detektorausgangssignale, um sie zu verstärken und zu verzögern in Übereinstimmung mit der Zeit, die ein erkanntes Objekt benötigt, um von dem Detektorniveau bis zu dem Düsenniveau zu fallen. Demgemäß werden die Ventile geöffnet bei einem heiß/kalt-Übergang und geschlossen bei einem kalt/heiß-Übergang. Der Luftstrom ist so gerichtet, daß ein kaltes Objekt bis jenseits einer Trennwandung 42 abgelenkt wird, welche den Kompostsammler 20 von einem "Nichtkompost"-Sammler 44 trennt.
• Es versteht sich, daß Abwandlungen des Verfahrens wie auch der Vorrichtung vorgesehen sein können. Wenn beispielsweise der Kompost angefeuchtet wird, bevor der durch den Mikrowellenofen geführt wird, wird das organische Material viel mehr Energie absorbieren als das anorganische, um so die Diskriminierung zu vereinfachen. Darüber hinaus kann anstelle eines Gurtförderers, der sich durch den Mikrowellenofen erstreckt, die Masse an Festkörpern, die zu klassifizieren ist, dem Ofeneinlaß zugeführt werden und dann frei durch diesen hindurch fallen; dies kann geeignet sein, wo unterschiedliche Typen von "Isolatoren" zu sortieren sind. Die Luftstrahldüsen könnten ersetzt werden durch mechanische Mittel. Deshalb ist beabsichtigt, daß der Schutzumfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.

Claims (7)

1. Eine Vorrichtung für das Aussortieren von festen Verunreinigungen aus einem Gemisch (18) von Feststoffen, hauptsächlich bestehend aus festen Partikeln, umfassend:

einen Mikrowellenofen (10) mit einem Mittel zum Aufheizen des Gemisches so, daß seine Bestandteile unterschiedliche Temperaturen annehmen in Abhängigkeit von ihren jeweiligen dielektrischen Eigenschaften,

Mittel (16) für das Fördern des Gemischs durch den Ofen,

Mittel (22) für das Erfassen der Temperaturen,

Mittel (32) für das Sortieren des Feststoffgemisches in Abhängigkeit von den jeweils erfaßten Temperaturen seiner Bestandteile, gekennzeichnet durch einen Hintergrundstrahlungsgenerator (24, 26), der gegenüber den Erfassungsmitteln angeordnet ist, wobei das Gemisch zwischen den Erfassungsmitteln und dem Generator hindurchfällt, welcher Hintergrundstrahlungsgenerator Mittel (28, 30) umfaßt für das Erzeugen einer Hintergrundstrahlung in Reaktion auf die Wärmestrahlung des Gemisches, die primär zurückzuführen ist auf jene Feststoffpartikel mit einer relativ hohen elektrischen Leitfähigkeit, und daß das Erfassungmittel die festen Verunreinigungen mit einer relativ niedrigen elektrischen Leitfähigkeit von der Hintergrundstrahlung unterscheidet.

2. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Fördermittel einen Gurtförderer (16) umfaßt.

3. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Detektormittel mindestens einen auf Wärmestrahlung reagierenden Detektor (22) umfaßt.

4. Die Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Detektor ein Pyrodetektor (22) ist.

5. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Sortiermittel gesteuerte Düsen (32) umfassen, die einen Druckluftstrahl gegen ausgewählte Feststoffpartikel richten.

6. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Detektormittel eine Bank von Detektoren (22) umfaßt und bei der die Sortiermittel eine Bank von Luftstrahldüsen (32) umfassen, welche jeweils der Bank von Detektoren entsprechen und bei der das Fördermittel (16) ausgebildet ist zum Fallenlassen erhitzter Festkörper derart, daß sie frei quer zu der Bank von Detektoren fallen und danach quer zu der Bank von entsprechend zugeordneten Luftstrahldüsen, und Steuermittel (34), die auf Ausgänge der Detektoren reagieren, für das Ein- und Ausschalten der Düsen auf Grundlage der entsprechenden Ausgänge der Bank von Detektoren.

7. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Detektormittel auf Temperaturänderungen reagierende Detektoren (22) umfaßt.