Sortieranordnung für Partikel unterschiedlicher Materialeigenschaften
■ Die Erfindung betrifft eine Sortieranordnung für Partikel unterschiedlicher Materialeigenschaften mit wenigstens zwei in Förderrichtung aufeinander folgenden Fördermitteln, denen stromaufwartig die zu sortierenden Partikel zugeführt werden, wobei im Bereich des stromauf angeordneten Fördermittels ein oder mehrere Sensoren zum Detektieren einer Materialeigenschaft angeordnet sind und zwischen zwei in Förderrichtung aufeinander folgenden Fördermitteln eine Ausschleusung von Partikeln bestimmter Materialeigenschaften vorgesehen ist.
Eine derartige in der EP 0 328 126 B1 beschriebene Sortieranordnung ist beispielsweise in der Lage, Altglasbruchstücke verschiedener Farben zu sor- tieren. Auf rinnenförmigen Rutschen werden in der bekannten Anordnung
Altglasbruchstücke einer Farberkennungseinheit zugeführt und dann abhängig von der erkannten Farbe ein bestimmtes Bruchstück von der ersten auf eine der weiteren rinnenförmigen Rutschen überführt.
Für einen anderen Anwendungsfall, nämlich das Detektieren und Ausschleusen von Fremdkörpern aus einem Tabakstrom, schlägt die US-PS 5,305,893 für sehr kleine Partikel untereinander gleicher Größenordnung vor, diese Fremdkörper ebenfalls zu detektieren und am Ende eines Förderbandes mittels eines luftbetätigten Kolbens diese Fremdkörper mitsamt benachbarter Partikel aus dem Strom zu werfen.
Bekannt ist es auch, Siebanordnungen zur Abtrennung von Fremdbestandteilen einzusetzen, was aber an der schlechten Transportfähigkeit bestimmter Materialien, zum Beispiel von Papier, über Siebe scheitert und auch zu Verstopfungen führt.
Die Zahl und Art zu sortierender Mengen nimmt stetig zu. Dies liegt unter anderem an den gesellschaftlichen Forderungen, möglichst viele Materialien wieder zu verwerten statt sie zu entsorgen. Für eine Wiederverwertung müssen diese Materialien jedoch aus immer komplizierter werdenden Gemischen heraussortiert werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine weitere Sortieranordnung für Partikel unterschiedlicher Materialeigenschaften vorzuschlagen, die solchen Anforderungen gewachsen ist.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Sortieranordnung dadurch gelöst, dass zwischen den aufeinander folgenden Fördermitteln ein horizontaler Abstand bzw. Spalt vorgesehen ist, dass im Bereich des Spaltes eine oder mehrere Blasdüsen so angeordnet sind, dass durch die Blasdüsen ab- hängig vom Detektionsergebnis der Sensoren eine Beaufschlagung der Partikel mit Fluid erfolgt, so dass die Partikel mit den bestimmten Materialeigenschaften über den Spalt auf das stromab liegende Fördermittel gelangen.
Durch das Vorsehen eines horizontalen Abstandes oder Spaltes in einer hin- tereinander angeordneten, abgestuften Fördermittelkette und einer Anordnung von Blasdüsen in diesem Spalt wird überraschend eine wirksame und störunanfällige Sortiermöglichkeit für Partikel unterschiedlicher Größenausdehnung und verschiedenster Form bereit gestellt.
An sich ist das Vorsehen von solchen Abständen oder Spalten ein zunächst untauglich erscheinendes Mittel, da Bruchstücke unbeeinflusst natürlich durch diese Spalte hindurch fallen. Gerade dieser Effekt kann aber erfindungsgemäß genutzt werden. Die Blasdüsen müssen lediglich die zu sortierenden Partikel mit einer solchen Kraft beaufschlagen, dass diese ent- gegen der Schwerkraft in der Lage sind, den Abstand oder Spalt zu überwinden und auf das nächste Fördermittel zu gelangen. Dabei wird zuvor mittels der vorgesehenen Sensoren festgestellt, ob ein entsprechend sich dem Spalt nähernder Partikel nun die jeweilige Materialeigenschaft besitzt oder nicht.
Abhängig davon wird er von der Blasdüse beaufschlagt oder aber nicht, so dass er nun wieder abhängig davon auf das nächste Fördermittel gelangt oder aber durch den Spalt hindurch fällt und dort entweder auf ein anderes Fördermittel oder in einen Auffangbehälter gelangt.
In der nachveröffentlichten Internationalen Patentanmeldung PCT/EP 00/09180 wird ebenfalls mit einem Abstand oder Spalt gearbeitet, allerdings dessen Eigenschaft genutzt, von großen flächigen Teilen überbrückt zu werden, während kleinere Teile hindurch fallen. Diese Eigenschaft, großflächige Teile von kleinen automatisch trennen zu können, kann natürlich mit den Effekten der Blasdüsen geeignet kombiniert werdep.
Eine Spalttrennung kann durch mehrere verkettete Fördermittel auch mehrfach durchgeführt werden. Es kann dabei in Zusammenhang mit jedem ein- zelnen Spalt ein Sensor verwendet werden, der sich jeweils für unterschiedliche Materialeigenschaften interessiert und abhängig davon die Blasdüsen ansteuert. So können optische Sensoren die Farbe oder auch andere optisch detektierbare Eigenschaften, beispielsweise den Reflektionsgrad oder auch die Größe eines Teilchens, feststellen, magnetische Sensoren können die entsprechende Eigenschaft von Metallen detektieren und so fort. Jeweils im anschließenden Spalt werden dann die Partikel entsprechend durch das Fluid beaufschlagt oder eben gerade nicht und gelangen dadurch auf das nächste Fördermittel oder fallen durch den Spalt.
Natürlich ist es ebenso möglich, mit mehreren Detektoren kombinierte Eigenschaften, also beispielsweise die Partikelgröße und ihre magnetischen Eigenschaften festzustellen oder auch durch identische Sensoren an nacheinander angeordneten Spalten zwischen je zwei Fördermitteln nacheinander unterschiedlich gefärbte Bruchstücke, auch beispielsweise Altglasbruch- stücke, verschieden zu sortieren.
Wenn das stromabwärtige Fördermittel der aufeinander folgenden Fördermittel eine höhere Fördergeschwindigkeit als das stromaufwärtige Fördermittel aufweist, werden die das stromabwärtige Fördermittel erreichenden Partikel in ihrer Packungsdichte auseinander gezogen, womit gegebenenfalls zwischen diesen eingeklemmte kleinere Partikel freigegeben werden.
Um die Sortieranordnung schnell an unterschiedlichen Materialien und/oder eine andere Fraktionstrennung umstellen zu können, sind Mittel zum Einstellen der Weite des horizontalen Abstandes vorgesehen. Da auch die Höhen- abstufung Einf luss auf das Trennergebnis hat, sind bevorzugt ebenfalls Mittel zum Einstellen der Höhenabstufung vorgesehen.
Dadurch, dass zwischen zwei in Förderrichtung aufeinander folgenden Fördermitteln innerhalb der Abstufung und des Spalts wenigstens eine in .Förderrichtung drehangetriebene Trommel mit einer Drehachse im wesentlichen senkrecht zur Förderrichtung und im wesentlichen parallel zu den Förderebenen angeordnet ist, wird eine alternative Ausgestaltung der Spalttrennanordnung angegeben, bei der insbesondere, wenn die Drehachse der Trommel im wesentlichen horizontal in Förderrichtung einstellbar ist, eine einfache Einstellbarkeit der Spaltbreite erreicht wird. Die beiden an den Spalt angrenzenden Fördermittel benötigen dann keine Einstellmöglichkeit und können kostengünstig ortsfest ausgeführt werden.
Mit den vorgenannten Einstellmöglichkeiten können somit unterschiedliche Materialien, wie beispielsweise Papier, Holz, Metalle, Pappe, Kunststoffe etc., ohne zeit- und kostenaufwendige Umrüstungen sortiert bzw. getrennt werden. Ein Wechsel von Sieben oder dergleichen oder Umbauten bei Veränderung des Trennschnittes sind nicht erforderlich. Der erfindungsgemäße Spalttrennschnitt kann stufenlos auf die gewünschte Fraktionstrennung ein- gestellt werden.
Werden Förderbänder als Fördermittel verwendet, wird ein besonders ruhiger und geräuscharmer Lauf der Anordnung erreicht. Bei der Verwendung von Rüttelförderern wird beim Fördervorgang eine Auflockerung des aufzutrennenden Materials erreicht.
Dadurch, dass ein zu einem Spaltabstand gerichtetes Ende des Förderbandes eine Umlenkrolle mit einem Durchmesser hat, der kleiner/gleich der Größendimension der auszusortierenden Partikel ist, wird eine sehr scharfe Umlenkung des Förderbandes am Spaittrennschnitt erreicht, so dass das Überkippen der auf der Förderebene aufliegenden Partikel schwerkraftbedingt spontan im wesentlichen unbeeinflusst der Krümmung der Förderband- umlenkung erfolgt, sobald der Schwerpunkt des Par'tikels nicht mehr auf der Förderebene aufliegt. Ähnliches gilt für das Auftreten der zu sortierenden Partikel auf die stromabwärtige Förderebene.
Zum Auffangen der aussortierten Partikel, die durch den Spalt herunterfallen, ist unterhalb des horizontalen Abstandes ein Sammelbehälter angeordnet. Alternativ wird zum Abfördern der aussortierten Partikel an dieser Stelle ein weiteres Fördermittel, beispielsweise ein Förderband oder Rüttelförderer, angeordnet. Die aussortierten Partikel können dann einer Weiterverarbeitung, beispielsweise auch weiteren Trennverfahren, zugeführt werden.
Wenn unterhalb des horizontalen Abstandes oder stromabwärtig des weiteren Fördermittels eine Windsichtungsvorrichtung vorgesehen ist, wird die aussortierte Fraktion von Partikeln weiter aufgetrennt. Bei der Verwendung der Sortieranordnung für Altpapier würden kleine Papierpartikel zusammen mit den unerwünschten kleinen Fremdkörpern, wie Glasscherben, Kronkorken, Steine etc., durch den horizontalen Spalt hindurchfallen und von der Windsichtungsvorrichtung aufgrund des unterschiedlichen Eigengewichtes zuverlässig aufgetrennt werden, Im Gegensatz zu großflächigen Papier- oder Pappeteilen verhalten sich kleine Papierpartikel oder Papierschnipsel in einer Windsichtungsvorrichtung vorhersehbar, so dass ein gutes
Trennergebnis erzielt werden kann. Die aufgetrennte Fraktion kleiner Papierpartikel (Schnipsel) wird dann bevorzugt der Papieraufbereitungsaniage zugeführt.
Mit der erfindungsgemäßen Sortiervorrichtung können Partikel unterschiedlicher Materialeigenschaften mit hoher Sortiergüte getrennt werden. In Recycling-Prozessen, wie beispielsweise der Altmaterialverwertung, kann somit eine erhebliche Verringerung des manuellen Sortieraufwandes erreicht werden.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
Darin zeigt:
Fig. 1 in schematisierter, räumlicher Ansicht eine Sortieranordnung mit Förderbändern, und
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Sortieranordnung in schemati- sierter, räumlicher Ansicht.
In Figur 1 ist in schematisierter, räumlicher Ansicht eine Sortieranordnung mit zwei Förderbändern 1 und 2 dargestellt. Das im Förderstrom erste Förderband 1 weist am stromabwärtigen Ende eine Förderbandumlenkrolle 12 mit geringem Durchmesser auf, so dass eine scharfe Umlenkkante an diesem Ende 11 entsteht.
In Förderrichtung X nachgeschaltet ist - höhenabgestuft um eine Höhe H zur Förderebene 13 des ersten Förderbandes 1 - ein zweites Förderband angeordnet. Das stromaufwärtige Ende 21 des Förderbandes 2 weist ebenfalls eine Umlenkrolle 22 mit geringem Durchmesser auf, um an dieser Stelle eine möglichst scharfe Krümmung des Förderbandes 2 zu erreichen. Neben der Höhenabstufung H der beiden aufeinander folgenden Förderebenen 13, 23 der beiden Förderbänder 1 , 2 ist erfindungsgemäß ein horizontaler Ab- stand A zwischen dem stromabwärtigen Ende 11 des ersten Förderbandes 1 und dem stromaufwärtigen Ende 21 des Förderbandes 2 ausgebildet.
Unterhalb des Übergangs von Förderband 1 auf Förderband 2, also unterhalb des horizontalen Abstandes oder Spalts A, ist ein Auffang- oder Sammelbehälter 61 oder auch ein weiteres Fördermittel zur Abförderung von durch den Spalt hindurchfallenden Partikeln vorgesehen.
Die zu sortierenden Partikel P können zunächst über eine Befüllvorrichtung zugeführt werden, die beispielsweise aus der WO 99/39998 A1 bekannt ist.. Mehrere derartige Befüllvorrichtungen 81 führen die Partikel P über rinnen- förmige Rutschen 82 auf Vereinzelungsrinnen 83. Diese Vereinzelungsrinnen besitzen abwechselnd schräge Böden und haben die Tendenz, die auf ihnen laufenden Teilchen auseinander zu ziehen und voneinander zu trennen. i
Diese Rinnen 83 führen dann die Partikel P auf das erste Fördermittel 1. Zwischen der Rinne 83 und dem Fördermittel 1 kann auch bereits ein erster kleiner Spalt Ai vorgesehen werden, durch den sehr kleine und dem weiteren
Sortiervorgang unzugängliche Partikel P fallen können, während alle übrigen Partikel P aufgrund ihrer Größe und auch aufgrund der Bewegungsgeschwindigkeit, die ihnen in der Rinne 83 mitgegeben wird, auf das Fördermittel 1 gelangen.
Dieses Fördermittel 1 ist im vorliegenden Falle ein Laufband, auf dem alle Partikel P aus mehreren parallel zueinander angeordneten Rinnen 83 landen.
Nachfolgend wird die Funktionsweise beschrieben. Zu sortierende Partikel P werden dem Förderband 1 zugeführt und befinden sich auf der Förderebene
13, wie in Figur 1 dargestellt. Am stromabwärtigen Ende 11 des ersten Förderbandes 1 kippen die Partikel P über die relativ scharfe Umlenkrollenkante. Oberhalb des Fördermittels 1 und - zumindest in der dargestellten Ausführungsform - auch benachbart zu dessen Ende befindet sich ein Sensor 40. Dieser Sensor ist hier ein optischer Sensor, beispielsweise eine
Kamera, und besitzt (nicht dargestellt) auch eine Auswerteelektronik sowie Schaltungseinrichtungen, mit denen weitere Elemente angesteuert werden können.
Die Partikel P mit ihren verschiedenen Eigenschaften werden nun von dem
Sensor 40 jeweils danach zugeordnet, ob sie eine bestimmte Eigenschaft besitzen oder nicht. Im vorliegenden Falle sollen diejenigen Partikel P mit einer bestimmten Farbeigenschaft weitergefördert werden.
Hinter dem Fördermittel 1 befindet sich ein weiterer Abstand bzw. Spalt A und dahinter das Fördermittel 2. In dem Spalt A ist eine Blasleiste 70 mit mehreren Blasdüsen 71 , 72, 73 und 74 angeordnet. Die Blasdüsen 71, 72, 73, 74 sind in der Lage und dazu vorgesehen, ein Fiuid, insbesondere ein
Gas, bevorzugt Luft, auf die über ihnen befindlichen Partikel P abzugeben und diese damit zu beaufschlagen.
Wird ein Partikel P von dem Fluidstrom aus der unter ihm befindlichen Blas- düse getroffen, so gibt ihm dies genügend Auftrieb, um den Spalt A zu überwinden und auf das zweite Fördermittel 2 zu gelangen. Wird er nicht beaufschlagt, wird er durch die Schwerkraft nach unten gezogen und fällt durch den Spalt A.
Der zu sortierende Partikelstrom P wird somit in einen weiter beförderten
Partikelstrom P2 aus Partikeln mit einer Materialeigenschaft und einen Partikelstrom P-i ohne diese Materialeigenschaft aufgetrennt. Diese Materialeigenschaften sind in der dargestellten Ausführungsform bestimmte farbliche gewünschte Eigenschaften, es kann sich aber auch um andere handeln.
Am Ende des Förderbandes 2 werden dann die weiter geförderten Partikel des Partikelstroms P2 ebenfalls gefördert, und zwar in einen Sammelbehälter 62. Die durch den Spalt zwischen den beiden Fördermitteln 1 und 2 gefallenen, die vorbestimmte Materialeigenschaft nicht aufweisenden Partikel des Partikelstroms P-i sind in einem Sammelbehälter 61 aufgefangen worden, die zu kleinen, dem Sortiervorgang unzugänglichen Partikel, die bereits vor Beginn des ersten Fördermittels 1 ausgeschleust wurden, sind in einem Sammelbehälter 60 aufgefangen worden.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 2 dargestellt. Im
Unterschied zu der ersten Ausführungsform werden hier die zu sortierenden Partikel P in einen Füllbunker 84 eingefüllt und gelangen danach auf eine Profilrinne 85. Die Profilrinne 85 ist in der Lage, insbesondere in länglicher
Gestalt ausgebildete Partikel P auch in einer bestimmten Längsrichtung zu orientieren. Diese Längsorientierung bestimmter Partikel P wird im Folgenden noch genutzt. Partikel P, die keine Dimension mit besonderer Länge besitzen, laufen normal in der Profilrinne 85 mit.
Wie in der Ausführungsform nach Figur 1 ist am Ende der Profilrinne 85 hier wiederum ein kleiner Spalt A vorgesehen, durch den nicht sortierbare Kleinstpartikel in einen Sammelbehälter 60 fallen. Die größeren Partikel P einschließlich derjenigen mit besonderer Längsausdehnung überqueren den Spalt A und gelängen auf das Fördermittel 1 , das wie in der ersten Ausführungsform aus Figur 1 ausgebildet ist. Auch hier ist benachbart zum stromabwärtigen Ende 11 dieses Fördermittels 1 ein Sensor 40 vorgesehen.
Wie zu erkennen ist, kann hier das Ergebnis des Sensors 40 kombiniert wer- den damit, dass der Spalt A zwischen dem ersten Fördermittel 1 und dem zweiten Fördermittel 2 Partikel P mit besonderer Längsausdehnung oder auch einer mindestens ebenso großen Flächenausdehnung passieren lässt, da diese den Spalt A überbrücken können. Mittels des Sensors 40 kann zusätzlich dafür gesorgt werden, dass Partikel P mit bestimmten anderen Ma- terialeigenschaften ebenfalls diesen Spalt passieren, oder aber auch, dass dies unterbleibt.
Durch einfaches Umschalten der Regelungen ist natürlich eine -Verwendung ein und derselben Sortieranordnung für verschiedene Zwecke möglich. -
Wenn auch diese Eigenschaft der Sortieranordnung mit ihren Spalten zur Überwindung durch großflächige oder eine besondere Längenausdehnung aufweisende Partikel P genutzt werden soll, bieten sich noch weitere Modifikationen an.
Um das Trennergebnis an unterschiedliche Materialien und/oder einen anderen gewünschten Trennschnitt anzugleichen, ist bevorzugt wenigstens eines der beiden hintereinander angeordneten Förderbänder 1 , 2 in der Höhe
und in Förderrichtung X verstellbar angeordnet. Somit ist es möglich, die Höhenabstufung H und den horizontalen Spaltabstand A stufenlos zu verstellen. So kann beispielsweise die Anlage für die Trennung von Altpapier umgerüstet werden auf die Trennung von Kunststoffteilen, bei denen bei- spieisweise Folien, Plastiktüten oder auch Luftpolsterverpackungsmaterial von leeren Joghurtbechern und Plastikkleinteilen etc. getrennt werden.
Das Ausgangsmaterial kann durch unterschiedliche, insbesondere zunehmende Bandgeschwindigkeiten zusätzlich entzerrt und vereinzelt werden. Die Wendestufen begünstigen diese Vereinzelung und Auflockerung gegebenenfalls ohne eine Richtungsänderung des Materialstromes.
Rollkanten mit kleinen Durchmessern fördern die Trennung nach unterschiedlichen Korngrößen. Durch Variationen in der Spaltmaßbreite können Trennungen nach Größe der Außenkonturen erfolgen.
Auch unterschiedlich steifes Material kann getrennt werden. Dies wird durch Steigungs- bzw. Neigungseinstellungen der Förderbänder begünstigt.
Die Spaltbänder selbst können sehr kompakt und raumsparend gebaut werden. Sie selbst sind beliebig konfektionierbar und können je nach den Anforderungen zusammen gestellt werden. Die Wartung ist einfach und alle Bereiche sind gut zugänglich. Bei einem Verschleiß können leicht Teiistücke oder einzelne Bänder ausgewechselt werden.
Bezugszeichenliste
Fördermittel, Förderband stromabwärtiges Ende
Umlenkrolle
Förderebene
Fördermittel, Förderband stromaufwärtiges Ende
Umlenkrolle
Förderebene
Sensor
Sammelbehälter
Sammelbehälter
Sammelbehälter
Blasleiste
Blasdüse
Blasdüse
Blasdüse
Blasdüse
Befüllvorrichtung
Rutschen
Vereinzelungsrinnen
Füllbunker
Profilrinne
A Abstand, Spalt
Ai Abstand, Spalt
H Höhenabstufung
P Partikel
Pi Partikel
P2 Partikel
X Förderrichtung