EP2335837B1 - Vorrichtung und Verfahren zur Abtrennung von schweren, mit unerwünschten Zusammensetzungen anfallenden Brocken - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Abtrennung von schweren, mit unerwünschten Zusammensetzungen anfallenden Brocken Download PDF

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EP2335837B1
EP2335837B1 EP10015430.1A EP10015430A EP2335837B1 EP 2335837 B1 EP2335837 B1 EP 2335837B1 EP 10015430 A EP10015430 A EP 10015430A EP 2335837 B1 EP2335837 B1 EP 2335837B1
Authority
EP
European Patent Office
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conveyor belt
detection
detection device
lump
lumps
Prior art date
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Revoked
Application number
EP10015430.1A
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English (en)
French (fr)
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EP2335837A1 (de
Inventor
Hartmut Harbeck
Volker Rehrmann
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Tomra Sorting GmbH
Original Assignee
Tomra Sorting GmbH
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Publication date
Family has litigation
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Application filed by Tomra Sorting GmbH filed Critical Tomra Sorting GmbH
Priority to PL10015430T priority Critical patent/PL2335837T3/pl
Publication of EP2335837A1 publication Critical patent/EP2335837A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2335837B1 publication Critical patent/EP2335837B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34—Sorting according to other particular properties
    • B07C5/342—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour
    • B07C5/3425—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour of granular material, e.g. ore particles, grain
    • B07C5/3427—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour of granular material, e.g. ore particles, grain by changing or intensifying the optical properties prior to scanning, e.g. by inducing fluorescence under UV or x-radiation, subjecting the material to a chemical reaction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/04—Sorting according to size
    • B07C5/10—Sorting according to size measured by light-responsive means

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for separating heavy, accumulating with undesirable compositions chunks of changing composition, for example, from shredded material, in which also electric motors and the like were shredded, according to the preamble of the main claim.
  • Devices for separating bulk materials with small, comparatively homogeneous, particles are from a large number of patents, for example also from the patent EP 1 253 981 the applicant known.
  • the sorting material to be separated now differs in that comparatively large, far more than a kilo heavy, so mainly occurring with a density such as metals chunks are to be examined in their composition, either because they are lumps of unknown consistency , or have been brought into a lump form by humans - for example, when a motor vehicle was shredded, with materials of very different consistency clump together - and are also of the outer shape in a very large variance range.
  • Shredded material can vary from small electric motor parts, such as wire spools to metal strips, to starter motors damaged only slightly in the housing.
  • the invention is therefore based on the object, large mass flows, relatively large particles whose size can vary greatly, from less than a coin to significantly larger than bottles, the dimensions of which may also be elongated in particular, and then exceed the dimensions of bottles on a fast conveyor belt (with typical 3m / s) in the shortest time (typically 20ms measuring time) to recognize correctly. Problems with low count rates due to the short measuring time, a relative movement of the chunks on the fast conveyor belt, inclined surfaces of the chunks and possibly also existing topographies of the chunks with overhanging areas of a (previous) enclosure have to be mastered.
  • the device of the invention has been designed.
  • the method according to the invention can be carried out particularly advantageously with this device.
  • the device for separating heavy, with undesirable compositions accumulating chunks of scrap-like, uneven conveyed with a arranged on a conveyor detection device which - after interposition of a provided with a powerful computer control - a subsequent separating device can provide the information on which of various possible transport routes the respective chunks are to be routed.
  • the detection device consists in addition to fluorescence sensors, which can easily recognize different fluorescence characteristics of different materials, in particular different metals, in particular optical and / or electromagnetic sensors, which are arranged optically above, electromagnetically below the conveyor belt in a suitable number to a ten times better location Resolution as the above the conveyor belt provided, first detectors that respond to X-ray fluorescence radiation to achieve.
  • an X-ray tube is provided in a "sensor box" shielding the detectors and irradiates the area of the conveyor belt which is surveyed by the detection sensors with X-radiation for triggering X-ray fluorescence.
  • the X-ray fluorescence sensors which are comparatively less spatially sensitive due to their physical properties, are now arranged side by side in a row, so that they can detect small particles lying on the conveyor belt substantially without overlapping.
  • the x-ray fluorescence sensors must be arranged as close as possible to the conveyor belt, but on the other hand sufficient free space must be left for at least the largest chunks to be expected, this means that the top of already medium chunks is only half as far from the detectors so that they are then detected by a detector only at about half their upper surface.
  • the aperture angle determined by the aperture of the detectors so that at least objects half the ⁇ ffnugsweite, eg 10 cm large objects are still fully covered with their entire surface of the juxtaposed detectors.
  • the spatial resolution (50-100 mm) obtained by these detectors is not sufficient to cause an ejection.
  • an electromagnetic detection by sensors arranged below the conveyor belt which results in a ten times better resolution (for example 3 mm) is preferred.
  • two rows of sensors with offset from one another can be provided and the sensor response of a sensor can be increased by taking into account the response of its neighboring sensor in the spatial resolution.
  • the values determined by the X-ray fluorescence detectors are assigned to each particle passing through the detection area, and then due to the conversion of the X-ray fluorescence radiation to the illuminated area of the particle, the result of the X-ray fluorescence measurement is weighted accordingly.
  • the in the Fig. 1 shown eight detectors 10 are spaced from each other only a little more than their dimensions, for example 75 mm. Of the conveyor belt 12, for example, they are 270 mm, that is, a multiple of removed, so that objects that are, for example, 10 cm high, are still detected by the narrow-opening detection angles in their entirety. However, if a twice as large article were conveyed through beneath the detectors, it would be readily apparent that only one-third of the reduced area of the article is still being examined.
  • the X-ray tube 16 to recognize. This is designed with, for example, 35 KeV and a maximum of 1 KW power to generate enough signal, but on the other hand not to get into power ranges in which the shielding problem makes the sensor device too heavy.
  • Lead plates are provided to detect the X-ray radiation to the side due to the thick black lines near the Abstrahlf kauers the X-ray tube.
  • Another lead plate again shields the detectors 10 from the X-ray tube 16, so that they only detect the X-ray fluorescence radiation light reflected by the examination material.
  • the signal result can be enhanced.
  • the device for separating heavy, with undesirable compositions accumulating chunks of scrap-like, non-uniform conveyed with a arranged on a conveyor belt detection device which is a Broken to different transport channels conductive separating device is arranged, essential to the invention by a detection device a plurality of transversely to the conveyor belt transport direction above the conveyor belt at a distance greater than the expected height of the chunks arranged X-ray fluorescence detectors shown, each narrow in the direction of arrangement, in the Further location-resolving electromagnetic sensors are provided below the conveyor belts for detecting the contours and / or mass of the chunks, wherein an X-ray tube arranged above the detectors exposes the chunks in the area of the detection sectors to X-ray radiation, and the detection direction the detectors is inclined in each case to the vertical, so that the emission direction X-ray radiation is inclined starting from the X-ray tube, so that between the at gives directions an upwardly open angle in the range of 5 - 38 °.
  • Another advantage is that an angle of 15-20 ° is provided symmetrically to the perpendicular between the detection direction of the detectors and the emission direction of the X-ray radiation from the X-ray tube.
  • a common, stable, dustproof and airtight, electrically shielded housing will receive the detectors and the X-ray tube, with a vertical partition wall between them with X-ray absorbing material for the direct entry of X-radiation prevents the detectors.
  • the sensors for mass detection are in a preferred embodiment electromagnetic sensors, the detection coils are arranged below the conveyor belt.
  • An alternative embodiment uses optical sensors as outline-recognizing sensors, which are arranged above the conveyor belt.
  • a contour-recognizing sensor can serve a camera that provides a flat high-resolution image of more than 800x600 pixels from then in time with the observation (eg at 3 m / s tape speed in the 1 KHz clock or every 1 ms) a contour line recorded and is further evaluated.
  • the information thus acquired is referred to in the literature as 3D information.
  • the particle can be assigned to a mass (e.g., assigned to a mass class) that allows one to deduce from the level of fluorescence radiation the content of an undesired composition in the chunk. In this way, small chunks with a high undesirable content of large chunks with a comparatively low percentage content can be distinguished.
  • a mass e.g., assigned to a mass class
  • the method for separating chunks of the decision logic allow detected mass and / or dimension profiles to be predefined classes of objects (cf. Fig. 6 ), whose material properties have been previously known for individual classes or from previous ones Determined fluorescence measurements averaged, for outputting the separating device driving signal.
  • the second detection device comprises a laser 40, in any case a bright, line-like light source, which illuminates an illumination line across the conveyor belt onto the conveyed material, which in turn is detected two-dimensionally as a contour line with a camera.
  • the second detection device 42 may comprise the laser (s) projecting substantially perpendicularly to the chunk and the camera receiving the illumination image with a viewing direction substantially in the direction of the conveyor belt, or viewing the camera substantially perpendicular to the chunk and the laser a beam direction slightly inclined to the direction of the conveyor belt generating an illumination image in the camera field of view.
  • the second detection device irradiate the laser or lasers approximately at 45 ° to the vertical and the conveying direction on the chunks and the camera with a viewing direction at the same angle to the transport direction of the conveyor belt, wherein the angle to the conveyor belt approximately transversely to a Detection line are arranged transversely to the conveyor belt, so for example, that the second detection device or the laser approximately 45 ° Angle radiates and an angle of 90 ° between observation and Aufstrahlraum lies.
  • the second detection device is designed in the form of spatially resolving, electromagnetic sensors (not shown) below the conveyor belt 12 for detecting the contours and / or mass of the chunks.
  • the first detection device should be provided at an angle deviating from the vertical angle of 8-19 ° symmetrically to the likewise inclined beam direction of the X-ray tube in order to limit overhanging effects (shadowing) and inclined surfaces of Brocken as far as possible in their deterioration of the measurement result. It is also advantageous for reasons of correct triangulation to choose a small angle, since otherwise the X-rays fluorescence before or after the optimal observation position - depending on the deviation of the height of the Brocken from a mediocrity (see. Fig. 2 ).
  • angles of the first and second detection devices are the same, ie, approximately all selected at 15 ° in order to obtain congruent information.
  • a range of 8 - 19 ° to the vertical seems suitable.

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abtrennung von schweren, mit unerwünschten Zusammensetzungen anfallenden Brocken wechselnder Zusammensetzung beispielsweise aus Schreddergut, bei dem auch Elektromotoren und dergleichen geschreddert wurden, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
  • Vorrichtungen zur Trennung von Schüttgütern mit kleinen in sich vergleichsweise homogenen Partikeln sind aus einer Vielzahl von Patenten, beispielsweise auch aus dem Patent EP 1 253 981 der Anmelderin bekannt. Gegenüber diesen bekannten Vorrichtungen unterscheidet sich das zu trennende Sortiergut nun dadurch, dass vergleichsweise große, weit über ein Kilo schwere, also vornehmlich mit einer Dichte wie Metalle auftretende Brocken untersucht werden sollen, die in ihrer Zusammensetzung, entweder, weil sie Erzklumpen einer unbekannten Konsistenz sind, oder auch vom Menschen in Klumpenform gebracht wurden - z.B. wenn ein Kraftfahrzeug geschreddert wurde, wobei sich Materialien ganz unterschiedlicher Konsistenz miteinander verklumpen - und die auch von der äußeren Form in einem sehr großen Varianzbereich liegen. Schreddergut (siehe Fig. 5 und 6) kann von kleiner Elektromotorteilen, wie Drahtspulen über Blechstreifen bis zu nur wenig im Gehäuse beschädigten Anlassermotoren variieren.
  • Eine weitere Vorrichtung zur Trennung von Schuttgütern mit Röntgenfluoreszenz ist aus US-A-2005/078786 bekannt.
  • Rein optische Verfahren sind zudem für die Erkennung der wechselnden metallischen Komponenten der Zusammensetzung, also sowohl der jeweiligen Legierung und/oder der jeweiligen Anteile bei aus mehreren verschiedenen Metallen bestehenden Brocken nicht ausreichend. Insbesondere können Farben durch Rost oder Staub nicht aussagekräftig sein, und aufgrund verschiedener Auftreffwinkel der Beleuchtung kann es zu Abschattungen kommen, die das Bild des Gegenstands für eine computergestützte Auswertung zu stark verändern.
  • Für die Stahlproduktion ist es andererseits von essentieller Wichtigkeit, dass z.B. recycelter Stahl oder auch Roherz nicht mit Edelmetallen und insbesondere nicht mit Kupfer verunreinigt wird. Eine sichere Sortenreinheit zu erreichen, kann daher die Wiederverwendbarkeit des Recyclats erst ermöglichen. Ohne derartige gute Sortierung wäre das Schreddermaterial auch nicht marktgängig, da nach einem Einschmelzen erst aufwendig die Kupferverunreinigungen entfernt werden müssten.
  • Mit den bisher bekannten Methoden kann nun zwar z.B. festgestellt werden, wo Kupfer vorhanden ist, jedoch kann für eine richtige Entscheidung, ob deshalb der gesamte Brocken ausgeworfen werden muss, oder nicht, bisher nur unzureichend abgeschätzt werden, wie viel unerwünschte Zusammensetzung, beispielsweise Kupferbeimengung, im Brocken vorhanden sind.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, große Masseströme, vergleichsweise großer Partikel, deren Größe stark variieren kann, von kleiner als einer Münze bis deutlich grösser als Flaschen, deren Abmessungen insbesondere auch länglich gestreckt sein können, und dann die Abmessungen von Flaschen übersteigen, auf einem schnellen Förderband (mit typisch 3m/s) in kürzester Zeit (typisch 20ms Messzeit) richtig zu erkennen. Dabei sind Probleme mit geringen Count-Raten aufgrund der kurzen Messzeit, eine Relativbewegung der Brocken auf dem schnellen Förderband, geneigte Oberflächen der Brocken und ggf. auch bestehende Topographien der Brocken mit überhängenden Bereichen einer (vormaligen) Umhüllung zu bewältigen).
  • Um eine derartige Abschätzung zu ermöglichen, wurde die Vorrichtung der Erfindung ausgelegt. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich mit dieser Vorrichtung besonders vorteilhaft durchführen.
  • Im Folgenden wird die Vorrichtung zur Abtrennung von schweren, mit unerwünschten Zusammensetzungen anfallenden Brocken aus schrottartigen, ungleichmäßigem Fördergut mit einer an einem Förderband angeordneten Detektionseinrichtung näher beschrieben, die - nach Zwischenschaltung einer mit einem leistungsfähigen Computer versehenen Steuerung - einer nachfolgen Separiereinrichtung die Information liefern kann, auf welchen von verschiedenen möglichen Transportwegen der jeweilige Brocken zu leiten ist.
  • Die Detektionseinrichtung besteht dabei neben Fluoreszenzsensoren, die verschiedene Fluoreszenzcharakteristik unterschiedlicher Materialien, insbesondere unterschiedlicher Metalle gut erkennen können, insbesondere aus optischen und/oder elektromagnetischen Sensoren, die optisch oberhalb, elektromagnetisch unterhalb des Förderbandes in einer geeigneten Anzahl angeordnet sind, um eine zehnfach bessere Orts-Auflösung als die oberhalb des Förderbandes vorgesehenen, ersten Detektoren, die auf Röntgenfluoreszenzstrahlung ansprechen, zu erzielen.
  • Dies ermöglicht, wenige Fluoreszenzdetektoren mit akzeptablen Count-Raten (typisch > 100 pro 20ms) einzusetzen, weniger als man an Auflösung für das Separieren benötigt, und hat zudem den Vorteil, dass keine aufwendigen mit hoher Trennschärfe versehenen Detektoren benötigt werden, die insbesondere deswegen aufwendig sind, weil sie einen größeren Abstand von dem Förderband wahren müssen, um die zu untersuchenden Brocken auf eine Förderband hindurch zu lassen. Auch lassen sich so Röntgenquellen mit handelsüblicher Leistung (z.B. 35 keV) einsetzen, die noch ohne allzu großen Aufwand abgeschirmt werden kann.
  • Zur Bestrahlung des Betrachtungsfensters auf dem Förderband mit Röntgenstrahlung wird in einer, die Detektoren abschirmenden "Sensorbox", eine Röntgenröhre vorgesehen, die den Bereich des Förderbandes, der von den Erfassungssensoren begutachtet wird, mit Röntgenstrahlung zur Auslösung von Röntgenfluoreszenz bestrahlt.
  • Die Röntgenfluoreszenzsensoren, die aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften vergleichsweise wenig ortssensitiv sind, werden nun in einer Reihe nebeneinander angeordnet, so dass sie kleine auf dem Förderband liegende Partikel im Wesentlichen ohne Überlappung erfassen können.
  • Da die Röntgenfluoreszenzsensoren so dicht wie möglich an das Förderband herangerückt angeordnet werden müssen, jedoch anderseits wenigstens für die größten zu erwartenden Brocken genügend Freiraum zu belassen sein wird, bedeutet dies, dass die Oberseite von bereits mittelgroßen Brocken nur halb so weit von den Detektoren entfernt ist, so dass diese dann lediglich dann mit ungefähr ihrer halben Oberseite von einem Detektor jeweils erfasst werden.
  • Es wird daher in einer bevorzugten Ausführung vorgeschlagen, den durch Blenden bestimmten Öffnungswinkel der Detektoren so zu wählen, dass wenigstens Objekte der halben Öffnugsweite, z.B. 10 cm große Objekte noch voll mit ihrer gesamten Fläche von den nebeneinander angeordneten Detektoren erfasst werden. Die durch diese Detektoren gewonnene Ortsauflösung (50 - 100 mm) ist jedoch nicht ausreichend, um eine Ausschleusung zu bewirken. Insbesondere kann nicht entschieden werden, ob ein kleines Objekt mit starker Verunreinigung vorliegt oder ein großes Objekt mit schwacher Verunreinigung.
  • Es ist daher notwendig, die Partikel durch eine vorangehende oder nachgeschaltete Beobachtung, entweder elektromagnetisch oder auch optisch visuell in ihrer Größe zu bestimmen.
  • Bevorzugt wird dabei eine elektromagnetische Erfassung durch unterhalb des Förderbandes angeordnete Sensoren, die eine zehnfach bessere Auflösung (z.B. 3 mm) ergeben. Dazu können zwei Reihen von Sensoren mit Versatz zueinander vorgesehen werden und es kann die Sensorantwort eines Sensors durch Berücksichtigung der Antwort seines Nachbarsensors in der Ortsauflösung gesteigert werden.
  • Nachdem die Sensorsignale an eine Recheneinheit weitergeleitet wurde, werden die von den Röntgenfluoreszenzdetektoren ermittelten Werte jedem Partikel, das den Erfassungsbereich passiert, zugeordnet und dann aufgrund der Umrechnung der Röntgenfluoreszenzstrahlung auf die beleuchtete Fläche des Partikels das Ergebnis der Röntgenfluoreszenzmessung entsprechend gewichtet.
  • Lediglich dieses gewichtete Ergebnis wird, nachdem auf die Gesamtmasse des Partikels nochmals umgerechnet wurde, dann als Kriterium für eine Ausschleusung in einen Nebenstrom oder einen Weitertransport als noch nicht auszusortierendes Material gewertet.
  • Da die auszusortierenden Brocken sehr schwer sind, kann unter Umständen neben einer mit den jetzt üblichen schnell auslösenden und mit Hochdruck (10 bar) arbeitenden Luftdüsen auch eine Ausseparierung mittels Klappen oder dergleichen realisiert werden. Die Ortsauflösung der Düsen ist der der Sensoren vergleichbar (3-7 mm Abstand).
  • Für den Fall, dass Luftdüsen Verwendung finden, wird vorgeschlagen diese jedenfalls mit einem geringen Luftstrom Dauer-zu-betreiben, um zu verhindern, dass die bei Schreddermaterial vorherrschenden staubigen Verhältnisse dazu führen, dass Luftdüsen sich dicht setzen.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung begeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnung. Dabei zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung der Zeile von Röntgenfluoreszenz-Detektoren in Richtung der Fortbewegung der auszusortierenden Brocken. Deutlich ist der Überlapp einzelner Detektoren auf der Oberfläche des Förderbandes zu erkennen, der sich bereits in 10 cm Höhe auf Null reduziert hat,
    Fig. 2
    einen Schnitt durch die Anordnung der Röntgenröhre und der Röntgenfluoreszenz-Detektoren, wobei die Transportrichtung der Gegenstände mit einem Pfeil eingezeichnet ist,
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung eines im Lichtschnittverfahren erzeugten Höhenprofils,
    Fig.4
    die schematische Darstellung einer bevorzugten Laser-Kamera Konfiguration,
    Fig. 5 und Fig. 6
    einige beispielhafte Objekte und
    Fig. 7
    eine Gegenüberstellung von fünf Objekten unterschiedlicher Klassen jeweils als Photo, als Bild eines 3D-Scanners und nach Auswertung der Ebenheit (des Höhenprofils).
  • Die in der Fig. 1 dargestellten acht Detektoren 10 sind jeweils voneinander nur um wenig mehr als ihre Abmessungen, beispielsweise 75 mm beabstandet. Von dem Förderband 12 sind sie beispielsweise 270 mm, also ein Vielfaches entfernt, so dass Gegenstände, die beispielsweise 10 cm hoch sind, von den schmal öffnenden Erfassungswinkeln noch in ihrer Gänze erfasst werden. Wenn jedoch ein doppelt so großer Gegenstand durch unterhalb der Detektoren durchgefördert würde, wäre einfach ersichtlich, dass lediglich eine um beispielsweise ein Drittel verringerter Fläche des Gegenstandes noch untersucht wird.
  • In Längsrichtung der Transportrichtung des Förderbandes würden Bereiche des Gegenstandes nicht mehr von den Röntgenfluoreszenzsensoren erfasst werden. Dies gilt es zu berücksichtigen, wenn mit einer zweiten (nicht dargestellten) Reihe von elektromagnetischen oder optischen Sensoren zunächst die Umrisse des Objektes bestimmt werden. Anhand der Umrisse lässt sich grob auch die Höhe des Objektes abschätzen, sie wird selten größer als der Umriss sein, aber Objekte in größerem Umriss werden eine größere Höhe annehmen.
  • Andererseits wird durch ein Klassifikations-Algorithmus schnell festgestellt werden können, dass quadratische Objekte oder dergleichen als einfache Blechstücke sehr flach sein können. Durch geeignete Wahl von Objektklassen lassen sich Zweifelsfälle unter Umständen auf jeden Fall aussortieren, um eine erfolgreiche Sortierung nicht durch versehentliche Beigabe von beispielsweise Kupfer zu verschlechtern.
  • Oberhalb der Detektoren ist in der Fig. 1 schließlich noch die Röntgenröhre 16 zu erkennen. Diese wird mit beispielsweise mit 35 KeV und maximal 1 KW Leistung ausgelegt, um noch genügend Signal zu erzeugen, anderseits jedoch nicht in Leistungsbereiche zu geraten, in denen die Abschirmungsproblematik die Sensoreinrichtung zu schwer werden lässt. Innerhalb der Sensoreinrichtung sind wie in der Fig. 2 anhand der dicken schwarzen Linien nahe des Abstrahlfächers der Röntgenröhre zu erkennen, Bleiplatten vorgesehen, die die Röntgenstrahlung zur Seite hin abschirmen.
  • Eine weitere Bleiplatte schirmt die Detektoren 10 nochmals gegenüber der Röntgenröhre 16 ab, so dass sie lediglich das von dem Untersuchungsmaterial reflektierte Röntgenfluoreszenzstrahlungslicht erfassen. Durch eine leichte Schrägstellung der Detektorenreihe gegenüber der Röntgenröhre 16 und beider gegenüber der senkrechten, lässt sich das Signalergebnis noch verstärken.
  • Die hierbei auftretende Geometrie wird beispielhaft durch Strahlenfächerbündel in der Fig. 2 dargestellt.
  • Damit ist die Vorrichtung zur Trennung von schweren, mit unerwünschten Zusammensetzungen anfallenden Brocken aus schrottartigem, ungleichmäßigen Fördergut mit einer an einem Förderband angeordneten Detektionseinrichtung, der eine die Brocken auf unterschiedliche Transportwege leitende Separiereinrichtung nachgeordnet ist, erfindungswesentlich durch eine Detektionseinrichtung eine Mehrzahl von quer zur Förderband-Transportrichtung oberhalb des Förderbandes in einem Abstand größer als die zu erwartende Höhe der Brocken angeordnete Röntgenfluoreszenz-Detektoren dargestellt, die jeweils schmale in Anordnungsrichtung begrenzte, sich im Bereich des Förderbands im wesentlichen nicht überlappende Erfassungssektoren besitzen, weitere ortsauflösende elektromagnetische Sensoren unterhalb der Förderbands zur Erfassung der Umrisse und/oder Masse der Brocken vorgesehen sind, wobei eine oberhalb der Detektoren angeordnete Röntgenröhre die Brocken im Bereich der Erfassungssektoren mit Röntgenstrahlung beaufschlagt, und die Erfassungsrichtung der Detektoren jeweils gegen die Senkrechte geneigt ist, so dass die Abstrahlrichtung Röntgenstrahlung ausgehend von der Röntgenröhre geneigt ist, so dass sich zwischen den beiden Richtungen ein nach oben geöffneter Winkel im Bereich von 5 - 38° ergibt.
  • Weiterer von Vorteil ist, dass ein Winkel von 15-20° symmetrisch zur Senkrechten zwischen der Erfassungsrichtung der Detektoren und der Abstrahlrichtung der Röntgenstrahlung ausgehend von der Röntgenröhre vorgesehen ist.
  • Zudem wird in der durch Staub und unerwünschte Einflüsse vielfältiger Art gekennzeichneten Umgebung eines Shredders ein gemeinsames, stabiles, staub- und luftdichtes, elektrisch abgeschirmtes Gehäuses die Detektoren und die Röntgenröhre aufnehmen, wobei eine vertikale Trennwand zwischen diesen mit röntgenabsorbierendem Material den direkten Eintritt von Röntgenstrahlung auf die Detektoren verhindert.
  • Die Sensoren für die Masse-Erkennung sind in einer bevorzugten Ausführung elektromagnetische Sensoren, deren Erfassungsspulen unterhalb des Förderbands angeordnet sind.
  • Eine alternative Ausführung nutzt als umrisserkennende Sensoren optische Sensoren, die oberhalb des Förderbands angeordnet sind. Zum Beispiel kann als umrisserkennender Sensor eine Kamera dienen, die ein flächiges hochaufgelöstes Bild vom mehr als 800x600 Pixeln liefert, aus der dann im Takt der Beobachtung (z.B. bei 3 m/s Bandgeschwindigkeit im 1 KHz-Takt bzw. alle 1 ms) eine Höhenlinie erfasst und weiter ausgewertet wird. Die so erfasste Information wird in der Fachliteratur als 3D-Information bezeichnet.
  • Hierbei wird vorgeschlagen, einen Laser strichförmig das Förderband beleuchten zu lassen, so dass sich ein heller Linienschnitt ergibt.
  • Das Verfahren zur Trennung von schweren, mit unerwünschten Zusammensetzungen anfallenden Brocken aus schrottartigem, ungleichmäßigen Fördergut mit einer an einem Förderband angeordneten Detektionseinrichtung, der eine die Brocken auf unterschiedliche Transportwege leitende Separiereinrichtung nachgeordnet ist, wird dann die ersten Detektionseinrichtungen in schmalen in Anordnungsrichtung begrenzten, sich im Bereich des Förderbands im wesentlichen nicht überlappenden Erfassungssektoren eine Gesamtschau des jeweiligen Detektionsfensters vornehmen, in dem Detektionsfenster quer zum Förderband durch ortsauflösende elektromagnetische Sensorsignale und/oder laseroptisch erzeugten Höhenlinien Umrisse und/oder Masse der Brocken erfassen, wenigstens zu jedem Detektionszeitpunkt der Fluoreszenz ein Höhen- und/oder Masseprofil der Detektionszeile vorliegen haben, wobei anhand der Höhen-/Abmessungs- und/oder Masseprofile jeweilige Brockenabmessungen in Förderrichtung in der Entscheidungslogik definiert werden, die dazu dienen, entsprechend der Abmessungen aufgefangene Detektorsignale einzelner Fluoreszenzdetektoren einem Brocken zuzuordnen, zur Erzeugung eines die Separiereinrichtung ansteuernden Signal in der Entscheidungslogik.
  • Durch Kenntnis des Umrisses kann das Teilchen einer Masse zugeordnet werden (z.B. einer Massenklasse zugeordnet werden), die es ermöglicht, aus der Höhe der Fluoreszenzstrahlung auf den Gehalt einer unerwünschten Zusammensetzung in dem Brocken zu schließen. Auf diese Weise lassen sich also kleine Brocken mit einem hohen unerwünschten Gehalt von großen Brocken mit vergleichsweise niedrigem prozentualen Gehalt unterscheiden.
  • Dabei kann, um so bestimmte häufig wiederkehrende Bestandteile (in Schreddergut, z.B. Lichtmaschinen) zuverlässig abzutrennen das Verfahren zur Abtrennung von Brocken der Entscheidungslogik erlauben erfasste Masse- und/oder Abmessungsprofile vordefinierten Klassen von Objekten (vgl. Fig. 6) zuzuordnen, deren Materialeigenschaften bei einzelnen Klassen vorbekannt übernommen oder aus vorherigen Fluoreszenzmessungen gemittelt bestimmt werden, zur Ausgabe eines die Separiereinrichtung ansteuernden Signal.
  • Die Vorrichtung zur Abtrennung von schweren, mit unerwünschten Zusammensetzungen und stark variierender Größe und Form anfallenden Brocken eines Förderguts mit wenigstens zwei an einem Förderband 12 angeordneten Detektionseinrichtungen, denen eine die Brocken auf unterschiedliche Transportwege leitende Separiereinrichtung in Förderrichtung nachgeordnet ist, besitzt also wenigstens eine erste Detektionseinrichtung eine Mehrzahl von quer zur Förderband-Transportrichtung oberhalb des Förderbandes in einem Abstand größer als die zu erwartende Höhe der Brocken angeordnete Röntgenfluoreszenz-Detektoren 10 aufweist, und wenigstens eine zweite Detektionseinrichtung 42 zur Erfassung der Abmessungen und/oder Masse eines jeden Brockens vorgesehen ist, wobei eine oberhalb der Detektoren angeordnete Röntgenröhre 16 die Brocken im Bereich der Detektion mit Röntgenstrahlung beaufschlagt, und eine rechnergestützte Entscheidungslogik aufgrund der Ergebnisse der von den beiden Detektionseinrichtungen gelieferten Informationen über den Transportweg jedes Brockens ein Signal ausgibt, dass die Separiereinrichtung ansteuert.
  • Die zweite Detektionseinrichtung umfasst einen Laser 40, jedenfalls eine helle, strichförmig aufstrahlende Lichtquelle, die eine Beleuchtungszeile quer über das Förderband auf das Fördergut aufstrahlt, die wiederum als Höhenlinie mit einer Kamera zweidimensional erfasst wird. Die zweite Detektionseinrichtung 42 kann den oder die Laser im wesentlichen senkrecht auf den Brocken aufstrahlend und die Kamera mit einer Blickrichtung im wesentlichen in Richtung des Förderbands das Beleuchtungsbild aufnehmend, umfassen oder den oder die Kamera im wesentlichen senkrecht auf den Brocken blickend und den oder Laser mit einer Strahlrichtung leicht geneigt zur Richtung des Förderbands ein Beleuchtungsbild im Kamera Blickfeld erzeugend.
  • Vorgeschlagen wird jedoch, dass die zweite Detektionseinrichtung den oder die Laser annähernd im 45° Winkel zur Senkrechten und der Förderrichtung auf den Brocken aufstrahlend und die Kamera mit einer Blickrichtung im gleichen Winkel zur Transportrichtung des Förderbands umfasst, wobei die Winkel zum Förderband annähernd quer zur einer Detektionszeile quer zum Förderband eingerichtet sind, also z.B., dass die die zweite Detektionseinrichtung den oder die Laser annähernd im 45° Winkel aufstrahlt und ein Winkel von 90° zwischen Beobachtung und Aufstrahlrichtung liegt.
  • In einer weiteren Ausführung ist die zweite Detektionseinrichtung in Form ortsauflösender, elektromagnetischer Sensoren (nicht dargestellt) unterhalb der Förderbands 12 zur Erfassung der Umrisse und/oder Masse der Brocken ausgebildet.
  • Die erste Detektionseinrichtung sollte in einem von der Senkrechten gering abweichenden Winkel von 8 - 19° symmetrisch zu der ebenfalls geneigten Strahlrichtung der Röntgenröhre vorgesehen sein, um Überhangeffekte (Abschattungen) und schräge Oberflächen der Brocken soweit wie möglich in ihrer Verschlechterung des Messergebnisses zu begrenzen. Es ist auch aus Gründen der korrekten Triangulation vorteilhaft, einen kleinen Winkel zu wählen, da ansonsten die Röntgenstrahlen die Fluoreszenz vor oder hinter der optimalen Beobachtungsposition - je nach Abweichung der Höhe des Brockens von einem Mittelmaß (vgl. Fig. 2) darstellen.
  • Besonders vorteilhaft werden die Winkel der ersten und zweiten Detektionseinrichtungen gleich, also etwa alle mit 15° gewählt, um deckungsgleiche Information zu erhalten. Ein Bereich von 8 - 19° jeweils zur Senkrechten erscheint geeignet.

Claims (11)

  1. Vorrichtung zur Abtrennung von schweren, mit unerwünschten Bestandteilen und stark variierender Größe und Form anfallenden Brocken eines Förderguts mit
    - einer an einem Förderband (12) angeordneten Detektionseinrichtung (10,16; 40, 42),
    - einer in Förderrichtung nachgeordneten, die Brocken auf unterschiedliche Transportwege leitenden Separiereinrichtung,
    - einer oberhalb von Detektoren angeordneten Röntgenröhre (16), die Brocken im Bereich der Detektion mit Röntgenstrahlung beaufschlagt, und
    - einer Detektionseinrichtung, die eine Mehrzahl von Röntgenfluoreszenz-Detektoren (10) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Mehrzahl der Röntgenfluoreszenz-Detektoren (10) der ersten Detektionseinrichtung quer zur Förderband-Transportrichtung angeordnet sind,
    - die Röntgenfluoreszenz-Detektoren (10) oberhalb des Förderbandes (12) in einem Abstand größer als die zu erwartende Höhe der Brocken angeordnet sind, wobei die Röntgenfluoreszenz-Detektoren jeweils schmale, in Anordnungsrichtung begrenzte, sich im Bereich des Förderbands (12) im wesentlichen nicht überlappende Erfassungssektoren besitzen,
    - wenigstens eine zweite Detektionseinrichtung zur Erfassung der Abmessungen eines jeden Brockens vorgesehen ist, und
    - eine rechnergestützte Entscheidungslogik aufgrund der Ergebnisse der von den beiden Detektionseinrichtungen gelieferten Informationen über Umriss und Menge der Fluoreszenz über den Transportweg jedes Brockens ein Signal ausgibt, dass die Separiereinrichtung ansteuert.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Detektionseinrichtung ortsauflösende, elektromagnetische Sensoren unterhalb des Förderbands (12) zur Erfassung der Abmessungen und Masse von über ein Kilo schweren Erz- oder Shreddergut-Brocken umfasst.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Detektionseinrichtung einen Laser (40) umfasst, der eine Beleuchtungszeile quer über das Förderband auf das Fördergut aufstrahlt, die mit einer Kamera (42) zweidimensional erfasst wird.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Laser (40) der zweiten Detektionseinrichtung im wesentlichen senkrecht auf einen Brocken aufstrahlen und die Kamera (42) eine Blickrichtung im wesentlichen in Richtung des Förderbands das Beleuchtungsbild aufnehmend aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Detektionseinrichtung die Kamera (42) im wesentlichen senkrecht auf einen Brocken blickend aufweist und den oder die Laser (40) mit einer Strahlrichtung leicht geneigt zur Richtung des Förderbands ein 3D-Beleuchtungsbild im Kamerablickfeld erzeugend, aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Detektionseinrichtung den oder die Laser (40) annähernd im 45° Winkel zur Senkrechten und der Förderrichtung auf einen Brocken aufstrahlend und die Kamera (42) mit einer Blickrichtung im gleichen Winkel zur Transportrichtung des Förderbands umfasst, wobei die Winkel zum Förderband annähernd quer zur einer Detektionszeile quer zum Förderband eingerichtet sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Detektionseinrichtung den oder die Laser annähernd im 45° Winkel aufstrahlt und ein Winkel von 90° zwischen Beobachtungs- und Aufstrahlrichtung liegt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Detektionseinrichtung in einem von der Senkrechten gering abweichenden Winkel von 8 - 19° symmetrisch zu der ebenfalls geneigten Strahlrichtung der Röntgenröhre vorgesehen ist, und die zweite Detektionseinrichtung den gleichen Winkel von 8 - 19° zur Senkrechten aufweist, also zwischen Beobachtungs- und Aufstrahlrichtung ein Winkel zwischen 16 und 38° vorhanden ist, so dass gleiche Aufstrahl- und Erfassungsgeometrie vorhanden ist.
  9. Verfahren zur Abtrennung von schweren, mit unerwünschten Bestandteilen und stark variierender Größe und Form anfallenden Brocken eines Förderguts mit
    - einer Detektion an einem Förderband (12),
    - einer in Förderrichtung nachgeordneten, die Brocken auf unterschiedliche Transportwege leitenden Separierung,
    - einer Bestrahlung der Brocken im Bereich der Detektion mit Röntgenstrahlung,
    - wobei eine Detektionseinrichtung, eine Mehrzahl von Röntgenfluoreszenz-Detektoren (10) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Detektion gleichzeitig in einer Mehrzahl von Röntgenfluoreszenz-Detektoren (10) der ersten Detektionseinrichtung quer zur Förderband-Transportrichtung erfolgt, wobei die ersten Detektionseinrichtungen in schmalen in Anordnungsrichtung begrenzten, sich im Bereich des Förderbands im wesentlichen nicht überlappenden Erfassungssektoren eine Gesamtschau eines jeweiligen Teil-Detektionsfensters vornehmen,
    - wenigstens eine zweite Detektionseinrichtung Abmessungen eines jeden Brockens erfasst, wobei in dem gesamten Detektionsfenster in seiner Erstreckung quer über das Förderband durch ortsauflösende elektromagnetische Sensorsignale und/oder laseroptisch erzeugten Höhenlinien Umrisse der Brocken erfasst werden,
    - eine rechnergestützte Entscheidungslogik aufgrund der Ergebnisse der von den beiden Detektionseinrichtungen gelieferten Informationen über Umriss und Menge der Fluoreszenz über den Transportweg jedes Brockens ein Signal ausgibt, dass die Separiereinrichtung ansteuert, wobei
    - wenigstens zu jedem Detektionszeitpunkt der Fluoreszenz ein Höhenprofil der Detektionszeile vorliegt, wobei anhand der Höhen-/Abmessungsprofile jeweilige Brockenabmessungen in Förderrichtung in der Entscheidungslogik definiert werden, die dazu dienen, entsprechend der Abmessungen die aufgefangenen Detektorsignale einzelner Fluoreszenzdetektoren einem Brocken zuzuordnen, zur Erzeugung eines die Separiereinrichtung ansteuernden Signals für jeden Brocken in der Entscheidungslogik.
  10. Verfahren zur Abtrennung von Brocken nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem gesamten Detektionsfenster in seiner Erstreckung quer über das Förderband durch ortsauflösende elektromagnetische Sensorsignale die Massen der Brocken erfasst werden, wobei anhand der Höhen-/Abmessungs- und Masseprofile jeweilige Brockenabmessungen in Förderrichtung in der Entscheidungslogik definiert werden, die dazu dienen, entsprechend der Abmessungen aufgefangene Detektorsignale einzelner Fluoreszenzdetektoren einem Brocken zuzuordnen, zur Erzeugung des die Separiereinrichtung ansteuernden Signals.
  11. Verfahren zur Abtrennung von Brocken nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidungslogik erfasste Masse- und Abmessungsprofile vordefinierten Klassen von Objekten zuordnet, deren Materialeigenschaften bei einzelnen Klassen vorbekannt übernommen oder aus vorherigen Fluoreszenzmessungen gemittelt bestimmt werden, zur Ausgabe des die Separiereinrichtung ansteuernden Signals.
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