DE2212515B2

DE2212515B2 - Vorrichtung zum Sortieren von körnigen Gegenständen

Info

Publication number: DE2212515B2
Application number: DE2212515A
Authority: DE
Inventors: Michael C. Hoover; William C. Long
Original assignee: Geosource Inc Houston Tex (vsta)
Current assignee: Satake USA Inc
Priority date: 1971-03-15
Filing date: 1972-03-15
Publication date: 1978-07-27
Also published as: FR2129670A5; US3738484A; DE2265179C2; DE2212515A1; CA961804A; DE2212515C3; GB1354623A; DE2265179A1; NL7203430A; JPS5425265B1; BR7201481D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sortieren von körnigen Gegenständen auf der Basis eines quasi freien Falls mit wenigstens einer langgestreckten sich verjüngenden Führungsrinne, deren zentrale Längsmantellinie zur Trennung der durch die abwärts gleitenden Gegenstände durch Schwerkraft sowie zur Ausrichtung der gleitenden Gegenstände in Reihe auf einem der zentralen Längsmantellinie entsprechenden Weg steil geneigt ist und deren Querschnitt sich von ihrem oberen zu ihrem unteren Ende derart verjüngt, daß er in Richtung der zentralen Längsmantellinie am oberen Ende größer als der mittlere Radius der gleitenden Gegenstände und am unteren Ende in der Größenordnung des mittleren Radius der gleitenden Gegenstände liegt, mit einer Einrichtung zum Einschütten der Gegenstände in das obere Ende der Führungsrinne und mit einer Einrichtung zum Prüfen und Sortieren der durch die Führungsrinne in Reihe ausgerichteten Gegenstände.

Eine Vorrichtung der vorstehend angegebenen Art ist aus der US-PS 31 Ol 831 bekannt. In dieser US-PS 31 01 831 wird speziell eine Vorrichtung zum Orientieren von Birnen mit einer Führungsrinne beschrieben, deren oberes Ende im Querschnitt in Richtung der zentralen Längsmantellinie gesehen ein abgerundetes Bodenteil aufweist, dessen Krümmungsradius größer als der größte Durchmesser der gleitenden Birnen ist. Weiterhin verjüngt sich diese Führungsrinne zu ihrem unteren Ende derart, daß sich im Querschnitt am unteren Ende ein abgerundetes Bodenteil ergibt, dessen Krümmungsradius etwa gleich dem größten Durchmesser der gleitenden Birnen ist Ein solcher insgesamt runder Querschnitt der Führungsrinne eignet sich zwar zur Vereinzelung von Gegenständen im oberen Teil, ist aber für kleine körnige Gegenstände deshalb von Nachteil, weil im unteren auch noch runden Teil bei solchen Gegenständen noch Verdrehungen gegen die Mantellinie möglich sind, welche für den Prüfvorgang von Nachteil sein können. Für Gegenstände mit der Form von Birnen ist dies nicht von Bedeutung, da sie im Bereich ihres größten Durchmessers rund sind, so daß Verdrehungen ihres dünnen Halses gegen die zentrale Längsmantellinie praktisch nicht ins Gewicht fallen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sich für kleine körnige Gegenstände eignende Vorrichtung der in Rede stehenden Art anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der

eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Abstand voneinander befindliche Seitenwände der Führungsrinne mit einem abgerundeten Bodenteil am oberen Ende einen U-förmigen Querschnitt bilden und nach unten unter einem solchen Winkel konvergieren, daß sich am unteren Ende ein V-förmiger Querschnitt ergibt.

Der Übergang zwischen unterschiedlichen Querschnittsformen bei der vorstehend definierten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gegenüber einem insgesamt gleichen Querschnitt nach der US-PS 31 01 831 beim Sortieren von kleinen körnigen Gegenständen von Vorteil, da einerseits durch den runden Querschnitt im oberen Teil der Führungsrinne eine sukzessive störungsfreie Vereinzelung vieler Gegenstände und andererseits durch den V-förmigen Querschnitt im unteren Teil der Führungsrinne eine saubere Ausrichtung der vereinzelten Gegenstände zwecks deren Prüfung und Sortierung möglich ist.

Zwar sind Führungsrinnen, die insgesamt V-Form besitzen, aus der FR-PS 10 36 461 und der GB-PS 7 67 976 bekannt.

Ein insgesamt V-förmiger Querschnitt bringt aber Nachteile bei der Vereinzelung der Gegenstände mit sich, insbesondere wenn man dabei eine Querschnittsverjüngung etwa nach der US-PS 31 01 831 vorsehen würde, weil sich in der Vereinzelungsphase im oberen Teil die Gefahr eines Staus der Gegenstände in der Führungsrinne ergeben würde.

Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

Fi g. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung in teilweise gebrochener Darstellung,

Fig. 2 eine weitere Ansicht der Vorrichtung nach F i g. 1 in teilweise gebrochener Darstellung,

F i g. 3 eine Teilansicht der Vorrichtung nach F i g. 1 und 2 in Richtung der Linien 3-3 in F i g. 2 in vergrößertem Maßstab und

F i g. 4 einen Schnitt gemäß der Linie 4-4 in F i g. 2 in vergrößertem Maßstab.

Die F i g. 1 bis 4 zeigen mehrere langgestreckte, sich verjüngende Führungsrinnen 11. Jede dieser Führungsrinnen besitzt eine mittige Mantellinie 12, die derart geneigt ist, z. B. um 35° zur Vertikalen, daß in ihnen herabgleitende Gegenstände 13, z. B. Reiskörner, unter der Wirkung der Schwerkraft getrennt werden. Beim Sortieren körniger Gegenstände ist es von größter Bedeutung, daß man die Gegenstände trennen und in Reihe anordnen, d. h. vereinzeln kann, so daß zu einem bestimmten Zeitpunkt jeweils nur ein Gegenstand beobachtet und, falls dieser beschädigt ist, ausgeschieden werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung trägt die Länge der Führungen 11 und ihre erhebliche vertikale Ausdehnung, die in der Praxis z. B. etwa 1 m betragen kann, in folgender Weise zu der durch die Schwerkraft unterstützten Trennung der Gegenstände bei. Es ist bekannt, daß fallende Körper mit konstantem und nicht unerheblichem Betrag beschleunigt werden. Falls daher zwei Körper aus gleicher Höh« mit geringfügiger zeitlicher Verschiebung fallen, nimmt der vertikale Abstand zwischen diesen Körpern als Funktion der Erdbeschleunigung g und des Quadrates der Falldauer f² zu. Vorausgesetzt, zwei Reiskörner sind jeweils 6,35 mm lang, und das eine Reiskorn beginnt zum Zeitpunkt to und das andere beginnt eine Millisekunde später, d. h. zur Zeit t\ = to + 0,001 Sekunden zu fallen, dann beträgt der Abstand zwischen den vorderen Enden des ersten und zweiten Reiskornes 6,35 mm, wenn das zweite Reiskorn 1 m gefallen ist. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß bei einer Fallhöhe von 1 m bereits bei einem zeitlichen Abstand des Fallbeginns der Körner von jeweils nur 1 Millisekunde eine gute Trennung erzielbar ist. Dieser minimale Zeitabstand besagt, daß bei Fallbeginn eines Kornes das zuletzt gefallene Korn bereks eine Fallhöhe

lu von etwa 0,01 mm zurückgelegt hat. Bei einer Fallhöhe von 1 m ist der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Körnern von 0,01 mm auf 6,35 mm angewachsen. Hieraus ist ersichtlich, daß die Trennung der Körner durch die Zuhilfenahme der Schwerkraft gefördert wird.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung erleiden die Körner keinen völlig freien Fall, sondern gleiten auf den geneigten Führungsrinnen 11, weshalb eine geringe durch Reibung verursachte Abnahme der Geschwindigkeit der Körner der durch die Schwerkraft erzielbaren Trennung entgegenwirkt. Die trockene Reibung steigt jedoch nicht wesentlich mit der Geschwindigkeit an, weshalb ihr Wert als konstant und klein in Rechnung gesetzt werden kann. Vorstehend ist gezeigt worden, daß beim freien Fall der Reiskörner der zeitliche Abstand des Fallbeginns zwischen d^n einzelnen Körnern größer als 1 Millisekunde gewählt werden muß. Falls durch den Reibungseffekt lediglich eine weitere Millisekunde zu dieser Minimalforderung hinzuzurechnen ist, tritt kein bedeutender Nachteil auf,

in da die überwiegende Menge der in den oberen Teil jeder Führungsrinne 11 beförderten Körner einen zeitlichen Abstand zueinander aufweisen, der größer ist als 2 Millisekunden. Abgesehen von diesen Betrachtungen ist der durch die geneigten Führungsrinnen 11

j5 verursachte Reibungseffekt durch den durch die in V-Form auslaufenden Führungsrinnen ausgeübten Tunneleffekt mehr als aufgehoben. Aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß eine Führungsrinne 11 einen durch zwei Seitenwände 14 und einen gekrümmten Bodenteil 16, dessen

■»ο Krümmungsradius wesentlich größer ist als der Querradius eines Reiskornes 13, bestimmten U-förmigen oberen Stirnquerschnitt aufweist. Etwa ein Drittel unterhalb ihrer Spitze ist die Führung zu einem Bodenteil verengt, dessen Querschnitt dem des Reiskornes genau entspricht. Die Seitenwände konvergieren hierbei zu einem engräumigen V-förmigen Querschnitt. Auch die Reiskörner, die in einem zeitlichen Abstand von weniger als 2 Millisekunden in das obere Ende der Führungsrinne 11 fallen, treffen sie auf unterschiedliche

so Teile des Bodens der Führung. Die Körner erleiden Stoßkräfte und prallen, bedingt durch die verjüngte Ausbildung der Seitenwände 14, aufeinander, weshalb sie bereits vor ihrem Auftreffen auf den Boden zusätzlich zwangsläufig in einer Reihe ausgerichtet werden. Tatsächlich ist es selbst bei genau gleichem Fallbeginn nahezu unmöglich, daß zwei Körner ohne Ausrichtung in einer Reihe und ohne Abstand auf den Bodenteil der Führung 11 auftreffen.

Falls die maximale Trennwirlcung lediglich auf den anfänglich gegebenen zeitlichen Abstand zwischen den Körnern zurückgeführt werden kann, sollten die Körner mit einer vertikalen Geschwindigkeitskomponente Null zu fallen beginnen. Zur Erzielung einer kleinstmöglichen horizontalen Geschwindigkeitskomponente sollten in den oberen Bereichen der Führungsrinnen 11 Stöße der Körner weitestgehend vermieden werden. Im Idealfall fallen die Körner aus einem Bereich des Sortiergerätes, z. B. aus schwingenden, trichterförmigen Rinnen 17,

indem die Körner unmittelbar vor ihrem Fallbeginn in Richtung ihrer sämtlichen Geschwindigkeitskomponenten den Wert Null besitzen, in den oberen Teil der Führungsrinne II. Diese Bedingung ist angenähert erfüllt, wenn die Rinnen 17 zu den zugeordneten Führungsrinnen Il entgegengesetzt gerichtet und ihre nach unten gekehrte Krümmungsbahn möglichst weich ist. Die minimale Neigung der Rinnen 17 ist die Mindestneigung, bei welcher die Körner mit einer noch wirtschaftlich vertretbaren Bearbeitungsgeschwindigkeit gleitend abwärts wandern, wenn die Reibung durch Schwingbewegung der Rinnen 17, die z. B. durch einen Motor 18 mit exzentrischer Abtriebswelle erzeugt sind, verringert ist. Die Rinnen 17 sind, wie bereits erwähnt, gleichfalls etwas trichterförmig ausgebildet, die Größe ihrer öffnungen ist jedoch so gewählt, daß die Körner wahllos bzw. schauerartig in die Führungsrinnen 11 fallen. Es hat sich des weiteren gezeigt, daß durch diese Anordnung aufprallende Körner aufeinandertreffen und dadurch den Aufprall in seiner Wirkung dämpfen oder herabsetzen.

Zur größtmöglichen Ausnutzung der raumsparenden Ausbildung der Führungsrinnen 11 und der Rinnen 17 ist jeweils eine große Anzahl von Führungsrinnen und Rinnen 17 parallel angeordnet. Die Rinnen 17 sind über einstellbare Gatter 21 mit einem gemeinsamen Zufuhrbehälter 19 verbunden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier Motoren 18. von denen in F i g. 1 lediglich zwei dargestellt sind, am Zufuhrbehälter 19 befestigt. Da das Maß der induzierten Schwingung sich von Rinne zu Rinne in Abhängigkeit von den mechanischen Eigenschaften und der Masse der einzelnen Rinne und ir

ι Abhängigkeit vom Abstand der Rinne vom Motor ändert, werden die Gatter 21 in Betrieb einzeln eingestellt, bis in sämtlichen Rinnen eine gleiche und optimale Durchflußgeschwindigkeit der Körner bestehl (etwa 22,5 kg pro Stunde pro Rinne).

ίο Zur Aufnahme der Körner ist über dem Zufuhrbehälter 19 ein trichterförmiger Behälter 22 befestigt. Ein flexibles Verbindungsteil 23 verbindet den Behälter 22 mit dem Zufuhrbehälter 19, so daß zwischen einer oberen öffnung 24 des Behälters 22 und den Galtern 21

Ii der Rinnen 17 eine geschlossene Leitung für die Körner besteht. Ausgenommen das Verbindungsteil 23, der Zufuhrbehälter 19, die Rinnen 17 und die Motoren 1Ϊ erleiden weder die Führungsrinnen 11 noch andere Teile der Vorrichtung Schwingungen.

:„ Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, ermöglichi die verjüngte bzw. spitz zulaufende Ausbildung der Führungen 17 eine doppelte Raumeinsparung, da zwe volle Reihen von Führungsrinnen 11 in ihren verjüngter Bereichen gekreuzt und die breiteren Rinnen 17

>·, zwischen zwei gegenüberliegenden Seiten des Sortiergerätes verteilt und jeweils Schlag an Schlag angeordnet werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Sortierer, von körnigen Gegenständen auf der Basis eines quasi freien Falls mit wenigstens einer langgestreckten sich verjüngenden Führungsrinne, deren zentrale Längsmantellinie zur Trennung der durch die abwärts gleitenden Gegenstände durch Schwerkraft sowie zur Ausrichtung der gleitenden Gegenstände in Reihe auf einem der zentralen Längsmittellinie entsprechenden Weg ιυ steil geneigt ist und deren Querschnitt sich von ihrem oberen zu ihrem unteren Ende derart verjüngt, daß er in Richtung der zentralen Längsmantellinie am oberen Ende größer als der mittlere Radius der gleitenden Gegenstände und am unteren Ende in der Größenordnung des mittleren Radius der gleitenden Gegenstände liegt, mit einer Einrichtung zum Einschütten der Gegenstände in das obere Ende der Führungsrinne und mit einer Einrichtung zum Prüfen und Sortieren der durch die Führungsrinne in Reihe ausgerichteten Gegenstände, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand voneinander befindliche Seitenwände (14) der Führungsrinne (U) mit einem abgerundeten Bodenteil (16) am oberen Ende einen U-förmigen Querschnitt bilden und nach unten unter einem solchen Winkel konvergieren, daß sich am unteren Ende ein V-förmiger Querschnitt ergibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einschütten der Gegenstände (13) in das obere Ende der Führungsrinne (11) als wenigstens eine schwingende, sich verjüngende Rinne (17) ausgebildet ist, die in derselben Vertikalebene wie die Führungsrinne (11) angeordnet und im Vergleich zu dieser in entgegen- ->5 gesetzter Richtung geneigt ist, so daß die Gegenstände (13) mit der kleinstmöglichen vertikalen Geschwindigkeitskomponente und mit einer horizontalen Geschwindigkeitskomponente, die der durch die Gleitbewegung in der Führungsrinne hervorgerufenen horizontalen Geschwindigkeitskomponente entgegengerichtet ist, in die Führungsrinne (11) eingebracht werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch mehrere Führungsrinnen (11), eine dazu parallele Anordnung der Einrichtung zum Prüfen und Sortieren und durch eine entsprechende Anzahl ebenfalls parallel angeordneter Rinnen (17), die von einem gemeinsamen, in Schwingungen versetzbaren Zufuhrbehälter (19) ausgehen. so

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Schwingungserzeuger in Form eines Motors (18) und einer exzentrischen Masse, der den Zufuhrbehälter (18) und die Rinnen (17) in Schwingungen versetzt, und durch jeweils ein einstellbares Gatter (21) an dem dem Zufuhrbehälter (19) zugekehrten Ende der Rinnen (17), durch das unabhängig von Unterschieden des Schwingungseffektes aufgrund von Abweichungen in der Ausbildung der Rinnen (17) und von deren Abständen von Schwingungserzeuger gleiche Fließgeschwindigkeiten der Gegenstände (13) gewährleistet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen über dem 2!ufuhrbehälter (19) angeordneten stationären trichterförmigen Behalter (22) zur Aufnahme der körnigen Gegenstände (13), durch ein flexibles Verbindungsteil (23) zwischen dem trichterförmigen Behälter (22) und dem Zufuhrbehälter (19) und durch eine durch den trichterförmigen Behälter (22), das flexible Verbindungsteil (23) und den Zufuhrbehälter (19) gebildete geschlossene Leitung für die Gegenstände (13), welche von der Eingangsöffnung des trichterförmigen Behälters (22) zur Eingangsöffnung der Gatter (21) führt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrinnen (U) in sich kreuzenden Reihen angeordnet sind, daß die Rinnen (17) für die entsprechenden Reihen von entgegengesetzten Seiten des Zufuhrbehälters (19) und des trichterförmigen Behälters (22) ausgehen und daß die Einrichtungen zum Prüfen und Sortieren unter den Führungsrinnen (11) in zwei entsprechenden Reihen angeordnet sind.