DE3531742C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das Sortieren von Teilchen, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, und ein Verfahren für das Sortieren von Teilchen, gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 22 bzw. 29. Zur Anwendung kommt die Vibrationsanalyse, um zwischen Teilchen mit unterschiedlicher Zusammensetzung zu unterscheiden.

Die Bezeichnung "Teilchen" wird hier für ein beliebiges diskretes Element in einer Mischung oder in einem Gemisch, unabhängig von seiner Größe verwendet. Der Begriff "Mischung" wird hier für die Zusammensetzung gleichartiger und/oder verschiedenartiger Teilchen in einem ungeordneten und unsortierten Zustand verwendet.

Die Vibrationsanalyse oder Schwingungsanalyse kann bekanntlich für das schnelle automatische Sortieren von Teilchen in einem sich bewegenden Teilchenstrom sinnvoll angewendet werden. Systeme, die diese Technik verwenden, arbeiten meist so, daß ein Strom aus Teilchen - je eines zu einem Zeitpunkt - gegen eine Stoßplatte geleitet wird und die mechanischen Schwingungen oder Erschütterungen, die in der Stoßplatte als Ergebnis des Aufpralles auftreten, analysiert werden. Unterschiede in einer oder mehreren Eigenschaften oder Charakteristiken der Schwingungen werden dann in Beziehung gesetzt zu Unterschieden in der Größe und/oder der Zusammensetzung des Teilchens. Die Ablenkung bestimmter Teilchen aus dem Teilchenstrom auf der Grundlage dieser Schwingungscharakteristik wird dann durch automatische Signalverarbeitung vorgenommen.

Ein weiter Bereich von Teilcheneigenschaften kann als Basis für die Unterscheidung dienen. Beispiele sind Härte, Dichte und Elastizität der Teilchen. Die Ablenkung zur Abscheidung der unerwünschten Teilchen kann durch mechanische, pneumatische, magnetische oder elektrische Einrichtungen in Abhängigkeit von der Art der Teilchen vorgenommen werden.

Das Konzept des Sortierens durch Vibrationsanalyse ist auf eine große Vielzahl von Mischungen angewendet worden, die von pulverisiertem Müll bis zu als Massengut vorliegenden Lebensmitteln reichen, und es sind Anwendungen bei Teilchen denkbar, die von Körnergröße bis zu relativ großen Abmessungen reichen. Die Technik ist nützlich für das Sortieren von Teilchen in Teilmengen, die je bestimmte Eigenschaften in vorgewählten Bereichen haben, oder für das Überprüfen und Entfernen Einheiten, die die Standardanforderungen nicht erfüllen, aus einer Produktionslinie. Die Speisenußindustrie hat diese Technik als möglicherweise nützlich für das Trennen von Nußkernen von den Schalenbruchstücken, nachdem die ganzen Nüsse geknackt und in Stücke gebrochen sind, bekannt gemacht. Hierzu sei beispielhaft auf die US-PS 42 12 398 verwiesen. Grenzen hinsichtlich Durchsatzbereich und Empfindlichkeit haben jedoch gezeigt, daß diese Technik für das Sortieren in den Produktionslinien der Walnußindustrie nicht anwendbar ist.

Alle verschiedenen Verfahren, die bislang entwickelt wurden, verwenden eine einzige Stoßplatte. Schwingungen, die von dem Aufprall in derartigen Systemen resultieren, haben eine Vielzahl von Frequenzkomponenten, und verschiedene Typen von Teilchen neigen zu erheblichen Überlappungen in ihrem Reaktionsbereich. Diese Überlappung macht die Auswahl schwierig und schafft einen hohen Grad von Ungenauigkeit. Ein weiteres Problem bei den bestehenden Verfahren ist die Notwendigkeit, die Teilchen in einen Einzelteilchenstrom, der auf die Stoßplatte gerichtet ist, derart aufzuteilen, daß die Stöße individuell analysiert werden können. Dadurch wird entweder der Prozeß erheblich verlangsamt, oder es ist, wenn eine große Anzahl von parallelen Analysatoren verwendet wird, eine ausreichende Ausrüstung erforderlich, um den Teilchenstrom in eine gleiche Anzahl von Einzelteilchenströmen aufzubrechen. Schließlich erfordert das Sortieren mit Einzelteilchenströmen häufig, daß die Teilchen beschleunigt werden. Dies bewirkt eine Beschädigung des Produktes und erhöht die Menge des erzeugten Ausschusses.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung für das Sortieren von Teilchen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 22 und 29 zu schaffen, die bzw. das auch in einer Produktionslinie als alleinige Separiereinrichtung einsetzbar ist, wobei Sortiersicherheit auch bei je unterschiedlichen Teilchengrößen gegeben sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 bzw. 22 und 29 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit der vorgesehenen Maßnahme, zwei Stoßplatten derart anzuordnen, daß nacheinander ein Aufprall des Teilchenstromes stattfindet, wird zunächst der besondere Vorteil erreicht, daß die erste Stoßplatte kinetische Energie von bestimmten Teilchen auf Vorzugsbasis in Folge der Teilchenzusammensetzung absorbiert und die zweite Stoßplatte die verbleibende kinetische Energie zu Zwecken der Analyse und Unterscheidung absorbiert.

Besonders vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, daß für eine vorgegebene Anzahl von Teilchen die Anzahl von Stößen, die Schwingungssignale in dem Reaktionsbereich, der für die Ablenkung vorgesehen ist, vermindert wird. Dementsprechend schafft das erfindungsgemäße System eine ungewöhnlich klare Trennung von Teilchen entsprechend ihrer Zusammensetzung. Zusätzlich wird die Anzahl von zu analysierenden Ereignissen (d. h., Signale oberhalb des Rausch-Schwellenwertes) erheblich vermindert und dadurch die Kapazität des Systems hinsichtlich der Teilchenmenge erhöht, wodurch höhere Durchsatzraten ermöglicht werden. Ein weiterer besonderer Vorteil besteht darin, daß die Energieunterschiede an der zweiten Stoßplatte eher mit der Teilchenzusammensetzung als mit der Teilchengröße korreliert sind. Folglich kann das erfindungsgemäße System im Gegensatz zu den bekannten Systemen Teilchenmischungen mit einer breiten Größenverteilung verarbeiten, ohne daß die Unterscheidungsfähigkeit erheblich vermindert würde.

Besonders vorteilhaft ist ein System, das die Einzelteilchenströme durch eine kontinuierliche, frei fallende Monoteilchenschicht ersetzt und somit die Langsamkeit des Förderns von einzelnen Teilchen wie auch die Notwendigkeit vermeidet, für Ausrüstungsteile zu sorgen, die in der Lage sind, die Teilchen in Einzelteilchenströme aufzuteilen.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine perspektive Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung;

Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Funktions-Blockdiagramm eines beispielhaften Analysator/Steuerschaltkreises für ein Einzelsensorsystem;

Fig. 4 ein Funktions-Blockdiagramm eines beispielhaften Analysator/Steuerschaltkreises für die Verwendung in Verbindung mit dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung dient eine Vorrichtung 10 für das Trennen einer Mischung von Teilchen in zwei Teilchenströme.

Der obere Bereich der Vorrichtung 10, der aus einem Konus 11 und einer konischen Schale 12 besteht, arbeitet sowohl als Führung für die Bewegung oder das Antreiben der Teilchen in einer bestimmten Richtung als auch zur Vergleichmäßigung der Teilchengeschwindigkeiten. Tatsächlich erzeugen der Konus und die Schale in der dargestellten Form eine kontinuierliche Folge von im wesentlichen parallelen Flugbahnen, die zusammen eine fallende Monoteilchenschicht bilden, d. h., eine sich bewegende Schicht von Teilchen, die sich vorzugsweise nicht berühren, wobei die Schicht höchstens etwa ein Teilchen dick ist. Gleiche Ergebnisse können durch die Verwendung von schräg abfallenden Flächen mit einer großen Vielzahl von Kurven und Formen erzielt werden, wie auch durch einen Trichter oder rinnenartige Anordnungen mit länglichen Öffnungen, schwingende Oberflächen, rollende Zylinder und dergleichen. Das genaue Verfahren zur Erzeugung der Flugbahn ist nicht kritisch, vorausgesetzt, daß die Flugbahn im wesentlichen festgelegt ist (und somit eine festgelegte Geschwindigkeit vorliegt). Eine frei fallende Monoteilchenschicht ist bevorzugt.

In dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Teilchenmischung in einen Trichteraufsatz 13 geleitet, der an der Spitze des verteilenden Konus 11 angeordnet ist. Die Teilchen bewegen sich dann unter dem Einfluß der Schwerkraft durch die Spalte 14 zwischen der Konusoberfläche und der Schale 12 abwärts. Der Winkel des Konus und der Schale und die Breite der Spalte werden so ausgewählt, daß eine ausreichende Anzahl von Zusammenstößen zwischen den Teilchen stattfindet und die Konusoberflächen jede kinetische Energie verlieren, die sie haben könnten, bevor sie in den Trichteraufsatz gelangen. Die sich ergebende Teilchengeschwindigkeit in dem Spaltaustritt ist dann lediglich diejenige, die von dem Einfluß der Schwerkraft auf die Teilchen herrührt, während sie sich in der Spalte befinden. Der Winkel, die Krümmung und die Länge des Konus dienen ferner dazu, die Teilchen auseinanderzubewegen, so daß sich eine Monoteilchenschicht aus diskreten, sich nicht berührenden Teilchen ergibt. Unter Berücksichtigung dieser Überlegungen können die Abmessungen des Konus und der Spalte in weiten Bereichen geändert werden, vorausgesetzt nur, daß im wesentlichen alle Teilchen, die aus der Spalte am Fuß der Schale austreten, etwa mit dem Winkel des Konus und etwa mit der gleichen Geschwindigkeit nach unten fallen. Die Anordnung dient somit dazu, die Teilchengeschwindigkeit und ihre Bewegungsrichtung zu vereinheitlichen. Natürlich bestehen Unterschiede zwischen den Teilchengeschwindigkeiten aufgrund unterschiedlicher Massen und Formen der Teilchen infolge der Wirkung des Luftwiderstandes und des Oberflächenwiderstandes auf den freien Fall.

Während die Spaltenbreite nicht kritisch ist, sind beste Ergebnisse in den meisten Anwendungen dadurch erreicht worden, daß Spaltenbreiten von etwa dem 1,5fachen bis zu etwa dem 10fachen der größten Teilchen in der Mischung verwendet werden, vorzugsweise zwischen etwa dem 2fachen und etwa dem 5fachen.

Der Förderkonus kann ebenso in weiten Bereichen geändert werden, obwohl er die Teilchenendgeschwindigkeit beeinflußt. Für Teilchen wie Walnußstücke von einem Durchmesser von bis zu 0,8 cm ergeben sich beste Ergebnisse mit einem Förderkonuswinkel zwischen etwa 30° und etwa 80°, vorzugsweise zwischen etwa 45° und etwa 75°, gemessen gegenüber der Horizontalen. Ferner wird ein Konus bevorzugt, dessen äußere Oberflächenlänge von der Basis bis zur Spitze von etwa dem 5fachen bis zu etwa dem 50fachen der Breite des Spaltes reicht.

Eine erste Stoßfläche 15 ist derart angeordnet, daß sie sich mit der gesamten Monoteilchenschicht schneidet und die fallenden Teilchen derart abprallen läßt, daß sie sich in einer zweiten Flugbahn oder einer zweiten Monoteilchenschicht mit einem Winkel zu der ersten Flugbahn wegbewegen. Der Schnitt zwischen der ersten Monoteilchenschicht und der Stoßfläche 15 ist - allgemein gesagt - eine, vorzugsweise horizontale, Linie, obwohl die Stoßfläche horizontal oder im dargestellten Winkel angeordnet sein kann. Eine schräge Oberfläche wird grundsätzlich bevorzugt, um den Teilchenstromweg durch die Vorrichtung steuern zu können, aber auch, um einen im wesentlichen linearen Impuls in jedem Teilchen durch den Rest des Kollisionsweges aufrecht zu erhalten. Schräge Flächen dienen ferner dazu, zu verhindern, daß Teilchen auf der Oberfläche liegen bleiben. Somit nimmt für ein solches wie das dargestellte kreisförmige System die erste Stoßfläche vorzugsweise die Form eines schräg konischen Abschnittes an, der sich koaxial mit dem Förder-Konus 11 und der konischen Schale 12 erstreckt, jedoch einen Winkel aufweist, der, zur Horizontalen gemessen, kleiner als der der konusförmigen Körper 11 und 12 ist. Wiederum ist der Winkel nicht kritisch und kann in weiten Bereichen geändert werden, vorausgesetzt nur, daß ein Teilchenstromweg geschaffen wird, der die vorstehend erläuterten Überlegungen berücksichtigt. Es ist festgestellt worden, daß ein Winkel, der von etwa 30° bis etwa 50° gegenüber der Horizontalen reicht, besonders günstige Ergebnisse im Falle von Walnußstücken erbringt und auch bei ähnlichen Teilchenmischungen angewendet werden kann. Der optimale Winkel hängt natürlich vom Winkel der konusförmigen Förderkörper ab.

Die Stoßfläche 15 ist grundsätzlich eine feste Platte mit ausreichender Steifigkeit, um zu bewirken, daß die Teilchen als Folge des Aufprallens abprallen und um in der Lage zu sein, kinetische Energie auf Vorzugsbasis von bestimmten Teilchen in einer Mischung auf der Grundlage ihrer Zusammensetzung zu absorbieren. Im einzelnen wurde entdeckt, daß Teilchen, die von einer Fläche abprallen, veränderliche Mengen ihrer kinetischen Energie an die Fläche während des Stoßes oder Aufprallens infolge der Unterschiede ihrer Zusammensetzung und sonstiger physikalischer Eigenschaften übertragen. Beispielsweise neigen Nußkerne dazu, mehr Energie durch den Aufprall auf der ersten Stoßplatte zu verlieren, als dies bei Schalenbruchstücken der Fall ist. Während die exakten Vorgänge, auf Grund welcher dieses auftritt, noch nicht festgestellt werden konnten, wird jedoch vermutet, daß diese Tatsachen dem Ölgehalt, der Verformbarkeit oder einer Kombination der Merkmale zuzuschreiben ist, die den Grad der akustischen Kopplung und des Streuens durch das Teilchen beeinflussen.

In bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die erste Stoßplatte auch in der Lage zu einer selbstgestützten freien Schwingung als Ergebnis des Stoßes. Das erlaubt, daß die Reaktion in der Platte selbst als Teil des gesamten Sortierverfahrens erfaßt und analysiert werden kann und somit die Vielseitigkeit der Vorrichtung verbessert werden kann oder daß ein Grobteilchen- Zurückweisungsmerkmal zusätzlich zu den relativ empfindlichen Unterscheidungen geschaffen wird, die durch Sensoren geschaffen werden, die - wie es weiter unten beschrieben wird - auf teilchenstromabwärts stattfindende Zusammenstöße gerichtet sind.

Die zweite Stoßfläche 16 ist so orientiert, daß sie die zweite Flugbahn oder die ganze zweite Monoteilchenschicht schneidet, um die Teilchen in eine dritte Flugbahn oder Monoteilchenschicht abprallen zu lassen, die sich in einem Winkel zu der zweiten befindet. Die zweite Stoßfläche arbeitet derart, daß als Ergebnis des Aufpralls Schwingungen gewonnen werden und diese Schwingungen an Detektoren und einen Analysierschaltkreis weitergeleitet werden. Die Stoßfläche dient ferner dazu, die Teilchen dadurch auszurichten, daß sie in die Bahn einer Ablenkeinrichtung abprallen gelassen werden, die beim Anliegen geeigneter Signale einen Impuls an die Teilchen auf ihrem Weg abgibt, um sie von den übrigen Teilchen abzulenken.

Die Stelle des Auftreffens auf der zweiten Stoßfläche ist etwa eine Linie, vorzugsweise eine horizontale Linie. In Abhängigkeit von dem Winkel der ersten Stoßfläche ändern sich jedoch die Flugbahnen aufgrund des Abprallens von der ersten Stoßplatte 15 in Abhängigkeit davon, wieviel kinetische Energie an die erste Stoßplatte abgegeben wurde. Die Flugbahnen ändern sich ebenfalls mit der Größe oder Masse jedes Teilchens und seines Luftwiderstandes während des Fluges. Somit wird die Auftreffstelle im wesentlichen eher ein horizontales Band als eine genau abgegrenzte Linie sein, und die zweite Stoßfläche ist ausreichend groß bemessen, so daß sie im wesentlichen das ganze Band schneiden kann.

Unter Berücksichtigung dieser Überlegungen ist die exakte Positionierung der zweiten Stoßfläche und ihr Winkel gegenüber der Horizontalen nicht kritisch. Im allgemeinen wird sie in Übereinstimmung mit der Anordnung und Ausrichtung der anderen Beiteile des Systemes ausgewählt. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Oberfläche in einem derartigen Winkel, daß die Teilchen nach unten abprallen gelassen werden, um das Aufsammeln der nicht abgelenkten Teilchen in einem eng begrenzten Bereich zu erleichtern. Wiederum ist für ein kreisförmiges System, wie es dargestellt ist, die zweite Stoßfläche wie die erste Stoßfläche ein schräger Abschnitt eines sich vertikal erstreckenden Konus, der koaxial mit den konusförmigen Förderteilen 11 und 12 ist. Hierbei ist die Stoßfläche jedoch die innere Oberfläche eines derartigen Konus und umringt den Fuß der ersten Stoßplatte. Die Auftrefflinie auf der zweiten Stoßplatte oder die Mittellinie des Auftreffbandes, wenn eine genau bestimmte Auftrefflinie fehlt, ist vorzugsweise etwa an der Mittellinie der Oberfläche angeordnet.

Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie es zuvor beschrieben wurde, ist die Rückprall-Entfernung und der Winkel des Aufpralls auf die zweite Stoßplatte gegenüber der Horizontalen vorzugsweise konstant über alle Flugbahnen in der Monoteilchenschicht, d. h., über die gesamte Länge der Stoßlinie. Die Rückprall-Entfernung, d. h., die Entfernung in einer vorgegebenen Teilchenbahn zwischen dem Aufprallpunkt auf der ersten Stoßplatte und dem auf der zweiten, kann ebenfalls in weiten Bereichen geändert werden, vorausgesetzt, daß alle solchen Flugbahnen geschnitten werden, daß noch ausreichender Freiraum für alle Teilchen gelassen wird, um durch den Rest des Systemes ohne weitere Zusammenstöße zu gelangen. Unter Berücksichtigung dieser Überlegungen kann die Rückprallentfernung in weiten Bereichen in Abhängigkeit von dem Winkel der verschiedenen Koni den Rückprallgeschwindigkeiten der Teilchen und dem Material, der Größe und der grundsätzlichen Natur der Teilchen geändert werden. Die in der Zeichnung dargetellte Konfiguration sei als Beispiel verwendet. Eine Teilchenmischung mit kontrolliertem Abmessungsbereich besteht aus unsortierten Schalen- und Nußkernstücken unterhalb von etwa 0,8 cm als maximaler Teilchengröße. Dann schafft eine Rückprallentfernung, die von etwa 1 cm bis etwa 20 cm reicht, die besten Ergebnisse. Der Winkel der zweiten Rückprallfläche kann ebenfalls in weiten Bereichen geändert werden; unter der Voraussetzung nur, daß ein ausreichend harter Aufprall ermöglicht wird, um erfaßbare Schwingungen und/oder Erschütterungen zu erzielen, wird der zweite Rückprallweg in eine geeignete Richtung gelenkt. Vorzugsweise ist der Winkel, gemessen gegenüber der Horizontalen, größer als derjenige der ersten Aufprallfläche. Für die in der Zeichnung dargestellte Konfiguration ist ein Winkel, der von etwa 60° bis etwa 80° gegenüber der Horizontalen reicht, besonders geeignet.

Die in der zweiten Stoßplatte auftretenden Schwingungen werden durch eine Reihe von Sensoren erfaßt, die durch irgendwelche an sich bekannten Vorrichtungen gebildet werden können, die in der Lage sind, mechanische Schwingungen in ein oszillierendes, elektrisches Signal umzuwandeln, beispielsweise piezoelektrische Wandler. Diese sind akustisch mit der Rückseite der Stoßplatte entlang der Aufprallinie gekoppelt und sind so verteilt, daß alle Schwingungen, die durch die Stöße bewirkt werden, unabhängig von der Stelle des Aufpralls, erfaßt werden.

In einer bevorzugten Anordnung sind die Wandler weit genug voneinander entfernt, so daß höchstens etwa zwei Wandler innerhalb des Fühlbereiches eines beliebigen Einzelstoßes sind. Die Anzahl von Wandlern, die auf einen gegebenen Stoß reagieren, kann auch dadurch gesteuert werden, daß die Schwellenwerte in dem weiter unten beschriebenen Analysatorschaltkreis geeignet ausgewählt werden. Wiederum kann der Abstand in weiten Bereichen in Abhängigkeit von den Abmessungen der Vorrichtung geändert werden, wie auch die Teilchenzusammensetzung, die Größe und der erwartete Änderungsbereich bei den induzierten Schwingungen.

Die Wandlersignale werden einzeln analysiert, und das Ergebnis ist eine stellenbezogene Antwort, die mit der Art der Schwingung zusammenhängt, die durch den Stoß eines bestimmten Teilchens an dem Stoßpunkt entstanden ist. Dies erlaubt, daß die Reaktion auf den Stoß auf jenes besondere Teilchen gerichtet wird, ohne andere Teilchen zu beeinflussen, die zugleich abprallen.

Wie zuvor erwähnt wurde, ist es vorteilhaft, daß Schwingungen, die in der ersten Stoßplatte hervorgerufen werden, auch für die Analyse erfaßt werden, obwohl eine gröbere Unterscheidungsform verwendet wird. Insbesondere ist dies nützlich für die Erfassung von Fremdkörpern, die in erheblich geringerer Häufigkeit auftreten als andere unterhalb der Norm liegende Teilchen, und die sich in erheblicher Weise hinsichtlich Zusammensetzung oder Art von den Standardteilchen unterscheiden. Beispiele derartiger Fremdteilchen oder Fremdkörper können Metall- oder Glasstücke sein, die in einer vorgesiebten Mischung aus unsortierten Schalenbruchstücken und Nußkernen auftreten können.

Die Erfassungsvorrichtung an der ersten Stoßplatte kann aus einer Mehrzahl von Wandlern bestehen, die eine stellenbezogene Reaktion wie auch diejenigen auf der zweiten Stoßplatte aufweisen, oder sie kann aus einem einzelnen Wandler 18 bestehen, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, der auf Schwingungen anspricht, die irgendwo in der ersten Stoßplatte auftreten. Mit einem einzelnen Wandler besteht die geeignete Reaktion aus einer kurzzeitigen Ablenkung der gesamten Monoteilchenschicht. Dies ist ausreichend, wenn das Auftreten eines derartigen Fremdkörpers sehr selten stattfindet, so daß es insgesamt keinen ernsthaften und beachtlichen Verlust von annehmbarem Material gibt, während die Gefahr vermindert wird, daß der Gegenstand durch einen stellenbezogenen Abweisimpuls verpaßt wird, der zu eng ausgerichtet ist.

Die Materialien für die Stoßplatten werden vorzugsweise entsprechend ihren jeweiligen Funktionen ausgewählt. Das wichtigste Merkmal der ersten Stoßplatte beispielsweise ist es, daß sie dazu neigen soll, von bestimmten auftreffenden Teilchen mehr kinetische Energie als von anderen auf der Grundlage der Unterschiede in der Zusammensetzung zu absorbieren. Das wichtigste Merkmal der zweiten Stoßplatte ist es wiederum, daß sie eine ausreichende Menge der verbleibenden kinetischen Energie absorbiert und zu den Sensoren überträgt, um mittels der Signalanalyse eine Unterscheidung zu erlauben. Unter Berücksichtigung dessen hängt die Auswahl geeigneter Materialien von der Art der Teilchenmischung ab.

Für die meisten Anwendungen schafft eine erste Stoßplatte mit mittleren Elastizitäts- und Dämpfungseigenschaften in Kombination mit einer zweiten Stoßplatte mit hoher Elastizität und Rückfederfähigkeit die besseren Ergebnisse. Stoßplatten, an denen Sensoren angebracht sind, werden vorzugsweise aus Materialien mit geringen Korngrößen und einheitlichen Korngrenzen hergestellt, um zu erlauben, daß mechanische Wellensignale zu den Wandlern übertragen werden und dennoch eine ausreichende Rückprallkraft ausgeübt werden kann, um das Teilchen in der gewünschten Flugbahn abprallen zu lassen. Zu den weiteren einschlägigen Überlegungen gehören die Scheinwiderstands-Eigenschaften der Teilchen/Platten-Schnittstelle beim Auftreffen (d. h., der Grad der Verbindung) und die relativen Dämpfungseigenschaften der verschiedenen Teilchenformen und -zusammensetzungen in der Mischung. Wie zuvor erläutert wurde, ist der Grad der Energieübertragung von den Teilchen zu der Stoßplatte in hohem Maße abhängig von dem inneren Aufbau, der Verformbarkeit und der Zusammensetzung des Teilchens. Dementsprechend können, wenn die Unterscheidung auf der Zusammensetzung, nicht auf der Größe beruhen soll, die Materialien für die erste und für die zweite Stoßplatte die gleichen oder ähnliche Eigenschaften haben. In den Ausführungsformen mit Sensoren auf beiden Platten ist es bevorzugt, daß jede Platte sowohl eine hohe Elastizität als auch ein hohes Rückfedervermögen aufweist, um das Teilchen sauber mit einer maximalen Signalübertragung zurückprallen zu lassen. Zu weiteren Überlegungen gehören das Formänderungsvermögen und die Spannungsbelastung, da diese das Verhalten der Stoßplatten, die durch maschinelle Bearbeitung hergestellt wurden, beeinflussen kann. Ferner kann die Dicke und Form jeder Platte geändert werden, um den Bereich und die Empfindlichkeit und die Reaktion zu steuern.

Die Reaktionsfähigkeit jeder Stoßplatte ist ferner durch die Auswahl von Wandlern und Filtern steuerbar, um einen geeigneten Frequenzbereich der Reaktion zu schaffen. Ein bevorzugter Bereich der Reaktion auf akustische oder mechanische Schwingungsenergiekomponenten mit niedriger Frequenz reicht von etwa 75 kHz bis etwa 200 kHz, während akustische oder mechanische Schwingungen mit hohen Frequenzen mit etwa 500 kHz aufwärts bevorzugt sind, wobei Schwingungen zwischen etwa 600 kHz und etwa 800 kHz besonders bevorzugt sind. Durch die geeignete Kombination von Stoßplattenmaterialien und den Wandler- und Filter-Reaktionsbereichen kann der gesamte Bereich der Schwingungen ohne weiteres abgedeckt werden, und sowohl eine Grob- als auch eine Feinreaktion kann in einem einzigen System erzielt werden.

Die Wandlerausgangssignale werden zu einer Analysator- Steuereinheit 19 geleitet, die aus den gesamten vorliegenden Signalen diejenigen auswählt, die bestimmte Merkmale oder eine bestimmte Charakteristik aufweisen und aufgrund dieser unerwünschte Teilchen darstellen. Im einzelnen ist festgestellt worden, daß durch die Kombination von zwei oder mehr Wellenform- Charakteristiken in einem Algorithmus für die Signalanalyse ein Minimum von Überlappungen zwischen den annehmbaren und den nicht annehmbaren Teilchen und folglich eine besonders empfindliche Unterscheidung erreicht werden kann. Durch die Einstellung eines minimalen Schwellenwertes für diese Signale kann eine Vielzahl von kennzeichnenden Signalformmerkmalen in den Algorithmus eingegliedert werden. Beispiele derartiger Merkmale sind der Schwingungsdämpfungs-Zählwert oder Abkling-Zählwert ("Ringdown Count"), d. h., die Anzahl der Schwellenwertüberschreitungen, die von einem einzigen Stoß herrührt, die Ereignisdauer (d. h., die Zeitdauer, in welcher Schwellenwertüberschreitungen aufgrund eines einzigen Stoßes auftreten), die maximale Spitzenamplitude und die von der Stoßplatte absorbierte Gesamtenergie aufgrund eines einzelnen Stoßes. Bevorzugte Algorithmen beruhen auf der Ereignisdauer, dividiert durch die Anzahl von Schwellenwertüberschreitungen, der Spitzenamplitude, dividiert durch die Anzahl von Schwellenwertüberschreitungen, und der absorbierten Gesamtenergie, dividiert durch die Anzahl der Schwellenwertüberschreitungen.

Diese Signale, die durch die Algorithmusverarbeitung mit den unerwünschten Teilchen korreliert sind, werden durch den Analysatorschaltkreis in Ausgangssignal umgewandelt, die einen Ablenkmechanismus einschalten, um die unerwünschten Teilchen von der letzten Rückprall-Flugbahn (der dritten Monoteilchenschicht) zu entfernen. Eine derartige Auswahl und Umwandlung kann ohne weiteres durch Schaltkreise erreicht werden, die aus einer Folge von üblichen Funktionen bestehen, welche ohne weiteres jedem Fachmann geläufig sind. Die tatsächliche Art des Schaltkreises ist nicht kritisch und kann in weiten Bereichen variieren. Zu den Bauteilen gehört in der Regel ein Entscheidungsblock für die Durchführung des Algorithmus und für das entsprechende Unterscheiden zwischen den Wellenformen, eine Zeitsteuervorrichtung für die Synchronisierung des Systems und für die Steuerung des Abtastintervalls und ein Verzögerungsschaltkreis für das Koordinieren der Auswerfvorrichtung mit dem Ankommen und der jeweiligen Position des Teilchens. Das Ergebnis ist die Erzeugung eines Ausgangssignales für die Auswerfvorrichtung zu einem geeigneten Zeitpunkt, um das Teilchen von seiner Bahn abzulenken.

Das Auswerfsystem kann eine beliebige Vorrichtung sein, die in der Lage ist, einen Impuls auf fallende Teilchen abzugeben, der auf einen bestimmten Bereich der fallenden Teilchenschicht und in einem Winkel fokussiert ist, der ausreicht, um einzelne Teilchen aus kleinen Teilchengruppen in diesem Bereich aus der Flugbahn abzulenken, ohne den freien Fall der anderen Teilchen wesentlich zu beeinflussen. Die Vorrichtung weist in der Regel eine Zeitverzögerung auf, die mit der Teilchengeschwindigkeit derart in Verbindung steht, daß das ausgeworfene Teilchen dasjenige ist, dessen Auftreffen das bewirkte Signal erzeugt hatte. Der Impuls kann durch eine beliebige Kraft bewirkt werden, die wirksam ist, um Teilchen abzulenken - mechanische, pneumatische, elektrische, magnetische o. ä. Kräfte. Die geeignete Wahl hängt von der Art und Größe des Teilchens und anderer Merkmale des Systems ab.

Für Nahrungsmittelteilchen wird der Impuls vorzugsweise durch einen Luftstoß bewirkt, dessen Ausrichtung mittels Kanälen oder Düsen fokussiert wird und dessen zeitliche Steuerung durch elektronisch betätigte Ventile, insbesondere pneumatisch oder zylinder-betätigte Ventile, gesteuert wird. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird Druckluft in einem Behälter 20 gehalten, die durch eine Leitung 21 von einer Druckluftquelle hergeleitet wird. Die Luft wird aus dem Behälter durch eine Reihe von Kanälen 22 ausgestoßen, die in radialer Richtung von einem Punkt entlang einer gemeinsamen Achse der verschiedenen zylindrischen bzw. konischen Oberflächen des Systems nach außen führt. Die Kanäle erstrecken sich um den gesamten Umfang des Gebildes, um einen Zugriff auf alle fallenden Teilchen zu ermöglichen. Jeder Kanal oder Gruppen von benachbarten Kanälen wird durch ein - nicht dargestelltes - Ventil gesteuert, das unabhängig von den anderen Ventilen arbeitet. Jedes Ventil wird durch ein geeignetes Signal betätigt, das von dem nächsten Wandler auf der zweiten Stoßplatte herrührt. Ferner wird in den Ausführungsbeispielen, bei welchen ein einziger Wandler in der ersten Stoßplatte vorgesehen ist, ein geeignetes Signal alle Ventile zugleich betätigen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind verschiedene Luft-Kanäle einem Wandler zugeordnet, um einen genügend breiten aber dennoch fokussierten Luftstrom bzw. Luftstoß zu erzeugen, um sicherzustellen, daß das störende Teilchen ausgeworfen wird. Bei Luftstößen, die ein einzelnes Ventil betreffen, ist jeder Luftstoß ausreichend lang und intensiv, um die Ablenkung eines Teilchens wirklich zu bewirken.

Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, lenkt der Luftstrom das Teilchen von der dritten Monoteilchenschicht-Flugbahn ab. Das unabgelenkte Teilchen wird dann in einem Trichter 23 gesammelt, der geeignet geformt und angeordnet ist, um möglichst alle nicht abgelenkten Teilchen aufzusammeln, aber keines der abgelenkten. Als mögliche Abänderung kann das Material, das in den Sammel- Trichter 23 fällt, zu dem Trichteraufsatz 13 zurückgeleitet werden, um sicherzustellen, daß alle störenden Teilchen letztlich entfernt worden sind.

In Fig. 3 ist ein Funktionsblockdiagramm zur Darstellung eines Ausführungsbeispieles eines prinzipiellen Analysator- und Steuerschaltkreises für die Kombination einer Mehrzahl von Signalformmerkmalen in einem Algorithmus dargestellt. Der Einfachheit halber ist ein Schaltkreis für einen einzigen Sensor 24 dargestellt, der ein piezoelektrischer Wandler sein kann, der akustisch mit der zweiten Stoßplatte gekoppelt ist, wie es zuvor erläutert wurde. Ferner ist der Einfachheit halber keine der zwei Stoßplatten dargestellt. Es sei in Erinnerung zurückgerufen, daß die einzigen Stöße, die durch den Wandler erfaßt werden, diejenigen sind, deren kinetische Energie zu einem Signal führt, das eine voreingestellte Spannungsschwelle übersteigt, wobei die Energie durch die erste Stoßplatte auf einer Bevorzugungsbasis entsprechend der Größe und/oder Zusammensetzung der Teilchen reduziert worden war.

In dem dargestellten Schaltkreis ist der Wandler auf ein breitbandiges Frequenzverhalten bis etwa 2 MHz eingestellt. Das durch den Wandler erzeugte Signal gelangt durch einen Vorverstärker 25, der die Größe des Signales auf einen meßbaren Pegel, beispielsweise in einem Bereich von 10 bis 80 dB, verstärkt und dann gelangt das Signal durch ein Filter 26. Letzteres kann so ausgewählt sein, daß unerwünschte Frequenzbestandteile in der erfaßten Signalform zu Zwecken einer Verbesserung des Signal/Rausch-Abstandes entfernt werden, um von außen stammende Interferenzsignale, beispielsweise niederfrequente mechanische Rauschquellen unterhalb von etwa 100 kHz, ober beides, auszuschalten. Ein Zeitgeber 27 synchronisiert den Rest des Schaltkreises durch das Durchführen von Funktionsabläufen, zu welchen das Steuern des Abtastintervalles und das Erzeugen einer Bezugszeit für die Verzögerung gehört, welche erforderlich ist, um den Auswerfer zeitlich zu koordinieren.

Aus einem Analog/Digital-Wandler 28 gelangt das Signal in einen Signaldetektor 29, der ein Entscheidungsblock ist, der empirisch ermittelte Grenzwerte von festgelegten Parametern verwendet, wie beispielsweise die Spitzenamplitude, den Schwingungsdämpfungs- Zählwert oder die Ereignisdauer, um falsche Signale abzuweisen. Ein Teilchendetektor 31 in Form eines Fensters erlaubt den Durchgang nur derjenigen Signale, die von dem tatsächlichen Teilchenaufprall auf der Grundlage der Signalparameter herrühren, die entsprechend eines Algorithmus 32 verarbeitet worden sind. Die Signale gelangen dann zu einem Sortierer 33, der durch einen Entscheidungsblock gebildet wird, welcher die verarbeiteten Signale auf der Grundlage von vorgegebenen Grenzwerten 34 entsprechend der Teilchengröße und/oder Zusammensetzung akzeptiert oder zurückweist und so zwischen annehmbaren und unannehmbaren Teilchenformen unterscheidet. Ausgangssignale des Sortierers 33 werden dann zu einem Zeitspeichereingang eines Puffers 35 und über eine Zeitverzögerung 37 zu einem Komparator 36 geleitet. Der Komparator 36 steuert eine Blaseinheit 38 an, die auf die letzte Teilchen-Flugbahn gerichtet ist, und die Verzögerung stellt sicher, daß das herauszuwerfende Teilchen in der Bahn der Blaseinheit ist, wenn die Blaseinheit angesteuert wird.

In Fig. 4 ist ein Funktionsblockdiagramm für einen Schaltkreis dargestellt, der dafür ausgelegt ist, n Wandler zu bedienen, wie beispielsweise die Wandler 17 der in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung. Nach dem Puffern der Teilchen durch das aufeinanderfolgende Auftreffen von der ersten absorbierenden Stoßplatte zu der zweiten aufnehmenden Stoßplatte werden Signale S₁ bis S _n , die von den Wandlern ausgesendet werden, einzeln durch Bandpaßfilter 38 a und Verstärker 39 geformt. Der Filterbereich wird so ausgewählt, daß der erwartete Grenzbereich abgedeckt wird, der durch den augenblicklichen Teilchenstoß ausgelöst wird, während Rauschen eliminiert wird. Die verstärkten Signale werden dann zu einem Komparator 40 geleitet, an den eine Schwellenwert-Referenzspannung 41 angelegt wird. Der Komparator sendet einen digitalen Impuls aus, um das Überschreiten der Schwelle durch eines der verstärkten Signale zu bezeichnen. Der Impuls wird dann zu einem Zeitgeber 42 geleitet, der den Signalform-Analysatorbereich des Schaltkreises - der unten beschrieben wird - mit der Quelle des betreffenden Signales synchronisiert.

Die Schwellenwertspannung wird so ausgewählt, daß sie bewirkt, daß der Komparator einen Impuls jedes Mal dann aussendet, wenn ein Aufprallen eines registrierbaren Teilchens auf der Stoßplatte stattfindet. Der Zeitgeber leitet diese Impulse zu einem Direktzuordnungs-Vielfachzugriffs-Multiplexer (DAMA) 43 oder zu irgendeinem anderen analogen statistischen Multiplexer, der, wenn somit betätigt, das Signal, das ursprünglich den Impuls erzeugte, zu einem aus einer Anzahl von Kanälen 44 leitet. In der Figur sind 3 Kanäle dargestellt, die somit ermöglichen, daß das System bis zu 3 Stöße zur gleichen Zeit analysiert. Eine beliebige Anzahl von Kanälen kann verwendet werden, in Abhängigkeit von der maximalen Anzahl von Stößen, von denen ein Auftreten zur gleichen Zeit oder mit einem ununterscheidbaren zeitlichen Überlappungsbereich erwartet wird.

Das Signal, das durch jeden Kanal hindurchgelangt, wird durch einen Analog/Digital-Wandler 45 geleitet, und das sich ergebende Digitalsignal wird zu einem Analysator 46 geleitet, d. h., zu dem die Signalform analysierenden Bereich des Schaltkreises. Der letztere ist ein beliebiger üblicher Entscheidungsblock, der bestimmte Signale durch bekannte Unterscheidungseinrichtungen auf der Grundlage der voreingestellten Signalparameter entsprechend den Unterschieden zwischen den erwünschten und den unerwünschten Teilchen auswählt. Wie zuvor erörtert wurde, werden die Parameter vorzugsweise entsprechend einem Algorithmus verarbeitet, der entweder die Ereignisdauer, die Spitzenamplitude oder die absorbierte Gesamtenergie durch den Abkling- Zählwert teilt. Werte des ausgewählten Verhältnisses, die den auszuwerfenden Teilchen entsprechen, bewirken die Erzeugung von Signalen durch den Analysator, die zu einer digitalen Steuereinheit 47 geleitet werden, welche Ausgangssignale B₁ bis B _n in Übereinstimmung mit jedem Sensorbereich erzeugt. Code- Information aus dem Multiplexer wird ebenfalls an die digitale Steuereinheit über die Leitung 48 angelegt. So werden die Eingangssignale S₁ bis S _n mit den Ausgangssignalen B₁ bis B _n zusammengefügt. Der Zeitgeber koordiniert somit die Reaktion des Analysators, um jedes Eingangssignal mit einem Ausgangssignal für die geeignete Auswerfvorrichtung zu koppeln.

Die Ausgangssignale B₁ bis B _n werden je zu einer getrennten Auswerfvorrichtung geleitet, um einen Impuls an das Teilchen abzugeben, das aus seiner Bahn herausgeworfen werden soll. Die Anordnung derartiger Mechanismen ist mit 49 bezeichnet. Für die Art der in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung ist eine besonders nützliche Form dieser Mechanismen eine Reihe von Magnetventilen auf einem gemeinsamen Behälter 20 mit Druckluft, wie es zuvor beschrieben wurde, wobei ein derartiges Ventil jedem Wandler entspricht und darauf abzielt, einen Luftstrom zu denjenigen Teilchen zu senden, deren Aufprallvorgänge durch den Wandler erfaßt wurden. Ein Verzögerungsschalter 50 ist zwischen der Steuereinheit und den Magnetventilen angeordnet, um sicherzustellen, daß das störende Teilchen sich in der Bahn des resultierenden Luftstoßes befindet, wenn das Ventil geöffnet ist.

Ein ähnlicher Schaltkreis (ohne Multiplexer) kann als Signalform-Analysatorschaltkreis für ein einzelnes Wandlersystem dienen, wie beispielsweise der Wandler 18 auf der ersten Stoßplatte.

Im folgenden wird ein Zahlenbeispiel erläuterungshalber angegeben.

Eine Menge von Walnüssen wurde in Stücke mit einer Maximalgröße von etwa 0,8 cm zerhackt und dann manuell in Schalen- und Nußkernstücke sortiert. Diese Gruppen wurden getrennt einer Stoßplattenanordnung zugeführt, die eine ähnliche Ausbildung wie die in den Fig. 1 und 2 dargestellte aufwies, wobei die folgenden Bemessungsmerkmale galten:

Winkel des Förderkonus:60° Winkel der 1. Stoßplatte:40° Winkel der 2. Stoßplatte:70° Material der 1. Schlagplatte:rostfreier Stahl Material der 2. Schlagplatte:Aluminium Empfindlichkeitsbereich des
Wandlers der 2. Schlagplatte:0-2 MHz Bandpaß-Filterbereich:600-800 kHz

Die Wandlersignale wurden auf einen Bereich von 80 dB verstärkt und ihre Signalform folgendermaßen analysiert, wobei eine Schwellenwertamplitude von 0,15 Volt verwendet wurde.

Signalformanalyse an der zweiten Schlagplatte

Der in der Tabelle verwendete Algorithmus ist das Verhältnis der Ereignisdauer zum Abkling-Zählwert. Die Signale, bei welchen der Verhältniswert 1,0 ist, sind offensichtlich rauschbedingt und werden auf dieser Grundlage dadurch abgewiesen, daß 1,0 als besonderes Signal-Rückweiskriterium in einem Teilchendetektor wie demjenigen eingestellt wird, der bei 31 in Fig. 3 dargestellt ist. Ferner ist offensichtlich, daß durch Setzen des Teilchen-Zurückweis-Kriteriums (minimaler Verhältniswert) bei (ED)/(RDC)=3,0 eine Unterscheidung zwischen Schalenbruchstücken und Nußkernstücken mit einem hohen Grad von Genauigkeit vorgenommen werden kann. Nur ein Nußkernstück (dasjenige, bei welchem das Verhältnis 7,50 war) würde so mit den Schalen abgewiesen.

Aus diesen Erörterungen wird klar, daß es ohne weiteres möglich ist, Schalenfragmente oder -bruchstücke in einer Mischung aus Schalen und Nußkern-Bruchstücken auf der Grundlage der Reaktion der zweiten Schlagplatte nach dem Aufprall auf der ersten zu identifizieren. Tests, die dazu ausgelegt waren, die Nußschalen zu isolieren, haben in einer repräsentativen Produktmischung gezeigt, die etwa 10 anrechenbare Schalenbruchstücke in 25 Pfund Nußkernprodukten mit einer Maximalgröße von 0,8 cm enthielt, daß der Aufprall auf zwei Stoßplatten von selbst eine falsche Auslösung (durch akzeptierbare Nußkernstücke) auf weniger als 5% des gesamten Teilchen-Zählwertes reduziert.

Weitere Analysen können unter Verwendung des dargestellten Verhältnisalgorithmus durchgeführt werden, um den Produktausschuß in Folge von falscher Auslösung im wesentlichen vollständig zu eliminieren. Testläufe zur Identifizierung bzw. Erkennung der Schalenbruchstücke in einer Produktcharge, die der Fertigungslinie endnah entnommen wurde und eine Mischung aus Schalen- und Nußkern-Stücken enthielten, sind durchgeführt worden. Bei einer repräsentativen Produktmischung, die etwa 10- 20 Schalenbruchstücke in 25 Pfund Walnußkernen enthielt, wurde gezeigt, daß ein abhängiger Signalformalgorithmus, beispielsweise so, wie er dargestellt wurde, nach dem zuvor stattfindenden Sieben des Produktes über den Doppelstoß-Aufprall verwendet werden kann, um den Pegel von falschen Signalen durch annehmbare (große) Nußkernteilchen auf weniger als 1% des Teilchendurchsatzes zu reduzieren.

Claims (38)

1. Vorrichtung für das Sortieren von Teilchen, mit einer Zuführeinrichtung für die Teilchen, mit einer zweiten Oberfläche (16), auf die die Teilchen auftreffen und welche die Teilchen in eine zweite Rückprall-Flugbahn abprallen zu lassen vermag, wobei kinetische Energie der Teilchen absorbiert wird, mit einer Erfassungseinrichtung (17), mit der Schwingungen oder Erschütterungen in der zweiten Oberfläche (16), die von der absorbierten Energie herrühren, erfaßbar sind und mit welcher ein Signal erzeugbar ist, wenn der Wert einer unterscheidenden Charakteristik der Schwingungen in einen vorgegebenen Bereich fällt, und mit einer Umwandlungseinrichtung, mit welcher das Signal in einen Impuls umwandelbar ist, der auf die zweite Rückprall-Flugbahn gerichtet ist, um das Teilchen von dieser abzulenken, welches Veranlassung zu dem Signal gibt, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Oberfläche (15) vorgesehen ist, die die Zuführ-Flugbahn schneidet und welche die Teilchen in eine erste Rückprall-Flugbahn abprallen zu lassen vermag, wobei kinetische Energie von einem Teil der Teilchen in Abhängigkeit von deren Zusammensetzung absorbiert wird und daß die zweite Oberfläche, auf der die hinsichtlich ihrer kinetischen Energie differenzierten Teilchen auftreffen, ebenfalls die Rückprall-Flugbahn schneidet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (17) eine Wandlervorrichtung (24) für das Umwandeln der Schwingungen in ein elektrisches Signal aufweist und daß die unterscheidende Charakteristik durch die Spitzenamplitude dieses Signales, die Gesamtenergie dieses Signales, die Dauer dieses Signales bezüglich einer vorgegebenen Schwelle und/oder die Anzahl von Schwellenüberschreitungen bei diesem Signal oder Kombinationen dieser Merkmale gebildet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (17) eine Wandlereinrichtung (24) für das Umwandeln von Schwingungen in ein elektrisches Signal aufweist und daß die unterscheidende Charakteristik durch die Spitzenamplitude dieses Signales, dividiert durch die Anzahl von Malen, die eine vorgegebene Schwelle während dieses Signales überschritten wird, durch die Gesamtenergie dieses Signales, dividiert durch die Anzahl der Schwellenüberschreitungen, und/oder durch die Dauer dieses Signales gegenüber einem Schwellenwert, dividiert durch die Anzahl von Schwellenüberschreitungen, gebildet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (17) eine Wandlereinrichtung (24) für das Umwandeln der Schwingungen in ein elektrisches Signal aufweist und daß die unterscheidende Charakteristik durch die Dauer des Signales, dividiert durch die Anzahl von Malen, welche ein vorgegebener Schwellenwert während des Vorliegens dieses Signales überschritten wird, gebildet wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impuls durch einen Luftstoß gebildet wird, der quer zu der zweiten Rückprall-Flugbahn ausgerichtet ist und daß die Dauer und Intensität des Luftstoßes ausreichend ist, um ein Teilchen erheblich von der Flugbahn abzulenken.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Dispersionseinrichtung für das Verteilen der Mischung aus den Teilchen in eine freifallende Monoteilchenschicht, wobei die zweite Oberfläche (16) in der Lage ist, die restliche kinetische Energie von den Teilchen zu absorbieren und in Abhängigkeit davon zu schwingen, wobei die Schwingungen im wesentlichen auf einen Bereich begrenzt sind, der den Auftreffpunkt umgibt, und die Erfassungsvorrichtung (17) die Schwingungen unabhängig voneinander an einer Mehrzahl von Fühlerpunkten entlang der zweiten Schnittlinie erfaßt, die ausreichend nahe zueinander angeordnet sind, um im wesentlichen alle Schwingungen zu erfassen, wobei mit der Erfassungsvorrichtung (17) ein unabhängiges Signal entsprechend jedem Fühlerpunkt erzeugbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionseinrichtung eine schräg abfallende Fläche (11) ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionseinrichtung einen kreisrunden Konus (11) mit einer vertikalen Achse, der sich nach unten verbreitert, aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die unterscheidende Charakteristik auf der Grundlage des Frequenzverhaltens dieser Schwingungen ausgewählt wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die unterscheidende Charakteristik der Schwingungen, die an dem Fühlerpunkt erfaßt wurden, die Frequenz ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionseinrichtung einen sich vertikal erstreckenden kreisförmigen Konus (11), der sich nach unten hin verbreitert, und eine sich vertikal erstreckende konische Schale (12) mit dem gleichen Winkel zur Vertikalen wie der Konus aufweist, wobei die Schale (12) den Konus (11) umgibt und koaxial mit diesem angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus und die konische Schale durch einen Spalt mit einer Weite voneinander getrennt sind, die von etwa dem 1,5- bis zu dem 10fachen der Hauptabmessungen des größten Teilchens in der Mischung reicht.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus und die konische Schale durch einen Spalt mit einer Weite voneinander getrennt sind, die von etwa dem 2- bis zu dem 5fachen der Hauptabmessungen des größten Teilchens in der Mischung reicht.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel etwa 30° bis etwa 80° gegenüber der Horizontalen beträgt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel des Konus und der konischen Schale sich in einem Bereich von etwa 45° bis etwa 75° gegenüber der Horizontalen erstreckt, und daß der Konus und die konische Schale durch eine Spalte mit einer Weite voneinander getrennt sind, die etwa von dem 2- bis zum 5fachen der Hauptabmessungen des größten Teilchens in der Mischung reicht, und daß die Länge der Oberfläche des Konus etwa das 5- bis etwa das 50fache der Breite der Spalte beträgt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionseinrichtung einen sich vertikal erstreckenden, kreisförmigen Förderkonus, der sich nach unten verbreitert, und eine sich vertikal erstreckende konische Schale mit dem gleichen Winkel wie der Konus aufweist, wobei die Schale den Konus umgibt und koaxial zu ihm angeordnet ist, und daß die erste Oberfläche (15) ein sich quer erstreckender konischer Abschnitt ist, der sich koaxial zu und unterhalb des Förderkonus erstreckt, wobei der Winkel des konischen Abschnittes gegenüber der Horizontalen geringer als derjenige des Förderkonus ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel des sich quer erstreckenden konischen Abschnittes sich im Bereich von etwa 30° bis etwa 50° gegenüber der Horizontalen bewegt.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionseinrichtung einen sich vertikal erstreckenden kreisförmigen Förderkonus, der sich nach unten verbreitert, und eine sich vertikal erstreckende konische Schale mit den gleichen Winkelverhältnissen wie der Konus aufweist, wobei die Schale den Konus umgibt und koaxial zu diesem angeordnet ist, und daß die erste Oberfläche (15) ein erster sich quer erstreckender konischer Abschnitt ist, welcher koaxial mit und unterhalb des Förderkonus angeordnet ist und dessen Winkel gegenüber der Horizontalen geringer als derjenige des Förderkonus ist, und daß die zweite Oberfläche (16) die innere Oberfläche eines zweiten sich quer erstreckenden konischen Abschnittes ist, der koaxial zu dem Förderkonus angeordnet ist und der den ersten sich quer erstreckenden konischen Abschnitt umgibt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel des zweiten sich quer erstreckenden konischen Abschnittes größer als derjenige des ersten konischen Abschnittes ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel des zweiten sich quer erstreckenden konischen Abschnittes im Bereich von 60° bis etwa 80° gegenüber der Horizontalen liegt.

21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsvorrichtung (17) piezoelektrische Wandler aufweist, die je akustisch mit der Rückwand der zweiten Oberfläche (16) an jedem Fühlerpunkt gekoppelt sind.

22. Verfahren für das Sortieren einer Mischung von Teilchen entsprechend ihrer Zusammensetzung, mit folgenden Verfahrensschritten:

• a) Erfassen der Schwingungen in einer zweiten Oberfläche,
• b) Erzeugen eines Signales, wenn der Wert einer unterscheidenden Charakteristik der Wellenform der Schwingungen in einen vorgegebenen Bereich fällt, und
• c) Umwandeln des Signales in einen Impuls, der auf den Teilchenstrom gerichtet ist, der von der zweiten Oberfläche abprallt, um aus diesem Strom das Teilchen abzulenken, das Veranlassung zu dem Signal gegeben hat,

dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen zunächst einer ersten Oberfläche zugeführt werden, von wo sie unter teilweisem Verlust ihrer kinetischen Energie in Abhängigkeit von ihrer Zusammensetzung in eine erste Rückprall-Flugbahn abprallen, und daß die hinsichtlich ihrer kinetischen Energie differenzierten Teilchen auf die zweite Oberfläche aufprallen.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß Verfahrensschritt a) durch eine piezoelektrische Einrichtung durchgeführt wird, die akustisch mit der zweiten Oberfläche verbunden ist.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die unterscheidende Charakteristik gemäß Verfahrensschritt b) auf der Grundlage der Frequenz der Schwingungsantwort ausgewählt wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die unterscheidende Charakteristik gemäß Verfahrensschritt b) aus der Spitzenamplitude des Signales, der Gesamtenergie des Signales, der Dauer des Signales gegenüber einer vorgegebenen Schwelle, der Anzahl der Schwellenüberschreitungen in dem Signal und/oder aus Kombinationen von diesen ausgewählt wird.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die unterscheidende Charakteristik gemäß Verfahrensschritt b) aus der Spitzenamplitude des Signales, dividiert durch die Anzahl von Malen, welche ein vorgegebener Schwellenwert während des Vorliegens des Signales überstiegen wird, der Gesamtenergie des Signales, geteilt durch die Anzahl von Schwellenwertüberschreitungen, und der Dauer des Signales gegenüber dem Schwellenwert, dividiert durch die Anzahl von Schwellenwertüberschreitungen, ausgewählt wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die unterscheidende Charakteristik gemäß Verfahrensschritt b) die Dauer des Signales gegenüber einem vorgegebenen Schwellenwert, geteilt durch die Anzahl von Malen ist, die dieser Schwellenwert während des Vorliegens des Signales überschritten wird.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Impuls gemäß Schritt c) ein Luftstoß ist, der quer zu dem abprallenden Teilchenstrom gerichtet ist und dessen Dauer und Intensität ausreicht, um ein Teilchen erheblich aus dem Teilchenstrom abzulenken.

29. Verfahren für das Sortieren einer Mischung von Teilchen entsprechend ihrer Zusammensetzung, mit folgenden Verfahrensschritten:

• a) Ablenken einer zweiten Teilchenschicht in eine dritte Teilchenschicht mittels Abprallenlassen der darin befindlichen Teilchen an einer zweiten Oberfläche, wobei die zweite Oberfläche kinetische Energie aus den Teilchen absorbiert und in Abhängigkeit von dieser Absorption in Schwingung gerät und wobei die von jedem Teilchenstoß herrührenden Schwingungen im wesentlichen auf einen Bereich begrenzt sind, der den Auftreffpunkt umgibt, Erfassen der Schwingungen und
• b) Umwandeln jedes Signales in einen Impuls, der auf die von der zweiten Oberfläche abprallenden Teilchen gerichtet ist, um aus dieser das Teilchen zu entfernen, das zu dem Signal Veranlassung gibt

gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

• c) Verteilen der Mischung in eine erste freifallende Monoteilchenschicht,
• d) Ablenken der ersten Monoteilchenschicht in die zweite Teilchenschicht mittels Abprallenlassen der darin befindlichen Teilchen an einer ersten Oberfläche, wobei die erste Oberfläche kinetische Energie aus einem Teil der Teilchen in der ersten Monoteilchenschicht entsprechend der Zusammensetzung absorbiert,
• e) Erfassen der Schwingungen unabhängig voneinander an einer Mehrzahl von Fühlerpunkten auf der zweiten Oberfläche, die ausreichend nahe zueinander angeordnet sind, daß im wesentlichen alle Schwingungen erfaßt werden können, und
• f) Erzeugen eines unabhängigen Signales entsprechend jedem Fühlerpunkt, wenn der Wert einer unterscheidenden Charakteristik der Schwingungen, die dort erfaßt wurden, in einen vorgegebenen Bereich fällt.

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die erste frei fallende Monoteilchenschicht in ihrer Form konisch ist und bei Verfahrensschritt c) die Mischung unter dem Einfluß der Schwerkraft über einen vertikal ausgerichteten, kreisförmigen Konus, der sich nach unten verbreitert, freigegeben wird.

31. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die erste frei fallende Monoteilchenschicht eine konische Form aufweist und bei Verfahrensschritt c) die Mischung unter dem Einfluß der Schwerkraft in den Raum zwischen einem sich vertikal erstreckenden, kreisförmigen Konus und einer konusförmigen Schale mit demselben Winkel, welche den Konus umgibt und koaxial zu diesem angeordnet ist, fallengelassen wird.

32. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß Verfahrensschritt e) durch piezoelektrische Vorrichtungen durchgeführt wird, die akustisch mit der zweiten Oberfläche, je eine an jedem Fühlerpunkt, verbunden sind.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt e) durch piezoelektrische Vorrichtungen durchgeführt wird, von denen je eine an jedem Fühlerpunkt akustisch mit der zweiten Oberfläche verbunden ist, um die Schwingungen in ein elektrisches Signal umzuwandeln, und daß die unterscheidende Charakteristik gemäß Verfahrensschritt f) aus der Spitzenamplitude des Signales, der Gesamtenergie des Signales, der Dauer des Signales gegenüber einem vorgegebenen Schwellenwert, der Anzahl von Schwellenwertüberschreitungen in diesem Signal oder aus Kombinationen dieser Merkmale ausgewählt wird.

34. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt e) durch piezoelektrische Vorrichtungen durchgeführt wird, die akustisch mit der zweiten Oberfläche verbunden sind, um die Schwingungen in ein elektrisches Signal umzuwandeln, und daß die unterscheidende Charakteristik gemäß Verfahrensschritt f) aus der Spitzenamplitude des Signales, geteilt durch die Anzahl von Malen, die ein vorgewählter Schwellenwert während des Bestehens des Signales überschritten wird, der Gesamtenergie des Signales, geteilt durch die Anzahl von Malen, die der Schwellenwert überschritten wird, und aus der Dauer des Signales, bezogen auf den Schwellenwert, geteilt durch die Anzahl von Malen, die der Schwellenwert überschritten wird, ausgewählt wird.

35. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß piezoelektrische Vorrichtungen, die je an einem Fühlerpunkt angebracht sind und mit der zweiten Oberfläche gekoppelt sind, den Verfahrensschritt e) durchführen, um Schwingungen in ein elektrisches Signal umzuwandeln, und daß die unterscheidende Charakteristik gemäß Verfahrensschritt f) die Dauer des Signales gegenüber einem vorgegebenen Schwellenwert ist, geteilt durch die Anzahl von Malen, die der Schwellenwert während der Existenz des Signales überschritten wird.

36. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Impuls gemäß Verfahrensschritt b) ein Luftstoß ist, der quer zu dem abprallenden Teilchenstrom ausgerichtet ist und dessen Dauer und Intensität ausreichen, um ein Teilchen aus dem Teilchenstrom erheblich abzulenken.