DE4322345B4

DE4322345B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausscheiden von Metallteilen aus einem Materialstrom

Info

Publication number: DE4322345B4
Application number: DE4322345A
Authority: DE
Inventors: Armin Jossi
Original assignee: Jossi Holding AG
Current assignee: Jossi Holding AG
Priority date: 1992-08-24
Filing date: 1993-07-05
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2013-07-06
Also published as: CH685503A5; ITRM930566A0; DE4322345A1; ITRM930566A1; IT1261522B

Abstract

Verfahren zum Ausscheiden von Metallteilen aus einem Fasermaterialstrom (1) in der Rohrleitung (2) eines pneumatischen Fördersystems, wobei der Fasermaterialstrom an einer Sensoranordnung (3) vorbeigeführt wird, die beim Ermitteln eines Metallteils eine stromabwärts angeordnete Ausscheidevorrichtung (4) aktiviert, welche den Fasermaterialstrom mit dem Metallteil für ein vorbestimmtes Ausscheideintervall durch einen Ausscheidebehälter (5) lenkt oder in eine Abfalleitung leitet, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Sensoranordnung (3) ein Signal in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des vorbeiströmenden Metallteils gebildet wird und dass das Ausscheideintervall an der Ausscheidevorrichtung mit zunehmender Geschwindigkeit verkürzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausscheiden von Metallteilen aus einem Fasermaterialstrom gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ausserdem eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Derartige Verfahren dienen dazu, nachgeschaltete Verarbeitungsmaschinen vor Beschädigungen durch die Metallteile zu schützen. Auch eine durch die Metallteile hervorgerufene Funkenbildung, welche zu einem Brand in einer nachgeschalteten Maschine führen kann, soll durch das Ausscheiden der Metallteile verhindert werden.
Probleme dieser Art treten beispielsweise bei pneumatischen Fördersystemen für den Transport von Baumwollfasern in Spinnereien auf. Dabei werden die in Ballen angelieferten Baumwollfasern aufgelockert und in einer Rohrleitung mit einer Luftgeschwindigkeit bis zu 20 m/s. verschiedenen Bearbeitungsstationen zugeführt. Die Rohbaumwolle enthält oft metallische Verunreinigungen, wie z.B. Schrauben, Drähte usw., welche aus dem Warenstrom ausgeschieden werden müssen.

Durch die CH 619 991 A oder durch die CH 676 475 A sind bereits gattungsmässig vergleichbare Vorrichtungen bekannt geworden, bei denen ein Metalldetektor an der Rohrleitung den Durchgang eines Metallteils ermittelt, worauf eine stromabwärts angeordnete Ausscheidevorrichtung aktiviert wird. Dabei wird der Warenstrom während eines vorbestimmten Ausscheideintervalls vorübergehend in eine Abfalleitung oder in einen Ausscheidebehälter umgelenkt. Zwangsläufig wird dadurch nicht nur das störende Metallteil, sondern auch eine bestimmt Menge des Fördergutes ausgeschieden, wobei die ausgeschiedene Menge um so grösser ist, je länger das Ausscheideintervall dauert. Ein Nachteil der bekannten Verfahren besteht nun darin, dass sich das Ausscheideintervall nach der niedrigster. Geschwindigkeit der Metallteile richtet. Weil nämlich grössere Metallteile mit einer wesentlich geringeren Geschwindigkeit als derjenigen des Faser-/Luftgemisches durch die Transportleitung gefördert werden, darf das Ausscheideintervall nicht zu kurz sein, sonst könnte der Fall eintreten, dass das Metallteil die Ausscheidevorrichtung erst passiert, wenn die Umlenkung in den Ausscheidebehälter oder in das Abfallrohr bereits wieder abgeschlossen ist. Die aus Sicherheitsgründen erforderlichen hohen Umlenkzeiten führen jedoch auch zu grossen Warenmengen in den Ausscheidebehältern, die in zeitaufwendiger Handarbeit wieder verlesen und dem Fördersystem von neuem zugeführt werden müssen.

Durch die DE 38 25 109 A1 ist eine Vorrichtung zum Abscheiden metallischer Verunreinigungen aus einer Fasertransportleitung in der Spinnereivorbereitung bekanntgeworden. Gemäss einer Ausführungsform ist zusätzlich zum Metalldetektor ein Sensor für die Luftgeschwindigkeit und/oder für den Luftdruck in der Fasertransportleitung vorgesehen. Die Reaktionszeit zwischen der Metallerkennung durch den Metalldetektor und der Verstellung des Ablenkmittels wird an die gemessene Luftgeschwindigkeit bzw. den Luftdruck angepasst. Damit wird zwar der Beginn der Materialstromablenkung, jedoch nicht dessen Dauer beeinflusst. Ausserdem bleibt die tatsächliche Fördergeschwindigkeit des Metallteils unberücksichtigt.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dessen Hilfe die mit dem Metallteil ausgeschiedene Materialmenge auf ein notwendiges Minimum reduziert werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem Verfahren gelöst, das die Merkmale im Anspruch 1 aufweist. Wenn die Sensoranordnung nämlich nicht einfach nur ein Schaltsignal zum Aktivieren der Ausscheidevorrichtung produziert, sondern wenn sie dazu dient, Informationen über die Geschwindigkeit des auf die Ausscheidevorrichtung zuströmenden Metallteils zu liefern, kann die Aus scheidevorrichtung auf einfachste Weise in Abhängigkeit von dieser Geschwindigkeit angesteuert werden. Kleine Metallteilchen werden mit einer Geschwindigkeit gefördert, welche annähernd derjenigen des Faser-/Luftgemisches entspricht. Das Ausscheideintervall kann daher sehr kurz bemessen sein, weil das Metallteilchen die Ausscheidevorrichtung sofort nach dem Passieren der Sensoranordnung erreicht und damit jede Verlängerung des Ausscheideintervalls nur noch ein an sich unerwünschtes Ausscheiden von Fasern bewirkt. Dagegen wird ein relativ grosses Metallteil, wie z.B. ein Hammer, mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit gefördert, was ein entsprechend längeres Ausscheideintervall erforderlich macht. Grosse, und damit langsame Metallteile, treten jedoch weniger häufig auf, so dass mit dem erfindungsgemässen Verfahren eine erhebliche Reduktion der ausgeschiedenen Warenmenge erreicht werden kann.

Besonders vorteilhaft wird als zusätzlicher Parameter mit der Sensoranordnung auch noch ein Signal proportional der Masse des vorbeiströmenden Metallteils gebildet, wobei das Ausscheideintervall in Abhängigkeit dieses Signals weiter verkürzt oder anderweitig variiert werden kann. Masse und Geschwindigkeit der Metallteile können auf diese Weise in Kombination ein optimales Steuersignal für die Bestimmung des idealen Ausscheideintervalls ergeben. In modernen, speicherprogrammierbaren Steuerungen, oder in Signalprozessoren ist dies ohne grossen Aufwand möglich. Insbesondere kann die Masse als Kriterium für die Streuung der mittleren Metallteilgeschwindigkeit gegenüber der jeweils an der Sensoranordnung gemessenen Momentangeschwindigkeit herangezogen werden. Teile mit grosser Masse neigen nämlich dazu, sich mit unregelmässiger Geschwindigkeit zu bewegen.

Eine weitere Verbesserung der Effizienz kann erreicht werden, wenn nicht nur das Ausscheideintervall selbst, sondern auch dessen Beginn durch die Sensoranordnung beeinflusst wird. Bei den bekannten Vorrichtungen beginnt die Umlenkung nämlich sofort nach dem Ansprechen des Sensors, wobei Sensor und Ausscheidevorrichtung genügend weit voneinander angeordnet sind, so dass die Trägheit des Sensors und der Ausscheidevorrichtung berücksichtigt wird. Bei besonders langsamen Metallteilen wäre jedoch ein sofortiger Beginn der Umlenkphase gar nicht erforderlich. Diese kann mit abnehmender Geschwindigkeit ohne weiteres verzögert werden.

Bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens steht die Produktion eines der Geschwindigkeit eines Metallteiles pro portionalen Signals im Vordergrund. Dies ist grundsätzlich mit verschiedenen Mitteln möglich. Vorzugsweise wird zwar ein induktiver Metalldetektor verwendet, mit dem ein elektrisches Signal produzierbar ist, aus dem die Geschwindigkeit und ggf. auch die Masse des Metallteil ermittelt werden kann. Es können aber auch ohne weiteres andere Sensoranordnungen eingesetzt werden. Es wäre beispielsweise denkbar, dass die Geschwindigkeit mit Hilfe von zwei Sensoren ermittelt wird, welche hintereinander an der Rohrleitung angeordnet sind und welche aufgrund der zwischen ihnen liegenden Distanz einen Rückschluss auf die Geschwindigkeit erlauben. Masse und Geschwindigkeit der Metallteile könnte auch mit verschiedenen Sensoren ermittelt werden. Schliesslich wäre es in bestimmten Anwendungsfällen auch denkbar, dass die Sensoranordnung ein Röntgendetektor ist, mit dem Grösse und Geschwindigkeit eines Metallteils ermittelt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend genauer beschrieben. Es zeigen:

1 Eine stark vereinfachte Darstellung der Vorrichtung mit Sensoranordnung und Ausscheidevorrichtung,

2 die als Kurve dargestellte Funktion der Ausscheidevorrichtung in Abhängigkeit von der Zeit, und

3 bis 6 verschiedene an der Sensoranordnung gebildete Signalkurven bei unterschiedlichen Massen und Geschwindigkeiten.

1 zeigt den an sich bekannten Aufbau einer Vorrichtung zum Ausscheiden von Metallteilen. Ein Materialstrom 1, beispielsweise aufgelockerte Baumwollfasern, strömt in Pfeilrichtung a in einer Rohrleitung 2, welche Bestandteil eines pneumatischen Fördersystems ist. An einem nichtmetallischen Rohrabschnitt 6 ist ein induktiver Metalldetektor 3 angeordnet. Dieser ist nach bekannten Funktionsprinzipien in der Lage, metallische Teile zu ermitteln, welche durch die Rohrleitung strömen. Dabei spielt es keine Rolle, ob diese Teile aus ferromagnetischem Material bestehen oder nicht. Abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit ist stromabwärts nach dem Detektor 3 eine Ausscheidevorrichtung 4 in die Rohrleitung 2 integriert. Mit Hilfe von Anschlusskonen 15 können dabei verschiedene Rohrdurchmesser berücksichtigt werden. Die Ausscheidevorrichtung trägt einen Ausscheidebehälter 5, in welchem ausgehend von einer Trennwand 16 ein Sieb 13 angeordnet ist. Bei störungsfreiem Betrieb ist der Ausscheidebehälter 5 durch eine Federklappe 7 und durch eine Pneumatikklappe 8 verschlossen. Die Federklappe 7 wird unter der Einwirkung einer geeigneten Federvorrichtung in der Schliessstellung gehalten. Die Pneumatikklappe 8 steht in Wirkverbindung mit einem Pneumatikzylinder 9, der über eine Druckluftquelle 10 und ein Steuerventil 11 mit Druckluft beaufschlagt werden kann.
Alternativ könnte die Ausscheidevorrichtung auch an eine Abfalleitung angeschlossen sein, welche die ausgeschiedenen Teile direkt in ein Entsorgungssystem leitet.
Das Steuerventil 11 ist an eine Steuervorrichtung 12 angeschlossen, in welcher die Signale vom Metalldetektor 3 ausgewertet werden. An der Steuervorrichtung 12 können verschiedene Parameter, wie z.B. Strömungsgeschwindigkeit, maximale Umlenkzeit, Verzögerung der Umlenkzeit usw., eingestellt werden.
Sobald ein Metallteil den Detektor 3 passiert, wird in Abhängigkeit von dessen Geschwindigkeit und ggf. von dessen Masse über die Steuervorrichtung 12 das Steuerventil 11 aktiviert. Der Pneumatikzylinder 9 schwenkt die Pneumatikklappe 8 aus ihrer horizontalen Öffnungsstellung in eine vertikale Schliessstellung, wobei infolge des Staudrucks die Federklappe 7 gegen den Ausscheidebehälter 5 öffnet. Dabei erfolgt eine Umlenkung der Strömung in Pfeilrichtung b durch den Ausscheidebehälter und durch das Sieb 13, wobei ersichtlicherweise die festen Bestandteile im Ausscheidebehälter zurückbehalten werden. Da keine Verbindung zur Aussenatmosphäre hergestellt wird, wie dies z.B. bei einer Abfalleitung ggf. nötig wäre, bewirkt die Umlenkung nur eine geringfügige Störung der Druckverhältnisse in der Rohrleitung 2. Die ausgeschiedenen Baumwollfasern und das darin enthaltene Metallteil können durch die Klappe 14 aus dem Ausscheidebehälter 5 entnommen werden. In Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Metallteils wird die Pneumatikklappe 8 wiederum zurückgestellt, bzw. bezogen auf den Ausscheidebehälter 5 geschlossen, wodurch die Federklappe 7 unter Einwirkung der Federkraft selbständig in die Normalstellung schwenkt.
In 2 ist die Funktion der Pneumatikklappe 8 während eines Umlenkvorgangs dargestellt. Die Kurve zeigt den Auslenkwinkel α der Klappe in Abhängigkeit von der Zeit t. Der Sensor benötigt beim Passieren eines Metallteils zunächst eine Reaktionszeit 17 von beispielsweise 20 Millisekunden, um die Ausscheidevorrichtung zu aktivieren. Die Pneumatikklappe 8 benötigt selber eine bestimmte Schliesszeit 18, bis sie die endgültige Schliessstellung bzw. die maximale Auslenkung α max. erreicht hat. Die Klappe bleibt danach während des durch die Steuervorrichtung 12 bestimmten Ausscheideintervalls 19 in der geschlossenen Stellung und benötigt danach die Öffnungszeit 20, bis sie wieder die Ausgangslage mit dem Auslenkwinkel O erreicht hat.
Mit der strichpunktierten Kurve ist angedeutet, dass das Ausscheideintervall 19 für die Umlenkung, eine veränderliche Grösse darstellt, welche jeweils im Einzelfall bestimmt wird. Ausserdem kann auch noch der Beginn des Ausscheideintervalls um eine Verzögerungszeit 21 verzögert werden.
In den 3 bis 6 sind verschiedene Signalkurven dargestellt, die der Detektor 3 in Abhängigkeit von der Grösse und von der Geschwindigkeit eines Metallteils produziert. Dabei ist die Kurvenbasis Δt eine Funktion der Geschwindigkeit v und die Amplitude Δu ein Mass für die Masse m. 3 stellt ein Metallteil geringer Masse dar, das mit hoher Geschwindigkeit den Detektor passiert. Die Kurvenbasis ist relativ kurz, da das Metallteil nur während einer sehr kurzen Zeitspanne das elektromagnetische Feld beeinflusst. In 4 ist die Kurve für ein Metallteil dargestellt, das den Detektor mit gleicher Geschwindigkeit passiert, das jedoch eine wesentlich grössere Masse aufweist. Die 5 und 6 stellen wiederum Teile mit unterschiedlicher Masse, jedoch mit wesentlich geringerer Geschwindigkeit dar. In der Praxis werden Signale gemäss den 3 und 6, also geringe Masse/grosse Geschwindigkeit oder grosse Masse/geringe Geschwindigkeit vorherrschen. Signale gemäss den 4 und 5 wären jedoch trotzdem möglich, beispielsweise wenn ein Teil mit grosser Masse einen derart hohen Staudruck verursacht, dass es ebenfalls mit hoher Geschwindigkeit gefördert wird, oder wenn ein Teil geringer Masse, beispielsweise ein Draht, derart geformt ist, dass es nur sehr langsam und/oder ruckweise transportiert wird. In jedem Fall hat die effektiv gemessene Geschwindigkeit bei der Ansteuerung der Ausscheidevorrichtung Priorität. Die Masse dient dabei lediglich als Hilfsgrösse, mit deren Hilfe die geschwindigkeitsabhängigen Steuersignale korrigiert werden können. So sollte beispielsweise bei einer Signalkurve gemäss 4 das Ausscheideintervall trotz der hohen Geschwindigkeit nicht zu kurz gewählt werden, da die Geschwindigkeit des Metallteils aufgrund seiner grösseren Masse unmittelbar nach dem Detektor möglicherweise wieder stark abnimmt infolge Aufschlagens auf die Wand der Transportleitung.

Claims

Verfahren zum Ausscheiden von Metallteilen aus einem Fasermaterialstrom (1) in der Rohrleitung (2) eines pneumatischen Fördersystems, wobei der Fasermaterialstrom an einer Sensoranordnung (3) vorbeigeführt wird, die beim Ermitteln eines Metallteils eine stromabwärts angeordnete Ausscheidevorrichtung (4) aktiviert, welche den Fasermaterialstrom mit dem Metallteil für ein vorbestimmtes Ausscheideintervall durch einen Ausscheidebehälter (5) lenkt oder in eine Abfalleitung leitet, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Sensoranordnung (3) ein Signal in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des vorbeiströmenden Metallteils gebildet wird und dass das Ausscheideintervall an der Ausscheidevorrichtung mit zunehmender Geschwindigkeit verkürzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlicher Parameter mit der Sensoranordnung ein Signal in Abhängigkeit von der Masse des vorbeiströmenden Metallteils gebildet wird und dass das geschwindigkeitsabhängige Ausscheideintervall in Abhängigkeit dieses Signals weiter variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn des Ausscheideintervalls mit abnehmender Geschwindigkeit des vorbeiströmenden Metallteils verzögert wird.
Vorrichtung zum Ausscheiden von Metallteilen aus einem Fasermaterialstrom (1) in der Rohrleitung (2) eines pneumatischen Fördersystems, mit einer Sensoranordnung (3) zum Ermitteln von Metallteilen und mit einer stromabwärts angeordneten Ausscheidevorrichtung (4), die von der Sensoranordnung ansteuerbar ist und mit welcher der Fasermaterialstrom mit dem Metallteil für ein vorbestimmtes Ausscheideintervall durch einen Ausscheidebehälter (5) lenkbar ist oder in eine Abfalleitung leitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung als induktiver Metalldetektor oder als Röntgendetektor ausgebildet ist und dass an der Sensoranordnung ein von der Geschwindigkeit des Metallteils abhängiges Signal produzierbar ist und dass mit diesem Signal das Ausscheideintervall in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit beeinflussbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Sensoranordnung zusätzlich ein von der Masse des Metallteils abhängiges Signal produzierbar ist.