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Die
vorliegende Erfindung betrifft Fördersysteme
für automatisierte
Massengut- bzw. Schüttgut-Behandlungsvorrichtungen
und betrifft insbesondere Systeme zum Stabilisieren leichter Gegenstände, die
von solchen Systemen weggeführt
werden.
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Ein
automatisiertes optisches Massengut-Behandlungsgerät kann eine
Vielzahl von Aufgaben ausführen,
beispielsweise eine Prüfung
oder Sortierung von Massen- bzw. Schüttgütern, einschließlich von
rohen oder verarbeiteten Früchten, Gemüse, Holzschnitzeln,
recycelten Kunststoffen und anderen ähnlichen Produkten. Die Gegenstände können entsprechend
ihrer Größe, Farbe,
Form oder anderer Eigenschaften charakterisiert werden. Ein modernes
optisches Massengut-Behandlungsgerät kann sehr große Mengen
von Gegenständen
rasch in zahlreiche Kategorien trennen.
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Ein
solches Gerät
umfasst typischerweise ein Fördersystem,
das die Gegenstände
an einer Prüfstation
vorbei bewegt, wo Kameras oder andere Detektionseinrichtungen die
Gegenstände
untersuchen, während
diese eine Abtastzeile passieren. Die Prüfstation sendet Signale an
eine Sortier- oder Behandlungsstation, wo die Gegenstände sortiert
oder in anderer Weise je nach ihrer Kategorie behandelt werden.
Beispielsweise können
fehlerhafte oder fremde Gegenstände
aus dem Strom von Gegenständen,
der von dem Fördersystem
mitgeführt
wird, entfernt werden.
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Eine
rasche Prüfung
oder Sortierung von großen
Mengen von Gegenständen
erfordert typischerweise Hochgeschwindigkeits-Fördersysteme, beispielsweise
Förderbänder mit
Breiten von 2–6 Fuß (0,6–1,8 m)
und diese führen
Gegenstände
mit Geschwindigkeiten von mehr als 10 Fuß/Sekunde (3 m/Sekunde) mit
sich. Ein Problem bei Fördersystemen,
die mit solchen Geschwindigkeiten betrieben werden, besteht darin,
dass viele Gegenstände
auf den Bändern
vergleichsweise instabil sind und dazu neigen, wegzurollen, zu taumeln,
umher zu tanzen oder miteinander zu kollidieren. Instabile Gegenstände, die
von einem Hochgeschwindigkeits-Fördersystem
mitgeführt
werden, können
nur schwierig geprüft, sortiert
oder in anderer Weise behandelt werden, und zwar zumindest aus zwei
Gründen.
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Erstens
umfasst ein automatisiertes optisches Massengut-Behandlungsgerät Kameras
oder andere optische Detektoren, die ausgewählte Eigenschaften der Gegenstände optisch
bestimmen (beispielsweise Größe, Farbe
oder Form). Das Umherrollen, Taumeln oder Tanzen eines Gegenstands
verschlechtert typischerweise die Genauigkeit, mit der ein Bild
des Gegenstands erzeugt wird, was so die Genauigkeit und Zuverlässigkeit
der optischen Information über
diesen Gegenstand mindert. Als extreme Beispiele würde ein
Umherrollen eines kubischen Gegenstands dazu führen, dass dieser rund erscheint,
oder würde
ein Gegenstand mit Bereichen mit zwei unterschiedlichen Farben so
erscheinen, als ob dieser eine einzige gemischte Farbe aufweisen würde.
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Zweitens
können
sich instabile Gegenstände,
die auf einem Förderband
bewegt werden, seitlich quer über
das Band oder entlang des Bands in ihrer Bewegungsrichtung bewegen.
Eine seitliche Bewegung der Gegenstände ist nicht erwünscht, weil diese
die Gegenstände
fehlausrichtet, wenn diese von der Prüfstation zu der Behandlungsstation
transportiert werden, was so in einer Fehlbehandlung resultiert.
In ähnlicher
Weise haben Gegenstände,
die sich in Bewegungsrichtung entlang des Bands bewegen, unterschiedliche
effektive Geschwindigkeiten entlang des Bandes und können diese
vorübergehend
fehlausgerichtet sein, für
nachfolgende Behandlungsvorgänge.
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Gewisse
Gegenstände
sind anfälliger
auf eine instabile Bewegung auf einem Fördermittel, beispielsweise
leichte Gegenstände
und Artikel mit einer geringen und ungleichmäßigen Dichte. Beispiele für solche
Gegenstände
sind Tabakprodukte, beispielsweise Deckblatt-Tabak, zerriebene Tabakstängel und
Tabakreste. Andere Beispiele stellen Holzschnitzel dar. Noch andere
solche leichten Gegenstände
könnten
Abfälle,
wie beispielsweise Federn, Papier- oder Plastikabfälle oder
-ketten sein, die versehentlich in den akzeptablen Gegenständen enthalten
sind. Als Folge können
diese Arten von Gegenständen
nur schwer geprüft
und bei hohen Geschwindigkeiten genau sortiert werden.
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Ein
Versuch, solche Instabilitätsprobleme
zu beheben, kann man in US-A-5,297,667 erkennen. Diese Einrichtung
verwendet eine Haube, die sich unter geringem Abstand oberhalb des
Bands befindet, um einen Gasstrom (beispielsweise Luftstrom) zu
erzeugen, der entlang dem Förderband
in einer Richtung, die im Allgemeinen parallel zu derjenigen Richtung
ist, in der die Gegenstände
von dem Band gefördert
werden, gerichtet ist. Der Luftstrom hat im Wesentlichen dieselbe
Geschwindigkeit wie der Luftstrom oberhalb des Bands, um einen Luftwiderstand zu
verringern, der ansonsten auf die Gegenstände einwirken würde und
dazu führen
würde,
dass diese instabil werden. Weil dieser Widerstand verringert wird,
sind die von dem Band mitgeführten
Artikel vergleichsweise stabil. Die Gegenstände werden von dem Band in
die Luft entlang einer bekannten und vorhersagbaren Trajektorie
beschleunigt und in eine Sortier- oder Behandlungsstation fortgestoßen. Die erfolgreiche
Verarbeitung der Sortiereinrichtung oder der Behandlungseinrichtung
hängt von
der Tatsache ab, dass die Gegenstände entlang der bekannten Trajektorie
getrieben werden. Somit stellt die Behandlungseinrichtung die exakte
Position der Gegenstände
dar, wenn diese sich vorbeibewegen, und kann diese fehlerbehaftete
oder unerwünschte
Gegenstände
von dem großen
Anteil von akzeptablen Gegenständen
trennen. Diese Art von System war erfolgreich für Gegenstände mit vergleichsweise großer Masse.
Gegenstände
mit großer
Masse können ihre
Geschwindigkeit in der Luft beibehalten, wenn diese von dem Band
fortgeschleudert werden und sich entlang ihrer vorhergesagten Trajektorie
weiter bewegen.
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Ein
anderer Versuch zum Stabilisieren von Gegenständen, wenn diese sich entlang
eines Förderbands
bewegen, stellt die Verwendung eines zweiten sich gegenläufig drehenden
Förderbandes dar,
das sich oberhalb und in der Nähe
des Förderbands
befindet, auf dem sich die Gegenstände befinden. Anstatt, dass
Luft durch eine Haube geblasen wird, die das Förderband einschließt, erzeugt
das zweite sich gegenläufig
drehende Förderband
einen Luftstrom in einer Richtung, die im Allgemeinen parallel zu
der Bewegungsrichtung der Gegenstände ist. Der von dem zweiten
sich gegenläufig
drehenden Förderband
erzeugte Luftstrom hat in etwa dieselbe Geschwindigkeit wie das
die Gegenstände
fördernde Band,
um jeglichen Luftwiderstand zu verringern, der ansonsten auf die
Gegenstände
einwirken würde. Ein
Beispiel für
ein solches System stellt das Tobacco Scan 6000 dar, das von Elbicon
hergestellt wird, die ihren Sitz nahe Brüssel, Belgien, haben.
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Diese
Systeme sind jedoch für
sehr leichte Gegenstände
ungeeignet, beispielsweise für
Tabakprodukte, wie vorstehend beschrieben, Holzschnitzel, leichten
Abfall oder Gegenstände
mit einem Gewicht zwischen etwa 1,5–5 Pfund pro Kubikfuß (24,03–80,09 kg/m3). Leichte Gegenstände werden instabil, nachdem
diese das Band verlassen, und bewegen sich entlang einer unbekannten
Trajektorie fort. Dies deshalb, weil der Luftstrom instabil wird, nachdem
dieser das Band verlässt.
Das Luftprofil löst sich
in ein zufälliges
Strömungsmuster
auf. Ein Teil der Luft strömt
nach unten, während
ein anderer Teil geradeaus strömt.
Noch andere Teile der Luft können nach
oben strömen
oder in einer Richtung quer zu der Bewegungsrichtung des Bands.
Die leichten Ge genstände
haben keine ausreichende Masse, um sich entlang einer vorhergesagten
Trajektorie weiter zu bewegen. Diese verlieren an Geschwindigkeit
und werden in ein zufälliges
Luftströmungsmuster
hineingezogen. Die Positionen der Gegenstände können zu einem bestimmten Zeitpunkt
nicht vorhergesagt werden. Dies macht eine genaue Behandlung der Gegenstände schwierig
und unpraktikabel.
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Ein
anderes Problem bei bestehenden Systemen stellt eine unzureichende
Beleuchtung der Gegenstände
dar. Bei aktuellen Systemen umfasst eine Beleuchtungsstation Lichtröhren, um
die Gegenstände
zu beleuchten. Klare Kunststoffabdeckungen sind über den Lichtröhren angeordnet,
um diese vor den Gegenständen
zu schützen,
wenn diese an der Beleuchtungsstation vorbei geworfen werden. Dies
vergrößert den
Abstand zwischen den Lichtröhren
und den Gegenständen.
Die Anordnung der Lichtröhren unter
großen
Abständen
zu den Gegenständen
kann zum Auftreten von Schatten führen. Die Kamera kann den Schatten
als einen weiteren Gegenstand betrachten, was ungeeignet ist und
so zu einer falschen Berechnung und zu einer ungeeigneten Behandlung führt. Die
Lichtröhren
können
nicht unmittelbar oberhalb der Abtastzeile angeordnet werden, weil
diese die Sicht der Kamera auf die Gegenstände versperren würde. Es
ist wünschenswert,
die Lichtröhren
so nahe und so kollinear wie möglich
zu der Kamera-Abtastzeile anzuordnen, um Schatten zu verringern.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung soll ein Verfahren zur
Behandlung von leichten Gegenständen
in einem automatisierten Massengut- bzw. Schüttgut-Behandlungssystem bereitgestellt
werden, das eine optische Prüfung
und ein Sortieren der Gegenstände
verwendet, mit den Schritten:
die leichten Gegenstände werden
entlang einer Strecke gefördert,
die ein Zuführungsende
und ein Austrittsende aufweist; es wird ein Luftstrom bereitgestellt,
der entlang der Strecke gemeinsam mit den leichten Gegenständen strömt, um die
leichten Gegenstände
zu stabilisieren, wenn diese entlang der Strecke von dem Zuführungsende
zu dem Austrittsende gefördert
werden;
die leichten Gegenstände werden von dem Austrittsende
der Strecke entlang dem Luftstrom ausgetragen; und
die leichten
Gegenstände
werden innerhalb eines sich außerhalb
eines Bandbereichs befindlichen Gehäuses durch Einsatz einer optischen
Prüfeinrichtung
und einer Sortiereinrichtung behandelt; dadurch gekennzeichnet,
dass durch Umgeben bzw. Einschließen des Austrittsendes mit
einem außerhalb des
Bandbereichs befindlichen Haubenabschnitt, der innerhalb des sich
außerhalb
des Bandbereichs befindlichen Gehäu ses ausgebildet ist, um den
Luftstrom und die leichten Gegenstände aufzunehmen, der Einschluss
des Luftstroms innerhalb des sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen
Haubenabschnittes für
eine gleichmäßige Geschwindigkeit
der Gegenstände
gesorgt wird, so dass sich die leichten Gegenstände entlang einer kontrollierten
Strömungsbahn
bewegen.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Fördersystem
bereitgestellt, mit:
einem Fördermittel, das ein Zuführungsende
und ein Austrittsende aufweist, das beweglich ist, um auf sich die
leichten Gegenstände
von dem Zuführungsende zu
dem Austrittsende hin zu befördern;
und
einem Antriebsmechanismus, der mit dem Fördermittel
gekoppelt ist;
einer Stabilisierungseinrichtung, welche das
Fördermittel
teilweise einschließt
bzw. umgibt, so dass sich eine Fluidströmung entlang dem Fördermittel
gemeinsam mit den leichten Gegenständen bewegen kann, um die leichten
Gegenstände
auf dem Fördermittel
zu stabilisieren, so dass die leichten Gegenstände sich ungefähr mit derselben
Geschwindigkeit wie das Fördermittel
bewegen, während
sich die leichten Gegenstände
von dem Zuführungsende
zu dem Austrittsende bewegen, wobei die Stabilisierungseinrichtung
sich entlang dem Fördermittel
erstreckt und gekennzeichnet ist durch einen endseitigen Haubenabschnitt,
der sich über
das Austrittsende des Fördermittels
hinaus erstreckt und dieses umgibt, wobei der Endabschnitt ausgelegt
ist, um eine gleichmäßige Geschwindigkeit
der Gegenstände
aufrechtzuerhalten und für
eine kontrollierte Strömungsbahn
zu sorgen, entlang der die leichten Gegenstände geworfen werden.
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Das
erfindungsgemäße, sich
außerhalb
des Bandbereichs befindliche Stabilisierungssystem sorgt für ein vollständig eingeschlossenes
System, das die leichten Gegenstände
stabilisiert, wenn diese in der Luft von dem zweiten Austrittsende
des Förderbands
geworfen werden. Der Luftstrom an dem Ende des Bandes und über dieses
hinaus wird so gesteuert, dass leichte Gegenstände, die in den Luftstrom hineingeworfen
werden, sich entlang einer bekannten und vorhersehbaren Trajektorie
bewegen.
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Außerdem kann
für eine
verbesserte Beleuchtung der Gegenstände gesorgt werden. Diese wird
durch Einschließen
der optischen Prüfstation und
der Sortierstation in das sich außerhalb des Bandbereichs befindliche
Stabilisierungssystem erzielt. Fenster sind in der Haubenstruktur
vorgesehen, durch die Beleuchtungseinheiten, vorzugsweise Leuchtröhren, die
Gegenstände
beleuchten können, wenn
diese sich an den Kameras vorbei bewegen. Die Fenster erstrecken
sich zwischen den Leuchtröhren
und den Gegenständen,
wenn diese sich in der Luft entlang ihrer Trajektorie bewegen. Somit
können sich
die Lichtröhren
näher zueinander
befinden und so kollinear wie möglich
zu der Abtastzeile sein.
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Für ein besseres
Verständnis
der Erfindung und zur Darlegung, wie diese umgesetzt werden kann,
wird nun in beispielhafter Weise auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen
werden, in denen:
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1 eine
isometrische Darstellung eines automatisierten Massengut-Behandlungssystems mit
einem sich außerhalb
des Bandbereichs befindlichen Stabilisierungssystem ist,
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2 eine
schematische Seitenansicht des automatisierten Massengut-Behandlungssystems gemäß der 1 ist,
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3 eine
Seitenansicht des automatisierten Massengut-Behandlungssystems gemäß der 1 ist,
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4 eine
vergrößerte Schnittansicht
einer Zuführungsrutschbahn
und von zugehörigen
Elementen eines zweiten, sich auf dem Bandbereich befindlichen Stabilisierungssystems
ist, das in der 1 gezeigt ist,
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5 eine
vergrößerte schematische
Seitenansicht des außerhalb
des Bandbereichs befindlichen Stabilisierungssystems ist,
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6 eine
computergenerierte Darstellung von Luftgeschwindigkeiten an dem
Ende des Förderbands
ohne ein sich außerhalb
des Bandbereichs befindliches Stabilisierungssystem ist,
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7 eine
computergenerierte Darstellung von Luftvektoren an dem Ende des
Förderbands ohne
ein sich außerhalb
des Bandbereichs befindliches Stabilisierungssystem ist,
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8 eine
computergenerierte Darstellung von Luftgeschwindigkeiten innerhalb
eines Stabilisierungstunnels eines sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen
Stabilisierungssystems ist, und
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9 eine
computergenerierte Darstellung von Luftvektoren innerhalb eines
Stabilisierungstunnels eines sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen
Stabilisierungssystems ist.
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Die 1–3 zeigen
ein automatisiertes optisches Massengut- bzw. Schüttgut-Behandlungssystem 10,
das ein sich auf dem Bandbereich befindliches Stabilisierungs system 12 und
ein sich außerhalb
des Bandbereichs befindliches Stabilisierungssystem 14 aufweist,
um von einem Fördermittel 16 mitgeführte Gegenstände zu stabilisieren.
Das Behandlungssystem 10 führt vorzugsweise eine optische
Prüfung
von großen
Mengen von leichten Gegenständen
aus, beispielsweise von Deckblatt-Tabak oder zerriebenen Tabakstängeln, Tabakresten
bzw. -krümmeln,
Holzschnitzeln oder leichtem Abfall. Man wird jedoch erkennen, dass
die Stabilisierungssysteme 12 und 14 in ähnlicher
Weise bei anderen Arten von automatisierten Behandlungsgeräten eingesetzt werden
könnten,
beispielsweise bei Verpackungssystemen.
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Das
Fördermittel 16 umfasst
irgendein kommerziell erhältliches
antistatisches Band 18. Dieser Typ von Band verringert
jegliche statische Aufladung, die sich während des Betrieb entwickeln
könnte.
Eine statische Aufladung in dem Band kann dazu führen, dass die Gegenstände 17 (2)
an dem Band anhaften könnten,
was so die Effizienz des Systems verringern könnte. Das Band 18 bildet
eine geschlossene Schleife um eine Antriebsrolle 20 und
eine dazu beabstandete, frei laufende Endrolle 22. Ein
Motor (nicht gezeigt), der mit der Antriebsrolle 20 gekoppelt ist,
treibt eine Oberfläche 24 des
Bandes 18 mit einer Geschwindigkeit in einer Richtung 26 zu
dem sich außerhalb
des Bandbereichs befindlichen Stabilisierungssystem 14 an,
das eine optische Prüfstation 28 und
eine Sortierstation 30 umfasst.
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Gegenstände 17 werden
dem Band 18 von einem Zuführungssystem 46 zugeführt. Das
Zuführungssystem 46 ist
so dargestellt, dass dieses eine gekrümmte Rutschbahn 48 aufweist,
auf der Gegenstände
nach unten rutschen, um in etwa auf die Geschwindigkeit des Bands 18 beschleunigt
zu werden. Die Gegenstände
rutschen von einem unteren Ende 50 der Rutschbahn 48 ab
und fallen auf das Band 18. Das Zuführungssystem 46 könnte alternativ
als Zuführungs-Förderband,
als inaktive Rutschbahn oder als vibrierende Rutschbahn eingesetzt
werden.
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Ein
sich auf dem Bandbereich befindliches Stabilisierungssystem 12 hilft
dabei, die Gegenstände,
die von der Rutschbahn 48 herabfallen, auf die Geschwindigkeit
des Bands 18 dadurch zu beschleunigen, dass eine Fluidströmung 52 erzeugt
wird, vorzugsweise aus einem ohne weiteres verfügbaren Gas, wie beispielsweise
Luft, die sich zwischen dem Band 18 und dem unteren Ende 50 der
Rutschbahn 48 vorbeibewegt. Die Luftströmung 52 wirkt auf
die Gegenstände
ein, wenn diese von der Rutschbahn 48 auf das Band 18 herabfallen,
und dient dazu, die Gegenstände
auf die Geschwindigkeit des Bandes 18 zu beschleunigen.
Der Luftstrom 52 hat eine Geschwindigkeit, die nicht gleich
der Geschwindigkeit des Bandes 18 zu sein braucht. Nachdem
die Gegenstände
auf die Geschwindigkeit des Bandes 18 beschleunigt wurden,
dient der Luftstrom 52 dazu, die Gegenstände auf
dem Band 18 zu stabilisieren.
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Genauer
gesagt, würden
die von der Rutschbahn 48 auf das Band 18 herabgefallenen
Gegenstände
typischerweise umhertanzen, umhertaumeln und umherrollen, was sonst
eine Bandlänge 18 erfordern
würde,
so dass sich die Gegenstände
in einigermaßen
stabile Positionen beruhigen könnten.
Das Stabilisierungssystem 12 beruhigt die Gegenstände auf
dem Band 18 viel rascher, so dass das Band 18 kürzer sein
kann und das Behandlungssystem 10 kompakter sein kann oder
dass das Fördermittel 10 einen
größeren Produktstrom
mit derselben Geschwindigkeit und einem höheren Durchsatz fördern kann.
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Das
Stabilisierungssystem 12 verwendet eine Kammer bzw. Mischkammer 54,
die Luft unter Druck aus einem Gebläse 56 über eine
Röhre 57 aufnimmt.
Eine Düse 58 in
der Mischkammer 54 befindet sich unterhalb der Rutschbahn 48 und
des Bandes 18 und erstreckt sich quer zu diesen, um für eine insgesamt
gleichmäßige Strömung 52 von
Luft zum Stabilisieren der Gegenstände zu sorgen. Das Band 18 trägt die Gegenstände zu dem
sich außerhalb
des Bandbereichs befindlichen Stabilisierungssystem 14, wo
diese behandelt werden.
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Die 4 ist
eine Seitenansicht des Zuführungssystems 46,
das die Gegenstände
an einem Empfangsende 60 der Rutschbahn 48 von
einer Zuführungs-Rütteleinrichtung
(nicht gezeigt) empfängt. Die
Gegenstände
werden von der Schwerkraft beschleunigt, wenn diese entlang der
Rutschbahn 48 über
eine Krümmung 64 zu
dem unteren Ende 50 hin rutschen. Die Kammer bzw. Mischkammer 54 befindet
sich unterhalb der Rutschbahn 48 und nimmt Luft unter dem
Druck von dem Gebläse 56 auf.
Die Krümmung 64 in
der Rutschbahn 48 wirkt mit einer geneigten Bodenfläche 66 der
Mischkammer 54 zusammen, um eine Düse 58 auszubilden,
die sich über
die Breite des Bands 18 erstreckt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
bildet die Düse 58 eine Öffnung mit einer
Höhe 68 von
etwa 0,25 Inch (0,5 cm) aus.
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Um
die statische Aufladung weiter zu verringern, wird ionisierte Luft
verwendet, um die Strömung 52 zu
erzeugen. Die ionisierte Luft wird dadurch erzeugt, dass die Luft
sich in der Mischkammer 54 an einem Ionisierungsstab 62 vorbei
bewegt, der in einer beliebig geeigneten Weise innerhalb der Mischkammer 54 angeordnet
ist. Der Ionisie rungsstab 62 erstreckt sich über die
Breite des Bandes 18 und ist von der Art, die dem Fachmann
auf diesem Gebiet bekannt und von diesem verwendet wird.
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Obwohl
ein bestimmtes Zuführungssystem 46 gezeigt
und beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, dass andere Zuführungssysteme
dazu verwendet werden können,
um die leichten Gegenstände
auf ein Fördermittel
zu bringen, so dass diese im Wesentlichen dieselbe Geschwindigkeit
wie das Band 18 haben.
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Das
auf dem Bandbereich befindliche Stabilisierungssystem 12 umfasst
außerdem
einen Tunnel 70, der die Oberseite 24 des Bandes 18 von
einem Tunneleingang 72 aus einschließt. Der Tunnel 70 ermöglicht,
dass das Stabilisierungssystem 12 eine Strömung 74 aus
einem Fluid erzeugen kann, vorzugsweise aus einem allgemein verfügbaren Gas, wie
beispielsweise Luft, das sich über
die Länge
des Bandes 18 und entlang von diesem bewegt.
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Der
Tunnel 70 wird von einer Haube 79 ausgebildet,
die sich oberhalb des Bandes 18 befindet und sich entlang
von diesem erstreckt.
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Der
Fachmann auf diesem Gebiet wird erkennen, dass ein beliebiges, auf
dem Bandbereich befindliches Stabilisierungssystem dazu verwendet werden
kann, um die leichten Gegenstände
auf dem Förderband
zu stabilisieren. Beispielsweise kann ein doppeltes Förderbandsystem,
wie beispielsweise das Tobacco Scan 6000, das von der Elbicon mit
Sitze nahe Brüssel
in Belgien hergestellt wird, verwendet werden, das ein sich gegenläufig drehendes
Förderband
verwendet, das sich unterhalb des die leichten Gegenstände tragenden
Förderbands
befindet. Das sich gegenläuftg
drehende Förderband
erzeugt eine Luftströmung
zwischen dem unteren Förderband
und dem sich gegenläufig
drehenden Förderband,
um die Gegenstände
auf dem unteren Förderband
zu stabilisieren.
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Bei
einem herkömmlichen
Fördersystem, das
kein luftgestütztes
Stabilisierungssystem einsetzt, bewegt sich nur eine sehr dünne Grenzschicht der
Luft mit oder beinahe mit der Geschwindigkeit des Förderbands.
Bei einem Plattenförderband
erstreckt sich die Grenzschicht typischerweise über einige wenige Millimeter
oberhalb des Bandes. Gegenstände
mit Dicken größer als
einige Millimeter erstrecken sich über die Grenzschicht hinaus
in eine langsamere oder allgemein stehende Luft. Als Folge können die
Gegenstände
oder einige Gegenstände
von der sich langsamer bewegenden Luft ver zögert werden, was so die Gegenstände auf
dem Band destabilisiert und dazu führt, dass diese umherrollen,
umhertaumeln, umhertanzen oder miteinander zusammenstoßen.
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Der
Luftstrom 64 erzeugt einen Luftzug entlang eines Tunneleingangs 72,
so dass die auf dem Band 18 getragenen Gegenstände allmählich von Luftströmungen mit
immer größerer Geschwindigkeit stabilisiert
werden. Das Stabilisierungssystem 12 stabilisiert die auf
dem Band 18 geführten
Gegenstände,
so dass diese im Wesentlichen stabil sind und sich mit der Geschwindigkeit
des Bands zu dem sich außerhalb
des Bandbereichs befindlichen Stabilisierungssystem 14 bewegen.
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Das
sich außerhalb
des Bandbereichs befindliche Stabilisierungssystem 14 umfasst
einen endseitigen Haubenabschnitt 80 (5),
der sich durch die Prüfstation 28 erstreckt
und die Sortierstation 30 trägt, um für die Gegenstände eine
geschlossene Umgebung bereitzustellen, wenn diese das Band 18 verlassen.
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Die
Prüfstation 28 umfasst
ein Gehäuse 82, das
ein Paar aus einer oberen und einer unteren Beleuchtungseinheit 84 und 86 einschließt, sowie
aus einem oberen und einem unteren Kameramodul 88 und 90,
um ausgewählte
optische Eigenschaften der Gegenstände zu identifizieren, wenn
diese sich von dem Band 18 wegbewegen. Die Beleuchtungseinheiten 84 und 86 sind
typischerweise Leuchtstoffröhren, die
in ein Trägersystem
(nicht gezeigt) montiert sind, das beispielsweise Rohrsockel umfasst,
die von einem Lichtquellenträger
getragen werden, der mit einem Gehäuse 82 verbunden ist.
Kameras 88 und 90 betrachten die Gegenstände entlang
von jeweiligen Sichtlinien 92 und 94 über einstellbare
Spiegel 96 und 98. Die Prüfstation 28 kann die
vorausgewählten Eigenschaften
der Gegenstände
gemäß Verfahren und
Systemen identifizieren, die in US-A-5,085,325 beschrieben sind.
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Wie
man am besten in den 3–5 sehen
kann, ist ein oberes und ein unteres transparentes Fenster 100 und 102 in
den endseitigen Hauptabschnitt 80 eingebaut, um die Gegenstände 17 zu
beleuchten, wenn diese das sich außerhalb des Bandbereichs befindliche
System 14 passieren, so dass die Kameras 88 und 90 die
Gegenstände
betrachten können.
Die Fenster können
aus einem beliebigen, dauerhaften transparenten Material bestehen,
beispielsweise aus Glas oder Kunststoff. Das obere Fenster 100 kann
von Klammern 104 getragen und mit Befestigungsmitteln 106 gesichert
sein. Das untere Fenster 102 kann mit Befestigungsmitteln 107 an Flanschen 108 und 110 des endseitigen
Hauptabschnittes 80 befestigt sein. Diese Fenster schützen die
Beleuchtungseinheiten 84 und 86 vor den Gegenständen und
vor irgendwelchen anderen Körperchen, die
in dem Strom von Gegenständen
enthalten sein könnten.
Die Beleuchtungseinheiten 84 und 86 befinden sich
sehr nahe bei den Gegenständen 17 und den
Sichtlinien 92 und 94, ohne das Gesichtsfeld der Kameras 88 und 90 zu
beeinträchtigen.
Die Kameras 88 und 90 betrachten die Gegenstände entlang
einer horizontalen Abtastlinie S (3), die
sich senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Bands 18 erstreckt. Die
Abtastzeile ist im Wesentlichen genauso lang wie das Band 18 breit
ist. Die Leuchtröhren
sind so montiert, dass diese sich senkrecht zu der Bewegungsrichtung
des Bandes 18 erstrecken und diese sind deshalb parallel
zu der Abtastzeile. Die Leuchtröhren können nicht
exakt kollinear zu der Abtastzeile sein, weil dies sonst die Sicht
der Kameras 88 und 90 versperren würde. Die
Leuchtröhren
sind jedoch deutlich kollinearer zu der Abtastzeile, als dies bei
Systemen gemäß dem Stand
der Technik möglich
gewesen ist. Somit wird für
eine verbesserte Beleuchtung der Gegenstände 17 gesorgt.
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Nachdem
die Gegenstände
die Prüfstation 28 durchlaufen
haben, verwendet eine Sortierstation 30 mehrere "Blasströme" X (5) über die
Breite des Bandes 18, um druckbeaufschlagte Luft zu erzeugen,
die durch eine Zugangsöffnung
(nicht gezeigt) in dem endseitigen Haubenabschnitt 80 gerichtet
wird, um ausgewählte
(typischerweise fehlerbehaftete) Gegenstände abzulenken, die entlang
einer normalen Trajektorie 112 geworfen werden, die sich von
einem Band 18 aus erstreckt. Die Gegenstände können von
der Sortierstation 30 in eine Fehler-Rutschbahn A abgelenkt
werden, so dass akzeptable Gegenstände in eine Akzeptanz-Rutschbahn
B getrieben werden können.
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Eine
Luftvorhangseinheit 114 mit einer einstellbaren Düse 116 befindet
sich unterhalb der Endrolle 22 und richtet einen Luftstrom 113 zu
der Normal-Trajektorie 112. Der Luftstrom 118 dient
dazu, um vergleichsweise kleine oder leichte Gegenstände mit
einer normalen Trajektorie zu unterstützen und zu verhindern, dass
leichte Gegenstände,
von einer turbulenten Luftströmung
um die Rolle 22 herumgezogen und unter dieser gezogen werden.
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Beispielsweise
bewegt sich, wenn sich das Band 18 bewegt, eine zufällige Grenzschicht
von Luft mit diesem mit, wenn sich das Band 18 nach unten um
die Endrolle 22 nach unten bewegt. Dies kann man in den 6 und 7 erkennen,
die computerge nerierte Darstellungen der Luftströmung 111 bzw. der
Luftströmungsvektoren 113 zeigen.
Diese Darstellungen wurden mit einer Finite-Element-Analyse-Software
für simulierte
Fluiddynamiken erzeugt, um ein Band 18 wiederzugeben, das
mit einer Geschwindigkeit von 15 Fuß/Sekunde (4,5 m/Sekunde) bewegt
wird.
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Diese
Darstellungen zeigen, dass sich die Luft, die sich weg von dem Band
bewegt, verlangsamt. Wenn sich die Luft verlangsamt, entwickelt
diese ein zufälliges
oder turbulentes Strömungsmuster. Die
Grenzschicht der sich bewegenden Luft verbleibt jedoch in der Nähe des Bands
und kann kleinere und leichtere Gegenstände von der normalen Trajektorie 112 hinab
zu der Rolle 22 und um diese herum richten. Leichte Gegenstände, die
keine ausreichende Masse haben, um sich auch weiterhin entlang einer gewünschten
vorhergesagten Bahn zu bewegen, nachdem diese das Band verlassen
haben, können von
der turbulenten Luftströmung
eingefangen werden. Diese leichten Gegenstände werden entweder von der
Rolle 22 herabgezogen oder bewegen sich entlang von nicht
vorhersagbaren Bahnen, was so zu einer ungenauen Behandlung führt. Die
Luftvorhangseinheit 114 hilft dabei, die Gegenstände zu stabilisieren,
so dass das System die Gegenstände
genauer behandeln kann.
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Die
Luftvorhangseinheit 114 weist ein Gehäuse 120 (5)
auf. Die Oberseite 122 des Gehäuses kann mit Hilfe einer Zahnstange 124 und
eines Zahnrads 126 horizontal eingestellt werden, das entweder
von Hand oder einem Motor (nicht gezeigt) gedreht werden kann. Diese
Einstellung variiert die Düsenöffnung 116,
durch welche die Luft gerichtet wird, und ermöglicht eine Kontrolle bzw.
Steuerung des Luftstroms. Der Luftstrom dient auch dazu, das untere
Fenster 102 von jeglichen Dreckteilchen oder Staub zu reinigen.
Um den Aufbau einer statischen Aufladung auf dem unteren Fenster 102 zu
verhindern, befindet sich außerdem
ein Ionisierungsstab 128, ähnlich dem Ionisierungsstab 62,
der innerhalb der Mischkammer 54 verwendet wird, innerhalb
des Luftvorhangs 114.
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Der
Luftstrom von dem Luftvorhang wird außerdem von einer zweiten Zahnstange 130 und
einem zweiten Zahnrad 132 gesteuert. Das Zahnrad 132 kann
entweder von Hand oder einem Motor (nicht gezeigt) gedreht werden,
um eine Seitenwand 134 der Haube 80 selektiv abzusenken,
um den Luftstrom nach oben zu den Gegenständen zu richten.
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Der
von der Luftvorhangseinheit 114 ausgebildete Luftstrom 118 verschiebt
die Wirkung der zufälligen
Grenzschicht auf kleinere oder leichtere Gegenstände, um die Genauigkeit des
Sortierens der Sortierstation 30 zu verbessern.
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Außerdem reduziert
der Luftstrom 118 die Staubmenge, die von der Grenzschicht
der strömenden
Luft zu den Beleuchtungseinheiten 84 und 86 und
entlang dem Band 18 mitgeführt wird, um so die Sauberkeit
und den Wirkungsgrad sowohl der Beleuchtungseinheiten als auch der
Fenster zu verbessern.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
behandelt das Behandlungssystem 10 Tabakblattprodukte,
Holzschnitzel oder Schutt mit einem Band 18 mit einer Breite
von 2–6
Fuß (0,6–1,8 m)
und angetrieben mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1500 Fuß/Minute
(7,6 m/Sekunde). Das Stabilisierungssystem 12 mit einer
Düse 50 mit
einer Höhe
von 0,25 Inch (0,006 m), durch die der Luftstrom 52 mit
einer Geschwindigkeit von 10.000 Fuß/Minute (50,8 m/Sekunde) getrieben
wird, versetzt um etwa 850 Fuß3/Minute (24,1 m3/Minute)
(Standard). Die Luftvorhangseinheit 114 mit einer Düse 116 mit
einer Öffnungshöhe von 0,125
Inch (0,32 cm), durch die hindurch sich der Luftstrom 118 mit
bis zu 6000 Fuß/Minute
(30 m/Sekunde) bewegt, versetzt um 276 Fuß3/Minute (7,82
m2/Minute) (Standard).
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Wenn
die Gegenstände
das Band 18 verlassen, sind diese innerhalb des endseitigen
Haubenabschnittes 18 vollständig eingeschlossen, wenn diese entlang
der Beleuchtungsstation 28 und der Sortierstation 30 geworfen
werden. Die Tatsache, dass die Gegenstände innerhalb des endseitigen
Hauptabschnittes 18 eingeschlossen sind, und die Einstellbarkeit
des Luftstroms, der von dem Luftvorhang 114 erzeugt wird,
hält die
Geschwindigkeit gleichmäßiger aufrecht.
Somit bewegen sich die Gegenstände
entlang einer vorhersagbareren Trajektorie, was in einer genaueren
und effizienteren Behandlung der Gegenstände resultiert.
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Die 8 und 9 sind
computergenerierte Darstellungen von Geschwindigkeiten 136 und Vektorbahnen 138 des
Luftstroms innerhalb des Tunnels des sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen
Stabilisierungssystems 14. Diese Darstellungen wurden mit
Hilfe einer Finite-Element-Analyse-Software zur Simulation von Fluiddynamiken
erzeugt, um das Band 18 darzustellen, das mit einer Geschwindigkeit
von bis zu 17 Fuß/Sekunde
(5,18 m/Sekunde) angetrieben wurde. Diese Bedingungen repräsentieren ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel, bei
dem das Behandlungssystem 10 Tabakblattprodukte oder Holzschnitzel
behandelt.
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Diese
Darstellungen zeigen, dass das Muster des Luftstroms innerhalb des
sich außerhalb
des Bandbereichs befindlichen Stabilisierungssystems 14 laminarer
und somit vorhersagbarer ist als bei herkömmlichen Systemen. Somit kann
die Sortierstation 30 die Gegenstände genauer behandeln.
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Das
Stabilisierungssystem könnte
andere Gase als Luft und auch andere Fluide als Gase einsetzen.