DE4314013A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Trennung und Zerlegung von Bildröhren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Trennung und Zerlegung von Bildröhren zur nachfolgenden sortengerechten Entsorgung und Rückgewinnung von Wertstoffen und ist anwendbar ins­ besondere zur Aufbereitung von Abfallbildröhren aus Schwarz/Weiß- bzw. Farbfernsehgeräten, Computerbild­ schirmen sowie weiteren Anzeigegeräten mit Elektro­ nenstrahlröhren.

Abfallbildröhren fallen in immer größer werdenden Umfang an und wurden bisher vordergründig als Sperr­ müll bzw. aufgrund der insbesondere im Leuchtstoff enthaltenen Schadstoffe als Sondermüll entsorgt.

Mit der DE 41 30 531 A1 wurde ein Verfahren bekannt, welches der mechanischen Aufbereitung von aus Bild­ schirmröhren bestehendem Abfallmaterial dient. Bei diesem Verfahren werden zunächst in einer Vorzerklei­ nerungsstufe, zum Beispiel in einem Backenbrecher, die Bildschirmröhren soweit grob vorzerkleinert, daß die metallischen Rahmenteile und Innenbauteile abge­ trennt werden können. Das von den Metallteilen be­ freite Gut wird anschließend einer Attritionsmahlung unterzogen, wobei das an den Glasbruchstücken haften­ de Beschichtungsmaterial abgetrennt wird. Mittels Siebung und Sichtung wird im Anschluß an die Attri­ tionsmahlung ein im wesentlichen das Beschichtungs­ material enthaltende Metallkonzentrat und ein Glas­ konzentrat gewonnen.

Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß das gewonnene Glaskonzentrat eine Mischung aus dem Schirmglas und dem Konusglas der Bildröhre ist. Hierdurch ist eine gesonderte Aufbereitung des wertvollen Schirmglases nicht möglich. Auch ist das Verfahren durch mehrere Zerkleinerungsschritte und Sortierungen recht aufwen­ dig.

Es ist weiterhin aus eigenen Entwicklungen bekannt, Bildröhren elektrothermisch zu zerlegen. Hierzu wird ein Heizband entlang der Lotschicht um den Umfang der Bildröhre gelegt und dieses elektrisch erhitzt. Durch Abschrecken erfolgt ein Absprengen des Schirmteiles vom Konus der Bildröhre in der Nähe der Lotnaht. Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß das Heizband einem starken Verschleiß durch Verzunderungen, be­ dingt durch Klebstoffreste, unterliegt und die Trenn­ linie zwischen Schirm und Konus nicht definiert ver­ läuft, so daß Glasreste vom Schirm am Konus verblei­ ben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches und umweltfreundliches Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche es ermöglichen, mit einfachen Mitteln eine effektive Trennung und Zerlegung von Bildröhren zu realisieren und die Be­ standteile und Wertstoffe der Bildröhren einer sor­ tengerechten Entsorgung bzw. Aufbereitung zuzuführen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale im kenn­ zeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 10 in Verbindung mit den jeweiligen Oberbegriffen. Vorteilhafte Ausge­ staltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Aufeinanderfolge der Verfahrensschritte

• - mechanische Trennung des Implosionsschutzrahmens,
• - Entfernen des Sockels mit Strahlsystem,
• - mechanisches Anritzen der Bildröhren mit Hilfe eines geeigneten Hilfsmittels (z. B. Glasschnei­ der),
• - thermisches Trennen des Bildschirmes vom Konus,
• - Ausknöpfen der Maske (bei Farbbildröhren),
• - Ausbürsten und Absaugen der Schirmbeschichtung

mit einfachen Mitteln eine sortengerechte Bereitstel­ lung der Abprodukte bzw. Wertstoffe möglich wird. Dies trifft insbesondere auf das wertvolle Schirmglas sowie den Leuchtstoff zu. Dabei wird die zu zerlegen­ de Bildröhre mit dem Schirmteil auf einem Drehteller gelagert, durch Zentrierelemente zentriert und mit­ tels eines Saugelementes fixiert und gehalten, durch Drehung entlang mindestens eines Glasschneiders ange­ ritzt und nachfolgend entlang des Ritzes durch vor­ teilhafterweise zwei gegenüber angeordnete Gasbrenner bis zum Absprengen des Schirmteiles erhitzt.

Die Gasbrenner werden vorteilhafterweise durch ein Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch gespeist und erzeugen eine besonders spitze, sehr heiße Flamme. Hieraus resultiert neben energiewirtschaftlichen Effekten und im Zusammenwirken mit dem vorher erzeugten Ritz ein genau definierte Absprenglinie.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung resultiert aus der Positionierung der Flamme. Der Abstand von ca. 50 mm der Flammenspitze vom Ritz und der Winkel der Flamme von ca. 30° in der waagerechten Ebene führen zu einer guten Energiebilanz und einer hohen Linearität in der Erwärmung und vermeiden einen negativen Wärmestau.

Die Abtastung der Konturen der Bildröhre dient der Erzeugung von Steuersignalen für den Verfahrensab­ lauf. Es ist sowohl eine mechanische als auch eine optische Abtastung möglich. Die mit der Abtastung erzeugten Steuersignale werden zur automatischen Hö­ heneinstellung des Drehtellers sowie zur Positionie­ rung der Glasschneider und der Gasbrenner verwendet. Hierdurch wird es möglich, Bildröhren verschiedenster Abmessungen ohne aufwendige Umstellungen der Anlage zu verarbeiten.

Eine besonders effektive Arbeitsweise der Anlage wird durch den Einsatz eines optischen Sensors erreicht, welcher die Höhenpositionierung des Drehtellers auf Basis der Farbabweichung des Glaslotringes gegenüber dem Glas steuert.

Zusätzliche Brennenergieeinsparungen werden durch einen Ruhebetrieb der Brenner mit einer Sparflamme möglich. Die Sparflamme wird dabei im Ruhebetrieb lediglich mit einer Mindestzufuhr an Wasserstoffauf­ rechterhalten. Zur Aufnahme der Aktivphase, also zur Erhitzung entlang des Ritzes, wird gesteuert eine größere Menge Wasserstoff zugeführt und Sauerstoff zugeschaltet.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der abgesprengte Konus mittels eines Spezialgreifers abgenommen und abgelegt wird. Hierdurch wird der Au­ tomatisierungsgrad der Anlage erhöht und einer Ver­ letzungsgefahr, die bei einer manuellen Entnahme stets besteht, vorgebeugt.

Der konstruktive Aufbau der Vorrichtung benötigt ei­ nen außerordentlich geringen Platzbedarf, indem an einem Arbeitstisch ein Drehteller zur Halterung der Bildröhre, zwei gegenüberliegende Zentrierelemente zum Zentrieren der Bildröhre, ein Glasschneider, me­ chanische und/oder optische Abtastsensoren, eine Steuereinrichtung sowie zwei gegenüberliegende Gas­ brenner angeordnet sind. Die Zentrierelemente beste­ hen aus einem Fußteil mit im Abstand daran befestig­ ten Stäben und sind aufeinander zu beweglich angeord­ net und gewährleisten dadurch, daß die Stäbe der Zen­ trierelemente gegenüberliegend jeweils an zwei anein­ andergrenzende Seiten des Bildschirmteils angreifen, eine exakte und reproduzierbare Zentrierung.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von teilweise in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Fließbild des beschriebenen Ver­ fahrens und

Fig. 2 eine Darstellung einer zur Durchfüh­ rung des Verfahrens konzipierte Vor­ richtung.

Wie in Fig. 1 dargestellt, erfolgt nach Anlieferung der auf zubereitenden Bildröhren eine Vorsortierung nach verschiedenen Kriterien.

Danach wird der Sockel mit dem Strahlsystem entfernt und der Implosionsschutzrahmen mechanisch abgetrennt. Die Implosionsschutzmetallbänder und die Sockel mit dem Strahlsystem werden in separaten Containern abge­ legt und später einer Weiterverarbeitung zugeführt.

Wie einer Zusammenschau der Fig. 1 und 2 zu entneh­ men ist, wird die Bildröhre 1 nun mit der Bildschirm­ seite nach unten auf den Drehteller 2 aufgelegt und nachfolgend durch die Zentrierelemente 4a und 4b zen­ triert. Die Zentrierelemente 4a, 4b bestehen aus ei­ nem Fußteil 5 mit im Abstand voneinander daran befe­ stigten Zentrierstäben 5a und 5b.

Der Abstand zwischen den Zentrierstäben 5a und 5b beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel 100 mm. Die Zentrierelemente 4a, 4b sind aufeinander zu be­ weglich angeordnet. Beim Zentriervorgang greifen je­ weils die Zentrierstäbe 5a und 5b an zwei aneinander­ grenzenden Seiten des Bildschirmteiles an, wobei der von den aneinandergrenzenden Seiten gebildete Eck­ punkt mittig zwischen den Zentrierstäben 5a und 5b liegt.

Nach Abschluß der Zentrierung wird die Bildröhre 1 durch das nun aktivierte Saugelement 3 am Drehteller 2 fest gehalten.

Als nächster Schritt oder auch parallel zur Zentrie­ rung erfolgt die automatische Höheneinstellung des Drehtellers. Dies erfolgt im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel durch eine pneumatische Kaskadenschal­ tung mit vier Festpunkten nach einem vorgegebenen Programm in Abhängigkeit der Bildschirmgröße. Es ist selbstverständlich ebenso möglich, die Konturen des Bildschirmes mit mechanischen und/oder optischen Sen­ soren abzutasten und auf Basis dieser Informationen die Höheneinstellung zu steuern.

In einem weiteren, in der Figur nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein optischer Sensor verwen­ det, welcher auf die Farbabweichung des Glaslotringes gegenüber dem Glas anspricht. Mit dieser Information wird dann die Höheneinstellung des Drehtellers reali­ siert.

Der Drehteller 2 rotiert nun mit der befestigt auf­ liegenden Bildröhre 1 entlang eines herangeführten Glasschneiders 6, wobei der Glasschneider 6 die Soll­ bruchstelle zwischen Konus 7 und Bildschirm kurz un­ terhalb des Glaslotringes anreißt.

Die Tiefe des Ritzes beträgt vorteilhafterweise ca. 10 µm. Nach Abschluß des Anreißvorganges werden zwei um 180° versetzt am Arbeitstisch 9 angeordnete Spitz­ brenner 10a und 10b an die Sollbruchstelle herange­ führt und die Trennflamme wird aktiviert. Der Abstand der Flammenspitze zum Trennritz beträgt vorteilhaf­ terweise ca. 50 mm. Der Neigungswinkel zwischen Flam­ schen Flamme und Trennritz in der waagerechten Ebene beträgt ca. 30°.

Die Spitzbrenner 10a und 10b werden mit einem Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff betrieben. Nach Ab­ schluß des Erwärmens werden die Spitzbrenner 10a und 10b in Ruhestellung zurückgeführt. In der Ruhestel­ lung wird die Sauerstoff zufuhr abgeschaltet und die Wasserstoff zufuhr auf eine Sparflamme zurückgeschal­ tet.

In einem weiteren, in der Fig. 2 nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird anstelle der Spitzbrenner 10a und 10b ein Ringbrenner, welcher um den Umfang des Bildschirmteiles 8 herum angeordnet wird, einge­ setzt.

Die Bildröhre rotiert nun während einer Zeitdauer von ca. 30 bis 60 Sekunden entlang der beiden Spitzbren­ ner 10a und 10b und die Sollbruchstelle wird erhitzt und durch Zusammenwirken zwischen dem Trennritz und den Wärmespannungen erfolgt ein Absprengen des Bild­ schirmes 8 vom Konus 7.

Sollte das Absprengen aufgrund von beispielsweise Materialtoleranzen oder anderen Einflußgrößen nicht praktisch von selbst erfolgen, so ist zur Auslösung des Absprengens ein Abschrecken des erhitzten Ritzes vorgesehen. Das Abschrecken erfolgt durch ein geeig­ netes Schockmittel, beispielsweise einen Luftstrahl, einen feuchten Pinsel oder einen Kühlkörper.

Nach dem Absprengen wird der Konus 7 mit einem Spe­ zialgreifer, welcher in den Hals der Bildröhre einge­ führt wird, abgehoben und in einem Container abge­ legt. Nachfolgend wird - falls vorhanden - die Maske ausgeknöpft und ebenfalls in einem Container abge­ legt. Bei diesem und dem nachfolgenden Verfahrens­ schritt verbleibt der abgesprengte Bildschirm befe­ stigt auf dem Drehteller 2. Nach Ausknöpfen der Maske wird die Innenseite des Bildschirmes ausgebürstet, um die Leuchtstoffschicht zu beseitigen. Das Ausbürsten erfolgt mittels spezieller Saugbürsten, wodurch der Leuchtstoff abgesaugt und in einem Spezialbehälter gesammelt wird. Die Befestigung des nunmehr gereinig­ ten Bildschirmes am Drehteller 2 wird jetzt gelöst und der Bildschirm ebenfalls in einem Container abge­ lagert.

Der Prozeß der Trennung und Zerlegung der Bildröhre 1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel teilweise automatisiert und wird durch die Steuereinheit 11 gesteuert.

Claims (13)

1. Verfahren zur Trennung und Zerlegung von Bild­ röhren zur nachfolgenden sortengerechten Entsor­ gung und Rückgewinnung von Wertstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß der Implosionsschutzrahmen und der Sockel mit Strahlsystem mechanisch entfernt, nachfol­ gend die Bildröhre umlaufend am Schirmteil un­ terhalb der Verbindung zwischen Schirmteil und Konus mechanisch angeritzt und danach entlang des Ritzes umlaufend mit mindestens einer Flamme bis zum Absprengen des Schirmteiles erhitzt wird und nachfolgend der Konus abgenommen, die Maske ausgeknöpft und der Schirm durch Saugbürsten von den Beschichtungsmaterialien befreit wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die zu zerlegende Bildröhre mit dem Schirmteil auf einem Drehteller gelagert ist und zum Anritzen an mindestens einem Glasschneider und zum Erhitzen entlang des Ritzes an mindestens einem Gasbrenner entlang rotiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Gasbrenner mit einem Was­ serstoff-Sauerstoff-Gemisch gespeist wird und eine besonders spitze, sehr heiße Flamme er­ zeugt.

4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Ritzes ca. 10 µm beträgt.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammen­ spitze während der Erhitzungsphase in einem Ab­ stand von ca. 50 mm vom Ritz entfernt positio­ niert ist und in einem Winkel von ca. 30° in der waagerechten Ebene auf den Ritz trifft.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Konturen der Bildröhre mechanisch und/oder optisch abge­ tastet werden und die dabei erzeugten Signale zur automatischen Höheneinstellung des Drehtel­ lers und zur automatischen Positionierung der Glasschneider und der Gasbrenner dienen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Höhenpositionierung des Drehtellers mittels eines optischen Sensors auf Basis der Farbabweichung des Glaslotringes gegenüber dem Glas gesteuert wird.

8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der abgespreng­ te Konus mittels eines Spezialgreifers abgenom­ men wird.

9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasbrenner im Ruhebetrieb mit einer Sparflamme aus Wasser­ stoff betrieben werden und zur Aufnahme der Ak­ tivphase eine größere Menge Wasserstoff zuge­ führt und Sauerstoff zugeschaltet wird.

10. Vorrichtung zur Trennung und Zerlegung von Bild­ röhren zur nachfolgenden sortengerechten Entsor­ gung und Rückgewinnung von Wertstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Arbeitstisch (9) ein Drehteller (2) zur Halterung der Bildröhre (1), zwei gegenüber­ liegende Zentrierelemente (4a, 4b) zum Zentrieren der Bildröhre (1), einen Glasschneider (6), me­ chanische und/oder optische Abtastsensoren, eine Steuereinrichtung (11) sowie zwei gegenüberlie­ gende Gasbrenner (10a, 10b) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Drehteller (2) höhenverstell­ bar ist und ein Saugelement (3) zur Aufnahme und Halterung der Bildröhre (1) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zentrierelemente (4a, 4b) aus einem Fußteil (5) mit im Abstand daran befestig­ ten Stäben (5a, 5b) bestehen und aufeinander zu beweglich angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stäbe (5a, 5b) der Zentrierele­ mente (4a, 4b) gegenüberliegend jeweils an zwei aneinandergrenzende Seiten des Bildschirmteiles angreifen.