DE10000887A1 - Verfahren und Einrichtung zur Ermittlung vom Fremdkörpern mit radioaktiver Eigenstrahlung in einer zur kontrollierenden Materialschicht - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ermittlung von Fremdkörpern mit radioaktiver Eigenstrahlung in einem Schüttgutstrom auf Stetigförderern und die messtechnische Umsetzung im Zusammenwirken mit einer auf radioaktiver Basis arbeitenden Steinerkennungseinrichtung, mittels derer die Strahlungsverluste beim Durchdringen der Materialschicht ermittelt werden und so Rückschlüsse auf die Beschaffenheit der Materialbestandteile gezogen werden. DOLLAR A Bei einer solchen Steinerkennungseinrichtung werden die Messwerte verfälscht, sobald Materialbestandteile mit einer radioaktiven Eigenstrahlung unbekannter Größe auftreten. Das kann beispielsweise bei einem Schaufelradbagger auftreten, der zum Abtragen eines Deckgebirges eingesetzt wird, in dem vereinzelt Steine mit einer unterschiedlich großen radioaktiven Eigenstrahlung vorkommen. DOLLAR A Deshalb wird die tatsächliche Größe dieser Eigenstrahlung getrennt gemessen und dann zeitversetzt bei der Bewertung der Materialschicht berücksichtigt. Dadurch wird ein sicheres Erkennen von Fremdkörpern mit radioaktiver Eigenstrahlung in einer zur kontrollierenden Materialschicht erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ermittlung von Fremdkörpern mit radioaktiver Eigenstrahlung in einem Schüttgutstrom auf Stetigförderern und die messtechnische Umsetzung im Zusammenwirken mit einer auf radioaktiver Basis arbeitenden Steinerkennungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des 1. Patentanspruchs für das Verfahren und des 2. Patent­ anspruchs für die Einrichtung.

Zur Erkennung von Fremdkörpern in einem Fördergutstrom sind nach DE 297 19 600 U1 und DE 197 52 686 A1 radiometrische Einrichtungen bekannt. Sie bestehen aus einer auf das Fördergut gerichteten radioaktiven Strahlungsquelle und auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Strahlungsempfängern sog. Detektoren. Der bei der Durchdringung des Fördergutes auftretenden Strahlungsverlust gibt auf Grund der unterschiedlichen Dichte der Materialbestandteile Aufschlüsse über die Zusammensetzung. Es werden so in der Bewegung Inhomogenitäten im Fördegutstrom erkannt. Eine solche Inhomogenität kann beispielsweise ein Stein sein, der beim Abtragen eines über einem Braunkohleflöz lagernden Deckgebirges zusammen mit Sand durch einen Schaufelradbagger aufgenommen und weiter befördert wird.

Dieses Prinzip der Steinerkennung mit radioaktiver Strahlungsquelle bringt bei den Fördermedien eine hohe Erkennungssicherheit, die keine oder eine gleichmäßige radioaktive Eigenstrahlung aufweisen. Bei Fördermedien mit unterschiedlicher Eigenstrahlung werden die Messergebnisse der bekannten Einrichtungen zur Steinerkennung in der Weise verfälscht, das die zu erkennenden Fremdkörper als zu klein ausgewertet werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Einrichtung zum Erkennen von Steinen in einem Fördergutstrom auf radiometrischer Basis nach DE 197 52 686 A1 so zu ergänzen, dass auch Fremdkörper mit unterschiedlich starker radioaktiver Eigenstrahlung in einem Schüttgutstrom sicher erkannt werden. Diese Aufgabe wird durch eine Ergänzung des Verfahrens nach den Merkmalen des 1. Patentanspruchs und eine zusätzliche Einrichtung nach den Merkmalen des 2. Patentanspruchs gelöst. Vor der eigentlichen Messung des Strahlungsverlustes, der beim Durchdringen unterschiedlicher Fördergutbestandteile und unterschiedlicher Förderguthöhen entsteht, wird die Eigenstrahlung des Fördergutes gemessen. Geht von den Bestandteilen des Fördergutes keine Eigenstrahlung aus, erfolgt das dem Meßverfahren nachgeschaltete Auswerteverfahren in dem nach dem aus der Patentschrift nach DE 197 52 686 A1 bekannten Verfahren. Geht jedoch vom Fördergut eine Eigenstrahlung aus, werden sowohl die Strahlungsintensität als auch ihre örtliche Ausdehnung gemessen, die Lage der die Eigenstrahlung aussendenden Fördergutbestandteile genau definiert und beim Erreichen des Wirkbereiches der bekannten Messeinrichtung der Wert der Größe der Eigenstrahlung mit dem für einen auszuhaltenden Stein bestimmten Messwert verrechnet. So gilt für einen eine Eigenstrahlung aufweisenden Stein ein höherer Grenzwert für seine Aussonderung als für einen Stein ohne Eigenstrahlung. Somit eignet sich die Einrichtung besonders zum Erkennen von unhomogenen Bestandteilen in einem ansonsten homogenen Fördergutstrom, wobei die Unhomogenität sowohl die Größe als auch die radioaktive Eigenstrahlung der Bestandteile betrifft.

Die Software für die Auswertung der Messergebnisse muss so abgestimmt werden, dass bei der Berücksichtigung des Abstandes zwischen den Messstellen für die Eigenstrahlung und des Strahlungsverlustes durch das Fördergut und der Berücksichtigung der Bandgeschwindigkeit die beiden, für die gleichen Fördergutbestandteile geltenden Messwerte miteinander verglichen werden. Die Einrichtung zur Steinerkennung wird durch eine zusätzliche Messeinrichtung, über oder unter dem Förderer angeordnete Detektoren, erweitert, die die Eigenstrahlung des Fördergutes messen und diese an die Auswerteeinheit der Steinerkennungsanlage meldet, welche diesen Messwert über eine weiterentwickelte Software, die ebenfalls zum Erfindungsanspruch gehört, auswertet und die Grundeinstellung der Anlage - die sog. Erkennungsschwelle - verschiebt, so dass die erforderliche Genauigkeit zum Erkennen von Fremdkörpern wieder hergestellt ist.

Diese zusätzliche Messeinrichtung wird in einem exakt festgelegten Abstand zu der Messstelle "Steinerkennung" installiert, so dass mittels der mitgemessenen Fördergeschwindigkeit die exakte Zeit bestimmt wird, so dass beide Messwerte exakt übereinander liegen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein bevorzugtes Ausführungs­ beispiel für ein Verfahren und eine Einrichtung zum Erkennen von Steinen im Schüttgutstrom eines Stetigförderers dargestellt ist. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein schematisch dargestelltes Förderband in einer Seitenansicht mit der räumlichen Anordnung der Einrichtungen zum Messen der radioaktiven Eigenstrahlung von Steinen und zum Erkennen dieser Steine in einem Schüttgutstrom,

Fig. 2 den grundsätzlichen Aufbau der auf radiometrischer Basis arbeitenden Einrichtung zur Steinerkennung und ihre Anordnung im Gerüst des Stetigförderers in einem Schnitt und

Fig. 3 den grundsätzlichen Aufbau der Einrichtung zum Erkennen von Steinen mit radioaktiver Eigenstrahlung und Messen der Strahlungsintensität dieser Steine und die Anordnung dieser Einrichtung im Gerüst des Stetigförderers in einem Schnitt.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Abschnitt eines Gurtbandförders zeigt die Tragrollen 1, den Fördergurt 2 und die Bandantriebstrommel 3. Die Förderrichtung ist durch einen Pfeil gekennzeichnet. Zwischen zwei in Förderrichtung hintereinander angeordneten Tragrollen 1 befindet sich die auf radiometrischer Basis arbeitende Steinerkennungseinrichtung 4. Sie besteht nach Fig. 2, wie in der Patentanmeldung nach DE 197 52 686 A1 ausführlicher beschrieben, aus einer am Gerüst 5 angeordneten oberen, auf das Fördergut 6 gerichteten radioaktiven Strahlungsquelle 4.1 und mehreren, unter dem Obertrum des Fördergurtes 2 über die gesamte Gurtbreite angeordnete und auf die Strahlungsquelle 4.1 ausgerichtete Strahlungsempfänger 4.2. Parallel zur Strahlungsquelle 4.1 für die Dichtemessung ist noch eine zweite Messeinrichtung, ein Laserscanner 4.3 zur Ermittlung der Fördergutoberfläche im Bereich der Strahlungsquelle 4.1, auf der Zeichnung hinter dieser, angeordnet. Strahlungsquelle 4.1, Strahlungsempfänger 4.2 und Laserscanner 4.3 stehen mit einer elektronischen Auswerte- und Steuereinheit 7 in Verbindung. Diese Auswerte- und Steuereinheit 7 kann durch die Strahlungsminderung beim Durchdringen des Gutes in Abhängigkeit von der Guthöhe und dessen Oberflächengestalt an Hand der Materialdichte zwischen den Fördergutbestandteilen Schüttgut 6a und Steinen 6b unterscheiden und die Größe der Steine 6b feststellen. Überschreitet ein so festgestellter Stein 6b eine vorgegebene Größe, wird dies dem Bedienpersonal angezeigt oder es werden selbsttätig Schaltbefehle ausgelöst, die im Zusammenhang mit der Gerätetechnik dessen Aussonderung bewirken.

Weist das Fördergut ein konstante radioaktive Eigenstrahlung auf, werden die Messergebnisse von der Einrichtung zur Steinerkennung 4 in der Weise verfälscht, dass mit zunehmender Eigenstrahlung die zu erkennenden Fremdkörper als kleiner ausgewiesen werden, als sie tatsächlich sind. In diesem Fall muss der untere Grenzwert für einen Stein 6b, der ausgesondert werden soll, um diesen Wert der Eigenstrahlung erhöht werden.

Ist jedoch im Fördergutstrom mit Gutbestandteilen zu rechnen, von denen teilweise eine unterschiedlich große und teilweise keine radioaktive Eigenstrahlung ausgeht, liefert die Einrichtung zur Steinerkennung 4 keine ausreichend genauen Messergebnisse. Es muss die tatsächliche Eigenstrahlung der Fördergutbestandteile erfasst und bei der Auswertung der Messdaten berücksichtigt werden. Deshalb wird die Einrichtung zur Steinerkennung 4 durch eine weitere Messeinrichtung 8 für die Messung der radioaktiven Eigenstrahlung des Fördergutes 6 ergänzt. Sie befindet sich nach Fig. 1 in Förderrichtung in einem definierten Abstand a zu der Messstelle zur Steinerkennung 4. Diese Messeinrichtung 8 besteht aus den mit der Auswerte- und Steuereinheit 7 verbundenen Detektoren 8.1. In der Zeichnung nach Fig. 3 sind zwei dieser Detektoren 8.1 dargestellt. Sie sind unter dem Obertrum des Fördergurtes 2 wie die Strahlungsempfänger 4.2 der Einrichtung zur Steiner­ kennung 4 nebeneinander liegend angeordnet. Durch diese gleiche räumliche Anordnung werden für die Auswerte- und Steuereinheit 7 miteinander vergleichbare Werte der Eigenstrahlung des Fördergutes 6 und der von der radioaktiven Strahlungsquelle 4.1 ausgesandten und von den Strahlungs­ empfängern 4.2 aufgenommenen Strahlungsintensität bereitgestellt. Gelangt nun ein Stein 6b mit einer radioaktiven Eigenstrahlung unbekannter Größe über das Gutaufnahmeorgan eines Baggers auf das 1. Förderband nach der Aufnahme wird dessen Strahlungsintensität gemessen und ihr Wert als Größe der elektronischen Auswerte- und Steuereinheit 7 zugeführt. Um diesen Messwert wird die Grundeinstellung der Einrichtung - die Erkennungsschwelle für einen an einer bestimmten Stelle im Fördergutstrom enthaltenen Fremdkörper - erhöht, so dass die erforderliche Genauigkeit zum Erkennen von unerwünschten Fremdkörpern nach dem in der Patentschrift DE 197 52 686 A1 offenbarten Verfahren wieder hergestellt ist.

Die Software für die so erweiterte Steinerkennungseinrichtung wird dahingehend ergänzt, dass der definierte Abstand a zwischen der Messeinrichtung 8 und der Einrichtung zur Steinerkennung 4 in Abhängigkeit von der Bandgeschwindigkeit erfasst wird und die Verrechnung des Messwertes der für einzelne Gutbestandteile ermittelte radioaktiven Eigenstrahlung zur Erkennungsschwelle ohne radioaktive Eigenstrahlung zeitversetzt dann erfolgt, wenn der im Fördergut 6 enthaltene Körper mit Eigenstrahlung die Einrichtung zur Steinerkennung 4 erreicht hat.

Zur Erfassung der Bandgeschwindigkeit werden die relevanten Daten von der Antriebstrommel 3 der Auswerte- und Steuereinheit 7 zugeführt.

Der Vorteil der Ergänzung dieser der Einrichtung zur Steinerkennung 4 durch die Messeinrichtung 8 für die radioaktive Eigenstrahlung von Fördergutbestandteilen besteht darin, dass beim Vorkommen von Steinen 6b mit einer radioaktiven Eigenstrahlung eine höhere Genauigkeit ihrer Größenermittlung erreicht wird.

Claims (2)

1. Verfahren zum Erkennen vom Fremdkörpern hoher Dichte mit radioaktiver Eigenstrahlung in einer zur kontrollierenden Materialschicht geringerer Dichte im Fördergutstrom eines Stetigförderers und zur Ermittlung ihrer dreidimensionalen Größe mittels eines radiometrischen Meßsystems, bei dem die höhere Dichte im Fördergutaufkommen gegenüber der Materialschicht geringerer Dichte durch die mit dem Durchdringen des Fördergutes einhergehende Verringerung der Strahlung als Fremdkörper (6b) in seiner höhenmäßigen Ausdehnung, dessen Breite durch in Streifen erfasste Empfangssignale und dessen Länge durch die Zeitdauer Verminderung der Intensität der Empfangssignale erkannt wird und die so ermittelten Messwerte in Zeitintervallen hinsichtlich der Dicke und der Dichte der Materialschicht ausgewertet werden und beim Erreichen eines die Größe eines Fremdkörpers hoher Dichte charakterisierenden Grenzwertes ein Signal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bewertung des mit der Durchdringung der Materialschicht einhergehenden Strahlungsverlustes zeitversetzt zu der radiometrischen Messung des Strahlungsverlustes die tatsächliche radioaktive Eigenstrahlung des Fördergutes (6) gemessen wird und der Wert dieser Eigenstrahlung mit dem Messwert verrechnet wird, der aus der Strahlung der radioaktiven Strahlungsquelle (4.1) und der von den Strahlungsempfängern (4.2) gemessenen Strahlung berechnet wird, wobei in Abhängigkeit vom zurückgelegten Förderweg und der Fördergeschwindigkeit immer die gleichen Bestandteile des Fördergutes (6) miteinander verglichen werden.

2. Einrichtung zur Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1. zum Erkennen vom Fremdkörpern mit radioaktiver Eigenstrahlung in einer auf einem Stetigförderer liegenden Materialschicht, bestehend aus einem radiometrisches Messsystem mit einer auf der einen Seite der Materialschicht angeordneten radioaktiven Strahlungsquelle (4.1) und auf der gegenüber liegenden Seite angeordneten Strahlungsempfängern (4.2), und das radiometrischen Meßsystem mit einer elektronischen Auswerte- und Steuereinheit (7) in Verbindung steht, gekennzeichnet dadurch, dass in Förderrichtung in einem definierten Abstand zu der Einrichtung zum Erkennen von Steinen (4) ein oder mehrere Detektoren (8.1) zur Messung der radioaktiven Eigenstrahlung der Fördergutbestandteile der Materialschicht angeordnet sind, die mit der elektronischen Auswerte- und Steuereinheit (7) in Verbindung stehen und zwischen der Antriebstrommel (3) und der elektronischen Auswerte- und Steuereinheit (7) eine Übertragungsleitung für die Drehgeschwindigkeit der Antriebstrommel (3) vorgesehen ist.