DE10000887A1

DE10000887A1 - Stone detection system for rubble measures radioactivity to correct radiometric sensor also detects radioactive stones.

Info

Publication number: DE10000887A1
Application number: DE2000100887
Authority: DE
Inventors: Manfred John; Hans-Juergen Bittner
Original assignee: MAN Takraf Fordertechnik GmbH
Current assignee: Takraf GmbH
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2000-01-12
Publication date: 2001-08-02
Also published as: PL344512A1

Abstract

The stone detection system has a unit (8) to measure the radioactivity of the materials on a conveyor belt (2) so that the measurements for the detection of large stones made using a separated (a) radioactive source (4) can be corrected for the radiation of radioactive stones.

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.The invention relates to a method and a device for determining Foreign bodies with radioactive intrinsic radiation in a bulk material flow Continuous conveyors and the metrological implementation in cooperation with according to a stone detection device working on a radioactive basis the preamble of the 1st claim for the method and the 2nd patent demanding for the facility.

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.To detect foreign bodies in a flow of material to be conveyed, DE 297 19 600 U1 and DE 197 52 686 A1 known radiometric devices. They consist of a radioactive aimed at the material to be conveyed Radiation source and arranged on the opposite side Radiation receivers so-called detectors. The penetration of the Due to the different, there is a radiation loss that is conveyed Density of the material components Information about the composition. It Inhomogeneities in the material flow are detected in the movement. A such inhomogeneity can be, for example, a stone that is removed when a over a lignite bedrock together with sand a bucket wheel excavator is picked up and transported further.

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. This principle of stone detection with radioactive radiation source teaches the conveying media a high level of recognition security, which none or one have uniform radioactive radiation. With media with different natural radiation, the measurement results of the known Stone detection facilities adulterated in the way that the recognizing foreign bodies are evaluated as too small.

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.The invention is therefore based on the object, the method and the Device for recognizing stones in a conveyed material flow radiometric basis according to DE 197 52 686 A1 so that Foreign bodies with different levels of radioactive intrinsic radiation in one Bulk material flow can be reliably detected. This task is accomplished by a Completion of the method according to the features of the first claim and a additional device according to the features of the second claim solved. Before actually measuring the radiation loss that occurs when penetrating different components and different heights arises, the intrinsic radiation of the material being conveyed is measured. Goes from that Components of the material to be conveyed do not emit any radiation, this is done Measurement method downstream evaluation method in the after from the Patent according to DE 197 52 686 A1 known method. However, starts from Conveyed material emits its own radiation, both the radiation intensity and also measured their local extent, the location of the natural radiation emitting conveyed material components precisely defined and when the Effective range of the known measuring device, the value of the size of the Natural radiation with the measured value determined for a stone to be endured offset. For a stone with its own radiation, a higher one applies Limit for its separation as for a stone without its own radiation. Consequently the device is particularly suitable for detecting non-homogeneous Components in an otherwise homogeneous material flow, the Inhomogeneity both the size and the radioactive intrinsic radiation of the Components concerned.

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.The software for evaluating the measurement results must be coordinated in this way that when considering the distance between the measuring points for the own radiation and the radiation loss through the material to be conveyed and the Taking into account the belt speed the two, for the same Components of the material to be conveyed are compared with each other. The device for stone detection is an additional Measuring device, detectors arranged above or below the conveyor, which measure the intrinsic radiation of the material to be conveyed and transmit it to the Evaluation unit of the stone detection system reports which this measured value about a further developed software, which is also a claim to the invention heard, evaluated and the basic setting of the system - the so-called Detection threshold - shifts so that the required accuracy to the Detection of foreign bodies is restored.

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.This additional measuring device is closed at a precisely defined distance the measuring point "stone detection" installed, so that by means of the measured Conveying speed the exact time is determined so that both measurements lie exactly on top of each other.

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:Further details and advantages of the subject matter of the invention emerge from the following description, in which a preferred embodiment example of a method and a device for recognizing stones in the Bulk material flow of a continuous conveyor is shown. The related ones Drawings show:

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. 1 shows a schematically illustrated conveyor belt in a side view with the spatial arrangement of the devices for measuring the radioactive radiation from natural stones and for recognizing these stones in a bulk material flow,

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. 2 shows the basic structure of the radiometric-based device for stone detection and its arrangement in the scaffold of the continuous conveyor in a section and

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. Fig. 3 shows the basic structure of the device for recognizing stones with radioactive radiation and measuring the radiation intensity of these stones and the arrangement of this device in the scaffold of the continuous conveyor in one section.

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.The section of a belt conveyor shown schematically in FIG. 1 shows the support rollers 1 , the conveyor belt 2 and the belt drive drum 3 . The direction of conveyance is indicated by an arrow. The stone recognition device 4 , which works on a radiometric basis, is located between two support rollers 1 arranged one behind the other in the conveying direction. According to FIG. 2, as described in more detail in the patent application according to DE 197 52 686 A1, it consists of an upper radioactive radiation source 4.1 arranged on the scaffolding 5 and directed towards the material 6 to be conveyed, and several, arranged under the upper run of the conveyor belt 2 over the entire belt width and radiation receivers 4.2 aligned with the radiation source 4.1 . Parallel to the radiation source 4.1 for density measurement, a second measuring device, a laser scanner 4.3 for determining the surface of the material to be conveyed, is arranged in the area of the radiation source 4.1 , on the drawing behind it. Radiation source 4.1 , radiation receiver 4.2 and laser scanner 4.3 are connected to an electronic evaluation and control unit 7 . This evaluation and control unit 7 can distinguish between the bulk material components 6 a and stones 6 b and determine the size of the stones 6 b by the radiation reduction when penetrating the material depending on the material height and its surface shape on the basis of the material density. If a stone 6 b determined in this way exceeds a predetermined size, this is displayed to the operating personnel or switching commands are triggered automatically, which cause its separation in connection with the device technology.

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.If the material to be conveyed has a constant radioactive intrinsic radiation, the measurement results are falsified by the device for stone detection 4 in such a way that with increasing intrinsic radiation the foreign bodies to be detected are identified as smaller than they actually are. In this case, the lower limit for a stone 6 b that is to be discarded must be increased by this value of the natural radiation.

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.If, however, good components are to be expected in the flow of the conveyed material, some of which emit different amounts of radiation and some do not emit radioactive radiation, the device for stone detection 4 does not provide sufficiently precise measurement results. The actual intrinsic radiation of the components to be conveyed must be recorded and taken into account when evaluating the measurement data. The device for stone detection 4 is therefore supplemented by a further measuring device 8 for measuring the radioactive intrinsic radiation of the conveyed material 6 . It is located in FIG. 1 in the conveying direction in a defined distance A to the measuring point for stone detection 4. This measuring device 8 consists of the detectors 8.1 connected to the evaluation and control unit 7 . In the drawing of Fig. 3, two of these detectors 8.1 are shown. They are arranged under the upper run of the conveyor belt 2 as the radiation receiver 4.2 of the device for stone recognition 4 side by side. This same spatial arrangement provides the evaluation and control unit 7 with comparable values of the intrinsic radiation of the material to be conveyed 6 and of the radiation intensity emitted by the radioactive radiation source 4.1 and received by the radiation receivers 4.2 . If a stone 6 b with a radioactive intrinsic radiation of unknown size reaches the first conveyor belt of the excavator on the first conveyor belt after the recording, its radiation intensity is measured and its value is fed to the electronic evaluation and control unit 7 as a parameter. The basic setting of the device - the detection threshold for a foreign body contained at a specific point in the conveyed material flow - is increased by this measured value, so that the accuracy required for detecting undesired foreign bodies is restored according to the method disclosed in patent specification DE 197 52 686 A1.

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.The software for the stone detection device expanded in this way is supplemented such that the defined distance a between the measuring device 8 and the device for stone detection 4 is recorded as a function of the belt speed and the calculation of the measured value of the radioactive intrinsic radiation determined for individual good components to the detection threshold without radioactive intrinsic radiation Delayed occurs when the body contained in the material to be conveyed 6 has reached the device for stone detection 4 with its own radiation.

Zur Erfassung der Bandgeschwindigkeit werden die relevanten Daten von der Antriebstrommel 3 der Auswerte- und Steuereinheit 7 zugeführt. To record the belt speed, the relevant data are fed from the drive drum 3 to the evaluation and control unit 7 .

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.The advantage of this addition the device for stone detection 4 through the measuring means 8 for the radioactive radiation from intrinsic Fördergutbestandteilen is that b at the occurrence of stones 6 with a radioactive natural radiation of a higher accuracy of size determination is achieved.

Claims

1.Procedure for the detection of foreign bodies of high density with radioactive intrinsic radiation in a material to be checked for a lower density in the material flow of a continuous conveyor and for the determination of their three-dimensional size by means of a radiometric measuring system, in which the higher density in material volume compared to the material layer of lower density due to that with the Penetration of the material to be conveyed is accompanied by a reduction in the height of the radiation as a foreign body ( 6 b), the width of which is recognized by received signals recorded in strips and the length of which is recognized by the duration of the reduction in the intensity of the received signals, and the measured values determined in this way are in time intervals with regard to the thickness and Density of the material layer are evaluated and a signal is generated when a limit value characterizing the size of a foreign body of high density is reached, characterized in that for the evaluation of the radiation loss associated with the penetration of the material layer, the actual radioactive intrinsic radiation of the material to be conveyed ( 6 ) is measured at a delay to the radiometric measurement of the radiation loss, and the value of this intrinsic radiation is offset against the measured value that results from the radiation from the radioactive radiation source ( 4.1 ) and from the radiation measured by the radiation receivers ( 4.2 ) is calculated, the same components of the conveyed material ( 6 ) always being compared with one another depending on the distance traveled and the conveying speed.

2. Device for applying the method according to claim 1 for detecting foreign bodies with radioactive intrinsic radiation in a material layer lying on a continuous conveyor, consisting of a radiometric measuring system with a radioactive radiation source ( 4.1 ) arranged on one side of the material layer and on the opposite Radiation receivers ( 4.2 ) arranged on the side, and the radiometric measuring system is connected to an electronic evaluation and control unit ( 7 ), characterized in that one or more detectors () in the conveying direction at a defined distance from the device for detecting stones ( 4 ) 8.1 ) are arranged to measure the radioactive intrinsic radiation of the conveyed material components of the material layer, which are connected to the electronic evaluation and control unit ( 7 ) and a transmission between the drive drum ( 3 ) and the electronic evaluation and control unit ( 7 ) line for the rotational speed of the drive drum ( 3 ) is provided.