DE102009008146B4

DE102009008146B4 - Einrichtung zur Probenahme in einem Haufwerk

Info

Publication number: DE102009008146B4
Application number: DE102009008146.1A
Authority: DE
Inventors: Heinz Meisen; Uwe Teschke
Original assignee: RWE Power AG
Current assignee: RWE Power AG
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2016-06-16
Anticipated expiration: 2029-02-10
Also published as: DE102009008146A1

Abstract

Einrichtung zur Probenahme in einem Haufwerk (2), umfassend wenigstens eine Bohreinrichtung (1) mit wenigstens einem Antrieb (3) mit wenigstens einem mittels des Antriebs (3) drehbaren Bohrgestänge (4), wenigstens einer an dem Bohrgestänge (4) angeschlagenen Bohrkrone (5) und Mittel zum Vorschub der Bohreinrichtung (1) in das zu beprobende Haufwerk (2), wobei das Bohrgestänge (4) wenigstens ein bezogen auf dieses drehfest angeordnetes Standrohr (6) durchsetzt und zum Transport des Bohrkleins in dem Standrohr (6) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Auffangeinrichtung für das aus dem Standrohr (6) austretende Bohrklein aufweist und die Auffangeinrichtung als sich im Wesentlichen unterhalb der Bohreinrichtung (1) erstreckende, offene Auffangrinne (13) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Probenahme in einem Haufwerk.
Für eine optimale Feuerungsführung in Kohlekraftwerken ist eine Qualitätsanalyse des Brennstoffs unerlässlich. Hierzu wird üblicherweise der Aschegehalt und der Heizwert/Brennwert der Kohle bestimmt. Eine Kohleanalyse des geförderten Brennstoffs ist aber auch zwecks besserer Ausnutzung der Lagerstätte bzw. Minimierung der Lagerstättenverluste unerlässlich. Hierzu wird üblicherweise der in Halden vorgehaltene Rohstoff beprobt.
US 5 413 004 A beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Probenentnahme bei Kohle, wobei eine geschlossene Auffangvorrichtung zum Einsatz kommt, die oberhalb der Bohreinrichtung angeordnet ist. DE 38 13 038 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Probeentnahme bei Schüttgütern, insbesondere bei Kohle. US 3 822 600 A beschreibt eine Vorrichtung zur Entnahme individueller Proben in einem Haufenwerk. US 2 664 189 A beschreibt eine Fördervorrichtung, beispielsweise zur Förderung von Kohle. EP 08 64 727 A2 beschreibt ein Verfahren zur Entnahme von Bodenproben und eine hierfür geeignete Entnahmevorrichtung. DE 29 31 743 B1 beschreibt eine Vorrichtung zum Messen des anfallenden Bohrmehls, insbesondere des bei Test- oder Entspannungsbohrungen anfallenden. DE 200 09 817 U1 beschreibt eine Entnahmevorrichtung von Schüttgutproben.
Beim Betrieb von Braunkohlenhalden ist es beispielsweise bekannt, eine Probenahme oberflächennah und händisch durchzuführen, wobei ggf. die Probenahme mit Erdbaugeräte-Unterstützung erfolgt. Bei der bekannten Vorgehensweise der Probenahme von Hand hängt die Qualität der Probe vom Geschick des Probennehmers ab, zumal es beim Ziehen der Proben auf herkömmliche Art und Weise häufig zu einer Entmischung des Materials kommt. Darüber hinaus ergibt sich durch unterschiedliche Verdichtung im Haufwerk häufig eine unproportionale Mengenaufteilung des Probegutes.
Schließlich hat es sich als schwierig, wenn nicht gar unmöglich, herausgestellt, eine repräsentative Probe über den Querschnitt der Halde bzw. über einen Großteil des Querschnitts der Halde zu ziehen.
Eine repräsentative Beprobung eines geschütteten Haufwerks mit inhomogener Dichteverteilung ist grundsätzlich schwierig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Probenahme in einem Haufwerk bereitzustellen, mit welchen die Reproduzierbarkeit der Probennahme verbessert wird. Darüber hinaus sollen der Inhomogenität des Haufwerks entsprechend repräsentativere Proben erzielbar sein und das bei der Bohrung sukzessive anfallende Bohrklein entsprechend dem Bohrfortschritt aufzufangen. Im Gegensatz zu der bisherigen Vorgehensweise wird das für die Probe verwendete Material des Haufwerks sukzessive aus dem Haufwerk ausgebracht und entsprechend geteilt. Bei den bekannten Verfahren wurde bislang von Hand oder mit einem Erdbeugerät ein Probenblech in die Halde getrieben, wobei beim Herausziehen des Probenblechs aus der Halde bereits eine Entmischung der Probe stattfand. Erfindungsgemäß hingegen ist nun vorgesehen, das bei der Bohrung sukzessive anfallende Bohrklein entsprechend dem Bohrfortschritt aufzufangen.
Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn das aus der Bohrung ausgetragene Bohrklein entsprechend dem Bohrfortschritt bei der Bohrung der Länge nach geschüttet hintereinander auf eine Probenteilereinrichtung aufgebracht wird.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Einrichtung zur Probennahme in einem Haufwerk, umfassend wenigstens eine Bohreinrichtung mit wenigstens einem Antrieb, mit wenigstens einem mittels des Antriebs drehbaren Bohrgestänge, mit wenigstens einer an dem Bohrgestänge angeschlagenen Bohrkrone und Mittel zum Vorschub der Bohreinrichtung in das zu beprobende Haufwerk, wobei das Bohrgestänge ein bezogen auf dieses drehfest angeordnetes Standrohr durchsetzt und zum Transport des Bohrkleins in dem Standrohr ausgebildet ist. Die Einrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Auffangeinrichtung für das aus dem Standrohr austretende Bohrklein aufweist und die Auffangeinrichtung als sich im Wesentlichen unterhalb der Bohreinrichtung erstreckende, offene Auffangrinne ausgebildet ist.
Anders als bei einer Kernbohrung ist vorgesehen, dass das Standrohr sich bei der Bohrung nicht dreht.
Bei einer Zweckmäßigen Variante der Einrichtung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bohrkrone so ausgebildet ist, dass diese einen Freischnitt zum Vorschub des Standrohrs in das zu beprobende Haufwerk erzeugt. Das Standrohr erfüllt also zweierlei Funktionen, nämlich einerseits die Festlegung der insgesamt zu fördernden Bohrkleinmenge, zumindest in etwa, und andererseits den Transport des Bohrkleins aus dem Haufwerk.
Je nach Querschnitt der Auffangrinne lässt sich entweder das gesamte Bohrklein oder nur ein Teilvolumen desselben der Länge nach auf der Auffangrinne aufschütten.
Bei einer bevorzugten Variante der Einrichtung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auffangeinrichtung bzgl. der Bohreinrichtung ortsfest angeordnet ist, so dass bei Vorschub und Rückschub der Bohreinrichtung eine Relativbewegung zwischen der Bohreinrichtung und der unterhalb dieser angeordneten Auffangeinrichtung stattfindet. Zweckmäßigerweise ist das Standrohr so ausgebildet, dass dessen nacheilendes Ende einen Austrag auf die Auffangeinrichtung bildet, wobei das betreffende Ende des Standrohres ebenso die zuvor beschriebene Relativbewegung bzgl. der Auffangeinrichtung beschreibt.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Auffangeinrichtung als Probenteiler ausgebildet ist.
Das Volumen der Auffangeinrichtung kann beispielsweise auf den kleinsten zu erwartenden Volumenstrom an Bohrklein ausgelegt sein. Damit wird in vorteilhafter Art und Weise der sich ändernden Dichte des Haufwerks über den Bohrfortschritt Rechnung getragen. Wie eingangs bereits erwähnt, wird auf diese Art und Weise sichergestellt, dass die, bezogen auf den Bohrfortschritt, erhaltene Probemenge im Verhältnis zu der Dichte des Haufwerks an der betreffenden Stelle der Bohrung steht.
Vorzugsweise ist zum Vorschub der Bohreinrichtung wenigstens eine Lafette vorgesehen, auf welcher die Bohreinrichtung verfahrbar geführt ist.
Die Auffangeinrichtung kann sich wenigstens über eine Länge erstrecken, die einer Lafetten-Verschublänge entspricht.
Um einen entsprechenden Bohrfortschritt im Haufwerk zu erzielen, ist es zweckmäßig, wenn weiterhin Mittel zum Vorschub der Lafette vorgesehen sind.
Bei Vorschub der Bohreinrichtung in das Haufwerk wird sich zunächst ein verzögerter Austrag an Bohrklein einstellen, da dieses zunächst einmal den Weg von der Bohrkrone bis zum Austrag des Standrohres überwinden muss. Ist der maximale Bohrfortschritt erreicht, wird sich ein entsprechender Nachlauf an Bohrklein einstellen.
Bei einer bevorzugten Variante der Einrichtung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bohrgestänge als Transportschnecke ausgebildet ist. Als Bohrgestänge kann ein an und für sich bekannter Wendelbohrer (landläufiqg auch als Spiralbohrer bezeichnet) Anwendung finden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Einrichtung gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Bohrkrone wenigstens zwei Schälmesser umfasst, die sich etwa rechtwinklig zur Längsachse des Bohrgestänges erstrecken.
Obwohl vorstehend der Begriff Bohrgestänge verwendet wurde, kann die Bohrkrone auch mit einer einzelnen Bohrstange verbunden sein.
Es ist vorteilhaft und zweckmäßig, wenn die Bohrkrone einen Durchmesser aufweist, der geringfügig größer als der Durchmesser des Standrohres ist, um den Freischnitt für das Standrohr zu schaffen und ein Eindringen desselben in das Haufwerk zu ermöglichen und zu erleichtern.
Vorteilhaft ist es, wenn die Bohrkrone ein etwa mittig angeordnetes Zentriermesser oder einen etwa mittig angeordneten Zentrierdorn aufweist, der sich in Längsrichtung des Bahngestänges erstreckt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert:
Es zeigen:
1 eine schematische vereinfachte Ansicht der Einrichtung zur Probennahme gemäß der Erfindung,
2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1,
3 eine Schnittansicht entlang der Linien III-III in 2,
4 eine Schnittansicht entlang der Linien IV-IV in 2,
5 eine vergrößerte Ansicht des Bohrgestänges mit Bohrkrone, teiweise im Schnitt, und
6 eine Ansicht in Richtung des Pfeils VI in 5.
Wie insbesondere der 1 zu entnehmen ist, ist die Bohreinrichtung 1 als Anbaugerät an einem Bagger 7 mit Raupenfahrwerk vorgesehen. Mit 2 ist schematisch das zu beprobende Haufwerk dargestellt.
Die Bohreinrichtung 1 umfasst einen hydraulischen Antrieb 3, ein Bohrgestänge 4 und eine Bohrkrone 5, die am führenden Ende des Bohrgestänges 4 angeschlagen ist. Das Bohrgestänge 4 erstreckt sich innerhalb eines drehfest mit dem Antrieb 3 verbundenen Standrohres 6 und ist innerhalb des Standrohres 6 frei drehbar.
Der Antrieb 3 und mit diesem das Bohrgestänge 4 sowie das Standrohr 6 sind an einer Lafette 8 geführt, welche dem Vorschub der Bohreinrichtung 1 in das Haufwerk 2 dient. Die Lafette 8 ist wiederum mittels einer Kolben-Zylinderanordnung 9 bzgl. einer Aufnahme 10 verschiebbar angeordnet. Der Gesamtvorschub der Bohreinrichtung ergibt sich aus der Summe des durch die Lafette 8 erzielten Vorschubs und des durch die Kolben-Zylinderanordnung 9 erzielten Vorschubs. Der Antrieb 3 der Bohreinrichtung 1 ist an der Lafette 8 in bekannter Art und Weise durch eine umlaufende Kette verschiebbar angeordnet. Der Lafettenantrieb sowie Hydraulik für die Kolben-Zylinderanordnung 9 sind aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt.
Die Aufnahme 10 ist in bekannter Art und Weise gelenkig an einen Ausleger 11 des Baggers 7 angeschlagen.
Das sich innerhalb des Standrohres 6 erstreckende Bohrgestänge 4 kann beispielsweise als sog. Spiralbohrer ausgebildet sein. Dieser umfasst einen Schneckengewindegang 12, der im vorliegenden Fall ausschließlich dem Transport des von der Bohrkrone 5 gelockerten Bohrkleins dient.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Bohrgestänge 4 als eine einzige Stange mit einem einzigen Schneckengewindegang 12 ausgebildet, die Erfindung ist allerdings so zu verstehen, dass das Bohrgestänge aus mehreren Bohrstangen zusammengesetzt sein kann. Darüber hinaus kann der Spiralbohrer mehrgängig ausgebildet sein, d. h. mit mehreren Schneckengewindegängen versehen sein.
In Gebrauchslage unterhalb der Bohreinrichtung 1 ist ein Probenteiler 13 in Form einer Rinne mit einem etwa V-förmigen Querschnittsprofil vorgesehen. Der Probenteiler 13 bzw. die Auffangrinne erstreckt sich über etwa die gesamte Länge der Lafette 8 unterhalb derselben und ist bzgl. der Lafette 8 ortsfest, so dass sich beim Betrieb die Bohreinrichtung 1 entsprechend dem Bohrfortschritt relativ zu der Auffangrinne 13 bewegt.
Wie dies insbesondere den 5 und 6 zu entnehmen ist, umfasst die Bohrkrone 2 sich etwa radial in Bezug auf das Bohrgestänge 4 erstreckende Schälmesser 14, die sich über den Umfang des Standrohres 6 so weit hinaus erstrecken, dass die Bohrkrone 5 beim Betrieb einen Freischnitt für das Standrohr 6 erzeugt. Die Schälmesser 14 sind mit nicht dargestellten Hartmetall-schneiden versehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt zwei Schälmesser 14 vorgesehen, es ist jedoch im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass die Anzahl der Schälmesser variiert werden kann. Die Schälmesser 14 besitzen etwa 15° Schränkung und etwa 10° Freischliff.
Beim Betrieb der Bohreinrichtung 1 dreht sich, wie vorstehend erwähnt, das Standrohr 6 nicht mit. Dieses ist durch eine Grundplatte mit einer Rohrklemme drehfest mit dem Antrieb 3 verbunden.
Die Probenahme geht nun wie folgt vonstatten. Die Bohreinrichtung 1 wird mit dem Bagger 7, wie dies in 1 dargestellt, an das Haufwerk 2 herangefahren. Sodann wird das Bohrgestänge 4 über den Antrieb 3 in Drehung versetzt. Gleichzeitig wird die gesamte Bohreinrichtung 1 über den nicht dargestellten Lafettenantrieb auf der Lafette 8 in das Haufwerk 2 verfahren. Das Von der Bohr-krone 5 gelöste Bohrklein wird über den Schneckengewindegang 12 des Bohrgestänges 4 von dem führenden Ende 15 des Standrohrs 6 zu dem nacheilenden Ende 16 des Standrohres 6 transportiert.
Wie dies insbesondere der 4 zu entnehmen ist, ist an dem nacheilenden Ende 16 des Standrohres 6 ein Schurrenblech 17 angeordnet, über welches das Bohrklein in die Auffangrinne 13 gelangt. Das Schurrenblech 17 ist fest mit dem nacheilenden Ende 16 des Standrohres 6 verbunden und beschreibt mit dem Standrohr 6 zunächst eine Vorschubbewegung relativ zu der ortsfest angeordneten Auffangrinne 13. Wie eingangs bereits erwähnt, ist die Auffangrinne 13 als Probenteiler ausgebildet, d. h. diese hat einen definierten Querschnitt, der so bemessen ist, dass die Auffangrinne 13 einen Volumenstrom an Bohrklein aufnehmen kann, der insgesamt dem geringsten zu erwartenden Volumenstrom entspricht.
Da die Bohreinrichtung 1 gemäß der Erfindung zum Bohren in lockerem Haufwerk Anwendung findet, und die Schüttdichte des Haufwerks naturgemäß inhomogen ist, ergibt sich daraus, dass mit unterschiedlicher Dichte des Haufwerks über den Bohrfortschritt der Bohreinrichtung 1 zeitlich schwankende Volumenströme an Bohrklein anfallen. Diejenige Menge an Bohrklein, de das Fassungsvermögen der Auffangrinne 13 übersteigt, wird nicht in der Auffangrinne gehalten, sondern fällt sozusagen daneben und wird somit verworfen.
Bei der Vorschubbewegung der Bohreinrichtung 1 wird zunächst die Auf-fangrinne 13 der Länge nach mit Bohrklein befüllt, und zwar mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung, da zunächst während des Vorschubs der Bohreinrichtung 1 das Bohrklein vom führenden Ende 15 des Standrohrs 6 zum nacheilenden Ende 16 des Standrohrs 6 transportiert werden muss. Bei einem Lafetten-vorschub von etwa 2,70 m wird Bohrklein erfahrungsgemäß erst nach etwa 20 cm Vorschubweg ausgetragen. Bei vollständigem Vorschub sind demnach etwa 2,50 m der Länge der Auffangrinne 13, deren Länge zweckmäßigerweise dem Lafettenvorschubweg entspricht, mit Bohrklein befüllt. Konstruktionsbedingt ist danach ein Anhalten der Bohreinrichtung 1 und des Antriebs 3 erforderlich. Die Auffangrinne 13 wird sodann entleert. Anschließend wird die Lafette 8 mittels der Kolben-Zylinderanordnung nachgesetzt, d. h. der Bohrstrang verbleibt im Haufwerk, der Bagger 7 bleibt stehen und die Kolben-Zylinderanordnung schiebt die Lafette 8 nach vorne, was einen Rückschub der Bohreinrichtung 1 bewirkt. Danach wird mit Lafettenvorschub weiter gebohrt, am Ende des Lafettenvorschubs wird die Auffangrinne 13 nochmals entleert. Sodann erfolgt ein Nachsetzen des Baggers 7, d. h. der Bohrstrang verbleibt im Haufwerk 2, die Kolben-Zylinderanordnung 9 bleibt unbetätigt. Mit gleichzeitigem Vorfahren des Baggers 7 wird die Bohreinrichtung 1 auf der Lafette zurückgesetzt. Es wird wiederum mit Lafettenvorschub gebohrt. Am Ende der Vorschubbewegung wird die Auffangrinne 13 entleert. Sodann wird das Bohrgestänge 4 unter gleichzeitiger Betätigung der Kolben-Zylinderanordnung 9 und mit laufendem Antrieb 3 her-ausgezogen, wodurch das noch im Standrohr 6 verbliebene Bohrklein rückwärts auf der Auffangrinne 13 aufgehäuft wird.
Wie den 5 und 6 zu entnehmen ist, ist die Bohrkrone 5 mit einem mittig angeordneten Zentriermesser 18 versehen.
Bezugszeichenliste

1: Bohreinrichtung
2: Haufwerk
3: Antrieb
4: Bohrgestänge
5: Bohrkrone
6: Standrohr
7: Bagger
8: Lafette
9: Kolben-Zylinderanordnung
10: Aufnahme
11: Ausleger
12: Schneckengewindegang
13: Auffangrinne
14: Schälmesser
15: führendes Ende des Standrohrs
16: nacheilendes Ende des Standrohrs
17: Schurrenblech
18: Zentriermesser oder Zentrierdorn

Claims

Einrichtung zur Probenahme in einem Haufwerk (2), umfassend wenigstens eine Bohreinrichtung (1) mit wenigstens einem Antrieb (3) mit wenigstens einem mittels des Antriebs (3) drehbaren Bohrgestänge (4), wenigstens einer an dem Bohrgestänge (4) angeschlagenen Bohrkrone (5) und Mittel zum Vorschub der Bohreinrichtung (1) in das zu beprobende Haufwerk (2), wobei das Bohrgestänge (4) wenigstens ein bezogen auf dieses drehfest angeordnetes Standrohr (6) durchsetzt und zum Transport des Bohrkleins in dem Standrohr (6) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Auffangeinrichtung für das aus dem Standrohr (6) austretende Bohrklein aufweist und die Auffangeinrichtung als sich im Wesentlichen unterhalb der Bohreinrichtung (1) erstreckende, offene Auffangrinne (13) ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrkrone (5) so ausgebildet ist, dass diese einen Freischnitt zum Vorschub des Standrohrs (6) in das zu beprobende Haufwerk (2) erzeugt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangeinrichtung bzgl. der Bohreinrichtung (1) ortsfest angeordnet ist, so dass bei Vorschub und Rückschub der Bohreinrichtung (1) eine Relativbewegung zwischen der Bohreinrichtung (1) und der unterhalb dieser angeordneten Auffangeinrichtung stattfindet.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Auffangeinrichtung auf den kleinsten zu erwartenden Volumenstrom an Bohrklein ausgelegt ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Vorschub der Bohreinrichtung (1) wenigstens eine Lafette (8) vorgesehen ist, auf welcher die Bohreinrichtung (1) verfahrbar geführt ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangeinrichtung sich wenigstens über eine Länge erstreckt, die einer Lafettenvorschublänge entspricht.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin Mittel zum Vorschub der Lafette (8) vorhanden sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrgestänge (4) als Transportschnecke ausgebildet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrkrone (5) wenigstens zwei Schälmesser (14) umfasst, die sich etwa rechtwinklig zur Längsachse des Bohrgestänges (4) erstrecken.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrkrone (5) einen Durchmesser aufweist, der größer als der Durchmesser des Standrohres (6) ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrkrone (5) ein Zentriermesser (18) oder einen Zentrierdorn aufweist, der sich in Längsrichtung des Bohrgestänges (4) erstreckt.