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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Detektionseinrichtung sowie ein Verfahren zur Detektion eines elektrisch leitfähigen Fremdkörpers in einem Fördergutstrom einer Bandfördereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen Patentanspruchs.
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Bandfördereinrichtungen mit plattenbandartigen Förderbändern (Plattenbändern) aus Metall oder mit mit Stahlseilen verstärkten Förderbändern werden in einem großen Umfang zum Transport von mineralischen Rohstoffen und Produkten eingesetzt. Dabei kommt es immer wieder vor, dass sich im Fördergutstrom metallische bzw. elektrisch leitfähige Fremdkörper wie Baggerzähne, Moniereisen, Munition oder Sprengkörper oder dergleichen befinden, welche geeignet sind, nachfolgende Verarbeitungsstationen, wie z. B. Brechereinrichtungen zum Zerkleinern des Fördergutes, zu beschädigen oder zu zerstören. Neben der unmittelbaren Beschädigung der Verarbeitungseinrichtung ist der damit einhergehende Produktionsausfall durch Anlagenstillstand bis zur Schadensbehebung ein weiteres erhebliches Problem für den Betreiber einer derartigen Anlage. Zwar sind seit längerer Zeit vielfältige, vorwiegend magnetische Methoden zum Nachweis von Metallteilen bzw. von elektrisch leitfähigen Fördergutfremdkörpern in einem Fördergutstrom bekannt und als sog. Metalldetektoren im Einsatz. Allen eingesetzten Detektionseinrichtungen ist aber gemeinsam, dass sie eine sehr stark reduzierte Nachweisempfindlichkeit haben, wenn das Förderorgan selbst metallisch ausgebildet ist und/oder sich große Metallmassen in unmittelbarer Nähe des Detektors befinden. Klassische Detektionseinrichtungen werden deshalb bislang an Plattenbändern bzw. an Bandfördereinrichtungen mit entsprechend hohem metallischem Aufbauanteil nicht eingesetzt. An stahlseilverstärkten Förderbändern oder allgemein an Förderbändern bei denen sich große eventuell bewegliche Metallmassen in der Nähe des Detektors befinden, muss zur Vermeidung von Fehlalarmen in der Regel die Nachweisempfindlichkeit soweit zurückgenommen werden, dass kein sinnvoller Betrieb der Detektionseinrichtung mehr möglich ist. Fehlalarme auf Grund höherer Nachweisempfindlichkeit stellen insbesondere dann ein Problem dar, wenn sie häufiger als begründete Alarme auftreten, da jeder Alarm zunächst einen Anlagenstillstand und damit einen Produktionsausfall nach sich zieht.
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Zur Beseitigung von elektromagnetischen Störeinflüssen wird daher die Detektionseinrichtung entweder in weitgehend metallfreien Bereichen der Bandfördereinrichtung angeordnet oder mit entsprechenden Abschirmeinrichtungen aufwendig gegen die Störfeldumgebung abgeschirmt.
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So ist aus der
DE 196 10 003 C1 eine Metalldetektionsvorrichtung mit mindestens einem Metalldetektor mit Richtungswirkung für die Untersuchung von Biomülltonnen bekannt. Die Metalldetektionsvorrichtung arbeitet gemäß dem sogenannten Pulsinduktionsverfahren, wobei über eine Senderspule Induktionsimpulse gezielt in Richtung Biotonne abgestrahlt und über zwei in gleicher Ebene mit der Senderspule angeordnete Empfängerspulen ein durch die in der Biotonne ggf. vorhandenen Metallteile beeinflusstes Empfangssignal empfangen wird. Zur Vermeidung von unnötigen – insbesondere durch die metallische Umgebung der zu entleerenden und auf Metallteile zu untersuchenden Biotonne verursachten – Fehlalarme ist ein dickwandiger und einseitig offener Metallkasten zur Aufnahme der Metalldetektionsvorrichtung vorgesehen.
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Ferner ist aus der
DE 20 2004 011 073 U1 eine Metalldetektionsvorrichtung zur Detektion von Metallteilen aus einem Fördergutstrom dielektrischer Stoffe bekannt, wobei der Fördergutstrom zwischen einer Sendespule und zwei Empfangsspulen geführt ist und die Empfangsspulen in einem elektromagnetischen Wechselfeld der Sendespule, die mit vorgebbarer Frequenz beaufschlagt ist, angeordnet sind. Zur Beseitigung elektromagnetischer Störungen ist ein geschlossenes Gehäuse vorgesehen, welches über die gesamte Breite des Bandförderers übersteht und eine Abschirmung der elektromagnetischen Felder bewirkt. An der Unterseite des Gehäuses ist dieses mit einem metallischen Deckel geschlossen, wobei der Deckel so ausgebildet ist, dass er einen Austritt elektromagnetischer Wechselfelder der Sende- und/oder Empfangsspulen nach außen verhindert.
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Aus der
DE 36 15 020 A1 sind ein Verfahren und ein Gerät zum Nachweisen von Metallgegenständen in einem Fördergutstrom von Bandförderern mit Stahlseilbändern beschrieben, wobei der Nachweis der Metallgegenstände über ein sog. Gebergerät mit Richtungscharakteristik der Empfindlichkeit erfolgt. Dabei werden die zur Untersuchung des Fördergutstroms erzeugten Gebersignale im Bereich der Bandübergabe des Fördergutes eines Bandfördersystems angeordnet, sodass möglichst wenig Störeinflüsse durch metallische Seitenbegrenzungen der Bandfördereinrichtung oder dergleichen auftreten können. Darüber hinaus ist das Gebergerät über einen sog. Schirm, der aus magnetischem Material besteht und der mindestens an einer Seite dem Fördergutstrom zugewandt geöffnet ist, abgeschirmt.
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Darüber hinaus beschreibt die
DE 199 21 224 B4 ein Verfahren zur Überwachung eines endlos umlaufenden Gurtes einer entsprechenden Bandfördereinrichtung. Die Gurtüberwachung auf Beschädigungen erfolgt unter Heranziehung eines gurtspezifischen Referenzsignals, wobei der zu untersuchende Gurt über seine gesamte Länge abgetastet und aufgezeichnet wird und das Signal getrennt nach Größe der Amplitude, nach Signalverlauf und Lagezuordnung im Gurt ausgewertet wird, sodass eine Lageveränderung oder Beschädigung der Stahlseilzuträger innerhalb des Gurtes oder ein auf dem Gurt vorhandener Metallkörper (wie z. B. ein vergessenes Werkzeug o. d.) erkennbar sind.
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Des Weiteren sind aus der
DE 197 30 952 A1 Verfahren und Vorrichtung zur elektromagnetischen Detektion von Objekten, welche in mineralisierten Böden verborgen sind, bekannt. Hierfür werden pulsförmige Primärsignale von mindestens einer Sendeschleife ausgesendet und hieraus resultierende Sekundärsignale zu zumindest zwei verschiedenen Zeitpunkten von mindestens einer Empfangsschleife in Form von Abtastsignalen detektiert und anschließend ausgewertet.
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Aus der
DE 699 17 030 T2 ist ein Metalldetektor zum Lokalisieren von Metallobjekten unter einer Oberfläche oder zum Lokalisieren von fremden Metallobjekten im Körper eines Menschen oder eines anderen Lebewesens bekannt. In diesem Zusammenhang wird u. a. die Arbeitsweise von Metalldetektoren nach dem Pulsinduktionsprinzip beschrieben. Der eigentliche Gegenstand dieser Anmeldung wird unter Verwendung von nach dem Dauerstrichverfahren arbeitenden Detektoren erläutert.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Detektionseinrichtung für eine Bandfördereinrichtung mit metallische Bestandteile aufweisendem Aufbau anzugeben, über die eine Erkennung eines elektrisch leitfähigen Fremdkörpers im Fördergutstrom bei möglichst einfachem technischen Aufbau mit verbesserter Detektionssicherheit gewährleistet ist. Durch die erfindungsgemäße Detektionseinrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zur Detektion von elektrisch leitfähigen Fremdkörpern, soll das Auftreten von Fehlalarmen deutlich reduziert werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe jeweils durch die Kombination der Merkmale eines der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche beschrieben.
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I. Erste Ausführungsform der Detektionseinrichtung
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Die erfindungsgemäße Detektionseinrichtung zur Erkennung eines elektrisch leitfähigen Fremdkörpers im (insbesondere mineralischen) Fördergutstrom einer Bandfördereinrichtung umfasst gemäß einer ersten möglichen Ausführungsform eine, eine elektrische Spule umfassende Sendeeinrichtung zur Erzeugung eines Primärmagnetfeldes, eine Empfangseinrichtung mit zumindest zwei an gleicher axialer Position der Bandfördereinrichtung, vorzugsweise parallel zur Förderbandebene und in einem vorbestimmten Abstand von der Förderbandebene und zueinander angeordnete elektrische Spulen zur Erfassung von auf ein Magnetfeld einwirkenden Faktoren, sowie eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung der Messsignale der als Empfängerspulen arbeitenden elektrischen Spulen der Empfangseinrichtung (im Hinblick auf das Vorliegen oder Nichtvorliegen eines elektrisch leitfähigen Fremdkörpers im Fördergutstrom).
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Mit Vorteil wird die als Senderspule arbeitende elektrische Spule über einen Impulsgenerator angesteuert, so dass über die so gebildete Pulsinduktionseinrichtung ein zeitlich variierendes Primärmagnetfeld erzeugt wird. Des Weiteren kann die als Senderspule arbeitende elektrische Spule derart eingesetzt werden, dass sie zeitweise anstatt als Senderspule als Empfängerspule arbeitet – in diesem Fall würden für die Bereitstellung von Sendeeinrichtung und Empfangseinrichtung insgesamt zwei elektrische Spulen ausreichen, wobei zumindest eine der elektrischen Spulen derart ausgebildet bzw. eingesetzt sein müsste, dass sie sowohl als Senderspule als auch als Empfängerspule arbeiten kann. Alternativ kann allerdings neben zumindest zwei als reine Empfängerspulen ausgestalteten/arbeitenden Spulen auch eine separate ausschließlich als Senderspule arbeitende weitere Spule vorgesehen sein.
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In einer Weiterbildung der Erfindung kann ein anlagenspezifisches Referenzsignal, welches im Folgenden im Rahmen der zweiten Ausführungsform nachfolgend näher beschrieben wird, erzeugt und (beispielsweise) in der Auswerteeinrichtung hinterlegt werden. Mit Vorteil bildet dieses Referenzsignal, welches ebenfalls mit Hilfe zumindest einer der Empfängerspulen „aufgenommen” bzw. detektiert wird, die Eigenschaften der Bandfördereinrichtung bei leerem Förderband einschließlich der im Umfeld der Bandfördereinrichtung auf die „Messstelle” einwirkenden Störeinflüsse ab. Zur Verbesserung der Detektion können die Eigenschaften der Bandfördereinrichtung an der (axialen) Position der zu messenden/erfassenden Förderbandstelle bei beladenem Förderband gemessen bzw. ermittelt werden und das hinterlegte Referenzsignal (des leeren Förderbandes) positionsbezogen hierzu ins Verhältnis gesetzt oder subtrahiert werden.
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Die Detektion lässt sich weiter verbessern, indem die sog. Signalsignatur von Störkörpern im Fördergutstrom geschwindigkeitskorrigiert mit hinterlegten Störkörper-Referenzsignalen verglichen wird. Hierzu kann für Fälle, in denen ein vermeintlich zu detektierender elektrisch leitfähiger Fremdkörper detektiert wird und festgestellt wird, dass dieser Fremdkörper nicht detektiert werden sollte (weil z. B. aufgrund dieses Fremdkörpers kein Bandstopp eingeleitet werden soll), ein Fremdkörper-Referenzsignal erzeugt und in der Auswerteeinrichtung hinterlegt werden. Dieses Fremdkörper-Referenzsignal kann bei nachfolgenden Detektionszyklen (geschwindigkeitsbereinigt) in die Auswertung mit einbezogen werden derart, dass jeder detektierte Fremdkörper mit den hinterlegten Referenz-Fremdkörpersignalen verglichen wird und für den Fall einer Übereinstimmung nicht auf einen zu detektierenden Fremdkörper geschlossen wird. Dabei müssen die hinterlegten Fremdkörper-Referenzsignale in Abhängigkeit von der während der Detektion vorliegenden Geschwindigkeit des Förderbandes ggf. mit einem Faktor an die vorliegende Bandgeschwindigkeit angepasst (geschwindigkeitsbereinigt) werden (da die Fremdkörper-Referenzsignale bei einer bestimmten – i. d. R. von der vorliegenden Förderbandgeschwindigkeit abweichenden – Förderbandgeschwindigkeit generiert worden sind).
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II. Zweite Ausführungsform der Detektionseinrichtung
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Gemäß einer zweiten möglichen Ausführungsform der Erfindung umfasst die Detektionseinrichtung eine Pulsinduktionseinrichtung zur Erzeugung eines auf den Fördergutstrom der Bandfördereinrichtung wirkenden Primärmagnetfeldes (auch als Primärfeld bezeichnet) sowie eine elektrische Spule und eine Auswerteeinrichtung zur Erfassung und Auswertung eines aufgrund des Primärfeldes im Fremdkörper erzeugten Sekundärmagnetfeldes (auch als Sekundärfeld bezeichnet). Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist es ausreichend, wenn die Detektionseinrichtung zumindest eine elektrische Spule aufweist. Diese muss dann wiederum derart ausgebildet sein, dass sie zeitweise im Rahmen der Erzeugung des Primärmagnetfeldes als Senderspule arbeiten kann, und dass sie für im Rahmen der Erfassung des im Fremdkörper erzeugten Sekundärmagnetfeldes zeitweise als Empfängerspule arbeiten kann. Dabei ist die Auswerteeinrichtung der Erfassungseinrichtung derart ausgebildet, dass die Erkennung des elektrisch leitfähigen Fremdkörpers in Abhängigkeit von einem Vergleich eines die metallische Umgebung der Bandfördereinrichtung im Hinblick auf ihre Störeigenschaften auf elektromagnetische Felder wiedergebenden (bzw. hiermit korrelierenden) Referenzsignals mit einem durch die Empfängerspule ermittelten Messsignal erfolgt. Das Referenzsignal ist somit als anlagenspezifisches Referenzsignal zu verstehen, wobei an einer vorbestimmten axialen Referenzstelle der Bandfördereinrichtung, unter Einbeziehung des auf diese Referenzstelle mit Störeinflüssen auf die Magnetfelder der Detektionseinrichtung einwirkenden Anlagen- und Umgebungsteilen, das umlaufende (ebenfalls Metallteile aufweisende) Förderband über seine gesamte Länge durch die Detektionseinrichtung abgetastet und die generierten Referenzsignale (Referenzsignalfolge) in der Auswerteeinrichtung als Vergleichsgröße (Referenzsignale) hinterlegt wird (werden). Diese Referenzsignalbildung eines vorzugsweise unbeladenen Förderbandes kann während der Inbetriebnahme der Anlage erfolgen. Mit Vorteil ist die Detektionseinrichtung selbstlernend ausgeführt, derart, dass ein detektierter Fremdkörper, der zu einem Anlagenstopp geführt hat, durch eine entsprechende programmtechnische Bestätigung eines Berechtigten als Referenz-Fremdkörper bzw. Fremdkörper-Referenzsignal bestimmt und abgespeichert werden kann. Der so erlernte neue Referenzkörper wird bei den folgenden Detektionszyklen somit (je nach Bestimmung) als zu detektierender und z. B. einen Bandstopp auslösender Fremdkörper bestimmter Gattung oder als bewusst zu ignorierender und keinen Bandstopp auslösender Fremdkörper behandelt werden können.
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Die Detektionseinrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass die elektrische Spule einerseits der Erfassung des vom Fremdkörper ausgehenden Sekundärfeldes (also als Empfängerspule) dient und ebenfalls als Senderspule der Pulsinduktionseinrichtung verwendet wird. In diesem Fall würde die ggf. einzige elektrische Spule über einen sog. Pulsgenerator zur Erzeugung des gepulsten Primärfeldes angesteuert, wobei während der Impulsdauer das Primärfeld aufgebaut und aufrechterhalten wird und wobei während der sich an die Impulsdauer(n) und die geringe Zeitdauer der steil abfallenden Impulsflanke(n) (während der das Primärfeld zusammenbricht) anschließenden Impulspause(n) ein Empfang des im Fremdkörper erzeugten (und sich während der Impulspause(n) langsam abbauenden) Sekundärfeldes stattfindet. Im Falle separater Sendespulen und Empfangsspulen müssten die Sende- und Empfangszeiten der verschiedenen elektrischen Spulen entsprechend aufeinander abgestimmt werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die zweite Ausführungsform der Detektionseinrichtung analog zur vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform (weshalb auch die nachfolgend bezüglich der zwei Empfängerspulen an dieser Stelle beschriebenen Merkmale Anwendung auf die erste Ausführungsform finden sollen) mindestens zwei Empfängerspulen, wobei diese an der gleichen axialen Position der Bandfördereinrichtung, vorzugsweise parallel zueinander und in unterschiedlichen Abständen zur Förderbandebene, insbesondere oberhalb des Förderbandes, angeordnet sind. Dabei kann (wie vorstehend bereits beschrieben) zumindest eine elektrische Spule derart ausgebildet, angesteuert und ausgewertet werden, dass diese elektrische Spule sowohl als Senderspule als auch als Empfängerspule arbeitet bzw. arbeiten kann. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, das an sich bekannte Pulsinduktionsverfahren im Zusammenspiel mit einer sog. Differenzialanordnung – mit vorzugsweise mindestens zwei als Empfängerspulen arbeitenden (und mit Vorteil identisch aufgebauten – d. h. gleiche Parameter aufweisenden) elektrischen Spulen, welche an axial identischer Förderbandposition oberhalb des Fördergutstroms mit Vorteil parallel übereinander und in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet sind – anzuwenden bzw. es hierdurch entsprechend weiterzubilden. Aufgrund der beschriebenen Differenzialanordnung empfängt die untere Empfängerspule (die Empfängerspule mit dem geringeren Abstand zum Fördergutstrom) vorrangig die Signale von den metallischen Störbestandteilen des Bandfördereinrichtungsaufbaus (metallische Seitenwände, metallisches Förderorgan etc.) einschließlich der Signale eines gegebenenfalls vorhandenen elektrisch leitfähigen Fremdkörpers, während die obere Empfängerspule (Empfängerspule mit dem größeren Abstand zur Förderbandebene) vorrangig die Signale der metallischen Störbestandteile des Bandförderrichtungsaufbaus erfasst. Durch Differenzbildung der Messsignale von erster und zweiter Empfängerspule lässt sich das Signal des elektrisch leitfähigen Fremdkörpers, welches typischerweise um mehrere Größenordnungen geringer ist als das von den metallischen Störbestandteilen des Bandförderrichtungsaufbaus, teilweise isolieren.
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Eine weitere Verbesserung der Nachweissituation lässt sich erreichen, indem auch die Geschwindigkeit des Förderbands gemessen wird und die geschwindigkeitsabhängige Signatur des Signals von Fremdkörpern mit zuvor aufgenommenen und hinterlegten Fremdkörper-Referenzsignalen mittels einer Kreuzkorrelationsmethode verglichen wird. Dadurch wird der Einfluss konstanter Signale oder solcher, die die „falsche” Signatur zeigen deutlich verringert.
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III. Erfindungsgemäßes Verfahren
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Ferner umfasst die Erfindung ein (mit beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen einer Detektionseinrichtung durchführbares) Verfahren zur Detektion eines elektrisch leitfähigen Fremdkörpers in einem Fördergutstrom einer eine Detektionseinrichtung aufweisenden Bandfördereinrichtung. Gemäß diesem Verfahren wird an einer vorbestimmten axialen Position der Bandfördereinrichtung mittels Puls-Induktionsverfahren ein zeitlich variierendes, auf den Fördergutstrom wirkendes Primärmagnetfeld erzeugt, wobei in Abhängigkeit von einem Vergleich des an der vorbestimmten axialen Position der Bandfördereinrichtung für eine bestimmte (ermittelte) Förderbandposition des beladenen Förderbands erfassten (und durch Pulsinduktion erzeugten Mess-Signals) mit dem an dieser axialen Position der Bandfördereinrichtung für dieselbe Förderbandposition zugeordneten Vergleichssignal auf das Vorliegen oder nicht Vorliegen eines zu detektierenden elektrisch leitfähigen Fremdkörpers geschlossen wird. Dabei kann das Vergleichssignal, in Anlehnung an die beiden unterschiedlichen Ausführungsformen der Detektionseinrichtung, entweder als zweites den Fördergutstrom an der vorbestimmten axialen Position (in anderem Abstand) abtastendes Messsignal einer zweiten Empfängerspule und/oder als zuvor erzeugtes und in der Auswerteeinrichtung abgelegtes Referenzsignal (einer in unbeladenem Förderbandzustand an der vorbestimmten axialen Position vermessenen Bandfördereinrichtung) ausgebildet sein.
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Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungsfigur 1 anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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1 zeigt eine Bandfördereinrichtung 2 mit einem metallische Bestandteile W aufweisenden Aufbau (z. B. zu wesentlichen Teilen aus Metall bestehende Führungsseitenwände, Plattenband, Antriebs- oder Umlenkrollen, Fördergurt-Stahlseilen, Traggerüste, Antriebsmotoren oder dergleichen). Die Bandfördereinrichtung 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ausschnittsweise dargestellt, wobei als Fördereinrichtung ein als Endlosband ausgestaltetes Förderband FB vorhanden ist, welches an seinen Enden über entsprechende Antriebs- und Umlenkrollen angetrieben bzw. umgelenkt ist, und auf entsprechenden Haltegestellen bodenseitig gehalten ist. Zur seitlichen Führung des Fördergutstroms F weist die Bandfördereinrichtung 2 über weite axiale Bereiche (Förderbandabschnitte) aus Metall bestehende Führungsseitenwände auf. Die metallischen Aufbaubestandteile W stellen für elektromagnetische Detektionseinrichtungen zur Detektion von elektrisch leitfähigen Fremdkörpern K innerhalb des Fördergutstroms F erhebliche Störfaktoren dar.
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Zur Erkennung von elektrisch leitfähigen Fremdkörpern K innerhalb des zu transportierenden Fördergutstroms F auf dem Förderband FB ist eine Detektionseinrichtung 1 vorgesehen, welche mit Vorteil eine Pulsinduktionseinrichtung zur Erzeugung eines auf den Fördergutstrom F wirkenden Primärmagnetfeldes M1 als auch eine elektrische Spule 4; 40 und eine Auswerteeinrichtung 6 zur Erfassung und Auswertung eines durch die im elektrisch leitfähigen Fremdkörper K aufgrund des gezielten Zusammenbruchs des Primärfelds M1 erzeugten Wirbelströme IW aufgebauten Sekundärfelds M2 umfasst. Die Auswerteeinrichtung 6 führt programmgestützt die Erkennung des elektrisch leitfähigen Fremdkörpers K durch.
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Diese Erkennung erfolgt in einer möglichen Ausführungsform der Erfindung in Abhängigkeit von einem Vergleich eines die metallische Umgebung der Bandfördereinrichtung 2 (im Hinblick auf die Störeinflüsse auf ein elektromagnetisches Feld (hier: das Sekundärfeld M2)) widerspiegelnden (bzw. hiermit korrelierenden) Referenzsignals SRef mit einem durch die elektrische Spule 4; 40 ermittelten bzw. empfangenen Messsignal SMess1. Im Rahmen dieser Ausführungsform der Erfindung kann bereits mit einer einzigen elektrischen Spule 4 – die sowohl als Senderspule zur Erzeugung des Primärfeldes M1 als auch als Empfängerspule zur Erfassung der aufgrund des Primärfeldes M1 im elektrisch leitfähigen Fremdkörper K erzeugten Sekundärfeldes M2 (bzw. einem hiermit korrelierenden Parameter) betreibbar ist – in Verbindung mit einem (z. B.) in der Auswerteeinheit 6 hinterlegten Referenzsignal SRef (z. B. Referenzwertsignalfolge der Bandfördereinrichtung 2 für einen gesamten Umlauf des leeren Förderbandes FB) eine Detektionseinrichtung 1 für elektrisch leitfähige Fremdkörper K im Fördergutstrom F geschaffen werden.
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In einer anderen möglichen Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Erkennung in Abhängigkeit von einem Signalvergleich der aus zwei, als Empfängerspulen arbeitenden, vorzugsweise parallel oberhalb des Förderbandes FB angeordneten elektrischen Spulen 4, 40. Bei dieser Ausführungsform sind somit zumindest zwei elektrische Spulen 4, 40 für die Detektion eines elektrisch leitfähigen Fremdkörpers K erforderlich. Allerdings kann hierbei in einer einfachen Ausführungsform auf den Vergleich bzw. die Einbeziehung eines hinterlegten Referenzsignals SRef des leeren Förderbandes FB verzichtet werden.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel – welches sowohl eine Ausgestaltung gemäß der einen als auch der anderen Ausführungsform der Detektionseinrichtung darstellen kann – umfasst die Detektionseinrichtung 1 im Wesentlichen zwei ringförmig ausgebildete elektrische Spulen 4 und 40 sowie zumindest einen mit zumindest einer der beiden elektrischen Spulen 4, 40 elektrisch verbundenen Impulsgenerator G, G' sowie eine (im dargestellten Beispiel) mit den beiden Spulen 4, 40 elektrisch verbundene Auswerteeinrichtung 6. Dabei sind die beiden elektrischen Spulen 4 und 40 als Ringspulen mit im Wesentlichen quadratisch oder rechteckig ausgeführtem Längsschnitt ausgebildet und (mit ihrer Ringfläche) parallel zum Fördergutstrom F in unterschiedlichen Abständen I1, I2 und an axial gleicher Position X der Bandfördereinrichtung 2 angeordnet. Die beiden Spulen 4, 40 sind im Abstand d (10–1000 mm, insbesondere 150–550 mm) zueinander beabstandet angeordnet. In einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist es denkbar, die Spulen 4, 40 mit einem entsprechenden Positionierungsantrieb (nicht dargestellt) zu versehen, so dass der Abstand d und/oder der jeweilige Abstand I1, I2 der Spule 4, 40 zur Bandfördereinrichtung 2 entsprechend einstellbar ist.
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Die Pulsinduktionseinrichtung umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Impulsgenerator G zur Erzeugung einer impulsförmigen Signalfolge i (z. B. Rechtecksignalfolge) sowie eine von dem Impulsgenerator G angesteuerte als Senderspule fungierende elektrische Spule 4. Wie in der Zeichnungsfigur angedeutet, können auch mehrere Impulsgeneratoren G, G' zur Ansteuerung unterschiedlicher, an axial gleicher Position X angeordneter, parallel beabstandeter elektrischer Spulen 4, 40 vorhanden sein, wobei die einzelnen erzeugten Primärmagnetfelder sich dann additiv zu einem resultierenden Gesamt-Primärmagnetfeld überlagern.
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Zur Erfassung der elektrisch leitfähigen Fremdkörper K bzw. der hierdurch erzeugten elektromagnetischen Signale kann die bzw. jede elektrische Spule 4, 40 sowohl als Senderspule als auch als Empfängerspule betrieben werden. Im Falle einer derartigen Doppelfunktionalität würde die jeweilige Spule 4, 40 während der Impulsdauer Ti als Senderspule arbeiten und während der sich i. W. unmittelbar an die Impulsdauer Ti (bzw. deren nachgelagerte abfallende Flanke) anschließenden Impulspause Tp als Empfängerspule arbeiten. Alternativ könnten aber auch zusätzlich zu einer ausschließlich als Senderspule arbeitenden elektrischen Spule 4 eine, zwei oder mehr voneinander und von der Senderspule beabstandete und auf gleicher axialer Höhe X angeordnete, als Empfängerspulen arbeitende, elektrische Spulen 4, 40 vorhanden sein.
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Um die Informationsqualität im Hinblick auf zu erkennende Fremdkörper K (insbesondere im Hinblick auf deren Geometrie) weiter zu erhöhen, können über die Breite des Förderbandes FB, an gleicher axialer Förderbandposition X und mit Vorteil in gleichem Abstand I1, I2 zum Förderband FB bzw. zur Bandfördereinrichtung 2 mehrere elektrische Spulen verteilt angeordnet sein.
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Im Folgenden wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Detektionseinrichtung 1 bei Verwendung einer Pulsinduktionseinrichtung zur Erzeugung des Primärmagnetfeldes M1 näher beschrieben. Für die Erläuterung der Wirkungsweise wird dabei zwischen einer Sendephase und einer Empfangsphase unterschieden.
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Während der sog. Sendephase wird über den Impulsgenerator G ein kurzer Stromimpuls i von einigen Mikrosekunden (insbesondere 10–2000 μs) Impulsdauer (oder eine entsprechende Impulssignalfolge) in die Spule 4 eingespeist. Der ansteigende Strom erzeugt in der elektrischen Spule 4 ein entsprechendes Primärmagnetfeld M1. Wird der Strom nunmehr mit Beendigung des Stromimpulses (nach Ablauf der Impulsdauer Ti) abrupt abgeschaltet, hat dies (im Wesentlichen während der Zeitdauer der fallenden Impulsflanke) einen sehr schnellen Zusammenbruch des Primärfeldes M1 zur Folge. Aufgrund der starken Änderung des Primärfeldes M1 werden in einem elektrisch leitfähigen Fremdkörper K, der diesem Primärfeld M1 ausgesetzt ist (bzw. vor dem Zusammenbruch ausgesetzt war), Wirbelströme IW erzeugt, deren Stärke und Dauer (Zeitdauer für die der Wirbelstrom IW den Fremdkörper K durchfließt) von der elektrischen Leitfähigkeit, der Größe und der Form des Fremdkörpers K abhängen.
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Im zeitlichen Anschluss an die Impulsdauer Ti kann die elektrische Spule 4 (Sender-/Empfängerspule) auf Empfangen umgeschaltet werden oder kann eine andere elektrische Spule 40 als Empfangsspule aktiviert werden.
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Während der sich an die Sendephase (während der Impulsdauer Ti) zeitlich i. W. unmittelbar anschließenden Empfangsphase (innerhalb der Impulspause Tp, möglichst zeitnah am Ende der abfallenden Impulsflanke) wird durch die im Fremdkörper K durch den Zusammenbruch des Primärfeldes M1 erzeugten Wirbelströme IW ein weiteres, das sog. Sekundärfeld M2 erzeugt, welches vom Fremdkörper K abgestrahlt und von der jeweiligen Empfängerspule 4; 40 erfasst wird. Das sich zeitlich verändernde (im Laufe der Zeit abbauende) Sekundärfeld M2 induziert in der als Empfängerspule arbeitenden elektrischen Spule 4; 40 eine (kleine) Spannung, welche anschließend verstärkt und ausgewertet wird.
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Im Falle der zuerst angesprochenen Ausführungsform einer Detektionseinrichtung 1 mit mindestens einer (dann als Sender-/Empfängerspule arbeitenden) elektrische Spule 4 und einer Auswerteeinrichtung 6 mit hinterlegtem Referenzsignal SRef wird das durch die einzige elektrische Spule 4 erfasste Messsignal SMess1 des Sekundärfeldes M2 durch Vergleich mit dem hinterlegten Referenzsignal SRef ausgewertet.
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Im Falle der anderen Ausführungsform, bei der die Detektionseinrichtung 1 mindestens zwei zumindest als Empfängerspule arbeitende elektrische Spulen 4, 40 aufweist, werden die aufgrund des unterschiedlichen Abstandes (I1; I2) zum Fördergutstrom F bzw. zum Fremdkörper K verschiedenen Empfangssignale (Messsignale: SMess1, SMess2) miteinander verglichen und anhand dieses Vergleichs auf das Vorliegen oder Nichtvorliegen eines Fremdkörpers K geschlossen. Mit Vorteil wird ein Differenzsignal aus den beiden erfassten Messsignalen SMess1, SMess2 erzeugt und dieses mit einem hinterlegten Referenzsignal SRef verglichen.
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In der dargestellten Zeichnungsfigur 1 veranschaulichen die durchgehend gezeichneten Feldlinien des Primärfeldes M1 und die bei Abschaltung erzeugten, im Fremdkörper K induzierten Wirbelströme IW die Sendephase während der Impulsdauer Ti, einschließlich der sehr kleinen Zeitdauer des Primärfeldzusammenbruchs während der Zeitdauer des Flankenabfalls. Mit den gestrichelt gezeichneten Feldlinien des (aufgrund der Wirbelströme erzeugten) Sekundärfeldes M2 wird im Wesentlichen die sich an die Impulsdauer Ti zeitlich i. W. unmittelbar anschließende Empfangsphase innerhalb der Impulspause Tp veranschaulicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19610003 C1 [0004]
- DE 202004011073 U1 [0005]
- DE 3615020 A1 [0006]
- DE 19921224 B4 [0007]
- DE 19730952 A1 [0008]
- DE 69917030 T2 [0009]