DE102014219375A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Eigenschaften von Stoffpartikeln - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Eigenschaften von Stoffpartikeln Download PDF

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Abstract

Messvorrichtung (1) und Verfahren zur Messung von chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften von Stoffpartikeln mit mindestens einer optischen Messsonde (3) zur spektroskopischen Messung von Stoffpartikeln, wobei die Messsonde durch einen Schutz-Schließmechanismus (16–19) zum Schutz vor eindringenden Stoffpartikeln zeitweise verschließbar ist, sodass sich vor der Messsonde (3) eine geschlossene Kammer (20) bildet, und mit einer in der Kammer (20) vorgesehenen Reinigungseinrichtung und/oder Kühleinrichtung zur Reinigung und/oder Kühlung der Kammer (20) und/oder der optischen Messsonde (3).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung von chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften von Stoffpartikeln.
  • In vielen Anwendungen ist es notwendig, die chemischen oder physikalischen Eigenschaften von Stoffpartikeln zu messen. Beispielsweise ist es notwendig, bei Abbau von fossilen Brennstoffen, insbesondere Kohle, die Qualität von gewonnenem Schüttgut einer Kohlehalde zu messen. Stoffpartikel umfassen groß- und kleinkörnige Substanzen unterschiedlichster Art, wie beispielsweise Stein- oder Braunkohle, Getreidekörner, Kunststoffgranulate, Futtermittel, Zement, Sand oder andere körnerartige Stoffe bzw. Stoffpartikel. Die Messung von physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften derartiger Stoffpartikel erfolgt mittels Messsonden. Beispielsweise wird bei herkömmlichen Anlagen zur Kohlegewinnung die gewonnene Kohle über ein Förderband von einer Kohlehalde abtransportiert, wobei an dem Förderband Messsonden vorgesehen sind, welche die Eigenschaften der gewonnenen Kohle messen. Bei der Gewinnung und Förderung von Stoffpartikeln in industriellen Anlagen kommt es in vielen Fällen zu einer großen Staubbelastung, welche die Messsonden beschädigen kann bzw. die Messsonden derartig verschmutzen, dass die Durchführung der Messung zum Fehler führen würde oder gar nicht möglich wäre.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung von chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften von Stoffpartikeln zu schaffen, bei der die Staubbelastung der Messsonde und somit die Gefahr einer Beschädigung/Verschmutzung der Messsonde reduziert bzw. minimiert wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Messvorrichtung mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Die Erfindung schafft demnach eine Messvorrichtung zur Messung von chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften von Stoffpartikeln mit:
    mindestens einer optischen Messsonde zur spektroskopischen Messung von Stoffpartikeln, wobei die Messsonde durch einen Schutz-Schließmechanismus zum Schutz vor eindringenden Stoffpartikeln zeitweise verschließbar ist, sodass sich vor der Messsonde eine geschlossene Kammer bildet, und mit einer in der Kammer vorgesehenen Reinigungseinrichtung und/oder Kühleinrichtung zur Reinigung und/oder Kühlung der Kammer und/oder der optischen Messsonde.
  • Die erfindungsgemäße Messvorrichtung schützt mittels eines Schutz-Schließmechanismus die Messsonde vor eindringenden Stoffpartikeln und reduziert so die Staubbelastung, welche zu einer Beschädigung/Verschmutzung der Messsonde führen könnte. Darüber hinaus werden eingedrungene Stoffpartikel nach Schließen des Schutz-Schließmechanismus mittels einer Reinigungseinrichtung entfernt.
  • Die erfindungsgemäße Messvorrichtung kann daher auch in einer Umgebung mit einer relativ hohen Staubbelastung eingesetzt werden und gute Messergebnisse liefern. Darüber hinaus erlaubt es die erfindungsgemäße Messvorrichtung, die Messsonde näher an die zu messenden Stoffpartikel zu platzieren, wodurch die Qualität der Messergebnisse gesteigert wird.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung weist die Messsonde eine Lichtquelle auf, die Licht durch ein transparentes Schutzglas hindurch ausstrahlt, wobei das ausgestrahlte Licht durch die Stoffpartikel reflektiert wird.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung weist die Messsonde einen Kollimator auf, der das durch die Stoffpartikel reflektierte Licht kollimiert, welches z. B. über einen Lichtwellenleiter zur spektroskopischen Analyse durch eine Analyseeinheit, insbesondere ein Spektrometer, geleitet wird.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung wird die Kammer und die optische Messsonde durch die Reinigungseinrichtung mittels Pressluft oder Reinigungsflüssigkeit gereinigt, die über Leitungen zugeführt wird und aus Düsen in die Kammer austritt.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung wird die durch die Düsen austretende Pressluft durch den Körper der Kammerwindung geführt und kühlt so die Messsonde zur Temperaturstabilisierung.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung wird zusätzlich Pressluft auf separaten Kanälen durch den Körper der Kammer geführt und kühlt so die Messsonde zur Temperaturstabilisierung.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung weist die Messvorrichtung ein Führungsrohr auf, in welchem die Leitungen und der Lichtwellenleiter vorgesehen sind.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist die Messvorrichtung an einer Wand eines Stoffpartikelspeichers angebracht.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist die Messvorrichtung in einem Stoffpartikelspeicher aufgehängt.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist die Messvorrichtung an einem Förderband vorgesehen, das Stoffpartikel eines Schüttgutes auf einer Schüttgutfläche eines Förderbandes transportiert.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist der Abstand zwischen der Messvorrichtung und der Schüttgutfläche des Förderbandes mechanisch einstellbar oder der Fokus optisch nachführbar.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist die Kammer der Messvorrichtung während eines Befüllvorganges zum Befüllen des Stoffpartikelspeichers mit Stoffpartikeln eines Schüttgutes oder während des Transports von Schüttgut auf der Schüttgutfläche eines Förderbandes durch den Schließmechanismus zum Schutz vor Beschädigungen der Messsonde durch Stoffpartikel zeitweise verschließbar.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung wird der Schließmechanismus der Kammer nach Abschluss des Befüllvorganges des Schüttgutspeichers oder während des Transportvorganges zur Durchführung der spektroskopischen Messung von Eigenschaften der Stoffpartikel geöffnet.
  • Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung wird die Kammer nach Abschluss der spektroskopischen Messung der vor der geöffneten Kammer befindlichen Stoffpartikel durch den Schließmechanismus verschlossen und anschließend durch die Reinigungseinrichtung gereinigt.
  • Die Erfindung schafft ferner gemäß einem weiteren Aspekt eine Schüttgutabräummaschine mit den in Patentanspruch 14 angegebenen Merkmalen.
  • Die Erfindung schafft demnach auch eine Schüttgutabräummaschine mit mindestens einer Messvorrichtung, die an einem Förderband zum Abtransport von Schüttgut einer Schüttguthalde vorgesehen ist und chemische und/oder physikalische Eigenschaften von Stoffpartikeln des abtransportierten Schüttgutes berührungslos misst,
    wobei die Messvorrichtung mindestens eine optische Messsonde zur spektroskopischen Messung von Stoffpartikeln aufweist und durch einen Schutz-Schließmechanismus zum Schutz vor eindringenden Stoffpartikeln zeitweise verschließbar ist, sodass sich vor der Messsonde eine geschlossene Kammer bildet, wobei in der Kammer eine Reinigungseinrichtung und/oder eine Kühleinrichtung zur Reinigung und/oder Kühlung der Kammer und/oder der optischen Messsonde vorgesehen ist.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schüttgutabräummaschine sind an dem Förderband weitere Sensoren vorgesehen, die chemische und/oder physikalische Eigenschaften von Stoffpartikeln des abtransportierten Schüttgutes berührungslos messen.
  • Die Erfindung schafft ferner gemäß einem weiteren Aspekt ein Verfahren zum berührungslosen Messen von chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften von Stoffpartikeln mit den in Patentanspruch 16 angegebenen Merkmalen.
  • Die Erfindung schafft demnach ferner ein Verfahren zum berührungslosen Messen von chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften von Stoffpartikeln mit den Schritten:
    Öffnen eines vor einer optischen Messsonde befindlichen Schutz-Schließmechanismus,
    Beleuchten von vor der optischen Messsonde befindlichen Stoffpartikeln,
    Messen eines von den Stoffpartikeln reflektierten Lichtes mittels der optischen Messsonde,
    Schließen des Schutz-Schließmechanismus, wobei sich vor der Messsonde eine geschlossene Kammer bildet,
    Reinigen der Kammer und/oder der Messsonde mittels eines Reinigungsfluids, insbesondere mittels Pressluft oder mittels Reinigungsflüssigkeit.
  • Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen der unterschiedlichen Aspekte der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Schnittansicht durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung;
  • 2 eine Schnittansicht zur Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Messvorrichtung;
  • 3, 4 mögliche Positionierungen der erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einem Schüttgutspeicher;
  • 5 eine mögliche Positionierung einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung bei einer Schüttgutabräummaschine;
  • 6 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines möglichen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum berührungslosen Messen von chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften von Stoffpartikeln.
  • 1 zeigt eine Schnittansicht zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung 1 zur Messung von chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften von Stoffpartikeln. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Messvorrichtung 1 an einem Ende eines Rohres 2. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Rohr 2 an seinem Ende über eine Länge L ausgewölbt, sodass sich insgesamt eine birnenähnliche Form wie in 1 ergibt. In dem ausgewölbten Rohrende des Rohres 2 befindet sich in einem Messsondengehäuse eine optische Messsonde 3 und ein Kollimator 4 hinter einer Schutzeinrichtung 5, insbesondere einem Schutzglas 5. Die Schutzeinrichtung 5 ist vorzugsweise in dem für die Messung notwendigen Bereich transparent. Hinter dem Schutzglas 5 befindet sich ferner eine Lichtquelle 6, die Licht durch das transparente Schutzglas 5 hindurch in den vor dem Schutzglas 5 befindlichen Raum ausstrahlt. Befinden sich dort Stoffpartikel, wird das ausgestrahlte Licht durch diese Stoffpartikel reflektiert, wobei das reflektierte Licht teilweise durch das Schutzglas 5 hindurch zu dem Kollimator 4 gelangt. Das durch den Kollimator 4 empfangene Licht wird durch den Kollimator 4 kollimiert und über einen Lichtwellenleiter 7 zu einer Analyseeinheit geleitet.
  • Der Kollimator 4 bewirkt in diesem Falle, dass der Durchmesser des Lichtbündels nach dem Messkopf konstant ist. Somit wird egal bei welcher Höhe der Probe immer ein gleich großer Messfleck bestrahlt. Für das reflektierte Licht (das typischerweise in den Raum hinein abgestrahlt wird) gilt, dass diese Fläche betrachtet und alles aus dieser Fläche zur Sonde hin reflektierte Licht in die Glasfaser eingekoppelt wird. Hier fällt die eingekoppelte Intensität ca. mit 1/x^2 ab. Die Kollimation dient zur homogenen Beleuchtung bei egal welcher Probenhöhe.
  • Bei dieser Analyseeinheit handelt es sich vorzugsweise um ein Spektrometer. Die in dem Gehäuse befindliche Messsonde 3 wird über ein Kabel 8 über Steuerleitungen gesteuert und erhält über das Kabel 8 zusätzlich den Versorgungsstrom. Neben dem Lichtwellenleiter 7 und dem Steuerungs- bzw. Versorgungskabel 8 verlaufen bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel die Luftleitungen 9, 10 durch das Rohr 2. Die Luftleitungen 9, 10 können Pressluft zu Luftdüsen 11, 12, 13, 14 leiten. Die durch die Luftdüsen 11, 12, 13, 14 austretende Pressluft kann zur Reinigung von Stoffpartikeln eingesetzt werden. Das Rohr 2 weist an seinem unteren Ende eine Öffnung 15 auf, die durch einen Schutz-Schließmechanismus geschlossen werden kann. Dieser Schutz-Schließmechanismus umfasst bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei verschließbare Platten 16, 17, die mittels Scharniergelenken 18, 19 verschwenkbar sind. Mittels eines mechanischen oder pneumatischen Schließmechanismus können die verschließbaren Platten 16, 17 geschwenkt werden, sodass die Öffnung 15 am Ende des Rohres 2 verschlossen wird und sich unmittelbar vor der Messsonde 3 eine geschlossene Kammer 20 bildet. Falls die Öffnung 15 verschlossen ist, kann die Kammer 20 mittels Pressluft, welche aus einer oder mehreren Düsen entweicht, von Stoffpartikeln gereinigt werden. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dienen die Luftdüsen 11, 13, 14 zur Reinigung der Kammer bzw. Messkammer 20 und die besonders geformte Luftdüse 12 zur Reinigung des Schutzglases 5 von Staubpartikeln. Die Art, Menge, Form sowie Gestaltung der Luftdüsen ist für jeden Anwendungsfall bzw. für jedes Schüttgut oder für jede Stoffpartikelart anpassbar.
  • 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Messvorrichtung 1, bei der das Rohr 2 einen konstanten Durchmesser aufweist. Während das in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 verwendete Rohr 2 an seinem Ende eine Auswölbung aufweist, weist das in 2 dargestellte Rohr 2 eine gerade Rohrform auf. Insbesondere bei Einsatz kleinerer Messsonden kann somit die Messkammer als Verlängerung des Führungsrohres 2 gestaltet sein, wie in 2 dargestellt. Je nach Länge der Gesamtvorrichtung kann eine zusätzliche Befestigung des Führungsrohres 2 mit einer Wand vorgesehen sein, um den Gesamtaufbau vor einem unerwünschten Verbiegen während des Betriebes zu schützen. Die Dicke des Rohrmantels des Rohrs 2 wird in Abhängigkeit von der Art, Körnung und Menge des Schüttgutes gestaltet. Die Länge des Rohres 2 hängt von dem jeweiligen Anwendungsfall ab und kann bei einer möglichen Ausführungsform variiert werden.
  • 3, 4 zeigen mögliche alternative Positionierungen der Messvorrichtungen 1 in einem Schüttgutspeicher. Eine Messvorrichtung 1 kann alternativ an verschiedenen Positionen a, b, c angebracht sein, wie sie in den 3, 4 dargestellt sind.
  • Alternativ können auch mehrere Messvorrichtungen an verschiedenen Positionen vorgesehen sein.
  • 3 zeigt eine Wand 21 eines Schüttgutspeichers 22, wobei Messvorrichtungen 1a, 1b an der Wand 21 des Schüttgutspeichers 22 angebracht sind und eine weitere Messvorrichtung 1c in der Mitte des Schüttgutspeichers 22 aufgehängt ist. Alternativ ist eine Messvorrichtung 1 in einer der Positionen a, b, c vorgesehen. Je nach Anwendung und Schüttgutart kann die Messvorrichtung 1 entweder an der Wand 21 oder in der Mitte des Schüttgutspeichers installiert werden. Für die optimale Einbauposition sind insbesondere die Art, Konsistenz und Körnung des Schüttgutes zu berücksichtigen.
  • 4 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel bei einem weiteren Schüttgutspeicher 23, dessen Wand 24 konisch aufeinander zuläuft, wobei wiederum zwei Messvorrichtungen 1a, 1b an der Wand 24 angebracht sind und eine dritte Messvorrichtung 1c in der Mitte des Schüttgutspeichers 23 aufgehängt ist. Alternativ ist eine Messvorrichtung 1 in einer der drei Positionen a, b, c vorgesehen. Bei dem in den 3, 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Messvorrichtung 1 in einem rohrartigen Gehäuse installiert und kann in einem Schüttgutspeicher, einem Silo oder einem Zuteiler entsprechend ausgerichtet werden. Die Positionierung der Messvorrichtung 1 in dem Schüttgutspeicher ist bedarfsabhängig und kann in geeigneter Weise angepasst werden. Um die Messvorrichtung 1 vor einer möglichen Staubbelastung während des Betriebes des Speichers und während der Messung zu schützen, wird mittels des Schließmechanismus der Zugang zu der Messsonde 3 zeitweise geschlossen, beispielsweise während des Befüllens des Speichers.
  • Vor, während und auch nach der erfolgten Messung kann die durch den geschlossenen Schutz-Schließmechanismus gebildete Kammer bzw. Messkammer 20 zusätzlich mit Sperr- bzw. Pressluft von Staub bzw. Stoffpartikeln freigeblasen werden. Hierzu verfügt die erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 vorzugsweise über ein entsprechendes Pressluftsystem. Die erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 verfügt über eine Reinigungseinrichtung, welche die Kammer 20 und die optische Messsonde 3 vorzugsweise mittels Pressluft reinigt, die über Leitungen zugeführt wird und aus Luftdüsen in die Kammer 20 austritt. Alternativ kann die Kammer 20 der optischen Messsonde auch durch eine Reinigungsflüssigkeit gereinigt werden. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform wird die durch die Luftdüsen austretende Pressluft durch den Körper der Kammer 20 geführt und kühlt dabei die Messsonde 3 zusätzlich zu ihrer Temperaturstabilisierung. Ferner kann zusätzlich Pressluft auf separaten Kanälen oder Leitungen durch den Körper der Kammer 20 geführt werden, wodurch die Messsonde 3 zu ihrer Temperaturstabilisierung zusätzlich gekühlt wird. Die Messvorrichtung 1 weist ein Führungsrohr 2 auf, in welchem die Luftleitungen und der Lichtwellenleiter 7 verlaufen. Der Anschluss des Lichtwellenleiters 7 erfolgt dabei vorzugsweise frei von mechanischen Spannungen. Die Kammer 20 der Messvorrichtung 1 ist vorzugsweise während eines Befüllvorgangs zum Befüllen eines Stoffpartikelspeichers mit Stoffpartikeln eines Schüttgutes durch den Schließmechanismus zeitweise verschließbar. Während eines Befüllvorganges des Speichers, beispielsweise der in 3, 4 dargestellten Speicher 22, 23, wird durch den Schließmechanismus die Öffnung 15 vor der Messsonde 3 geschlossen, sodass vor der Messsonde 3 sich eine geschlossene Kammer 20 bildet. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass während des Befüllvorgangs eine große Menge von Staub bzw. Stoffpartikeln in die geschlossene Kammer 20 eindringt und ggf. die Messsonde 3 in ihrer Funktionalität beeinträchtigen bzw. beschädigt. Sobald der Befüllvorgang abgeschlossen ist und die Staubbelastung innerhalb des Schüttgutspeichers 22, 23 gesunken ist, kann der Schließmechanismus wieder geöffnet werden. Die optische Messsonde 3 nimmt anschließend spektroskopische Messungen von Stoffpartikeln vor. Hierbei wird das von der Lichtquelle 6 ausgestrahlte Licht durch Stoffpartikel reflektiert und über dem Kollimator 4 kollimiert und zu einer Analyseeinheit, insbesondere einem Spektrometer, über den Lichtwellenleiter 7 geleitet. Die reflektierenden Stoffpartikel befinden sich dabei im Wesentlichen vor der Öffnung 15 des Rohres 2 innerhalb des Schüttgutspeichers. Teilweise befinden sich die Stoffpartikel auch in dem Raum 20 unmittelbar vor der Messsonde 3. Bei einer möglichen Ausführungsform ist die Messvorrichtung 1 während des Befüllens des Speichers bzw. des Bunkers verschlossen und wird erst nach Vornahme der Messung geöffnet. Je nach erforderlicher Messrate kann die Kammer 20 länger verschlossen bleiben und wird zur Vornahme der Messung nur kurzzeitig geöffnet. Bei einer möglichen Ausführungsform kann die Reinigungseinrichtung, welche beispielsweise mit Pressluft betrieben wird, bei Bedarf in Kombination mit vorgesehenen Temperatursensoren zusätzlich mit Kühl- bzw. Heizelementen, beispielsweise Peltierelementen, ausgestattet werden. Bei einer möglichen Ausführungsform wird die Temperatur innerhalb der Kammer 20 und der Messsonde 3 konstant gehalten. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, Messsonden zu verwenden, die temperaturempfindlich sind und nur in einem eingeschränkten Temperaturbereich betrieben werden können. Die erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 kann beispielsweise in einem Kohlebunker zur Messung von Stoffpartikeln hinsichtlich ihrer physikalischen oder chemischen Eigenschaften verwendet werden. Beispielsweise können als physikalische Eigenschaften die Feuchte und der Aschegehalt der Stoffpartikel bestimmt werden. Entsprechend kann beispielsweise als chemische Eigenschaft der Heizwert der Stoffpartikel, beispielsweise von Stein- und Braunkohlepartikel, in einem Kohlebunker bestimmt werden.
  • Die erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 kann bei einer möglichen Ausführungsform an einem Förderband 25 vorgesehen sein, wie in 5 dargestellt. Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel befördert ein Förderband 25 Stoffpartikel eines Schüttgutes von einer Halde 26, beispielsweise einer Kohlehalde, wobei an dem Förderband 25 eine Messvorrichtung 1 gemäß der Erfindung vorgesehen ist. Der Abstand zwischen der Messvorrichtung 1 und der Schüttgutfläche des Förderbandes 25 ist bei einer möglichen Ausführungsform mechanisch und/oder optisch einstellbar. Der Schließmechanismus der Messvorrichtung 1 kann während des Transportvorgangs zur Durchführung der spektroskopischen Messung von Eigenschaften der auf dem Förderband 25 transportierten Stoffpartikel zeitweise geöffnet werden. Bei einer möglichen Ausführungsform ist das in 5 dargestellte Förderband 25 in einer Schüttgutabräummaschine vorgesehen, die Schüttgut von einer Halde 26 abräumt.
  • Das in 5 dargestellte industrielle Förderband 25 kann Schüttgut mit einer hohen Geschwindigkeit abräumen, wobei Fläche und Menge des geförderten Stoffes stark variieren kann. Mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 1 ist es möglich, das auf dem Förderband 25 transportierte Schüttgut hinsichtlich seiner chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften berührungslos zu messen. Bei einer möglichen Ausführungsform sind an dem Förderband 25 weitere Sensoren vorgesehen, die chemische und/oder physikalische Eigenschaften von Stoffpartikeln des abtransportierten Schüttgutes berührungslos messen. Bei diesen weiteren Sensoren kann es sich beispielsweise um optische oder akustische Messköpfe handeln. Beispielsweise können auch 3D-Kameras sowie RFA-Sonden eingesetzt werden. Die Schüttgutabräummaschine kann beispielsweise Kohle als Schüttgut von der Halde 26 kontinuierlich abkratzen und befördert das Schüttgut zu einer Umladestation. Das Förderband 25 kann an einem Seilaufzug hängen.
  • 6 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum berührungslosen Messen von chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften von Stoffpartikeln.
  • In einem ersten Schritt S1 wird ein vor einer optischen Messsonde 3 befindlicher Schutz-Schließmechanismus geöffnet.
  • In einem weiteren Schritt S2 werden die vor der optischen Messsonde 3 befindlichen Stoffpartikel beleuchtet.
  • Anschließend erfolgt in einem Schritt S3 die Messung, insbesondere die spektroskopische Messung, eines von den Stoffpartikeln reflektierten Lichtes mittels der optischen Messsonde 3.
  • In einem weiteren Schritt S4 wird der vor der Messsonde 3 befindliche Schutzmechanismus geschlossen, wobei sich vor der Messsonde 3 eine geschlossene Kammer 20 bildet.
  • In einem letzten Schritt S5 wird die Kammer 20 und/oder die Messsonde 3 mittels eines Reinigungsfluids gereinigt. Bei dem Reinigungsfluid kann es sich um Pressluft oder um Reinigungsflüssigkeit handeln.
  • Die erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 und das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich für unterschiedliche Anwendungen einsetzen. Beispielsweise eignet sich die erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 zum Einsatz in einem Schüttgutspeicher, in dem beispielsweise Baustoffe oder Nahrungsmittel gespeichert werden. Beispiele hierfür sind Silos für Nahrungsmittel oder Bunker für Baustoffe oder fossile Brennstoffe. Die erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 und das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich zur Messung von groß- und kleinkörnigen Substanzen, insbesondere von fossilen Brennstoffen, Nahrungsmitteln oder Baustoffen. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 und das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung der chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften von Stein- oder Braunkohle, Getreide, Futtermittel, Kunststoffgranulate, Zement oder Sand eingesetzt werden. Weitere Anwendungsmöglichkeiten für die erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 und das erfindungsgemäße Verfahren sind beispielsweise Sedimentationsanlagen oder Absetzbecken, um Trennungsprozesse zu überwachen. Bei einer möglichen Ausführungsform zur spektroskopischen Messung kann Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen je nach Art der zu messenden Stoffpartikel eingesetzt werden. Bei dieser Ausführungsform ist die Wellenlänge des von der Lichtquelle 6 ausgestrahlten Lichtes einstellbar bzw. steuerbar.

Claims (16)

  1. Messvorrichtung (1) zur Messung von chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften von Stoffpartikeln mit: – mindestens einer optischen Messsonde (3) zur spektroskopischen Messung von Stoffpartikeln, wobei die Messsonde durch einen Schutz-Schließmechanismus (1619) zum Schutz vor eindringenden Stoffpartikeln zeitweise verschließbar ist, sodass sich vor der Messsonde (3) eine geschlossene Kammer (20) bildet, und mit – einer in der Kammer (20) vorgesehenen Reinigungseinrichtung und/oder Kühleinrichtung zur Reinigung und/oder Kühlung der Kammer (20) und/oder der optischen Messsonde (3).
  2. Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Messsonde (3) eine Lichtquelle (6) aufweist, die Licht durch ein transparentes Schutzglas (5) hindurch ausstrahlt, wobei das ausgestrahlte Licht durch die Stoffpartikel reflektiert wird.
  3. Messvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Messsonde (3) einen Kollimator (4) aufweist, der das durch die Stoffpartikel reflektierte Licht kollimiert, welches über einen Lichtwellenleiter (7) zur spektroskopischen Analyse durch eine Analyseeinheit, insbesondere ein Spektrometer, geleitet wird.
  4. Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei die Reinigungseinrichtung die Kammer (20) und die optische Messsonde (3) mittels Pressluft oder Reinigungsflüssigkeit reinigt, die über Leitungen (9; 10) zugeführt wird und aus Düsen (1114) in die Kammer (20) austritt.
  5. Messvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die durch die Düsen (1114) austretende Pressluft durch den Körper der Kammer (20) geführt wird und so die Messsonde (3) zur Temperaturstabilisierung kühlt.
  6. Messvorrichtung nach Anspruch 4, wobei zusätzlich Pressluft auf separaten Kanälen durch den Körper der Kammer (20) geführt wird und so die Messsonde (3) zur Temperaturstabilisierung kühlt.
  7. Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 4 bis 6, wobei die Messvorrichtung (1) ein Führungsrohr (2) aufweist, in welchem die Leitungen (9; 10) und der Lichtwellenleiter (7) vorgesehen sind.
  8. Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei die Messvorrichtung (1) an einer Wand (21; 24) eines Stoffpartikelspeichers (22; 23) angebracht oder in einem Stoffpartikelspeicher aufgehängt ist.
  9. Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei die Messvorrichtung (1) an einem Förderband (25) vorgesehen ist, das Stoffpartikel eines Schüttgutes auf einer Schüttgutfläche eines Förderbandes transportiert.
  10. Messvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Abstand zwischen der Messvorrichtung (1) und der Schüttgutfläche des Förderbandes (25) mechanisch oder optisch einstellbar ist.
  11. Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 10, wobei die Kammer (20) der Messvorrichtung (1) während eines Befüllvorganges zum Befüllen des Stoffpartikelspeichers (22; 23) mit Stoffpartikeln eines Schüttgutes oder während des Transports von Schüttgut auf der Schüttgutfläche des Förderbandes (25) durch den Schließmechanismus zum Schutz vor Beschädigungen der Messsonde (3) durch Stoffpartikel zeitweise verschließbar ist.
  12. Messvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Schließmechanismus der Kammer (20) nach Abschluss des Befüllvorganges des Schüttgutspeichers (22; 23) oder während des Transportvorganges zur Durchführung der spektroskopischen Messung von Eigenschaften der Stoffpartikel geöffnet wird.
  13. Messvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Kammer (20) nach Abschluss der spektroskopischen Messung der vor und/oder in der geöffneten Kammer (20) befindlichen Stoffpartikel durch den Schließmechanismus verschlossen und anschließend durch die Reinigungseinrichtung gereinigt wird.
  14. Schüttgutabräummaschine mit mindestens einer Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 13, die an einem Förderband (25) zum Abtransport von Schüttgut einer Schüttguthalde (26) vorgesehen ist und chemische und/oder physikalische Eigenschaften von Stoffpartikeln des abtransportierten Schüttgutes berührungslos misst.
  15. Schüttgutabräummaschine nach Anspruch 14, wobei an dem Förderband (25) weitere Sensoren vorgesehen sind, die chemische und/oder physikalische Eigenschaften von Stoffpartikeln des abtransportierten Schüttgutes berührungslos messen.
  16. Verfahren zum berührungslosen Messen von chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften von Stoffpartikeln mit den Schritten: (a) Öffnen (S1) eines vor einer optischen Messsonde (3) befindlichen Schutz-Schließmechanismus; (b) Beleuchten (S2) von vor der optischen Messsonde (3) befindlichen Stoffpartikel; (c) Messen (S3) eines von den Stoffpartikeln reflektierten Lichtes mittels der optischen Messsonde (3); (d) Schließen (S4) des Schutz-Schließmechanismus, wobei sich vor der Messsonde (3) eine geschlossene Kammer (20) bildet; (e) Reinigen (S5) der Kammer (20) und/oder der Messsonde (3) mittels eines Reinigungsfluids, insbesondere mittels Pressluft oder mittels Reinigungsflüssigkeit.
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