DE1165511B - Verfahren und Vorrichtung zum Sortieren von Materialstuecken - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B 03 b

Deutsche Kl.: la-41

Nummer: 1 165 511

Aktenzeichen: K 41572 VI a / 1 a

Anmeldetag: 29. August 1960

Auslegetag: 19. März 1964

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sortieren von verschieden großen, einzeln durch eine Sortierzone hindurchlaufenden Materialstücken nach deren physikalischen Eigenschaften, insbesondere deren radioaktivem Gehalt.

Die allgemein bekannten Vorrichtungen der vorgenannten Art, für deren Funktion wegen der meßtechnisch nur zu erfassenden Gesamtstrahlung ein eng klassiertes Gut (Einzelstücke etwa gleicher Größe) Voraussetzung sind, haben den entscheidenden Nachteil, daß sie für Stücke unterschiedlicher Abmessungen nicht geeignet sind. So werden bei den bisher bekannten Vorrichtungen bei einer Beschickung mit unterschiedlich großen Stücken möglicherweise kleine, aber spezifisch wertvolle Stücke verworfen, während große, spezifisch schlechte und damit schwer verwertbare Stücke angenommen werden. Diesen Nachteil auszuschalten ist ein Hauptanliegen dieser Erfindung.

Die Lösung des vorstehenden Problems geschieht dadurch, daß sowohl Größe als auch Gesamtstrahlung in Beziehung zueinander gebracht werden und einen Meßwert erzeugen, welcher der spezifischen Strahlungsmenge entspricht und welch letzterer dann als Impulsgeber für ein Austragsorgan dient. Dadurch wird vermieden, daß weniger haltige große Stücke mit den haltigen kleineren Stücken gemeinsam ausgetragen werden, obwohl die spezifischen Strahlungsintensitäten als Maß der Haltigkeit weit auseinanderliegen.

Das erfindungsgemäße Verfahren liegt somit darin, daß zunächst die Größe dieser Stücke optisch abgetastet und mit einem Detektor ihr physikalisches Verhalten erfaßt wird, um zwei den beiden erhaltenen Meßgrößen proportionale Signale zu erzeugen, welche anschließend miteinander verglichen und zu einem dritten Signal umgewandelt werden, welches der spezifischen physikalischen Eigenschaft des jeweiligen Materialstückes entspricht, um dann Materialstücke unterschiedlichen spezifischen Gehaltes in an sich bekannter Weise in verschiedene Bahnen zu lenken.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient eine optische Abtastvorrichtung mit einer Lichtquelle, einem Querschlitz von festgelegtem Querschnitt zur Bündelung der Lichtquelle und einer gegenüber dem Schlitz angeordneten Fotozelle, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Materialstücke zwischen dem Schlitz und der Fotozelle die Sortierzone durchlaufen und das Ausgangssignal der Fotozelle der von jedem einzelnen Materialstück überschatteten Querabmessung des Schlitzes proportional wird, und wobei ferner eine Integrierschaltung vorgesehen ist, um das Ausgangssignal der Fotozelle Verfahren und Vorrichtung zum Sortieren von
Materialstücken

Anmelder:

K. & H. Equipment Limited, Toronto, Ontario

(Kanada)

Vertreter:

Dr. K. Th. Hegel, Patentanwalt,

Hamburg 36, Stephansplatz 10

Als Erfinder benannt:

James Francis Hutter,

Leonard Kelly, Bancroft, Ontario,

George R. Mounce,

Eric W. Leaver, Toronto, Ontario (Kanada)

Beanspruchte Priorität:

Kanada vom 31. August 1959 (Nr. 781 623)

für jedes einzelne Materialstück zu integrieren und das erste Signal zu bilden.

Sofern eine größere Anzahl von Materialstücken gleichzeitig nacheinander die Sortierzone durchlaufen soll, wird eine gleiche Anzahl von Speicherkanälen zur Speicherung von entsprechenden Informationen vorgesehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sortiervorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die optische Abtastvorrichtung aus einer ersten und einer zweiten Lichtquelle, einem ersten und einem zweiten Querschlitz zur Bündelung der beiden Lichtquellen und ersten und zweiten Fotozellen, die dem ersten und zweiten Schlitz gegenüberstehen, besteht, wobei der Lichtstrahl zwischen dem ersten Schlitz und der ersten Fotozelle den Lichtstrahl zwischen dem zweiten Schlitz und der zweiten Fotozelle im wesentlichen rechtwinklig schneidet, daß die Ausgangssignale der ersten Fotozelle und der zweiten Fotozelle mit einer Analogie-MultipHziervorrichtung kombiniert werden und mit einer Rechenschaltung ein momentanes Produktsignal erzeugt wird, welches dem Teilvolumen des Materialstückes, soweit sein Querschnitt in den Lichtstrahlen liegt, entspricht, und daß dann femer eine Integriervorrichtung vorgesehen ist, um dieses momentane Produktsignal zu integrieren und das erste Signal zu erzeugen.

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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist darauf gerichtet, daß sich die Sortierzone in vertikaler Richtung erstreckt und eine Strahldüse vorgesehen ist, deren Strahlung in Abhängigkeit vom dritten Signal gesteuert wird, um die Materialstücke in bestimmte Bahnen zu lenken. Zu einer solchen Düsensteuerung gehört vorzugsweise ein Signalerzeuger, der beim Eintritt eines jeden Materialstückes in die Sortierzone ein gegenüber dem Einlaufzeitpunkt verzögertes Signal erzeugt, welches zu einem zuvor festgelegten Zeitpunkt nach dem Eintreten des Materialstückes in die Sortierzone einen Strahl von zuvor festgelegter Dauer auslöst, wobei das dritte Signal die Steuerung außer Betrieb setzt und den Austritt des Strömungsmittels an der Düse verhindert, wenn dieses dritte Signal bei einem speziellen Materialstück einen zuvor festgelegten Wert übersteigt.

In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsformen beispielsweise veranschaulicht. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Erzsortierstation und der zugeordneten Bauteile mit erfindungsgemäß ausgebildeter Steuerung,

Fig. 2 ein Rechteckdiagramm der Schaltung für die verwendeten optischen und radioaktiven Detektoren,

F i g. 3 ein Rechteckdiagramm einer Vorrichtung zur optischen Abschätzung des Volumens von unregelmäßigen Stücken und

F i g. 4 ein Rechteckdiagramm einer Vorrichtung zur optischen Abschätzung einer einzigen Dimension von unregelmäßigen Stücken und zur Erzeugung eines Größensignals.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist die erfindungsgemäße Steuervorrichtung einer Erzsortierstation zugeordnet, die einen Förderer mit einem Förderband 102 darstellt, welches teilweise mit einer Rolle 101 abgestützt ist und die Aufgabe hat, die Gesteinsbrocken 100, ohne daß diese einander überdecken, einer Sortierzone zuzuführen. Bei dieser Ausführungsform werden die Stücke normalerweise mit relativ geringer Geschwindigkeit dem Rand eines nach unten gekrümmten Schirmes 103 zugeführt, welcher bei Fehlen irgendwelcher Steuerungen die Stücke im freien Fall in einen Trichter 105 hineinlenkt. Diese Stücke werden dann mit einem Förderband 106 zur weiteren Behandlung fortgeleitet. Beim Gleiten über den Schirm 103 fallen die Stücke einzeln an einem horizontalen Schlitz vorbei, der im etwa vertikalen Teil des Schirmes angebracht ist. Vor dem Schirm befindet sich mit Abstand ein fotoelektrischer Detektor 111. Hinter dem Schirm ist eine Quelle 112 für sichtbare oder sonstige Strahlungen, so daß das Stück je nach seiner Querschnittsfiäche das vom Detektor 111 zu empfangende Licht in unterschiedlichem Maße abdunkelt, um auf diese Weise ein Signal zu erzeugen, welches die Stückgröße verkörpert. Wenn die Stücke im wesentlichen frei über die Fläche des Schirmes weiterfallen, kommen sie vor einen Szintilllations-Detektor 113 oder eine sonstige Überwachungsvorrichtung zur Erfassung durchdringender Strahlung, welche sich hinter dem Schirm befinden.

Auf Grund der von dem Detektor 111 und der zugeordneten Integriervorrichtung vorgenommenen Messung bestimmt die Steuervorrichtung 114, zu welcher das Meßergebnis in Form eines elektrischen Signals übertragen wird, die Querschnittsfiäche des Stückes 100, während die durch den Detektor 113 erfaßte Strahlungsgröße ein weiteres Signal erzeugt, welches den Strahlungswert wiedergibt. Wenn das Verhältnis von wertvollen Bestandteilen zu den durch die Querschnittsfläche dargestellten Gesteinsteilen groß genug ist, werden die Steuervorrichtungen 116 daran gehindert, ein Ablenksystem zu betätigen, durch das die Stücke aus ihrer Bahn herausgeworfen werden. Eine solche Ablenkung kann durch Druckluftstrahlen aus den Düsen 115 erfolgen, die dafür sorgen, daß die Stücke entweder frei in den Trichter 105 hineinfallen oder abgelenkt in den Trichter 107 hineingelangen. Wenn das Stück zu arm an Werten ist, die eine weitere Verarbeitung aussichtsreich erscheinen lassen, wird kurz zuvor oder gleichzeitig mit dem Eintreffen des Stückes in der Umgebung der Düsen 115 ein Luftstrom eingeschaltet, wodurch das Stück bei dem Fall durch den Luftstrom so beschleunigt wird, daß es in den Trichter 107 hineinfällt, über den der Ausschuß abgeführt wird. Eine weitere Lichtquelle 119 hinter einem Schlitz 118 und ein mit Abstand angeordneter fotoelektrischer Detektor 117 am unteren Ende der Sortierzone erfassen den Auswurf des Stückes, um die Luftbeblasung wieder abzustellen. Die vorstehenden Überwachungs-, Meß- und Steuergeräte sind mit einer Steuerstelle 114 verbunden, die vorzugsweise von dem Förderer- und Sortiersystem entfernt und über geeignete Kabel 200 bis 204 angeschlossen ist. Eine Leitung 120 dient zur Zufuhr von Druckluft aus einer geeigneten Druckluftquelle, beispielsweise einem Kompressor oder einem Druckluftkessel.

Bei einfachster Ausbildung ist die Sortiergeschwindigkeit des Gerätes auf die Geschwindigkeit beschränkt, mit der die einzelnen Stücke durch die gesamte Klassifizierzone wandern. Der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stücken muß notwendigerweise so groß sein, daß das nachfolgende Stück die Zone erst betritt, wenn diese wieder frei ist. Die maximal mögliche Geschwindigkeit, welche von der Ansprechgeschwindigkeit der zu steuernden Ablenkvorrichtung abhängt, ergibt sich dann, wenn zwischen den einzelnen Stücken ein minimaler, jedoch endlicher Abstand vorhanden ist. Wenn mehrere Stücke gleitzeitig durch die Sortierzone hindurchlaufen sollen, wird eine Gruppe von Gedächtnissystemen erforderlich, welche dazu dient, die Meß- und Steuergeräte auf die einzelnen Stücke einzustelllen. Die nachfolgende Beschreibung richtet sich auf eine verbesserte Sortiereinrichtung zur Bewertung der Konzentration an wertvollen Bestandteilen und offenbart eine bevorzugte Einrichtung zur Zuordnung der die Ablenkung steuernden Signale auf den Zeitpunkt, zu dem die einzelnen Stücke die Klassifizierzone verlassen, die ständig von einer Mehrzahl von mit Abstand angeordneten Stücken durchwandert wird.

Der Arbeitsablauf der Sortiervorrichtung soll nun

an Hand der F i g. 2 erläutert werden. Ein Stück Erz 100, welches auf der Basis des prozentualen Gehaltes an radioaktiven Mineralien sortiert werden soll, läuft in die Sortierzone ein und vermindert das Licht, welches auf den Schattendetektor 111 fällt. Das im Verstärker 11 erfaßte verstärkte Signal ist ein Wechselstromsignal, welches, von einem Ruhewert im nicht verdunkelten Zustand bei maximaler Amplitude ausgehend, in einem solchen Maße proportional verkleinert wird, wie es der Verdunkelung durch.das Stück entspricht. Da die maximale Amplitude des

Wechselstromsignals von einer Anzahl von Bedingungen der praktischen Schaltungen, wie beispielsweise schwankende Erregung einer Energiequelle, Ablagerung von Fremdstoffen am Detektor und/oder an der Lichtquelle, veränderliche Verstärkung des fotoelektrischen Detektors und der Verstärker und eine Reihe von Signalschwankungen, abhängt, ist eine besondere Verstärkungssteuerung vorgesehen, die das Bezugszeichen 12 trägt.

Zur Steuerung gehört ein Gleichrichter mit Tiefpaß 14, welcher den Verstärkerausgang empfängt und die schnellen Schwankungen unterdrückt, um den Verstärkungsfaktor einzustellen und einen konstanten Spannungspegel zu erzeugen, der einer zuvor festgelegten Spannung beim Nullzustand der Verdunklung entspricht.

Der Gleichrichter 13 mit dem zugeordneten Filter 15 erzeugt ein Gleichstromsignal, welches als Kon-. stantwertamplitude oder Basissignal bezeichnet werden soll. Dieses Signal geht dann durch einen Recht eckimpulsbildner 17, dessen Ausgang einem umkehrenden Differenzierkreis 18 zugeführt wird. Der Ausgang führt ferner auch zur Auslöserklemme eines monostabilen Multivibrators, der aus den Multivibratorabschnitten 20 und 21 besteht. Der negative Ausgang des umkehrenden Differenzierkreises 18 wird zur Auslösung des Kippkreises 19 verwendet, der durch den verzögerten, bei der Rückstellung des Schaltungsteiles 20 erzeugten Impuls zurückgestellt wird.

Es ist daher offensichtlich, daß das zur Auslösung des Kippkreises 19 verwendete Signal anfänglich die Vorderkante des die Klassifizierzone betretenden Erzstückes darstellt. Dieses Signal wird weitergeleitet, um über einen Impulsumsetzer 25 einen weiteren Kippkreis 36 zu betätigen. Der Ausgang des Multivibratorabschnittes 20 stellt einen Verlängerungs-Torimpuls dar, der zeitlich so bemessen ist, daß er mit dem Austritt des Stückes aus der Klassifizierzone beginnt und eine zuvor festgelegte Zeit danach endet. Der ungefilterte Ausgang des Gleichrichters 13 führt zu einem Mengenmeßkreis in Form eines Integratorkreises 16 in Millerschaltung, welcher ein elektrisches Signal erzeugt, das dem Flächenintegral des Signals und damit der Querschnittsfläche des Stückes 100 entspricht. Das Signal wandert von dort zum Differenzierkreis 22 und dann zum Umkehrkreis 23. Die Übertragung dieses Signals ist zeitlich auf das Ende des Verlängerungs-Torimpulses aus dem Multivibrator 20 abgestimmt. Dieses Signal fällt zeitlich mit einem weiteren Signal zusammen, welches von einem Strahlungsüberwachungskreis abgeleitet wird. Im vorliegenden Falle handelt es sich um die Erfassung von durchdringender Strahlung aus dem Stück 100 mittels eines Detektors 113. Dieser Detektor besteht aus einem Szintillationskristall 125 und einem Fotozellenkreis 28, welcher einen Impulsverstärker 29 speist, dessen Ausgang in dem Amplitudenwähler 30 von Impulsen mit geringem Pegel befreit wird. Die einzelnen Impulse, die den einzelnen Strahlungseinfällen entsprechen, werden zur Auslöserseite 31 eines schnell rückstellbaren monostabilen Multivibrators übertragen, der von seinem Abschnitt 32 Ausgangsimpulse zu der Puffer-Gleichrichterschaltung 33 liefert. Die Anzahl der Ausgangsimpulse entspricht der Anzahl der je Zeiteinheit vom Detektor 113 empfangenen Impulse und steht in funktionellem Zusammenhang zu dem Gehalt des Bruchstückes 100 an radioaktivem Mineral. Der Ausgang des Kreises 33 in Gestalt einer sich ändernden, gleichgerichteten Spannung wird einem Integrator 34 in Millerschaltung zugeführt. Das Integrieren durch den Integrator 34 wird durch die hintere Flanke des Zeitimpulses aus dem Multivibrator 20 zu einem Zeitpunkt beendet, der unmittelbar auf das Vorüberlaufen des Stückes 100 an dem Detektor 113 folgt, so daß der Impulsgenerator 35 einen gleichgerichteten Impuls erzeugt und der Vergleichsvorrichtung 24 zuführt, dessen Amplitude dem Gehalt des Stückes an radioaktiven Mineralien entspricht. Die Vergleichsschaltung 24 ist als »Und«-Tor oder Koinzidenzkreis ausgebildet, der gleichzeitig Eingänge aus den Kreisen 23 und 35, und zwar den größeren Eingang aus dem Kreis 35, erhalten muß, um einen Ausgang zu liefern, den die Zündsteuerung 26 erhält. Die Zündsteuerung ist zur Zündung einer Gasentladungsröhre bereit, wenn ein Ausgang aus dem Kreis 24 vorhanden ist und über den Impulsübertrager 25 gleichzeitig mit dem Eintritt eines Erzstückes in die Sortierzone ein Impuls zugeführt wird. Die Erfassung eines geeigneten Pegels an Radioaktivität in dem Stück führt zur Zündung einer Gasentladungsröhre 26, die mit Hilfe der mit ihr verbundenen Generatorschaltung 27 einen Rückstellimpuls erzeugt. Der Kippkreis 36 wird über den Impulsübertrager 25 von einem Signal ausgelöst, welches zeitlich mit dem Eintritt des Stückes in die Sortierzone zusammenfällt.

Die Rückstellung des Kippkreises 36 erfolgt schon nach sehr kurzer Zeit durch einen Impuls aus dem Kreis 27. Infolgedessen hat der Integrator 37 in Millerschaltung nicht Zeit genug, um eine Ausgangsspannung aufzubauen, die höher ist als eine Grenzspannung, so daß von dem Grenzspannungswähler 38 kein Ausgang zur Auslösung des Multivibrators 39,40 weitergegeben wird. Wenn das Stück die Sortierzone verläßt, passiert es einen Schattendetektor 117, dessen Ausgang durch den abgestimmten Verstärker 43 hindurchgeleitet, in dem Kreis 44 gleichgerichtet und gefiltert wird, dann in den Differenzierkreis 45 gelangt und schließlich nur als positiver Impuls vom Kreis 46 aufgenommen wird. Der positive Impuls

. wird mit dem Kreis 47 in einen negativen Impuls umgewandelt, um der Rückstellseite 48 des monostabilen Multivibrators 48, 49 zugeführt zu werden. Dieser Impuls hat keinen Einfluß auf die Zündsteuerung 50 der Gasentladungsröhre, die nur durch eine Auslösung an der Seite 49 erregt wird. Bei Fehlen eines Ausganges aus dem Kreis 40 ist die Blassteuerung 116 nicht erregt, so daß das Erzstück 100 ohne Ablenkung zur weiteren Verarbeitung herunterfallen kann. -

Falls das Stück 100, welches sich im Empfindlichkeitsbereich des Kristalls 125 befindet, taub ist oder nur ungenügende Werte aufweist, die eine weitere Verarbeitung nicht lohnend erscheinen lassen, entsteht am Ausgang des Kreises 35 ein Impuls, der eine geringere Amplitude hat als der Impuls, der die Querschnittsfläche darstellt, so daß der Koinzidenzkreis 24 keinen Ausgang liefert. Demzufolge wird bei der Auslösung des Kippkreises 36 dem Integrator 37 relativ viel Integrationszeit gelassen, so daß der Impuls gegebenenfalls über den Schwellenwertwähler 38 zum Auslösekreis 39 weitergegeben wird. Wenn der durch Zündung der Gasentladungsröhre 27 zu erzeugende Rückstellimpuls nicht erzeugt wird, erzeugt die Rückstellung des Multivibratorteiles 40 einen

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Impuls, der über den Wähler 41 weitergegeben wird, oder aber es kann der Detektor eine Differentialum den Kippkreis 36 rückzustellen. Während das bewegung ausführen oder sich entgegen der Bewe-Stück zwischen der Strahlungsdetektorstation und gung des zu messenden Körpers bewegen. Es sei erdem Ende der Sortierzone herunterfällt, schaltet der wähnt, daß die Ausdrücke »Länge« und »Breite« in Auslöserkreis die Seite 49 des Multivibrators 48, 49 5 keiner Weise an die tatsächlichen Abmessungen eines ein, wodurch gleichzeitig die Gasentladungsröhren- Körpers gebunden sind und daß die Breiten-Zündsteuerung eingeschaltet wird, so daß es zu einer abmessung eines Stückes durchaus die Längen-Ablenkung des Bruchstückes kommt. Die Zufuhr abmessung übersteigen kann.

eines Ausgangsimpulses aus dem Umkehrkreis 47 Bei einer praktischen Durchführung der Integration

führt zu einer Rückstellung der Multivibratorseite 48, io der projezierten Körperfläche im vorstehend beschriewodureh dann gleichzeitig die Ablenksteuerung 50 benen Sinne ist beispielsweise ein fotoelektrischer wieder ausgeschaltet wird. Das Stück wird somit Detektor in jedem Augenblick einem Streifen endinnerhalb einer vom Multivibrator 39, 40 bestimmten Hcher Länge ausgesetzt, dessen Fläche proportional Periode abgelenkt. Diese Periode beginnt nach dem dem Produkt aus projizierter Breitendimension und Eintritt des Stückes in die Sortierzone und endet, 15 der projizierten Differentiallänge des Stückes ist, wowenn die Hinterkante des Schattens des Stückes 100 bei diese Länge von zwei etwa parallelen Ebenen, die Sortierzone verläßt. die um einen konstanten Betrag auseinander liegen,

Wenn auch bei der vorstehenden überschläglichen begrenzt wird. Die Projektionsebene steht senkrecht Beschreibung die dem Stück zugeführte Ablenkkraft zu den Begrenzungsebenen und parallel zur Längenso gesteuert wird, daß sie aufhört, sobald der Aus- 20 abmessung, d. h. parallel zu der Richtung, in der sich tritt des Stückes aus der Sortierzone erfaßt wird, die Begrenzungsebenen gegenüber dem Stück bewekann diese Ablenkkraft bei abgewandelter Ausfüh- gen. Die erfaßte Breitendimension ist im allgemeinen rungsform auch dadurch beseitigt werden, daß man ein Mittelwert zwischen den projizierten Stückbreiten den Detektor 117 und die nachfolgenden Kreise fort- an den von den zwei Begrenzungsebenen gebildeten läßt und dafür ein Verzögerungssystem verwendet, 25 Querschnitten. Das durch Summation der Differenwelches durch einen vom Kreis 18 kommenden, den tialflächen gewonnene Projektionsflächensignal kann Austritt des Stückes aus der Flächenmeßeinrichtung als erste Annäherung des Stückvolumens gelten, da erfassenden Impuls zeitlich gesteuert wird, wobei es dem Produkt aus projizierter Länge und mittlerer dann durch geeignete Verzögerungsschaltungen an projizierter Breite des Stückes nahekommt. Wenn Stelle des vom Kreis 47 erzeugten Impulses ein ver- 30 der Ausgang des Flächenintegrators mit einem Multizögerter Impuls geliefert wird, mit dem die Beblasung plikationsfaktor abgewandelt wird, der so gewählt ist, abgeschaltet werden kann. Eine solche Anordnung daß er die dritte Dimension, nämlich die Dicke, darwird nachfolgend ausführlicher in Verbindung mit stellt, kann mit einer Korrektur für die Form eines den Fig. 10 und 11 beschrieben. mittleren Flächenstückes die Schätzung ganz erheb-

35 lieh verbessert werden. Eine solche Schätzung kann

Auswertung von Querschnitt und Volumen vollständig ausreichend sein, um die Konzentration

der Stücke ^zu bestimmen, wenn eine Volumenschätzung mit

einer Genauigkeit von ±35% vorliegt, sofern der

Die von einem Brecher kommenden Erzstücke Änderungsbereich bezüglich Form und/oder Dicke haben, nachdem sie ausgesiebt worden sind, um 40 des Stückes nicht unmäßig groß ist gegenüber einem kleine Stücke von weniger als 5 cm auszuschalten, mittleren Stückvolumen. Den Dickenschwankungen Formen, die sehr stark von einfachsten geometrischen wird durch einen vorangehenden Brechvorgang eine Körpern, wie Würfeln und Kugeln, abweichen. In der Grenze gesetzt. Des weiteren wird auch der Einfluß vorstehenden allgemeinen Beschreibung wurde ange- größerer Dickenänderungen auf den Strahlungsgeben, daß die Schätzung des Stückvolumens auf 45 detektor progressiv vermindert wegen der größeren Grund einer kontinuierlichen Auswertung der proji- Entfernung und der Abschirmwirkungen des Gezierten Breitenabmessung des Stückes gewonnen wird, Steinsmaterials. Es konnte festgestellt werden, daß und zwar in einer Querschnittsebene, die sich senk- abgewandelte Flächenabmessungen auch bei Stücken recht zur Projektionsebene erstreckt und sich parallel mit großen Schwankungen der Querschnittsfläche zu dazu bewegt, um das Flächenintegral aus projizierten 50 vernünftigen größenmäßigen Auswertungen führten. Elementarlängen mal projizierter Breite zu gewinnen. Die üblicherweise verwendeten Mittel zur Bear-

Für unregelmäßige Feststoffe kann ein System von beitung und Förderung unregelmäßig angehäufter drei senkrecht aufeinander stehenden Achsen will- Gesteinsstücke, wie beispielsweise horizontale Förderkürlich gewählt werden, um die Richtungen festzu- bänder oder Plattformen, neigen dazu, jedes einzelne legen, in denen Länge, Breite und Dicke eines Kör- 55 Stück so auszurichten, daß die kleinste Dimension, pers gemessen werden. Es ist bei der Verwendung d. h. die Dicke, im allgemeinen senkrecht zur Abeines solchen Achssystems lediglich erforderlich, daß Stützfläche gerichtet wird. Diese selbsttätige Ausrichder Körper bezüglich zweier Achsen abgetastet wird, tong erfolgte nahezu vollständig auf Grund der unum die Ebene festzulegen, auf der die Projektions- gleichförmigen Dimensionen von Erz- und Gesteinflache gemessen wird, wobei sich dann der Körper 60 stücken. Demzufolge führt, wenn Erz in der zuvor gegenüber einer linienförmig arbeitenden Abtast- beschriebenen Weise einer Sortierzone zugeführt vorrichtung nicht über einen zulässigen Betrag hinaus wird, die Änderung der Dicke nicht zu Änderungen relativ verdrehen darf. Die Abtastung kann mit einer der Projektionsflächensignale, da die auf diese Weise beliebigen Anordnung vorgenommen werden, die die numerisch bestimmte Fläche innerhalb von Grenzen zuvor erwähnte Querschnittsfläche in rechtwinkliger 65 liegt, die sich maximal um eine Größenordnung Ausrichtung abtasten kann. Der Körper kann sich unterscheiden. Auf empirischem Wege kann ein gegenüber einem stationären Detektor entlang einer mittlerer Dickenmultiplizierfaktor gefunden werden, willkürlich gewählten Längenabmessung bewegen, Ein brauchbares Verfahren besteht darin, daß man

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Stücke, die größer und kleiner als ein Mittelwert abmessung erstreckt und zu dem Zeitpunkt wirksam

sind, wiegt und dann ihre Volumen errechnet, indem wird, zu dem das fallende Stück zwischen Lichtquelle man die Gewichte durch die erfaßten Dichtewerte und Detektor liegt.

dividiert und dann jedes einzelne Stück abtastet und Die Schätzung des Volumens von undurchsichtigen den Multiplikationsfaktor so lange verstellt, bis die 5 Stücken kann gegenüber der Genauigkeit der zuvor Differenz zwischen dem tatsächlichen und dem ge- erwähnten Annäherungsverfahren erheblich verbessert schätzten Volumen bei Stücken mit mittlerer Dicke werden, insbesondere wenn die Dicken und die und mittlerem Volumen am kleinsten ist. Formen über und unter einem Mittelwert in solchem Bestimmte Anwendungen des Verfahrens können Maße schwanken, daß die Genauigkeit der zuvor auch erfordern, daß die Mengenschätzung eines Be- io beschriebenen Verfahren unzureichend ist. Die Verstandteiles mit einer physikalischen Erscheinung zu- besserung der Genauigkeit kann dadurch erzielt sammenhängt, die nur als Oberflächenerscheinung werden, daß man die Projektionsflächen des zwischen wahrnehmbar ist, wie beispielsweise eine Beta- und zwei parallelen, mit Abstand angeordneten Grenz-Ultravioieti£lrah3ung. In solchen Fällen braucht der ebenen vorhandenen Teilvolumens abtastet, daß man Flächenwert nicht abgewandelt zu werden, und es 15 ferner rechtwinklig zu den zuvor beschriebenen Bekann die Entscheidung auf Grund der allgemeinen grenzungsebenen eine Breitenprojektion vornimmt Annahme erfolgen, daß der Prozentsatz der frei und einen Multiplikationsfaktor verwendet, der daliegenden Bestandteile unmittelbar dessen Konzen- durch abgeleitet wird, daß man gleichzeitig die projitration innerhalb der gesamten Masse proportional zierte Dicke des Volumenteilchens mißt. Durch ist. Eine Analyse kann auch zeigen, daß die Be- 20 Summation jedes errechneten Teilvolumens und ziehung von Stückgröße zu Wertigkeitsverteilung bei durch Korrektur mit einem Faktor, der die Umwandeiner speziellen Anwendung eine bestimmte Funktion lung von rechteckigem Querschnitt zu elliptischem einer einzigen Dimensionsvariablen, beispielsweise Querschnitt berücksichtigt, kann die gewonnene der Länge ist, die dann eine genügend genaue An- Größe unabhängig von dem Bereich einzelner oder näherung des erforderlichen Größenparameters (bei- 25 aller Abmessungen sehr genau dem wahren Volumen spielsweise des Volumens) gibt. In diesen Fällen kann angenähert werden.

mit Hilfe einer Vorrichtung, wie sie schematisch in Gemäß einer praktischen Ausführungsform, die F i g. 4 dargestellt ist, ein Signal, welches die Größe schematisch in F i g. 3 dargestellt ist, kann eine Inteeines Stückes verkörpert, von dessen Länge abge- gration des Körpervolumens mit Geräten vorgenomleitet werden. 30 men werden, die eine Verdoppelung des Detektor-Bei der Schaltung gemäß F i g. 4 erzeugt die Licht- systems der F i g. 2 darstellen und so angeordnet sind, quelle 291 in Verbindung mit dem fotoelektrischen daß sie die projizierte Dickenabmessung einer Scheibe Detektor 292, dem abgestimmten Verstärker 293, dem abtasten, deren projizierte Breite gleichzeitig durch Gleichrichter mit Tiefpaß 294 und dem Rechteck- eine Breitenintegratorgruppe ausgewertet wird. Eine impulsbildner 295 einen Impuls konstanter Ampli- 35 solche Vorrichtung besteht aus einer Lichtquelle, tude, dessen Dauer im wesentlichen ein Maß für die einem fotoelektrischen Detektor 111', einem abge-Länge des durchlaufenden Stückes ist. Der Ausgang stimmten Verstärker 11', einem bezüglich seines Verdes Integrators 296 in Millerschaltung, welcher un- Stärkungsfaktors steuerbaren Verstärker 12' und einer mittelbar von der Dauer des Eingangsimpulses ab- Gleichrichterstufe 13'. Die Ausgänge der beiden hängig ist, wird dem Funktionsgenerator 297 züge- 40 Gleichrichterstufen 13 und 13' werden kombiniert führt, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, bei dem und als Eingang einer Multiplizierschaltung 150 veres sich um die für die spezielle Anwendung erforder- wendet, deren Produktsignal vom Ausgang mit einem liehe Längenfunktion handelt. Die Übertragung dieser geeigneten Pegel der Integratorstufe 16 als Eingang Information zu dem Vergleichs-Koinzidenz-Kreis zugeführt wird. Der Vergleich des Volumensignals oder »Und«-Tor 300 erfolgt in zuvor beschriebener 45 mit dem Energiesignal, welches der aus dem gleichen Weise und zeitlicher Abstimmung über den Differen- Volumen stammenden erfaßten Strahlung entspricht,, zierkreis 298 und den Umkehrkreis 299. gibt dann eine günstigere Basis für die Entscheidung, Wenn es sich um Stücke handelt, die von einem den Körper entsprechend seinem Gehalt von mehr Förderband herunterfallen, wird die Durchlaufzeit an oder weniger als dem wirtschaftlichen Minimum an einem bestimmten, tiefer gelegenen Punkt exakt ge- 50 radioaktivem Stoff anzunehmen oder auszuscheiden, nommen eine nichtlineare Funktion des Weges, d. h. Damit die fotoelektrischen Detektoren ein leicht der parallel zur Bewegungsrichtung verlaufenden zu verstärkendes Wechselstromsignal erzeugen, wel-Dimension. ches annehmbar frei von Störgeräuschen durch unRechnungen und stroboskopische Untersuchungen erwartete Lichtschwankungen ist, wird für die zwei haben jedoch gezeigt, daß für die hier betrachteten 55 Lichtquellen 112 und 119 für die Stückabtastung eine Fälle diese Nichtlinearität unbedeutend ist und daß Beleuchtungsquelle verwendet, deren Intensität mit eine angemessene Annäherung an die wahre Länge einer zuvor festgelegten konstanten Frequenz erhalten werden kann, indem man die Laufzeit mißt schwankt. Diese Lichtquellen haben bei einer prak- und jeweils eine direkte Proportionalität annimmt. tischen Ausführungsform die Gestalt von dünnen Es ist offensichtlich, daß ein Fachmann, falls er- 60 Glasröhren, in die an den Enden Elektroden eingeforderlich, eine bessere Annäherung an die wahre schmolzen sind und welche mit einem Gemisch von Weglänge dadurch erzielen kann, daß er das Lauf- ionisierbaren Gasen, hauptsächlich Neon, mit niedrizeitsignal einem Funktionsgenerator zuführt, der in gem Druck angefüllt sind.

der Lage ist, als Ausgang die erforderliche Funktion Es ist bekannt, daß in einem Körper enthaltene

L = / (t) zu erzeugen. Bei einem noch anderen Ver- 65 radioaktive Stoffe sporadisch durchdringende und

fahren verwendet die fotometrische Messung den Korpuskularstrahlen aussenden in Zeitabständen, die

Augenblickswert des Lichtes aus einer Lichtquelle, der Masse des radioaktiven Stoffes proportional ist.

die sich in Richtung der zuvor definierten Längen- Solche Strahlungen können mit geeigneten, entfernt

von dem Körper angebrachten Strahlungsdetektoren
erfaßt werden. Die angenäherte Bestimmung des
Gehaltes an radioaktiven Stoffen in Erzstücken, auf
die es hier ankommt, wird ermöglicht mit einem erfindungsgemäßen Detektor, der eine Fernmessung
eines Teiles des solche Erzstücke begleitenden Strahlungsfeldes vornimmt. Die nachfolgende allgemeine
Besprechung soll das Verständnis der Aufgaben und
der Anwendungen der vorstehend genannten Vorrichtung erleichtern.

In der Praxis unterscheiden sich die festen Trägerstoffe, wie Mineralgesteine, weitgehend nach Größe
und Form. Die exakte Bestimmung des Gehaltes an
radioaktiven Stoffen war bisher nicht mit einer Ge-

und auszusortieren. Dies gilt ganz besonders, wenn
der wirtschaftliche Minimalgehalt auf einen sehr
niedrigen Wert eingestellt ist und arme Erze klassifiziert werden sollen.

Die Bewegung der mit Abstand aufeinanderfolgenden, der Reihe nach durch eine Sortierzone hindurchwandernden Erzstücke muß mit sehr hoher Geschwindigkeit erfolgen, wenn eine erhebliche Anzahl

teilweise größer als 2,4 m see war. Wenn der unterste Teil eines nachfolgenden Stückes gerade diese Ebene erreicht hatte, befand sich der obere Teil eines vorangegangenen Stückes von minimaler Größe noch 5 nicht weiter als 25 cm senkrecht unterhab der Ebene. Die vertikale Länge des Pfades, auf dem der Detektor auf die von den Stücken ausgehende Strahlung ansprechen kann, darf diesen Abstand nicht überschreiten und soll vorzugsweise kleiner, beispielsweise ίο etwa 20 cm lang sein, damit noch zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stücken eine »Schutz«-Periode entsteht, in der die erfaßte Strahlung gleich Null ist. Erfindungsgemäß ist es möglich einen Strahlungsdetektor mit verbesserter Empfindlichkeit zu schaffen, schwindigkeit durchführbar, die erforderlich ist, um 15 der ein ausgezeichnetes Auflösungsvermögen zwischen große Volumina bei geringsten Kosten zu überprüfen zwei aufeinanderfolgenden Stücken hat und welcher

während eines Zeitintervalls, das einem großen Bruchteil des Intervalls zwischen den aufeinanderfolgenden Eintreffzeiten der Stücke in der Zone entspricht, 20 effektiv jeweils nur die Ausstrahlungen eines einzigen Stückes empfängt. Ein empfindlicher Detektor, beispielsweise eine Gruppe von Ionisationskammern oder vorzugsweise ein großer Szintillationskristall in Verbindung mit einem Fotozellen-Röhrenverstärker, von Tonnen je Stunde bearbeitet werden soll und die 25 welcher auf Gammastrahlung aus Uranerzen aneinzelnen Stücke ein mittleres Gewicht von 6 kg oder sprechbar ist, läßt sich für diesen Zweck verwenden, weniger haben. In der hier speziell beschriebenen Der Detektor muß nach allen Seiten mit Ausnahme Sortiereinrichtung werden die einzelnen Stücke ein- einer vertikalen öffnung, die der Bahn der fallenden reihig mit Abstand auf einem Förderband angeordnet. Stücke gegenüberliegt, abgeschirmt sein, um den Dieses Ausrichten kann beispielsweise mit einer 30 Detektor gegenüber den von der Rückseite kommen-Vorrichtung erfolgen, wie sie in dem Patent 1126332 den Störstrahlungen unempfindlich zumachen, so daß beschrieben worden ist. Diese Patentschrift offenbart nur Strahlen aufgenommen werden, die von einer eine Vorrichtung, mit der einzelne Festkörper auf bevorzugten Richtung, beispielsweise der horizontalen einem der üblichen Förderer so abgelegt werden, daß Richtung, kommen und geringfügig divergieren. Die jeder Körper von dem anderen mindestens um einen 35 vertikale Ausdehnung der öffnung ist vorzugsweise zuvor festgelegten Betrag entfernt ist, wobei dieser nur ein Bruchteil des Mindestabstandes zwischen Betrag einem Bruchteil der Längenabmessung eines zwei aufeinanderfolgenden herunterfallenden Stücken, kleinsten Erzstückes entspricht. Die öffnung selbst ist an der einen Seite der Sortier-

Horizontalförderer der genannten Art mit einer zone so angeordnet, daß die Hinterkante eines vor-Endrolle, von der die einzelnen Stücke mit einer 40 angehenden Stückes gerade eben unterhalb des Unterhorizontalen Geschwindigkeit von weniger als randes der öffnung liegt, wenn die Vorderkante des 0,6m/sec gefördert werden, sind in der Lage, die nachfolgenden Stückes gerade eben das Niveau des vom Ende herunterfallenden unregelmäßigen Körper oberen Randes erreicht.

in unmittelbarer Proportionalität zu dem Abstand der Die horizontale Ausdehnung der Öffnung kann

Vertikalen, die durch die Schwerpunkte benachbarter 45 gleich der größten Breite irgendeines Stückes sein. Stücke hindurchgehen, zeitlich aufeinanderfolgen zu Die Detektoröffnung kann gegenüber allen Strahlassen. Auf Grund einer solchen Abstandseinstellung len, die um mehr als einen zuvor festgelegten Winkelfolgt in der Sortierzone ein Körper einem voran- betrag von einer bevorzugten Empfindlichkeitsrichtung gehenden Körper mit einer zeitlichen Verzögerung, abweichen, durch Verwendung geeigneter Schirme die etwa gleich der Zeit ist, die der Förderer braucht, 50 relativ undurchdringlich gemacht werden. Als Schirme um sich über einen Weg zu bewegen, der gleich dem eignen sich beispielsweise Gitter, durch die die öff-Abstand der Massenschwerpunkte ist. Die vor- nungsfläche in eine große Anzahl von Teilöffnungen stehende Beziehung trifft mit großer Annäherung für unterteilt wird, die einen kleineren Querschnitt haben, Körper zu, deren Dicke nur ein kleiner Bruchteil der der jeweils durch dünne Wände begrenzt wird, die Länge ist. Da es möglich ist, daß zwei oder mehr 55 sich parallel zu der bevorzugten Richtung erstrecken Stücke von minimalen Abmessungen einander un- und ein relativ dichtes Abschirmungsmaterial entmittelbar folgen, muß das Auflösungsvermögen der halten.

Strahlungsprüfeinrichtungen bezüglich der einzelnen Da die Spaltkerne der radioaktiven Elemente die

Stücke ausreichend scharf sein, um zwischen solchen Gammastrahlen im wesentlichen gleichförmig in allen Stücken auch dann zu unterscheiden, wenn diese in 60 Richtungen aussenden, ist die ausgestrahlte Energie der Sortierzone einander mit relativ kurzem Zeit- in einem beliebigen sphärischen Sektor, in dessen abstand folgen. Bei einer praktisch ausgeführten er- Scheitelpunkt die Strahlungsquelle liegt, für beliebige findungsgemäßen Klassifiziereinrichtung hatten die Perioden, sofern es sich nicht um äußerst kurze Zeitaufeinanderfolgenden Erzstücke von minimaler Größe Intervalle handelt, der insgesamt kugelförmig ausge-Ankunftszeitdifferenzen von beispielsweise 120 Milli- 65 strahlten Energie proportional. Der Gehalt an radiosekunden. In einer horizontalen Bezugsebene, die aktiven Stoffen eines Erzstückes läßt sich in unmittelcm unterhalb der Achse der Förderbandrolle lag, bare Beziehung zu der Energie bringen, die je Zeithatten diese Stücke eine freie Fallgeschwindigkeit, die einheit durch eine Fläche hindurchgeht, welche einem

solchen festen Winkel gegenüberliegt. Indem man einen auf Gammastrahlen ansprechenden Detektor so anbringt, daß er in einer zuvor festgelegten Periode einen zuvor festgelegten Teil der Strahlungsenergie empfängt, beispielsweise indem man die Strahlen abfängt, die durch die Öffnung hindurchgehen und von dem Stück im wesentlichen in Richtung der Dickenabmessung kommen, kann eine Größe gewonnen werden, die sich als auf die Periode bezogenes Zeitintegral der Augenblicksenergie ansprechen läßt. Wenn geeignete Integrationskonstanten gewählt werden, kann diese Größe als gute Annäherung an den Gehalt an radioaktivem Stoff genommen werden.

Die Erfassungszone läßt sich gestaltmäßig etwa als Kegel- oder Pyramidenstumpf mit horizontaler Achse ansprechen, welcher an einem Ende von der Öffnung und am anderen Ende von einem Ausschnitt einer vertikalen Ebene begrenzt wird, die um einen willkürlich gewählten Abstand von der Öffnung so weit entfernt ist, daß die einzelnen Stücke vollkommen frei dazwischen hindurchlaufen können. Diese Zone ist seitlich und auch bezüglich ihrer vertikalen Abmessungen, wie vorstehend erwähnt, begrenzt, um aufeinanderfolgende Stücke klar voneinander zu trennen und eine vollständige Abtastung jedes einzelnen durch die Zone hindurchfallenden Stückes zu ermöglichen. Vorzugsweise sollen die Stücke mit einer Seite nahezu die Öffnung streifen oder sich mit minimalem Abstand gegenüber der Öffnungsebene bewegen, um die Erfassungsempfindlichkeit zu steigern. Andererseits kann eine Mehrzahl von Detektoren angeordnet werden, die gleichzeitig die Stücke von zwei oder mehr Richtungen abtasten, während sie mit mehr oder weniger gleichem Abstand von diesen Detektoren durch eine gemeinsame Detektorzone hindurchfallen. Eine solche Anordnung ist im allgemeinen nicht oder nur dann notwendig, wenn die Dicke des Grundgesteins oder die Art der Verteilung zu ungenauen Bestimmungen führen würde, sofern man die Stücke nur von einer Richtung aus abtastet. Bei der Verwendung einer Mehrzahl von Detektoren wird ein Signal gewonnen, welches der Summe der Integralgrößen der Feldintensität multipliziert mit der Erfassungszeit eines jeden Detektors entspricht. Dieses Signal wird für Vergleichszwecke in geeigneter Weise abgewandelt.

Bei der Bestimmung des Ortes und dem vertikalen Umfang der Detektorzone gegenüber dem Abgabepunkt der Stücke in die Sortierzone muß eine Anzahl von Faktoren Berücksichtigung finden. Da unabhängig vom Fallabstand vom Abwurfpunkt aus eine endliche minimale Periode zwischen den Eintreffzeitpunkten der Stücke in der Erfassungszone hergestellt werden muß, wird die Lage der Zone in erster Linie von Überlegungen bezüglich der erwünschten Öffnungsquerschnitte und des erwünschten Detektorauflösungsvermögens zwischen zwei benachbarten minimalen Stücken bestimmt. Zusätzlich bestimmt die Länge der Stücke die obere Begrenzung der Detektorzone an einem Punkt, der etwas unterhalb der Vorderkante des längsten Stückes liegt, wenn dieses vor dem freien Fall von der Endrolle eines Förderers nahezu vertikal ausgerichtet ist. Da die Beschleunigung eines aus dem Ruhezustand frei fallenden Körpers gegenüber dem Fallweg am größten in der Nähe des Ruhepunktes ist und anschließend kleiner wird, ist es ratsam, die obere Grenze der Zone noch tiefer anzuordnen, so daß die Abtastung verzögert wird, bis das Stück eine Geschwindigkeit von mindestens 1,5 m/sec erreicht hat. Die Detektorzone kann selbst noch tiefer angeordnet werden, beispielsweise an einem Punkt, an dem die Fallgeschwindigkeit 4,8 m/sec beträgt. Die Erfassung der Strahlungsenergie von Stücken, die sich mit solcher Geschwindigkeit bewegen, erfordert jedoch einen Detektor mit einer ziemlich ausgedehnten vertikalen Öffnung und einer größeren Empfindlichkeit gegenüber derjenigen, die ίο man zur Erfassung bei geringeren Geschwindigkeiten benötigt. Hierdurch ergeben sich erheblich größere Kosten für die Detektorvorrichtungen.

Während das Stück einen Weg im freien Fall zurücklegt, wächst die Geschwindigkeit gemäß nachts folgender Gleichung an:

AV^pgh-flgK, (1)

wobei V die Anfangsgeschwindigkeit, g die Erdbeschleunigung und A₂ und A₁ die Weglängen im freien Fall gegenüber dem Ruhepunkt, bei dem F = O ist. Wenn die Detektorzone eine theoretische vertikale Abmessung S hat, so daß

A₂ = A₁ + S,
kann A V wie folgt geschrieben werden :

AV- 8 (A₁ + S-H₁). (2)

Für einen vorgegebenen zeitlichen Abstand zwischen den Massenmittelpunkten der durch die Detektorzone fallenden Stücke, welcher durch die besonderen Eigenschaften des Förderers bedingt ist, wird die Fallzeit AT

Aus den vorstehenden Betrachtungen ist zu erkennen, daß bei beliebigen Systemen, bei denen AT durch andere Faktoren der Erzverarbeitung festgelegt wird, für jedes beliebige AV die Werte von A₁ und S unmittelbar aus den Gleichungen (2) und (3) ausgerechnet werden können. Es sei noch erwähnt, daß die vertikale Abmessung der Öffnung S' kleiner als S sein kann, um im Hinblick auf die Längen von Erzstücken minimaler Abmessungen noch Schutzzonen vorzusehen.

Wenn die über den Schirm 103 herabfallenden Erzstücke den Lichtstrahl unterbrechen, der aus der Lichtquelle 118 auf den Detektorkopf 117 der F i g. 1 fällt, kommt es zu einer Abschaltung der Luftbeblasung.

Die Luftbeblasung wird jeweils für eine Periode eingeschaltet, deren Dauer ein Verzögerungskreis bestimmt. Die Erregung des Verzögerungskreises erfolgte durch die Unterbrechung des Flächendetektorlichtstrahles durch das Erzstück. Die Verzögerung ist so gewählt, daß das Erzstück den Weg von diesem Lichtstrahl bis zur Luftbeblasungsdüse während der Verzögerungsperiode durchfallen kann. Die Luftbeblasung wirkt daher auf das Erzstück ein, sobald dieses vor den Düsen eintrifft. Mit einem geeigneten Luftdruck kann durch die Beblasung die Wurfbahn des Erzstückes verändert werden, solange dieses durch den Luftstrahl hindurchfällt. Die Erfassung des Durchlaufs der Hinterkante des Erzstückes mit dem Detektorkopf sorgt automatisch für eine Abschaltung der Beblasung. Die neue Wurfbahn des Erzstückes ist bei Beblasung so gerichtet, daß dieses in den Verwerfbehälter 107 kommt.

Die vorstehende Beschreibung erläuterte ein Verfahren, bei dem die Luftbeblasung dadurch abgeschaltet wird, daß man am unteren Ende einer Klassifizierzone eine weitere Lichtquelle mit Detektor anordnet, um den Durchgang der Hinterkante eines Erzstückes zu erfassen und so ein Steuersignal zu erzeugen. Dieses Signal wird zur Abschaltung der Beblasung verwendet. Bei einem abgewandelten Verfahren zur Abschaltung der Beblasung wird keine zusätzliche

zusammenfällt. Wenn die Hinterkante den Abtastlichtstrahl verläßt, wird ein weiterer Impuls erzeugt, der um ein solches Intervall verlängert wird, daß die Hinterkante des Stückes Zeit genug hat, um unter die Strah-5 lungsdetektorzone zu kommen, wobei dann zu diesem Zeitpunkt ein Zeitgeberimpuls erzeugt wird. Ein elektrisches Signal, welches das geschätzte Volumen des Stückes verkörpert, erscheint gleichzeitig mit dem Auftreten eines zweiten Signals, welches den im Stück ge-

Lichtquelle und auch kein zusätzlicher Detektor ver- io messenen Gehalt an radioaktivem Stoff verkörpert, wendet; man ordnet vielmehr an deren Stelle einen Während bei dem zuvor beschriebenen System für besonderen Kreis an, der ein Signal erzeugt, wenn das Einzelstücke ein einziges Vergleichsgerät vorhanden Stück die Flächenabtaststelle am oberen Ende der war, kann das abgewandelte System zwei oder mehr Klassifizierzone verläßt. Das durch dieses Ereignis Vergleichsstufen mit zugeordneten Ablenksteuererzeugte Signal wird zum Auslösen eines Verzöge- 15 stufen verwenden. Es können beliebig viele Gruppen rungskreises verwendet, welcher ein Beblasungsab- von Vergleichs- und Steuerstufen verwendet werden, schaltsignal im richtigen Augenblick erzeugt, um die wenn die Länge der Sortierzone und der Bereich der Luftsteuerventile abzuschalten, sobald die Stücke bis Stücklängen es möglich machen, daß ζ. B. drei oder unter den Einflußbereich der Ventile heruntergefallen mehr Stücke gleichzeitig innerhalb des vertikalen Besind. Bei einer Sortiereinrichtung, die nach diesem 20 reiches der Zone erscheinen. Es muß jedoch darauf abgewandelten Verfahren arbeitet, wird das Einschal- hingewiesen werden, daß, da die vertikale Ausdehnung ten der Beblasung, genau wie zuvor beschrieben, mit der Strahlungsdetektorzone normalerweise durch die einem Signal gesteuert, welches beim Eintreffen des Stückgeschwindigkeit, die Stückgröße und auch durch Erzes an der Flächendetektorstelle erzeugt wird. Mit die Kosten der Detektoreinrichtung beschränkt ist, diesem Signal wird dann ein Verzögerungskreis ge- 25 eine große Anzahl von Steuergruppen nicht lohnend ist. schaltet, der im richtigen Augenblick die Beblasung Für die abgewandelte Sortiereinrichtung, mit der einschaltet. Die Abschaltung der Beblasung erfolgt eine Mehrzahl von Stücken innerhalb der Sortierzone jedoch nicht wie bei dem zuvor beschriebenen Ver- behandelt werden kann, lassen sich die verschiedenfahren, sondern durch ein Signal, welches erzeugt sten Gedächtnis- oder Speichersysteme verwenden, wird, sobald das Erzstück den Flächenabtastlichtstrahl 30 Beispielsweise kann ein Magnetspeicher in Form verläßt und einen Verzögerungskreis auslöst, der einer Trommel oder eines Bandes verwendet werden, seinerseits die Beblasung zu einem Zeitpunkt unter- um Daten oder Instruktionen bezüglich einer Mehrbricht, zu dem das Stück bis unterhalb des Blas- zahl von Stücken, die gleichzeitig durch die Sortierstromes gefallen ist. zone hindurchlaufen, festzuhalten, die dann mit ge-

Abweichend von einer Ablenkungssteuerschaltung, 35 eigneten Ablesevorrichtungen wiedergewonnen wer-

bei der in jedem Augenblick im wesentlichen nur ein den, wenn sie benötigt werden,

einziges Stück durch die Klassifizierzone wandert, läßt In der vorstehenden Beschreibung sind Ausfüh-

sich die Einrichtung so abwandeln, daß mehrere rungsformen von Geräten zur Abschätzung der Fläche

Stücke gleichzeitig behandelt werden, welche nachein- oder des Volumens von Körpern, zur Messung eines

ander zwischen oberer und unterer Grenze der Sortier- 40 Strahlungsfeldes, welches dem Körper zugeordnet ist,

zone laufen. und zur Ablenkung des Körpers auf einen bestimmten

Da die zuvor beschriebene Sortiervorrichtung in Pfad in Übereinstimmung mit dem durchgeführten

der Lage ist, bei Stücken, die in allen Dimensionen Vergleich zwischen den geschätzten und gemessenen

weit voneinander abweichen, das Volumen und den Werten beschrieben worden. Es ist ausgeführt wor-

Gehalt an radioaktivem Stoff abzuschätzen und da 45 den, daß das Volumen eines Körpers angenähert da-

die Geschwindigkeit des Systems so eingestellt ist, durch gefunden werden kann, daß man die Längen-

daß das Ablenksystem wirksam zwischen eng aufein- dimensionen eines Körpers bestimmt, daß man das

anderfolgenden Stücken kleinerer Abmessungen unter- Integral der projizierten Körpernäche gewinnt oder

scheidet, kann eine große Steigerung der je Stunde daß man durch Doppelintegration die projizierten

zu verarbeitenden Tonnen erzielt werden, wenn man 50 Flächen in zwei zueinander rechtwinklig stehenden

zur Verarbeitung von klein dimensionierten Erz- Ebenen bestimmt. Es ist darauf hinzuweisen, daß zur

stücken die abgewandelte Einrichtung verwendet.

In der Praxis wird, wenn die Längenabmessungen der verarbeiteten Stücke zwischen 5 und 30 cm schwanken, die vertikale Abmessung der Zone so 55 gewählt, daß sich auch die größten Stücke verarbeiten lassen. Wenn die Stücke räumlich so verteilt werden, daß die Massenmittelpunkte aufeinanderfolgender Stücke um etwa 30 cm auseinander liegen, wie es für

Erzielung von in der Praxis ausreichenden Genauigkeiten je nach den Umständen eines dieser Verfahren ausgewählt werden kann.

Es versteht sich auch, daß die vorstehend beschriebene optische Überprüfeinrichtung unabhängig von der Erfassung irgendeines mit dem Körper gekoppelten Feldes angewendet werden kann. Beispielsweise können Stücke nach ihrer Größe sortiert werden, in-

die Behandlung von Einzelstücken erforderlich wäre, 60 dem man in den erfindungsgemäßen Vergleichskreisen wird der Durchsatz je Stunde ein Bruchteil der elektrische Signale willkürlicher Größe an Stelle von maximal erzielbaren Sortierkapazität eines Systems, Signalen gemessener Größen verwendet, die den Gein dem ein konstanter minimaler räumlicher Abstand halt eines Bestandteiles wiedergeben, wodurch eine zwischen den einzelnen Stücken vorgesehen ist. Sortierung danach vorgenommen wird, ob ein vor-Bei der hier zu beschreibenden abgewandelten Aus- 65 gegebenes Stück größer oder kleiner als eine Normführungsform wird ein negativer Auslösungsimpuls er- größe ist. Wenn auch die vorstehende Beschreibung zeugt, der zeitlich mit der Unterbrechung des Flächen- hauptsächlich auf die Bestimmung des Gehaltes an abtastlichtstrahles durch die Vorderkante des Stückes radioaktiven Stoffen in Stücken abgestellt war, ist das

erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die mit solchen Stücken gekoppelten durchdringenden Strahlungsfelder beschränkt. Die Erfindung kann vielmehr auch in Verbindung mit zahlreichen anderen Energiefeldern, beispielsweise mit Magnetfeldern, reflektierten Strahlungsenergiefeldern und reflektierten Schallenergiefeldern, verwendet werden.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Sortieren von verschieden großen, einzeln durch eine Sortierzone hindurchlaufenden Materialstücken nach deren physikalischen Eigenschaften, insbesondere deren radioaktiven Gehalt,dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Größe dieser Stücke optisch abgetastet und mit einem Detektor ihr physikalisches Verhalten erfaßt wird, um zwei den beiden erhaltenen Meßgrößen proportionale Signale zu erzeugen, welche anschließend miteinander verglichen und zu einem dritten Signal umgewandelt werden, welches der spezifischen physikalischen Eigenschaft des jeweiligen Materialstückes entspricht, um dann Materialstücke unterschiedlichen spezifischen Gehaltes in an sich bekannter Weise in verschiedene Bahnen zu lenken.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine optische Abtastvorrichtung (110,111,12,13) mit einer Lichtquelle (112), einem Querschlitz von festgelegtem Querschnitt (110) zur Bündelung der Lichtquelle und einer gegenüber dem Schlitz (110) angeordneten Fotozelle (111), wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Materialstücke (100) zwischen dem Schlitz (110) und der Fotozelle (111) die Sortierzone durchlaufen und das Ausgangssignal der Fotozelle (111) der von jedem einzelnen Materialstück (100) überschatteten Querabmessung des Schlitzes (110) proportional wird, und wobei ferner eine Integrierschaltung (16) vorgesehen ist, um das Ausgangssignal der Fotozelle (111) für jedes einzelne Materialstück (100) zu integrieren und das erste Signal zu bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sortierzone sich in vertikaler Richtung erstreckt und eine Strahldüse vorgesehen ist, deren Strahlung in Abhängigkeit vom dritten Signal gesteuert wird, um die Materialstücke in bestimmte Bahnen zu lenken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der neben der Sortierzone angeordnete Detektor (113) zur Erzeugung des zweiten Signals ein an sich bekannter Gammastrahlungsdetektor (125) ist, der mindestens einen Teil der Energiestrahlung der Materialstücke (100) empfängt.

5. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Speicherkanälen (76 bis 82; 176 bis 182; 276 bis 282) zur Speicherung von Informationen bezüglich einer gleichen Anzahl von Materialstücken (100), welche gleichzeitig nacheinander die Sortierzone durchlaufen.

6. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß zur Düsensteuerung (116; 26, 36, 37, 48, 49, 50) eine Verzögerungsvorrichtung (283 bis 290) gehört, mit der der Strahl eine zuvor festgelegte Zeit nach seinem Beginn wieder beendet wird.

7. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Detektor (117) zur optischen Erfassung des vollständigen Durchlaufs eines jeden Materialstückes (100) durch die Sortierzone und eine auf den zusätzlichen Detektor (117) ansprechende Betätigungsvorrichtung (43 bis 50), welche, wenn die Düse (115) eingeschaltet wurde, um ein bestimmtes Materialstück (100) abzulenken, die Düse wieder abschaltet, sobald das bestimmte Materialstück (100) die Düse (115) passiert hat.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Abtastvorrichtung (110,111,12,13) aus einer ersten und einer zweiten Lichtquelle (112), einem ersten (110) und einem zweiten Querschlitz zur Bündelung der beiden Lichtquellen und ersten und zweiten Fotozellen (111, lll')> die dem ersten (110) und zweiten Schlitz gegenüberstehen, besteht, wobei der Lichtstrahl zwischen dem ersten Schlitz (110) und der ersten Fotozelle (111) den Lichtstrahl zwischen dem zweiten Schlitz und der zweiten Fotozelle (Hl') im wesentlichen rechtwinklig schneidet, daß die Ausgangssignale der ersten Fotozelle (111) und der zweiten Fotozelle (Hl') mit einer Analogie-Multipliziervorrichtung kombiniert werden und mit einer Rechenschaltung (160) ein momentanes Produktsignal erzeugt wird, welches dem Teilvolumen des Materialstückes, soweit sein Querschnitt in den Lichtstrahlen liegt, entspricht, und daß dann ferner eine Integriervorrichtung (16) vorgesehen ist, um dieses momentane Produktsignal zu integrieren unddasersteSignal zu erzeugen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (112) und zweite Lichtquelle, der erste (110) und zweite Schlitz und die erste (Hl) und zweite Fotozelle (Hl') im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen, die sich quer zum Materialstrom erstreckt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsensteuerung (116) einen Signalerzeuger (111, 16, 24, 36 bis 40; 48 bis 50) enthält, der beim Eintritt eines jeden Materialstückes (100) in die Sortierzone ein gegenüber dem Einlaufzeitpunkt verzögertes Signal erzeugt, welches zu einem zuvor festgelegten Zeitpunkt nach dem Eintreten des Materialstückes (100) in die Sortierzone einen Strahl von zuvor festgelegter Dauer auslöst, wobei das dritte Signal die Steuerung (116) außer Betrieb setzt und den Austritt des Strömungsmittels an der Düse (115) verhindert, wenn dieses dritte Signal bei einem speziellen Materialstück (100) einen zuvor festgelegten Wert übersteigt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 814 582, 877 431; österreichische Patentschrift Nr. 114 673; französische Patentschriften Nr. 1 214 338, 196.

Bei Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Prioritätsbeleg ausgelegt worden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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