Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, welche mineralische Proben zerkleinert und dabei aus einer größeren Probe eine kleinere repräsentative Probe erzeugt.

Beispielsweise im Bergbau werden Proben genommen, um den Mineraliengehalt im Gestein zu prüfen. Hierbei kann es sich beispielsweise um den Eisen- oder Goldgehalt des abgebauten Materials handeln. Hierzu werden oft Proben in der Größe von 2 kg bis 10 kg genommen, auch um bei der Bruchstückgröße eine gewisse Breite und damit Aussagekraft der Probe sicher zu stellen. Diese Proben werden dann beispielsweise in einem Brecher zerkleinert und daraus eine Teilprobe für die weitere Analytik, beispielsweise in der Größe von 500 g genommen. Oftmals wird eine weitere Rückstellprobe in gleicher Größe genommen. Die Herausforderung ist nun, dass diese kleine Teilprobe repräsentativ für die gesamte Probe und damit repräsentativ für das gesamte Gestein sein muss.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine solche repräsentative Teilprobe bereitstellen kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch Probenvorbereitungsvorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie das Verfahren mit den in Anspruch 20 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.

Die erfindungsgemäße Probenvorbereitungsvorrichtung weist eine Probenbehältereinführung, eine Aufnahmevorrichtung für den Probenbehälter des Eingangsmaterials, einen Brecher, einen Probenteiler, eine Teilprobenbehälterführung, eine Restprobenentfernung und Absaug- und Reinigungseinrichtungen auf. Über die Probenbehältereinführung ist wenigstens ein Probenbehälter mit einer entsprechenden Gesteinsprobe einführbar. Mittels der Aufnahmevorrichtung ist der Inhalt eines eingeführten Probenbehälters, die Probe, in den Brecher überführbar. Im Brecher erfolgt dann die Zerkleinerung der Probe zum feinkörnigerem Material. Die im Brecher zerkleinerte Probe ist in den Probenteiler überführbar. Bevorzugt erfolgt eine kontinuierliche Überführung während des Brechvorganges. Der Probenteiler weist wenigstens einen ersten Ausgang zu einem Teilprobenbehälter auf. Bevorzugt weist der Probenteiler weiter einen dritten Ausgang zu einem weiteren Teilprobenbehälter auf, um eine zweite Probe oder eine Rückstellprobe zu erzeugen. Hinzu kommt noch einen zweiten Ausgang zur Restprobenentfernung. Die Proben sind repräsentativ zum Eingangsmaterial und untereinander vergleichbar. Die Teilerzuführung und der wenigstens eine erste Ausgang sowie der zweite Ausgang sind relativ zueinander bewegbar. Dieses bedeutet, dass entweder die Teilerzuführung bewegt wird und der erste Ausgang und der zweite Ausgang feststehen. Je nach Art der Bewegung gelangt unterschiedlich viel Material in den ersten Ausgang oder den zweiten Ausgang. Alternativ kann die Teilerzuführung feststehen und der erste Ausgang und der zweite Ausgang unter der Teilerzuführung bewegt werden. Auch hierdurch kann das Verhältnis der Probenmenge, welche in den ersten Ausgang und den zweiten Ausgang gelangt, variiert werden. Als dritte Option können sowohl Teilerzuführung als auch erster Ausgang und zweiter Ausgang bewegt werden. Diese Option weist aber die höchste Komplexität ohne direkten Vorteil auf. Die relative Bewegung der Teilerzuführung und der wenigstens eine erste Ausgang sowie der zweite Ausgang wird durch eine Steuereinheit geregelt. Die Steuereinheit kann die Regelung wie im Folgenden beschrieben auf der Basis beispielsweise des Gewichts der Probe im Probenbehälter oder der Probe im Teilprobenbehälter regeln, um eine vorgegebene Zielgröße für die Teilprobe zu erreichen.

Die erfindungsgemäße Probenvorbereitungsvorrichtung unterscheidet sich damit grundsätzlich von herkömmlichen, meist händischen Verfahren. Durch das kontinuierliche relative Bewegen der Teilerzuführung sowie des ersten Ausgangs und des zweiten Ausgangs zueinander wird die Teilprobe über die gesamte Probe verteilt entnommen, nicht nur beispielsweise am Anfang oder in einem Stück. Durch die gezielte Steuerung der Bewegung des Zuführrohrs kann dieses an variable Probengrößen angepasst werden, um dennoch eine konstante Teilprobengröße zu erhalten, die repräsentativ für die gesamte Probe ist. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Probenteiler hierzu ein rotierbares Zuführungsrohr als Teilerzuführung und einen trichterförmigen Innenraum auf. Hierbei kann das Zuführungsrohr beispielsweise schräg in den trichterförmigen Innenraum ragen oder es geht zunächst senkrecht in den trichterförmigen Innenraum und weist dann eine Umlenkung auf, sodass der Materialstrom auf die Seitenwand des trichterförmigen Innenraumes geführt wird. An der Seite des trichterförmigen Innenraums ist wenigstens ein erster Probenauslass angeordnet, vorzugsweise auch zusätzlich ein zweiter Probenauslass für die Referenzprobe beziehungsweise zweite Teilprobe. Die Unterseite des trichterförmigen Innenraums ist mit der Restprobenentfernung verbunden. Um die Probe gezielt auf die Teilprobe einzuengen, ist die Bewegung des Zuführungsrohrs variable steuerbar.

Vorteil dieser Ausführungsform ist die besonders gute, staubdichte Ausführung, die es ermöglicht, den Probenteiler mittels Gas zu reinigen, um eine automatische Reinigung zwischen zwei Proben in einfacher Wiese zu ermöglichen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Zuführungsrohr über einen Servoantrieb drehbar. Hierdurch ist es nicht nur möglich, die Drehgeschwindigkeit einzustellen, sondern auch nicht nur immer eine vollständige Drehung vorzunehmen, sondern beispielsweise nur in einem Halbkreis, also 180 ° immer hin und her zu schwenken. Befindet sich der erste Probenauslass in diesem überstrichenen Bereich, so wird die in die erste Teilprobe gehende Menge praktisch verdoppelt. Durch jeden beliebigen einstellbaren Wert kann somit die Teilprobengröße gezielt gesteuert werden. Dieses ist besonders einfach mit einem Servomotor umsetzbar. Besonders bevorzugt wird eine vorgegebene Drehgeschwindigkeit konstant gehalten.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Teilerzuführung linear über dem wenigstens einen ersten Ausgang und dem zweiten Ausgang bewegbar. Durch die Bewegung kann die anteilige Verweilzeit eingestellt werden, sodass die Größe der Teilprobe kontrolliert steuerbar ist.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Teilerzuführung feststehend und der wenigstens eine erste Ausgang ist bewegbar. Insbesondere ist der wenigstens eine erste Ausgang linear bewegbar. In diesem Fall wird besonders bevorzugt der erste Ausgang zwischen einer Position zwischen der Teilerzuführung und dem zweiten Ausgang und einer Position außerhalb bewegt. Auch hierdurch ist eine gezielte Probenteilung sehr gut möglich.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der wenigstens eine erste Ausgang sowie der zweite Ausgang kreisförmig bewegbar. Beispielsweise handelt es sich um die analoge Bewegung zum rotierbaren Zuführungsrohr, nur, dass anstelle des Zuführungsrohrs der untere Bereich, vorzugsweise der trichterförmige Bereich, rotiert wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Aufnahmevorrichtung für den Probenbehälter des Eingangsmaterials einen an der Unterseite angeordneten Stempel und einen an der Oberseite angeordneten Trichter auf. Der Stempel ist dazu ausgebildet, einen in der Aufnahmevorrichtung angeordneten Probenbehälter gegen den Trichter zu pressen und so zu fixieren. Hierdurch kann die Aufnahmevorrichtung mit dem positionierten Probenbehälter geschwenkt und damit die Probe beziehungsweise das Probenmaterial aus dem Probenbehälter über den Trichter ausgeschüttet werden. Der Probenbehälter wird bevorzugt durch die Aufnahmevorrichtung sehr nah an den Eingabetrichter des Brechers herangeführt und die Fallhöhe des Probenmaterials dadurch reduziert. Die Übergabe des Probenmaterials ist dadurch nahezu staubfrei möglich. Besonders bevorzugt wird die staubfreie Übergabe durch eine Absaugvorrichtung im Bereich der Übergabestelle unterstützt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Aufnahmevorrichtung eine Verschwenkvorrichtung auf. Die Verschwenkvorrichtung ist dazu ausgenbildet, einen in der die Aufnahmevorrichtung angeordneten Probenbehälter in den Brecher zu entleeren. Hierbei ist bevorzugt die Drehachse der Verschwenkvorrichtung zwischen dem Brecher und der Ausgangsposition der Aufnahmevorrichtung zur Beladung mit einem Probenbehälter angeordnet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Brecher ein Backenbrecher. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Brecher ein Kegelbrecher.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Probenvorbereitungsvorrichtung eine erste Seite zur manuellen Bedienung und eine zweite Seite zur automatischen Bedienung auf. Das bedeutet, dass von einer Seite ein ungehinderter und ungefährdeter manueller Eingriff möglich ist, während von der zweiten Seite, welche bevorzugt der ersten Seite gegenüberliegend ist, ein automatischer Zugriff möglich ist. Zugriff umfasst in diesem Zusammenhang insbesondere die Zufuhr von Probenbehältern mit Proben und die Entnahme von Teilproben in Teilprobenbehältern. Der automatische Zugriff kann beispielsweise über einen Roboter oder über ein Förderbandsystem erfolgen. Durch die räumliche Trennung fungiert die Probenvorbereitungsvorrichtung als Trennung und Sicherheit zwischen einem automatischen System auf der einen und einem Menschen auf der anderen Seite.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Probenvorbereitungsvorrichtung erste Öffnungen auf der ersten Seite und zweite Öffnungen auf der zweiten Seite auf. Bevorzugt gibt es wenigstens zwei erste Öffnungen, eine erste erste Öffnung zur Einführung von Probenbehältern und eine zweite erste Öffnung zur Entnahme von Teilprobenbehältern. Bevorzugt gibt es wenigstens zwei zweite Öffnungen, eine erste zweite Öffnung zur Einführung von Probenbehältern und eine zweite zweite Öffnung zur Entnahme von Teilprobenbehältern. Zusätzlich kann es beispielsweise eine dritte erste Öffnung und eine dritte zweite Öffnung geben, welche für Teilprobenbehälter für Rückstellproben verwendet wird. Zusätzlich kann es beispielsweise eine vierte erste Öffnung und eine vierte zweite Öffnung geben, welche für die Zuführung leerer Teilprobenbehälter verwendet wird. Die Probenvorbereitungsvorrichtung verriegelt die zweiten Öffnungen, wenn eine erste Öffnung geöffnet ist, und verriegelt die ersten Öffnungen, wenn eine zweite Öffnung geöffnet ist. Hierbei kann die Verriegelung selektiv erfolgen. Beispielsweise verriegelt die Probenvorbereitungsvorrichtung die erste erste Öffnung, wenn die erste zweite Öffnung benutzt wird, die zweite erste Öffnung bleibt aber zugänglich. Auf diese Weise wird ausgeschlossen, dass Mensch und Maschine auf den gleichen Innenraum der Probenvorbereitungsvorrichtung zugreifen und hierdurch ein Verletzungsrisiko entsteht, es bleibt aber die maximale Flexibilität und Bedienbarkeit gegeben. Das Verriegeln einer Öffnung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine Tür, Klappe, Schieber oder dergleichen, welche die Öffnung verschließt, verriegelt wird. Wichtig ist nur, dass durch das Verriegeln ein Zugriff sicher verhindert wird, um ein Verletzungsrisiko auszuschließen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die erste Seite und die zweite Seite gegenüberliegend.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Aufnahmevorrichtung für die Probenbehälter eine Eingangswaage (Wiegevorrichtung) auf. Dadurch kann die exakte Masse der Probe ermittelt werden, was wiederrum ermöglich das Verhältnis zwischen Teilprobe und verworfener Probe festzulegen und damit das Steuerungsschema für die Bewegung des Zuführrohrs festzulegen. Alternativ kann die Masse der Probe manuell eingegeben oder elektronisch an die Probenvorbereitungsvorrichtung übergeben werden. Weiter ermöglicht die Eingangswaage auch festzustellen, ob eine vollständige Entleerung des Probenbehälters erfolgt ist oder ob ein Rest der Probe im Probenbehälter verblieben ist. Sollte letzteres der Fall sein, kann das Steuerungsschema für die Bewegung des Zuführrohrs angepasst werden, um mehr von der Probe in die Teilprobe zu überführen und so wieder zum gleichen Zielgewicht der Teilprobe zu kommen. Bei verbliebenden Probenmaterial im Probenbehälter kann alternativ der Kippvorgang erneut ausgeführt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Teilprobenbehälterführung wenigstens eine erste Teilprobenwaage auf. Hierdurch kann das Gewicht und damit die Erreichung des Zielgewichts der Teilprobe direkt verfolgt werden und gegebenenfalls das Steuerungsschema für die Bewegung des Zuführrohrs angepasst werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Teilprobenbehälterführung wenigstens einen Lagerplatz für eine bereits gefüllte Teilprobe auf. Dadurch kann eine zweite Probe bearbeitet werden noch während die erste Teilprobe nicht aus der Probenvorbereitungsvorrichtung entfernt wurde. Dieses erhöht die Unabhängigkeit der Probenvorbereitungsvorrichtung von weiteren Prozessen außerhalb der Probenvorbereitungsvorrichtung. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Teilprobenbehälterführung einen Vorrat an leeren, sauberen Teilprobenbehältern auf, welche durch die Teilprobenbehälterführung bedarfsweise unter dem ersten Ausgang anordnenbar sind. Auch hierdurch kann die Unabhängigkeit und damit die Verfügbarkeit der Probenvorbereitungsvorrichtung gesteigert werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Brecher ein Brechergehäuse auf. Das Brechergehäuse ist dabei bevorzugt so gestaltet, dass das Brechergehäuse eine Zwangsführung der eingeblasenen und abgesaugten Luft erlaubt. Das Brechergehäuse weist mindestens einen Anschluss für eine Absaugung auf. Bevorzugt weist das Brechergehäuse zusätzlich einen Lufteinlass auf. Hierdurch ist es möglich, den Brecher beispielsweise mittels Druckluft in einfacher Weise zwischen zwei Proben zu reinigen, indem bevorzugt an der Oberseite am Ort der Probenaufgabe Druckluft zugeführt wird und über die Absaugung, welche bevorzugt im unteren Bereich des Brechergehäuses angeordnet ist, abgesaugt wird. Hierbei erfolgt bevorzugt auch eine Durchströmung der nicht vom direkten Materialfluss betroffenen Bereiche, also beispielsweise hinter der beweglichen Backe eines Backenbrechers, um auch dort befindlichen Staub zuverlässig zu entfernen. Die Absaugung ist daher bevorzugt möglichst weit von der Zugabe der Druckluft entfernt, besonders bevorzugt im unteren Bereich des Brechergehäuses und weiter bevorzugt auf ist der dem Ausgang für die gebrochene Probe entgegengesetzten Seite angeordnet. Hierdurch kann eine optimale Strömungsführung erreicht werden, um Stäube auch außerhalb des Brecherraumes zuverlässig zu entfernen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Brecher Leitbleche und eine spezielle Gehäusegeometrie (Einhausung) auf, die eine zwangsgeführte Luftführung ermöglichen, wobei entsprechende Anschlüsse für Absaugungen den Staubaustritt verhindern. Hierdurch ist es möglich, den Brecher mittels Druckluft in einfacher Weise zwischen zwei verschiedenen Proben zu reinigen, indem bevorzugt an der Oberseite am Ort der Probenaufgabe Druckluft zugeführt wird und über die Absaugung abgesaugt wird. Hierbei erfolgt bevorzugt auch eine Durchströmung der nicht vom direkten Materialfluss betroffenen Bereiche, also beispielsweise hinter der beweglichen Backe eines Backenbrechers, um auch dort befindlichen Staub zuverlässig zu entfernen. Die Absaugung ist daher bevorzugt möglichst weit von der Zugabe der Druckluft entfernt, besonders bevorzugt im unteren Bereich der Brechereinhausung und weiter bevorzugt auf ist der dem Ausgang für die gebrochene Probe entgegengesetzten Seite angeordnet. Hierdurch kann eine optimale Strömungsführung erreicht werden, um Stäube auch außerhalb des Brecherraumes zuverlässig zu entfernen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Brecher über eine Förderrinne mit Probenteiler verbunden. Die Förderrinne hat als Nebeneffekt eine Vergleichmäßigung des Materialstroms der gebrochenen Probe zur Folge. Je gleichmäßiger die Zulieferung der gebrochenen Probe zum Probenteiler erfolgt, um so zuverlässiger kann die Teilprobengröße vorhergesagt werden.

Beispielsweise ein Magnetantrieb der Förderrinne, auch Dosierrinne genannt, versetzt den Rinnentrog in eine oszillierende Bewegung. Über eine vorgeschaltete Thyristersteuerung wird die Schwingweite und somit die Fördergeschwindigkeit der Förderrinne geregelt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Förderrinne geschlossen ausgeführt und weist nur eine Einlassöffnung zum Brecher und eine Auslassöffnung zum Probenteiler auf. Hierdurch ist es möglich, die Förderrinne zusammen mit dem Brecher mittels Druckluft zu reinigen. Gleichzeitig wird während des Transports der gebrochenen Probe verhindert, dass zusätzlicher Staub sich im Inneren der Probenvorbereitungsvorrichtung verteilt. Daher sind bevorzugt der Brecher, die Förderrinne und der Probenteiler dicht miteinander verbunden. Dicht bedeutet in diesem Zusammenhang bevorzugt staubdicht, besonders bevorzugt luftdicht. Um eine solche Dichte Verbindung herzustellen, müssen die Übergänge zwischen dem Brecher und der Förderrinne sowie zwischen der Förderrinne und dem Probenteiler beweglich ausgeführt sein, um die Bewegungen der Förderrinne ausgleichen zu können. Insbesondere sind dazu elastische Verbindungelemente angeordnet, die eine dichte Verbindung mit der notwendigen Flexibilität verbinden. Dieses kann beispielsweise mittels Gummimanschetten, bevorzugt wellenförmig ausgestalteten Gummimanschetten erzielt werden. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist unter der Unterseite des trichterförmigen Innenraums eine Absaugung anordnenbar. Besonders bevorzugt ist die Absaugung verschwenkbar, sodass diese nur unter der Unterseite des trichterförmigen Innenraums zur Reinigung angeordnet wird, während im Regelbetrieb eine direkte

Verbindung zwischen der Unterseite des trichterförmigen Innenraums und der

Restprobenentfernung besteht. Alternativ kann die Absaugung ringförmig um die Verbindung zwischen der Unterseite des trichterförmigen Innenraums und der

Restprobenentfernung ausgebildet sein und ist dann permanent dort angeordnet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist unter der Unterseite des Brechraumes eine Absaugung angeordnet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden der Teilprobenbehälter zur Aufnahme des zuvor gebrochenen und aufgeteilten Materials, beispielsweise mit Hilfe eines Andruckzylinders, während der Dosierung und der Probenteilung unter den ersten Ausgang des Probenteilers gedrückt. So wird ein staubfreier Übergang des Materials vom Probenteiler in den Teilprobenbehälter gewährt. In einer weiteren Ausführungsform wird während des Dosiervorganges der Füllstand der Teilprobenbehälter überwacht. Hierfür können beispielswiese zwei Schwellwertschalter vorgesehen sein. Mit Erreichen der ersten Schaltschwelle kann das Dosierverhalten automatisch angepasst werden. Hierfür kann über die Förderrinne Einfluss auf die geförderte Materialmenge genommen werden und/oder auch der Verfahrweg des rotierbaren Zuführungsrohres im Probenteiler verändert werden. Die zweite Schaltschwelle verhindert ein Überlaufen des Teilprobenbehälters und/oder zeigt das Erreichen des Zielwertes an (Füllstandsgrenze). Nach Abschluss des Dosiervorganges und Erreichung der Zielgrößen im Teilprobenbehälter, wird der Teilprobenbehälter wieder abgesenkt und optional verwogen. Der Teilprobenbehälter wird über die Teilprobenbehälterführung verfahren und zur manuellen oder automatischen Entnahme in die gewünschte Entnahmeposition gebracht. Nun werden Absaugelemente unter die Austragsöffnungen des Probenteilers geschwenkt und über den Andruckzylinder unter die Öffnungen gedrückt. Die Reinigung des Probenweges kann mittels Eindüsung von Druckluft und entsprechender und gezielter Staubabsaugung beginnen. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Probenvorbereitungsvorrichtung. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: a) Einführen eines Probenbehälters in die Probenbehältereinführung, b) Entleeren des Probenbehälters mittels der schwenkbaren Aufnahmevorrichtung für Probenbehälter in den Brecher, c) Brechen der Probe in dem Brecher, d) Überführen der gebrochenen Probe in den Probenteiler, e) Kontinuierliches Aufteilen der Probe auf den wenigstens einen ersten Probenauslass und die Restprobenentfernung, f) Ausgabe der Teilproben.

Das Einführen des Probenbehälters in Schritt a) kann manuell oder maschinell erfolgen.

Das Entleeren des Probenbehälters in Schritt b) erfolgt bevorzugt durch ein Schwenken des Probenbehälters, sodass der Probenbehälter durch eine ursprünglich an der Oberseite des Probenbehälters angeordnete Öffnung in den Brecher entleert wird.

Das Brechen der Probe in Schritt c) erfolgt bevorzugt in einem Backenbrecher. Ziel ist es, die Probe so weit zu zerkleinern, dass diese zum einen für die weiteren Untersuchungen die notwendige Feinheit aufweist. Weiter dient dieses auch dazu, eine möglichst repräsentative Teilprobe zu bekommen, da somit aus vielen Bereichen der Probe Bestandteile in die Teilprobe gelangen. Durch einen Backenbrecher ist ein gezieltes Runterbrechen eines sehr inhomogenen Ausgangsmaterial auf eine deutlich verringerte maximale Partikelgröße möglich.

Das Überführen in Schritt d) erfolgt bevorzugt über eine Förderrinne. Dieses hat den Vorteil, dass Schwankungen im Materialfluss wenigstens teilweise ausgeglichen werden können. Um diesen Effekt weiter zu steigern, kann auch eine Zwischenspeicherung insbesondere mit einer zusätzlichen Vermischung vorgesehen sein. Das kontinuierliche Aufteilen der Probe in Schritt e) ist ein weiterer wesentlicher Bestandteil. Hierzu wird das rotierbare Zuführungsrohr kontinuierlich bewegt, sodass es jeweils zeitweise Material der gebrochenen Probe dem ersten Ausgang zuführt. Durch die ständige Bewegung des rotierbaren Zuführungsrohrs wird ständig mal Probenmaterial in den ersten Ausgang und damit in die Teilprobe überführt und mal nicht. Somit wird kontinuierlich über den gesamten Zeitraum die Probe für die Teilprobe beprobt, um einen repräsentativen Querschnitt zu erhalten. Um die korrekte Teilprobengröße zu erhalten, wird somit der zeitliche Anteil gesteuert, während dem Probenmaterial durch den ersten Ausgang und somit der Teilprobe zugeführt wird. Ebenso kann hierdurch eine dynamische Anpassung an jeweils unterschiedliche Ausgangsgrößen der Probe vorgenommen werden, um reproduzierbar und unabhängig von der Probengröße eine zuverlässige Teilprobengröße zu erreichen, welche einen optimalen Querschnitt über die gesamte Probe bildet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren zusätzlich den folgenden Schritt auf: g) Reinigen der Probenvorbereitungsvorrichtung durch Einblasen eines Gases, beispielsweise Luft, bevorzugt in Form von Pressluft, in den Brecher und Absaugen des Gases wenigstens an der Unterseite des trichterförmigen Innenraums oder der Brechereinhausung.

Durch das Einblasen von Gas, insbesondere Druckluft, ist eine automatische Reinigung möglich, was wiederum eine schnelle Probenfolge und damit einen hohen Durchsatz ermöglicht. Hierdurch wird eine KontaminationA/erunreinigung der Folgeprobe vermieden. Anstelle von Druckluft kann beispielsweise auch Stickstoff verwendet werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt in Schritt g) zusätzlich ein Absaugen am Brecher. Hierdurch können auch die Bereiche innerhalb des Brechers besser gereinigt werden, die nicht im regulären Materialstrom liegen, in die aber dennoch Staub leicht eindringen kann.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Aufteilen in Schritt e) durch eine Anpassung der Drehung des Zuführungsrohrs. Insbesondere erfolgt das Aufteilen in Schritt e) durch eine Anpassen der Rotation des Zuführungsrohrs dadurch, dass das Zuführungsrohr weniger als 360 ° überstreicht und dann die Richtung umkehrt. Durch diese Hin-und-Her-Bewegung wird der zeitliche Anteil eingestellt, den das Zuführungsrohr den ersten Ausgang und den optionalen zweiten Ausgang überstreicht und damit den Anteil der Probe, welcher in der Teilprobe landet. Gestartet wird vorzugsweise mit einer kontinuierlichen 360 ° Bewegung in einer bestimmten Richtung. Üblicherweise wird das Probenmaterial auf zwei Teilproben und einer Restmenge aufgeteilt. Die Hin- und Her-Bewegung wird je nach Zielmenge früher oder später aktiviert. Dabei wird auch der Winkel vorgegeben und damit der Bereich (z.B. 270 °), in dem das rotierbare Zuführungsrohr Hin- und Her geschwenkt werden soll, festgelegt. Dieser Winkel kann auch mehrfach während des Teilvorganges variiert werden. Hierdurch werden die Teilmengen, die insbesondere auf den ersten Ausgang und den zweiten Ausgang über das rotierbare Zuführungsrohr gefördert werden, anteilig erhöht und das Verwurfsmaterial (Restmenge) reduziert. Gleichwohl kann der Verfahrwinkel so eingestellt werden, dass beispielsweise nur der erste Ausgang oder der zweite Ausgang über das rotierbare Zuführungsrohr angesteuert wird. In diesem Fall wird nur ein Teilprobenbehälter gefüllt und die entsprechende Restmenge verworfen.

Hierbei kann in einem Ausführungsbeispiel das Aufteilen in Schritt e) auf Basis der Masse der Probe erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das Aufteilen in Schritt e) auf Basis der Masse der Teilprobe erfolgen.

Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Probenvorbereitungsvorrichtung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 schematischer Querschnitt

Fig. 2 schematischer Querschnitt

Fig. 3 schematische Außenansicht

Fig. 4 Brecher

Fig. 5 erster beispielhafter Probenteiler

Fig. 6 Brecher

Fig. 7 zweiter beispielhafter Probenteiler Alle Darstellungen sind rein schematisch und dienen nur zur Verdeutlichung der Erfindung, die Darstellung sind nicht maßstabsgerecht.

In Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt der Probenvorbereitungsvorrichtung 10 dargestellt. Ein Probenbehälter 70 wird auf eine schwenkbare Aufnahmevorrichtung 20 für die Probenbehälter 70 gestellt und mit einem Stempel 160 fixiert. Mit der Aufnahmevorrichtung 20 kann der Probenbehälter 70 geschenkt und somit der Inhalt des Probenbehälters 70 in den Brecher 30 überführt werden, wie in Fig. 2 gezeigt. Im Brecher 30 wird die Probe zerkleinert und gelangt in die Förderrinne 130. In der Förderrinne 130 wird die gebrochene Probe bevorzugt mittels Schwingungen transportiert, was eine Vergleichmäßigung des Materialstroms bewirkt. Von der Förderrinne 130 gelangt die gebrochene Probe in den Probenteiler 40, genauer in das rotierbare Zuführungsrohr 100. Das rotierbare Zuführungsrohr 100 wird übereinen Servomotor 140 und einen Keilriemen 150 angetrieben und über einen probenabhängigen Winkelbereich kontinuierlich verschwenkt. Dadurch wird der Materialstrom kontinuierlich auf unterschiedliche Bereiche des trichterförmigen Innenraums 110 geleitet und gelangt so mal in den ersten Ausgang 80, mal in den zweiten Ausgang 90, mal in den dritten Ausgang 82. Unter dem ersten Ausgang 80 und dem dritten Ausgang 82 sind Teilprobenbehälter 120 auf einer Teilprobenbehälterführung 50 angeordnet. Eine Teilprobe kann zur weiteren Untersuchung verwendet werden, die zweite zum Beispiel als Rückstellmuster eingelagert oder für weitere Behandlungen und Untersuchungen verwendet werden. Beide Teilproben sind bevorzugt gleich groß, weisen am Ende ein vordefiniertes Gewicht oder Füllmenge auf und sind jeweils repräsentativ für die gesamte Probe. Der Großteil der Probe gelangt in der Regel über den zweiten Ausgang 90 zur Restprobenentfernung 60 und wird verworfen.

In Fig. 3 ist die Probenvorbereitungsvorrichtung 10 von Außen gezeigt. Die Probenvorbereitungsvorrichtung 10 weist beispielweise drei Öffnungen auf, eine Probenbehältereinführung 170 zur Einbringung des Probenbehälters 70 sowie einen ersten Probenauslass 180 und einen zweiten Probenauslass 182 zur Entnahme der Teilprobenbehälter 120. Beispielsweise ist die gezeigte Seite die Seite zur manuellen Bedienung. Dann weist bevorzugt die Probenvorbereitungsvorrichtung 10 auf der nicht gezeigten Rückseite entsprechende Öffnungen auf. Bevorzugt sind alle Öffnungen von der Innenseite automatisch verschließbar, wobei immer nur eine der gegenüberliegenden Öffnungen geöffnet werden kann.

Fig. 4 zeigt einen genaueren Querschnitt des Brechers 30. Der Brecher 30 weist eine feststehende Backe 190 und eine bewegte Backe 200, welche über den Motor 210 angetrieben wird. Unterhalb des Motors ist eine Absaugung 220 angeordnet, sodass auch Staub, welcher links der bewegten Backe 200 ist, mittels Einhausung und Zwangsführung der Luft zuverlässig entfernt werden kann. Die gebrochene Probe 230 wird dann in die Förderrinne 130 überführt.

In Fig. 5 und Fig. 7 sind vier alternative Ausführungsformen eines Probenteilers 40 gezeigt.

In Fig. 5 ist ein runder, rotierender Aufbau des Probenteils 40 in der Sicht von oben gezeigt. Für die gezeigte Ausführungsform gibt es zwei Varianten. Zum einen kann das Zuführungsrohr 100 rotiert werden, während der trichterförmige Innenraum 110 mit dem ersten Ausgang 80 und dem dritten Ausgang 82 starr sind. Zum anderen kann der trichterförmiger Innenraum 100 mit dem ersten Ausgang 80 und dem dritten Ausgang 82 rotiert werden, während das Zuführungsrohr 100 starr ist. Die Regelbarkeit soll im Folgenden am Beispiel des rotierbaren Zuführungsrohrs 100 erläutert werden. Wenn also beispielsweise das rotierbare Zuführungsrohr 100 um 360 ° rotiert wird, so ergibt sich eine erste Verweilzeit jeweils über dem ersten Ausgang 80 und dem dritten Ausgang 82. Dadurch wird das Verhältnis festgelegt, wieviel der Probe in den ersten Ausgang 80, in den dritten Ausgang 82 und den zweiten Ausgang 90 gelangen. Wird das rotierbare Zuführungsrohr 100 nur um 180 ° von links über unten nach rechts und wieder zurück rotiert, so steigt der Anteil der Verweilzeit über dem ersten Ausgang 80 und dem dritten Ausgang 82 im Vergleich zum zweiten Ausgang 90. Wird das rotierbare Zuführungsrohr 100 nur um 180 ° von oben über links nach unten und wieder zurück rotiert, so steigt der Anteil der Verweilzeit über dem ersten Ausgang 80, während der dritte Ausgang 82 nicht mehr überstrichen wird, also keine Probe erhält. Auf diese Weise ist eine gezielte Steuerung der Rotation des rotierbaren Zuführungsrohrs 100 möglich, um die Menge der Teilproben gezielt einstellen zu können. Die Position des ersten Ausgang 80 und des dritten Ausgangs 82 können auch anders gewählt werden. Im gezeigten Beispiel leigen diese in einem Winkel von etwa 75 Alternativ können der erste Ausgang 80 und der dritet Ausgang 82 auch gegenüberliegend, also in einem Winkel von 180 ° zueinander angeordnet sein. Alternativ ist weiter auch eine direkte Benachbarung des ersten Ausgangs 80 und des dritten Ausgangs 82 möglich, womit der Winkel zwischen den Ausgängen in etwa dem Öffnungswinkel der Ausgänge entspricht.

Fig. 6 sind einige mögliche oszillierende Drehbewegungen des in Fig. 5 gezeigten runden, rotierenden Aufbau des Probenteils 40 gezeigt. Bei der ersten Drehbewegung 300 wird ein Bereich von 270 ° überstrichen, jeweils hin und zurück. Dabei wird Probe sowohl dem ersten Ausgang 80 als auch dem dritten Ausgang 82 zugeführt. Soll die Probenmenge in den Teilproben vergrößert werden, so wird der Winkel verkleinert, beispielsweise auf 180 °, wie in der zweiten Drehbewegung 310 gezeigt. Soll die Probenmenge in den Teilproben verkleinert werden, so wird der Winkel vergrößert, beispielsweise auf 360 °. Da der Winkel beliebig einstellbar ist, kann so das Verhältnis der Größe zwischen der Teilprobe und dem Rest, welcher durch den zweiten Ausgang 90 verworfen wird, gezielt eingestellt werden. Die in der dritten Drehbewegung 320 gezeigte Bewegung überstreicht nur den ersten Ausgang 80, nicht aber den dritten Ausgang 82. Die dritte Drehbewegung 320 überstreicht wie die zweite Drehbewegung 180 °. Während die zweite Drehbewegung 310 von rechts über unten nach links und zurück verläuft, verläuft die dritte Drehbewegung 320 von unten über links nach oben und zurück. Somit ist auch ein gezieltes Vergrößern oder Verkleinern einzelner Teilproben relativ zueinander möglich. Wenn die Teilproben die Zielgröße bereits erreicht haben, so kann beispielsweise durch die vierte Drehbewegung 330, welche von links über oben nach rechts und zurück verläuft, Probenmaterial ausschließlich dem zweiten Ausgang 90 zugeführt werden. Wesentlich ist, dass sowohl der Startpunkt als auch der Endpunkt der Drehbewegung frei wählbar sind. Damit ist jede Position gezielt ansteuerbar und auch bei einer größeren Anzahl an Ausgängen 80, 82 können Teilproben gezielt und repräsentativ genommen werden.

In Fig. 7 ist ein linearer Aufbau des Probenteilers 40 gezeigt. Für die gezeigte Ausführungsform gibt es zwei Varianten. Zum einen kann das Zuführungsrohr 100 linear von rechts nach links und zurückbewegt werden, während der trichterförmige Innenraum 110 mit dem ersten Ausgang 80 und dem dritten Ausgang 82 starr sind. Zum anderen kann der trichterförmiger Innenraum 100 mit dem ersten Ausgang 80 und dem dritten Ausgang 82 linear von rechts nach links und wieder zurückbewegt werden, während das Zuführungsrohr 100 starr ist. Hier kann ganz analog über die Länge der Bewegung, beispielsweise des Zuführungsrohrs 100 die Menge der in den ersten Ausgang 80 und den dritten Ausgang 82 überführte Menge an Probe gezielt gesteuert werden.

Bezugszeichen

10 Probenvorbereitungsvorrichtung

20 Aufnahmevorrichtung

30 Brecher

40 Probenteiler

50 Teilprobenbehälterführung

60 Restprobenentfernung

70 Probenbehälter

80 erster Ausgang

82 dritter Ausgang

90 zweiter Ausgang

100 Zuführungsrohr

110 trichterförmiger Innenraum

120 Teilprobenbehälter

130 Förderrinne

140 Servomotor

150 Keilriemen

160 Stempel

170 Probenbehältereinführung

180 erster Probenauslass

182 zweiter Probenauslass

190 feststehende Backe

200 bewegte Backe

210 Motor

220 Absaugung

230 gebrochene Probe

300 erste Drehbewegung zweite Drehbewegung dritte Drehbewegung vierte Drehbewegung