DE1917571A1

DE1917571A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit eines Materialstromes

Info

Publication number: DE1917571A1
Application number: DE19691917571
Authority: DE
Inventors: Hastrup Niels E
Original assignee: FLSmidth and Co AS
Current assignee: FLSmidth and Co AS
Priority date: 1968-04-09
Filing date: 1969-04-05
Publication date: 1969-10-30
Also published as: FR2005889A1; BE731227A; CH492959A; ES385288A1; NL6905430A; GB1161973A

Description

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6155-3 F.L. Smidth * Co. λ/3

Dänemark, Vigerslev Alle 77 Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit

eines Materialstromes

Prioritätι 9· ipril 1968, England, I698o/6B

Bei den meisten Bearbeitungsprozessen, die mit dem Transport und der Behandlung von Schüttmaterial, wie z.B. Zementrohstoff bzw· Zementmehl, zu tun haben, ist βa erforderlich, die geförderte Menge zu kontrollieren, um in der Lage zu sein, die Speisung von Maschinen oder ,Verfahrensabläufe zu steuern bzw. zu regeln, indem die geförderten Mengen in einer solohen Weise angepaßt werden, daß die genauen Verfahrenskriterien eingehalten werden.

Zu diesem Zweck werden häufig Fördereinrichtungen gebraucht, die mit Mitteln zur kontinuierlichen Ermittlung der erforderlichen Materialmeng· ausgerüstet sind. So sind Wiegeförderbänder oder Wlegefördersohneoken bekannt, die um eine horizontal· Achse kippbar gelagert und so eingerichtet sind, daß Abweichungen vom Gleichgewicht mittels versohiede-

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nor Mechanismen die Geschwindigkeit des Sandes oder Schneckenförderers oder einen Regelmechanismus beeinflussen können, der die Zuführung des Materials zu der fördereinrichtung steuert bzw. regelt, so daß das Gleichgewicht wieder hergestellt wird und auf diese Weise eine vorgegebenen konstante Förderung gewährleistet ist.

Et? sind außerdem Fördereinrichtungen bekannt, die mit Wiegeeinrichtungen versehen sind, z.B. laatzellen, um eine beliebige Materialmenge festzustellen bzw. zu ermitteln, die von der Fördereinrichtung gefördert wird.

Die von solchen Ge wicht ebe Stimmungen abgeleiteten Signale werden häufig zur Kontroll· und zur Regelung benutzt, wobei die Signale, außer daß sie komplizierte Regelmechanismen erforderlich machen und nur bti speziellen Arten von Fördereinrichtungen verwendbar sind, mehrere Fehlerquellen haben. Ein Beispiel einer solchen Fehlerquelle, die sehr häufig sehr bedeutsam sein kann und die Kontrolle bzw. Regelung mehr oder weniger wertlos machen kann, besteht in Ablagerungen bzw. Schichten, die von dem geförderten Material auf den sich bewegenden Teilen der Fördereinrichtung abgelagert werden.

Es ist weiterhin bekannt, die Sicke einer auf einem Förderband vorwärtsbewegten Materialeohicht zu messen, und zwar mittels eines Bündels bzw. Strahle, das bzw» der von einer Quelle radioaktiver Strahlung ausgesendet wird und auf einen Detektor einwirkt, und das davon abgeleitete Signal zu Regel- bzw. Steuerzwecken zu verwenden, wobei das Förderband dazu verwendet wird, ein in der Zeiteinheit konstantes Materialgewicht zu fördern. Bei einer solchen Anordnung ist es unbedingt erforderlich, die Geschwindigkeit, mit der das Material von dem Band gefördert wird, zu messen und diesen Faktor in der Regelschaltung mit zu berücksichtigen, wa^eine Erschwerung bedeutet, da es gewöhnlich die Bandgeschwindigkeit ist, die geregelt bzw. gesteuert wird. Auch mit einer derart!-

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gen Meßanordnung können beträchtliche Fehler entstehen, und zwar infolge der auf dem Band sich ablagernden Schichten bzw. Überzüge, wobei solche Schichten bzw. überzüge in der Dicke variieren, während sie jedoch bei der Messung der Dicke der Materialschicht auf dem Band mitberüeksichtigt werden. Fehler können weiterhin infolge eines unkontrollierbaren Gleitens des Materials auf dem Band und an der Abgabe stelle entstehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung dea Gewichtes je Zeiteinheit eines sich bewegenden Materials mittels einer radioaktiven Strahlungsquelle und einem für die Strahlung der Quelle empfindlichen Detektor ist demgegenüber dadurch gekennzeichnet, daß das Material einem Schacht zugeführt wird, durch den das Material im freien Fall fällt und in dem die Dichte des Materials ermittelt wird, indem die Intensität eines Strahlenbündels festgestellt bzw. gemessen wird, welches auf den Detektor auftrifft, nachdem es von der Quelle aus einen repräsentativen Querschnitt der Materialströmung in dem Schacht passiert hat, derart, daß das von dem Detektor abgeleitete Signal für das Gewicht des je Zeiteinheit durch den Schacht fallenden Materials kennzeichnend ist.

Dadurch, daß der Materialstrom in einem Schacht gemessen wird, in dem das Material frei fällt, besteht der erzielte Vorteil darin, daß auf eine Messung der Materialgeschwindigkeit verzichtet werden kann, da die mittlere Geschwindigkeit der einzelnen Teilchen bei einer gegebenen Fallhöhe konstant ist, wobei eine Messung der den Materialstrom durchdringenden Strahlung direkt kennzeichnend für die Materialmenge ist, die den Schacht je Zeiteinheit passiert.

Da die Verteilung des Materials über die Querschnitt sf lache des Schachtes als nahezu gleichförmig angesehen werden kann, ist die über einen kleineren Querschnitt mittels einer radioaktiven Strahlungsquelle zu erhaltende Strahlung völlig ausreichend, um eine repräsentative Messung zu gewähr-

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leisten. Das von dem Detektor abgeleitete Signal kann vorzugsweise die Zuführung des Materials zu dem Schacht steuern. Bei einer derartigen Steuerung bzw. Regelung der Zufuhr des Materials mittels des Signals, das von einer Messung der durch das Material hindurchgehenden Strahlung abgeleitet wird,, besteht eine eindeutige Beziehung zwischen dem Steuer- bzw. RegelvO»- *ü und der Überwachten Materialmenge und es ist daher auf diese einfache Weise möglich, ein Verfahren oder eine Arbeitsmaschine direkt auf der Basis einer Messung an dem fallenden Materialstrom zu steuern bzw. zu überwachen, ohne daß es erforderlich ist, Wiegemaschinen oder andere komplizierte Produktionsmeßanordnungen in die Anlage einzubauen.

Die Regelung der von der Fördereinrichtung zugefllhrten bzw. gelieferten Materialmenge kann in verschiedener Weise erfolgen, etwa, indem ein Teil des Materialströme abgeschaltet bzw. unterbrochen wird, z.B. mittels einer Schieberplattenanordnung, die die Entnahme des Materials durch die Fördereinrichtung aus einem Silo beeinflußt. Das Signal steuert jedoch vorzugsweise die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung, da eine stufenlose Regelung des Antriebsmotors der Fördereinrichtung in einfacher Weise bewerkstelligt werden kann, indem ein verstärktes Signal verwendet wird.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Fördereinrichtung mit veränderbarer Fördergeschwindigkeit enthält, um Material bzw. Sohüttmaterial zum oberen Ende eines vertikalen Sohaohtes zu fördern, der mit einer radioaktiven Strahlungsquelle versehen ist, die angeordnet ist, um ein Strahlungsbündel im wesentlichen horizontal durch den Sohacht durch eine Materialströmung, die frei durch den Schacht fällt, auf einen Detektor zu richten, der für die. Strahlung von der Quelle empfindlioh ist und der ein Signal erzeugt, welches von der Intensität des den Detektor errei-

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"ohenden Strahlungsbündela abhängig ist, und daß weiterhin Mittel vorgesehen sind, um die Geschwindigkeit der ?Brdeinrichtung in Abhängigkeit von dem von dem Detektor erzeugten Signal zu steuern.

Bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es möglich, die Zufuhr zum Schacht so zu steuern bzw* zu regeln, daß sie konstant gehalten wird, und da die Fabrikation bzw. Ausbringung direkt und unabhängig von der Geschwindigkeit der Fördereinrichtung gemessen wird, wird die notwendige Anlaufzeit der Regulierung bzw. Steuerung sehr begrenzt, wobei gleichzeitig eine Korrektur für eine Ausbringung, die zu hooh oder zu niedrig ist, praktisch gleichzeitig möglich ist.

Sin Beispiel einer gemäß der Erfindung gestalteten Vorrichtung ist in beispielhafter Weise in der folgenden Zeichnung dargestellt· Se zeIgent

Pig. 1 eine sohematisoht Darstellung der Vorrichtung in Seitenansicht und

Jig. 2 eine sohematische Schnittanaicht gemäß der Linie H-II in Fig. 1.

Sin Auslauftriohter 1 hat eine Schieberplatte 2, um Material aus einem in der Zeichnung nicht dargestellten Silo herauszufordern* Sin Förderband 3 ist um zwei Trommeln 4 und 5 geführt, von denen die Trommel 5 mit einem Motor und Antriebsmechanismus 6 versehen ist. An das Förderband ist ein vertikaler Einfüllschacht 7 angeschlossen, an dem eine radioaktive Strahlungsquelle 8 mit zugeordnetem Detektor 9 angeordnet ist. Der Detektor 9 ist an dan Motor und den Antriebsmechanismus 6 des Förderbandes über eine Hegeleinheit angeschlossen.

Mittels des Förderbandes 3 wird Material durch den Auslauftriohter 1 des Silos in einem im wesentlichen gleioh-

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förmigen Förderstrom entnommen. Die Dicke der Materialsohicht auf dem Band kann durch Veränderung der Stellung der Schieberplatte 2 eingestellt werden. Das Material auf dem Förderband wird an der Trommel 4 in den Schacht 7 gefördert. Dae Material fällt im freien Fall durch den Schacht und hat in Höhe der radioaktiven Quelle eine bestimmte Geschwindigkeit, die, als Durchschnitt der einzelnen Materialteilchen genommen, nur von dem vertikalen Abstand zwischen der Abgabestelle des Bandes und der Strahlungsquelle abhängig ist, wobei die vertikale Fallgeschwindigkeit an der Förderbandabgabestelle gleich Null ist und der Einfluß des Luftwideretandes auf den Fall bedeutungslos ist. Gerinfligige Abweichungen von diesen Bedingungen können ausgeschaltet werden, indem der vertikale Abstand von der Abgabestelle zu der Me 13stelle so groß gemacht wird, daß die Veränderung in der Anfangsgeschwindigkeit, bezogen auf die Geschwindigkeit an der Meßstelle, bedeutungslos wird.

Indem ein repräsentativer Querschnitt des Materialstromes der radioaktiven Strahlung ausgesetzt bzw. unterworfen wird und die den Förderstrom durchdringende Strahlung mittels des Detektors gemessen wird, wird eine Messung der absorbierten Strahlung erhalten. Die Absorption hängt von der Menge des Querschnitts und der Abhängigkeit der Absorption im. Verhältnis von der Materialmenge ab.

Durch eine geeignete Auswahl des Querschnitts für die Messung und der Anordnung-der Strahlungsquelle wird der Logarithmus der Absorption eine lineare Funktion der Strömung. In der Hegeleinheit 1o wird das ermittelte Signal in eine Proportlonalregelung des Motor« und Antriebsmechanismus 6 des Förderbandes in Abhängigkeit von der je Zeiteinheit durch den Schacht 7 strömenden Materialmenge umgewandelt.

Wie es sioh aus den obigen Ausführungen ergibt, ist das Verfahren gemäß der Erfindung nioht darauf beschränkt, in Verbindung mit einem Förderriemen oder Förderband benutzt zu

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werden, sondern das festgestellte bzw. angezeigte Signal kann in vielen Fällen zur Steuerung bzw. Hegelung eines Verfahrens oder einer Maschine benutzt werden, bei denen ebenfalls eich je· Zeiteinheit ändernde Materialmengen auftreten bzw. zu behandeln sind.

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Claims

Patentansprüche

^j) Verfahren zur kontinuierlichen Ermittlung des Gewichtes je Zeiteinheit eines eich bewegenden Schüttmaterials mittels einer radioaktiven Strahlungsquelle und einem flir die Strahlung der Quelle empfindlichen Detektor, dadurch gekennzeichnet, daß das Material einem Schacht zugeführt wird, durch den das Material im freien Fall fällt und in dem die Dichte des Materials ermittelt wird, indem die Intensität eines Strahlenbündels festgestellt bzw. gemessen wird, welches auf den Detektor auftrifft, nachdem es von der Quelle aus einen repräsentativen Querschnitt der Materialströmung in dem Schacht passiert hat, derart, daß das von dem Detektor abgeleitete Signal für das Gewicht des je Zeiteinheit durch den Schacht fallenden Materials kennzeichnend ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Detektor abgeleitete Signal die Geschwindigkeit der Förderung des Materials zu dem Schacht regelt bzw. steuert.

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Detektor abgeleitete Signal eine Fördereinrichtung steuert, welche den Schacht speist, so daß die je Zeiteinheit zugeführte Materialmenge konstant ist oder sich in Übereinstimmungjmit einem vor- gegebenen Programm ändert.

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4· Verfahren naoh Anspruch 3, dadurch ge -kennzeichnet, d a 13 das Signal die Geschwindigkeit der fördereinrichtung steuert.

5. Verfahren naoh Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, d a 13 es so, wie unter Bezugnahme auf die beiliegenden figuren beschrieben, durchgeführt wird.

6* Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrene naoh einem der Aneprüohe 1-5, daduroh gekennzeichnet, daß sie eine fördereinrichtung mit veränderbarer fördergesohwindigkeit enthält, um Material bzw· SohUttmaterial zum oberen Ende eines vertikalen Sohaohtea zu fördern, der mit einer radioaktiven Strahlungsquelle versehen ist, die angeordnet ist, um ein Strahlungsblindel im wesentlichen horizontal durch den Sohaoht durch eine Materialströmung, die frei duroh den Sohaoht fällt, auf einen Detektor zu riohten, der für dl· Strahlung von der Quelle empfindlich ist und der ein Signal erzeugt, welohe· von der Intensität des den Detektor erreichenden StrahlungsbUndels abhängig let, und daß weiterhin Mittel vorgesehen aind, um die Geschwindigkeit der fördereinrichtung in Abhängigkeit von dem von dem Detektor erzeugten Signal zu steuern*

7, Vorrichtung naoh Anspruch 6, so, wie sie unter Bezugnahme auf die beiliegendθη Zeichnungen beschrieben ist.

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