DE19619748A1

DE19619748A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen von Schüttgutbehältern, insbesondere von Fahrzeugen

Info

Publication number: DE19619748A1
Application number: DE19619748A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Minor; Bogdan A Galas
Original assignee: Krupp Foerdertechnik GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1996-05-15
Filing date: 1996-05-15
Publication date: 1997-11-20
Also published as: US5957331A; CA2205291A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Befüllen von Schüttgutbehältern, insbesondere von Fahrzeugen, mit einem gegebenen Beladevolumen an Schüttgut für eine einen Wiegebunker umfassende Beladevorrichtung unter Kontrolle des Beladegewichtes. Bei einem derartigen Verfahren wird zunächst eine in den Schüttgutbehälter zu füllende Schüttgutmenge in den Wiegebunker geschüttet, das Gewicht dieser Schüttung mittels des Wiegebunkers kontrolliert und gemessen und anschließend das Schüttgut in den Schüttgutbehälter überführt. Eine derartige Vorrichtung umfaßt dementsprechend zumindest einen Wiegebunker, eine Schüttvorrichtung zum Schütten einer gegebenen Schüttgut menge in den Wiegebunker sowie, ggf., eine Einrichtung zum Über führen von Schüttgut aus dem Wiegebunker in den Schüttgutbehäl ter.

Bekannte Vorrichtungen dieser Art umfassen zum Beispiel einen Vorratsbunker bzw. ein Silo für Schüttgut, wie Kohle, Getreide, Erz und ähnliches, welches mit einer nach unten weisenden, ver schließbaren Öffnung versehen oberhalb des Wiegebunker angeord net ist. Durch Öffnen bzw. Schließen der Vorratsbunkeröffnung wird unter Kontrolle des Gewichtes der in dem Wiegebunker vor handenen Schüttung eine in den Schüttgutbehälter zu füllende Schüttgutmenge dem Wiegebunker aufgegeben. Bei relativ schweren Materialien, z. B. Erz, kommt es darauf an, das maximale Belade gewicht nicht zu überschreiten. Dies ist mit dem Wiegebunker unschwer zu erreichen.

Bei relativ leichteren Materialien, z. B. Kohle oder Getreide, kommt es darauf an, eine Überschüttung des Waggons zu vermeiden. Dazu wird über die Schüttdichte, die auf Erfahrungswerten für das betreffende Material beruht, und aufgrund des Sollvolumens das Füllgewicht errechnet und danach beladen.

Das führt - bedingt durch die oftmals starken Abweichungen der tatsächlichen Schüttdichten von den der Berechnung zugrundege legten Schüttdichten - wegen der notwendigen Sicherheit gegen Überschüttung zu ungenauer Füllung und zu nicht optimaler, d. h. in aller Regel zu geringer Beladung.

Zum Überführen des Schüttgutes aus dem Wiegebunker in den Schüttgutbehälter ist dieser in der Regel trichterförmig ausge staltet und weist an seinem unteren, spitz zulaufenden Ende eine verschließbare Öffnung auf, unter welcher der zu befüllende Schüttgutbehälter angeordnet wird. Es versteht sich jedoch, daß die Schüttvorrichtung zum Schütten einer gegebenen Schüttgutmen ge in den Wiegbunker sowie die Einrichtung zum Überführen von Schüttgut aus dem Wiegebunker in den Schüttgutbehälter alle bekannten Fördereinrichtungen, insbesondere auch Förderbänder umfassen können.

Um bei einem gattungsgemäßen Verfahren bzw. einer gattungsgemä ßen Vorrichtung ein Über- bzw. Unterfüllen der Schüttgutbehälter zu vermeiden, also eine optimale Beladung auch im Falle von relativ leichten Schüttgütern zu erreichen, wird erfindungsgemäß ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung nach An spruch 14 vorgeschlagen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Befüllen von Schüttgutbehältern kann - gemäß einer Ausführungs form der Erfindung - bevor die gesamte, in den Schüttgutbehälter zu befüllende Schüttgutmenge dem Wiegebunker aufgegebenen wird, eine Schüttgutprobemenge dem Wiegebunker aufgegeben, diese Schüttgutprobemenge gewogen und deren Volumen bestimmt werden. Mit Hilfe des aus diesen Werten ermittelten tatsächlichen Schüttgutgewichtes des zu beladenden Materials läßt sich das dem gegebenen Beladevolumen entsprechende Beladegewicht berechnen sowie eine dem berechneten Beladegewicht entsprechende Menge an Schüttgut dem Wiegebunker aufgegeben. Die erfindungsgemäße Vor richtung umfaßt neben einem Wiegebunker, einer Schüttvorrichtung zum Schütten einer gegebenen Schüttgutmenge in den Wiegebunker sowie einer Einrichtung zum Überführen von Schüttgut aus dem Wiegebunker in den Schüttgutbehälter erfindungsgemäß auch eine Einrichtung zur Bestimmung des Volumens einer in dem Wiegebunker befindlichen Schüttung sowie einer Einrichtung zur Berechnung des dem gegebenen Schüttgutvolumen entsprechenden Beladegewichts mittels eines gemessenen Gewichtes und eines bestimmten Volumens einer Schüttgutprobemenge.

Insbesondere zum Beladen von Schüttgutbehältern, bei welchen das Volumen der dem maximalen Füllgewicht entsprechenden Schütt gutmenge ungefähr dem Fassungsvermögen des Schüttgutbehälters entspricht oder aber diese überschreitet, kann ein Überladen der Schüttgutbehälter durch erfindungsgemäße Verfahren und/oder Vorrichtungen vermieden werden. Es versteht sich, daß das erfin dungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung bei allen Füllvorgängen von Schüttgutbehältern vorteilhaft Verwen dung finden können, bei welchen ein gegebenes Volumen an Schütt gut in Schüttgutbehälter gefüllt werden soll. Insbesondere läßt sich hierdurch auch ein unerwünschtes Unterfüllen von Schütt gutbehältern, welches eine Vergeudung von Frachtraum bedingt, vermeiden.

Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung für Schüttgüter mit veränder licher Schüttgutdichte anwendbar. Eine derartige, veränderliche Schüttgutdichte kann z. B. durch bei hohen Vorratsbunkern auf tretende Komprimierung des Schüttgutes, bei sogenannten Feucht gut, bei welchem die Feuchtigkeit bzw. das Wasser dazu neigt sich im unteren Bereich des Bunkers anzusammeln, oder auch bei offenen Bunkeranlagen, z. B. durch Ansammeln von Regenwasser, auftreten. Insbesondere in diesem Falle ist von Vorteil, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung zur Berechnung der Schüttgutdichte einer Schüttgutprobemenge mittels des gemes senen Gewichtes und des bestimmten Volumens der Schüttgutprobe menge umfaßt. Auch für statistische Zwecke bzw. zur Datenspei cherung ist es von Vorteil, wenn die Schüttgutdichte zur Ver fügung steht, da diese Größe für die vorliegende Problematik der Überwachung von Volumen und Gewicht des Schüttguts besonders aussagekräftig ist und somit die zu speichernde bzw. zu bearbei tende Datenmenge klein gehalten werden kann. Es versteht sich andererseits, daß auch die bestimmten Volumina und gemessenen Gewichte von Schüttgutprobenmengen gespeichert bzw. datentech nisch verwaltet werden können, um aus diesen jederzeit die entsprechende Schüttgutdichte zu errechnen. Ein Vorteil der Ermittlung der Schüttdichte kann darin bestehen, Aussagen über die Qualität bzw. den Zustand (hinsichtlich Wassergehalt) des verladenen Materials automatisch (sozusagen nebenbei) zu erhal ten, was für den Betreiber von Vorteil sein kann.

Bei der vorliegenden Erfindung ist es nicht notwendig, daß die erfindungsgemäßen physikalischen Größen, wie Volumina, Gewichte, Schüttgutdichten und ähnliches, in bestimmten Einheiten, wie in m³, kg etc., erfaßt werden müssen, sondern daß es ausreicht, den physikalischen Größen proportionale Werte zu ermitteln bzw. be reitzustellen.

Vorliegende Erfindung ist, wie unmittelbar ersichtlich, nicht auf das Vorhandsein eines Wiegebunkers als solches beschränkt. Vielmehr kann statt des Wiegebunkers jede Einrichtung vorteil haft Verwendung finden, mit welcher das Gewicht einer Schütt gutmenge gemessen bzw. bestimmt werden kann. Insbesondere ist es auch denkbar, das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren bzw. die vorliegende erfindungsgemäße Vorrichtung für andere Massen güter als Schüttgut, z. B. Flüssigkeiten, vorteilhaft zu ver wenden. Insbesondere versteht es sich, daß der Begriff des Schüttgutes auch Feuchtgüter und Naßgüter umfaßt.

Insbesondere bei Schüttgütern, deren Fluß in den Wiegebunker schwer zu regulieren ist, kann es vorkommen, daß das Gewicht der in dem Wiegebehälter befindlichen Schüttgutmenge das maximale Beladegewicht des zu befüllenden Schüttgutbehälters überschrei tet. In diesem Falle ist es von Vorteil, wenn vor dem Überführen des Schüttgutes in den Schüttgutbehälter das Gewicht der in dem Wiegebehälter befindlichen Schüttgutmenge mit dem maximalen Beladegewicht verglichen wird und das Überführen des Schüttgutes aus dem Wiegebehälter in den Schüttgutbehälter abgebrochen wird, wenn das Gewicht der in dem Wiegebehälter befindliche Schütt gutmenge das maximale Beladegewicht überschreitet. Diese kann z. B. dadurch erfolgen, daß die untere Öffnung des Wiegebunkers vor der vollständige Entleerung desselben schlagartig geschlossen wird.

Aus demselben Grunde kann es von Vorteil sein, wenn vor dem Überführen des Schüttgutes in den Schüttgutbehälter das Volumen der in dem Wiegebunker befindlichen Schüttgutmenge bestimmt wird. Insbesondere bei Schüttgütern mit stark schwankender Schüttgutdichte ist es auf diese Weise möglich, das tatsächlich in den Schüttgutbehälter überführte Volumen an Schüttgut bzw. die vorhergehende Gewichtsmessung bzw. Volumensbestimmung der Schüttgutprobemenge zu überprüfen. Es ist dann möglich, das bestimmte Volumen der in dem Wiegebunker befindlichen Schütt gutmenge mit den gegebenen Volumen zu vergleichen und das Über führen des Schüttgutes aus dem Wiegebunker in den Schüttgutbe hälter rechtzeitig abzubrechen, wenn das Volumen der in dem Wiegebehälter befindlichen Schüttgutmenge das gegebene Volumen überschreitet.

Es versteht sich, daß die Volumensbestimmung bzw. Gewichtsmessung einer in einen Schüttgutbehälter zu überführenden Schüttgutmenge nicht notwendigerweise zur Berechnung einer Schüttgutdichte bzw. zu statistischen Zwecken oder der datentechnischen Behandlung dienen muß, sondern daß diese Werte einzig der vorbeschriebenen Kontrolle der tatsächlich in den Schüttgutbehälter überführten Schüttgutmenge dienen können. Andererseits ist es auch denkbar, daß diese Werte als Anhaltspunkte für eine inkrementweise An passung eines vorher festgelegten Beladegewichtes um nach Erfah rungswerten bestimmte Inkremente genutzt werden.

Das bestimmte Volumen sowie das gemessene Gewicht einer in einen Schüttgutbehälter über führten Schüttgutmenge kann vorteilhaft bei einem nachfolgenden Füllvorgang eines Schüttgutbehälters der Berechnung des Beladegewichts dieses nachfolgenden Schüttgutbe hälters dienen, da es heißt, die in einen Schüttgutbehälter überführten Schüttgutmenge wird als Schüttgutprobemenge für einen nachfolgengen Schüttgutbehälter genutzt. Während bei Schüttgütern mit verhältnismäßig konstanter Schüttgutdichte eine einmalige Gewichtsmessung bzw. Volumensbestimmung einer Schütt gutprobe für eine größere Anzahl nachfolgender Füllvorgänge ausreicht, eignet sich diese Verfahrensweise insbesondere für Schüttgüter mit einer mittleren Schüttgutdichteschwankung, bei welchen diese Schwankungen erlaubte Toleranzen in der Regel nicht überschreiten. Sollte dieses dennoch der Fall sein, kann - gegebenenfalls - Schüttgut in den Wiegebunker nachgeschüttet bzw. das Überführen des Schüttgutes aus dem Wiegebunker in den Schüttgutbehälter vorzeitig abgebrochen werden.

Bei stärker schwankenden Schüttgutdichten oder aber wenn die Schüttgutdichte z. B. nach längeren Standzeiten oder Regenfällen nicht ausreichend genau bekannt ist, ist es von Vorteil, wenn die Schüttgutprobemenge wesentlich weniger als die erwartete, in den Schüttgutbehälter zu überführende Schüttgutmenge beträgt. Auf diese Weise kann insbesondere ein in der Regel das Material der Füllvorrichtung unnötig belastendes Abbrechen der Überfüh rung von Schüttgut aus dem Wiegebunker in den Schüttgutbehälter vermieden werden. Es hat sich herausgestellt, daß eine Schütt gutprobenmenge zwischen 50% und 5%, insbesondere um die 10%, der erwarteten in den Schüttgutbehälter zu über führenden Schütt gutmenge eine ausreichend genaue Volumensbestimmung bzw. Ge wichtsmessung erlaubt, wobei gleichzeitig die Gefahr, daß eine zu große Menge an Schüttgut in den Wiegebehälter geschüttet wird, fast verschwindend gering ist.

Der durch die vorab durchgeführte Gewichtsmessung bzw. Volu menbestimmung einer verhältnismäßig geringen Schüttgutprobenmen ge bedingte Zeitaufwand läßt sich in verhältnismäßig geringen Grenzen halten, wenn nach der Gewichtsmessung und Volumensbestim mung der Schüttgutprobenmenge die der Differenz zwischen berech netem Beladegewicht und Gewicht der Schüttgutprobemenge entspre chende Menge an Schüttgut dem Wiegebunker aufgegeben wird.

Es versteht sich, daß alle dem Stand der Technik entnehmbaren Einrichtungen bzw. Verfahren zur Volumensbestimmung einer in den Wiegebunker geschütteten Schüttgutmenge bzw. Schüttgutprobemenge dienen können. Bei der Verwendung von Bandförderern zur Schüt tung von Schüttgut in den Wiegebunker können hierzu zum Beispiel die in der DE-C2-34 11 540 bzw. in der DE-A1-42 30 626 darge stellten Verfahren und Vorrichtungen zur Volumenstrommessung auf Bandförderern mittels Lasersonden bzw. Ultraschallsonden vor teilhaft Verwendung finden. Ebenso können der Volumensbestimmung die dem recht zeitigen Nachfüllen von Vorratsbunkern dienenden Füllstandsmeßgeräte bzw. -verfahren vorteilhaft Verwendung finden, wobei in diesem Falle das in den Wiegebunker geschüttete Schüttgutvolumen der Schüttgutvolumenabnahme im Vorratsbunker entspricht. Für eine ausreichend genaue Volumensbestimmung müssen diese vorgenannten Vorrichtungen jedoch verhältnismäßig kompliziert und somit kostenintensiv ausgestaltet sein, da insbesondere auf Bandförderern bzw. bei Vorratsbunkern mit komplizierter Geometrie bzw. mehreren Zuführungen eine verhält nismäßig ungleichförmige bzw. zerklüftete Oberfläche vorliegt, die unter anderem eine hohe Anzahl an Sonden erfordert.

Wird jedoch die Volumensbestimmung an einer in den Wiegebunker geschütteten Schüttgutmenge bzw. Schüttgutprobemenge vorgenom men, läßt sich die Volumensbestimmung mit verhältnismäßig unkom plizierten und kostengünstigen Mitteln durchführen. Dieses liegt insbesondere auch daran, daß das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung derart ausgestaltet werden können, daß in dem Wiegebunker eine verhältnismäßig unbeein flußte und somit sehr gleichförmige Schüttung vorliegt. Eine derartige Schüttung zeichnet sich insbesondere durch einen verhältnismäßig gleichförmigen Schüttkegel aus. Durch die Bewe gung des Bandförderers bzw. durch die Bewegung des Schüttgutes bei der Schüttgutentnahme aus Vorratsbunkern bedingt, kann eine derartige, gleichförmige Schüttung bei Bandförderern bzw. Vor ratsbunkern nur schwer reproduzierbar realisiert werden.

Bei Vorliegen eines möglichst gleichförmigen Schüttkegels, vorzugsweise in einem Wiegebunker, kann die Volumensbestimmung durch Messen der Füllhöhe an zumindest einem Punkt der Schütt gutoberfläche des in dem Wiegebunker befindlichen Schüttkegels, durch Ermitteln des Schüttwinkels an diesem Punkt sowie durch Berechnen des Volumens unter Zuhilfename der gemessenen Füllhöhe und des ermittelten Schüttwinkels sowie geometrischer Parameter der Beladevorrichtung, insbesondere des Wiegebunkers, erfolgen.

Eine hierfür erforderliche Füllhöhenmeßeinrichtung kann, ins besondere wenn sich das Schüttgut sowie die vorliegende Belade vorrichtung durch die Ausbildung eines besonders gleichmäßigen Schüttkegels mit bekanntem Schüttwinkel erfolgt, durch Messung der Füllhöhe am Rand des Wiegebunkers erfolgen. Ebenso kann in diesem Fall jedoch die Füllhöhe auch durch eine Abstandsmeß einrichtung erfolgen, die oberhalb des Schüttgutkegels vorgese hen ist und den Abstand zwischen sich und einer Oberfläche bzw. einem Punkt auf einer Oberfläche des in dem Wiegebunker befind lichen Schüttgutkegels messen kann. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn diese Abstandsmeßeinrichtung den Abstand berüh rungslos mißt und zum Beispiel eine Lasersonde und/oder eine Ultraschallsonde umfaßt. Der Aufbau und die hierfür erforderli chen Verfahrensschritte bei Lasersonden und Ultraschallsonden ist aus dem Stand der Technik, insbesondere aus der DE-C2-34 11 540 und der DE-A1-42 30 626, hinreichend bekannt, so daß auf eine detaillierte Darstellung an dieser Stelle verzichtet wird.

In der Regel wird eine Schüttung in dem Wiegebunker nicht immer denselben Schüttwinkel aufweisen. Insofern ist es von Vorteil, wenn die Ermittlung des Schüttwinkels statt durch Vorabmessung oder Aufsuchen technischer Erfahrungswerte jeweils durch eine Messung erfolgt. Dieses kann zum Beispiel durch Messen der Füllhöhe an zumindest zwei Punkten der Schüttgutoberfläche einer Schüttung und durch Ermitteln des Schüttgutwinkels durch Berech nen desselben aus den gemessenen Füllhöhen an den zwei Punkten, aus dem horizontalen Abstand der beiden Punkte sowie aus geome trischen Annahmen über die Schüttkegelgeometrie erfolgen. Diese geometrischen Annahmen über die Geometrie des Schüttkegels umfassen in der Regel zumindest die Annahme, daß der Schüttkegel einen gleichförmigen Schüttwinkel aufweist.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung vereinfacht sich, wenn die zwei Punkte auf einem von der Spitze des Schüttkegels ausgehenden, "auf dem kürzesten Weg" nach unten weisenden Strahl angeordnet sind. Ein derartiger Strahl entspricht einem ideali sierten Weg eines Schüttgutstücks von der Kegelspitze nach unten. Bei einem derartigen Aufbau ist die Einrichtung zur Volumensbestimmung in besonderer Weise von dem Füllstand in dem Wiegebunker bzw. von der Schüttgutmenge unabhängig.

In der Regel weist der Schüttkegel nicht die geometrische Form eines idealen Kegels auf, da die Form des Schüttkegels von der Art der Schüttvorrichtung zum Schütten von Schüttgut in den Wiegebunker abhängt. Eine geometrische Kegelform folgt hierbei nur, wenn das Schüttgut die Schüttvorrichtung, insbesondere auch kurz vor dem Schließen derselben, mit einem kreisförmigen Quer schnitt verläßt. In der Regel wird das Schüttgut, insbesondere während des Schließens der Schüttvorrichtung, diese als flächi ger Strahl verlassen, so daß die Schüttkegelspitze die Form eines Firstes aufweist. Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Volumensbestimmung arbeitet mit besonders hoher Meßgenauigkeit, wenn die zwei Punkte auf der senkrecht durch den First gehenden Symmetrieebene des Schüttkegels angeordnet sind.

Es versteht sich, daß auch alle anderen, von der Art der Schütt vorrichtung abhängige Kegelspitzengeometrien vorteilhaft Ver wendung finden können.

Als erfindungsgemäße geometrische Parameter der Beladevorrich tung dienen neben der Ausgestaltung der Schüttvorrichtung auch die geometrischen Maße des Wiegebunkers. Besonders vorteilhaft für ein günstiges Fließverhalten ist es, wenn der Wiegebunker sowie die Schüttvorrichtung einen rechteckigen Querschnitt mit einem vorgegebenen Seitenverhältnis von größer 3 aufweisen. Es versteht sich desweiteren, daß auch der Trichterwinkel des Wiegebunkers zu den geometrischen Parametern der Beladevorrich tung zu zählen ist, die der Berechnung des Volumens dienen. Eine bekannte und insbesondere eine günstige Wiegebunkergeometrie ermöglicht es auch mit verhältnismäßig geringen Schüttgutprobe mengen, insbesondere mit ungefähr 10% der erwarteten, zur Fül lung des Schüttgutbehälters benötigten Schüttgutmenge, verhält nismäßig genaue Volumensmessungen durchzuführen, da in der Trichterspitze eine verhältnismäßig geringe Volumensänderung in verhältnismäßig hohen Füllhöhenänderung resultiert.

Die vorgenannten, sowie die beanspruchten und in den Ausfüh rungsbeispielen beschriebenen, erfindungsgemäß zu verwendenden Verfahrensschritte sowie Bauteile unterliegen hinsichtlich ihrer Verfahrensbedingungen, ihrer Größe, Formgestaltung, Material auswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebe dingungen, so daß die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekann ten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der - beispielhaft - bevorzugte Aus führungsformen dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Befüllen von Schüttgutbehältern im Vertikal-Schnitt durch die Ke gelspitze;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Wiegebunkers der Vorrichtung nach Fig. 1 in gleicher Schnittdar stellung sowie

Fig. 3 den Wiegebunker der Vorrichtung nach Fig. 2 in sche matischer Darstellung im Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung zum Befüllen von Schüttgutbehältern 5 (gestrichelt dargestellt) umfaßt einen im wesentlichen trichterförmig ausgestalteten Wiegebunker 1, über welchem ein Vorratsbunker 2 mit einer ebenfalls im wesent lichen trichterförmig aus gestalteten, mittels eines Drehschie bers 21 verschließ- und öffenbaren Schüttvorrichtung 20 angeord net ist. Der Wiegebunker 1 ist auf vier Wiegezellen 14 gelagert und umfaßt an seinem nach unten zulaufenden Ende eine Einrich tung 10 zum Überführen von Schüttgut in unterhalb des Wiegebun kers 1 angeordnete Schüttgutbehälter 5, wie Fahrzeuge oder Waggons von Zügen. Einen Drehschieber 11, welcher eine untere Öffnung 12 des Wiegebunkers 1 öffnen oder schließen kann, ist am Wiegebunker montiert.

Der Wiegebunker 1 sowie die Schüttvorrichtung 20 und der Vor ratsbunker 2 weisen jeweils einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit einem Seitenverhältnis zwischen Längs- und Querkanten von etwa 4 auf. Sowohl der Drehschieber 11 als auch der Drehschieber 21 sind jeweils um eine zu der längeren Längs kante parallelen Achse 13, 22 drehbeweglich öffen- bzw. schließ bar.

Aus dem rechteckigen Querschnitt der Schüttvorrichtung 20 sowie der Schließbewegung des Drehschiebers 21 um die Achse 22 resul tiert, wenn aus dem Vorratsbunker 2 eine Schüttgutmenge in den Wiegebunker 1 geschüttet wurde, ein eine als First 30 ausgestal tete Schüttkegelspitze aufweisender Schüttkegel einer Schüttung 3, wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich.

Mittels zweier oberhalb des Wiegebunkers 1, horizontal nebenein ander angeordneter Lasersonden 40 und 41 wird das Volumen der in dem Wiegebunker 1 befindlichen Schüttung 3 bestimmt. Die Laser sonden 40 und 41 sind derart angeordnet, daß sie den Abstand (durch Pfeile 42 und 43 dargestellt) zwischen sich und senkrecht unter ihnen liegenden Punkten 44 und 45 auf der Oberfläche 31 der Schüttung 3 messen können. Hierbei versteht es sich, das diese Punkte 44 und 45 keine geometrischen Punkte ohne Ausdeh nung sind, sondern der Größe des jeweiligen Laserstrahls ent sprechen. In vorliegendem Ausführungsbeispiel werden wegen ihrer vergleichsweisen hohen Auflösung, sprich kleinen Meßpunktgröße, Lasersonden verwendet. Die Vorrichtung könnte aber auch mit Ultraschallsonden, die üblicherweise eine verhältnismäßig grobe Auflösung haben, betrieben werden.

Die Punkte 44 und 45 liegen, wie insbesondere den Fig. 2 und 3 entnehmbar, auf der den First 30 senkrecht schneidenden Sym metrieebene des Schüttkegels sowie auf einem von der Schütt kegelspitze, nämlich dem First 30, ausgehenden, auf dem kürzen den Weg" auf der Schüttungsoberfläche 31 nach unten weisenden Strahl. Unter der Annahme, daß der Schüttkegel einen gleichmäßi gen Schüttwinkel aufweist, läßt sich auf diese Weise aus dem Abstand X der beiden Lasersonden 40 und 41 sowie der gemessenen Abstandsdifferenz Y zwischen dem Abstand 42 und dem Abstand 43 die Steigung der Oberfläche 31 und somit der Schüttwinkel er rechnen.

Aus den geometrischen Parametern, d. h. den Maßen, des Wiegebun kers 1 sowie der aus einem gemessenen Abstand 42 oder 43 folgen den Füllhöhe und dem Schüttwinkel folgt das Volumen der in dem Wiegebunker 1 befindlichen Schüttung 3.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung kann zum Be laden von Schüttgutbehältern 5 unter anderem mit den folgenden Verfahren betrieben werden: Alle drei nachfolgend beschriebenen Verfahren gliedern sich im Kern in zwei Schritte: einen ersten Schritt, bei welchem eine geringe Schüttgutmenge dem Wiegebunker 1 aufgegeben wird, und einem zweiten Schritt, bei welchem eine in den Schüttgutbehälter 5 zu über führende Schüttgutmenge dem Wiegebunker 1 aufgegeben wird.

Bei dem ersten Verfahren wird zunächst eine geringe Schüttgut menge als Schüttgutprobemenge dem Wiegebunker aufgegeben. Diese kann zum Beispiel bei erwarteten, zu befüllenden 58t eine 5t entsprechende Menge betragen. Optional kann diese Menge durch Wiegen kontrolliert werden. In einem zweiten Verfahrensschritt wird die in dem Wiegebunker 1 befindliche geringe Schüttgut probemenge sowohl gemessen als deren Volumen bestimmt. Hieraus und aus dem Volumen des Schüttgutbehälters 5 wird in einem dritten Verfahrens schritt das Beladegewicht zum vollständigen Befüllen des Schüttgutbehälters 5 berechnet. Anschließend wird unter Kontrolle des Gewichts der in dem Wiegebunker 1 befindli chen Schüttgutmenge der Wiegebunker 1 aufgefüllt, bis das be rechnete Beladegewicht erreicht ist. Im vorgenannten Beispiel wären dieses in etwa 58t, so daß in etwa 53t auf 5t der Schütt gutprobemenge aufgefüllt werden müßte. Es wäre auch denkbar, das Volumen während des Auffüllens zu kontrollieren, dieses erweist sich jedoch insbesondere bei stark staubenden Schüttgütern und- /oder wegen der hierbei auftretenden Erschütterungen als nicht so vorteilhaft. Nach dem Auffüllen des Wiegebunkers 1 wird, insbesondere bei stark schwankender Schüttgutdichte, Gewicht und Volumen der in dem Wiegebehälter 1 befindlichen Schüttgutmenge kontrolliert und das Schüttgut anschließend in den Schüttgutbe hälter 5 überführt. Sollte die Schüttgutmenge einer Korrektur bedürfen, kann dieses durch Nachfüllen des Wiegebunkers 1 oder durch vorzeitiges Abbrechen der Überführung des Schüttgutes in den Schüttgutbehälter 5, nämlich durch vorzeitiges Schließen des Drehschiebers 11, erfolgen. Nachdem der Schüttgutbehälter 5 befüllt ist, wird das Verfahren für den nächsten Schüttgutbehäl ter 5 von vorne durchgeführt.

Bei dem zweiten Verfahren werden nach dem Wiegen und der Volu mensbestimmung der in den Schüttgutbehälter 5 zu über führenden Schüttgutmenge diese Werte nicht nur kontrolliert, sondern anhand dieser Werte die Dichte des in dem Wiegebunker 1 befind lichen Schüttgutmenge berechnet, bevor diese in den Schüttgutbe hälter 5 überführt wird. Anhand der Dichte und dem Volumen des nachfolgend zu befüllenden Schüttgutbehälters 5 wird dessen Beladegewicht berechnet, so daß bei diesem Verfahren auf die verhältnismäßig zeitaufwendige Gewichtsmessung und Volumensbe stimmung einer geringen Schüttgutmenge bis auf zum Verfahrens start verzichtet wird. Die in einen Schüttgutbehälter 5 über führte Schüttgutmenge dient somit als Schüttgutprobemenge für den darauf folgenden Behälter. Es versteht sich, daß dieses Verfahren nach längeren Standzeiten mit der Aufgabe einer gerin gen Schüttgutmenge gestartet, bzw. bei unerwarteten starken Schüttgutdichteschwankungen angewendet werden kann.

Das dritte Verfahren entspricht im wesentlichen dem zweiten Ver fahren. Hierbei werden jedoch mehrere Schüttgutbehälter 5 glei chen Volumens befüllt, so daß auf eine jeweilige Dichte- und Beladegewichtsberechnung verzichtet wird und nur noch eine Kontrolle der in dem Wiegebunker 1 befindlichen, in den jeweili gen Schüttgutbunker zu überführenden Schüttgutmenge erfolgt. Bei Auftreten von gewählten Toleranzen überschreitenden Schwankungen wird das Beladegewicht durch auf Erfahrungswerten basierende Inkremente entsprechend erhöht bzw. erniedrigt.

Ein viertes Verfahren besteht im Beladen des Wiegebunkers mit Material, bei ständiger Kontrolle von Gewicht und Volumen, bis sich entweder Gewicht oder Volumen zu einem bestimmten Prozent satz von z. B. 95% an das jeweilige Limit angenähert haben, und anschließendes Schließen des Verschlusses; während der für das Schließen benötigten Zeit, fließt die zum Erreichen des Limits benötigte Restmenge - bei dem gewählten Beispiel 5% - nach.

Unmittelbar ersichtlich ist, daß das erste Verfahren vorzugs weise bei starken Schüttgutdichteschwankungen, das zweite Ver fahren vorzugsweise bei weniger starken Schüttgutdichteschwan kungen und das dritte Verfahren vorzugsweise bei nahezu kon stanter Schüttgutdichte Verwendung finden. Vorteilhafterweise wird eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung derart ausgestaltet, daß mehrerer dieser Verfahren mit dieser Vorrichtung durchgeführt werden können, so daß je nach Erfordernissen zwischen diesen gewählt werden kann.

Es versteht sich, daß die in den Ausführungsbeispielen beschrie benen Verfahren auch unabhängig von der als Ausführungsbeispiel beschriebenen Vorrichtung vorteilhaft Verwendung finden können.

Bezugszeichenliste

1 Wiegebunker
10 Überführeinrichtung
11 Drehschieber
12 Öffnung
13 Achse
14 Wiegezelle
2 Vorratsbunker
20 Schüttvorrichtung
21 Drehschieber
22 Achse
3 Schüttung
30 First
31 Oberfläche
40 Lasersonde
41 Lasersonde
42 Abstand
43 Abstand
44 Punkt auf der Schüttungsoberfläche 31
45 Punkt auf der Schüttungsoberfläche 31
5 Schüttgutbehälter
x Abstand der Lasersonden 40 und 41
Y Abstandsdifferenz der Abstände 42 und 43

Claims

1. Verfahren zum Befüllen von Schüttgutbehältern, insbe sondere von Fahrzeugen, mit einem gegebenen Beladevolu men an Schüttgut für eine einen Wiegebunker umfassende Beladevorrichtung unter Kontrolle des Beladegewichtes bei welchem

- das Gewicht des Schüttgutes im Wiegebunker mittels einer Wiegevorrichtung kontrolliert und die Befüllung spätestens bei Erreichen des maximalen Beladegewichtes des Schüttgutbehälters gestoppt wird,
- eine Maßnahme zur Vermeidung eines Überschüttens des Schüttgutbehälters im Falle vergleichsweise gerin ger Schüttdichten des Schüttgutes durchgeführt wird und - das Schüttgut in den Schüttgutbehälter überführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßnahme zur Vermeidung eines Überschüttens des Schüttgutbehälters darin besteht,
- daß auch das Volumen der im Wiegebunker befindli chen Schüttgutmenge bestimmt wird und daß entweder die Befüllung mit Schüttgut gestoppt wird sobald das maximale Beladevolumen des Schüttgutbehäl ters erreicht ist bevor das maximale Beladegewicht erreicht ist,
- oder mittels des im Wiegebunker gemessenen Gewich tes und bestimmten Volumens des Schüttgutes das dem gegebenen maximalen Beladevolumen entsprechende Belade gewicht berechnet und nur eine dem berechneten Belade gewicht entsprechende Menge an Schüttgut dem Wiegebunker aufgegeben wird, sofern dieses das maximale Beladege wicht des Schüttgutbehälters nicht überschreitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, bevor die gesamte in den Schüttgutbehälter zu füllende Schüttgutmenge dem Wiegebunker aufgegeben wird, eine Schüttgutprobemenge dem Wiegebunker aufgeben wird, diese Schüttgutprobemenge gewogen und deren Volumen bestimmt wird, mittels des gemessenen Gewichtes der Schüttgutprobemenge und des bestimmten Volumens der Schüttgutprobemenge das dem gegebenen Schüttgutvolumen entsprechende Beladegewicht berechnet wird und daß nachfolgend eine dem berechneten Beladegewicht entspre chende Menge an Schüttgut dem Wiegebunker aufgegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des gemessenen Gewichtes der Schüttgutprobemen ge und des bestimmten Volumens der Schüttgutprobemenge eine Schüttgutdichte berechnet und mittels der berech neten Schüttgutdichte das dem gegebenen Schüttgutvolu men entsprechende Beladegewicht berechnet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Überführen des Schüttgutes in den Schüttgutbehälter (5) das Gewicht der in dem Wiegebunker (1) befindlichen Schüttung (3) mit einem maximalen Beladegewicht verglichen wird und, wenn das Gewicht der in dem Wiegebunker (1) befindlichen Schüt tung (3) das maximale Beladegewicht überschreitet, das Überführen des Schüttgutes aus dem Wiegebunker (1) in den Schüttgutbehälter (5) vorzeitig, in etwa bei Errei chen des maximalen Beladegewichtes, abgebrochen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Überführen des Schüttgutes in den Schüttgutbehälter (5) das Volumen der in dem Wiegebunker (1) befindlichen Schüttung (3) bestimmt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das bestimmte Volumen der Schüttung (3) mit dem gegebe nen Beladevolumen verglichen wird und, wenn das Volumen der in dem Wiegebunker (1) befindlichen Schüttung (3) das gegebene Beladevolumen überschreitet, das Überfüh ren des Schüttgutes aus dem Wiegebunker (1) in den Schüttgutbehälter (5) vorzeitig, in etwa bei Erreichen des gegebenen Beladevolumens, abgebrochen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttgutprobemenge wesentlich weniger als die erwartete, in den Schüttgutbehälter (5) zu überführende Schüttgutmenge, vorzugsweise zwischen 50% und 5%, insbesondere um die 10%, beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, vorzugs weise nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Gewichtsmessung und nach der Volumensbestimmung der Schüttgutprobemenge die der Differenz zwischen berech netem Beladegewicht und Gewicht der Schüttgutprobemenge entsprechende Menge an Schüttgut dem Wiegebunker (1) aufgegeben wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumensbestimmung einer in den Wiegebunker (1) geschütteten Schüttung (3)

- durch Messen der Füllhöhe an zumindest einem Punkt (44, 45) der Schüttgutoberfläche (31),
- durch Ermitteln des Schüttwinkels an diesem Punkt (44, 45) und
- durch Berechnen des Volumens unter Zuhilfenahme der gemessenen Füllhöhe und des ermittelten Schüttwin kels sowie geometrischer Paramater der Beladevorrich tung, insbesondere der Abmessungen des Wiegebunkers (1), erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumensbestimmung einer Schüttung (3) in dem Wie gebunker (1)

- das Messen der Füllhöhe an zumindest zwei Punkten (44, 45) der Schüttgutoberfläche (31) und
- das Ermitteln des Schüttgutwinkels durch Berechnen des Schüttgutwinkels aus der Differenz (Y) der gemesse nen Füllhöhen an den zwei Punkten (44, 45), aus dem horizontalem Abstand (X) der beiden Punkte (44, 45) und geometrischen Annahmen über die Schüttkegelgeometrie umfaßt.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich net, daß das Messen der Füllhöhe mittels eines oberhalb des Wiegebunkers (1) vorgesehen Abstandsmeßeinrichtung erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsmeßeinrichtung zumindest eine Lasersonde (40, 41) umfaßt.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abstandsmeßeinrichtung zumindest eine Ultraschallsonde umfaßt.

14. Vorrichtung zum Befüllen von Schüttgutbehältern (5), insbesondere von Fahrzeugen, mit einem gegebenen Bela devolumen an Schüttgut unter Kontrolle des Beladege wichtes, umfassend

- einen Wiegebunker (1),
- eine Schüttvorrichtung (20) zum Schütten einer gegebenen Schüttgutmenge in den Wiegebunker (1) sowie,
- ggf., eine Einrichtung (10) zum Überführen einer Schüttung (3) aus dem Wiegebunker (1) in den Schütt gutbehälter (5),

insbesondere für die Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch

- eine Einrichtung zur Bestimmung des Volumens einer in dem Wiegebunker (1) befindlichen Schüttung (3) und
- eine Einrichtung zur Berechnung des dem gegebenen Beladevolumen entsprechenden Beladegewichtes mittels des gemessenen Gewichtes und des bestimmten Volumens der Schüttung.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Berechnung der Schüttgutdichte der Schüttung (3) mittels des gemessenen Gewichtes und des bestimmten Volumens der Schüttung (3).

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn zeichnet, daß die Volumenbestimmungseinrichtung eine Füllhöhenmeßeinrichtung zur Messung der Füllhöhe an zumindest einem Punkt (44, 45) einer Oberfläche (31) einer in dem Wiegebunker (1) befindlichen Schüttung (3) umfaßt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllhöhenmeßeinrichtung zumindest eine oberhalb des Schüttkegels vorgesehene Abstandsmeßeinrichtung umfaßt, welche den Abstand (42, 43) zwischen sich und der Oberfläche (31) bzw. einem Punkt (44, 45) auf der Oberfläche (31) einer in dem Wiegebunker (1) befindli chen Schüttung (3) messen kann.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsmeßeinrichtung derart oberhalb des Wiegebunkers (1) angeordnet ist, daß ihre Vorzugsmeß richtung vertikal nach unten weist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abstandsmeßeinrichtung zumindest eine Lasersonde (40, 41) umfaßt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsmeßeinrichtung zumin dest eine Ultraschallsonde umfaßt.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenbestimmungseinrichtung eine Einrichtung zur Ermittlung des Schüttwinkels einer in dem Wiegebunker (1) befindlichen Schüttung (3) um faßt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttwinkelermittlungseinrichtung zwei Füll höhenmeßeinrichtungen umfaßt, welche die Füllhöhe der Schüttung an zumindest zwei verschiedenen, auf ver schiedenen Höhen des Schüttkegels liegenden Punkten (44, 45) der Schüttung (3) messen können.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Punkte (44, 45) auf einem von der Spitze des Schüttkegels ausgehenden, "auf dem kürzestem Weg" auf der Schüttgutoberfläche (31) nach unten weisenden Strahl angeordnet sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttkegelspitze die Form eines Firstes (30) aufweist und die zwei Punkte (44, 45) auf der senkrecht durch den First gehenden Symmetrieebene des Schüttke gels angeordnet sind.