DE3433488C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen des Volumen­ durchsatzes von Pulvern und/oder Materialien mit einer Kornstruktur, welche mit Hilfe eines Gases fluidierbar sind, wobei die Meßeinrichtung eine Fluidierkammer aufweist und im Bereich des Bodens der Fluidierkammer ein Fühler zum Messen des Drucks im Fluid angeordnet ist.

Eine derartige Einrichtung ist aus der US-PS 26 36 642 bekannt. Bei dieser Einrichtung handelt es sich um die Regelung des Volumendurchsatzes von fluidisierten Partikeln, die zu diesem Zweck in eine Fluidierkammer einge­ bracht werden. In dieser Fluidierkammer wird im Bereich ihres Bodens durch einen Fühler der Druck im Fluid gemessen, aus dem dann ein Maß für das Niveau des in der Fluidierkammer befindlichen Fluids abgeleitet wird. Dabei wirkt sich eine Änderung der Dichte des Partikelmaterials als eine Änderung des Drucks im Fluid aus.

Es ist darüber hinaus aus der DE-OS 24 47 261 ein Durchflußmeßgerät für Flüssigkeiten bekannt, bei dem die Flüssigkeit in ein Gefäß eingelassen wird, in das ein Abflußrohr vertikal soweit hineinreicht, daß es stets von der in dem Gefäß enthaltenen Flüssigkeit umspült ist. Das Abflußrohr besitzt in vertikaler Anordnung mehrere Abflußlöcher, so daß je nach dem Niveau der Flüssigkeit in dem Gefäß sich eine entsprechend unterschiedliche Abflußmenge ergibt. Um ein Maß für das jeweilige Flüssigkeitsniveau in dem Gefäß zu erhalten, ist ein am Boden des Gefäßes angeordneter Fühler vorgesehen, der den Druck an dieser Stelle mißt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Messen des Volumendurch­ satzes von Pulvern und/oder Materialien mit einer Kornstruktur eine Einrich­ tung zu schaffen, bei der das Meßergebnis durch die Änderung der Dichte der betreffenden Materialien nicht beeinflußt wird. Erfindungsgemäß geschieht dies bei einer Meßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch, daß die Fluidierkammer mit mindestens einer Durchflußöffnung in einer Seitenwand, die in eine mit einem Austrittsstutzen ausgestattete Sammelkammer mündet, versehen ist und in der Fluidierkammer ein weiterer, an sich bekannter Fühler zum Messen des Fluidierniveaus als Maß für den Volumendurchsatz des Fluids durch die mindestens eine Durchflußöffnung angeordnet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung dienen beide Fühler der indirekten Bestimmung des Volumendurchsatzes, zum einen über den Druck des Fluidiergases, zum anderen über das Niveau in der Fluidierkammer. Diese Lösung hat den Vorteil, daß die beiden voneinander unabhängigen Meßsignale vielseitig verwendet werden können. Beispielsweise kann das Signal des Niveaufühlers als IST-Signal für einen Durchflußregelkreis verwendet werden, während der Druckfühler eine Überwachungs- oder Sicherheitsfunktion hat. Es kann aber auch eines der beiden Meßsignale als Eingangssignal für eine Verhältnisregelung benutzt werden, mit der das Zusetzen eines sekundären Materials im richtigen Mengenverhältnis geregelt wird. Denkbar ist auch die Kombination der beiden unabhängigen Meßsignale zu einem einzigen, mit größerer Betriebssicherheit nutzbaren Meßsignal.

Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ein­ richtung ist die mindestens eine Durchflußöffnung parallel zur Schwerkraft vertikal oder beinahe vertikal übereinander an der Seitenwand der Fluidier­ kammer vorgesehen.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorzugsweise an der an die Seiten­ wand anschließenden Sammelkammer ein Riegel für das Regeln des Volumen- bzw. Massendurchsatzes mindestens eines sekundären Materials angeschlossen, der über eine an sich bekannte Signalverarbeitungsstufe und Steuereinheit mit dem Fühler gekoppelt ist.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt vorzugsweise die Abführung des Fluidiergases über einen separaten Rohrstutzen.

Darüber hinaus kann vorteilhaft der am Boden angeordnete Fühler an die Zuführung für das Fluidiergas angeschlossen werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der lediglich zwei Ausführungsvarianten darstellenden Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung und

Fig. 2 einen Schnitt durch eine weiterentwickelte Aus­ führungsform der Einrichtung nach der Fig. 1.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, weist die Einrichtung zum Messen und Regeln des Volumendurchsatzes von fluidierbaren Pulvern und/oder Materialien mit einer Kornstruktur einen Eintrittsstutzen 1 für den Volumen­ fluß eines primären Materials auf. Dieser Eintritts­ stutzen 1 ist im oberen Teil einer Fluidierkammer 2 der Einrichtung ausgebildet, während am unteren Teil der Fluidierkammer 2 eine Zuführung 3 für das Fluidiergas, beispielsweise für Luft, ausgebildet ist, über wel­ cher ein Fluidiereinsatz 4 angeordnet ist, der den vol­ len Querschnitt der Fluidierkammer 2 ausfüllt. Im dar­ gestellten Ausführungsbeispiel ist am oberen Teil der Fluidierkammer 2 ein Abführstutzen 5 für das Fluidier­ gas, also für die Luft, ausgebildet. An der Seitenwand der Fluidierkammer 2 sind Durchflußöffnungen 7 für das primäre Material vertikal angeordnet. Die Fluidierkammer 2 ist über den Durchflußöffnungen 7 mit einer Sammel­ kammer 8 verbunden, die an ihrem Boden einen Austritts­ stutzen 9 aufweist. In der Fluidierkammer 2 ist ein an sich bekannter Fühler 10 angeordnet, der das Niveau des primären Materials fühlt. Mit der Zuführung 3 für die Luft ist ein Fühler 11 gekoppelt, der den zum Niveau des primären Materials proportionalen Druck der Fluidierluft mißt. In der Ausführungsform der Einrichtung gemäß Fig. 2 ist ein weiterer Eintrittsstutzen 12 zum oberen Teil der Sammelkammer 8 über eine Regelvorrichtung, z. B. über einen Riegel 13 geführt, wobei der Eintrittsstutzen 12 mit einem nicht dargestellten Behälter für das/die/ sekundäre(n) Material/ien/ verbunden ist. Der Riegel 13 ist mit dem Fühler 10 bzw. dem Fühler 11 der Einrichtung über eine an sich bekannte Signalverarbeitungsstufe und eine Steuereinheit verbunden.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Ein­ richtung kann mit den statischen und dynamischen Zustands­ funktionen eines Durchflußbehälters dargestellt werden. Bei konstant austretendem Volumenfluß und bei sich änderndem eintretenden Volumenfluß ändert sich das Niveau eines Behälters. Diese Änderung des Niveaus kann unmittelbar mit einem Fühler oder mittelbar durch Messen des Druckes des Fluidiergases ermittelt werden. Das Meß­ ergebnis gibt einerseits über den Momentanwert des Volumen­ flusses Informationen, andererseits einen unmittelbaren Regelimpuls für ein weiteres Organ zur Regelung des Vo­ lumenflusses oder des Massenflusses des sekundären Ma­ terials. Die Größe und die Zahl der Durchflußöffnungen sollen so bestimmt werden, daß die Gesamtheit der durch die Durchflußöffnungen 7 abhängig von der Höhe der fluidierten Materialsäule durchströmenden Volumenflüsse im Falle eines maximalen Volumenflusses dem fluidierten Volumenfluß des eintretenden primären Materialflusses entspricht. Das Niveau in der Fluidierkammer 2 oder der Druck der Fluidierluft definiert einen gegebenen primären Volumenfluß im stationären Zustand, dem ein oder mehrere Volumenflüsse zugeordnet werden können. Wenn der eintretende primäre Volumenfluß sich in positiver oder negativer Richtung verändert, kommen neue Durch­ flußöffnungen 7 in Betrieb oder bleiben unbenutzt. Das heißt, das fluidierte Materialniveau steigt oder fällt während einer Zeit gemäß einer aus der dynamischen Zustands­ funktion gebildeten Transientenfunktion, und nachdem das Niveau sich auf einen stationären Zustand wieder eingestellt ist, kön­ nen die sekundären Massenflüsse abhängig von der Niveau­ änderung proportional geregelt werden. Das Pulver, bzw. das Material mit einer Kornstruktur, das über den Ein­ trittsstutzen 1 der Einrichtung in die Fluidierkammer 2 gefördert wird, verhält sich wie eine Flüssigkeit während der Fluidierung in dem Schwerkraftfeld und fließt über die Durchflußöffnungen 7 entsprechend den Gesetzen der Hydraulik in dem Fall, wenn Fluidiergas, also Luft über die Zuführung unter dem Fluidiereinsatz 4 geleitet wird. Die Fluidierluft verläßt die Fluidierkammer 2 entweder über den Rohrstutzen 5 oder zusammen mit dem primären Material über die Durchflußöffnungen 7. Das primäre Ma­ terial verhält sich während der Fluidierung wie eine Flüssigkeit in der Fluidisierungskammer 2 in dem Schwer­ kraftfeld und fließt über die an der Seitenwand 6 aus­ gestalteten Durchflußöffnungen 7 mit einer Geschwindig­ keit, die proportional zur Quadratwurzel des vom Volu­ menfluß abhängigen Niveaus ist, in die Sammelkammer 8 und von dort über den Austrittsstutzen 9 hinaus. Das Niveau des primären Materials in der Fluidierkammer 2 wird mit dem Fühler 10 gemessen, und der ermittelte Wert ist zum jeweiligen Volumenfluß proportional. So kann der Volumenfluß bzw. dessen zeitliche Änderung mit Hilfe des Fühlers 10 kontinuierlich erfaßt werden. Das auf be­ liebige Weise ermittelte Meßergebnis des Niveaus des primären Fluidums gibt in Form elektrischer Signale Informationen über den Volumenfluß bzw. ermöglicht die Regelung eines oder mehrerer sekundärer Volumenflüsse derart, daß der über den weiteren Eintrittsstutzen 12 eintretende sekundäre Volumenfluß durch den Riegel 13 mit einem Steuersignal, das aus den elektrischen Meßsignalen gewonnen ist, ge­ regelt werden kann.

Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß sie zum gleichzeitigen Messen und Regeln der Volumenflüsse von fluidierbaren festen und flüssigen Materialien geeignet ist. Die Zu­ führungen der sekundären Volumenflüsse können in der technologischen Förderkette der fluidierten Materialien auch getrennt von der Einrichtung ausgebildet bzw. an­ geordnet werden.

Claims (5)

1. Einrichtung zum Messen des Volumendurchsatzes von Pulvern und/oder Materialien mit einer Kornstruktur, welche mit Hilfe eines Gases fluid­ ierbar sind, wobei die Meßeinrichtung eine Fluidierkammer (2) aufweist und im Bereich des Bodens der Fluidierkammer (2) ein Fühler (11) zum Messen des Drucks im Fluid angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidierkammer (2) mit mindestens einer Durchflußöffnung (7) in einer Seitenwand (6), die in eine mit einem Austrittsstutzen (9) ausgestattete Sammelkammer (8) mündet, versehen ist und in der Fluidierkammer (2) ein weiterer, an sich bekannter Fühler (10) zum Messen des Fluidniveaus als Maß für den Volumendurchsatz des Fluids durch die mindestens eine Durchflußöffnung (7) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die min­ destens eine Durchflußöffnung (7) parallel zur Schwerkraft vertikal oder beinahe vertikal übereinander an der Seitenwand (6) der Fluidierkammer (2) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der an die Seitenwand (6) anschließenden Sammelkammer (8) ein Riegel (13) für das Regeln des Volumen- bzw. Massendurchsatzes mindestens eines sekundären Materials angeschlossen ist, der über eine an sich bekannte Signalverarbeitungsstufe und Steuereinheit mit dem Fühler (10) bzw. dem Fühler (11) gekoppelt ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführung des Fluidiergases über einen separaten Rohrstutzen (5) erfolgt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (11) an die Zuführung (3) für das Fluidiergas ange­ schlossen ist.