DE3524834C2

DE3524834C2 -

Info

Publication number: DE3524834C2
Application number: DE19853524834
Authority: DE
Inventors: Ionel Dr.-Ing. Bukarest/Bucuresti Ro Radu
Original assignee: INSTITUTUL DE CERCETARE STIINTIFICA SI INGINERIE TEHNOLOGICA PENTRU INDUSTRIA ELECTROTEHNICA BUKAREST/BUCURESTI RO
Current assignee: INSTITUTUL DE CERCETARE STIINTIFICA SI INGINERIE TEHNOLOGICA PENTRU INDUSTRIA ELECTROTEHNICA BUKAREST/BUCURESTI RO
Priority date: 1984-07-13
Filing date: 1985-07-11
Publication date: 1987-10-15
Also published as: RO86692B1; DE3524834A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der einen Förderleitungsquerschnitt in einer Zeiteinheit durchtretenden Menge von jeweils pneumatisch geförderten ungleichartigen Stoffmassen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung bezweckt die Erfassung der Masse von pneumatisch geförderten ungleichartigen Stoffen, insbesondere für Baustoffe (Zement und Kies), für Stoffe in der Bergbauindustrie oder dergl., welche den Querschnitt einer Förderleitung in einer bestimmten Zeiteinheit passieren.

Zur Bestimmung der Stoffmengen sind beispielsweise aus der FR-PS 23 72 519, der FR-PS 41 95 12, der DE-OS 24 44 976 sowie dem Urheberzeugnis UDSSR Nr. 620820 verschiedene Meßeinrichtungen bekannt, bei denen die Durchflußmenge mit Hilfe der von den transportierten Stoffpartikeln ausgeübten Kraft-, Druck- oder Momentwirkung ermittelt oder durch den Umlauf einer Flügelscheibe erfaßt wird. Die Nachteile dieser Meßeinrichtung bestehen darin, daß sie keine genauen Angaben über die Durchflußmenge bzw. den Mengenstrom ermöglichen, da die Meßergebnisse durch die über die Meßelemente geförderten Stoffe, insbesondere deren jeweiliger Masse, beeinflußt werden. Die genannten Meßeinrichtungen weisen zudem im Betrieb nur eine geringe Funktionssicherheit auf und sind daher nur begrenzt einsetzbar.

Aus der DE-OS 24 05 786 ist ein Meßverfahren und eine Meßeinrichtung zur Gasstrommessung, insbesondere in Gasabsaugleitungen bekannt, die zur Messung ungleichartiger trockner Stoffe, wie beispielsweise Zement, Kies usw. nicht geeignet ist und bei der stets ein bestimmter Anteil des Gases entnommen und wieder in die Förderleitung zurückgeführt wird.

In der GB-PS 14 92 956 ist eine Vorrichtung zum Aufnehmen volumetrischer Stichproben einer körnigen oder pulverförmigen Substanz offenbart, wobei keine Messung der Durchflußmenge, sondern eine Entnahme von stets in ihrem Volumen gleichbleibenden Stichproben erfolgt.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist in der DE-OS 28 38 023 beschrieben. Als nachteilig ist bei dieser Vorrichtung anzusehen, daß sie aufgrund ihres Funktionsprinzips unter Ausnutzung des Venturi-Effekts allgemein nur für eine kontinuierliche und nicht für eine diskontinuierliche Untersuchung von strömenden Medien geeignet ist. Ungünstig ist ferner, daß keine starren ungleichartigen Stoffe mit erheblichen Unterschieden in der Partikelgröße bei großen Änderungen der Durchflußmenge des Stoffes erfaßt werden können, weil der Anwendungsbereich dieser Vorrichtung nur zur Untersuchung von strömenden, gegebenenfalls mehrere flüssige Phasen enthaltenden Medien vorgesehen ist, wobei es beispielsweise um die Messung der Temperatur, des pH-Wertes, der Leitfähigkeit des Mediums und/oder um die Durchführung von chemischen und/oder physikalischen Analysen, beispielsweise des prozentualen Sauerstoffgehalts, geht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur genauen Ermittlung der einen Förderleitungsquerschnitt in einer Zeiteinheit durchtretenden Menge von jeweils pneumatisch geförderten ungleichartigen Stoffmassen verfügbar zu machen, die einen kompakten haltbaren Aufbau aufweisen-

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Bevorzugte Merkmale, die die Erfindung vorteilhaft weiterbilden, sind in den nachgeordneten Patentansprüchen enthalten.

In vorteilhafter Weise wird durch die beanspruchten Merkmale eine zuverlässig und genau arbeitende Vorrichtung mit einem robusten Aufbau geschaffen, die für alle pneumatischen Fördersysteme, beispielsweise für Zementmischungen in der Bergbauindustrie, im Bauwesen oder für körnige Stoffe wie Getreide, Kunststoff, eingesetzt werden kann. Dabei besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung trotz eines steifen Aufbaues eine geringe Querschnittsabmessung und kann auch bei schweren Arbeitsbedingungen, selbst explosionsgeschützt, entsprechend eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich in günstiger Weise für einen vollautomatischen Betrieb, wobei nach einer bevorzugten Ausgestaltung die Steuerung mittels eines Mikroprozessors vorgenommen wird, wodurch sich vorteilhaft eine individuelle Anpassung an verschiedene Arbeitsbedingungen sowie eine selbsttätige Störungsbeseitigung im Fall einer Verstopfung der Förderleitung erzielen läßt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische geschnittene Darstellung der Vorrichtung in Ruhestellung

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A′ in Fig. 1;

Fig. 3 die Betriebsstellung der Vorrichtung;

Fig. 4 eine Darstellung der Stromlinien des Stoffflusses; und

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Wägeeinrichtung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, weist die Vorrichtung ein vertikal in einer waagerechten Förderleitung 2 angeordnetes Entnahmerohr 1 auf. Durch die Förderleitung 2 wird ein Stoff in der durch die Pfeile bezeichneten Richtung 3 gefördert. Mittels eines Lagers 4 und eines Lagers 5 werden die Abdichtung und die Drehbarkeit des Entnahmerohrs 1 gewährleistet.

Das Entnahmerohr 1 weist drei Einlaßöffnungen a und eine Auslaßöffnung b auf. Die Einlaßöffnungen a sind in der Ruhestellung des Entnahmerohrs 1 durch ein Verschlußblech 6 geschlossen, das durch seine strömungsgünstige Ausbildung auch zur Vermeidung von Turbulenzen bzw. Wirbeln beiträgt, um die Strömung wirbelfrei zu halten.

Das in dem Entnahmerohr 1 befestigte Verschlußblech 6 trägt zur Versteifung und zur Erhöhung der Stoßfestigkeit der Förderleitung 2 bei.

In einer Zeitspanne T₀ wird das Entnahmerohr 1 während einer Entnahmezeit t _p von einem Motor über ein Untersetzungsgetriebe 8 um 360° gedreht. Nach der Hälfte dieser Entnahmezeit t _p befindet sich das Entnahmerohr 1 in der in Fig. 3 gezeigten Stellung. Die Einlaßöffnung a sind geöffnet, so daß Stoff in das Entnahmerohr 1 eintreten kann. Da die Auslaßöffnung b von einem Entnahmeblock 9 geschlossen wird, lagert sich der Stoff über einem Absperrstück 10 ab, das im anderen Bereich des Entnahmerohrs 1 angebracht ist: Wenn das Entnahmerohr 1 sich erneut in der Ruhestellung gemäß Fig. 1 befindet, fließt der entnommene Stoff in dem Entnahmerohr 1 über die geneigten Oberflächen des Absperrstückes 10 durch einen Kanal c des Entnahmeblocks 9 aus dem Entnahmerohr 1.

Somit beträgt der von dem Oberflächenverhältnis gegebene Entnahmefaktor k _d unter Berücksichtigung der Einlaßöffnungen a, deren Zahl für die nachstehende Gleichung (1) n ist (in der Figur sind drei Einlaßöffnungen a symmetrisch angeordnet dargestellt), wobei die Einlaßöffnungen a den Durchmesser d haben und wobei die Förderleitung 2 den inneren Durchmesser D besitzt:

und der Entnahmefaktor k _z in der Entnahmezeit t _p ergibt sich zu:

wobei α der Winkel zwischen der Achse der Einlaßöffnungen a und der Achse der Förderleitung 2 ist.

Auf diese Weise ergibt sich der Gesamtentnahmefaktor k _s zu:

k _s = k _d · k _t (3)

bzw.

Die Masse des entnommenen Stoffes m _s für eine Menge von gefördertem Stoff m _T in einer Zeitspanne Δ _t beträgt somit:

bzw.

Wie aus der Fig. 4 hervorgeht, verlaufen der Auftriebsstrom und der Stoffstrom um das Entnahmesystem herum, und die Strömungslinien dieser Ströme sind ungleichmäßig. Berücksichtigt man, daß ein Stoffpartikel mit einer Masse m₀ die Geschwindigkeit v₀ am Eingang in der Entnahmezone hat, so ergibt sich die Bewegungsenergie dieser Partikel zu:

nimmt also proportional zur Masse zu. Auf diese Weise können größere Stoffpartikel in das Entnahmerohr 1 leichter dringen, da die kleineren Partikel vom Luftstrom mitgeführt werden und das Entnahmerohr 1 umgehen. Somit unterscheidet sich die Struktur des entnommenen Stoffes von der des geförderten Stoffes. Dieser Unterschied hat aber keine Auswirkung auf das Verfahren, da die Gesamtmasse der kleinen Partikel, die das Entnahmerohr 1 umgehen, im allgemeinen klein ist im Vergleich zur Gesamtmasse der großen Partikel, die in das Entnahmerohr 1 hineindringen.

Der zu fördernde Stoff besitzt eine bestimmte Zusammensetzung, die durch eine Strukturkonstante k _s′ berücksichtigt wird. Diese Strukturkonstante k _s′ wird anfänglich bei einer Eichung für jede bestimmte Stoffart ermittelt.

Folglich beträgt die Durchflußmenge σ _T (T₀) des geförderten Stoffes für die Zeitspanne T₀ zwischen zwei Entnahmen:

bzw.

σ _T (T₀) = k m _s (6′)

wobei k′ eine Aufbaukonstante der Anlage ist, und k _s′, wie oben angegeben, eine Konstante des geförderten Stoffes ist.

In der Fig. 5 ist eine Wägeeinrichtung dargestellt, die einen Wiegebecher 11 aufweist, der auf einer waagerechten Achse 12 leicht schwenkbar angebracht ist und mit einer Stange 13 an der Achse 12 befestigt ist. Der Wiegebecher 11 ist mit der Stange 13 verschwenkbar. In der Ruhestellung "R" ist die Vorrichtung geschlossen. Wenn die Vorrichtung in Betrieb ist (Stellung "L"), ist die Stange 13 für die Stellung "L" gemeinsam mit dem Wiegebecher 11 verschwenkbar. Dabei wird der Wiegebecher 11 von dem eigenen Gewicht angetrieben, bis er die Stellung "L" erreicht und mit dem Stoff auf einer elektronischen Waage 14 aufliegt. In dieser Stellung "L" Wiegebechers 11 läuft das Entnahmerohr 1 um, nimmt die Probe und erreicht die Ruhestellung wie in Fig. 1, wobei die entnommene Probe vom Entnahmerohr 1 durch die Auslaßöffnung b und durch den Kanal c des Entnahmeblocks 9 in den Wiegebecher 11 abgeleitet und mittels der Waage 14 gewogen wird.

Nach dem Wiegen wird der Wiegebecher 11 erneut mittels der Stange 13 in die Ruhestellung "R" gehoben, in der der Stoff vom Wiegebecher 11 in ein Ablaßrohr 15 ausfließt, wie in der Fig. 5 gezeigt.

Ein elektronisches System führt die Steuerung des Motors 7 für den Antrieb des Entnahmerohrs 1 und die Steuerung eines nicht in der Zeichnung dargestellten Antriebsmotors der Achse 12 und bzw. des Wiegebechers 11 in Abhängigkeit von einem Programm aus, und verarbeitet ferner die von einem Stellungsgeber 16 aufgenommenen Signale für das Entnahmerohr 1, die Signale von einen nicht dargestellten Geber für die Antriebsachse des Wiegebechers 11 und das Signal von einem Geber 17 für die Stellung "L" des Wiegebechers 11, sowie auch ein elektrisches Signal U₀, das die Stoff-Durchflußmenge in der Zeitspanne T₀ nach Gleichung (6′) und das sich aus der entsprechenden Verarbeitung des Ausgangssignals der Waage 14 angibt.

Claims

1. Vorrichtung zur Ermittlung der einen Förderleitungsquerschnitt in einer Zeiteinheit durchtetenden Menge von jeweils pneumatisch geförderten ungleichartigen Stoffmassen, bestehend aus einem Entnahmerohr (1) mit wengistens einer Einlaßöffnung (a) und einer Auslaßöffnung (b), und aus einer Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das um seine Längsachse drehbare Entnahmerohr (1) die Förderleitung (2) senkrecht durchsetzt und mehrere Einlaßöffnungen (a) aufweist, wobei die Einlaßöffnungen (a) und die außerhalb der Förderleitung (2) angeordnete Auslaßöffnung (b) auf derselben längsverlaufenden Mantellinie des Entnahmerohrs (1) liegen, daß die Einlaßöffnungen (a) in ihrer in Strömungsrichtung liegenden Ruhestellung des Entnahmerohrs (1) von einem stromabwärts angeordneten Verschlußblech (6) abgedeckt sind, daß das Entnahmerohr (1) aus seiner Ruhestellung während einer Zeitdauer (T₀) für eine 360°-Drehung periodisch antreibbar ist, wobei der Stoff in die Einlaßöffnungen (a) nach Verlassen der stromabwärtsseitigen Abdeckung eintritt, daß das Entnahmerohr (1) in seinem unteren; der Auslaßöffnung (b) zugeordneten Bereich in einem feststehenden Entnahmeblock (9) drehbar gelagert ist und in diesem Bereich im Entnahmerohr ein zur Auslaßöffnung (b) geneigtes Absperrstück (10) befestigt ist, und daß in das Entnahmerohr (1) eingetretene Stoff durch einen geneigten Kanal (c) im feststehenden Entnahmeblock (9) bei Erreichen der Ruhestellung des Entnahmerohrs (11) zum Messen der Stoffmasse ausströmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Messen der Masse des aus dem Kanal (c) ausströmenden Stoffes eine Wägeeinrichtung mit einem Wiegebecher (11) vorgesehen ist, der mit einer Stange (13) zwischen einer Betriebsstellung (L), in der er auf einer Waage (14) zur Aufnahme des Stoffes aufliegt, und einer Ruhestellung (R) schwenkbar ist, in der er den Stoff in ein Ablaßrohr (15) abgibt und den Auslaß des Kanals (c) schließt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiegebecher (11) um eine senkrechte Längsachse des Entnahmerohrs (1) verlaufende Achse (12) schwenkbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den periodischen Antrieb des Entnahmerohrs (1) ein Motor (7) mit einem Getriebe (8) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Entnahmerohr (1) und der Wiegebecher (11) zur Automatisierung der Messung jeweils einen Stellungsgeber (16) aufweisen, wobei die Signale der Stellungsgeber und ein Signal eines die Arbeitsstellung (L) des Wiegebechers (11) erfassenden Gebers (17) an einem elektronischen Steuersystem anliegen.