DE3617595A1 - Verfahren und eine zu dessen ausfuehrung dienende vorrichtung zur ermittlung des massestromes eines fliessfaehigen schuettgutes - Google Patents
Verfahren und eine zu dessen ausfuehrung dienende vorrichtung zur ermittlung des massestromes eines fliessfaehigen schuettgutesInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine zu dessen
Ausführung dienende Vorrichtung zur Ermittlung des Massestromes
eines aus einem Wägebehälter durch Messung der Gewichtsabnahme
des Schüttgutes über eine vorgegebene Zeit (Differentialverfah
ren), wobei am Auslaß des Behälters entstehende Kräfte durch das
Schüttgut durch Gestaltung und verstellbare Teile auf die senk
recht wirkende Gewichtskraft des Behälterinhalts unwirksam sind,
und der sich daraus ergebenden Möglichkeit, aus mehreren solcher
Wägebehälter auf nur ein Transportmittel, z. B. nach Massestrom-
Anteilen zu dosieren, sowie bei bestimmten Transportmitteln, wie
z. B. einer Förderschnecke, durch Korrektur der vorgegebenen Zeit
eine weitere Verringerung des Meßfehlers zu erreichen.
Es sind bereits verschiedene Verfahren bekannt, mit denen der
Massestrom von Schüttgütern ermittelt werden kann. Sie unter
scheiden sich durch baulichen Aufwand, unterschiedliche Meß
fehler und begrenzte Einsatzmöglichkeiten voneinander.
Ein häufig eingesetztes Verfahren wird mit der Bandwaage reali
siert. Sie besteht aus einem umlaufenden Förderband, auf dessem
Oberband-Anfang sich im angemessenen Abstand die Auslaßöffnung
eines stationären Behälters befindet. Nach Maßgabe des Abstandes
wird eine bestimmte Schüttgutmenge vom Förderband abtransportiert.
Unter dem Oberband befindet sich eine Gewichtsmeßdose, mit der
die Bandbelegung (Gewicht des Schüttgutes für eine bestimmte
Förderbandlänge und-breite gemessen wird. Aus dem zu errechnenden
Produkt aus Bandbelegung und Bandgeschwindigkeit ergibt sich der
Massestrom.
Ein anderes Verfahren liegt in der Differentialmethode vor. Es
besteht darin, die Gewichtsabnahme des auslaufenden Schüttgutes
aus einem Wägebehälter in einem bestimmten, vorgegebenen, in der
Regel sich wiederholenden Zeitabschnitt zu ermitteln, was dem Masse
strom entspricht. Die Austragung erfolgt durch eine mit dem Wäge
behälter verbundene Förderschnecke.
Schließlich sei noch auf ein Verfahren verwiesen, das auf eine
gewichtsmäßige Portionierung des Schüttgutes beruht. Der Massestrom
ergibt sich aus der Zeit, die benötigt, um das portionierte Schütt
gut-Gewicht zu verbrauchen.
Drei wesentliche Kriterien bestimmen den Einsatz von Verfahren und
Vorrichtung für eine Massestrommessung: Beschaffungskosten, Service
freundlichkeit und ein möglichst geringer Meßfehler. Letzteres
bedeutet generell, daß die hier nicht aufgeführten volumetrischen
von den gravimetrischen Verfahren verdrängt werden.
Die Bandwaage ist gekennzeichnet durch großen konstruktiven Aufwand,
geringer Servicefreundlichkeit (Bandverschleiß) und je nach Leistung
durch einen Meßfehler, der bei +- 0,5 bis +- 1% bis +- 5% liegt
(siehe Vetter: "Dosieren in der Verfahrenstechnik", Zeitschrift
"Wägen und Dosieren" 5/1980 Seite 192).
Für das Verfahren nach der Differentialmethode wird nach obigem
Literaturhinweis ein Fehler von +- 0,5 bis 1% genannt. Bei geringerem
konstruktivem Aufwand als dargestellt, d. h. mit freiem Auslauf über
ein einfaches, den Strom begrenzendes Stellglied und gut fließendem
Schüttgut, ist ein Fehler von <+- 0,5% erreichbar. Der Meßfehler
hängt dann vorzugsweise von der Genauigkeitsklasse der gewählten
Gewichts-Meßdose ab.
Für das letztgenannte Verfahren (siehe "Extrudieren von Schlauch
folien", VDI-Verlag 1985, Seite 141) wird ein Fehler vom Hersteller
von ca. +- 0,5% angegeben. Da die für dieses Verfahren erforder
liche Niveauüberwachung stark abhängt von der Vibration des Ver
brauchers, kann man eher von einem größeren Fehler ausgehen. Der
gerätetechnische Aufwand ist indessen sehr groß.
Jedes der genannten Verfahren benötigt zur Errechnung des Masse
stromes Rechenmittel, wie sie heute mit der Microelektronik gegeben
sind und mit deren Hilfe durch entsprechende Digitalisierung prak
tisch jeder gewünschte kleine Fehler erreichbar ist. Das heißt, er kann
um ein Vielfaches der oben genannten Fehler geringer sein als
irgendeines der auswählbaren Wägesysteme und braucht daher nicht
in die Betrachtungen einbezogen werden.
Die aufgeführten Verfahren bzw. Vorrichtungen weisen nicht nur
Fehler auf, die zu verringern ständig angestrebt wird, sie sind auch
aufwendig und daher mit entsprechend hohe Beschaffungskosten ver
bunden. Schließlich sind ihre Einsatzmöglichkeiten begrenzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile
zu beseitigen oder zu verringern. Es soll daher von dem Differenti
alverfahren als dem, mit dem an sich geringsten bekannten Meß
fehler behafteten Verfahren Gebrauch gemacht werden, wobei Kräfte,
wie sie in der Regel beim Fließen des Schüttgutes am Auslaß auf
treten, unwirksam sind auf die senkrecht wirkende Gewichtskraft des
Wägebehälter-Inhalts. Dies soll durch die Erfindung vor allem dann
erreicht werden, wenn das Schüttgut nicht frei ausfließen kann. Der Wäge
fehler wird dadurch verringert. Eine weitere Verringerung eines
durch Pulsation entstehenden Wägefehlers soll durch die Korrektur
der vorgewählten Zeit vorgenommen werden, wenn ein Transportmittel
verwendet wird, das zur Pulsation neigt.
Nach der Erfindung beruht das Verfahren und die zur Ausführung
dienende Vorrichtung darauf, daß der Ausgang des Wägebehälters
so ausgebildet ist, daß die beim Ausfließen des Schüttgutes ent
stehenden Kräfte am Auslaß gegenüber einem Verbraucher oder einem
Transportmittel unwirksam sind auf die zu messende, senkrecht wir
kende Gewichtskraft des Schüttgutes. Die hierfür erforderliche
Optimierung des Auslasses im Hinblick auf Fließfähigkeit, Strö
mungsrichtung, Auslaßquerschnitt usw. ist daher der Ausgang des Wäge
behälters mit verstellbarer Klappe bzw. Schieber oder einem ver
schiebbaren Rotationskörper ausgestattet. Bei der Entnahme Null
wird der Auslaß des Behälters vom ausgeflossenem Schüttgut selbst
abgesperrt.
Diese Ausführung gestattet daher auch die mehrfache Anordnung
solcher Wägebehälter über einem einzigen Transportmittel.
Besteht das Transportmittel aus einer Förderschnecke, entsteht ein
pulsierender Massestrom. Dies gilt unabhängig davon, ob die Förder
schnecke am Wägebehälter angebracht, oder ein Bestandteil eines
Verbrauchers (z. B. Extruder) ist. In diesem Fall wird die vorgege
bene Zeit für die Berechnung des Massestromes derart korrigiert,
daß nach der Auslösung des Wägevorgangs, d. h. zur Erfassung des
Differenzgewichtes, Beginn und Ende der vorgegebenen Zeit in der
gleichen Drehwinkelstellung der Schnecke, etwa ausgelöst durch einen
Kontakt an der Schneckenwelle, stattfindet. Diese Zeit kann daher
gleich oder größer als die vorgegebene Zeit sein. Für die Berech
nung des Massestromes wird die korrigierte Zeit zugrundegelegt.
Der Quotient aus Gewichtsabnahme und korrigierter Zeit wird auf
bekannte Weise mit Mitteln der Mikroelektronik gebildet.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungen der Erfindung nach
verschiedenen Zeichnungen näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführung, die unmittelbar auf einen
Verbraucher, z. B. einen Extrudereingang 1 montiert ist. Der Wäge
behälter 2 ist an einer Gewichts-Meßdose 3 abgehängt. Er wird
durch in der Regel drei flexible Verstrebungen 4 abgefangen, um
seitliches Ausschwingen zu verhindern. Der Ausgang des Behälters
ist viereckig. Zwei Begrenzungen bestehen aus einer schwenkbaren
Klappe 5 und einem Schieber 6. Selbstverständlich kann an Stelle
der Klappe 5 auch ein dem gleichen Zweck dienender Schieber verwendet
werden. Der Zulauf aus dem Behälter 2 erfolgt äquivalent der Auf
nahme des Verbrauchers 1 über den Auffangtrichter 12.
Fig. 2 zeigt die gleiche Vorrichtung wie Fig. 1. Die Entnahme aus
dem Wägebehälter 2 erfolgt jedoch durch ein Transportband 7.
Der Ausgang des Wägebehälters 2 nach Fig. 1 oder Fig. 2 ist in Fig. 3
schematisch und vergrößert dargestellt. Das Niveau 8 des Schüttgutes
befindet sich am Ausgang des Wägebehälters 2 bei nicht vorhandener
Entnahme nch der Ausführung Fig. 1 oder sich nicht bewegendem Trans
portband 7 nach Fig. 2 in einer Höhe, die gleiche aber entgegen
gesetzt gerichtete, horizontale Kräfte 9 und 10 bewirken. Das heißt,
das Ausfließen des Behälters wird verhindert. Die eine, nach außen
wirkende horizontale Kraft wird von der Halterung 4 abgefangen.
Bei Entnahme durch Verbraucher bzw. Transportband-Geschwindigkeit
größer als Null läuft das Schüttgut kontinuierlich nach.
Nach Fig. 4 ist die Vorrichtung mit einem Auslaß ausgeführt, dessen
Querschnitt als Rotationsfläche ausgebildet ist. Demzufolge ist
der der Optimierung dienende Teil ein Kegel 11, der vertikal ver
schiebbar ist. Das Schüttgut fließt in einen ortsfesten, auf den
Verbraucher montierten Trichter 12. Während nach der Ausführung
nach Fig. 4 das Schüttgut am begrenzenden Kegel 11 nach außen durch
den freien Querschnitt läuft, verhält sich das Schüttgut nach
Fig. 5 so, daß es zur Mitte hin durch den freien Querschnitt fließt.
Auch der kegelförmige Körper 13 ist vertikal verstellbar, um eine
Optimierung vornehmen zu können.
Fig. 6 zeigt schematisch eine Anordnung von mehreren Wägebehältern 2
über einem einzigen Transportband 7. Bei hohen Anforderungen an
den Meßfehler, werden die Wägebehälter 2 nebeneinander über dem
Transportband 7 angeordnet. Es ist aber auch denkbar, sie hinter
einander anzuordnen, wenn der Meßfehler wegen der Oberflächen
struktur des ankommenden Schüttgutes mit anderen Eigenschaften dies
zuläßt. Die in den Fig. 1, 2, 4 und 6 dargestellten Wägebehälter 2
bedürfen natürlich eines nicht dargestellten Gestells, damit jeweils
die Gewichts-Meßdose 3 ortsfest gelagert ist. Das gilt auch für die
Fesselungen 4 und den Auffangtrichter 12.
Ist nach Fig. 1 der Wägebehälter 2 direkt auf den Eingang eines Ex
truders 1 montiert, wird der im Einzugsbereich als Förderschnecke
ausgebildete Teil einer Misch- und Plastivizierschnecke einen leicht
pulsierenden Einzug bewirken, der eine Schwankung des Massestroms
um ca. 1% erreicht. Dargestellt ist diese Erscheinung - hervorge
rufen durch Schwankungen des wirksamen Querschnittes der Schnecke
im Einzugsbereich - schematisch in Fig. 7. Wird hiernach die Aus
lösung eines Meßvorgangs bei 14 vorgenommen, so beginnt die Zeit
messung bei 15, z. B. einem max. Wert des Massestromes. Endet die
vorgewählte Zeit an sich bei 16, läuft sie tatsächlich bis 17 weiter,
d. h. bis wieder ein max. Wert des Massestromes vorliegt. Die für
den Rechenvorgang eingesetzte Zeit ist die zwischen 15 und 17.
Natürlich muß nicht grundsätzlich ein maximaler Wert für Anfang
und Ende der Zeitmessung genommen werden. Vielmehr kann die Kon
taktgabe an der Schnecke an jeder anderen Stelle - aber immer der
gleichen für Beginn und Ende der Zeitmessung - genommen werden.
Claims (5)
1. Verfahren und eine zu dessen Ausführung dienende Vorrichtung
zur Ermittlung des Massestromes eines fließfähigen Schüttgutes
aus einem Wägebehälter durch Messung der Gewichtsabnahme des
Schüttgutes über eine vorgegebene Zeit (Differentialverfahren),
dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Wägebehälters so
einstellbar ausgebildet ist, daß die beim Ausfließen des Schütt
gutes entstehenden Kräfte am Ausgang unwirksam sind auf die zu
ermittelnde, senkrecht wirkende Gewichtskraft des zu wägenden
Schüttgutes im Behälter, und daß die vorgegebene Zeit automatisch
korrigierbar ist, wenn der Verbraucher oder das Transportmittel
Pulsation gegenüber dem an sich vorgesehenen konstanten Masse
strom erzeugt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in
Abhängigkeit von der Fließfähigkeit des Schüttgutes der Quer
schnitt des Ausgangs verändert werden kann, indem bei recht
eckiger Ausführung zwei der diesen Querschnitt begrenzenden
Flächen verstellbar sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Querschnitt des Ausgangs des Behälters ringförmig ausgebildet ist
und daß dieser Querschnitt in Abhängigkeit von der Fließfähigkeit
des Schüttgutes durch einen vertikal verschiebbaren kegelförmigen
Körper veränderbar ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für
mehrere Wägebehälter (Mehrkomponentendosierung), nur ein Trans
portmittel verwendet wird, ohne daß die Wägefähigkeit des einzel
nen Wägebehälters beeinträchtigt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
vorgegebene Zeit zur Ermittlung des Massestromes bei vorliegen
der, angenähert sinusförmiger Pulsation, die dem an sich kon
stanten Massestrom überlagert ist, korrigiert wird, indem Beginn
und Ende der dem Rechenvorgang zugrundegelegten Zeit an der glei
chen Stelle des Transportmittels durch Kontaktgabe erfolgt, wobei
diese Zeit gleich oder größer gegenüber der vorgewählten Zeit
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19863617595 DE3617595A1 (de) | 1986-05-24 | 1986-05-24 | Verfahren und eine zu dessen ausfuehrung dienende vorrichtung zur ermittlung des massestromes eines fliessfaehigen schuettgutes |
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Publications (1)
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ID=6301620
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DE19863617595 Withdrawn DE3617595A1 (de) | 1986-05-24 | 1986-05-24 | Verfahren und eine zu dessen ausfuehrung dienende vorrichtung zur ermittlung des massestromes eines fliessfaehigen schuettgutes |
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- 1986-05-24 DE DE19863617595 patent/DE3617595A1/de not_active Withdrawn
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