<Desc/Clms Page number 1>
Vorrichtung zur Bestimmung des Materialdurchsatzes bzw. der Fördermenge bei Förderanlagen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Materialdurchsatzes bzw. der Fördermenge bei Förderanlagen mittels radioaktiver Strahlung, wobei im Messbereich mehrere Detektoren vorgesehen sind, die mit einer Summationseinrichtung verbunden sind.
Zur Erfassung der Durchsatzmenge in Förderanlagen werden Bandwaagen und seit kurzem auch radiometrisch Messgeräte eingesetzt, bei denen die Absorption radioaktiver Strahlung als Mass für die Durchsatzmenge dient.
Erfindungsgemäss wird nun vorgeschlagen, dass die Detektoren zu Gruppen zusammengefasst sind und jede Gruppe mit einer vorzugsweise logarithmierenden Integrationseinrichtung verbunden ist, deren Ausgänge an die Summationseinrichtung angeschlossen sind, die die Anzeige für den Materialdurchsatz gibt und die zur Anzeige der Fördermenge mit einer Einrichtung zur Zeitintegration verbunden ist.
Zum besseren Verständnis wird die Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben :
Die erfindungsgemässe Vorrichtung dient zur Messung des Materialdurchsatzes-M- (kg/sec) und der gesamten Fördermenge-L-- (kg) in Förderanlagen auf der Basis radioaktiver Strahlung, wobei die Messgenauigkeit durch zeitlich stark veranderlichen oder diskontinuierlichen Materialdurchsatz nicht beeinflusst wird. Das Messgut --8-- wird in bekannter Weise durch eine aus Strahlenquelle --7-- und De- tektor --1-- gebildete Messstrecke geleitet und aus der Messung der abgeschwächten Strahlungsintensität eine dem Materialdurchsatz exakt proportionale Messgrösse abgeleitet.
Bezeichnet man mit --m-- (x, t) das zeitlich und quer zur Bewegungsrichtung (senkrecht zur Zeichenebene) veränderliche Flächengewicht (kg/m2) des Messgutes und ist-B-die maximal mögliche Breite des Messgutes an der Messstelle und-V- (m/sec) die Transportgeschwindigkeit, so gilt für den Materialdurchsatz-M- (t) :
EMI1.1
Für die in der Zeit-T-geförderte Gesamtmenge-L-gilt dann
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
EMI2.2
an der Messstelle, m (x, t), besteht die bekannte Beziehung
I (x, t) = e-Am (x, t) wobei den Absorptionskoeffizienten (m2/kg) des Messgutes für die verwendete Strahlung bedeutet.
Auf Grund der exponentiellen Beziehung (Gl. 3) zwischen Flächengewicht m (x, t) und gemessener
EMI2.3
die gesamte Breite der Messstelle verteilt sind, ermittelten Zählraten oder Intensitäten I (x, t) logarithmierenden Schaltelementen --2-- der elektronischen Messapparatur zuzuführen, wo somit für jedes Detektorelement eine Grösse p (x, t) p (x, t) = log 1 (x, t) = log Io- m (x, t) (4) ermittelt wird. Zwischen der Grösse p (x, t) und dem Flächengewicht m (x, t) besteht somit eine exakte lineare Beziehung, so dass p (x, t) stellvertretend für m (x, t) in Gl. 1 und Gl. 2 eingesetzt werden kann.
Man erhält dann die Grössen P (t) und Q
EMI2.4
und
EMI2.5
wobei jeweils wieder ein linearer Zusammenhang zwischen P (t) und dem Materialdurchsatz M (t) sowie zwischen Q und der Gesamtmenge L besteht :
EMI2.6
teilt, die zu mehreren Gruppen zusammengefasst werden können, deren Ausgangsimpulse gemeinsam verarbeitet werden. Die Breite der einzelnen Detektorgruppen ist klein gegenüber der gesamten Breite der Messstelle. Diese Anordnung bewirkt, dass die Intensitätsverteilung I (x, t) und somit auch p (x, t) bzw. m (x, t) durch Treppenfunktionen approximiert werden. Die Feinheit der Unterteilung in Gruppen und somit die Anzahl von Detektorgruppen hängt von der erforderten Messgenauigkeit ab.
Die Impulse jeder Detektorgruppe werden einer Diodenpumpe --2-- mit logarithmischer Kennlinie zugeführt, deren Ausgangsspannung dem Logarithmus der Eingangszählrate proportional ist. Die Ausgangsspannungen der zu den einzelnen Detektorgruppen gehörigen Diodenpumpen werden in einer Summationsein- richtung --4-- summiert, was der Integration Gl. 5 entspricht. Die erhaltene Spannung entspricht somit der Grösse P (t). Zur Anzeige bzw. Weiterverarbeitung wird P (t) von einer konstanten Spannung, die
<Desc/Clms Page number 3>
dem Wert von V. B. log 10 entspricht, subtrahiert, wodurch eine dem Materialdurchsatz M (t) proportionale Grösse gewonnen wird und in einer Anzeigeeinrichtung --5- angezeigt wird.
Für die ZeitIntegration (gui. 6) wird die M (t) darstellende Spannung in einem Analogdigitalwandler --6-- in eine dem Zahlenwert nach gleiche Frequenz umgesetzt. Diese Frequenz wird in einem Impulszähler --9-- registriert und kann über beliebig lange Zeiten gespeichert werden. Dies bedeutet einen Vorteil gegen- über einer Analogintegration, wo die Integrationszeit durch die Zeitkonstante des Integrierkreises beschränkt wird.
In der bisherigen Betrachtung wurde die Transportgeschwindigkeit-V-- als konstant angesehen.
Kann diese Voraussetzung nicht gemacht werden, so kann die Grösse P (t) in Gl. 5 in bekannter Weise durch Multiplikation mit einer der Transportgeschwindigkeit entsprechenden Grösse v (t) gewonnen werden. In Gl. 6 ist die Zeitintegration dann auch über die Grösse v (t) zu erstrecken. Dies ist durch die Schaltung --10-- angedeutet.
Die aus Strahlenquelle --7-- und Detektoreinheit -1- gebildete Messstrecke kann in bekannter Weise so angebracht werden, dass sowohl das Förderband als auch das Messgut --8-- durchstrahlt werden. Vorteilhaft ist es, wenn das Messgut im freien Fall oder durch pneumatische Förderung durch die Messapparatur bewegt wird. Bei der Messung im freien Fall wird in besonderem Masse die Veränderlichkeit der Transportgeschwindigkeit auf ein Minimum reduziert. Die bei der Messung im freien Fall oder bei pneumatischer Förderung auftretenden Diskontinuitäten im Materialdurchsatz führen infolge der Besonderheit des Messverfahrens zu keinerlei Verfälschungen der Messresultate.
Besonders für leichte Materialien, z. B. Tabak oder andere organische Stoffe, ist die Messung im freien Fall von grossem Vorteil, da keine zusätzliche Vorabsorption der zweckmässigerweise verwendeten weichen Strahlung (ss-Strahlung oder niederenergetische y-Strahlung) im Förderband auftritt.
EMI3.1
detektoren, konstant ist. Eine genügend gute Approximation dieser Voraussetzung wird im allgemeinen durch Verwendung einer sich über die gesamte Breite der Messstrecke ausdehnenden streifenförmigen Strah- lenquelle erreicht. Falls die Inhomogenität der Intensitätsverteilung zu einer Beeinträchtigung der Messgenauigkeit führt, kann die Ansprechwahrscheinlichkeit der Einzeldetektoren so modifiziert werden, dass eine völlig gleichmässige gemessene Intensitätsverteilung über die gesamte Breite der Messstelle erreicht wird.
Die Modifizierung der Ansprechwahrscheinlichkeit kann durch geeignet gewählte Absorber vor den einzelnen Detektoren erzielt werden.
Unter Voraussetzung einer gleichmässigen Intensitätsverteilung und einer genügend feinen Unterteilung der gesamten Breite der Messanordnung in einzelne Detektorgruppen ermöglicht die Erfindung eine exakte Messung des Materialdurchsatzes, unabhängig von rasch erfolgenden Änderungen der Durchsatzmenge sowie von Änderungen des geometrischen Profiles des anfallenden Messgutes.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Bestimmung des Materialdurchsatzes bzw. der Fördermenge bei Förderanlagen mittels radioaktiver Strahlung, wobei im Messbereich mehrere Detektoren vorgesehen sind, die mit einer Summationseinrichtung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren (1) zu Gruppen zusammengefasst sind und jede Gruppe mit einer vorzugsweise logarithmierenden Integrationseinrichtung (2) verbunden ist, deren Ausgänge (3) an die Summationseinrichtung (4) angeschlossen sind, die die Anzeige (5) für den Materialdurchsatz gibt und die zur Anzeige der Fördermenge mit einer Einrichtung (6) zur Zeitintegration verbunden ist.
EMI3.2