AT523415B1 - Vorrichtung zur ermittlung von wenigstens einer vorgebbaren physikialischen eigenschaft von gütern in einem materialstrom - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung (1) zur Ermittlung von wenigstens einer vorgebbaren physikalischen Eigenschaft von Gütern in einem Materialstrom (2), wobei die Vorrichtung (1) wenigstens eine Detektionseinrichtung (3) umfasst, wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine Detektionseinrichtung (3) wenigstens ein im Wesentlichen in Richtung des Materialstromes (2) angeordnetes und mit einem Kraftsensor (4) verbundenes Aufprallelement (5) umfasst, dass das Aufprallelement (5) eine Detektionsoberfläche (6) aufweist, dass die wenigstens eine Detektionseinrichtung (3) eine Auswerteeinheit umfasst, dass wenigstens ein erster Eingang der Auswerteeinheit mit wenigstens einem ersten Ausgang des Kraftsensors (4) verbunden ist, um einen Kraftmesswert von dem Kraftsensor (4) zu erhalten, dass die Auswerteeinheit ausgebildet ist, den ermittelten Kraftmesswert mit gespeicherten Kraftmesswerten zu vergleichen und durch eine Änderung des Kraftmesswertes auf eine Änderung der wenigstens einen vorgebbaren physikalischen Eigenschaft rückzuschließen und wenigstens eine Führungsgröße auszugeben.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung von wenigstens einer vorgebbaren physikalischen Eigenschaft von Gütern in einem Materialstrom gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Es ist bekannt, dass Proben aus einem Materialstrom entnommen und bezüglich ihrer physikalischen Eigenschaften in einem externen Laboratorium analysiert werden. Alternativ sind Fluidströmungssensoren in Form von Verbiegungssensoren aus dem Stand der Technik bekannt. Als Verbiegungssensoren werden beispielsweise Blattfedern mit einer bimorphen Schichtstruktur und der zugehörigen Elektronik verwendet. Hierbei ist aus platzgründen häufig die Elektronik in dem sensiblen Arm integriert.

[0003] In der Regel ragt der Arm des Verbiegungssensors direkt in den Materialstrom hinein und stellt eine Barriere für den Materialstrom dar. Der Materialstrom verbiegt hierbei den Verbiegungssensor, wobei durch die Verbiegung auf wenigstens eine vorgebbare physikalische Eigenschaft des Materialstromes geschlossen werden kann.

[0004] Nachteilig daran ist, dass solch ein Verbiegungssensor hohem Verschleiß unterliegt und sich dadurch die Biegecharakteristik mit der Zeit ändert, wodurch die Messungen ungenau werden und falsche Aussagen über die physikalischen Eigenschaften des Materialstromes getroffen werden. Weiters ist solch ein Verbiegungssensor umständlich in Handhabung und die Messelektronik des Verbiegungssensors ist in der Nähe des Materialstromes Schmutz und schädlichen Vibrationen ausgesetzt.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit welcher die genannten Nachteile vermieden werden können, mit welcher die Ermittlung von wenigstens einer vorgebbaren physikalischen Eigenschaft von Gütern in einem Materialstrom einfach und zuverlässig erfolgen kann.

[0006] Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht.

[0007] Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass wenigstens eine vorgebbare physikalische Eigenschaft von Gütern in einem Materialstrom einfach, genau und zuverlässig bestimmt werden kann. Es ist hierbei nicht nötig, einzelne Proben aus dem Materialstrom zu entnehmen und in einem externen Labor zu analysieren, um auf wenigstens eine vorgebbare physikalische Eigenschaft von Gütern zu schließen. Mittels des wenigstens einen robusten Aufprallelements, welches mit einem Kraftsensor verbunden ist, kann eine zuverlässige und einfach zu handhabende Messung durchgeführt werden. Weiters kann auf komplizierte mathematische Auswertemethoden, die bei Dilatationsmessungen herangezogen werden, verzichtet werden. Durch den Vergleich des ermittelten Kraftmesswertes mit gespeicherten Kraftmesswerten kann besonders einfach eine Änderung des Kraftmesswertes bestimmt werden und auf eine Anderung der wenigstens einen vorgebbaren physikalischen Eigenschaft rückgeschlossen werden.

[0008] Die Erfindung betrifft weiters eine Produktionsanlage umfassend wenigstens eine Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 7.

[0009] Die Erfindung hat daher weiters die Aufgabe eine Produktionsanlage anzugeben, mit welcher die genannten Nachteile vermieden werden können, mit welcher eine einfache und zuverlässige Prozessüberwachung ermöglicht wird.

[0010] Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 7 erreicht.

[0011] Die Vorteile der Produktionsanlage entsprechen den Vorteilen der oben genannten Vorrichtung.

[0012] Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zur Ermittlung von wenigstens einer vorgebbaren physikalischen Eigenschaft von Gütern in einem Materialstrom gemäß dem Patentanspruch 10.

[0013] Die Erfindung hat daher weiters die Aufgabe ein Verfahren der eingangs genannten Art

anzugeben, mit welchem die genannten Nachteile vermieden werden können, mit welchem die Ermittlung von wenigstens einer vorgebbaren physikalischen Eigenschaft von Gütern in einem Materialstrom einfach und zuverlässig erfolgen kann.

[0014] Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 10 erreicht. [0015] Die Vorteile des Verfahrens entsprechen den Vorteilen der oben genannten Vorrichtung. [0016] Die Unteransprüche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

[0017] Ausdrücklich wird hiermit auf den Wortlaut der Patentansprüche Bezug genommen, wodurch die Patentansprüche an dieser Stelle durch Bezugnahme in die Beschreibung eingefügt sind und als wörtlich wiedergegeben gelten.

[0018] Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen lediglich bevorzugte Ausführungsformen beispielhaft dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt:

[0019] Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Teiles einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer Produktionsanlage umfassend eine Vorrichtung zur Ermittlung von wenigstens einer vorgebbaren physikalischen Eigenschaft von Gütern in einem Schüttgutstrom und

[0020] Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Teiles einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer Produktionsanlage umfassend eine Vorrichtung zur Ermittlung von wenigstens einer vorgebbaren physikalischen Eigenschaft von Gütern in einem Flugstrom.

[0021] Die Fig. 1 und 2 zeigen zumindest Teile einer ersten und einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur Ermittlung von wenigstens einer vorgebbaren physikalischen Eigenschaft von Gütern in einem Materialstrom 2, wobei die Vorrichtung 1 wenigstens eine Detektionseinrichtung 3 umfasst, wobei die wenigstens eine Detektionseinrichtung 3 wenigstens ein im Wesentlichen in Richtung des Materialstromes 2 angeordnetes und mit einem Kraftsensor 4 verbundenes Aufprallelement 5 umfasst, wobei das Aufprallelement 5 eine Detektionsoberfläche 6 aufweist, wobei die wenigstens eine Detektionseinrichtung 3 eine Auswerteeinheit umfasst, wobei wenigstens ein erster Eingang der Auswerteeinheit mit wenigstens einem ersten Ausgang des Kraftsensors 4 verbunden ist, um einen Kraftmesswert von dem Kraftsensor 4 zu erhalten, wobei die Auswerteeinheit ausgebildet ist, den ermittelten Kraftmesswert mit gespeicherten Kraftmesswerten zu vergleichen und durch eine Änderung des Kraftmesswertes auf eine Änderung der wenigstens einen vorgebbaren physikalischen Eigenschaft rückzuschließen und wenigstens eine Führungsgröße auszugeben.

[0022] Es ist weiters eine Produktionsanlage 7 umfassend wenigstens eine Vorrichtung 1, weiters umfassend wenigstens eine mit der Auswerteeinheit verbundene Prozesssteuereinrichtung zur Überwachung und Steuerung von Produktionsprozessen vorgesehen.

[0023] Weiters ist ein Verfahren zur Ermittlung von wenigstens einer vorgebbaren physikalischen Eigenschaft von Gütern in einem Materialstrom 2, insbesondere unter Verwendung einer Produktionsanlage 7 vorgesehen, wobei zumindest ein Teil der Güter des Materialstromes 2 auf eine Detektionsoberfläche 6 von wenigstens einem mit einem Kraftsensor 4 verbundenen Aufprallelement 5 einer Detektionseinrichtung 3 auftrifft, wobei die Detektionseinrichtung 3 einen Kraftmesswert ermittelt, wobei eine Auswerteeinheit der Detektionseinrichtung 3 den ermittelten Kraftmesswert mit gespeicherten Kraftmesswerten vergleicht, wobei die Auswerteeinheit eine Änderung des aktuell ermittelten Kraftmesswertes gegenüber den gespeicherten Kraftmesswerten erfasst, wobei die Auswerteeinheit durch die erfasste Änderung des Krafimesswertes auf eine Änderung der wenigstens einen vorgebbaren physikalischen Eigenschaft rückschließt und wenigstens eine Führungsgröße ausgibt.

[0024] Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass wenigstens eine vorgebbare physikalische Eigenschaft von Gütern in einem Materialstrom 2 einfach, genau und zuverlässig bestimmt werden kann. Es ist hierbei nicht nötig, einzelne Proben aus dem Materialstrom 2 zu entnehmen und in

einem externen Labor zu analysieren, um auf wenigstens eine vorgebbare physikalische Eigenschaft von Gütern zu schließen. Mittels des wenigstens einen robusten Aufprallelements 5, welches mit einem Kraftsensor 4 verbunden ist, kann eine zuverlässige und einfach zu handhabende Messung durchgeführt werden. Weiters kann auf komplizierte mathematische Auswertemethoden, die bei Dilatationsmessungen herangezogen werden, verzichtet werden. Durch den Vergleich des ermittelten Kraftmesswertes mit gespeicherten Kraftmesswerten kann besonders einfach eine Anderung des Kraftmesswertes bestimmt werden und auf eine Anderung der wenigstens einen vorgebbaren physikalischen Eigenschaft rückgeschlossen werden.

[0025] Hierdurch können Änderungen physikalischer Eigenschaften, insbesondere kontinuierliche Anderungen prozessbedingter Materialeigenschaften, von Gütern in einem Materialstrom 2 indirekt bestimmt und überwacht werden. Der Materialstrom 2 kann bevorzugt ein Schüttgutstrom 9 oder ein Flugstrom 10 sein. Die Vorrichtung 1 umfasst wenigstens eine Detektionseinrichtung 3, wobei die wenigstens eine Detektionseinrichtung 3 wenigstens ein im Wesentlichen in Richtung des Materialstromes 2 angeordnetes und mit einem Kraftsensor 4 verbundenes Aufprallelement 5 umfasst, was in den Fig. 1 und 2 beispielhaft dargestellt ist. Der Kraftsensor 4 kann bevorzugt eine Wiegezelle oder Kraftmessdose sein.

[0026] Das Aufprallelement 5 weist eine Detektionsoberfläche 6 auf, auf welche zumindest ein Teil der Güter des Materialstromes 2 auftrifft. Der Materialstrom 2 umfasst bevorzugt Partikel bzw. Körner. Die wenigstens eine Detektionseinrichtung 3 umfasst eine Auswerteeinheit, wobei wenigstens ein erster Eingang der Auswerteeinheit mit wenigstens einem ersten Ausgang des Kraftsensors 4 verbunden ist, um einen Kraftmesswert von dem Kraftsensor 4 zu erhalten. Die Auswerteeinheit ist ausgebildet, den ermittelten Kraftmesswert mit gespeicherten Kraftmesswerten zu vergleichen und durch eine Anderung des Kraftmesswertes auf eine Anderung der wenigstens einen vorgebbaren physikalischen Eigenschaft rückzuschließen und wenigstens eine Führungsgröße auszugeben.

[0027] Der sich ergebende Kraftmesswert kann als Referenz zur Überwachung und/oder Steuerung von verfahrenstechnischen Produktionsprozessen herangezogen werden. Der ermittelte Kraftmesswert stellt dabei insbesondere keine absolute physikalische Größe eines zu analysierenden Produktes dar, sondern einen Referenzwert. Dieser ermittelte Kraftmesswert kann bevorzugt direkt zur Überwachung der Stabilität eines verfahrenstechnischen Prozesses herangezogen werden, wenn die Anderung des Kraftmesswertes ausreichend Aufschluss auf die Prozessstabilität gibt. Der Kraftmesswert stellt insbesondere einen Uberwachungsparameter dar.

[0028] Die Vorrichtung 1 wird bevorzugt in Produktionsanlagen 7 zur Überwachung von Materialströmen 2 in industriellen Prozessen verwendet. Die Vorrichtung kann hierzu bevorzugt zur kontinuierlichen Prozessüberwachung von Herstellungsprozessen herangezogen werden, die beispielsweise das spezifische Volumen eines Gutes bzw. eines Produktes ändern, oder auch ein Produkt insofern ändern, dass es prozessbedingt Masse zunimmt, insbesondere bei Beschichtungsprozessen von Schüttgütern. Die Vorrichtung 1 kann auch in Prozessen herangezogen werden, in welchen das Gut bzw. Produkt an Masse verliert, beispielweise in Trocknungsprozessen. Sofern sich die aufzubringende Menge an Beschichtungsmittel oder der Trocknungsgrad der Güter ändert, ändert sich auch die kinetische Energie, die der Materialstrom 2 innehat. Eine Anderung des spezifischen Volumens kommt beispielsweise in Aufschäumprozessen oder anderen stoffexpandierenden Prozessen vor. Die Anderung des spezifischen Volumens führt auch zu einer Anderung des detektierten Anteils des Materialstromes 2. Dadurch ändert sich wiederum die Krafteinwirkung auf das Aufprallelement 5 und gibt bevorzugt indirekt Aufschluss über die Anderung des spezifischen Volumens. Werden Partikel bzw. Körner eines Materialstromes 2 zerkleinert und/oder sortiert, beispielsweise beim Brechen, Mahlen, Sichten oder Sieben, so kann sich beispielsweise das Fließverhalten des Materialstromes 2 oder auch die Sinkgeschwindigkeit von Gütern ändern. Insbesondere in einem Flugstrom 10 wirkt sich dies auf die kinetische Energie des Materialstromes 2 aus.

[0029] Eine Änderung der Masse, des spezifischen Volumens, der Korngröße und der Form der Körner kann somit in einfacher Weise Aufschluss über die Prozessstabilität und über die wenigs-

tens eine vorgebbare physikalische Größe geben.

[0030] Das Messprinzip der Vorrichtung 1 bedient sich der Änderung einer Krafteinwirkung, die ein insbesondere kontinuierlicher Materialstrom 2 auf das wenigstens eine Aufprallelement 4 ausübt. Wenn dieses wenigstens eine Aufprallelement 4 mit einem theoretisch konstantem Materialstrom 2 angeströmt wird, ergibt sich ein konstanter Kraftmesswert, welcher der kinetischen Energie des Materialstromes 2 entspricht.

[0031] Insbesondere nachdem sich auf der Detektionsoberfläche 6 ein konstantes DetektionsvoIlumen 14 aufgebaut hat, kann über die Anderung des Kraftmesswertes ein Rückschluss über die Anderung des Prozesses bzw. der Produkteigenschaften erfolgen.

[0032] Ändert sich prozessbedingt eine physikalische Eigenschaft der Güter des Materialstromes 2 durch beispielsweise einer Anderung des Massenstroms (ms) oder des Volumenstroms (Vs) oder des spezifischen Volumens (vs) oder der Auftreffgeschwindigkeit (ws), so bewirkt diese Änderung auch eine korrelative Anderung der Krafteinwirkung auf das Aufprallelement 4 und demnach eine Anderung des Kraftmesswertes, Die Anderung des Kraftmesswertes kann auch daraus erfolgen, dass sich durch eine Anderung der Form des Materialstromes 2, die Teilmenge des tatsächlich detektierten Materialstromes 2, also der Teil des Materialstromes 2, welcher auf das Aufprallelement 5 trifft und detektiert wird, ändert.

[0033] Unter der Voraussetzung, dass bei einem theoretisch konstanten Gut bzw. Produkt und konstantem Prozess bzw. konstantem Materialstrom die kinetische Energie (Exn) des Materialstromes konstant ist, ergibt sich, dass einer Änderung der kinetischen Energie auch eine Änderung des Prozesses oder eine Änderung des Gutes bzw. Produktes zu Grunde liegt.

[0034] Das Messprinzip erfolgt bevorzugt nach der untenstehenden Gleichung:

m; *w2

Erin = —z—- konstant

[0035] Hierbei stellt Exin die kinetische Energie, ms den Massenstrom und ws die Anströmgeschwindigkeit des Materialstromes 2 dar.

[0036] Die Anströmgeschwindigkeit des Materialstromes 2 ist die Geschwindigkeit des Materialstromes 2 in Metern pro Sekunde. Der Massenstrom kann definiert werden als Volumenstrom pro spezifisches Volumen. Die Einheit des Volumenstromes sind hierbei Kubikmeter pro Sekunde und die Einheit des spezifischen Volumens sind Kubikmeter pro Kilogramm.

[0037] Der Massenstrom m; kann definiert werden nach: N K. a . m; = [9] = =] mit N = [kg +)

[0038] Sofern die Änderung des gemessenen Kraftmesswertes in Korrelation mit der zu erzielenden vorgebbaren physikalischen Eigenschaft ist, kann die Stabilität des Prozesses besonders einfach überwacht werden. Wenn sich ein Faktor zwischen dem ermittelten Kraftmesswert und der tatsächliche vorgebbaren physikalischen Eigenschaft bestimmen lässt, dann können auch absolute Werte dieser Eigenschaft bestimmt werden.

[0039] Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Aufprallelement 5, insbesondere die Anordnung des wenigstens einen Aufprallelements 5, mit dem Kraftsensor 4 kraftentkoppelt zur Umgebung verbunden ist. Durch die Kraftentkopplung wird nur die Kraft des Teiles der Güter des Materialstromes 2 gemessen, wodurch in einfacher Weise ein Messfehler verringert wird.

[0040] Das Aufprallelement 5 kann hierzu mittels eines Armes 19, insbesondere mittels eines Hebelarmes, mit dem Kraftsensor 4 verbunden sein, was in den Fig. 1 und 2 beispielhaft dargestellt ist. Aufgrund der Wahl der Positionierung des Hebelarmes kann die Übersetzung der Kraft und somit die Angriffsfläche auf den Hebel einfach beeinflusst werden. Hierbei ergibt sich eine klare Kraftübertragung und eine mathematisch besonders einfache und genaue Auswertung.

[0041] Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Arm 19 länger als das Aufprallelement 5 ausgebildet ist. Dadurch, dass die Längserstreckung des Armes 19 länger als die Längserstreckung des Aufprallelementes 5 ist, kann das Drehmoment auf den Arm 19 einfach gemessen werden.

[0042] Es kann auch bevorzugt vorgesehen sein, dass der Arm 19 schmäler als das Aufprallelement 5 ausgebildet ist. Hierbei fällt wenig Gut bzw. Produkt auf den Arm 19, wodurch die Messgenauigkeit hoch ist.

[0043] Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Arm 19 insbesondere starr in der Detektionskammer 11 eingespannt ist und das in der Detektionskammer 11 angeordnete Aufprallelement 5 mit dem bevorzugt außerhalb der Detektionskammer 11 angeordneten Kraftsensor 4 über den Arm 19 insbesondere kraftentkoppelt verbunden ist. Das Aufprallelement 5 ist hierbei mit dem Kraftsensor 4 über eine definierte Weglänge mittels des Armes 19 verbunden. Weiters ist ein erster Eingang der Auswerteeinheit mit wenigstens einem ersten Ausgang des Kraftsensors 4 verbunden. Durch diese Anordnung wird eine besonders genaue Ermittlung des Kraftmesswertes ermöglicht.

[0044] Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Aufprallelement 5 mit dem Kraftsensor 4 gelenkig verbunden ist.

[0045] Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Aufprallelement 5 mit einer Vorrichtung zum Kippen und/oder Drehen des wenigstens einen Aufprallelements 5 um einen vordefinierten Winkel gekoppelt ist, um nach vorgebbaren Zeitabständen ein vordefiniertes Volumen von Gütern aus dem Materialstrom 2 von der Detektionsoberfläche 6 zu entfernen. Hierdurch kann einfach und effektiv die Detektionsoberfläche 6 von einem vordefinierten Volumen von bereits detektierten Gütern befreit werden, um weitere Güter aus dem Materialstrom 2 auf die Detektionsoberfläche 6 aufprallen zu lassen und Kraftmesswerte zu ermitteln. Hierdurch kann die Ermittlung des Kraftmesswertes instationär erfolgen wenn bereits erfasstes Detektionsvolumen entfernt wird und noch nicht detektierte Güter des Materialstromes 2 auf dem Aufprallelement 5 auftreffen.

[0046] Es kann weiters bevorzugt vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Aufprallelement 5 durchgängige Offnungen durch die Detektionsoberfläche 6 aufweist. Hierdurch können besonders einfach bereits detektierte Güter kontinuierlich entfernt und durch neues Material ersetzt werden, wodurch ein kontinuierlicher Austausch von bereits detektiertem Material mit einem noch nicht detektierten Material des Materialstromes ermöglicht wird.

[0047] Es kann vorgesehen sein, dass die Öffnungen als parallele Schlitze oder als Ringschlitze ausgeführt sind. Hierdurch wird eine besonders einfache Ausführung der Öffnungen ermöglicht.

[0048] Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Detektionsoberfläche 6 konvex ausgebildet ist. Die konvexe Ausbildung der Detektionsoberfläche 6 ist hierbei in Richtung des Materialstromes 2 gesehen. Hierdurch kann ein vordefiniertes Detektionsvolumen der Güter auf der Detektionsoberfläche 6 einfach vorgegeben werden.

[0049] Es kann auch vorgesehen sein, dass die Detektionsoberfläche 6 konkav ausgebildet ist. Hierbei wird im Falle eines Schüttgutstromes 9 in einfacher Weise ein Schüttgutkegel erzeugt, welcher sich auf der Detektionsoberfläche 6 ansammelt.

[0050] Es kann auch vorgesehen sein, dass die Detektionsoberfläche 6 konkave und konvexe Bereiche aufweist.

[0051] Es kann alternativ vorgesehen sein, dass die Detektionsoberfläche 6 im Wesentlichen eben und ohne Wölbungen ausgebildet ist.

[0052] Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass eine Materialstromzufuhr 8 direkt oberhalb des Aufprallelements 5 angeordnet ist, sodass zumindest ein Teil der Güter des Materialstromes 2 als Schüttgutstrom 9 auf die Detektionsoberfläche 6 des wenigstens einen Aufprallelements 5 auftrifft, was beispielhaft in Fig. 1 dargestellt ist.

[0053] Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Teiles einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer Produktionsanlage 7 mit einer Vorrichtung 1 umfassend eine Detektionskammer 11, wobei in der Detektionskammer 11 ein Aufprallelement 5 angeordnet ist. Das Aufprallelement 5 ist mit einem Kraftsensor 4 bevorzugt starr und kraftentkoppelt über einen Arm 19 verbunden und bildet die Detektionseinrichtung 3 aus. Bevorzugt kann über eine Dosiervorrichtung 12, insbesondere ein Dosierschieber, ein Schneckenförderer, ein Förderband, eine Zellenradschleuse oder mittels gravimetrischer Dosierung, zumindest ein Teil des Materialstromes 2 insbesondere eines Schüttgutstromes 2,9 der Detektionseinrichtung 3 zugeführt werden. Hierbei kann bevorzugt der Teil des Materialstromes 2 der Detektionsoberfläche 6 des Aufprallelements 5 über eine Materialstromzufuhr 8, insbesondere über eine Schurre, Rohrleitung, Kanal oder einen Trichter kontinuierlich über eine definierte Fallhöhe 13 mittels Gravitation 16 zugeführt werden. Die Wirkrichtung der Gravitation 16 ist hierbei durch einen Pfeil angedeutet. Die Strömungsrichtung des Guts ist hierbei durch einen Anströmvektor 18 veranschaulicht. Hierdurch kann sich auf der Detektionsoberfläche 6 ein Detektionsvolumen 14 des Guts ausbilden. Es kann vorgesehen sein, dass nicht der gesamte Teil des der Detektionsvorrichtung 3 zugeführten Materialstromes 2 detektiert werden muss, sondern auch ein nicht analysierter Teil 15 seitlich vorbeifallen darf. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn das Aufprallelement 5 in einem größeren Materialstrom 2, beispielsweise ohne eigener Detektionskammer 11, angeordnet wird. Weiters wird der in die Detektionskammer 11 eingeleitete Materialstrom 2 über einen Auslass 17 abgeleitet, insbesondere zu dem ursprünglichen Materialstrom 2 rückgeleitet.

[0054] Ändert sich hierbei beispielsweise prozesstechnisch das spezifische Volumen im Verlauf der Zeit, so ändert sich das Gewicht des Detektionsvolumens 14 entsprechend. Diese Gewichtsänderung ergibt eine Anderung des Kraftmesswertes und spiegelt somit eine Anderung des Prozesses bzw. wenigstens eine Anderung der physikalischen Eigenschaft des Guts wider.

[0055] Alternativ kann bevorzugt vorgesehen sein, dass eine Materialstromzufuhr 8 horizontal versetzt zu dem Aufprallelement 5 angeordnet ist, sodass zumindest ein Teil der Güter des Materialstromes 2 als Flugstrom 2,10 auf die Detektionsoberfläche 6 des wenigstens einen Aufprallelements 5 auftrifft, was beispielhaft in Fig. 2 dargestellt ist. Fig. 2 zeigt hierzu eine beispielhafte Darstellung eines Teiles einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer Produktionsanlage 7 mit einer Vorrichtung 1 umfassend eine Detektionskammer 11 und einem in der Detektionskammer 11 im Wesentlichen normal zur Gravitation 16 angeordneten Aufprallelement 5. Auch hier ist die Wirkrichtung der Gravitation 16 durch einen Pfeil und die Strömungsrichtung des Guts durch einen Anströmvektor 18 angedeutet. Das Aufprallelement 5 ist mit einem Kraftsensor 4 verbunden. Im Gegensatz zu einem Schüttgutstrom 9 trifft in einem Flugstrom 10 das Gut bzw. Produkt eines Produktionsprozesses auf ein insbesondere in Richtung der Gravitation 16 gerichtetes Aufprallelement 5. Der Flugstrom 10 kann insbesondere ein Aerosol umfassen wobei ein Gas insbesondere als Trägermedium dient. Der Flugstrom 10 wird dem Aufprallelement 5 über eine Materialstromzufuhr 8 über eine definierte Fallhöhe 13 zugeleitet. Es kann vorgesehen sein, dass ein Teil der Güter des Materialstromes 2 an dem Aufprallelement 5 anhaftet und ein Detektionsvolumen 14 ausbildet. Es kann auch hier vorgesehen sein, dass nicht der gesamte Teil des der Detektionsvorrichtung 3 zugeführten Materialstromes 2 detektiert werden muss, sondern auch ein nicht analysierter Teil 15 seitlich vorbeifallen darf. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn das Aufprallelement 5 in einem größeren Flugstrom 10, beispielsweise ohne eigener Detektionskammer 11, angeordnet wird. Weiters wird der in die Detektionskammer 11 eingeleitete Materialstrom 2 über einen Auslass 17 abgeleitet, insbesondere zu dem ursprünglichen Materialstrom 2 rückgeleitet.

[0056] Wenn der Vorrichtung 1 ein Flugstrom 10 unter konstanter Geschwindigkeit zugeführt wird und sich das spezifischen Volumen im Verlauf der Zeit ändert, so ändert sich auch die Bahnlinie der Partikel und führt zu einer Anderung des Anteils an Detektionsvolumen 14, da der nicht analysierte Teil 15 des Flugstromes 10 variiert. Diese Anderung bewirkt eine entsprechende Änderung des Kraftmesswertes und spiegelt somit eine Änderung des Prozesses bzw. eine Änderung der wenigstens einen physikalischen Eigenschaft wider.

[0057] Es kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit eine Datenbank

mit Referenz-Kraftmesswerten und Referenz-Abweichungen für unterschiedliche Güter und unterschiedliche physikalische Eigenschaften der Güter aufweist.

[0058] Hierzu kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit den ermittelten Kraftmesswert mit der Datenbank umfassend Referenz-Kraftmesswerte und Referenz-Abweichungen für unterschiedliche physikalische Eigenschaften unterschiedlicher Güter vergleicht und aufgrund der Änderung einen für die Änderung spezifischen Rückschlussfaktor auswählt und den Kraftmesswert mit dem Rückschlussfaktor zu einer Führungsgröße verknüpft.

[0059] Mittels des Rückschlussfaktors kann bevorzugt auf die tatsächliche zu analysierende physikalische Größe rückgeschlossen werden. Es kann vorgesehen sein, dass der Rückschlussfaktor empirisch durch die Analyse mit Referenzgütern ermittelt wird.

[0060] Es kann weiters bevorzugt vorgesehen sein, dass die Führungsgröße von der Auswerteeinheit an eine Prozesssteuerungseinrichtung übermittelt wird und die Prozesssteuerungseinrichtung ein oder mehrere Produktionsparameter anpasst.

[0061] Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit den ermittelten Kraftmesswert an die Prozesssteuerungseinrichtung übermittelt und die Prozesssteuerungseinrichtung aufgrund der Änderung einen für die Änderung spezifischen Rückschlussfaktor auswählt und den Kraftmesswert mit dem Rückschlussfaktor zu einer Führungsgröße verknüpft.

[0062] Nachfolgend werden Grundsätze für das Verständnis und die Auslegung gegenständlicher Offenbarung angeführt.

[0063] Merkmale werden üblicherweise mit einem unbestimmten Artikel „ein, eine, eines, einer“ eingeführt. Sofern es sich aus dem Kontext nicht anders ergibt, ist daher „ein, eine, eines, einer“ nicht als Zahlwort zu verstehen.

[0064] Das Bindewort „oder“ ist als inklusiv und nicht als exklusiv zu interpretieren. Sofern es sich aus dem Kontext nicht anders ergibt, umfasst „A oder B“ auch „A und B“, wobei „A“ und „B“ beliebige Merkmale darstellen.

[0065] Mittels eines ordanenden Zahlwortes, beispielweise „erster“, „zweiter“ oder „dritter“, werden insbesondere ein Merkmal X bzw. ein Gegenstand Y in mehreren Ausführungsformen unterschieden, sofern dies nicht durch die Offenbarung der Erfindung anderweitig definiert wird. Insbesondere bedeutet ein Merkmal X bzw. Gegenstand Y mit einem ordnenden Zahlwort in einem Anspruch nicht, dass eine unter diesen Anspruch fallende Ausgestaltung der Erfindung ein weiteres Merkmal X bzw. einen weiteren Gegenstand Y aufweisen muss.

Claims (12)

Patentansprüche

1. Vorrichtung (1) zur Ermittlung von wenigstens einer vorgebbaren physikalischen Eigenschaft von Gütern in einem Materialstrom (2), wobei die Vorrichtung (1) wenigstens eine Detektionseinrichtung (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Detektionseinrichtung (3) wenigstens ein im Wesentlichen in Richtung des Materialstromes (2) angeordnetes und mit einem Kraftsensor (4) verbundenes Aufprallelement (5) umfasst, dass das Aufprallelement (5) eine Detektionsoberfläche (6) aufweist, dass die wenigstens eine Detektionseinrichtung (3) eine Auswerteeinheit umfasst, dass wenigstens ein erster Eingang der Auswerteeinheit mit wenigstens einem ersten Ausgang des Kraftsensors (4) verbunden ist, um einen Kraftmesswert von dem Kraftsensor (4) zu erhalten, dass die Auswerteeinheit ausgebildet ist, den ermittelten Kraftmesswert mit gespeicherten Kraftmesswerten zu vergleichen und durch eine Anderung des Kraftmesswertes auf eine Anderung der wenigstens einen vorgebbaren physikalischen Eigenschaft rückzuschließen und wenigstens eine Führungsgröße auszugeben.

2, Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Aufprallelement (5) mit einer Vorrichtung zum Kippen und/oder Drehen des wenigstens einen Aufprallelements (5) um einen vordefinierten Winkel gekoppelt ist, um nach vorgebbaren Zeitabständen ein vordefiniertes Volumen von Gütern aus dem Materialstrom von der Detektionsoberfläche (6) zu entfernen.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Aufprallelement (5) durchgängige Öffnungen durch die Detektionsoberfläche (6) aufweist.

4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsoberfläche (6) konvex ausgebildet ist.

5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsoberfläche (6) konkav ausgebildet ist.

6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit eine Datenbank mit Referenz-Kraftmesswerten und Referenz-Abweichungen für unterschiedliche Güter und unterschiedliche physikalische Eigenschaften der Güter aufweist.

7. Produktionsanlage (7) umfassend wenigstens eine Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiters umfassend wenigstens eine mit der Auswerteeinheit verbundene Prozesssteuereinrichtung zur Überwachung und Steuerung von Produktionsprozessen.

8. Produktionsanlage (7) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Materialstromzufuhr (8) direkt oberhalb des Aufprallelements (5) angeordnet ist, sodass zumindest ein Teil der Güter des Materialstromes (2) als Schüttgutstrom (9) auf die Detektionsoberfläche (6) des wenigstens einen Aufprallelements (5) auftrifft.

9. Produktionsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Materialstromzufuhr (8) horizontal versetzt zu dem Aufprallelement (5) angeordnet ist, sodass zumindest ein Teil der Güter des Materialstromes (2) als Flugstrom (10) auf die Detektionsoberfläche (6) des wenigstens einen Aufprallelements (5) auftrifft.

10. Verfahren zur Ermittlung von wenigstens einer vorgebbaren physikalischen Eigenschaft von Gütern in einem Materialstrom (2), insbesondere unter Verwendung einer Produktionsanlage (7) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei zumindest ein Teil der Güter des Materialstromes (2) auf eine Detektionsoberfläche (6) von wenigstens einem mit einem Kraftsensor (4) verbundenen Aufprallelement (5) einer Detektionseinrichtung (3) auftrifft, wobei die Detektionseinrichtung (3) einen Kraftmesswert ermittelt, wobei eine Auswerteeinheit der Detektionseinrichtung (3) den ermittelten Kraftmesswert mit gespeicherten Kraftmesswerten vergleicht, wobei die Auswerteeinheit eine Anderung des aktuell ermittelten Kraftmesswertes gegenüber den gespeicherten Kraftmesswerten erfasst, wobei die Auswerteeinheit durch die

erfasste Änderung des Kraftmesswertes auf eine Änderung der wenigstens einen vorgebbaren physikalischen Eigenschaft rückschließt und wenigstens eine Führungsgröße ausgibt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit den ermittelten Kraftmesswert mit einer Datenbank umfassend Referenz-Kraftmesswerte und Referenz-Abweichungen für unterschiedliche physikalische Eigenschaften unterschiedlicher Güter vergleicht und aufgrund der Anderung einen für die Anderung spezifischen Rückschlussfaktor auswählt und den Kraftmesswert mit dem Rückschlussfaktor zu einer Führungsgröße verknüpft.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgröße von der Auswerteeinheit an eine Prozesssteuerungseinrichtung übermittelt wird und die Prozesssteuerungseinrichtung ein oder mehrere Produktionsparameter anpasst.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen