Dosierbandwaage für kleine Förderleistungen
Um in verfahrenstechnischen Anlagen Schüttgüter über längere Zeiträume in konstanten Mengen zu dosieren, verwendet man z. B. Ausschüttwaagen. Bei diesen werden in gleichbleibenden Zeitabständen gleiche Mengen des Schüttgutes abgewogen, ausgeschüttet und der Anlage zugeführt. Dieser diskontinuierliche Mengenstrom muss über Schüttelrinnen oder Mischer ausgeglichen werden. Der Nachteil einer solchen Dosierung besteht darin, dass in kurzen Zeitabschnitten kein gleichmässiger Mengenstrom erreichbar ist. Bei Verfahren, die gegen solche Schwankungen empfindlich sind, ergeben sich dadurch Schwierigkeiten.
Andere Nachteile der bekannten Waagen sind ihre Anfälligkeit gegen Verschmutzung, die das Dosieren von pulverförmigem oder zu elektrostatischer Aufladung neigenden Schüttgütern erschwert, wenn nicht gar unmöglich macht, sowie die Anwendung mechanisch bewegter Teile und Kontakte, die der Abnutzung und Verschmutzung unterliegen.
Bekannt ist eine kleine Dosierbandwaage mit einem Regelbereich von 0,2 bis 4 kg pro Stunde, wel che die genannten Nachteile aufweist. Nachteilig bei dieser Waage ist ausserdem das verhältnismässig hohe Gewicht, das vor allem durch die zugehörige sehr verwickelt aufgebaute Schaltung bedingt ist.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, obige Nachteile zu beseitigen.
Die erfindungsgemässe Dosierbandwaage für kleine Förderleistungen mit Antriebsmotor und Laufgewichtsbalken ist dadurch gekennzeichnet, dass Band, Antriebsmotor und Laufgewichtsbalken Z-förmig angeordnet und um eine in der Nähe des Abwurfs liegende Gelenkachse pendelnd aufgehängt sind. Zur leichteren Auswechselbarkeit wird der Träger des Bandes zweckmässig einseitig gefasst.
Die Gelenk achse wird vorzugsweise durch Kreuzbänder anstelle von Schneiden und Pfannen dargestellt, da sie unempfindlich gegen Verschmutzung und frei von Reibung sind.
Die Wiegebrücke des Bandes ist beispielsweise muldenförmig ausgebildet. Das untere Trumm des Bandes wird zweckmässig mit Leitblechen gegen herabfallendes Schüttgut abgedeckt. Dadurch wird es möglich, das Band verhältnismässig hoch zu beschütten.
Zwischen Motor und Antriebswelle kann ein Wechselgetriebe zur Wahl von beispielsweise drei verschiedenen, konstanten Bandgeschwindigkeiten angeordnet sein.
Am Laufgewichtsbalken kann zur reibungsfreien Abtastung des Ausschlages ein Differentialtransformator angeordnet sin.
Vor dem Band wird zweckmässig eine Zubringeeinrichtung angeordnet. Besonders vorteilhaft ist es, an den Differentialtransformator einen elektronischen PI-Regler anzuschliessen, dessen Ausgangsstrom die Zubringeeinrichtung steuert.
Sehr günstige Regeleigenschaften ergeben sich, wenn man beispielsweise ein hohes Rückstellmoment des Wiegependels bei möglichst kleinem Trägheitsmoment wählt, damit die Schwingdauer der Waage klein gehalten werden kann. Damit sind nicht nur niedrigere, sondern auch relativ hohe Bandgeschwindigkeiten zulässig, was vorzugsweise einen grossen Regelbereich ermöglicht.
Die durch das hohe Rückstellmoment bedingte geringe mechanische Empfindlichkeit kann durch einen grossen Verstärkungsgrad des elektronischen Reglers ausgeglichen werden.
Da die Wiegebrücke vorzugsweise nur sehr kleine Bewegungen macht, wird zweckmässigerweise die Ab weichung der Waage von der Nullage durch ein empfindliches, an den Verstärker angeschlossenes elektrisches Messinstrument angezeigt.
Es ist demnach ausserordentlich wichtig, dass die Dosierbandwaage, in der das Band die eine, der Laufgewichtsbalken mit den Gewichten die andere belastete Seite bilden, in Z-Form ausgeführt ist.
Die Z-förmige Ausbildung erlaubt es, das Förderband mittels einer Zwischenwand von den übrigen schwingenden Teilen der Waage, die mittels einer durchsichtigen Kunststoffhaube abgedeckt werden, zu trennen. Man verhindert dadurch bei staubenden Gütern ein Verschmutzen der für die Gewichtsermittlung notwendigen Waagenteile und eine dauernd zunehmende Verschiebung des Nullpunkts.
Zusätzlich kann in den durch die Haube eingeschlossenen Raum unter Überdruck stehende Luft eingeblasen werden. Man erreicht dadurch einen sicheren Abschluss gegen Staub.
Eine beispielsweise Ausführung der erfindungsgemässen Dosiereinrichtung wird anhand der Zeich- nungen näher beschrieben, und zwar zeigt Fig. 1 die gesamte Einrichtung in Seitenansicht, Fig. 2 die Einrichtung im Grundriss und Fig. 3 einen Schnitt durch das Band und die Wiegebrücke.
In einem Rahmen 1 ist ein Förderband 2 zwischen einer Umlenkrolle 3 und einer zylindrischen Antriebsrolle 4 angeordnet. Die Umlenkrolle 3 ist ballig ausgeführt, um ein seitliches Wandern des Förderbandes zu verhindern. Die Umlenkrolle 3 ist in Lagern 5 und 6, die Antriebsrolle 4 in Lagern 7 und 8 festgelegt. Das Förderband 2 wird von einem Motor 9 angetrieben. Das obere Trumm des Förderbandes 2 läuft über einer Mulde 10, wodurch gleichfalls ein seitliches Wandern des Bandes erschwert wird. Au sserdem wird dadurch die zulässige Schütthöhe auf dem Förderband vergrössert. Das untere Trumm ist durch die Leitbleche 29 abgedeckt.
Das Förderband 2 schwingt in bekannter Weise um die in der Nähe der Abwurfstelle 11 liegende Gelenkachse 12. Dies verleiht der Waage günstige Regeleigenschaften. Alle um die Gelenkachse 12 pendelnden Teile sind möglichst leicht gebaut, um eine kleine Schwingungsdauer zu erreichen und die Geschwindigkeit der Regelung zu erhöhen.
Als Gegengewicht für das um die Gelenkachse 12 schwingende Band 2 mit den zugehörigen Halteteilen dient ein Laufgewichtsbalken 13 auf der anderen Seite der Gelenkachse, der mit Laufgewichten 14 und 15 versehen ist. Das schwingende System der Waage besteht demnach aus dem Band 2, dem Motor 9 und dem Laufgewichtsbalken 13 und ist Z-förmig ausgebildet. Dadurch wird es möglich, das Band 2 durch eine Zwischenwand 16 von den übrigen Teilen der Waage zu trennen. Diese werden durch Wände 17 abgeschlossen und so gegen Staub geschützt. Zwischenwand 16 und Wände 17 bilden einen Raum 19, in den Druckluft über eine Öffnung 18 eingeblasen werden kann.
Da mindestens die eine Lagerung der Gelenkachse 12 staubgefährdet ist, wird sie nicht, wie sonst bei Waagen üblich, durch Pfannen und Schneiden dargestellt, sondern durch die vom Instrumentenbau her bekannte schmutzunempfindliche reibungsfreie Kreuzbandaufhängung 28 gebildet. Die Dämpfung des Regelkreises erfolgt durch eine bekannte Wirbelstromdämpfung 20. Die Ausschläge der Waage werden durch einen Differentialtransformator 21 reibungsfrei abgetastet. Über einen elektronisch arbeitenden Regler 22 wird ein Zubringer 23 proportional und integral verstellt. Als Zubringer verwendet man beispielsweise eine Vibrationsrinne 24, die unter einem Behälter 25 angeordnet ist.
Der elektronische Regler ist ein Pl-Regler. Da die elektronische Verstärkung sehr hoch gewählt wird, genügt eine geringe mechanische Empfindlichkeit der Waage. Dies bedeutet, dass man die Rückstellkraft des Z-förmigen Pendels gross und damit die Schwingungsdauer der Waage klein halten kann. Man wird die Rückstellkraft zweckmässig so wählen, dass sich eine Schwingungsdauer von weniger als 2 Sekunden ergibt.
Die Folge davon ist eine schnell wirkende Regelung, die nicht nur niedere, sondern auch hohe Bandgeschwindigkeiten zulässt. Dies wird dadurch erreicht, dass zwischen Motor 9 und der zylindrischen Antriebsrolle 4 ein Wechselgetriebe 26 mit drei Gängen im Untersetzungsverhältnis von je 1 : 5 angeordnet ist. Da die Nutzlast des Bandes 2 im Verhältnis 1 : 10 verändert werden kann, z. B. zwischen 10 und 100 g, ergibt sich insgesamt ein Regelbereich von 1: 250, d. h. man kann die stündlich zuzudosierende Menge zwischen 0,2 und 50 kg verändern. Der Sollwert wird durch die beiden Laufgewichte (14 fein, 15 grob), deren Masse sich wie 1 : in) verhalten, eingestellt.
Die vom Differentialtransformator 21 kommende, jweils oberhalb und unterhalb der Gleichgewichtslage um 1800 phasenverschobene Wechselspannung wird in einem zweistufigen Vorverstärker verstärkt. Der Proportionalanteil der Regelung wird erhalten, indem ein Leistungsverstärker so gesteuert wird, dass die Änderung des Stromes im Zubringerorgan der Abweichung der Waage proportional ist. Der Proportionalbereich ist stetig einstellbar. Die Ausgangsspannung des Vorverstärkers steuert zugleich vorzugsweise einen Servomotor, der über eine Rutschkupplung mit einem Regelwiderstand verbunden ist. Der Widerstand liegt zusammen mit der Vibrationsrinne 24 im Ausgangskreis des Leistungsverstärkers und bildet den integralen Anteil der Regelung. Die Regelung (P- und I-Anteil) erfolgt demnach direkt durch Steuerung des Mengenstromes in der Vibrationsrinne 24.
Die hier beschriebene Anordnung und Schaltung zur Regelung ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
Infolge der oben erwähnten geringen mechanischen Empfindlichkeit der Waage wird die Abweichung von der Nullage durch einen mechanischen Zeiger am Wiegebalken nur bei grossen Ausschlägen ausreichend genau angezeigt. Deshalb wird nach dem Vorverstärker und einer anschliessenden phasenabhängigen Gleichrichtung ein elektrisches Instrument 27 angeordnet, das die Nullabweichung empfindlicher anzeigt.