Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Stromes von fliessfähigem, insbesondere pulverförmigem oder körnigem Gut
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Stromes von fliess- fähigem, insbesondere pulverförmigem oder körnigem Gut.
Bei vielen automatisch und kontinuierlich ablaufen- den Herstellungs-, Misch-, Trocken-und Abfüllvorgängen in der Industrie ist es notwendig, das Schütt- gewicht oder das Volumen eines Sollgewichtes von fliessfähigen Gütern laufend zu überwachen, um mit den Messresultaten Vorgänge vor oder nach der Mess- stelle steuern zu können.
Bis jetzt werden für solche Zwecke hauptsächlich Waagen verwendet, welche in den zu messenden Strom oder einen Tellstrom. desselben eingeschaltet werden.
Im ersten Fall wird die Kontinuierlichkeit des Ma terialflusses unterbrochen, im zweiten Fall zum minde- sten reduziert, da immer ein Volumen aufgefüllt, dann der Zufluss abgestellt und das Material erst nach der Wägung wieder abgelassen wird. Ist nun die zu prüfende Menge gross, müssen mehrere Waagen eingesetzt oder es muss ein grosses Messvolumen verwendet werden, welche Lösung einen oftmals zu stark integrierten Mess- wert ergibt. Wägt man hingegen, um mit nur einer Waage auszukommen, nur periodisch abgezweigte Proben eines Teilstromes, muss man in Kauf nehmen, dass das Resultat für den Hauptstrom nich unbedingt re präsentativ ist.
Alle diese Systeme bedingen Schieber, Klappen oder sonstige störungsanfällige Absperrorgane m, it unter Umständen komplizierten und teuren me chanischen Antrieben.
Um einen kontinuierlichen Betrieb zu ermöglichen, werden oftmals Bandwaagen eingesetzt, wobei ein gan zes Förderband samt Antriebsmechanismus oder auch nur ein freies Teilstück des Bandes gewogen wird.
Dieses Sys : tem hat die Nachteile, dass entweder bei der Beschickung der Waage zusätzlich kinematische Kräfte auf die Waage einwirken oder dass es bei freifliessenden Schüttgütern sehr schwierig ist, das gewogene Volumen zu kontrollieren. Bei den Systemen, bei welchen nur ein Teilstück des Bandes gewogen wird, kommt zusätzlich noch ein Fehler dazu, welcher von der. Sbarrheit des Förderbandes herrührt.
Es sind. auch Versuche bekanntgeworden, das Volumengewicht von fliessfähigen Gütern mit Hilfe von Beta-und Gammastrahlen zu messen. Die Messge- nauigkeit ist jedoch meistens undb3efridigend, da die Geometrie des Strahlenganges nicht genügend konstant bleibt. Aussderedem herrscht in vielen Betrieben eine Abneigung gegenüber der Verwendung von radioaktiven Isotopen und Röntgenandlgen.
Durch die vorliegende Erfindung sollen die genann ten Nachteile behoben werden. Sie bezweckt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schafren, die gestattet, mit einfachen Mitteln laufend einen Strom von fliess- fähigem Gut überwachen und die Geschwindigkeit des Gutstromes zu bgeinflussen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man den Strom flissfähigen Gutes durch ein rhrartiges Messglied leitet und laufend die auf dasselbe vom fdurchfleissenden Gut ausgeübete vom geweiligen spezifiscehen Gewicht abhängige resultierende Kraft ermittelt und aufgrund desselben die Geschwindigkeit des Gutstromes so beeinflusst, daj die pro Zeiteinhei durchfliejende Gewichtsmenge des Gutes unsbhängig von Veränderungen des spezifischen Gewichtes stets im Bereich des Sollwertes verbleibt.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist gekennzeich- net durch ein mit einer Einrichtung zum Messen der Kraft verbundenes rohrartiges Messglied, dessen Inhalt in Abhängigkeit von der ermittelten kraft verknderbar ist, und durch Mittel, mit denen die Geschwindigeit des Gutstromes ebenfalls in Ahängeigkeit von der er mittelten Kraft beeinflusst werden kann.
Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgememässen Vorrichtung. Anhand derselben wird das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Anlage zum auto matischen Abfüllen einer bestimmten Menge von pulverförmigem oder körnigem Gut in Pakete und
Fig. 2 eine Variante der Anlage nach Fig. 1.
An einem Silo 1 mit trichterförmigem Auslass ist ein senkrechtes Einlaufrohr 2 befestigt. An dieses schliesst sich ein axial bewegliches Messrohr 4 an, des sich über eine Arm 4a auf eine Waage 3 abstützt, so dass in axialer Richtung auf das Messrohr wirkende Kräfte'die Waage 3 beeinflussen. An das Messrohr r schliesst sich ein ortsfester Austaufteil 5 in Form eines Rohres an, das in eine beispielsweise vohimetrisch ar- beitende Dosieranlage 6 mündet. Am unteren Ende des Rohres 5. ist eine Drosselstelle 12 angeordnet. Diese kann jedoch auch durch das in der Dosieranlage 6. an gehäufte Gut. gebildet werden.
Dsr Auslaufteil 5 könnte auch anstatt rohrförmig sich nach oben verjüngend, z. B. kegelförmig ausgebildet sein, so dlass er teilweise von unben in das Messrohr 4 hineinragt. Durch axiale Verschiebung der Teile 5 kann Idann, die Drosselwirkung beeinflusst werden. Aus der Dosieranlage 6, welche nach irgendeinem an sich bekannten Prinzip arbeiten kann, werden z. B. auf einer Förderanlage durchlaufende Pakete 9 mit Gut von konstantem Sollgewicht abgefüllt.
Die Waage 3 wird unter Umständen mit Vorteil als Kompensationswaage ausgebildet.
Anstelle einer Waage könnten auch andeere geeignete Messrichtungen, z. B. elektrische Druckmessdosen, Deh- nungsmessstreifen und dergleichen, verwendet werden.
Theoretische Überlegungen und praktische Vensuche haben gezeigt, dass bei kontinuierlich durch. die Rohre 2, 4, 5 durchlaufendem Gut, sofern dieses zwischen Anfang und Ende des Messrohres 4 gleichfömnig fliesst und den ganzen Rohrquerschnitt ausfüllt, die auf die Waage 3 wirkende Kraft eine bestimmte Funktion des Produktes aus Schüttgewicht des Gutes und Volumen des Messrohres 4 ist.
Der von der Waage 3 gemessene Wert kann z. B. zur Regelung einer Produktionsanlage 7 vor, dem Silo 1 benützt werden. Der Weg der Information A ist in Fig. 1 gestrichelt dargestellt.
Man kans aber auch mittels des von der Waage 3 gemessenen Wertes über Weg B ein Stellglied 8, z. B. das Dosiersystem derart steuren, dass die Pakete 9 mit konstantem Sollgewicht abgefüllt werden. Dies kann z. B. auch durch entsprechende Einwirkungen auf die Drosselstelle 12 geschehen,wodurchdieerforderliche Veränderung der zeitlichen Durchflussmenge errelicht wird. Für die meisten Systeme ist dazu noch ein nicht linsares Zwischengleid 10 notwendig, welches zu einer festgestellten Schüttgewichtsänderung die für die richtige Korrektur benötigte Volumenänderung vorschreibt.
Diese Anordnung lässt sich somit. gut für die Regelung von volumetrischen Dosieranlagen verwenden. S, ie hat jedoch. den Nachteil, dass Nichtlinearitäten der Waage bei der Auslagerung des Zwischengliedes 10 berück- sichtigt werden müssen.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel
Tritt dieser nachteil nicht auf. Sein Aufbau entspricht gmindsätzlich demjenigen nach Fig. 1. Der Unterschied liegt darin, dass das Einlaufrohr 2 tecleskopartig in das Messrohr 4 eingrift. Zudem ist sein unterer Teil über ein Gestänge 2a mit dem Stellglied 8 verbunden und von diesel. aus axial verstellbiar. Ein Faltendbalg 11 verbindet den starren Teil mit dem beweglichen Teil des Einlaufrohres 2.
Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, die durch die Waage 3 gemessene Abweichung vom Sollwert, die dem Stellglied 8 über Weg B über- mittelt wird, durch eine entsprechende Änderung des Messvolumens des Messrohres. 4, durch. axiales Verstellen des Rohnes 2 zu kompensieren. Fü diese Verschiebung wird bei einer Verpackungsanlage vorteilhaft derselbe Antriebsmechanimus wie für die Volumen verstell. ung des Dosiersystams verwendet, wobei ledig- lich das Übersetzungsverhältnis der Verstellhübe, z. B. durch Verändern von hebelarmverhälnissen, angepasst werden muss.
Bei beiden Ausführungsformen kann es notwendig werden, dass in die Tell-un Regelkreise zusätzliche Glieder eingebaut werden müssen, z. B. zur zeitlichen Verzögerung des Signals oder zur Dämpfung desselben.
Ein Materialverlust bei den Übergängen auf das und vom Teilstück 4 kann durch elastische Manschet- ten, Fatbälge oder Treichter und dergleichen vermieden werden.
Das Messvolumen, d. h. die Grösse des Volumes des Teilstückes 4 muss den Verhältnissen entsprechend gewählt werden. Bei Abfüllvorrichtungen von Ver packungsanlagen wird man es vorteilhaft gröss als das Paketvolumen wählen, um einen zuverlässigen Mit telwert für die Regelung zu erhalten. Das Volumen kan, wesentlich vergrössert werden, wenn man das Teilstück 4 ausgebaucht. ausbildet.
Method and device for monitoring a flow of flowable, in particular powdery or granular material
The invention relates to a method and a device for monitoring a flow of flowable, in particular powdery or granular material.
With many automatically and continuously running manufacturing, mixing, drying and filling processes in industry, it is necessary to continuously monitor the bulk weight or the volume of a target weight of flowable goods in order to be able to use the measurement results before or after the To be able to control the measuring point.
Up to now, balances are mainly used for such purposes, which are in the current to be measured or a partial current. be switched on.
In the first case the continuity of the material flow is interrupted, in the second case it is at least reduced because a volume is always filled, then the inflow is switched off and the material is only drained off again after weighing. If the quantity to be tested is large, several scales must be used or a large measuring volume must be used, which solution often results in a measured value that is often too strongly integrated. If, on the other hand, you weigh only periodically branched samples of a partial flow in order to get by with only one balance, you have to accept that the result is not necessarily representative of the main flow.
All of these systems require slides, flaps or other failure-prone shut-off devices with, under certain circumstances, complicated and expensive mechanical drives.
In order to enable continuous operation, belt scales are often used, with an entire conveyor belt including the drive mechanism or just a free section of the belt being weighed.
This system has the disadvantages that either additional kinematic forces act on the scales when the scales are being loaded, or that it is very difficult to control the weighed volume in the case of free-flowing bulk goods. In the case of systems in which only part of the tape is weighed, there is an additional error, which is caused by the. Barreness of the conveyor belt.
There are. Attempts have also become known to measure the volume weight of flowable goods with the help of beta and gamma rays. However, the measurement accuracy is mostly and satisfactory, since the geometry of the beam path does not remain sufficiently constant. Furthermore, in many companies there is an aversion to the use of radioactive isotopes and X-rays.
The present invention is intended to remedy the disadvantages mentioned. Its purpose is to create a method and a device which allows a stream of flowable material to be continuously monitored with simple means and to influence the speed of the material flow.
The method according to the invention is characterized in that the flow of flowable material is passed through a tubular measuring element and the resultant force exerted on the same material by the weaving material, which depends on the specific weight, is continuously determined and, on the basis of this, the speed of the material flow is influenced in such a way that the one flowing through per unit of time The weight of the goods always remains in the range of the target value, regardless of changes in the specific weight.
The device according to the invention is characterized by a tube-like measuring element connected to a device for measuring the force, the content of which can be changed as a function of the force determined, and by means with which the speed of the material flow is also influenced as a function of the force determined can be.
The drawing shows a schematic representation of two exemplary embodiments of the device according to the invention. The method according to the invention is explained on the basis of these, for example. Show it :
Fig. 1 is a side view of a system for automatic filling of a certain amount of powdery or granular material in packages and
FIG. 2 shows a variant of the system according to FIG. 1.
A vertical inlet pipe 2 is attached to a silo 1 with a funnel-shaped outlet. This is followed by an axially movable measuring tube 4, which is supported by an arm 4a on a balance 3, so that forces acting on the measuring tube in the axial direction influence the balance 3. A stationary distribution part 5 in the form of a tube, which opens into a metering system 6 that operates, for example, vohimetrically, connects to the measuring tube r. At the lower end of the tube 5, a throttle point 12 is arranged. However, this can also be caused by the good that has accumulated in the dosing system 6. are formed.
Dsr outlet part 5 could instead of tubular tapering upwards, z. B. be conical, so that it partially protrudes into the measuring tube 4 from below. The throttling effect can then be influenced by axial displacement of the parts 5. From the metering system 6, which can work on any principle known per se, z. B. on a conveyor system passing packages 9 filled with goods of constant target weight.
The balance 3 is advantageously designed as a compensation balance under certain circumstances.
Instead of a balance, other suitable measuring directions, e.g. B. electrical pressure cells, strain gauges and the like can be used.
Theoretical considerations and practical tests have shown that with continuous through. The material passing through the pipes 2, 4, 5, provided that it flows uniformly between the beginning and the end of the measuring pipe 4 and fills the entire cross-section of the pipe, the force acting on the balance 3 is a specific function of the product of the bulk weight of the material and the volume of the measuring pipe 4.
The value measured by the scale 3 can, for. B. to control a production plant 7, the silo 1 are used. The path of the information A is shown in dashed lines in FIG.
But you can also use the value measured by the balance 3 via path B to an actuator 8, z. B. control the dosing system in such a way that the packages 9 are filled with a constant target weight. This can e.g. B. also be done by appropriate actions on the throttle point 12, whereby the required change in the flow rate over time is achieved. For most systems, a non-lens intermediate rail 10 is also necessary, which prescribes the change in volume required for the correct correction for a determined change in bulk weight.
This arrangement can thus. good for controlling volumetric dosing systems. S, ie has. the disadvantage that non-linearities of the balance must be taken into account when relocating the intermediate member 10.
In the embodiment shown in FIG
If this disadvantage does not occur. Its structure basically corresponds to that according to FIG. 1. The difference is that the inlet pipe 2 drifts into the measuring pipe 4 like a telescope. In addition, its lower part is connected to the actuator 8 via a linkage 2a and is powered by diesel. from axially adjustable. A folding bellows 11 connects the rigid part with the movable part of the inlet pipe 2.
In this embodiment it is possible to change the deviation from the nominal value measured by the balance 3, which is transmitted to the actuator 8 via path B, by a corresponding change in the measuring volume of the measuring tube. 4, through. to compensate for axial adjustment of the tube 2. For this shift, the same drive mechanism is advantageously adjusted in a packaging system as for the volume. ung of the dosing system used, whereby only the transmission ratio of the adjustment strokes, z. B. by changing lever arm ratios must be adjusted.
In both embodiments it may be necessary that additional elements have to be built into the Tell-un control loops, e.g. B. to delay the signal or to dampen the same.
A loss of material at the transitions to and from the section 4 can be avoided by using elastic cuffs, fat bellows or funnels and the like.
The measurement volume, d. H. the size of the volume of the section 4 must be selected according to the circumstances. In the case of filling devices for packaging systems, it will advantageously be chosen larger than the package volume in order to obtain a reliable mean value for the regulation. The volume can be increased significantly if the section 4 is bulged. trains.