CN100439871C - 用于测量颗粒物质的质量流率的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及测量以为动的方向的预定方向移动的颗粒物质流的质量流率的装置，其特征在于：其在颗粒物质流内并具有由在内外表面间限定的管状壁组成的称量单元，其具有体积、截面、重量预定值，且设置为颗粒物质流穿过它；至少在第一预定时间间隔称量由称量单元和包含在其中的颗粒物质的量构成的整体及产生至少代表该重量的值的第一信号的第一设备；至少在第一预定时间间隔测量流经称量单元的颗粒物质流动速度并产生代表包含在其中的颗粒物质流动速度的第二信号的第二设备；用第一信号、第二信号、称量单元体积、截面以及重量预定值计算颗粒物质体积密度，在第一预定时间间隔流经其的颗粒物质质量流率及产生代表该质量流率的第三信号的第三设备。

Description

用于测量颗粒物质的质量流率的装置
技术领域
本发明涉及用于测量颗粒物质的流的质量流率的装置，该颗粒物质按预定方向，即流的所述预定方向移动。
本发明更明确地涉及这样的装置：其用于测量引入挤压机内的成分，例如主要成分的质量流率，而且如果结合计量系统一起使用，其还用于测量附加成分，例如浓色母料的质量流率。
背景技术
颗粒物质尤其指代的是球粒、重新研磨物质、粗粉末、塑胶母料，但并不仅仅指代这些。
本发明对于测量如挤压机等机器的颗粒物质的消耗率是非常有用的。
当多个成分用于挤压出多个重叠层时、并且在挤压生产线上难以或不可能测量每一层的厚度时，测量引入挤压机内的每一个成分的质量流率是尤其重要的。
已知用于测量颗粒物质的质量流率的不同装置，例如在US-A-6,732,597和EP-A-0213524中描述的。这些装置通常基于进料斗的“重量损失”的测量，只有当所测量进料斗内的重量差别与总进料斗重量相比足够大时，才可能获得良好的精度。
发明内容
本发明的一个目的是获得一种装置，其使得在短时间内以增加的精度来测量质量流率成为可能。
对于低流率或在流率转变期间，使用这种装置以增加的精度来测量质量流率是尤其重要的。
本发明的另一个目的是一种装置，其用于测量质量流率，该装置为简单机械结构，其紧凑、坚固可靠并且易于清洗。
为实现这些目的，本发明具有根据权利要求1所述的装置，作为其主题。
附图说明
通过阅读以下以非限定实例的形式给出的参照附图的描述，可以更好地理解本发明，在根据大致垂直平面的横截面内观察，附图显示了根据本发明的装置。
具体实施方式
参考附图，可以看到第一装置，所述装置1用于测量颗粒物质3的流40的质量流率DM，颗粒物质按预定方向63，即流的所述预定方向63移动。
以优选的但非限定的方式移动，颗粒物质3意在被引入例如挤压机的第二装置5中。
根据本发明，用于测量质量流率1的装置1位于颗粒物质3的流40中，并具有：
-由管状壁60构成的称量单元6，在内表面61和外表面62之间限定管状壁，该称量单元6具有预定值为V的体积、预定值为C的截面、预定值为W的重量，并且设置该称量单元为使颗粒物质3的流40穿过称量单元，
-第一设备7，其至少在第一预定时间间隔Z内：
·称量由称量单元6以及包含在此称量单元6中的颗粒物质3的量构成的整体，并且
·产生第一信号S1，其至少代表由称量单元6以及包含在所述称量单元6中的颗粒物质3的量构成的整体的重量值P，
-第二设备8，至少在第一预定时间间隔Z期间，其测量流经称量单元6的颗粒物质3的流动速度E，并且产生第二信号S2，其代表包含在所述称量单元6中的颗粒物质3的流动速度E，
-第三设备9，其使用第一信号S1、第二信号S2、称量单元6的体积预定值V、所述称量单元6的截面预定值C以及称量单元6的重量预定值W，从而
·计算颗粒物质3的体积密度Q，
·计算在第一预定时间间隔Z期间流经称量单元6的颗粒物质3的质量流率DM，并且
·产生第三信号S3，其代表在第一预定时间间隔Z期间流经称量单元6的颗粒物质3的质量流率DM。
以优选的但非限定的方式，以流的预定方向63移动的颗粒物质3的流40移动穿过管道4，并且通过开口，即位于管道4的端部42处的所述第一开口41离开所述管道4。
用于测量质量流率的装置1位于所述管道4的第一开口41的下游。
单词“管道”指代用于将上游的颗粒材料传送至用于测量质量流率的装置1的任何设备。
优选地，称量单元6具有至少局部透明的管状壁60，以便允许从该称量单元6的外部观察靠着其内表面61流动的颗粒物质3，并且第二设备8具有：
-第四设备10，其至少在第一预定时间间隔Z期间，通过管状壁60获取并记录与称量单元6的壁60的内表面61接触的颗粒物质3的两个连续图像，这两个连续图像构成了第一图像201和第二图像202的组2，
-第五设备11，其用来
·比较两个连续图像的组2的第一图像201和第二图像202，并且
·确定颗粒物质3在第一预定时间间隔Z期间的位移值L，并且
·产生第四信号S4，其代表在第一预定时间间隔Z期间流经称量单元6的颗粒物质3的位移值L，
-第六设备12，其使用第四信号S4，并且作为第一预定时间间隔Z的值的函数，
·计算流经称量单元6的颗粒物质3的流动速度E，以及
·产生第二信号S2，其代表包含在所述称量单元6中的颗粒物质3的流动速度E。
在附图中，
由称量单元6以及包含在所述称量单元6中的颗粒物质3构成的整体的重量值P的参考符号“P”与第一信号S1的参考符号“S1”相关，
流动速度E的参考符号“E”与第二信号S2的参考符号“S2”相关，
质量流率的参考符号“DM”与第三信号S3的参考符号“S3”相关，
位移L的参考符号“L”与第四信号S4的参考符号“S4”相关，
例如，第二信号S2可以送往第七设备13，以便在预定期间内记录该第二信号的值。
本领域中的普通技术人员可以采取这些措施，以实现该功能。
由于颗粒物质具有由设备9计算的某个体积密度Q，且称量单元6也具有已知值C的截面，所以在第一预定时间间隔Z期间的质量流率DM的值是流动速度E的值和体积密度Q的值的函数。
优选地，称量由称量单元6以及包含在此称量单元6中的颗粒物质3的量构成整体的第一设备7：
-在第一预定时间间隔Z期间，获得多个重量，并且
-产生第一信号S1，其代表在所述第一预定时间间隔Z期间由称量单元6以及包含在所述称量单元6中的颗粒物质3的量构成的整体的平均重量。
同样以优选的方式：
-在第一预定时间间隔Z期间，第四设备10定期获取并记录流经称量单元6的颗粒物质3的连续图像，并且
一第五设备11定期比较两个连续图像的每个组2的第一图像201和第二图像202，从而产生第四信号S4，其代表在第一预定时间间隔Z期间流经称量单元6的颗粒物质3的位移的值L。
第四设备10具有摄影机100和图像抓取器101。
第五设备11具有图像处理系统110，其分析第一图像201和第二图像202，从而确定微粒30在第一预定时间间隔Z期间的位移。
本领域的普通技术人员也可以采取最后提到的措施，以实现这些功能。
可以看出：提出的测量质量流率的装置将重量测量与流经称量单元6的颗粒物质3的移动速率的光学测量相结合。
以优选的但非限定的方式，称量单元6以这样一种方式定位，即颗粒物质3在该称量单元6内垂直流动，但该垂直流动不是强制性的。
可以认识到：在充满了颗粒物质3的管状壁60的情况下，所述颗粒物质3的位移在距离管状壁60的两个端部适度的距离处是连贯的，即构成所述颗粒物质3的所有微粒30自身以相同速度移动，如同这些微粒30构成了块体。
称量单元6优选地具有：
-用于颗粒物质3进入称量单元6中的第二开口64，和用于颗粒物质3从称量单元6离开的第三开口65，以及
-位于第二开口64的水平上的第一元件66，通过将位于所述称量单元6上游的颗粒物质3施加在称量单元6上的作用限定到最小值，其允许颗粒物质在称量单元6中流动，
-位于第三开口的水平上的第二元件67，其将称量单元6和位于所述称量单元6下游的颗粒物质3之间的相互作用限定到最小值。
同样按优选的方式，称量单元6的壁60至少部分地由材料68组成，该材料以以下方式选定：称量单元6的内表面61和颗粒物质3之间的摩擦系数具有尽可能低的值，以便与所述内表面61接触的微粒30彼此之间不会产生相对位移。
在附图中，作为实例，第一设备、第二设备、第三设备、第四设备、第五设备、第六设备和第七设备以功能块来代表，其接收信号和输入量和/或产生信号。
在附图中，第一预定时间间隔Z的已知值、密度Q的值、称量单元6体积的预定值V、所述称量单元6的截面的预定值C以及称量单元6的重量预定值W分别由字母Z、Q、V、C、W表示。
这些值被认为是输入量，并且用附上了适当参考数字或符号的箭头表示。
以优选的方式：
-第一元件66具有：
·第一部分660，其相对于第二开口64轴向定位，并且相对于颗粒物质3的流的预定方向63位于此第二开口64的上游，其
具有预定形状和预定的第一截面，
从而产生颗粒物质3的第一流，
其具有第二截面，带有第一轴向空洞，
·第二部分661，其位于相对于第二开口64的周边和第二开口的水平上，其
具有预定形状和预定的第三截面，
从而将具有第二截面的第一流转化为
具有与所述第一截面大致相等的第四截面的第二流，
-第二元件具有：
·第三部分670，其相对于第三开口65轴向定位，并且相对于颗粒物质3的流的预定方向63位于此第三开口65的上游，其
具有预定形状和预定的第五截面，
从而产生颗粒物质3的第三流，
其具有第六截面，带有第二轴向空洞，
·第四部分671，其位于相对于第三开口65的周边和第三开口的水平上，其
具有预定形状和预定的第七截面，
从而将具有第六截面的第三流转化为
具有与所述第五截面大致相等的第八截面的第四流。
根据本发明，测量质量流率的装置1位于所述管道4的开口端41和第二装置5的开口51，即所述第四开口51之间。
以优选的但非限定的方式：
-第一截面、第四截面和第八截面为圆形，并且
-第二截面和第六截面为环状。

Claims (8)

1、测量颗粒物质(3)的流(40)的质量流率(DM)的装置(1)，该颗粒物质以预定方向，即流的预定方向(63)移动，该装置(1)位于颗粒物质(3)的流(40)内，并且具有：
-由管状壁(60)组成的称量单元(6)，在内表面(61)和外表面(62)之间限定该管状壁，该称量单元(6)具有
体积预定值(V)，
截面预定值(C)，
重量预定值(W)，
并且设置该称量单元为使颗粒物质(3)的流(40)穿过该称量单元，
-第一设备(7)，其至少在第一预定时间间隔(Z)期间：
·称量由称量单元(6)以及包含在该称量单元(6)中的颗粒物质(3)的量构成的整体，以及
·产生第一信号(S1)，其至少代表由称量单元(6)以及包含在所述称量单元(6)中的颗粒物质(3)的量构成的整体的重量的值(P)，
-第二设备(8)，至少在第一预定时间间隔(Z)期间，其测量流经称量单元(6)的颗粒物质(3)的流动速度(E)，并且产生第二信号(S2)，其代表包含在所述称量单元(6)中的颗粒物质(3)的流动速度(E)，
-第三设备(9)，其使用
第一信号(S1)，
第二信号(S2)，
称量单元(6)的体积预定值(V)，
所述称量单元(6)的截面预定值(C)以及
称量单元(6)的重量预定值(W)，从而
·计算颗粒物质(3)的体积密度(Q)，
·计算在第一预定时间间隔(Z)期间流经称量单元(6)的颗粒物质(3)的质量流率(DM)，以及
·产生第三信号(S3)，其代表在第一预定时间间隔(Z)期间流经称量单元(6)的颗粒物质(3)质量流率(DM)，
该装置特征在于：称量单元(6)具有至少局部透明的管状壁(60)，以便允许从该称量单元(6)的外部观察靠着其内表面(61)流动的颗粒物质(3)，并且第二设备(8)具有：
-第四设备(10)，其至少在第一预定时间间隔(Z)期间，通过管状壁(60)获取并记录与称量单元(6)的壁(60)的内表面(61)接触的颗粒物质(3)的两个连续图像，这两个连续图像构成了第一图像(201)和第二图像(202)的组(2)，
-第五设备(11)，其用来
·比较两个连续图像的组(2)的第一图像(201)和第二图像(202)，并且
·确定在第一预定时间间隔(Z)期间颗粒物质(3)的位移值(L)，以及
·产生第四信号(S4)，其代表在第一预定时间间隔(Z)期间流经称量单元(6)的颗粒物质(3)的位移值(L)，
-第六设备(12)，其使用第四信号(S4)，并且作为第一预定时间间隔(Z)的值的函数，
·计算流经称量单元(6)的颗粒物质(3)的流动速度(E)，以及
·产生第二信号(S2)，其代表包含在所述称量单元(6)中的颗粒物质(3)的流动速度(E)。
2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：称量由称量单元(6)以及包含在该称量单元(6)中的颗粒物质(3)的量构成的整体的第一设备(7)：
-在第一预定时间间隔(Z)期间，获得多个重量，以及
-产生第一信号(S1)，其代表在所述第一预定时间间隔(Z)期间由称量单元(6)以及包含在所述称量单元(6)中的颗粒物质(3)的量构成的整体的平均重量。
3、根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：
-在第一预定时间间隔(Z)期间，第四设备(10)定期获取并记录流经称量单元(6)的颗粒物质(3)的连续图像，以及
-第五设备(11)定期比较两个连续图像的每个组(2)的第一图像(201)和第二图像(202)，从而产生第四信号(S4)，其代表在第一预定时间间隔(Z)期间流经称量单元(6)的颗粒物质(3)的位移的值(L)。
4、根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：称量单元(6)具有：
-用于颗粒物质(3)进入称量单元(6)中的第二开口(64)，和用于颗粒物质(3)从称量单元(6)离开的第三开口(65)，以及
-位于第二开口(64)的水平上的第一元件(66)，通过将由位于所述称量单元(6)上游的颗粒物质(3)施加在称量单元(6)上的作用限定到最小值，其允许颗粒物质在称量单元(6)中流动，
-位于第三开口的水平上的第二元件(67)，其将称量单元(6)和位于所述称量单元(6)下游的颗粒物质(3)之间的相互作用限定到最小值。
5、根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：称量单元(6)的壁(60)至少部分地由材料(68)组成，该材料以以下方式选定：称量单元(6)的内表面(61)和颗粒物质(3)之间的摩擦系数具有尽可能低的值，以便与所述内表面(61)接触的微粒(30)彼此之间不会产生相对位移。
6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于：
-第一元件(66)具有：
·第一部分(660)，其相对于第二开口(64)轴向定位，并且相对于颗粒物质(3)的流的预定方向(63)位于该第二开口(64)的上游，其具有预定形状和预定的第一截面，从而产生颗粒物质(3)的第一流，其具有第二截面，带有第一轴向空洞，
·第二部分(661)，其位于相对于第二开口(64)的周边和第二开口的水平上，其具有预定形状和预定的第三截面，从而将具有第二截面的第一流转化为具有与所述第一截面相等的第四截面的第二流，
-第二元件具有
·第三部分(670)，其相对于第三开口(65)轴向定位，并且相对于颗粒物质(3)的流的预定方向(63)位于该第三开口(65)的上游，其具有预定形状和预定的第五截面，从而产生颗粒物质(3)的第三流，其具有第六截面，带有第二轴向空洞，
·第四部分(671)，其位于相对于第三开口(65)的用边和第三开口的水平上，其具有预定形状和预定的第七截面，从而将具有第六截面的第三流转化为具有与所述第五截面相等的第八截面的第四流。
7、根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：
-以流的预定方向(63)移动的颗粒物质(3)的流(40)移动穿过管道(4)，并且通过开口，即位于管道(4)的端部(42)处的所述第一开口(41)离开所述管道(4)，以及
-用于测量质量流率的所述装置(1)位于所述管道(4)的第一开口(41)的下游。
8、根据权利要求7所述的装置，其特征在于：颗粒物质(3)意在被引入至第二装置(5)中：
测量质量流率的所述装置(1)位于所述管道(4)的开口端(41)和第二装置(5)的开口(51)，即所述第四开口(51)之间。
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