CN100542665C - 用于连续控制固体材料排出的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

已知流动性能差的固体材料能够造成越过贮仓的排出横剖面的不均匀的固体材料的质量流。如果贮仓内的固体材料还被加热或冷却，不均匀的质量流能够导致例如温度的变化和/或因此导致变化的产品质量。按照本发明，可以解决上述问题，因此揭示了关于固体材料贮仓的方法和排出装置以及固体材料贮仓，允许均匀地越过贮仓的横剖面的可控的固体材料排放。固体材料排放的横剖面分为若干、较佳地相等的局部横剖面，连续可控的排出装置连接于诸局部横剖面。从可控的排出装置排出的圆体材料流能够被收集在其下方设置的连续传送器上和被传输。依据来自若干相等的传感器的测量信号控制来自连续排出装置的均匀的固体材料质量排放，相对于各传感器，依靠排放装置的传送器功率，记录在贮仓的相应的局部内的局部质量流。在使用导电固体材料、利用电极、用电阻加热法在贮仓中对该固体材料加热的场合，用电极处所测得的电流实现排出装置的控制。

Description

用于连续控制固体材料排出的方法和装置
技术领域
本发明涉及从带有多边形或圆形排出横剖面的贮仓排出固体材料的方法，其中固体材料连续流动通过贮仓。
本发明还涉及用于具有多边形或圆形排出横剖面的固体材料贮仓的排出装置、以及固体材料贮仓，其中贮仓被设计成供流动通过其的固体材料所用。
背景技术
关于从带有矩形或方形排出口的贮仓的计量的取出，已知当使用其中螺杆具有一不变的核心和外径的特性和具有不变的螺杆节距的螺杆传送器时，仅仅在贮仓的后端处取出散装的材料，同时在贮仓的前区形成一死区。依靠例如通过在传送器方向减小核心直径和增加外径或螺杆节距修改螺杆几何形状螺杆，能够沿着整个排出横剖面获得散装材料，SCHULZE，Dietmar.散装材料技术的基础和可能性，《散装材料工业的散装材料信息》(Agrichema有限公司)。
1987年5月26日的DE3717748(ZIPPE GMBH U.CO，6980WERTHEIM)揭示了用于预热散装材料的平板热交换器，其中由带有相同传送器输出的安装凸缘的、不可控的振荡传送器的对称设置的输出轴避免了在热交换器的下端处的固体材料的不规律取出问题。
在流动性能很差的散装材料的情况下，然而这些已知措施仍旧常常造成在装置的横剖面上固体材料的不均匀的质量流量。如果在贮仓内的固体材料同时被加热或冷却，或者如果在固体材料流动的整个期间发生一反应，从而例如在局部的不同温度下能够产生不等的质量流量、因此不同的产品质量。
1982年4月20日的DE 3214472(EIRICH，HUBERT ET AL)揭示了用于加热导电散装材料的设备的可控的排出装置，其中排出速度和电加热功率相互匹配，以便实现在排出产品中温度尽可能不变。
通过由相对设置的电极进行电阻加热而对导电散装材料加热的装置中，诸电极处的功率输入取决于设置在其间的散装材料的电阻。由于通过散装材料的电流有沿着最小电阻的路径流动的趋势，当处理越过贮仓式装置横剖面的不规则物质流时，其结果产生较快流动和较慢流动的诸区域之间的温度差。尤其在包括关于进入物质的变化的流动特性的情况下，例如由于改变了进入温度、材料水分含量或颗粒尺寸分布，至少没有办法影响离开固体材料贮仓的局部不同的排出速度，这成为该情况所造成的后果。
发明内容
本发明的问题是提供用于固体材料贮仓的方法和排出装置以及能够装备这排出装置的固体材料贮仓，该装置允许在贮仓的横剖面上为有规则的一可控的固体材料排放，从而允许在流过贮仓时被物理或化学处理的散装材料的生产，这些处理尤其是被加热或冷却，并带有尽可能均匀的特性、尤其带有稍许温度差。此外在它的较佳结构中，本发明允许采用自动化，以改变在所使用的进入物质方面的流动性能。
为此，本发明提供一种从带有一多边形或圆形排出横剖面的一贮仓排出一固体材料的方法，其中该固体材料连续流过贮仓，排出横剖面分为多个局部横剖面部分，并分别地设置和控制各局部横剖面的排出速度，根据从关于固体材料的一测量参数得到的一测量信号控制各局部横剖面的排出速度，所述测量参数是对于贮仓的一局部检测的，该局部与相应的局部横剖面相关联，其特征在于，依据代表在贮仓的局部横剖面内的固体材料质量流的一测量信号控制各局部横剖面的排出速度。
本发明还提供一种用于带有贮仓固体材料流过的一多边形或圆形排出孔的一贮仓的排出装置，排出装置具有设置了诸单独排出件的多个单独的排出局部横剖面，其中诸排出件是可以相互单独控制的，其中提供了用于检测一测量参数的装置，所述测量参数代表固体材料的物理或化学性能，在固体材料流过贮仓时变化，并用作为一控制参数，其特征在于，具有用于对各局部横剖面测量固体材料质量流的诸装置。
本发明还提供一种用于固体材料的具有一多边形或圆形排出横剖面的贮仓，其中贮仓被设计通过连接在贮仓下游的排出件供固体材料流动通过，排出横剖面分为多个局部横剖面部分，所述贮仓具有用于检测测量参数的至少一传感器，该传感器设置在贮仓的装填容积中，用来代替或附加于设置在连接在贮仓下游的相应的诸排出件内的或该诸排出件下游的诸传感器，其特征在于，传感器被设计成用于检测代表所述固体材料的流速的测量参数，所述排出件包括基于所述流速而被控制的装置。
按照本发明的贮仓排放将取出横剖面或排放横剖面分为多个较佳地相互相等的局部横剖面，每一个横剖面的相应的连续可控的排放件是装有凸缘的。能够例如由设置在其下的连续的传送装置将从可控的排放件输出的固体材料流收集起来并将其输出。
在该情况下依据来自多个类似传感器的测量信号控制在连续工作的排放件处的固体材料的均匀排放，传感器检测在贮仓的相应局部中的、经由与相应传感器关联的排放件的传送器传送的局部通行的质量流或另一测量参数。
为了检测局部质量流，例如可以利用在电加热的传感器处的电功率输入，以保持在传感器末端的预设温度、GERL、Stefan等人：用于静止矿石的在线残余湿度测量的基于晶体管的传感器《技术测量》，1997、卷64、7/8号、第268-275页，或者，在导电散装材料的情况下，在相对设置的电极处的电流强度。
液体或蒸汽流过的热交换器的局部能量输入也能够被检测和利用为关于局部质量的信号。
而且，通过相对于每个排放件称重、并与排放件的各自的排放速度相关联可以直接确定在与贮仓的局部相关联的各排放件中的固体材料质量流。
此外，在材料流连续通过贮仓的情况下，以在流动通过其间贮仓内的装填高度保持不变的方式、由排放件的回转速度使该质量流量适应于加料件的加料质量流量。
材料的均匀的可控的取出例如允许在贮仓的整个横剖面上的产品的均匀加热/冷却，而没有局部的不同的产品温度。同时也能够完全使用热传送装置。
作为一可替换选用的措施，通过测量贮仓的温度能够实行各排放件的排放速度的控制。对于贮仓的全部区域内的均匀的加热功率，在其中它保留较长时间的那些区域内对固体进行较多的加热。在横剖面上有不规则分布的加热功率的情况下，某些区域被较多地加热和某些区域被较少地加热，在相同的高度处，如果现在测量在贮仓内或在排放件的区域内的温度，也能够修改诸排放件的传送速度，使在从贮仓取出时来自所有区域的固体材料有相同的温度。换句话说，如果所测量的固体材料温度低于一预定的第一基准值，就下降在一区域内的排放速度，如果所测量的固体材料温度高于一第二基准值，就增大该排放速度。这样总体上保证了关于固体材料的均匀的排放温度，在排放横剖面的所有局部横剖面中该温度在第一和第二基准值(也可以是相同的)之间。在该方面可以使用在该技术状况中是已知的多种控制程度，例如PID控制。
附图说明
以附图中的示例方式示意地示出了本发明，在附图中：
图1是一贮仓的示意立体图，该贮仓被分为四个部分，并带有质量流传感器、信号评价和控制单元和可控的输出螺杆，
图2是沿着图1中的剖面X—X′截取的贮仓的矩形排出底板的平面图，并具有带递增螺杆节距的四根取出螺杆，
图3是固体材料连续流过的一被称重的贮仓的示意侧视图，并带有质量流传感器、信号评价和控制单元和可控的递增的取出螺杆，
图4是一被称重的贮仓的示意立体图，该贮仓分为四个局部，并带有可控的输出螺杆、用于加热导电固体材料的电极以及信号评价和控制单元，
图5是一贮仓的示意立体图，该贮仓分为四个局部，并带有装填高度传感器、可控输出螺杆、热交换器元件、质量流传感器以及信号评价和控制单元，
图6是一贮仓的示意立体图，该贮仓分为四个局部，并带有可控输出螺杆、起质量流传感器作用的热交换器元件以及信号评价和控制单元，
图7是带有可控单元轮锁定装置的一贮仓的示意侧视图，
图8是具有可控传送螺杆和相对设置的排放孔的一贮仓的示意侧视图，
图9是带有一中央排放孔和正交设置的传送装置、带有可控传送螺杆的一贮仓的示意侧视图，以及
图10是固体材料连续流过的一被称重的、倒锥形贮仓的示意侧视图，并带有信号评价和控制单元以及可控的递增的螺杆架。
具体实施方式
图1示出了带有固体材料装填物2的矩形贮仓1，贮仓1在底部区域分为四个均匀的部分3、4、5和6。每个部分3、4、5和6具有它自己的连续可控的输出装置或标号7、8、9和10，例如一输出螺杆，该螺杆能够从相应的部分连续取出固体材料2。在每个部分3、4、5和6上设置与相应部分关联的至少一相应的质量流传感器11、12、13和14。各类似的传感器11、12、13和14检测在其中设置各传感器的测量场的部分中的固体材料装填物2的局部流量。来自相应传感器11、12、13和14的信号11a、12a、13a和14a通过信号评价和控制单元15。信号评价和控制单元15按下列方式产生用于可控输出装置7、8、9和10的调节信号7a、8a、9a和10a：在传感器11a、12a、13a和14a处产生的和正比于固体材料质量流的诸信号具有相同的数值，这样在各部分中的固体材料质量流量是相同的。
图2示出了沿着图1中的剖面线X—X′截取的、按照本发明的一贮仓的输出底部的平面图。在贮仓的输出横剖面16上，两个相应的螺杆17、18以相互并列关系设置，两个相应的螺杆17、19和18、20以相互重叠关系设置。螺杆能够例如设置有递增的节距。在其中全部螺杆出口是打开的输出区域21中，从贮仓取出的固体材料以重力方向下落进入下游设置的安装部分(未示出)内。为了保证各螺杆的输出速度的无级调节，设置带有频率转换器23或调节传动装置(未示出)的电动机22。从而在贮仓的输出底部3、4、5和6的每个部分或局部横剖面中的输出速度可以被单独设定。
图3示出了按照本发明的带有输出底部的贮仓1，固体材料2连续流过该贮仓。
由计量件24、例如可变速度传送带在上端对贮仓1装填可装入的固体材料25，以及在底部区域连续取出该固体材料。为了能够在贮仓内保持预定的装填程度和防止溢出，例如用称重单元26经由称重装置检测装填程度。
由信号评价和控制单元15检测传感器11和13的测量信号，这些传感器具有相同的设计结构和检测贮仓的取出区的各部分3和5内的固体材料质量流，以及在贮仓的装填高度由称重单元26检测。信号评价和控制单元15在输入信号11a、13a和26a的基础上通过可控驱动单元18a、20a以下列方式控制输出件18、20的速度：在贮仓内的装填高度保持不变，以及全部固体材料质量流传感器11、13就测量信号11a、13a而论指示相同的程度。
在又一变化型式中，按照控制程序可以将多个输出件、例如17+18和19+20或18+20和17+19结合在一起。
此外，代替在贮仓内的装填高度，由计量件24供应的和由测量程序确定的固体材料流25可以用来控制输出件28、20的输出速度。
本发明的最佳实例
图4示出了带有固体材料装填物2的矩形贮仓1。贮仓在底部区分为部分3、4、5和6。每个部分3、4、5和6具有连续的可控的输出装置7、8、9和10，例如能够从相应部分连续地取出固体2的输出螺杆。整个贮仓1被支持在称重单元26上，以便保证不变的装填程度。或者，还可以利用装填高度传感器31(图5)。
在本发明的一特别有利的结构中，在贮仓上区内设置的是在整个贮仓横剖面上方的一个或多个较佳地相同的电极27(正电极)，设置在下区内的是在每个取出横剖面3、4、5和6之上的一个或多个、较佳地相同的电极28a、28b、28c和28(负电极)。诸电极27、28a、28a、28c和28d的相反极性是同样可能的。电流29在诸电极和导电固体材料装填物22之间流动。电流29的强度取决于电阻，从而取决于设置在之间的诸固体材料的温度。在输入功率中测量的电流强度27′被分配到取出区内的相应数量的电极28a、28b、28c和28d，其中各电极28a、28b、28c和28d的所测得的电流强度28a′、28b′、28c′和28d′根据在各取出区3、4、5、6中的该固体材料的电阻变化。
相应电极28a、28b、28c和28d的所测量的电流强度28a′、28b′、28c′和28d′通过信号评价和控制单元15。在上电极27处的电流强度27′以及从称重单元26得到的贮仓重量和在输出区测得的固体材料30的温度一起也送到信号评价和控制单元15。信号评价和控制单元15以下列方式产生用于可控输出装置7、8、9和10的调节信号7a、8a、9a和10a：在电极28a、28b、28c和28d处的电流强度28a′、28b′、28c′和28d’具有相同的数值，从而在每个部分内的固体材料质量流量具有相同的数值，此外在贮仓内的装填空度保持相同。
此外信号评价和控制单元15检测所有输出的固体材料的温度30，以及按下列方式控制在电极27、28a、28b、28c和28d处的输入功率：在输出处达到产品的所需的最终温度。
当在取出区使用多个电极时将诸测量的电流强度适当结合在一起，形成一可评价的测量信号。
本发明的诸实施例
图5示出了图4和图1的变化型式，其中贮仓内的固体材料的加热或冷却举例来说由热交换器元件32执行，蒸汽、热油或冷却流体通过该元件，在又一变化型式中该元件还能够被电加热。在各部分3、4、5和6中的固体材料质量流如图1所示由多个质量流传感器11、12、13、14检测，信号11a、12a、13a和14a被传送到信号评价和控制单元15，因此该单元产生用于输出装置7、8、9和10的相应的调节信号，如相对于图1的叙述中所提到的那样。根据输出螺杆的排放处所测得的最终温度产生贮仓内加热或冷却元件32处的功率输入33，例如由加热或冷却介质的通过流量是可以控制的。
图6示出了图5的又一变化型式，其中加热或冷却介质流过的热交换零件32a、32b、32c和32d同时用作为质量流传感器，这是因为对于各取出部分3、4、5和6都分配了相应的加热或冷却介质流过其每一个的一热交换元件32a、32b、32c和32d。按照相对于图1的叙述由冷却介质质量或体积流量36a、36b、36c和36d、以及能量输入产生用于输出装置7、8、9和10的调节信号，对于各部分单独地检测该冷却介质质量或体积流量，并且用进口34a、34b、34c和34d和出口35a、35b、35c和35d之间的温度差由信号评价和控制单元15确定能量输入。
图7示出了图3的变化型式，其中在局部37、38和39内的固体材料的排出由多个可控的单元轮锁装置执行，该装置将排出的固体材料传送到设置在其下的连续工作的传送装置40，该传送装置将诸单个固体材料质量流结合在一起，并将它们传送到一预定的传送位置41。以类似于以上叙述的方式由质量流传感器(未示出)执行单元轮锁装置的排出速度的控制。
图8示出了图3的又一变化型式，其中由螺杆42、43执行排出，螺杆将从局部3和5取出的固体材料经由相对设置的排出孔44和45传送到设置在其下的连续工作的传送装置46上，该传送装置将诸单个固体质量流结合在一起，并将它们传送到一预定位置。在该情况中，也类似于以上所述由质量流传感器(未示出)执行螺杆42、43的输出速度的控制。
图9示出了图8的又一变化型式，其中多根输出螺杆47、49将从局部3和5取得的固体材料分别地朝贮仓1的中央传送，整个固体材料流由正交设置的连续的传送装置结合在一起和输送到一预定位置。
图10示出了图3的一变化型式，它带有固体材料2连续流过的一倒锥形贮仓1。在上端由计量件24、例如可变速度传送带用可注入的固体材料25装填贮仓1，以及在底部区域中连续取出固体材料。为了保持贮仓内的装填的规定程度和防止溢出，例如由称重单元26量出的贮仓重量检测装填的程度。由多个螺杆称重结构50和51进行输出。
贮仓1的倒锥形结构轮廓提供了在较低层中的固体2的压实程度被固体材料自身的重量平衡。装填密度和因此还例如材料装填的电阻在所包含的高度上保持不变。
在贮仓的取出区的各部分3、5中的传送螺杆的重量50b和51b由信号评价和控制单元15检测，各螺杆的固体材料质量流依据相应螺杆的速度计算。此外，贮仓内的装填高度由称重单元26检测。信号评价和控制单元15在输入信号50c、51c和26a的基础上经由可控的驱动单元50a、51a以下式方式控制输出件50、51的速度：贮仓内的装填高度保持不变和由重量50a、51c和螺杆50和51的转动速度计算的全部质量流量具有相同的数量。对于螺杆称重结构的可替换的结构还可以使用传送带称重结构或称重的振荡或摆动传送器。
原则上本发明不局限于以上所述的排出装置，而且可以用任何连续工作的和可控的排出件工作。同样谋求设置在排出件之下的和将从排出装置送出的固体材料流结合在一起的以及将它输送出去的连续的传送装置。代替连续的传送装置，从排出件送出的固体材料也能够直接输送到在一下游连接的设备的一单元。贮仓的排出横剖面不局限于多边形状、较佳地矩形或方形，但也可以是圆形。
为了最初揭示的目的，应该指出由该领域的熟练人员从该叙述、附图和权利要求书将推断出的所有特性、即使仅与某些另外特征相结合以特定术语叙述它们、也能够单独地结合起来和还能够与本文所揭示的其它特征和特征组进行任何组合，除非它们被明显地排除或者技术因素使这些结合不可能或没有意义。仅仅为了简洁的原故和叙述的可读性，在此省去了诸特征的全部可想像的结合的一综合的明显的代表。

Claims (30)

1.一种从带有一多边形或圆形排出横剖面的一贮仓排出一固体材料的方法，其中该固体材料连续流过贮仓，其特征在于，排出横剖面分为多个局部横剖面部分，并分别地设置和控制各局部横剖面的排出速度，根据从关于固体材料的一测量参数得到的一测量信号控制各局部横剖面的排出速度，所述测量参数是对于贮仓的一局部检测的，该局部与相应的局部横剖面相关联，其特征在于，依据代表在贮仓的局部横剖面内的固体材料质量流的一测量信号控制各局部横剖面的排出速度。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，依据提供关于在贮仓的局部内的固体材料的温度的一测量结果的一测量信号控制各局部横剖面的排出速度，所述温度由流速确定。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在贮仓内的储存容积中检测测量参数。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在相应的排出件中或之后检测测量参数。
5.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在流动通过贮仓时加热或冷却固体材料。
6.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将为了保持一预定的传感器温度所要求的功率输入用作为关于固体材料质量流和/或在一传感器处的温度的测量参数，该传感器设有带有一体的温度传感器的一向内设置的电加热的导体。
7.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将在突出进入一装填材料的诸电极之间的电流强度用作为关于固体材料质量流和在贮仓的一局部内的导电装填材料的温度的测量参数。
8.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在贮仓的一局部内的加热或冷却工作中进入固体材料的局部功率输入被用作为关于固体材料质量流和/或温度的测量参数。
9.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，依据对应于贮仓的装填程度的一测量参数控制所有局部横剖面的排出速度。
10.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，依据输入到贮仓的固体材料质量流控制所有局部横剖面的排出速度。
11.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，依据在排出横剖面的相应局部横剖面处固体材料的温度控制在贮仓的一局部的加热或冷却装置处的功率输入。
12.一种用于带有贮仓固体材料流过的一多边形或圆形排出孔的一贮仓的排出装置，其特征在于，排出装置具有设置了诸单独排出件的多个单独的排出局部横剖面，其中诸排出件是可以相互单独控制的，其中提供了用于检测一测量参数的装置，所述测量参数代表固体材料的物理或化学性能，在固体材料流过贮仓时变化，并用作为一控制参数，其特征在于，具有用于对各局部横剖面测量固体材料质量流的诸装置。
13.按照权利要求12所述的排出装置，其特征在于，设置了用于对各局部横剖面测量温度的诸装置。
14.按照权利要求12或13所述的排出装置，其特征在于，诸局部横剖面为相互形状相同的横剖面。
15.按照权利要求12或13所述的排出装置，其特征在于，具有联合地可控的多个排出件。
16.按照权利要求12或13所述的排出装置，其特征在于，诸排出件是诸螺杆、诸振荡的传送器或带。
17.按照权利要求12或13所述的排出装置，其特征在于，以相互相对的关系设置诸排出件的诸排出孔。
18.按照权利要求12或13所述的排出装置，其特征在于，诸排出件具有诸单元轮锁装置。
19.按照权利要求12或13所述的排出装置，其特征在于，诸排出件的排出速度经由诸频率转换器是可控制的。
20.按照权利要求12或13所述的排出装置，其特征在于，诸排出件的排出速度经由诸调节传动装置是可以控制的。
21.按照权利要求12或13所述的排出装置，其特征在于，一基本连续工作的传送装置被连接在诸可控排出件的下游，以便将从诸可控排出件送出的诸固体材料流结合在一起。
22.一种用于固体材料的具有一多边形或圆形排出横剖面的贮仓，其中贮仓被设计通过连接在贮仓下游的排出件供固体材料流动通过，排出横剖面分为多个局部横剖面部分，所述贮仓具有用于检测测量参数的至少一传感器，该传感器设置在贮仓的装填容积中，用来代替或附加于设置在连接在贮仓下游的相应的诸排出件内的或该诸排出件下游的诸传感器，其特征在于，传感器被设计成用于检测代表所述固体材料的流速的测量参数，所述排出件包括基于所述流速而被控制的装置。
23.按照权利要求22所述的固体材料贮仓，其特征在于，它具有在固体材料流动通过贮仓期间用于加热或冷却固体材料的装置。
24.按照权利要求22或23所述的贮仓，其特征在于，它具有用于一导电固体材料的电阻加热的设备。
25.按照权利要求22或23所述的固体材料贮仓，其特征在于，它具有在固体材料流动通过贮仓期间由液体或蒸汽或气体形式的一载热介质加热固体材料的设备。
26.按照权利要求22或23所述的固体材料贮仓，其特征在于，它具有在固体材料流过贮仓期间用于加热固体材料的一电加热装置。
27.按照权利要求22或23所述的固体材料贮仓，其特征在于，多个类似的传感器分布在贮仓横剖面上，并被设置成与在多个排出局部横剖面的下游连接的诸排出件相关联。
28.按照权利要求22或23所述的固体材料贮仓，其特征在于，多个类似的传感器设置在该高度上分布的一局部内。
29.按照权利要求22或23所述的固体材料贮仓，其特征在于，它具有按照权利要求12至21任一项所述的一排出装置。
30.按照权利要求27所述的固体材料贮仓，其特征在于，诸排出件的诸排出孔被设置在贮仓之下的中心处。
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