CN102472651B - 具有中央式松散物料输入的质量流的测量以及测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种根据科里奥利测量原理对可流动松散物料的质量流进行测量的方法和装置。该装置包括叶轮，用该叶轮可以使轴向上输入的质量流偏转至径向，而且用该叶轮可以测量对于偏转所必要的驱动转矩。通过外壳顶侧引入的叶轮的驱动轴形成为空心轴，通过该空心轴可以将松散物料沿垂直方向于叶轮旋转轴中央引入叶轮。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于根据科里奥利测量原理对可流动松散物料的质量流进行测量的装置。
背景技术
为了对大量可流动松散物料连续地进行测量、喂料和调控，已知这样的测量设备，用该测量设备，可以利用科里奥利力来测量各种流动的质量流。这样的测量设备在下文称为科里奥利测量设备，其对于本领域技术人员还公知称为科里奥利流量秤或科里奥利秤。科里奥利测量设备大体上由外壳构成，该外壳包括进料管、卸料斗以及围绕垂直旋转轴可以旋转的叶轮。该叶轮具有驱动轴，该驱动轴优选中央式地通过外壳顶侧引入，并与设置在外壳之外的驱动机构相连。
各种松散物料的待测量的质量流通过进料口引入叶轮中央，叶轮以恒定的转数围绕驱动轴旋转。该叶轮具有星状围绕旋转轴设置的叶片，通过该叶片使流入的松散物料向外加速。导致颗粒运动的科里奥利加速度，结果在叶轮上产生转矩，该转矩与流经叶轮的松散物料的质量流呈比例。科里奥利力反作用于为测量装置的动力所提供的转矩，该转矩经由驱动轴传递至叶片，并且该转矩可以在设置在驱动机构和驱动轴之间的转矩测量设备中来测量。
由文献EP0590187B1例如已知质量流测量设备的实施方案，在该设备中，动力单元设置在旋转的叶轮的上方。因而叶轮的驱动轴向上设置，并且引导通过装置外壳的顶侧。由此，各个松散物料必须斜着通过进料管从上面围绕驱动轴来引入并且在进入叶轮之前偏转到垂直方向。对松散物料的斜式引入对装置的测量精确度产生不利影响。此外，异物可能保留在主要的偏转构件以及驱动轴上，并且因而阻隔松散物料的引入。
例如由DE10253078B3已知科里奥利测量设备的替代的实施方案，在该实施方案中在叶轮下方设置对应的驱动机构。这个类型的实施方案中，根据科里奥利原料工作的测量装置有利的是，驱动轴不是导引经过流入的松散物料流，由此，可以使松散物料垂直地从上直接引入至各个叶轮的中央，并且不会直接在引入前产生偏转。松散物料的垂直引入对测量精确性具有有利影响。然后，松散物料的卸料倾斜向下地在中央式设置的驱动机构处进行。
通过文献DE102004060045B4已知类似的实施方案，其具有在叶轮下方设置的驱动轴和中央式垂直的松散物料进料口，其中，驱动机构在侧面邻近外壳而设置。由驱动机构到驱动轴上以及叶轮上的力传输通过齿带或者圆柱齿轮副进行，该圆柱齿轮副位于科里奥利测量设备的松散物料仓内的封装外壳中。松散物料的卸料在此中央式地在力传输设备的下方进行。
该已知实施方案的缺陷在于，驱动机构至少部分位于松散物料仓中，并且因此妨碍了在测量装置的卸料斗中的松散物料的卸料。此外，所涉及到的、设置在松散物料仓中的驱动机构的组件通过松散物料直接暴露在温度负载下。
在已知的科里奥利测量设备的实施方式中，特别是对于小体积流，由于较小的流入截面和较小的外壳尺寸使可能的堵塞问题更为严重。而且，对于重的松散物料的输送也会发生堵塞问题。
发明内容
在此背景下，本发明的目的在于，提供一种关于科里奥利测量设备的新的技术方案，在该技术方案中其优势在于，松散物料到叶轮上的中央垂直式引入结合了中央式松散物料的卸料和外置的动力技术，而且在该技术方案中，没有干扰性的组件位于松散物料流中。
本发明相应地提供了一种根据科里奥利测量原理对可流动松散物料的质量流进行测量的方法，该方法特征在于，通过垂直设置的空心轴来驱动在该空心轴以下设置的叶轮，而且通过该空心轴垂直地从上方引入松散物料。
在此于适宜的构造方案中，通过侧面设置的驱动机构来驱动在叶轮上并在为松散物料而预留的松散物料仓之外的空心轴，特别是通过齿带、链传动机构或圆柱齿轮副来驱动。
根据科里奥利测量原理对可流动的松散物料的质量流进行测量的装置大体上旋转对称地围绕一个中间延伸，并且包括用驱动机构以恒定转数驱动的叶轮，用该叶轮可以使轴向上输入的质量流偏转至径向。使对于偏转所必要的动力转矩在转矩测量设备中进行测量。叶轮在静态外壳中固定设置在可旋转设置的驱动轴的下方，该驱动轴在垂直定位过程中导引经过外壳的顶侧并且与驱动机构相连。在叶轮下方、在外壳上设有卸料斗，该卸料斗与外壳包围形成松散物料仓，并在底端包括卸料口。
根据本发明，驱动轴形成为两侧开口的空心轴，该空心轴以第一开口与进料口对齐，并以第二开口敞开通向叶轮。
因而本发明实现了，可流动松散物料的待测量的质量流可以在垂直方向在叶轮的旋转轴的中央引入叶轮，而质量流不会围绕向上的、从装置的外壳引出的驱动轴而受到引导。
优选的方式为，形成为空心轴的驱动轴围绕连接凸缘可旋转地设置，该连接凸缘静态地与静态外壳相连。连接凸缘包括大体上的空心圆柱体，该空心圆柱体中央式地围绕并沿着中轴从进料口延伸至直接经过叶轮。
空心轴优选通过球轴承和/或滚柱轴承设置在连接凸缘上。静态连接凸缘通过至少一个轴密封环相对于可旋转的空心轴保持密封，由此，有效避免了松散物料的颗粒进入到轴承中。
装置的静态外壳通过轴密封环相对于可旋转的空心轴保持密封，由此，使松散物料仓相对于外界环境受到密封。
装置的驱动机构包括驱动电机，该驱动电机在侧面邻近可旋转空心轴而设置，并静态地与静态外壳相连。驱动电机和空心轴之间的力传输通过力传输设备来实现，优选通过齿带传动机构、链传动机构或圆柱齿轮副来实现。
进料口与卸料口中央式地与装置的中轴对齐。
在本发明的技术方案中特别有利的是，松散物料输送至叶轮的路径中，以及叶轮下方的松散物料仓中都不存在静态和/或动态部件，该部件会干扰装置中的松散物料流。另外，使用驱动电机的驱动机构、转矩测量设备、力传输设备和驱动轴有利于热学地设置在装置的松散物料仓之外。
附图说明
结合附图凭借进一步对优选实施例的描述阐明了本发明的上述和其它的特征以及相应的优势。
图1示出了根据科里奥利测量原理对可流动的松散物料的质量流进行测量的装置的截面图。
具体实施方式
附图中示出了本发明的根据科里奥利测量原理(Coriolis-Messprinzip)对可流动的松散物料的质量流进行测量的装置。虚线标明了用截面图示出的测量装置1的中轴。装置1以实用的方式对于中轴大体上旋转对称地来构建。
图示的科里奥利测量设备1包括外壳2，在该外壳中可旋转地设置叶轮3。在叶轮3下方设置有卸料斗4，该卸料斗附加在外壳2上，其中，外壳2和卸料斗4一起构成了装置的外部壳体，例如整个壳体，并且在必要时也可以作为一件式部件来实施。卸料斗4将外壳2的直径降低至卸料口5的大小。卸料口5相对于测量装置的中央垂直线而设置在中央。在卸料口5上设有可与图中未示出的输送设备连接的构件，该构件例如可以实施为管道的形式。
叶轮3具有旋转对称结构，并且具有水平设置的叶轮盘6，该叶轮盘围绕垂直的中轴可旋转地受到驱动。叶轮3的旋转轴延伸通过科里奥利测量设备1的中轴。在叶轮盘6的顶侧具有数个叶片7，这些叶片呈星状地围绕叶轮3的旋转轴而设置。
叶轮3的驱动机构设置在松散物料仓的顶侧，该松散物料仓由外壳2和卸料斗4构成。该驱动机构大体上包括转矩测量设备7和驱动电机8，用该驱动电机来驱动与叶轮3相连的驱动轴。用设置在驱动机构中的转矩测量设备7来测量作用于叶轮3上的科里奥利力。
叶轮3的驱动轴实施为空心轴9，该空心轴经至少一个轴承10可旋转地设置，适宜地围绕静态连接凸缘11而设置。这样的轴承10可以例如实施为球轴承或者滚柱轴承。连接凸缘11与外壳2静态相连并且包括大体上的空心圆柱体。该空心圆柱体沿着中轴，从装置1的顶侧延伸至叶轮3，并且例如通过另外的外壳或者通过外壳2的支撑装置而承载该空心圆柱体，该支撑装置在下面被称作驱动机构外壳12。驱动轴9因而设置在科里奥利测量设备的松散物料仓之外。
固定的连接凸缘11通过轴密封环13相对于可旋转地设置于连接凸缘上的空心轴9密封，从而避免松散物料和其它的粉尘状颗粒进入到轴承10中。在叶轮3和外壳2之间设置另一个轴密封环14，从而使松散物料仓相对于装置的外界环境而密封。
驱动电机8位于叶轮3的上方，并且设置在空心轴9一侧、松散物料仓之外，并且该驱动电机以电机凸缘与驱动机构外壳相连。因而，驱动电机8的转子轴与空心轴9的旋转轴平行设置，并在侧面与空心轴形成间隔而延伸。驱动电机8和空心轴9之间的力传输通过力传输设备15来实现，该力传输设备例如实施为齿带传动机构或链传动机构或者圆柱齿轮副。
用来在测量中测量科里奥利力的转矩测量设备7在附图中例如设置在电机凸缘上。
为质量流测量，将可流动松散物料经由进料口16引入到所示的科里奥利测量设备1的连接凸缘11中。松散物料通过连接凸缘11的圆柱状管道下落，该连接凸缘受到可旋转驱动的空心轴9的包围。通过直接经叶轮3结束的连接凸缘11，将在中央、沿着中轴引入的松散物料引至叶轮3的中央。
随着叶轮3在重力的垂直方向流入的松散物料颗粒撞击到水平设置的叶轮盘上。
松散物料的颗粒由于以恒定转数驱动的叶轮3的叶片作用而经受一个角加速度。对于颗粒加速所必需的力，所谓的科里奥利力反作用于驱动机构的转矩，并且在转矩测量设备7中得到测量。测量到的、反作用于驱动机构的转矩与实际流经叶轮的质量流呈比例。
在叶轮3中在它的旋转方向上加速的松散物料颗粒跟随离心力在径向上运动，并在外缘离开叶轮，适宜地根据前述装置是在切线方向上离开。从叶轮抛掷出的松散物料被外壳2收集起来并在重力作用下沿卸料斗4的内壁向下引导，直至测量设备的中央卸料口5。
松散物料流在附图中通过箭头标明。由附图可见，在该装置中，进料口和卸料口都设置在测量装置的中轴上。该科里奥利测量设备具有中央式的、垂直的松散物料的给料以及中央式的松散物料的卸料。在松散物料仓中，特别是通过外置的驱动机构，不存在妨碍松散物料流并导致装置堵塞的部件。
根据本发明的前述装置以特别有利的方式适用于根据科里奥利测量原理测量可流动松散物料的质量流的方法的实施，在该方法中，利用垂直设置的空心轴来驱动设置在该空心轴下方的叶轮，并且将松散物料垂直地从上面通过空心轴引入，其中，该空心轴在适宜的构造中在叶轮上方、在为松散物料预留的松散物料仓之外、凭借侧面设置的驱动机构来驱动，特别是通过齿带、链传动机构或圆柱齿轮副来驱动。
Claims (10)
1.一种根据科里奥利测量原理对可流动松散物料的质量流进行测量的方法，其特征在于，
通过垂直设置的空心轴来驱动在该空心轴之下设置的叶轮，其中该空心轴围绕连接凸缘可旋转地设置，该连接凸缘静态地与静态外壳相连，所述连接凸缘(11)包括大体上的空心圆柱体，该空心圆柱体中央式地围绕和沿着该空心圆柱体的中轴从进料口(16)延伸至叶轮(3)，
并且通过所述空心轴垂直地从上方引入松散物料，在此物料经由进料口引入连接凸缘，从而物料通过延伸至叶轮的连接凸缘，将在中央、沿着中轴引入的松散物料引至叶轮的中央。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过侧面设置的驱动机构来驱动在叶轮之上、在为松散物料预留的松散物料仓之外的所述空心轴。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过侧面设置的齿带、链传动机构或圆柱齿轮副来驱动在叶轮之上、在为松散物料预留的松散物料仓之外的所述空心轴。
4.一种用于实施根据前述任意一项权利要求所述的方法的装置，其中，所述装置大体上旋转对称地围绕中轴而延伸，并包括用驱动机构以恒定转数驱动的叶轮(3)，用所述叶轮使轴向上输入的质量流偏转至径向，而且用所述叶轮使对于偏转所必要的驱动转矩在转矩测量设备(7)中得到测量，其中，所述叶轮(3)在静态外壳(2)中固定设置在可旋转设置的驱动轴(9)的下方，所述驱动轴在垂直定位过程中导引经过外壳(2)的顶侧并且与驱动机构相连，而且其中，在叶轮(3)的下方、在外壳(2)上设有卸料斗(4)，所述卸料斗与外壳包围形成松散物料仓，并且所述卸料斗在底端包括卸料口(5)，其特征在于，所述驱动轴(9)形成为两侧开口的空心轴，所述空心轴以第一开口与进料口(16)对齐，并以第二开口敞开通向所述叶轮(3)，通过所述连接凸缘使待测量的质量流在垂直方向上导引至所述叶轮(3)，
其中所述空心轴(9)围绕连接凸缘(11)可旋转地设置，其中，连接凸缘(11)静态地与外壳(2)相连，
所述连接凸缘(11)包括大体上的空心圆柱体，该空心圆柱体中央式地围绕和沿着该空心圆柱体的中轴从进料口(16)延伸至叶轮(3)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述空心轴(9)通过球轴承或滚柱轴承设置在连接凸缘(11)上。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，静态的所述连接凸缘(11)凭借至少一个轴密封环(10)相对于可旋转的空心轴(9)保持密封。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，静态的所述外壳(2)凭借轴密封环(14)相对于可旋转的空心轴(9)保持密封。
8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述驱动机构包括驱动电机(8)，该驱动电机从侧面邻近可旋转的空心轴(9)静态地与静态外壳(2)相连，其中，驱动电机(8)和空心轴(9)之间的力传输通过力传输设备(15)来实现。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述的力传输设备(15)是齿带传动机构或链传动机构或圆柱齿轮副。
10.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述进料口(16)和卸料口(5)中央式地与中轴对齐。
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