DD204317A1

DD204317A1 - Anordnung zur metallsuche in stoffstroemen

Info

Publication number: DD204317A1
Application number: DD23775082A
Authority: DD
Inventors: Klaus-Gerhard Scholz; Wolfgang Nitschke; Guenter Schmidt
Original assignee: Elguwa Leipzig Veb
Priority date: 1982-03-01
Filing date: 1982-03-01
Publication date: 1983-11-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Metallsuche bei Stoffstroemen, die auf dem Prinzip der Induktion im wechselnden Magnetfeld beruht und fuer die kontinuierliche Ueberwachung geeignet ist. Die Anordnung ist geeignet zum Auffinden und Eliminieren unerwuenschter Metalleinschluesse in Stoffstroemen, so zum Beispiel in der Gummi- und Plasteindustrie, bei der Herstellung von Schallplatten und in der Lebensmittelindustrie.Das Ziel der Erfindung ist es, Metallteilchen in Stoffstroemen moeglichst stoerungsarm und in kontinuierlichen Messbetrieb nachzuweisen. Die Aufgabe besteht darin, eine Detektionseinrichtung zu schaffen,die geeignet ist, besonders kleine Metallteilchen in Stoffstroemen zu selektieren,dabei einen grossen Signalstoerabstand aufweist und fuer den kontinuierlichen Messbetrieb geeignet ist. Dies wird erreicht mit dem Prinzip der Induktion im wechselnden Magnetfeld, wobei der Abgleich des Spulensystems durch eine Regelschaltung so vorgenommen wird, dass die Ausgangsspannung einen definierten Wert, der groesser 0 ist, besitzt und ein Metalleinschluss somit eine Signalabsenkung bewirkt.

Description

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Titel der Erfindung

Anordnung zur LIetallsuche in Stoffströmen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Metallsuche in Stoffströmen, die auf dem Prinzip der Induktion im wechselnden Magnetfeld beruht und für die kontinuierliche Überwachung geeignet ist. Sie ist überall dort einsetzbar, wo unerwünschte Metalleinschlüs-' se in Stoffströmen auftreten, die gefunden und eventuell eliminiert werden sollen, also zum Beispiel in der Gummi» und Plaste-Industrie, bei der Herstellung von Schallplatten _s in der Lebens«» mittelindustrie usw.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Metallsuchgeräte , Vorrichtungen beziehungsweise Anordnungen zur Detektion von stoffströmen sind bekannt. Sie arbeiten in der Regel nach dem Prinzip der Induktionsspulen» Dies ist besonders nachweis- und erkennbar an. einer Anordnung ₉ . die auf dem Prinzip der Induktion im wechselnden Magnetfeld nach Blasberg und de Groot (Philip^fs Technische Rundschau 15 0953) Nr. 1) beruht.

Sie besteht aus 4 Spulen, einem Generator, einem Verstärker, einem Gleichrichter, einem Schaltverstärker, einer Anzeigelampe und eventuell einem Relaiskontakt. Diese Anordnung arbeitet in folgender Weise

Die 4 Spulen, 2 Generatorspulen und 2 sogenannte Suchspulen

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sind so zueinander angeordnet, daß durch die 2 Generatorspulen, die im 7ickelsinn hintereinander geschaltet sind, ein Wechselstrom fließt, der ein wechselndes Magnetfeld erzeugt. Die Suchspulen sind zu den Generatorspulen so angeordnet, daß sie von den Kraftlinien der Generatorspulen·in entgegengesetzter Richtung durchlaufen werden. Bei völlig symmetrischer Anordnung wird in keiner der beiden Suchspulen eine Wechselspannung induziert.

Befindet sich in den zu kontrollierenden Materialien ein Metallteilchen und bewegt sich dieses gerade durch die erste Generatorspule , so erfährt der Kraftlinienverlauf dieser Spule eine Äiideru-ng. Hierdurch ist die Kompensation der durch die 2 Generatorspulen in den 2 Suchspulen induzierten Spannung nicht mehr gegeben und in den Suchspulen entsteht eine Wechselspannung. Da beide Suchspulen mit umgekehrter Wickelrichtung in Reihe geschaltet und an den Verstärker angeschlossen sind, wird dem Verstärker eine Wechselspannung zugeführt. Die verstärkte Wechselspannung wird gleichgerichtet und einem Schaltverstärker zugeführt, der die Störung über eine Lampe signalisiert und über einen Relaiskontakt einen weiteren Schaltvorgang auslösen kann. Da es praktisch unmöglich ist, die 'Suchspulen vollkommen gleich zu machen, sind parallel zu einer der Generatorspulen ein veränderbarer Widerstand und ein veränderbarer Kondensator geschaltet. Mit dem Widerstand und dem Kondensator ist es möglich, die Ströme in den Spulen so einzustellen, daß die Summe der in den Suchspulen induzierten spannung gerade Null ist. Da das "Gleichgewicht", bei dem die Summe der in den beiden Suchspulen induzierten Spannung Null ist, nicht gleichzeitig für eine Spannung der Grundfrequenz und für ihre Oberwellen gilt, ist es notwendig, einen Selektivverstärker zu verwenden, der auf die Grundfrequenz abzugleichen ist.

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß auch bei auftretenden Störsignalen ein Signalanstieg erfolgt, der bei ausreichender Größe den Schaltvorgang auslöst. Eine weitere Erhöhung der Detektionsempfindlichkeit durch Herabsetzung der Schwelle für

den Anzeige» beziehungsweise Schaltvorgang, ist deshalb nicht möglich. Außerdem läßt der ständige Nachgleich am veränderbaren Widerstand und Kondensator keine kontinuierliche Meßbereitschaft au j da es beim Nachgleich durch Signalanstieg zur unerwünschten Auslösung des Anzeige- und Schaltvorganges kommen kann und deshalb die Schalteinrichtung während des Nachgleichs außer Betrieb gesetzt werden muß.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, Metallteilchen in Stoffströmen möglichst störungsarm und im kontinuierlichen Meßbetrieb nachzuweisen und somit Produktionseinheiten und deren Vorrichtungen und Einrichtungen vor Zerstörung oder Beschädigungen zu schützen. Gleichso ist es das Ziel, einen hohen Reinheitsgrad der jeweiligen Stoffströme zu erreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Detektionseinrichtung für insbesonders kleine Metallteilchen in Stoffströmen mit großer Querschnittsfläche'auf dem Prinzip der Induktion im wechselnden Magnetfeld zu entwickeln, die einen großen Signalstörabstand aufweist und für den kontinuierlichen Meßbetrieb geeignet ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Metallsuche in Stoffströmen besteht aus einem Generator, einem Detektionsspulens.yst.em mit Generatorspulen und suchspulen, einem selektiven Wechselspannungsverstärker mit Gleichrichter, einer speicherschaltung mit einem Kurzzeitspeicher und einem Langzeitspeicher, einem Differenzverstärker, einem Komparator und einer Regelschaltung. Die Generator- und .Suchspulen werden so zueinander angeordnet, daß durch die Generatorspulen ein vom Generator erzeugter Wechselstrom fließt, der ein wechselndes Magnetfeld erzeugt, in dessen Kraftlinienverlauf die Suchspulen angeordnet sind; da-

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bei werden die Suchspulen von den Kraftlinien der Generatorspulen in entgegengesetzter Richtung durchlaufen. Durch Unsymmetrie des Aufbaues des Detektionsspulensystems oder durch entsprechenden Abgleich wird in den Suchspulen eine kleine Spannung induziert, die in einem selektiven Verstärker verstärkt und danach gleichgerichtet einer Speicherschaltung mit den Speichern zur Bildung des Kurzzeit- und des Langzeitmittelwertes zugeführt wird. Kurzzeit- und Langzeitmittelwert werden in einem Differenzverstärker verglichen, an dessen Ausgang der Komparator beim "Überschreiten eines eingestellten Schwellwertes einen Schaltvorgang auslöst.

Das arn Ausgang des Selektivverstärkers gleichgerichtete Signal wird auch einer Regelschaltung zugeführt 5 deren Stellglied an einer Seite der Generatorspulen angeschlossen ist und für einen langsamen, selbsttätigen Nachgleich sorgt, so daß die gleichgerichtete Signalspannung auf einem bestimmten Spannungswert gehalten wird. Diesen Wert hat die gleichgerichtete Spannung am Ausgang des Selektivverstärkers, wenn kein Metallteilchen vorhanden ist. Der Kurzzeit- und der Langzeitmittelwert sind gleich, wodurch die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers Null ist und der Ausgangspegel des Koniparators low ist«,

Transportiert der zu untersuchende Stoffstrom ein Ifetallteilchen durch, das Spulensystem, findet eine Änderung des Kraftlinienverlaufs statt. Beim Durchgang wird auf einer Seite des Spulens.ystems eii, Signalanstieg, auf der anderen Seite eine Absenkung des Meßsignals bewirkt, während sich der Eurzzeitspeicher auf den neuen Meßwert einstellt, bleibt im Langzeitspeicher noch der Mittelwert ohne Metallteilchen gespeichert. Da der Kurzzeitspeicher mit dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers und der Langzeitspeicher mit dem nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers verbunden ist, wird bei einer Absenkung des Meßwertes die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers positiv und der Komparator schaltet auf Η-Pegel und signalisiert ein Metallteilchen, wenn die positive signalspannung

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über der eingestellten Schwellwertspannung des !Comparators liegt«

Mit dem Umschalten des Komparators auf Η-Pegel können auch weitere periphere Einrichtungen zum Anhalten des Transportbandes j Heraustrennen des Metallteilchens oder ahnlichem angesteuert werden. Ein signalanstieg am Ausgang des Selektivverstärkers, der durch ein Störsignal oder ein Metallteilchen auf der anderen Spulenseite zustande kommt, verursacht ein negatives Ausgangssignal am Differenzverstärker, läßt den Komparator auf L-Pegel und löst somit keinen Schaltvorgang aus« Durch den selbsttätigen Abgleich der Regelschaltung auf einen definierten Wert am Ausgang des Selektivverstärkers, der größer Null ist, und die Tatsache, daß nur eine Absenkung des Meßwertes einen Schaltvorgang auslöst, wird eine hohe Störsicherheit erreicht, die eine kontinuierliche Betriebsweise ermöglicht.

Ausführungsbeispiel

Figur 1 zeigt das Schema einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Detektion von Metallteilchen in Stoffströmen. Figur 2 gibt die räumliche Anordnung der Generator™ und suchspulen wieder.

Die Anordnung besteht aus einem Generator G zur Erzeugung von niederfrequenten Schwingungen, einem Detektionssp.ulensystem mit den Generatorspulen 1/1 und L2 und den Suchspulen L3 und IA, einem selektiven Wechselspannungsverstärker WV mit.Gleichrichter, einer Speicherschaltung mit dem Kurzzeitspeicher Ti und dem Langzeitspeicher T2, einem Differenzverstärker DV₉ einem Komparator K, einer Regelschaltung RS und den Grundabgleichelementen R und C.

Die 4- Spulen 1/1 , L2, L3 und IA werden gemäß Figur 2 so zueinander angeordnet, daß durch die Generatorspulen 1/1 und L2, die im wickelsinn hintereinander geschaltet sind, ein vom NF-Generator G erzeugter Wechselstrom fließt, der ein wechselndes Magnetfeld erzeugt, in dessen Kraftlinienverlauf die Suchspulen L3 und IA

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angeordnet sind« Die Suchspulen L3 und L4- werden von den Kraftlinien der Generatorspulen 1/1 und JJ2 in entgegengesetzter Richtung durchlaufen. Durch einen entsprechenden Grundabgleich mit dem Widerstand R und dem Kondensator C wird in den Suchspulen L3 und IA eine kleine, aber von Null verschiedene Spannung induziert. Die induzierte Spannung wird in einem auf die Generatorfrequenz abgeglichenen selektiven Wechselspannungsverstärker -WV verstärkt, danach gleichgerichtet und einer Speicherschaltung mit den Speichern Ti zur Bildung des Kurzzeitmittelwertes und dem Speicher T2 zur Bildung des Langzeitmittelwertes zugeführt. Kurzzeitmittelwert und Langzeitmittelwert werden einem Differenzverstärker DV zugeführt, an dessen Ausgang ein Komparator K beim tiberschreiten eines Schwellwertes einen Schaltvorgang auslöst. Die gleichgerichtete Signalspannung wird weiterhin einer Regelschaltung RS zugeführt, deren Stellglied parallel zu den Grundabgleichelementen R und C geschaltet ist und für einen selbsttätigen Nachgleich sorgt, so daß das Ausgangssignal am Gleichrichter über die Zeitkonstante der Regelstrecke von ca. 40 Sekunden auf etwa 1 Volt gehalten wird. '

Solange kein Metallteilchen durch das Detektionsspulensystern transportiert wird, beträgt die Ausgangsspannung am Gleichrichter ca. 1 Volt, die am Eingang des Differenzverstärkers DV anliegenden Spannungen der Speicher Ti und T2 sind gleich, so daß die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers DV von 0 (oder nehezu 0) keinen Schaltvorgang des auf einen positiven Schweliwert eingestellten Komparators K auslöst. Wird ein Metallteilchen durch das Spulensystem transportiert, findet eine Änderung des Kraftlinienverlaufs statt und löst auf einer Seite des spulensystems einen kurzzeitigen Signalanstieg und beim Durchgang auf der anderen Seite eine kurzzeitige Absenkung des Meßsignals aus. Der Kurzzeitspeicher mit Ti = 40 msec stellt sich auf den neuen Wert ein, während der Langzeitspeicher T2>3 Ti noch den Mittelwert ohne Metallteilchen gespeichert hat« Da der Speicher Ti mit dem invertierenden Eingang und der speicher T2 mit dem nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärker DV verbunden

ist, wird bei einer kurzzeitigen Absenkung des Meßwertes die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers DV positiv« Ist die positive Spannung am Ausgang des Differenzverstarkers DV größer als der am Komparator K eingestellte Soll~Wert, dann schaltet der Ausgang des -!Comparators D auf Η-Pegel und signalisiert ein Metallteilchen oder/und löst weitere Schaltvorgänge aus» Der kurzzeitige Signalanstieg_s der durch ein Störsignal oder durch ein Metallteilchen auf der anderen Spulenseite zustande kommt, bedingt ein negatives Ausgangssignal am Differenzverstärker DV, so daß kein Schaltvorgang ausgelöst werden kann,, Mit der beschriebenen Anordnung können in einem Gummiband, dessen rechteckiges Profil die Abmessungen von 100 mm χ 30 mm besitzt, noch Metallteilchen mit der Größe von 0,8 χ 0,8 χ 5 mm unabhängig von ihrer Lage im Gummiband ermittelt werden, wenn die Transportgeschwindigkeit des Gummibandes zwischen 1 und 40 cm/s liegt.

Claims

Erfindungsarispruch

Anordnung zur Metallsuche in Stoffströmen, bestehend aus einem Niederfrequenzgenerator (G), einem Spulensystem mit Generator- und Suchspulen (Li-IA)₉ einem Selektivverstärker mit Gleichrichter (WV), einer Speicherschaltung mit Kurzzeit- und Langzeitspeicher (Ti und T2), einem Differenzverstärker (DV), einem Komparator (K) und einer Regelschaltung (RS), die auf dem Prinzip der Induktion im wechselnden Magnetfeld beruht, dadurch gekennzeichnet j daß durch die Regelschaltung (RS) das spulen« system so abgeglichen ist, daß'die Spannung am Ausgang des Gleichrichters einen definierten Wert, der größer ü ist, besitzt.

HierztüsLieiien Zeichnungen