DD219861A1

DD219861A1 - Mess- und eicheinrichtung fuer stroemende medien

Info

Publication number: DD219861A1
Application number: DD25782083A
Authority: DD
Inventors: Michael Horn; Helmut Sinkwitz; Roland Rothmann; Herbert Teich; Alfred Henning; Frithjof Dornheim; Winfried Noack
Original assignee: Michael Horn; Helmut Sinkwitz; Roland Rothmann; Herbert Teich; Alfred Henning; Frithjof Dornheim; Winfried Noack
Priority date: 1983-12-13
Filing date: 1983-12-13
Publication date: 1985-03-13
Also published as: DE3437696A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mess- und Eicheinrichtung fuer stroemende Medien zur messtechnischen Erfassung des Durchsatzes, wobei gleichzeitig eine hohe Messgenauigkeit gewaehrleistet werden muss. Aufgabe und Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Durchsatzmengenmesseinrichtung mit integriertem Eichsystem mit dem eine Messgenauigkeit mit einem Vertrauensbereich fuer P 95 % von etwa 1 % erreicht wird. Unter Verwendung einer Aufprallflaeche nach DD-WP 142472, welche schachtartig ausgebildet, verschleiss-reibungsfrei und verschmutzungsunabhaengig in einem bekannten Fallschachtgehaeuse aufgehangen ist, wurde vorzugsweise zwischen aeussere Ankopplung des Kraftaufnehmers und Messeinrichtung ein Eichfedernsystem derart integriert, dass sich Nullpunktverschiebungen und effektive Federkonstante in Messrichtung und damit der Messbereich in weiten Grenzen veraendern lassen.

Description

Titel der Erfindung;

Meß- und Eicheinrichtung für strömende Medien

Anwendungsgebiet der Erfindung; ·

Die Erfindung betrifft eine Meß- und Eicheinrichtung für ' strömende Medien zur meßtechnischen Erfassung des Durchsatzes von pulverförmiges, bis kl einstückig en und flüssigen, insbesondere stark schäumenden Produkten, welche vorzugsweise in der Chemie-, Bahrungs- und Futtermittelindustrie Anwendung findet, wobei gleichzeitig eine hohe Maßgenauigkeit gewährleistet werden muß. '

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind bereits eine Vielzahl von Durchsatzmeßeinrichtungen mit unterschiedlichen, zumeist der Art der Gutströme angepaßten Meßaufnehmern bekannt. Bei der Auswahl dieser lösungen konnten nur solche relevant sein, welche eine beliebige Durchflußmenge von insbesondere schwerfließenden pulverförmigen oder gekörnten Produkten kontinuierlich sehr genau zu messen versuchen. Jedoch sind auch bestimmte Bandwaagen ein bereits· klassisches Beispiel für das Bemühen einer relativ genauen meßtechnischen Erfassung loser Schüttgutströme.

Ihre Nachteile sind hoher apparativer und Platzaufwand sowie systemeigene Meßfehler bis 5 %.

naheliegend ist die Mengenmeßgerät©gruppe von bekannten Prallplatten- bzw. Dedektorplattenmeßgeräten. Dabei sind diese Einrichtungen mit einer als Aufprallfläche für idas ' vertikal aus Zuführeinrichtungen abfließende Produkt dienende, geneigten und federnd aufgehangenen Prallplatte ausgerüstet. Die durch die Aufprallbelastung des Produktes entstehenden Horizontalkräfte werden durch direkte Kopplung ^s . eines Kraftaufnehmers über einen Differenzialumformer und Verstärker in zumeist elektrische, meßbare Signale umgesetzt. Große Meßfehler entstehen bei diesen Systemen durch mehrfache reibungsbehaftete Lagerstellen, Hebelarmabhängigkeiten sowie nichtmeßbare Eichungs- oder !iacheichungsprozesse durch konstruktiv-technologisch ungünstige Meßanordnungen· Weiterhin sind die Signalbildung beeinflussende längsdehnung von •Pendelstützen und Koppelstangen den bekannten Systemen nachteilig. So können bei .verschiedenen der bisher bekannten Lösungen eventuelle Masseablagerungen von zu messenden Produkten auf Bauteilen, wie' Dedektorplatte oder Kraftaufnehmer weder durch die konstruktive Gestaltung noch durch Haeheicheinrichtungen kompensiert werden» , '

. . ι .Weitere Nachteile von bisher bekannten und zum Teil getesteten,

den Erfindungsgegenstand naheliegenden Lösungen.

So ist ein bekanntes Prallplattenmeßgerät im Einsatz, welches für große Masseströme von ca* 2o t/h und einer relativ großen Bauhöhe von ca. 25oo mm für geringe Genauigkeitsanforderungen gut geeignet ist. Obwohl Nullpunktverschiebungen bei Änderung der Sinbaulage durch .extrem robusten Stahlumbau unterdrückt werden. Das Gerät ist nicht für Messungen unter Däuerdruck geeignet, da die Abdichtung- des Meßraumes gegen den Staubraum mittels einer Membrane; konstruktiv ungenügend ausgebildet ist.

Ein weiterer'Sachteil 'bekannter Einrichtungen ist die Abhängigkeit des Nullpunktes durch Veränderungen der mechanischen Ein— baulage infolge von Schwerpunktverlagerungen des Meßsystems,

welche durch Instabilitäten der Trägerkonstruktion, in die ; das bekannte Gerät eingebaut ist, hervorgerufen werden.

Ein weiterer dieser Generation von Meßeinrichtungen innewohnender Hachteil ist die geringe Empfindlichkeit infolge des Einflusses der Pederkonstante, wodurch bei niedrigen Durchsätzen die Meßgenauigkeit so ungenügend ist, daß erst oberhalb einer konstruktiv bedingten Kraftwirkung relativ brauchbare Meßwerte anfallen.

So ist es bei den bekannten Geräten infolge hoher konstruktiv erforderlicher Empfindlichkeitsforderungen notwendig, bei kleinen Durchsätzen große Sinbauhöhen zu erreichen, um einen relativ genauen Meßwert durch große !Fallhöhe zu erreichen.'

Den ermittelten und erprobten und teilweise unter Schutz gestellten Meßeinrichtungen ist zu entnehmen, daß die mittlere Abweichung eines gemessenen Buchwertes 16,2 % beträgt. Schätzungen ergeben einen Vertrauens bereich für P = 95 %'» welcher 'schlechter als 3,2 % ist. Die dabei untersuchten erfindungsgemäßen Lösungen DD - WP 64578, DE - OS 1928361,. DE - OS 1954251, DD-AP 80556, DE - AS 2115773 und DE - OS 1940425 erfüllen die technische Aufgabe, den Durchsatz von unterschiedlich strömenden Medien mit hoher Genauigkeit zu messen und die Einrichtung gleichzeitig zu eichen bzw. nach-* zueichen,.nicht.

Ss war somit erforderlich, eine Einrichtung für höhere Genauigkeitsanforderungen mit einem gleichzeitig neuem Eichsystem zu schaffen.

Ziel der Erfindung " ,

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Durchsatzmengenmeßeinrichtung mit integrierter Eicheinrichtung für strömende Medien unter Ausnutzung bekannter technischer Lösungen von

beispielsweise Prallplattenmeßgeräten, einer Beseitigung bekannter 1 ehl er quell en, wie die Nullpunktverschiebung durch, einbaubedingte Lageänderungen des Gerätes, der Er- . ·,. 'reichung einer geforderten Meßgenauigkeit mit einen 7er- trauens bereich, für P = 95 % von etwa 1 % sowie der Erhöhung der Empfindlichkeit, unter anderen zur externen Reduzierung der Einbauhöhe, . . \ ''· '

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt- die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur optimalen meßtechnischen Erfassung von vertikalen Gutströmen pulverförmiger bis kleinstückiger Produkte zu schaffen, gleichzeitig für das Meßsystem eine Eich- bzw. Ua ehe ich einrichtung nach 'der Ersteichung verbleibend zu integrieren sowie das System nach dem an sich, bekannten Prinzip "der Yertikalprailplattenmeßtechnik so zu verändern, daß eine Meßgenauigkeit mit einem Vertrauensbereich von 1 % für P= 95 % erreicht wird. Gemäß des verfahrenstechnologischen Iststandes wird die Aufgabe zur Schaffung der Kompleseinrichtung er- . findungsgemäß dadurch,, erreicht, daß in ein an sich bekanntes stationäres Fallschachtgehäuse eine vorzugsweise schachtartig ausgebildete in'ihrer.Auslenkachse'gemäß DD - WP 142472 konvex gekrümmte Aufprallfläche verschleiß-, reibungsfrei und parallelgeführt, vor allem jedoch gegen den Schnittgutstrom verschmutzungsunabhängig eingespannt aufgehangen ist. Wichtigstes Merkmal der erfindungsmäßigen Lösung ist ,ein zur Erreichung optimaler Meßgenauigkeit nach der Ersteichung verbleibend in das Gesamtmeßsystem integriertes Sichsystem, welches vorzugsweise parallel, zum Kraftaufnehmer angeordnet' ist. . - . ' ·. ' -

Für das zu erreichende Ziel liegt dem Wesen der Erfindung das Merkmal der besonderen 'Anordnung und Ausführung der Eicheinrichtung zugrunde. Es wurde ein System, aus mehreren gegensinnig vorgespannten Federn geschaffen. Ein unter Koppelpunkt dieser Federn wird durch eine spezielle Biegepia ttendurchführung des vorzugsweise in den Fallschacht integrierten Gehäuses geführt und durch einen Hebel am Kraftaufnehmer- angelenkt. Ein verschiebbarer oberer Koppelpunkt verbindet das Eichfedernsystem mit einer in Meßrichtung verschiebbaren geeigneten Längenmeßeinrichtung. Die übertragung der Meßkraft erfolgt dabei durch einen Über- tragungskabelν Ein weiteres Merkmal ist dabei eine an der . Eichein richtung angeordnete dauerdruckdichte und unabhängige Biegepiattendurchführung. ' , Zur Beseitigung der Schwierigkeiten bei der Kopplung und Montage der Meß- und Federsysteme, die prinzipiell mit einer Undefinierten Veränderung der Gesamtfederkonatanten und damit des Üb ertragungsfaktors verbundensind, wird das Eichfeder-_t system'Verbleibend in das Gesamtsystem integriert und damit definierte reproduzierbare Verhältnisse für die Gesamtb.etriebsdauer des Gerätes geschaffen.

Wesentlich ist die durch die besondere konstruktive Anordnung der Eichfeldern mögliche'Vorspannung durch axiale Verschiebung des Koppelpunktes am Übertragungshebel, da hierdurch erstmalig an diesen Meßsystemen die effektive Federkonstante in Meßrichtung und damit -der Meßbereich in. weiten Grenzen

veränderbar ist. . ' ,_:

Die bei bekannten Geräten nach dem" Prallplattenprinzip vorhandene Abhängigkeit des Nullpunktes von Veränderungen^sNder mechanischen Einbaulage wird kompensiert durch .ein im Eich- gehäuse angeordnetes Tariergewicht, dessen Masse durch eine geeignete Hebelübersetzung eines tJbertragungskabels verringert wird. . ' · ' · ' ·/..' .Besonders bei der Messung extrem kleiner Durchsätze wird mittels des Tariergewichtes die Gesamtfederkonstante des Systems, welche bedingt ist durch die Einzelfederkonstante der inneren und äußeren Ankopplung, der Biegeplattendurchführung, des

Meßaufnehmers und der Eichfedera selbst, in gewünschter Weise ; kompenziert, wodurch die Gesamtfederkonstsjite. verringert und die Empfindlichkeit des Gerätes in gewünschter Weise für einen' .optimalen Meßprozeß erhöht, werden.

Dank der Vorteile dieser erfindungsgemäßen Meß- insbesondere vorteilhaften Eicheinrichtung konnten die Anwendungsgebiete stark erweitert werden.,

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem einrichtung typischen Ausführungsbeispiel näher erläutert jrerden· Die nachstehende Figur zeigt die Zeichnung eines Schnittbildes der erfindungsgemäßen Meß- und Eicheinrichtung.

In einem nicht näher bezeichneten, an sich bekannten PaIlschachtgehäuse wird eine vorzugsweise schachtartig, in Richtung ihrer Auslenkachse nach DD - WP 142472 konvex gekrümmte schachtartig gestaltete Aufprallfläche 1 an vorzugsweise vier 3?ederbändern 2 parallelgeführt und verschleiß-, reibungsfrei und parallelgeführt .sowie verschmutzungs-unabhängig eingespannt aufgehangen ^; -

Die im Arbeitsprozeß von der schachtärtig gestalteten Auf-. prallfläche 1λ wirkende Horizontalkraft F trifft auf einen 'über eine' äußere Ankopplung 9, einen Obertragungshebel 3, welcher durch eine Biegeplattendurchführung 7 führt sowie eine innere Ankopplung 1o auf einen Meßaufnehmer 3. Eine parällelgeschaltete^Eicheinrichtung, welche· innerhalb des bekannten Jallschaclitgehäuses angeordnet ist, besteht aus mehreren gegensinnig vorgespannten Eichfedern 4, einem Tariergewicht 6 und einer gekoppelten Peinmeßuhr 5. Dem leßaufnehmer 3 sind bekannte signalverarbeitende Einrichtungen angeschlossen. Besonders zu erläutern ist Aufbatrund Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Eichsvstems.

Ein unterer Koppelpunkt 11 des gegensinnig vorgespannten Eichfedersystems ist an dem durch' eine Biegeplattendurch führung 7 durch das Eichgehäuse geführten Übertragungskabel 8 befestigt, der obere Kopplungspunkt 11 an einer in Meßrichtung verschiebbaren geeigneten längenmeßeinrichtung, vorzugsweise einer Peinmeßuhr.

Die Vorspannung der Eichfedern 4 wird durch die axiale Verschiebung des unteren Koppelpunktes 11 möglich, so daß sich die effektive Federkonstante in Meßrichtung und damit der Meßbereich in weiten Grenzen verändern läßt.

Die sonst bei Meßgeräten nach dem bekanntenPrallpiaftenprinzip vorhandene Abhängigkeit des Hullpuuktes von Veränderungen der mechanischen Einbaulage wird kompensiert durch genanntes. Tariergewicht 6, dessen Masse durch eine geeignete Hebelüber- setzung des Übertragungshebels 8 verringert wird.

Mit dem lariergewicht β kann bei Messung extrem kleiner Durchsätze die Gesamtfederkonstante des Systems, bedingt durch die Einzelfederkonstanten der inneren und äußeren Ankopplung 9, 1o, der Biegeplattendurchfuhrung 7, des Meßaufnehmers 3 und der Eichfedern 4, in gewünschter Weise kompensiert werden, wodurch die Gesamtfederkonstante verringert und~-die Empfindlichkeit der Einrichtung in gewünschter Weise für einen optimalen Meßprozeß erhöht wird.

Durch Ü-berkompensation des gravimetrischen Anteils der rücktreibenden Kraft durch die schachtartig gestaltete Aufprallfläche 1 mit dem Tariergewicht 6 kann der elastische Anteil der rücktreibenden Kraft im Sinne der Einschaltung einer so-.genannten negativen Federkonstanten im beliebigen Maß kompensiert und somit die Empfindlichkeit erhöht werden» Eine Ersteichung erfolgt ohne Mediendurchsatz entweder durch Schwin— gungsmessungen, die die Bestimmung des Übertragungsfaktors in. bekannter Weise mit sehr hoher Genauigkeit erlauben, oder durch Vergleich des. zeitlich integrierten Meßwertes mit einem durchgelaufenen gravimetrisch gemessenen Mediendurchsatz. Die Kacheichung ist unter der erfüllbaren Voraussetzung der Zeit- und

Temperaturabhängigkeit' der Eichfederkonstanten im eingebauten Zustand besonders leicht, möglich, indem der bei der Ersteichung festgestellte Zusammenhang zwischen Kraft und . Auslenkung durch definierte Auslenkung der Eichfedern 4 mit einer I? ernmeß einrichtung und den Vergleich mit der elektrischen Anzeige überprüft wird. '

Claims

Erfindungsanspruch ' .

1. Meß-, und Eicheinrichtung für strömende Medien zur meßtechnischen Erfassung des Durchsatzes von pulverförmigen bis kleinstückigen und flüssigen, insbesondere stark schäumenden Produkten nach dem an sich bekannten Prinzip der Prallplattenmeßtechnik, dadurch gekennzeichnet, daß in einem an sich bekannten Fallschachtgehäuse eine schachtartig ausgebildete, in Richtung ihrer Auslenkachse nach DD - WP 142472 konvex gekrümmte Aufprallfläche (1) ver- ' verschleiß-, reibungsfrei und parallelgeführt und ver-. schmutzungsabhängig an vorzugsweise vier Federbändern (2) eingespannt aufgehangen ist und eine vorzugsweise parallel zum Kraftaufnehmer angeordnete Eicheinrichtung mit Mitteln, zur Ausschaltung aller dem System immanenten mechanischen, elektrischen und elektronischen Fehlerquellen- nach Ersteichung verbleibend in das Gesamtsystem integriert, ist.
2. Einrichtung nach Punkt 1-, dadurch gekennzeichnet, daß die ^: Eicheinrichtung vorzugsweise im Fallschacht angeordnet ist und aus mehreren gegensinnig vorgespannten Eichfedern (4) besteht, wobei dieser zugehörig ein unterer Koppelpunkt (11) über einen durch eine spezielle Biegeplattendurchführung (7) geführten Übertragungshebel verbunden ist und mit einer äußeren Ankopplung (9) die Verbindung zur Aufprallfläche (1) herstellt und ein verschiebbarer oberer Kopplungspunkt (11) der Eichfedern (4) an einer in Meßrichtung verschiebbaren geeigneten Längenmeßeinrichtung, vorzugsweise einer Feinmeßuhr angeordnet ist.
3. Einrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompenzierung von gerätemäßigen und einbaubedingten Uullpunktveränderungen im Eichgehäuse ,ein einstellbares Tarriergewicht (6) angeordnet ist, dessen Masse durch geeignete ,Hebelubersetzung des übertragungshebeis (8)- verringert wird.
4. Einrichtung nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erfindungsgemäße Anordnung der Einrichtung eine Meßgenauigkeit mit einem Vertrauensbereich für P= 95 % von etwa 1 % garantiert.