DD221830A1 - Vorrichtung zur kontinuierlichen messung des schuettgutdurchsatzes - Google Patents

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erfassung des Momentanwertes des Korndurchsatzes bzw. der Kornmasse als Absolutwert oder als Bezugsgroesse, beispielsweise zur Bewertung der momentanen Verluste, ohne eine nachteilige Beeinflussung des koernigen Erntegutstromes, zu schaffen, die eine hohe Funktionsfaehigkeit beim Einsatz an mobilen Landmaschinen gewaehrleistet. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die Vorrichtung als Aufsatz eines Mantels einer in einem spitzen Winkel zur Horizontalen angestellten Bunkerbefuellschnecke eines Maehdreschers ausgebildet ist, der am bunkerseitigen Ende der Bunkerbefuellschnecke angeordnet ist, der im Anfangsbereich einen geschlossenen Mantel und in dem sich daran anschliessenden oberen Bereich auf dem unter der Achse des Aufsatzes liegenden Teil des Mantels eine Ausfall- und Formieroeffnung aufweist, deren Querseiten parallel zur Horizontalen verlaufen, wobei eine Verbindungsflaeche, die von der Querseite und dem darunter liegenden Teil des geschlossenen Mantels, auf dem sie rechtwinklig steht, begrenzt ist, mit dem Anfangsbereich des Aufsatzes einen Speicherraum bildet und an den Laengsseiten der Ausfall- und Formieroeffnung Sensoren so angeordnet sind, dass eine Bezugsebene oder -kante entsteht, die parallel zur Achse des Aufsatzes verlaeuft und unmittelbar unter der Ausfall- und Formieroeffnung liegt.

Description

a) Titel der Erfindung

Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung des Schüttgutdurchsatzes

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung des Schüttgutdurchsatzes bzw· der Schutt· gutmasse und eignet sich besonders für den Einsatz in mobilen Erntemaschinen, insbesondere ßiähdreschern, zur unmittelbaren Erfassung des Momentan- und Absolutwertes des Schüttgutdurchsatzes bzw· der Schüttgutmasse bei körnigen .· Gutströmen wie Getreide, Körnermais, Reis u· ä· während des Erntevorganges·

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c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind eine Reihe von Vorrichtungen zur Messung des Durchsatzes von Schüttgütern bekannt·

Mit der Offenlegungsschrift DE-OS 2658820 wird die Bestimmung der Menge eines einen Behälter verlassenden Schüttgutstromes durch kontinuierliches Wiegen dieses Behälters unter Schutz gestellt. Bei derartigen Lösungen kommen die unterschiedlichsten Waagen zum Einsatz, denen allen jedoch ein Nachteil gemeinsam ist, ihre Meßgenaüigkeit, insbesondere im Mobileinsatz, ist sehr stark von Umwelteinflüssen, speziell von Erschütterungen abhängig· Aus dem Journal agric. Engng. Res, (1979) 24, Λ - 10 ist die Verwendung eines Durchflußmessers für die Bestimmung der Menge eines einen Behälter verlassenden Schüttgutstromes bekannt. Anstelle von Waagen wird hier eine Vorrich-

tung benutzt, die die Menge des Schüttgutstrom^ mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen erfaßt· Nachteilig an dieser Torrichtung ist die starke Abhängigkeit des Meßwertes von Umgebungseinflüssen, wie Erschütterungen und Feuchte sowie die Notwendigkeit des lichens des Meßwertgebers vor jeder Messung. Des weiteren ist bekannt, Schüttgutströme volumetrisch mittels einer Vorrichtung mit konstantem Schöpfvolumen zu messen, wobei ein Meßgefäß mit dem Schüttgut gefüllt und anschließend entleert wird·

Nach der Qff enl-egungsschrift DE-OS 2501321 1st ein© Vorrichtung zur Messung des gesamten, von einem Mähdrescher geernteten, Körnerstrome bekannt, bei der das Gut einem Schaufelrad zugeführt wird, dessen Drehzahl ein Maß für dea ßcaüttgutdurchsatz darstellt·

Aus der Qffenlegungsschrift DE-OS 2950925 ist eine Einrichtung bekannt, bei der mittels einer mechanischen Prallplatte über eine Wägevorrichtung die horizontale Komponente der Gewichtskraft eines frei fallenden Schüttgutstromes und mit einem Zellenrad die Fallgeschwindigkeit des Schüttgutes gemessen werden· Maß für den Schüttgutdurchsatz ist der Quotient aus beiden Meßgrößen. Nachteilig ist die Nichteignung dieser Vorrichtung für einen Mobileinsatz·

Ein wesentlicher Nachteil der zuvor genannten Vorrichtungen besteht in der Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit durch die nicht konstanten mechanisch-physikalischen Eigenschaften des Schüttgutes und den nicht zu vermeidenden Verschleiß bei den mechanisch bewegten Teilen«und Lagern. Weitere Bachteile sind darin zu sehen, daß feste Einbauten im Gutstrom benutzt werden und die Wartung dieser Vorrichtungen problematisch und aufwendig ist· Die Ausführung einer Vorrichtung zur Durchsatzermittlung ohne Verwendung mechanisch bewegter Teile wird mit der Offenlegungsschrift DE-OS 2430283 unter Schutz gestellt» Zur Erfassung des Schüttgutdurchsatzes der geernteten Gesamtkornmenge wird ein Teilstrom dieser Menge einem piezoelektrischen Geber spezieller geometrischer Form aufgegeben. Eine ähnliche Nutzung dieser Geberart ist aus der Offenlegungsschrift DE-OS 2044266 bekannt. Derartige Vorrichtungen sind mit einer Reihe von Nachteilen behaftet. Neben dem Einfluß

der mechanisch-physikalischen Guteigenschaften auf die Meßgenauigkeit tritt die an den mit derartigen Gebern nutzbaren Meßorten herrschende starke Abhängigkeit der Absiebcharakteristik, verstärkt durch die Messung nur eines Teiles des gesamten Schüttgutstromes, von der räumlichen Lage der Erntemaschine hervor« Darüber hinaus behindernsolche mechanischen Einbauten den Gutfluß und beeinträchtigen die Windführung in der Reinigungsanlage·

In der Offenlegungsschrift DE-OS 2445046 wird eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Ermittlung des tatsächlichen Korndurchsatzes beschrieben, bei der ein, fotoelektrischer Geber unmittelbar hinter der oberen Umlenkstelle eines dem Eingang zum Kornbunker vorgeschalteten Kornelevators angeordnet ist· Der anzumessende Schüttgutstrom wird von den Mitnehmern des Schachtförderers portionsweise durch eine Meßebene geschleudert, die aus einem Sender und mehreren in Reihe geschalteten Empfängern gebildet wird· Das Maß für den Schüttgutdurchsatz ist die über die Zeit integrierte Intensitätsänderung der von den Empfängern registrierten Sendersignale, die von den Schüttgutteilmengen verursacht wird. Diese Vorrichtung weist eine Reihe von Nachteilen auf· Der feste Einbau der Vorrichtung an der Übergabestelle zwischen zwei Förderorganen erfordert eine relativ komplizierte konstruktive Gestaltung der Vorrichtung, wodurch Wartungs- und Servicearbeiten erschwert werden. Die Auflösung der Meßeinrichtung nimmt im Bereich geringer Durchsätze, bedingt durch das Meßprinzip, sehr stark ab· Eine echte Momentanwertmessung des Durchsatzes kompakter Schüttgutströme ist mit dieser Vorrichtung nicht möglich.

d) Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung des Momentanwertes von Durchsatz bzw. Masse eines Schüttgutstromes, die einfach, funktionssicher und servicefreundlich bei großer Meßgenauigkeit über den gesamten Durchsatzbereich ist, zu schaffen.

e) Darlegung des Wesens der Erfindung

.- Die technische Aufgabe, die durch die Erf ladung gelöst

. wird 7 '' ,- . · ·.. 7 · · · '' ·.·.. ·. ' ·.^: · Der Erfindung liegt die Aufgabe -zugrunde» ein© Vorrichtung zur Erfassung des Momentanwertes des Korndurchsatzes bzw· der Körnmasse als Absolutwert, beispielsweise zur Registrierung der Arbeitsleistung, oder als Bezugsgröße, beispielsweise zur Bewertung der momentanen Verluste, ohne eine nachteilige Beeinflussung des körnigen Erntegütstromes, zu schaffen, die eine hohe Funktionsfähigkeit beim Einsatz an mobilen Landmaschinen gewährleistet· - Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorrichtung als Aufsatz einer Bunkerbefüllschnecke ausgebildet ist," dessen Mantel in zwei Bereiche unterteilt ist· Dabei ist der Anfangsbereich des Mantels des Aufsatzes so gestaltet, daß er eine geschlossene Oberfläche aufweist und zusammen mit einer, im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des Schüttgutstromes angeordneten und in ihm hineinragenden, Verbindungsfläche einen Speicherraum bildet, um das die Bunkerbefüllschnecke verlassende Schüttgut zu stauen· Dieser Speicherraum dient einerseits dazu, die durch das Prinzip der Schneckenförderung bedingten Pulsationen des Üehüttgutstromes zu dämpfen und andererseits im Schüttgutstrom eine definierte Gütdichte zu erzeugen. Der Winkel des Aufsatzes zur Horizontalen ist so groß, daß im Speicherraum eine hinreichende Verdichtung des Schüttgutes erfolgt· Die Oberfläche des Mantels des oberen Bereiches des Aufsatzes ist auf der dem Kornbunker zugewandten Seite mit einer Ausfall- und Formieröffnung versehen, um dem Schüttgutstrom auf dem Wege einer Zwangsführung eine eindeutige geometrische Form aufzuprägen, die nur von der konstruktiven Gestaltung der Ausfall- und Formieröffnung bestimmt ist· Die Fläche der Ausfall- und Formieröffnung muß bei maximal möglichem Schüttgutdurchsatz den ungehinderten Austritt des Schüttgütstromes aus der Ausfall- und Formieröffnung garantieren, damit im gesamten Durchsatzbereich der Querschnitt

des Schüttgutstromes immer eine durchsatzabhängige Teilfläche der gesamten Fläche der Ausfall- und Formieröffnung einnimmt· Die Lage der variablen Kante des formierten Querschnittes des Schüttgutstromes, die das Maß für den iiiiomentanwert des Durchsatzes ist, wird mit Hilfe von Sensoren erfaßt, die bei ihrer Anordnung entlang einer einzigen Längsseite der Ausfall- und Formieröffnung eine Bezügskante oder bei ihrer Anordnung entlang beider Längsseiten eine Bezugsebene für die Durchsatzmessung bilden· Die nach Anordnungsart der Sensoren entstehende Bezugsebene oder -kante für die Durchsatzmessung wird unmittelbar unter der Ausfall- und Formieröffnung !angeordnet, um die Lage der variablen Kante des Querschnittes des Schüttgutstr©- mes, die durch dessen Zwangsführung erzeugt wird, vor der Im freien Fall im Schüttgut einsetzenden deutlichen Auflockerung und der daraus resultierenden Veränderung des formierten Querschnittes des Schüttgutstromes zu erfassen· Oberhalb der Längsseiten der Ausfall- und Formieröffnung sind Formteile angeordnet, um an der Innenseite des Mantels im oberen Bereich des Aufsatzes eine Zone ruhenden Schüttgutes zu schaffen, die eine im wesentlichen gleiche Reibung der Schüttgutteilchen sowohl -in den Randbereichen als auch im Mittelbereich der Ausfall- und Formieröffnung gewährleistet. Damit wird erreicht, daß die dem Schüttgutstrom überlagerte Drehbewegung der Förderschnecke gedämpft wird und die variable Kante des Querschnittes des Schüttgutstromes sich hinreichend genau parallel zu den Querseiten der Ausfall- und Formieröffnung bewegt. Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß bei der Verwendung vonSensoren, die ein Strahlungsprinzip zur Erfassung der Lage der variablen Kante des Querschnittes des Schüttguts tr omes nutzen, im Signalweg eine elektronische Kantenlageerkennungsschal tung angeordnet ist, um die Kantenlage verfäschende Signale, die von vor der variablen Kanten auftretenden spritzenden Schüttgutteilchen hervorgerufen werden, zu eliminieren. Erfindungsgemäß können die Sensoren und eine oder mehrere Elektronikbaugruppen sowohl im Aufsatz selbst integriert als auch in iorm eines separaten Einschubs ausgeführt sein. Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der nachträgliche Anbau der Meßvorrichtung ohne zusätzlichen Aufwand und ohne prinzipielle Veränderungen an der Bunkerbefüllschnecke möglich ist·

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f.) Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausfuhrungsbβispiel näher erläutert« In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: ,

Pig. 1; die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Vorzugsvariante, montiert an einer Bunkerbefüllschnecke,

Fig. 2: die erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt,

Fig. 3* eine Variante der Anordnung von Bunkerbefüllschnecke und erfindungsgemäßer Vorrichtung,

Fig. 4: das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung* '

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen die erfindungsgemäße Vorrichtung in ihrer Vorzugsvariante· Das frei in einen nicht dargestellten Kornbunker eines Mähdreschers ragende Ende einer Bunkerbefüllschnecke 1, die in einem Winkel 2 zur Horizontalen angestellt ist, ist mit einem Aufsatz 3 versehen, der in einer vorteilhaften Ausführung rohrförmig ausgebildet ist». Der Aufsatz 3 ist in einer zu bevorzugenden Variante mit Befestigungselementen 4 auf dem Mantel 5 cLQ£ Bunkerbef üllschnecke 1 in einer definierten Lage arretierbar angebracht« Der Schüttgutstrom 6 gelangt nach Verlassen der Bunkerbefüllschnecke 1 in den Aufsatz 3» dessen Anfangsbereich 7 auf seinem Mantel 8 eine geschlossene Oberfläche aufweist» Zusammen mit der Verbindüngsflache 9 bildet der Anfangsbereich 7 des Aufsatzes 3 für das Schüttgut einen Speicherraum 10, in welchem die durch die Schneckenförderung verursachten Gutpulsationen vom Schüttgut selbst gedämpft v/erden und eine definierte Dichte des Schüttgutstromes 6 erzeugt wird« Der obere Bereich 11 des Aufsatzes 3 weist auf dem unterhalb der Achse 12 liegenden Teil seines Mantels 8 eine Ausfall- und Formieröffnung 13 auf, die dem Schüttgutstrom 6 den,Weg in den Kornbunker freigibt»

Die Ausfall- und Formieröffnung 13 ist in der Vorzugsvariante rechteckig bzw. trapezartig geformt» Vorteilhaft ist die einfache Anpaßbarkeit der Vorrichtung an die unterschiedlichen Forderungen der Anwender verschiedener Mähdreschertypen· Das geforderte Auflösungsvermögen und der zu erfassende Durchsatzbereich bestimmen die konkrete Gestaltung der geometrischen Form und Größe der Ausfall- und Formieröffnüng 13· Der Schüttgutdurchsatζ im Beobachtungsmoment ist der vom Schüttgutstrom 6 ausgefüllten Teilfläche der aus den Längs- 14 und Querseiten 15» 16 gebildeten gesamten Fläche der Ausfall- und Formieröffnung 13 proportional. Jede änderung des Momentanwertes des Schüttgutdurchsatzes bewirkt eine entsprechende Größenänderung der vom Querschnitt des Schüttgutstroms 6 ausgefüllten Teilfläche der Ausfall- und Formieröffnung 13. Bei der konkreten Gestaltung der Ausführung der Ausfall- und Formieröffnung 13 liegen dazu geometrische Form und Abmessungen fest. Somit ist eine Änderung des Schüttgutdurchsatzes mit einer Lageänderung der variablen Kante 17 des Querschnittes des Schüttgutstromes 6 identisch. Die Lage dieser variablen Kante 17 wird mittels Sensoren 18 abgetastet. Die Sensoren 18 können zum Beispiel fotoelektrische Sender und Empfänger sein, die ,entlang der Längsseiten 14 der Ausfall- und Formieröffnung 13 nebeneinander angeordnete Einweg- oder Reflexlichtschranken bilden. Die von den Sensoren 18 gebildete Bezugsebene oder -kante 19 zur Messung des Durchsatzes bzw. der Masse des Schüttgutstromes 6 muß unmittelbar unter der Ausfall- und Formieröffnung 13 liegen. Bei der als Beispielvariante genannten Anwendung fotoelektrischer Sensoren ist es vorteilhaft, wenn sich die variable Kante17 des Querschnittes des Schüttgutstromes 6 im gesaraten Bereich,über den sich die Längsseiten 14 der Ausfall- und Formieröffnung 13 erstrecken, parallel zu den Querseiten 15» 16 bewegt. Ein derartiger Verlauf der variablen Kante 17 wird dadurch erzeugt, daß der Schüttgutstrom 6 an der Innenseite des Mantels 8 mit Hilfe von Formteilen 20 in einer solchen Weise gebremst wird, daß sich oberhalb der Längsseiten 14 an der Innenseite des Mantels 8 eine Zone ruhenden Schüttgutes bildet, die eine im wesentlichen gleiche Reibung zwischen den körnigen Teilchen im Schüttgutstrom 6

sowohl in dessen Randbereichen als auch in seinem Mittelbereich erzeugt. Damit wird die dem Schüttgutstrom 6 überlagerte Drehbewegung, die vom Schneckenförderer verursaofrt wird, wirksam unterdrückt ν und ein weiterer vorteilhafter Einfluß auf die Beruhigung des Schüttgutstromes 6 ausgeübt« Für die als Beispiel genannte Anwendung fotoelektrischer Sensoren 18 ist es vorteilhaft, zwischen den Sensoren 18 und einer nachfolgenden Auswerteelektronik 21 eine Kantenlageerkennungs- schaltung 22 anzuordnen, mit welcher auf elektronischem Wege die von in Richtung der Querseite 16 von der variablen Kante wegspritzenden Schüttgutteilchen ausgelösten Störsignale unterdrückt werden, bevor diese die Anzeige- bzw» Meßwertverarbeitungseinheit beeinflussen können·

Claims (1)

1. 'Eof indungsanspruch: ^r^

   Punkt 1

   Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung von Schüttgutdurchsätzen bzw· Schüttgutmassen, besonders geeignet für den Einsatz an mobilen Erntemaschinen, insbesondere Mähdreschern, zur Messung des Durchsatzes körnigen Erntegutes wie Getreide, Körnermais^ Reis u· ä·, mit einer aus Sensoren gebildeten Meßebene, die vom Schüttgutstrom durchquert wird bzw· mit einer aus Sensoren gebildeten Meßkante, an welcher sich der Schüttgutstrom entlang bewegt, wobei die Sensoren, deren Punktionsfähigkeit in bekannter Weise periodisch getestet wird, in einer oder mehreren Reihen angeordnet sind, und einer an sich bekannten elektronischen Schaltungsanordnung zur Signalaüswertung, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung als Aufsatz (3) eines Mantels (5) einer in einem spitzen Winkel (2) zur Horizontalen angestellten Bunkerbefüllschnecke (1) eines Mähdreschers ausgebildet ist, der am bunkerseitigen Ende der Bunkerbefüllschnecke (1) angeordnet ist, der im Anfangsbereich (7) einen geschlossenen Mantel (8) und in dem sich daran anschließenden oberen Bereich (11) auf dem unter der Achse (12) des Aufsatzes (3) liegenden Teil des Mantels (8) eine Ausfall- und Formieröffnung (13) aufweist, deren .Querseiten (15; 16)« parallel zuf Horizontalen verlaufen, wobei eine Verbindungsfläche (9), die von der Querseite (15) und dem darunterliegenden Teil des geschlossenen Mantels (8), auf dem si'e rechtwinklig steht, begrenzt ist, mit dem Anfangsbereich (7) des Aufsatzes (3) einen Speicherraum (10) bildet und an den Längsseiten (14) der Ausfall- und Formieröffnung (13). Sensoren (18) so angeordnet sind, daß eine Bezugsebene oder -kante (19) entsteht, die parallel zur Achse (12) des Aufsatzes (3) verläuft und unmittelbar unter der-Ausfall- und Formieröffnung (13) liegt, wobei bei gegenüberliegender Anordnung der Sensoren der.Abstand zwischen ihnen größer oder gleich der Ausdehnung der Querseiten (15; 16) ist und an der Innenseite des Mantels (8) des Aufsatzes (3) oberhalb beider Längsseiten (14) der Ausfall- und Foraiieröffnung (13) Formteile (20) aufweist, die sich über die gesamte Ausdehnung der Längsseiten (14) er-

   strecken_t wobei sich, der Abstand zwischen Formteil (20) und zugeordneter Längsseite (14) der Ausf all«*· und Formieröffnung (13) in Förderrichtung des Schüttgutstromes (6) vergrößert*

   Punkt 2

   Vorrichtung nach. Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Achse (23) der Bunkerbefüllschnecke (1) in einem spitzen Winkel zur Horizontalen angestellt ist und die Achse (12) des Aufsatzes (3) in seinem oberen Bereich. (11) ebenfalls in einem spitzen Winkel zur Horizontalen angestellt ist, wobei beide Winkel voneinander verschieden sind·

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   Punkt 3

   Vorrichtung nach Punkt 1 und 2» gekennzeichnet dadurch, daß der Aufsatz (3) rohrförmig ausgebildet ist·

   Punkt 4

   Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Aufsatz (3) abnehmbar ausgeführt und mit Befestigungselementen (4) in einer definierten Lage arretierbar ist·

   Punkt 5

   Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der JJurchsatzbereich und die Meßgenauigkeit über die Geometrie der Ausfall- und Formieröffnung (13) wählbar sind·

   Punkt 6

   Vorrichtung nach Punkt 1, 2 und 5> gekennzeichnet dadurch, daß die Querseiten (15? 16) der Ausfall- und Formieröffnung (13) nicht die gleiche Länge aufweisen·

   Punkt 7 >

   Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Formteile (20) als rohrförmige Einbauten ausgeführt sind·

   Punkt 8 .·.'..

   Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Abstände und/oder die. Steigungen der Formteile (20) in Bezug auf die jeweils zugeordnete Längsseite (14) des Aufsatzes (3) voneinander verschieden sind·

   Punkt 9

   Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Sensoren (18) und eine Elektronikbaugruppe als Einschub (24) zum Aufsatz (3) ausgebildet sind.

   Punkt 10

   Vorrichtung nach Punkt 1, 2 und 9» gekennzeichnet dadurch, daß zwischen den Sensoren (18) und einer Auswerteelektronik (21) eine Käntenlageerkennungsschaltung (22) angeordnet ist«

   Punkt 11

   Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Aufsatz (3) innen mit einem aktiven Förderelement versehen ist·

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen