DD239467A1 - Durchsatzmess- und dosiereinrichtung fuer schuettgueter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Durchsatzmess- und Dosiereinrichtung fuer Schuettgueter, einschliesslich schwerfliessender und zum Schiessen neigender Gueter. Sie wird vorwiegend in Anlagen der getreideverarbeitenden Industrie, wie Milchfutterwerken, Getreide- und Schaelmuehlen, Getreidelagerwirtschaft und anderen Anlagen der Lebensmittelindustrie, sowie in der Landwirtschaft in Anlagen zur Herstellung von Trockenfuttergemischen, Kompaktieranlagen und aehnlichem eingesetzt. Ziel der Erfindung ist das Erreichen eines gleichmaessigen, vorgegebenen Masseflusses fuer unterschiedliche Schuettgueter durch Messen und Regulieren des Foerdergutstromes. Somit koennen vielfaeltige Misch- und Dosieraufgaben auf einfache und unkomplizierte Weise mit hoher Genauigkeit realisiert werden. Der Erfindung wird das bewaehrte Prallplattenmessprinzip zugrunde gelegt. Es beinhaltet, dass einer Prallplattenmesseinrichtung ein Vorbehaelter geringer Kapazitaet vorgeordnet wird, dessen konstruktive Gestaltung in Verbindung mit Zusatzelementen so ausgefuehrt ist, dass fuer alle mit der Einrichtung zu realisierenden Aufgaben und den interessierenden Messguetern ueber der gesamten Flaeche einer festgelegten Auslaufoeffnung eine konstante Anfangsfallgeschwindigkeit erreicht wird. Neben der Durchsatzmessung kann die erfindungsgemaesse Loesung durch die Kombination mit verschiedenen Dosierorganen (Schieber, Ruehrwerk) zu gravimetrischen Dosierern kombiniert werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Durchsatzmeß- und Dosiereinrichtung für Schüttgüter einschließlich schwerfließender und zum Schießen neigender Güter.

Die Erfindung kommt in Anlagen der getreideverarbeitenden Industrie, wie beispielsweise in Mischfutterwerken, Getreide- und Schälmühlen, der Getreidelagerwirtschaft und in weiteren Anlagen der Lebensmittelindustrie sowie in der Landwirtschaft in Anlagen zur Herstellung von Trockenfuttergemischen, Kompaktieranlagen und ähnlichem zum Einsatz.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind verschiedene technische Lösungen bekannt, die einen gleichmäßigen vorgegebenen Massefluß erzeugen. Die Förderbanddosierwaage ist am bekanntesten und wird am häufigsten angewandt. Sie hat jedoch viele Nachteile, wie beispielsweise große Staubbelästigung, hoher Platzbedarf, große Masse, hohe Empfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen und unsachgemäßer Bedienung. Problematisch ist der Einsatz einer solchen Förderbanddosierwaage beim Dosieren von Schüttgütern mit geringer Schüttdichte, da hier die Dosier- und Anzeigefehler weit über ± 1 % liegen. Für Produkte, die zum Schießen neigen, ist deren Einsatz aufgrund ihres Arbeitsprinzips nicht möglich, oder es muß ein drehzahlverstellbarer Zellenraddosierer vorgeschaltet werden, dieser wiederum erhöht den maschinen-und gerätetechnischen Aufwand.

Für zum Schießen neigende Güter ist auch der Einsatz von Schneckendosierwaagen bekannt, diese bilden eine geschlossene staubdichte Einheit, haben aber den Nachteil, daß durch das ungünstige Verhältnis der großen Masse der Wägezelle zum zu messenden Gut ein zu großer Meßfehler auftritt.

Des weiteren sind radiometrische Bandwaagen bekannt, die systembedingt einen hohen Meßfehler haben und deren Anschaffungskosten sehr hoch sind, die aber als Dosierbandwaage eingesetzt werden könnte. Die Kombination eines Dosierbandes mit einer radiometrischen Bandwaage ist eine weitere technische Lösung, die bei analogen Problemen jedoch höhere Anschaffungskosten bedingt. Besser als die bereits genannten Einrichtungen eignet sich für den vorgesehenen Einsatzzweck ein sogenannter Gammadosierer. Dieser besteht aus einem Zellenraddosierer mit regelbaren Gleichstrommotorantrieb und einer radiometrischen Dichtemeßeinrichtung. Die auftretenden Dichteschwankungen des zu dosierenden Gutes werden durch die radiometrische Dichtemeßeinrichtung erfaßt und die Drehzahl des Zellenraddosierers wird durch eine elektronische Steuerung entsprechend verändert. Diese Einrichtung arbeitet in der Regel mit einer hohen Genauigkeit, ist jedoch vom konstanten Füllungsgrad des Zellenraddosierers abhängig und dadurch können unbemerkt Dosierungenauigkeiten auftreten. Außerdem ist der materielle Aufwand durch Einsatz einer radiometrischen Sonde und eines Zellenraddosierers mit regelbarem Gleichstromantrieb mit hoher Drehzahlkonstanz relativ hoch.

Es ist auch bekannt, daß zur Durchsatzmessung sogenannte Prallplattenmeßgeräte zur Anwendung kommen. Diese haben einen relativ einfachen Aufbau und eine ausreichend hohe Meßgenauigkeit. Dabei gibt es eine Vielzahl verschiedener Ausführungsformen. Günstig erweist sich die Einrichtung nach WP 142472, bei der die Prallfläche entsprechend einer mathematisch-physikalisch abgeleiteten Krümmung über die horizontale Aufgabefläche bestehende Füllhöhendifferenzen ausgleicht und die Horizontalkraftkomponente gemessen wird. In Verbindung mit dieser Durchsatzmeßeinrichtung ist ein Dosierer bekannt, der für extrem schwerfließende und zum Schießen neigende Produkte geeignet ist. Dieser hat ein Lochblech als Zellenabschluß. In diese Löcher greifen konische Stifte ein, die durch eine vorgegebene Bewegungsrichtung die Löcher rythmisch freigeben und wieder abschließen. Dadurch wird das Gut ausgetragen. Von Nachteil ist die Größe dieser Dosiereinrichtung sowie das zum Bewegungsablauf und zur Veränderung des Fördergutstromes erforderliche komplizierte Getriebe. Dadurch ist diese Dosiereinrichtung für das geforderte Einsatzgebiet nicht vorteilhaft.

Es gibt noch viele weitere bekannte Lösungen mit Prallplattenmeßgeräten, wie beispielsweise in den CH-PS 557060 und 590459 beschrieben, die allerdings nur für freifließende Produkte wie Getreide und sich ähnlich verhaltende Güter geeignet ist. Für schwerfließende und zum Schießen neigende Güter ist eine derartige Vorrichtung nicht einsetzbar.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Durchsatzmeß- und Dosiereinrichtung zu schaffen, die aus einem Prallplattenmeßgerät zur Durchsatzmessung und einer für alle in der getreideverarbeitenden Industrie und angrenzenden Industriezweigen vorkommenden Schüttgütern geeigneten Dosiervorrichtung besteht. Sie ist so zu gestalten, daß sie sowohl als Durchsatzmeßeinrichtung als auch mit einem geeigneten Dosierer kombiniert, als gravimetrischer Dosierer einsetzbar ist. Es wird eine hohe Meß- und Dosiergenauigkeit bei minimalen Fertigungs- und Materialaufwand gefordert. Außerdem soll diese Vorrichtung für leichtfließende körnige Produkte, aber auch für schwerfließende und zum Schießen neigende Schüttgüter einen gleichmäßig vorgegebenen Massenstrom gewährleisten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mit einer variablen Fallgeschwindigkeit sich bewegenden Gutstrom durchsatzmäßig zu erfassen oder einen aus einem Speicherbehälter heraus gleichmäßig vorgewählten Massestrom mittels einer einfachen mit geringem Aufwand herstellbaren Vorrichtung zu erzielen, wobei das bewährte Durchsatzmeßprinzip mit Prallplatten zugrunde gelegt wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung geschaffen wird, die zum Dosieren und/oder Messen des Durchsatzes für Schüttgüter einschließlich schwerfließender und zum Schießen neigender Güter geeignet ist. Diese Vorrichtung besteht aus einem Grundgestell, einer Dosier- und Zuführeinrichtung und einer Durchsatzmeßeinrichtung nach dem Prallplattenmeßprinzip, so gestaltet, daß das Dosier- und Zuführelement in Abhängigkeit von der Gutart und der Arbeitsaufgabe über einen festgelegten Auslaufquerschnitt eine konstante Anfangsfallgeschwindigkeit erzielt und der so gebildete freifallende Gutstrom auf eine Prallplatte geleitet wird, die bekannterweise nach WP 142472 so aufgehangen ist, daß nur eine horizontale Verschiebung mgölich ist und die Krümmung der Prallplatte bei Auftreffen des Gutes auf diese unabhängig vom Auftreffpunkt zu einer dem Durchsatz proportionalen Horizontalkraftkomponente führt, wobei die Dosier- und Zuführeinrichtung als Vorbehälter geringer Speicherkapazität mit in horizontaler Ebene liegenden Auslauföffnung ausgebildet ist. Der Vorbehälter kann mit einer in einem halbzylindrischen Auslaufteil angeordneten Auslauföffnung ausgeführt werden, wobei durch einen in Form einer weiteren Zylinderschale größeren Durchmessers ausgebildeten Dosierschiebers die Auslauföffnung gar nicht, teilweise oder vollständig geschlossen wird.

Im speziellen Anwendungsfall wird der Dosierschieber so ausgebildet, daß mitzunehmenden Öffnungswinkel beziehungsweise Öffnungsspalt eine Verbreiterung des freien Auslaufquerschnittes auftritt, so daß auch bei geringen Durchsatz ein störungsfreier Auslauf des Gutes gewährleistet wird.

Für den Einsatzfall der Durchsatzmessung oder für Dosieraufgaben ohne hohe Genauigkeitsanforderungen wird der Dosierschieber mit einer einfachen Handverstellung versehen.

Zur automatischen Durchsatzregulierung wird der Dosierschieber durch einen regelbaren Stellantrieb bewegt. Für die Dosierung von zum Schießen neigenden Gütern muß der Dosierschieber schlagartig geschlossen werden. Dazu wird erfindungsgemäß ein schnell wirkender Stellantrieb, beispielsweise eine pneumatische Stellmembran vorgesehn.

Bei Verwendung eines mechanischen Stellantriebs, beispielsweise eines Stellmotors mit Spindel-oder Zahnstangenverstellung wird als Koppel zwischen Dosierschieber und Stellantrieb ein Druckluftzylinder angeordnet. Dadurch ist gewährleistet, daß bei schlagartigen Ansteigen des Durchsatzes der Dosierschieber geschlossen werden kann. Eine andere Ausführungsvariante ist die Anordnung eines zweiten Schiebers als Absperrschieber, der über oder unter dem Dosierschieber angeordnet und mit einem Druckluftzylinder oder Hubmagneten betätigt wird. Auch kann der Dosierschieber im Falle des schlagartigen Ansteigens des Durchsatzes durch eine Rückholfeder geschlossen werden, wobei der Stellantrieb vom Regelschieber durch eine elektromagnetische Kupplung getrennt wird.

Eine weitere Lösungsvariante ergibt sich bei der Anwendung eines Stillstandmotors mit feder- oder gewichtsbelasteter Rückstellkraft. Dabei kann der Dosierschieber durch einfache Spannungsänderung verstellt werden. Bei schwerfließenden Produkten kommt meist ein unregelmäßiger Gutfluß aus einem Regelschieber, deshalb wird in diesem Einsatzfall ein Rührwerk über dem Dosierschieber angeordnet, dadurch wird ein gleichmäßiger Gutfluß erzielt und die sonst auftretende Brückenbildung im Auslaufbereich durch die Drehbewegung des Rührwerkes verhindert.

Für die Durchsatzmessung muß der Fördergutstrom in der Ebene der Auslauföffnung auf eine Geschwindigkeit nahe Null gebracht werden. Das ist erforderlich, damit für das Prallplattenmeßgerät definierte und somit für die Meßgenauigkeit wichtige Aufprallbedingungen geschaffen werden.

Dies wird dadurch erreicht, daß der Auslauf boden des Vorbehälters mit im Behälter angeordneten Leitblechen eine Kaskade bildet. Das Prallplattenmeßgerät als Meßmittel muß system bedingt von Zeit zu Zeit kalibriert werden. Die Wirtschaftlichkeit eines solchen Meßverfahrens hängt von der Art und Weise ab, wie die Kalibrierung durchgeführt wird.

Erfindungsgemäß wird eine einfache und leicht zu handhabende Methode angewandt, indem der Vorbehälter als ein von außen zu befüllender Speicherbehälter ausgebildet ist und nach Öffnung des Dosierschiebers eine definierte Gutmenge eingebracht wird, die während des Auslaufvorganges ausgewertet und somit die Durchsatzmeßeinrichtung kalibriert wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen in

Fig. 1: Durchsatzmeß- und Dosiereinrichtung mit Prallblech und Handverstellung

Fig. 2: Einzelheit von Fig. 1

Fig.3: Einrichtung mit Prallblech und automatischen Stellantrieb

Fig.4: Einrichtung mit Prallblech, Dosierschieber, Schnellverschluß, Stellantrieb und Rührwerk

Fig. 5: Seitenansicht von Fig. 4

Fig.6: Einrichtung mit Prallblech, Dosierschieber, Stillstandsmotor und federbelasteter Rückführung (Rückholfeder)

Fig. 7: Seitenansicht von Fig. 6

Fig.8: Einrichtung mit Prallblech, Dosierschieber, Getriebestellmotor, Magnetkupplung und Rückholfeder

Fig. 9: Seitenansicht von Fig. 8

Die Durchsatzmeß- und Dosiereinrichtung besteht aus dem Gehäuse 1 und den Hauptelementen, wie Vorbehälter 3 mit Dosierschieber 7 und der Prallplattendurchsatzmeßeinrichtung. Die Prallplattendurchsatzmeßeinrichtung besteht aus der Prallplatte 2, einer Parallelführung 20 und einem Meßaufnehmer 18. Der Vorbehälter 3 mit der Auslauföffnung 8, dem Dosierschieber 7 und entsprechenden Einbauten, wie Leitblech 4 und Rührwerk 17 dient der Ausbildung eines frei fallenden Gutstromes mit einer über der gesamten Auslauffläche konstanten Anfangsfallgeschwindigkeit und ist in einem solchen Abstand oberhalb der Prallplatte 2 angeordnet, daß in Verbindung mit der Krümmung der Prallplatte 2 beim Auftreffen des Gutes, unabhängig vom Auftreffpunkt auf der Prallplatte, eine durchsatzproportionale Horizontalkraft erzeugt wird, die durch die Parallelführung 20 zum Meßaufnehmer 18 geleitet und durch diesen gemessen wird.

Erfindungsgemäß ist der Vorbehälter 3 konstruktiv so ausgebildet, daß eine Anpassung des Durchsatzmeß- und Dosiergerätes an die jeweilig zu realisierende Arbeitsaufgabe und die Gutart mit einfachen Mitteln möglich ist. Der Vorbehälter 3 besteht in seinem Auslaufteil aus einer zylindrischen Halbschale, in deren unterem Teil die Auslauföffnung 8 in horizontaler Ebene angeordnet ist.

Nach Fig. 1 und 2 hat die Auslauföffnung 8 eine dreieckige Fläche oder ist kammartig ausgebildet. Die Auslauföffnung 8 kann durch den Dosierschieber 7 verschlossen sowie vollständig oder teilweise geöffnet werden und ermöglicht in Verbindung mit der geometrischen Gestaltung der Auslauföffnung 8 eine Variierung der Ausflußmenge. Die Öffnungsbreite der Auslauföffnung

8 und der Radius der Zylinderhalbschale des Vorbehälters 3 ist so gewählt, daß bei maximaler Öffnung eine vollständige Entleerung gewährleistet ist. Der Dosierschieber 7 wird durch einen weiteren Zylinderabschnitt größeren Durchmessers gebildet und nach dem vorrangigen Einsatzzweck mit einem Antriebselement gekoppelt. Der zylindrische Boden des Vorbehälters 3 dient neben der Verschlußfunktion der Gutstromlenkung. Je nach Fließeigenschaften des Gutes ist zur Realisierung einer konstanten Auslauf geschwindigkeit eine Abbremsung, der insbesondere durch das Zulaufen vorhandenen kinetischen Energie, erforderlich. Außerdem zeigen einige Güter ein schlechtes Fließverhalten, so daß kein selbsttätiger Ausfluß zustande kommt. Deshalb werden im Vorbehälter 3 verschiedene Wirkelemente angebracht, die funktionell mit dem Behälterboden zusammenwirken. Die Fiuren 1-3zeigen Durchsatzmeß- und Dosiereinrichtungen für leichtfließende Güter. Das im Vorbehälter 3 eingesetzte Leitblech 4 bewirkt eine Aufteilung des Gutstromes in zwei Teilströme und richtet sie auf den Behälterboden des Vorbehälters 3, der die Teilströme so weiterleitet, daß sie im Bereich der Auslauföffnung 8 gegeneinander strömen und damit ihre Geschwindigkeiten gegeneinander aufheben.

Die Figuren 4-9 zeigen Durchsatzmeß- und Dosiereinrichtungen für schwerfließende Güter. Anstelle des Leitbleches 4 wird in dem Vorbehälter 3 ein Rührwerk 17 montiert und der gesamte Behälterquerschnitt als Einlauf ausgenutzt. Durch das Rührwerk 17 und die große Zuführfläche wird eine gleichmäßige Austragung schwerfließender Güter aus einem Behälter erreicht. Für verschiedene Arbeitsfunktionen und zur Anpassung an unterschiedliche Guteigenschaften sind mehrere Antriebsvarianten des Dosierschiebers 17 in den Figuren 1-9 dargestellt. Für die Durchsatzmessung leicht fließender Güter wird nach Fig. 1—2 ein Handhebel 9 zur Verstellung des Dosierschiebers 7 in der Durchsatzmeß- und Dosiereinrichtung angeordnet. Dieser Handhebel

9 dient zum Verschließen des Vorbehälters 3 bei der Durchsatzkalibrierung der Meßeinrichtung. Weiterhin ist diese Variante für Handdosierungen bei geringen Ansprüchen bezüglich der Dosiergenauigkeit geeignet. Als Durchsatzmeß- und Dosiereinrichtung mit fernsteuerbarer Funktion wird nach Fig. 3 anstelle des Handhebels 9 ein Stellantrieb 5 oder eine Stellmembran 10, die von einem Steuergerät 19 eine automatische Verstellung des Dosierschiebers 7 in Abhängigkeit vom Momentandurchsatz und dem vorgewählten Durchsatz bewirkt, eingestellt. Die Figuren 4-9 zeigen auch Durchsatzmeß- und Dosiereinrichtungen für zum Schießen neigende Güter. Bei Überschreiten eines definierten Maximaldurchsatzes muß zur Vermeidung von Überschüttungen bei derartigen Gütern ein sofortiger Verschluß des Dosierschiebers 7 gewährleistet werden. Entsprechend der zu realisierenden Stellkräfte sind mehrere Antriebsvarianten vorgesehen. Bei vorhandener pneumatischer Energie in den Dosieranlagen wird eine Durchsatzmeß-und Dosiereinrichtung nach Fig.4-5 gewählt. Der Dosierschieber 7 ist über einen als Koppel ausgebildeten Druckluftzylinder 11 mit dem Stellantrieb 5 oder der Stellmembran 10 verbunden. Im Regelbetrieb erfolgt über den Stellantrieb 5 die Betätigung des Dosierschiebers 7. Im Schnellschlußfall wird der Dosierschieber 7 durch Ausfahren des Druckluftzylinders 11 sofort geschlossen. Nach Abbau des Fluidzustandes im Gutstrom wird durch Einfahren des Druckluftzylinders 11 die ursprüngliche Dosierstellung wieder erreicht. Nach Fig. 6-7 erfolgt der Antrieb mittels Stillstandsmotor 15, der bei leichtgängigen Dosierschieber 7 Dosierung und Schnellschluß gleichzeitig realisiert. Der Stillstandsmotor 15 bewirkt bei der Kopplung mit einer Federbelastung 16 eine stromproportionale Auslenkung des Dosierschiebers 7 und damit eine Variierung der Dosierung, wobei durch Stromsofortregelung der Schnellschluß erfolgt. Wenn pneumatische Energie fehlt und hohe Stellmomente realisiert werden sollen, wird nach Fig.8-9 Durchsatzmeß- und Dosiereinrichtung mit einem Getriebestellmotor 14 und einer Magnetkupplung 13 bestückt. Durch den Getriebestellmotor 14 erfolgt mit Kraftfluß der Magnetkupplung 13 die Betätigung des Dosierschiebers 7 und gleichzeitig ein stellungsabhängiges Spannen der Rückholfeder 12. Im Schnellschlußfall wird die Magnetkupplung 13 gelöst und die Rückholfeder 12 verschließt den Dosierschieber 7. Nach erfolgtem Verschluß wird der Getriebestellmotor 14 wieder in die Zustellung gefahren und nach Aufheben derGutfluidisierung durch Schließen der Magnetkupplung 13 und Betätigung des Getriebestellmotors 14 die Durchsatzmeß- und Dosiereinrichtung neu eingeregelt.

Die konstruktive Ausführung der Durchsatzmeß- und Dosiereinrichtung gestattet bei allen Meßaufgaben die Kalibrierung auf die Gutart. Bei der Kalibrierung wird in den Vorbehälter 3 eine definierte Gutmenge eingebracht und nach Öffnen des Dosierschiebers 7 der Ausflußvorgang zeitlich und kumulativ mit dem Steuergerät 19 ausgewertet.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Durchsatzmeß- und Dosiereinrichtung für Schüttgüter einschließlich schwerfließender und zum Schießen neigender Güter, bestehend aus einem Gehäuse, einer Dosier- und Zuführeinrichtung, einer an einer Parallelführung aufgehangenen Prallplatte und einem Meßaufnehmer zur Messung der durchsatzproportionalen Horizontal kraft, die durch die Prallwirkung des freifallenden Gutstromes auf der speziell gekrümmten Prallplatte erzeugt wird und sowohl für die Durchsatzmessung eines frei fließenden Gutstromes, als auch zur Dosierung aus einem Speicherbehälter geeignet ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Dosier- und Zuführeinrichtung als spezieller Vorbehälter (3) geringer Speicherkapazität mit einer in einem halbzylindrischen Auslaufteil im horizontalen Abschnitt angeordneten Auslauföffnung (8) ausgeführt ist, die durch einen in Form einer weiteren Zylinderschale größeren Durchmessers ausgebildeten Dosierschiebers (7) gar nicht, teilweise oder vollständig verschlossen wird und daß der kreisförmig gekrümmte Auslaufboden mit einem Leitblech (4) eine Leit- und Bremskaskade oder den Trogboden eines Rührwerkes (17) bildet und somit bei allen Arbeitsaufgaben eine konstante Anfangsgeschwindigkeit des Gutstromes über der gesamten frei gegebenen Ausläuföffnung erzeugt.
2. 2. Durchsatzmeß- und Dosiereinrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Dosierschieber (7) und die Auslauföffnung (8) so ausgebildet sind, daß mit zunehmender Öffnung eine Verbreiterung des freien Auslaufquerschnittes entsteht und das am Dosierschieber (7) ein Stellantrieb (5) hoher Stellgeschwindigkeit oder ein zusätzliches Schnellbetätigungselement angeordnet ist.
3. 3. Durchsatzmeß- und Dosiereinrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Vorbehälter (3) als von außen zu befüllender Speicherbehälter ausgebildet ist und den Zulauf einer definierten Gutmenge nach Schnellöffnung des Dosierschiebers (7) und Auswertung des Auslaufvorganges eine Kalibrierung der Durchsatzmeßeinrichtung erfolgt.

   Hierzu 2 Seiten Zeichnungen