DD270970A1 - Vorrichtung zum messen der durchflussmenge eines koernigen materialstromes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Durchflussmenge fuer nichtklebende koernige Materialien in einem weiten Korngroessenbereich. Dazu werden auf einer geneigten Schurre am oberen und unteren Ende mindestens ein Sensor zur Messung einer von der Massebelegung des Schurrenstueckes abhaengigen physikalischen Groesse des vorbeifliessenden Materialstromes, beispielsweise der Dielektrizitaetskonstante, angeordnet. Zweckmaessigerweise sind die Sensoren zur Variation der Laufzeit beim Korrelationsverfahren verschiebbar angebracht. Die Auswertung der Signalverlaeufe erfolgt ueber einen Korrelator und die Ermittlung der Durchflussmenge mit einem Mikroprozessor. Figur

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Durchflußmenge für nichtklebende körnige Materialien in einem weiten Korngrößenbereich.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bekannt sind Durchflußmeßgeräte nach dem Prinzip der Kreisbogenschurre, dem Prallkraftprinzip und dem Prinzip der Wägung der Belegung eines Schurrenstücks mit Gut. Betrachtet werden in diesem Fall nur geschlossene Systeme, so daß ζ. B. die Bandwaage wegen der bekannten Nachteile, wie Staubentwicklung, Abhängigkeit des Meßwertes von der Gurtspannung, herausfällt.

Alle diese Durchflußmeßgeräte nutzen bestimmte physikalische Prinzipien aus, bei denen eine Abhängigkeit zwischen Meßkraft und Durchsatz besteht. So kann z. B. die Meßkraft die Prallkraft, die Trägheitskraft (Kreisbogenschurre) oder das Gewicht sein.

Jedoch wird die Meßkraft stets von weiteren Faktoren, wie der Fließgeschwindigkeit und den Schüttguteigenschaften, mitbestimmt, so daß kein eindeutiger Zusammenhang zwischen Meßkraft und Durchsatz besteht.

So wurde bei der pneumatischen Förderung, insbesondere der Dichtstromförderung, ein Geschwindigkeitsmeßverfahren mit einem Korrelator eingeführt. Dazu werden in einem bestimmten Abstand zwei Sensoren zur Erfassung zufälliger Schwankungen physikalischer Größen des Materialstromes, wie Dichte, Wärmeleitfähigkeit oder Kapazität, montiert.

Aus den Signalverläufen wird die Kreuzkorrelationsfunktion in Abhängigkeit von einer Abtastzeit (Laufzeit) gebildet. Erreicht diese Funktion bei einer bestimmten Laufzeit ein Maximum, so ist diese Laufzeit identisch mit dem Quotienten aus dem Abstand der Sensoren und der Strömungsgeschwindigkeit. Über diesen Zusammenhang kann die Strömungsgeschwindigkeit errechnet werden.

Durch eine zusätzliche Dichtemessung, ζ. B. durch radioaktive Durchstrahlung der Förderleitung, wird der Durchsatz errechnet.

Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß eine genaue Dichtemessung nicht möglich ist. Wird zum Beispiel die Kapazität gemessen, so spielen die Schüttguteigenschaften eine außerordentliche Rolle, denn geringe Feuchteänderungen beeinflussen die Dielektrizitätskonstante wesentlich. Bei der radioaktiven Durchstrahlung spielen der Verschleiß der Rohrwandung und der hohe Grundwert bei der Durchstrahlung der Rohrwand eine Rolle. Außerdem kann nicht verzögerungsfrei gemessen werden, da auf Grund der schwachen Strahlung (Umwelt) die Integrationszeit für die zu messende Impulsrate von mehreren Sekunden beträgt. Somit ist das Meßverfahren für eine Durchsatzregelung nur bedingt anwendbar. In jedem Fall muß das Meßsystem mit Material kalibriert werden. Dies erfordert in der Regel zusätzliche Wägebehälter.

Das Prinzip der Prallkraftmessung kommt bei dem im DD-AP 80556 beschriebenen Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Durchflußmenge eines pulverförmigen oder körnigen Materials zur Anwendung.

Dabei erfolgt die Messung der horizontalen Komponente der Prallkraft, um den Einfluß von Ablagerungen auszuschließen. Es bleiben jedoch die Nachteile des Prallkraft-Meßprinzips erhalten, d. h. es erfolgt keine gravimetrische Messung, sondern nur eine indirekte Massestrommessung, da eine physikalische Wirkung (die Prallkraft) gemessen wird. Es beeinflussen Nebeneffekte die Messung, wie Anfangsfallgeschwindigkeit, Stoßfaktor des Schüttgutes, Luftgegenströmungen in der Randzone des fallenden Strahles.

In der DE-PS 3410845 wird eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Wägen von fließfähigem Gut mit einer ortsfest am

Waagengestell angeordneten, vom Gut durchlaufenden Öffnung und einem Sensor, dessen erster Endabschnitt in einer am Waagengestell festen Einspanneinrichtung gehalten ist, dessen mittlerer Längsabschnitt als Meßwertgeber mindestens einen Dehnungsmeßstreifen trägt und dessen zweiter Endabschnitt die Aufprallfläche bildet.

Die Nachteile bestehen hier darin, daß sich der Sensor im Schüttgutraum befindet, daß der Ort des Aufpralls die Meßkraft beeinflußt, was zu einem großen Meßfehler führt und daß die Kennlinie Kraft-Meß-Signal nichtlinear ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Durchflußmenge eines körnigen Materialstromes unabhängig von den Schüttguteigenschaften wie Korngröße, Feuchte, Kornform, Schüttdichte und Fluidisierfähigkeit sowie der Fließgeschwindigkeit zu messen.

-2- 270 970 Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Messen der Durchflußmenge eines körnigen Materialstromes zu schaffen, die unabhängig von der Einbausituation und der Art des vorgeschalteten Förderers oder Dosierorganes arbeitet und die leicht kalibrierbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß am oberen und unteren Ende einer geneigten Schurre mindestens ein Sensor zur Messung einer physikalischen Größe, die die momentanen Schüttguteigenschaften charakterisiert oder von der Massebelegung des Schurrenstückes abhängig ist, beispielsweise der Dielektrizitätskonstante, angeordnet ist. Zweckmäßigerweise sind die Sensoren zur Variation der Laufzeit beim Korrelationsverfahren verschiebbar angebracht. Weiterhin ist es möglich, von vornherein mehr als zwei Sensoren entlang der Schurre anzuordnen, die wahlweise zuschaltbar sind.

Die Schurre ist an einem Hebelgestänge befestigt, das durch eine im Gehäuse angeordnete Biegemembran geführt wird. Die Masse der Schurre wird mit einer Wägezelle gemessen. Die Taramasse wird durch Verschieben von Gewichten auf dem Hebelgestänge kompensiert. Das körnige Material wird in gleicher Höhe und Richtung auf das Schurrenstück geleitet, so daß keine Prallkräfte wirksam werden. Die Signalverläufe der Sensoren werden in bekannter Weise mit einem Korrelator, der die Kreuzkorrelationsfunktion berechnet, ausgewertet. Ein Mikroprozessor berechnet die Fördergeschwindigkeit aus der Laufzeit, die vom Korrelator ermittelt wird, und dem Abstand der Sensoren sowie die Durchflußmenge des körnigen Materials. Die erfindungsgemäße Vorrichtung braucht nicht mit Material (Schüttgut) kalibriert zu werden, sondern es genügt, wenn das Schurrenstück mit einer Platte bekannter Masse belegt wird und das zugehörige Meßsignal der Wägezelle normiert wird. Somit entfällt die notwendige Installation von Wägebehältern. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vielseitig einsetzbar, da sie unabhängig von der Einbausituation, d. h. von den Fließgeschwindigkeiten, und von Schüttguteigenschaften wie Korngröße, Feuchte, Kornform, Schüttdichte und Fluidisierfähigkeit arbeitet.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird anhand eines Beispieles näher erläutert

Fig.: Darstellung der Meßvorrichtung

In der Figur ist die Vorrichtung zum Messen der Durchflußmenge über die Messung der Dielektrizitätskonstante des Schüttgutes dargestellt. Auf der geneigten Schurre 3 sind am oberen und unteren Ende je ein Sensor 1,2 angebracht, die als Kondensatorplatten ausgeführt sind. Die Schurre 3 ist an einem Hebelgestänge 10 befestigt, dessen Durchführung durch das Gehäuse 4durch eine Biegemembran 5erfolgt. DieMasse M der Schurre 3wird mit einer Wägezelle 6 gemessen. Die Taramasse wird durch Verschieben der Gewichte 7 auf dem Hebelgestänge 10 kompensiert. Das Schüttgut wird dann in gleicher Höhe und Richtung auf das Schurrenstück geleitet. Mit den Sensoren 1 und 2 werden die zeitlichen Verläufe der Dielektrizitätskonstante ει (t) und ε₂ (t) gemessen und mit einem Korrelator 8, der die Kreuzkorrelationsfunktion berechnet, ausgewertet. Ein Mikroprozessor 9 (Rechner) berechnet aus der vom Korrelator 8 ermittelten

Laufzeit t_L und dem Abstand LderSensoren 1 und 2 die Fördergeschwindigkeit ν mit ν = —sowie die Durchflußmenge aus dem Produkt ν = m.

Claims (3)

1.' Vorrichtung zum Messen der Durchflußmenge eines körnigen Materialstromes auf einem geneigten Schurrenstück in einem Förderabschnitt, gekennzeichnet dadurch, daß am oberen und unteren Schurrenende mindestens ein Sensor zur Messung einer physikalischen Größe, die die momentanen Schüttguteigenschaften des Materialstromes charakterisiert oder ein Maß für die Massebelegung des Schurrenstücks durch den darüber fließenden Materialstrom ist, angeordnet ist.

2. Vorrichtung zum Messen der Durchflußmenge nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Sensoren verschiebbar sind.

3. Vorrichtung zum Messen der Durchflußmenge nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß mehr als zwei Sensoren auf dem Schurrenstück angeordnet sind.