DD270970A1

DD270970A1 - DEVICE FOR MEASURING THE FLOW AMOUNT OF A MINOR MATERIAL FLOW

Info

Publication number: DD270970A1
Application number: DD31315388A
Authority: DD
Inventors: Reinhard Assmus; Werner Kuehne
Original assignee: Dessau Zementanlagenbau Veb
Priority date: 1988-02-24
Filing date: 1988-02-24
Publication date: 1989-08-16

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. FigurThe invention relates to a device for measuring the flow rate for nichtklebende koernige materials in a wide grain size range. For this purpose, at least one sensor is arranged on an inclined chute at the upper and lower end for measuring a physical quantity of the passing material stream, for example the dielectric constant, which depends on the mass assignment of the chute piece. The sensors are expediently displaceable in order to vary the transit time during the correlation process. The evaluation of the Signalverlaeufe via a correlator and the determination of the flow rate with a microprocessor. figure

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Durchflußmenge für nichtklebende körnige Materialien in einem weiten Korngrößenbereich.The invention relates to a device for measuring the flow rate for non-adhesive granular materials in a wide particle size range.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

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.Flowmeters are known on the principle of arc chute, the impact force principle and the principle of weighing the assignment of a chute piece with good. Only closed systems are considered in this case, so that ζ. B. the belt scale due to the known disadvantages, such as dust, dependence of the measured value of the belt tension, falls out.

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.All of these flowmeters exploit certain physical principles in which there is a dependency between measuring force and throughput. So z. B. the measuring force, the impact force, the inertial force (circular arc chute) or the weight.

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.However, the measuring force is always influenced by other factors, such as the flow velocity and the bulk material properties, so that there is no clear relationship between the measuring force and throughput.

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.Thus, in the pneumatic conveying, in particular the dense phase conveying, a speed measuring method with a correlator was introduced. For this purpose, two sensors for detecting random fluctuations of physical quantities of the material flow, such as density, thermal conductivity or capacity, are mounted at a certain distance.

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.The cross-correlation function is formed from the signal curves as a function of a sampling time (transit time). If this function reaches a maximum for a specific running time, this running time is identical to the quotient of the distance between the sensors and the flow velocity. The flow rate can be calculated via this relationship.

Durch eine zusätzliche Dichtemessung, ζ. B. durch radioaktive Durchstrahlung der Förderleitung, wird der Durchsatz errechnet.By an additional density measurement, ζ. B. by radioactive transmission of the delivery line, the throughput is calculated.

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.However, this method has the disadvantage that an accurate density measurement is not possible. If, for example, the capacitance is measured, the bulk material properties play an extraordinary role, since slight changes in humidity significantly influence the dielectric constant. During radioactive irradiation, the wear of the pipe wall and the high base value play a role in the radiation of the pipe wall. In addition, it is not possible to measure instantaneous, because due to the weak radiation (environment), the integration time for the pulse rate to be measured is several seconds. Thus, the measurement method for a throughput control is only conditionally applicable. In any case, the measuring system must be calibrated with material. This usually requires additional weighing containers.

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.The principle of impact force measurement is used in the method and apparatus described in DD-AP 80556 for measuring the flow rate of a powdery or granular material.

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 this case, the measurement of the horizontal component of the impact force to exclude the influence of deposits. However, the disadvantages of the impact force measuring principle are retained, i. H. There is no gravimetric measurement, but only an indirect mass flow measurement, since a physical effect (the impact force) is measured. Side effects affect the measurement, such as initial fall velocity, impact factor of the bulk material, air counterflows in the edge zone of the falling jet.

In der DE-PS 3410845 wird eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Wägen von fließfähigem Gut mit einer ortsfest amIn DE-PS 3410845 a device for continuous weighing of flowable material with a stationary on

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.Waagengestell arranged, passing through the good opening and a sensor whose first end portion is held in a fixed to the scale frame clamping device whose central longitudinal section carries as a transmitter at least one strain gauge and the second end portion forms the impact surface.

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.The disadvantages here are that the sensor is located in the bulk material space, that the location of the impact affects the measuring force, which leads to a large measurement error and that the characteristic force-measuring signal is non-linear.

Ziel der ErfindungObject of the invention

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.The aim of the invention is to measure the flow rate of a granular material flow, regardless of the bulk material properties such as particle size, moisture, grain shape, bulk density and fluidizability, as well as the flow rate.

-2- 270 970 Darlegung des Wesens der Erfindung-2- 270 970 Presentation of the Essence of the Invention

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.The object of the invention is to provide a device for measuring the flow rate of a granular material flow, which operates independently of the installation situation and the nature of the upstream conveyor or metering and which is easily calibrated.

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.According to the invention the object is achieved in that at least one sensor for measuring a physical quantity which characterizes the instantaneous bulk material properties or is dependent on the mass assignment of the chute piece, for example the dielectric constant, is arranged at the upper and lower end of an inclined chute. Conveniently, the sensors are slidably mounted to vary the delay in the correlation process. Furthermore, it is possible from the outset to arrange more than two sensors along the chute, which can be optionally switched on.

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.The chute is attached to a lever linkage, which is guided by a bending membrane arranged in the housing. The mass of the chute is measured with a load cell. The tare weight is compensated by moving weights on the lever linkage. The granular material is directed at the same height and direction on the chute piece, so that no impact forces are effective. The signal profiles of the sensors are evaluated in a known manner with a correlator which calculates the cross-correlation function. A microprocessor calculates the rate of conveyance from the transit time established by the correlator and the distance of the sensors as well as the flow rate of the granular material. The device of the invention does not need to be calibrated with material (bulk material), but it is sufficient if the chute piece is covered with a plate of known mass and the associated measurement signal of the load cell is normalized. This eliminates the need to install weighing containers. The device according to the invention can be used in many ways, since it is independent of the installation situation, ie. H. of the flow rates, and of bulk material properties such as grain size, moisture, grain shape, bulk density and fluidizability.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird anhand eines Beispieles näher erläutertThe invention will be explained in more detail with reference to an example

Fig.: Darstellung der Meßvorrichtung Fig .: Representation of the measuring device

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 ermitteltenIn the figure, the device for measuring the flow rate on the measurement of the dielectric constant of the bulk material is shown. On the inclined chute 3 are each a sensor 1,2 mounted at the top and bottom, which are designed as capacitor plates. The chute 3 is attached to a lever linkage 10, the passage of which is made through the housing 4 by a bending diaphragm 5. The mass M of the chute 3 is measured with a load cell 6. The tare mass is compensated by moving the weights 7 on the lever linkage 10. The bulk material is then directed to the chute in the same height and direction. With the sensors 1 and 2, the time profiles of the dielectric constant ει (t) and ε ₂ (t) are measured and evaluated with a correlator 8, which calculates the cross-correlation function. A microprocessor 9 (computer) calculates from the determined by the correlator 8

Laufzeit t_L und dem Abstand LderSensoren 1 und 2 die Fördergeschwindigkeit ν mit ν = —sowie die Durchflußmenge aus dem Produkt ν = m.Running time t _L and the distance LderSensoren 1 and 2, the conveying speed ν with ν = -sowie the flow rate of the product ν = m.

Claims

1.' Apparatus for measuring the flow rate of a granular flow of material on an inclined chute in a conveyor section, characterized in that at the upper and lower chute end of at least one sensor for measuring a physical quantity that characterizes the current bulk material properties of the material flow or a measure of the mass utilization of the chute piece is the flow of material flowing over it, is arranged.

2. Apparatus for measuring the flow rate according to claim 1, characterized in that the sensors are displaceable.

3. A device for measuring the flow rate according to claim 1, characterized in that more than two sensors are arranged on the chute piece.