DE102007055566B4 - Dosierwaage für Schüttgut - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Dosierwaage für Schüttgut mit einem an dem Auslauf eines Schüttgutbehälters befestigten, sich im Wesentlichen horizontal erstreckenden Fördermittel, an dessen vom Auslauf entfernten Ende ein Schüttgutabwurf vorgesehen ist und dessen auslaufnahes Ende sich unter dem Auslauf befindet.
- Häufig ist an das vom Auslauf entfernte Ende ein Verbrennungsofen angeschlossen, in welchem das Schüttgut, beispielsweise geschredderter Kunststoff oder zerkleinerter Hausmüll, verbrannt werden soll. Für die Beschickung des Verbrennungsofens ist die Kenntnis wichtig, welche Menge an Schüttgut als Sekundärbrennstoff pro Zeiteinheit dem Verbrennungsofen zugeführt wird, um daraus den möglichen Schadstoffausstoß innerhalb vorgegebener Grenzen zu halten. Es kommt also darauf an, die Menge an Schüttgut, die vom Schüttgutabwurf abgegeben worden ist, sehr genau zu messen und zu dosieren.
- Die
DE 103 33 366 A1 , betrifft eine Dosiervorrichtung zur Einstellung des Massedurchsatzes eines Schüttgutes für eine Fördereinrichtung. Eine dafür beschriebene Dosierwaage wird durch einen Aufgabetrichter gebildet, der freitragend auf Messdosen abstützt ist und mit dem Eingang einer Förderschnecke ausgerichtet ist. Die Schüttgutmenge, die vom der Förderschnecke abgegeben worden ist, wird über die Gewichtsabnahme im Aufgabetrichter nur sehr ungenau erfasst. - Darüber hinaus sind Dosierwaagen mit einem sich im Wesentlichen horizontal erstreckenden Fördermittel bekannt, die über erste und zweite Festlager auf einem festen Gerüst gelagert sind, wobei die Festlager jeweils eine Kraftmessdose aufweisen. Bei derartigen Dosierwaagen reichen Festlager wie etwa Kreuzfedergelenke für die erforderliche Genauigkeit der Wägung nicht aus. Auch eine feste Lagerung des Schüttgutabwurfes am Gerüst erzeugt fehlerhafte Messungen, unter anderem weil eine feste Lagerung jede Lageveränderung des Gerüstes beispielsweise durch thermische Schwankungen die Messungen verfälschen kann. Schließlich ist auch die Beladung des Fördermittels mit Schüttgut aus dem Schüttgutbehälter Schwankungen unterworfen, weil das in den Schüttgutbehälter eingefüllte Material vor allem bei nicht vollständiger Befüllung Böschungswinkel ausbildet, was zu einer unregelmäßigen Schüttgutabgabe pro Zeiteinheit aus dem Schüttgutbehälter führt.
- Aufgabe der Erfindung ist es somit, gegenüber dem Stand der Technik eine genauere Dosierwaage bereitzustellen.
- Die genannten Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß bei der eingangs genannten Dosierwaage überwunden, wenn zwischen dem Auslauf und dem auslaufnahen Ende ein zylindrisches vertikales und beiderseits offenes Rohr mit vorgeschaltetem Rührwerk befestigt ist und das motorisch angetriebene Fördermittel auf einem festen Gerüst schwimmend gelagert ist. Im Unterschied zu dem Schüttgutbehälter, der vor allem am unteren Teil oft konisch geformt ist, verhindert das Rohr im Zusammenwirken mit dem Rührwerk die Ausbildung von Böschungswinkeln im Schüttgut, sodaß das Fördermittel mit einer gleichförmigen Materialströmung beladen wird. Die schwimmende Lagerung des Fördermittels, das ein umlaufendes endloses Band oder eine Förderschnecke sein kann, gleicht thermische oder sonstige Veränderungen im Gerüst ohne weiteres aus, sodaß mit der erfindungsgemäßen Dosierwaage eine Genauigkeit der Schüttgutmessung von 1–2% einer vorgegebenen Sollmenge erreichbar ist.
- Wenn in Weiterbildung der Erfindung das Rohr exzentrisch am Baden des Schüttgutbehälters befestigt ist, kann das Rührwerk über eine zentrisch und vertikal in den Schüttgutbehälter ragende Welle angetrieben sein. Das Rührwerk kann als Umlaufrührwerk einen mit der Welle verbundenen Rührflügel aufweisen, der das Schüttgut ständig durchmischt und über den Auslauf dem Rohr zuführt. In einer alternativen Ausführungsform erstreckt sich die Welle horizontal in den Schüttgutbehälter, wobei das Rohr zentrisch am Boden des Schüttgutbehälters befestigt ist. In diesem Fall kann das Rührwerk als Pendelrührwerk ausgebildet sein, bei dem ein gebogener, an der horizontalen Welle befestigter Rührer über die Öffnung des Rohres im Schüttgutbehälter hin und her streicht. Der Schüttgutbehälter selbst kann durch entsprechende Armierung druckstoßfest etwa bis 10 bar ausgelegt sein, beispielsweise um Klärschlamm aufnehmen zu können.
- Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das Fördermittel über Pendellager auf dem Gerüst gelagert ist. Es empfiehlt sich dazu, das Fördermittel am auslaßnahen Ende über ein erstes Pendellager, das die Schüttgutbeladung des Fördermittels erfaßt, und am ausfaßfernen Ende über wenigstens ein zweites Pendellager auf dem Gerüst abzustützen. Ein derartiges Pendellager ist zweckmäßig in der Weise ausgeführt, daß es eine Kraftmeßdose aufweist, deren krafteinleitender Teil mit einem Stempel über eine erste ballige Fläche gekoppelt ist, wobei das gegenüberliegende Ende des Stempels über eine zweite ballige Fläche mit dem Gerüst gekoppelt ist. Kraftmeßdosen sind an sich bekannt, beispielsweise aus den Schriften
DE 11 29 317 A1 oderDE 39 24 629 C2 oderDE 37 36 154 C2 . Eine Kraftmeßdose setzt eine auf ihren krafteinleitenden Teil aufgebrachte Kraft in ein elektrisches Signal um, das in einer Auswerteschaltung verarbeitet wird. - In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Dosierwaage mit einer Steuerung ausgerüstet, gemäß welcher der Antriebsmotor des Fördermittels und das zweite Pendellager derart mit einem ersten Regelkreis elektrisch verbunden sind, daß sich ein Stellsignal für den Antriebsmotor aus einem Vergleich eines vorgegebenen Sollwertes mit einem Produkt aus der aktuellen Fördermittelbeladung mit Schüttgut und der aktuellen Drehzahl des Antriebsmotors ergibt. Die Steuerung kann weiterhin zweckmäßig vorsehen, daß eine vorgegebene Grunddrehzahl des Rührflügels durch ein Korrektursignal modifiziert wird, wenn das Abzugsgewicht außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Damit kann die aktuelle Drehzahl des Rührflügels durch das Korrektursignal über die Grunddrehzahl angehoben werden, wenn das Abzugsgewicht unterhalb des Bereiches liegt und umgekehrt. Damit stellt sich eine Drehzahl des Rührflügels ein, die für eine bestimmte Förderstrecke und ein bestimmtes Schüttgewicht das Abzugsgewicht innerhalb des vorgegebenen Bereichs hält.
- Schließlich erweist es sich für die Überwachung der kontinuierlichen Fördermengenmessung als zweckmäßig, wenn in einem Kontrollzähler die gemessene Fördermenge mit der tatsächlichen Gewichtsabnahme im Schüttgutbehälter verglichen und bei Abweichungen die Steuerung entsprechend abgeglichen wird. Dazu kann bevorzugt ein Kontrollzähler dienen, der die Gewichtsabnahme des Schüttgutbehälters mit der gemessenen Fördermenge an abgeworfenem Schüttgut vergleicht und Abweichungen anzeigt.
- Mit der Erfindung lassen sich insbesondere kleine Beladungen des Fördermittels mit der genannten Genauigkeit erfassen.
- Für bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung wird im Übrigen auf die abhängigen Ansprüche Bezug genommen. Die Erfindung wird nachstehend an einem in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
-
1 : eine schematische Darstellung einer mit den Merkmalen der Erfindung ausgerüsteten Dosierwaage, teilweise in Seitenansicht, -
2 eine schematische Prinzipskizze eines in der Dosierwaage nach1 benutzten Pendellagers, -
3 eine schematische Darstellung der Dosierwaage nach1 mit zugehöriger Steuerung, -
4 einen Schüttgutbehälter für die Dosierwaage nach1 , in schematischer perspektivischer Ansicht -
5 eine schematische perspektivische Ansicht von oben in das Unterteil des Schüttgutbehälters nach4 . - Auf dem oberen Längsholm
12 eines in Seitenansicht ungefähr trapezförmigen Gerüstes10 aus Stahlträgern ist ein birnenförmiger Schüttgutbehälter1 befestigt, der eine nach unten sich erweiternde kegelstumpfförmige Form mit oberer Einfüllöffnung2 für Schüttgut und einen unteren kreisrunden, wannenförmigen Boden3 aufweist. Der Schüttgutbehälter ruht auf dem Längsholm12 sowie wenigstens einem weiteren nicht dargestellten parallelen Längsholm des Gerüstes10 über wenigstens drei in Umfangsrichtung beabstandete Pendellager, von denen in1 eines zu erkennen und mit8 bezeichnet ist. Zur visuellen Inspektion des Schüttgutbehälterinneren dient ein Inspektionsdeckel9 . - Den Boden
3 durchsetzt zentrisch eine Welle4 , an der innerhalb des Bodens3 ein Rührflügel5 drehfest befestigt ist. Bei drehender Welle4 dreht der Rührflügel dicht über dem Boden3 durch das in den Schüttgutbehälter eingebrachte Schüttgut, lockert und verteilt dieses gleichmäßig über dem Boden3 und befüllt ein im Ganzen mit14 bezeichnetes Rohr gleichmäßig. Unterhalb des Schüttgutbehälters1 ist ein Antriebsmotor6 am Schüttgutbehälter1 befestigt, dessen Abtriebswelle über ein Getriebe7 mit der Welle4 gekoppelt ist. - Das zylindrisches Rohr
14 ist außermittig am Boden3 vertikal befestigt, seine Achse erstreckt sich vertikal und sein oberes Ende öffnet sich durch einen im Einzelnen nicht dargestellten Auslaß in das Innere des Bodens3 und damit in den Schüttgutbehälter1 . Das Rohr14 weist einen oberen Rohrstutzen11 und einen unteren Rohrstutzen13 auf, die koaxial über eine flexible Manschette17 mit einander verbunden sind und beide gleiche lichte Weite haben. Der obere Rohrstutzen11 ist am Boden3 und der untere Rohrstutzen13 ist an einer Dosierwaage20 befestigt. - Die Dosierwaage
20 besitzt ein langgestrecktes festes Schutzrohr22 , in dessen Innerem eine Förderschnecke24 drehbar gelagert ist. An dem vorderen auslaßnahen Ende des Schutzrohres22 ist der untere Rohrstutzen13 befestigt, der sich in das Innere des Schutzrohres22 durch eine entsprechende Öffnung in demselben mit etwa der gleichen lichten Weite wie der Rohrstutzen13 öffnet. Das Schutzrohr22 ruht etwa mittig zur Öffnung des Rohrstutzens13 über ein erstes Pendellager30 auf einem unteren Längsholm15 des Gerüstes10 . Am auslaßfernen Ende ruht das Schutzrohr22 über ein zweites Pendellager32 , das nur durch einen hohlen Pfeil dargestellt ist, ebenfalls auf dem unteren Längsholm15 des Gerüstes10 . Am auslaßfernen Ende besitzt das Schutzrohr22 ferner eine untere Öffnung, welche in ein Abwurfrohr26 mündet. Das Abwurfrohr26 hat ungefähr die gleiche lichte Weite wie die untere Öffnung und das Rohr14 . Das zweite Pendellager32 kann in einer praktischen Ausführungsform aus zwei Pendellagern bestehen, von denen eines an einer Seite des Abwurfrohres26 und das andere an der gegenüberliegenden Seite des Abwurfrohres26 angeordnet ist. - Ein Antriebsmotor
28 für die Förderschnecke24 ist platzsparend unterhalb des Getriebes7 angeordnet. - Gemäß
2 besteht jedes der genannten Pendellager aus einer Kraftmeßdose34 und einem Stempel36 . Eine Planfläche31 des krafteinleitenden Teils33 der Kraftmeßdose34 steht mit einer konvex gestalteten Stirnfläche35 des Stempels36 in Kontakt. Eine konvexe Fläche37 eines quer zur Achse des zylindrischen Stempels36 beweglichen Bauteils38 , beispielsweise des Gestells10 , steht mit einer planen Stirnfläche39 des Stempels36 in Kontakt, wobei die Stirnflächen35 und39 einander gegenüberliegen. Wenn sich daher das Bauteil38 quer zur Achse der Kraftmeßdose34 etwa um einige Millimeter hin oder her bewegt, bleibt die vertikale Kraftübertragung vom Bauteil38 zur Kraftmeßdose34 davon unberührt. Trotz dieser möglichen Bewegungen bleibt der Stempel36 sowohl in der am Bauteil38 um die Fläche37 vorgesehenen Ausnehmung27 wie auch um das erhabene krafteinleitende Teil33 der Kraftmeßdose34 aufgrund einer an der unteren Stirnfläche35 ausgebildeten Ausnehmung29 des Stempels36 eingefangen. Selbstverständlich können die konvexen Flächen auch lediglich an den gegenüberliegenden Stirnflächen des Stempels vorgesehen sein, wobei dann die gegenüberliegenden Flächen31 und37 plan gestaltet sind. - Zur Gewinnung zuverlässiger Meßwerte über die Fördermenge an Schüttgut dient eine elektrische Steuereinrichtung, die in der unteren Hälfte der
3 dargestellt ist und die einen ersten Regelkreis für die Schneckendrehzahl, einen zweiten Regelkreis für die Drehzahl des Rührflügels5 und einen Abgleichkreis umfaßt. Zu dem ersten Regelkreis gehört ein Multiplizierer41 , der eingangsseitig ein Ausgangssignal aus dem zweiten Pendellager32 und ein die aktuelle Umdrehungszahl der Förderschnecke repräsentierendes Ausgangssignal über Signalleitung33 aus dem Antriebsmotor28 der Förderschnecke aufnimmt und ausgangsseitig das Produkt aus beiden Ausgangssignalen einem PID Regler42 zuführt. Der PID Regler42 vergleicht das Produkt mit einem vorgegebenen Sollwert für die Schneckendrehzahl. über die Ausgangsleitung43 aus dem PID Regler42 wird einem Stelleingang des Antriebsmotors28 der Förderschnecke ein Stellsignal zugeleitet, welches das Vergleichsergebnis repräsentiert. Ist das Produkt kleiner als der Sollwert, ist also die Fördermenge an Schüttgut, die sich als Produkt aus Schneckengeschwindigkeit in m/s und Schneckenbeladung in kg/m darstellt, zu klein, bewirkt das Stellsignal eine Erhöhung der Schnecken-drehzahl und umgekehrt. - Zu dem zweiten Regelkreis gehört ein einstellbarer Verhältniseinsteller
44 , der aus dem eingangsseitig aufgenommenen Sollwert ausgangsseitig einen bestimmten Prozentsatz des Sollwertes einem Differenzbildner46 zuführt. Über einen weiteren Eingang nimmt der Differenzbildner46 ein die Grunddrehzahl des Rührflügels5 repräsentierendes Signal auf und an einem dritten Eingang empfängt der Differenzbildner46 ein Ausgangssignal aus einem PI Regler51 , welches innerhalb eines durch einen oberen Grenzwert und einen unteren Grenzwert definierten Bereiches des vom zweiten Pendellager32 erfaßten abgeworfenen Schüttgutes dem abgeworfenen Schüttgut etwa proportional ist. Dazu ist dem PI Regler51 ein Grenzwertgeber45 vorgeschaltet, der den PI Regler51 nur innerhalb des genannten Bereichs wirksam werden läßt. Das Ausgangssignal aus dem Differenzbildner46 dient als Stellsignal auf Leitung47 für den Antriebsmotor6 des Rührflügels5 . Der PI Regler51 sorgt dafür, daß bei schwankendem Schüttgutabwurfgewicht die Drehzahl des Rührflügels5 in Abhängigkeit von der gemessenen Beladung des Fördermittels mit Schüttgut erhöht oder reduziert wird. Somit ist zu jedem Zeitpunkt ein homogener Materialfluß in den Einzugsbereich des Fördermittels gewährleistet und zwar auch bei besonders schwierigen Schüttgütern wie Fluff (vor allem Müll). - Der Abgleichkreis enthält im Wesentlichen einen Kontrollzähler
48 , der die Gewichtsabnahme an Schüttgut im Schüttgutbehälter1 mit der gemessenen Fördermenge an abgeworfenem Schüttgut vergleicht und Abweichungen anzeigt, sodaß die Steuereinrichtung abgeglichen werden kann. Dazu nimmt der Kontrollzähler48 an einem ersten Eingang das Produktsignal aus dem Multiplizierer41 und an einem zweiten Eingang ein Summensignal auf, welches in einem Summierer49 aus dem Ausgangssignal des Pendellagers8 , dem Ausgangssignal aus dem ersten Pendellager30 und dem Ausgangssignal aus dem zweiten Pendellager32 durch Summation gebildet wird. - Die Erfindung erlaubt mehrere Ausführungsformen, von denen jede nach dem vorstehend erläuterten Prinzip arbeitet. So muß beispielsweise das erste Pendellager
30 nicht direkt auf dem Gerüst10 abgestützt werden. Es besteht vielmehr auch die Möglichkeit, das erste Pendellager30 über sein Kraftausleitungsteil an dem Schüttgutbehälter1 zu befestigen. Ferner ist die Erfindung nicht auf die Benutzung eines birnenförmigen Schüttgutbehälters wie etwa den Schüttgutbehälter1 beschränkt. Die4 und5 zeigen eine Ausführungsform eines Schüttgutbehälters50 , der den Vorteil besonders einfacher Herstellung besitzt. Der Schüttgutbehälter50 hat im Wesentlichen die Form eines liegenden Zylinders mit abgerundeten gegenüberliegenden Stirnseiten51 ,53 und ist aus zwei miteinander verbolzten halbzylindrischen Halbschalen54 ,56 zusammengesetzt. In der oberen Halbschale54 ist die Schüttgut-Einfüllöffnung52 vorgesehen, und die untere Halbschale56 weist einen zentrischen Schüttgutauslaß58 auf, an welchem ein dem Rohr14 entsprechendes Rohr64 mit flexibler Manschette57 zentrisch befestigt ist. Im Inneren der unteren Halbschale56 befindet sich ein gebogener Schwenkbügel55 , welcher an einer sich horizontal durch eine der Stirnseiten der unteren Halbschale56 erstreckenden Welle59 befestigt ist. Ein Antriebsmotor61 für die Welle59 ist so ausgelegt, daß der Schwenkbügel55 dicht über dem Boden der unteren Halbschale hin und her schwenkende Bewegungen ausführen kann. - Der Schüttgutbehälter
50 besitzt den weiteren Vorteil, daß er zum Beispiel durch Anbringen einer nicht dargestellten äußeren Armierung einer Druckstoßbelastung von bis zu etwa 10 bar, wie sie bei der Behandlung vornehmlich von Schlämmen und dergleichen Materialien auftreten kann, gefahrlos standhalten kann. Auch der Schüttgutbehälter1 kann zur Sicherung einer Druckstoßfestigkeit mit einer äußeren Armierung versehen werden. Ferner ist es möglich, den Schüttgutbehälter horizontal langgestreckt, trogförmig oder zylindrisch aufrecht stehend mit ebenem Boden zu gestalten.
Claims (12)
- Dosierwaage für Schüttgut mit einem an dem Auslauf eines Schüttgutbehälters (
1 ,50 ) befestigten, sich im Wesentlichen horizontal erstreckenden Fördermittel, an dessen vom Auslauf entfernten Ende ein Schüttgutabwurf vorgesehen ist, und dessen auslaufnahes Ende sich unter dem Auslauf befindet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Auslauf und dem auslaufnahen Ende ein zylindrisches vertikales beiderseits offenes Rohr (11 ,13 ;64 ) mit vorgeschaltetem Rührwerk befestigt ist und daß das motorisch angetriebene Fördermittel an dem Schüttgutbehälter schwimmend gelagert und über erste (30 ) und zweite Pendellager (32 ) an einem festen Gerüst abgestützt ist, wobei ein jeweiliges Pendellager eine Kraftmeßdose (34 ) aufweist. - Waage nach Anspruch 1, wobei der Schüttgutbehälter über Pendellager (
8 ) auf dem festen Gerüst (10 ) gelagert ist. - Waage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (
11 ,13 ) exzentrisch am Boden (3 ) des Schüttgutbehälters (1 ) befestigt ist. - Waage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördermittel am auslaßnahen Ende über das erste Pendellager (
30 ) und am auslaßfernen Ende über wenigstens das zweite Pendellager (32 ) gelagert ist. - Waage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein krafteinleitender Teil (
33 ) der Kraftmessdose (34 ) mit einem Stempel (36 ) über eine erste ballige Fläche gekoppelt ist, und wobei das gegenüberliegende Ende des Stempels (36 ) über eine zweite ballige Fläche mit dem Gerüst gekoppelt ist. - Waage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (
28 ) des Fördermittels und das zweite Pendellager (32 ) derart mit einem ersten Regelkreis elektrisch verbunden sind, daß sich ein Stellsignal für den Antriebsmotor (28 ) aus einem Vergleich eines vorgegebenen Sollwertes mit einem Produkt aus der aktuellen Fördermittelbeladung mit Schüttgut und der aktuellen Drehzahl des Antriebsmotors ergibt. - Waage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührwerk des Schüttgutbehälters (
1 ,50 ) mit einen über eine Welle (4 ,59 ) angetriebenen Rührflügel (5 ) oder Schwenkbügel (55 ) besitzt, wobei der Rührflügel oder der Schwenkbügel (55 ) dicht über den Schüttgutauslaß (58 ) streicht, und daß die Drehzahl des Rührwerke durch ein Signal gesteuert ist, welches aus einem Vergleich einer vorgegebenen Grunddrehzahl mit der Differenz aus einem vorgegebenen Prozentsatz des Sollwertes und der Schüttgutbeladung des Fördermittels an dessen auslaßnahem Ende abgeleitet ist. - Waage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttgutbeladung des Fördermittels an dessen aulaßnahem Ende vom ersten Pendellager (
30 ) und der Schüttgutabwurf vom Fördermittel am zweiten Pendellager (32 ) sowie die Beladung des Schüttgutbehälters an einem weiteren Pendellager (8 ) erfaßt und summiert werden und das Summensignal sowie das Produktsignal einem Kontrollzähler (48 ) zugeführt werden, welcher die Gewichtsabnahme mit der Fördermenge vergleicht. - Waage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Fördermittel eine Förderschnecke (
24 ) ist. - Waage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den birnenförmigen Schüttgutbehälter (
1 ) eine vertikale Welle (4 ) zum Antrieb des Rührflügels (5 ) zentral hineinragt. - Waage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, daß in den tonnenförmigen Schüttgutbehälter (
50 ) eine Welle (59 ) zum Antrieb eines Schwenkbügels (55 ) horizontal hineinragt. - Waage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schüttgutbehälter (
1 ,50 ) mit einer äußeren Armierung versehen ist.
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