-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wägevorrichtung zum Wiegen von Schüttgut und eine Steuereinheit zur Steuerung einer solchen Wägevorrichtung. Die Erfindung betrifft ferner ein System zum Wiegen von Schüttgut.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Die Eigenschaften von Schüttgut können variieren. Abweichend von klassischen Fluiden hängt beispielsweise die Dichte von Schüttgütern stark von unterschiedlichen Einflussfaktoren ab. Schüttgut kann aus pulvrigem, körnigem oder auch stückigem Gemenge bestehen. Folglich kann beispielsweise die Schüttgutdichte mehrerer Schüttungen des gleichen Stoffes aufgrund voneinander abweichender Formen oder Steifigkeiten der einzelnen Elemente innerhalb der jeweiligen Schüttungen variieren. Ferner kann sich die Dichte einer Schüttung aufgrund der Einwirkung äußerer mechanischer Kräfte in Form von Spannungen, Stößen oder Vibrationen, die in einem technischen Prozess auf die einzelnen Schüttungen einwirken, ändern. Da bei mehreren Schüttungen, die einen identischen Prozess durchlaufen, voneinander abweichende Kräfte auftreten können, kann dies folglich zu voneinander abweichenden Schüttgutdichten der einzelnen Schüttungen führen. Eine Information über die tatsächliche Dichte einer Schüttung kann dabei für einen nachfolgenden Prozessschritt erforderlich sein. Weitere Einflussfaktoren können Korngröße, Feuchte, Fettgehalt, Fluidisierungsgrad, Lückenvolumen und Rohdichte des Schüttgutes darstellen. Jedenfalls ist eine genaue Bestimmung der tatsächlichen Schüttdichte unerlässlich.
-
Die Bestimmung der Schüttdichte erfolgt heute manuell. Dazu wird der Schüttung händisch eine Probe mit bekanntem Volumen entnommen, die Probe gewogen und basierend auf dem ermittelten Gewicht die Dichte errechnet.
-
Eine solche manuelle Tätigkeit kann nicht stets auf identische Weise und mit gleichbleibender Präzision ausgeführt werden. Demnach handelt es sich bei der manuellen Tätigkeit einerseits um ein eingeschränkt wiederholbares und andererseits um ein ungenaues Verfahren. Folglich mangelt es den ermittelten Werten der tatsächlichen Schüttgutdichten an gleichbleibender und hoher Messqualität. Ist ein weiterer Prozessschritt von einer so ermittelten Schüttgutdichte abhängig, kann dies den gesamten technischen Prozess nachfolgend negativ beeinflussen. Ferner erfordert der erforderliche Personaleinsatz hohe finanzielle und zeitliche Ressourcen und ist fehleranfällig.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Dementsprechend ist es wünschenswert, die vorab genannten Nachteile zumindest teilweise zu vermeiden oder zu verringern und eine Bestimmung der Eigenschaften von Schüttgut, insbesondere eine Bestimmung der Dichte von Schüttgut, zu verbessern und unter einem geringeren zeitlichen Aufwand und mit höherer Qualität zu ermöglichen.
-
Diese Aufgabe wird mit Hilfe der Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Wägevorrichtung zum Wiegen von Schüttgut bereitgestellt. Die Wägevorrichtung umfasst eine Wiegeeinheit, ein Behältnis zur Aufnahme von Schüttgut, wobei das Behältnis eine Öffnung aufweist, über die das Behältnis mit dem Schüttgut befüllbar ist, einen Abstreifer, der ausgestaltet ist, einen aus der Öffnung des Behälters überstehenden Teil des Schüttguts abzustreifen und eine Antriebseinheit, die ausgestaltet ist, den Abstreifer nach einem Befüllen des Behältnisses anzutreiben.
-
Eine derartige Vorrichtung ermöglicht es, das Wiegen von Schüttgut bzw. die Schüttgutgewichtsbestimmung (teil-)automatisiert durchzuführen und händische Tätigkeiten sind nicht mehr erforderlich oder werden zumindest stark reduziert. Somit erfolgt das Wiegen bei geringerem Ressourcenbedarf, insbesondere kosten- und zeitsparender. Die Vorrichtung ermöglicht insbesondere Eigenschaften des Schüttgutes, beispielsweise des Gewichts eines definierten Volumens, bei gleichbleibend hoher Wiederholgenauigkeit und stark reduzierter Fehleranfälligkeit zu bestimmen. Demnach lässt sich so die Qualität der bestimmten Werte deutlich verbessern. Der Abstreifer ermöglicht Schüttgut, das aus dem überfüllten Behältnis herausragt, abzustreifen, so dass das eingefüllte Volumen mit hoher Genauigkeit dem Innenvolumen des Behältnisses entspricht. Ungewolltes Erfassen von Schüttgut beim Wiegen, das über das vordefinierte Volumen des Behältnisses hinausgeht, wird verhindert. Demnach können auch andere Eigenschaften des Schüttgutes, die auf dem Gewicht des vordefinierten Volumens basieren, wie beispielsweise die Dichte des Schüttgutes, genauer und somit mit höherer Messqualität bestimmt werden.
-
Nachfolgend beschränken sich die Ausführungen auf das Bestimmen der Eigenschaft des Gewichts und der Dichte des Schüttgutes. Es sollte jedoch klar sein, dass Messungen anderer Eigenschaften des Schüttgutes im Behältnis zusätzlich und/oder alternativ möglich sind. Beispielsweise könnte eine Temperaturmessung des Schüttguts im Behältnis mittels eines Temperatursensors durchgeführt werden.
-
Hierin können „wiegen“ und „wägen“ das Bestimmen eines Gewichts umfassen. Entsprechend kann eine Wiege-/Wägevorrichtung zum Wiegen von Schüttgut auch als „Messvorrichtung zum Bestimmen eines Gewichts und/oder der Dichte von Schüttgut“ bezeichnet werden. In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Dichte von Schüttgut aufweisen, bei der beispielsweise mittels des Gewichts und des Volumens des Behältnisses die Dichte automatisch (z.B. mittels einer Recheneinheit) bestimmt wird oder bestimmbar ist.
-
Schüttgut kann ein Material umfassen, das in einer schüttfähigen Form vorliegt. Insbesondere kann Schüttgut ein pulvriges, körniges und/oder auch stückiges Gemenge aufweisen.
-
Die Wiegeeinheit kann eine Messeinheit für das Bestimmen eines Gewichtsparameters umfassen, der ein auf die Wiegeeinheit wirkendes Gewicht angibt. Die Wiegeeinheit kann beispielsweise einen Drehmomentaufnehmer oder Kraftaufnehmer, insbesondere eine Wägezelle, umfassen.
-
Das Behältnis kann ein Volumen, insbesondere ein Einfüllvolumen, im Bereich zwischen 1 1 und 10 1, 3 1 und 8 1 oder zwischen 4 1 und 6 1 aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann das Volumen niedrigere oder höhere Werte aufweisen.
-
Die Vorrichtung kann einen Einrastmechanismus aufweisen, über den das Behältnis mit der Wiegeeinheit koppelbar ist.
-
Der Abstreifer kann so angeordnet sein, dass eine untere Kante des Abstreifers unterhalb der Öffnung des Behältnisses angeordnet ist (insbesondere in seiner Ruhestellung). Während des Abstreifens gleitet die unter Kante dann über die Öffnung und ist damit dann oberhalb der Öffnung angeordnet.
-
Der Abstreifer kann einen oberen Teil und einen unteren Teil aufweisen, wobei der Abstreifer zwischen dem oberen und dem unteren Teil Aussparungen aufweist. Die Aussparungen können vorzugsweise so auf dem Abstreifer angeordnet und ausgestaltet sein, dass der Abstreifer beim Abstreifen zwischen den Aussparungen entgegen einer Abstreifrichtung biegbar oder abknickbar ist.
-
Ein unterer Teil des Abstreifers, kann eine Härte aufweisen, die so hoch ist, dass besagter unterer Teil des Abstreifers beim Abstreifen auf einer Kante der Öffnung aufliegt und oberhalb der Kante über die Öffnung geführt wird, wobei insbesondere der untere Teil nicht in die Öffnung eindringt.
-
Zumindest der untere Teil des Abstreifers kann ein Material mit einer Härte von mindestens 50, mindestens 60, mindestens 70, mindestens 80 oder gar mindestens 90 Shore aufweisen. Der Abstreifer kann Kunststoff, bevorzugt nur Kunststoff, umfassen.
-
Ein solcher Abstreifer ist vorteilhaft. Die Aussparungen reduzieren die Steifigkeit des Abstreifers zwischen dem oberen und unteren Teil, so dass die Kopplung zwischen dem oberen und dem unteren Teil wie eine Rotationsfeder wirkt. Die zueinander vertikal verschobene Anordnung des unteren Teils des Abstreifers und des Behältnisses als auch die elastische Kopplung zwischen dem oberen und dem unteren Teil erlauben einem solchen Abstreifer den überstehenden Anteil an Schüttgut sehr genau über/aus dem Behältnis zu entfernen. Ferner kann das harte Material des unteren Teils verhindern, dass der untere Teil beim Abstreifen in die Öffnung des Behältnisses eindringt und zu viel Schüttgut abträgt, was zur Folge hätte, dass das verbleibende Volumen an Schüttgut im Behältnis geringer als das bekannte Einfüllvolumen des Behältnisses wäre.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Entleereinheit, die ausgestaltet ist, das Behältnis nach dem Wiegen zu entleeren. Die Entleereinheit umfasst bevorzugt eine Antriebseinheit zum Drehen des Behältnisses und/oder eine Düse, wobei die Strömungsrichtung eines Fluids aus der Düse auf die Öffnung des Behältnisses gerichtet ist, und/oder einen Schlegel, der insbesondere ausgestaltet ist, um gegen eine Wandung des Behältnisses zu schlagen. In einer Ausführungsform kann der Schlegel einen Klopfer aufweisen.
-
Eine solche Entleereinheit kann die Effizienz der Eigenschaftsbestimmung erhöhen, da ein restloses Entleeren des Behältnisses ohne manuellen Eingriff automatisch möglich ist. Ferner kann Schüttgut, das geprüft wurde, nach dem Entleeren an seinen Ursprungsort zurückgeführt werden, was Materialverluste eindämmt. Ferner kann das Schüttgut durch das Drehen und/oder ein Ausblasen mittels der Düse im Wesentlichen erschütterungsfrei aus dem Behältnis entleert werden, so dass eine Störung der Wiegeeinheit weniger häufig oder zumindest weniger stark auftritt. Dies kann zu einem den Kalibrierungsaufwand hinsichtlich einer (regelmäßig notwendigen) Kalibrierung der Wiegeeinheit reduzieren. Weiterhin kann ein Schlegel selbst stark festsitzende Reste durch Schläge an die Wandung des Behältnisses entfernen.
-
Die Entleereinheit kann eine Positionsbestimmungseinheit zur berührungslosen Bestimmung einer Position der Entleereinheit umfassen, wobei die Entleereinheit bevorzugt die Antriebseinheit umfasst und die Positionsbestimmungseinheit ausgestaltet ist eine Position der Antriebseinheit, insbesondere eine Endlage, zu bestimmen. In einer besonderen Ausführungsform weist die Positionsbestimmungseinheit eine, zwei oder drei Positionsaufnehmer auf zur Erfassung von einer, zwei oder drei Positionen, insbesondere zur Erfassung von zwei vorgegebenen Endlagen.
-
Die Positionsbestimmungseinheit kann eine Betätigungsfahne, die mechanisch an die Antriebseinheit gekoppelt ist, und zumindest einen Näherungssensor umfassen. Der Näherungssensor kann beispielsweise einen kapazitiven oder einen induktiven Näherungssensor umfassen.
-
Handelt es sich bei der Antriebseinheit beispielsweise um einen Drehantrieb, so kann die Betätigungsfahne rückseitig an der Antriebswelle befestigt werden, so dass die Betätigungsfahne die gleiche Drehbewegung wie die Welle ausführt und dabei einen aktuellen Drehwinkel der Welle anzeigt. Der Näherungssensor kann an einer Befestigungseinheit befestigt werden. Bewegt sich die Betätigungsfahne an dem befestigten Näherungssensor vorbei, erkennt der Sensor diese Annäherung und somit aufgrund der bekannten Position auf der Befestigungseinheit die Position der Welle, hier also den aktuellen Drehwinkel. Das entstehende Signal kann zur Steuerung der Antriebseinheit verwendet werden, insbesondere zum Erkennen von Endlagen der Antriebseinheit. Eine solche Positionsmessung erfolgt kontakt- oder berührungslos, so dass kein Kraftfluss über eine mechanische Verbindung zwischen der Antriebseinheit und der Positionsbestimmungseinheit abfließen kann. Dies ist vorteilhaft, da so keine Last/kein Gewicht, die/das an der Wiegeeinheit erfasst werden sollte, ungewollt abfließt und dabei die Gewichtsmessung verfälscht.
-
Die Antriebseinheit kann einen pneumatischen (Stell-)Antrieb, insbesondere einen Drehantrieb, umfassen.
-
Ein pneumatischer Antrieb kann ein hohes Moment bei geringem Eigengewicht und/oder geringem Eigenvolumen erzeugen. Er besitzt eine hohe Leistungsdichte. Dies beschränkt die Wägevorrichtung nicht nur auf zu prüfendes Schüttgut geringer Dichte, sondern erlaubt auch das Handhaben eines entsprechend schwer befüllten Behältnisses. Zudem kann es beim Handhaben von Schüttgütern zu Staubentwicklung kommen, so dass eine explosionsfähige Atmosphäre entstehen kann. Hierbei kann der Einsatz eines pneumatischen Antriebes, beispielsweise gegenüber einem Elektromotor, das Explosionsrisiko senken.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Recheneinheit.
Die Recheneinheit kann dazu ausgestaltet sein, automatisch mit der Wiegeeinheit ein Gewicht, insbesondere das Gewicht des Schüttguts, zu bestimmen. Die Recheneinheit kann alternativ oder zusätzlich dazu ausgestaltet sein, automatisch basierend auf dem mit der Wiegeeinheit bestimmten Gewicht und einem Volumenparameter die Dichte des Schüttgutes zu bestimmen. Der Volumenparameter zeigt ein Volumen des Behältnisses an und ist bevorzugt vorbestimmt.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner eine Kammer, in der die Wiegeeinheit angeordnet ist, ein Verbindungselement, über das das Behältnis mechanisch mit der Wiegeeinheit gekoppelt ist, einen Durchgang in der Kammer, durch den sich das Verbindungselement erstreckt, und ein umlaufender Abstand zwischen dem Verbindungselement und einer Wandung des Durchgangs.
-
Die Kammer kann als erste Kammer bezeichnet werden, und die Vorrichtung kann eine zweite Kammer umfassen, in der das Behältnis angeordnet ist.
-
Das Verbindungselement kann so ausgestaltet und in dem Durchgang angeordnet sein oder der Durchgang kann so ausgestaltet sein, dass ein umlaufender Abstand, insbesondere Spalt, zwischen dem Verbindungselement und der Wandung des Durchgangs bei einem vorbestimmten auf das Verbindungselement wirkenden maximal in das Behältnis einfüllbaren Gewichts verbleibt.
-
Das Verbindungselement kann auf einer ersten Seite das Behältnis aufweisen und auf einer zweiten Seite zumindest einen Teil der Positionsbestimmungseinheit, insbesondere die Betätigungsfahne, aufweisen. Das Verbindungselement kann sich, beispielsweise doppelt gelagert, durch die Antriebseinheit erstrecken, wobei zwischen der ersten und der zweiten Seite die Antriebseinheit angeordnet ist.
-
Eine Reduktion des Abstands beim Wiegen kann beispielsweise auf einem Drehmoment, das auf das Verbindungselement wirkt, und/oder einer Kompression der Wiegeeinheit basieren.
-
Bei dem Abstand kann es sich um einen Spalt, insbesondere einen Ringspalt um das Verbindungselement handeln.
-
Das Verbindungselement kann sich so durch den Durchgang erstrecken, dass das Verbindungselement eine Wandung im Durchgang nicht berührt. Das Verbindungselement kann sich also freischwebend durch den Durchgang erstrecken. Dies gilt auch bei einer Belastung durch ein maximal zulässiges Gewicht eines in das Behältnis eingefüllten Füllgutes. Somit ist sichergestellt, dass kein Kraftfluss über das Verbindungselement und den Durchgang abfließt und somit das Messergebnis der Wiegeeinheit verfälscht. Die Genauigkeit des Systems kann so weiter erhöht werden.
-
Die Vorrichtung kann beispielsweise ausgestaltet sein, Schüttgut mit einem maximalen Gewicht kleiner als 5 kg, 3kg, 1,5 kg, 1kg oder 500g zu wiegen. In anderen Ausführungsformen kann das maximale Gewicht höher oder niedriger sein.
-
Die Antriebseinheit kann zumindest eine Lagereinheit zur Lagerung des Verbindungselements aufweisen, wobei das Verbindungselement bevorzugt nur auf der zumindest einen Lagereinheit der Antriebseinheit gelagert wird und wobei besonders bevorzugt die Antriebseinheit an der Wiegeeinheit befestigt ist.
-
Das Behältnis kann über das Verbindungselement, das auf der Antriebseinheit gelagert ist, auf der Wiegeeinheit, insbesondere nur auf der Wiegeeinheit, gelagert sein. Behältnis und Antriebseinheit können alternativ auch über das Verbindungselement auf der Wiegeeinheit gelagert sein.
-
Durch eine solche Struktur ist sichergestellt, dass der gesamte Kraftfluss über die Wiegeeinheit abfließt. Eine durch das Schüttgut im Behältnis erzeugte und zu wiegende Last kann somit ausschließlich an der Wiegeeinheit abfallen und ein ungewollter Kraftabfluss an anderer Stelle ist aufgrund fehlender weiterer mechanischer Verbindungen nicht möglich. Demnach wird die Genauigkeit der Gewichtsbestimmung weiter erhöht.
-
In einer anderen Ausführungsform können die Antriebseinheit und das Behältnis so auf dem Verbindungselement angeordnet sein, dass ein durch die Anordnung der Antriebseinheit entstehendes Drehmoment im Wesentlichen einem durch die Anordnung des Behältnisses entstehenden Drehmoment entspricht.
-
Das Verbindungselement kann drehbar sein und/oder kann eine Welle umfassen.
-
Gemäß einer Ausführungsform weist die (vorzugsweise erste) Kammer einen Überdruck gegenüber einem Umgebungsdruck, in dem sich das Behältnis befindet, auf und der Durchgang ist so ausgestaltet, dass in Folge des Überdrucks ein Fluid aus der Kammer durch den Abstand strömt.
-
Ein Fluid kann hierin beispielsweise ein Gas, insbesondere Luft, umfassen und in besonderen Ausführungsformen eine Flüssigkeit umfassen.
-
Die Handhabung von Schüttgut führt zu einem hohen Verschmutzungsgrad, beispielsweise durch Staubentwicklung. Eine räumliche Trennung zwischen dem Behältnis und der Wiegeeinheit erlaubt einerseits, die Wiegeeinheit sowie etwaige Auswerteelektronik oder andere Elektronik, wie beispielsweise elektrisch schaltbare Ventile für die Pneumatik, vor einer Verschmutzung zu schützen, und andererseits, das Explosionsrisiko zu senken. Zum kann das Fluid, das in Richtung des Behältnisses durch den Durchgang strömt, ein Eindringen von Schüttgut oder von Komponenten/Partikel des Schüttgutes in den Abstand zwischen dem Durchgang und dem Verbindungselement verhindern. Damit ist sichergestellt, dass der Abstand nicht durch eine eingedrungene Verschmutzung mechanisch überbrückt wird, sondern verbleibt, also kein Kraftfluss entsteht, der die Gewichtsmessung verfälscht.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung in der Kammer einen den Durchgang umlaufenden Vorsprung, der sich von dem Durchgang in Richtung des Behältnisses verjüngt, und eine zweite Öffnung. Die zweite Öffnung ist so angeordnet, dass ein Fluid aus der zweiten Öffnung in Richtung des Verbindungselements strömt, bevorzugt entlang des Vorsprungs.
-
Der Vorsprung kann eine Form eines Konus aufweisen und/oder einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
-
Auch die Strömung aus der zweiten Öffnung verhindert das Eindringen von Schmutz in den Abstand und ist somit aus den oben genannten Gründen vorteilig. Ferner entfernt die Strömung aus der zweiten Öffnung Schmutz, der sich auf der Welle oder dem Behältnis ablagert, und dessen Gewicht anderenfalls von der Wiegeeinheit miterfasst wird und das Messergebnis verfälschen würde. Somit wird die Genauigkeit der Gewichtsmessung verbessert.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Ausgleichseinheit, über den der umlaufende Abstand einstellbar ist.
-
Die Ausgleicheinheit, beispielsweise eine Ausgleichsplatte, kann einstellbar sein, um den Abstand im Durchgang einzustellen, wobei durch die Ausgleichseinheit bevorzugt eine Reduktion des Abstands beim Wiegen ausgeglichen wird.
-
Wie oben beschrieben kann die Reduktion beispielsweise durch ein wirkendes Drehmoment und/oder der Kompression der Wiegeeinheit hervorgerufen werden und dann das Messergebnis der Wiegeeinheit verfälschen, wenn das Verbindungselement mit einer Wandung des Durchgangs in Kontakt tritt. Eine solche Ausgleichseinheit erhöht somit die Flexibilität der Vorrichtung, da abhängig von der Last, hervorgerufen durch das Schüttgut im Behältnis, der Abstand eingestellt werden kann. Ferner erleichtert die Ausgleichseinheit die Montage der Vorrichtung.
-
Gemäß einer Ausführungsform, umfasst die Vorrichtung eine Materialleiteinrichtung, durch die Schüttgut als Materialstrom leitbar ist, wobei das Behältnis so in der Materialleiteinrichtung angeordnet und ausgestaltet ist, dass es zumindest durch einen Teil des Materialstroms über die Öffnung befüllbar ist, und/oder wobei sich um einen äußeren Rand des Behältnisses eine Wandung erstreckt, die so angeordnet und ausgestaltet ist, dass Schüttgut zwischen dem Behältnis und der Wandung an dem Behältnis vorbeiführbar ist.
-
Die Öffnung kann in einer ersten Stellung bzw. Position zumindest teilweise entgegen dem Materialstrom gerichtet sein (in der Befüllungsstellung des Behältnisses) und/oder in einer zweiten Stellung bzw. Position (in der Entleerungsstellung) in Richtung des Materialstroms weisen.
-
Die Materialleiteinrichtung kann zumindest einen Einlaufkompensator, einen Auslaufkompensator und /oder ein Materialleitrohr umfassen.
-
Die Vorrichtung kann eine zweite Kammer umfassen, in der das Behältnis angeordnet ist, und Einlaufkompensator und Auslaufkompensator können an der zweiten Kammer, insbesondere an deren Gehäuse, vorgesehen sein.
-
Die zweite Kammer kann über ein Kopplungselement an die erste Kammer gekoppelt sein. Das Kopplungselement kann so ausgestaltet sein, dass Vibrationen, die in der zweiten Kammer auftreten, in der ersten Kammer nicht oder in einem reduzierten Maß auftreten. Beispielsweise kann das Kopplungselement eine oder mehrere mechanische Dämpfungseinheiten und/oder eine vibrationstechnische Entkopplung aufweisen.
-
Die Materialleiteinrichtung kann eine Umleiteinrichtung aufweisen, die ausgestaltet ist, den Materialstrom durch die Materialleiteinrichtung leitbar zu machen. Die Umleiteinrichtung kann vorzugsweise ein Ventil wie zum Beispiel ein Quetschventil aufweisen.
-
Eine solche Vorrichtung erlaubt, dass das Schüttgut einfach durch die Vorrichtung leitbar ist und macht dabei ohne zusätzlichen Aktor das Behältnis befüllbar. Der Hardwareaufwand wird gering gehalten. Ferner kann aufgrund der Anordnung des Behältnisses überschüssiges Schüttgut neben dem Behältnis vorbeigeführt werden und gegebenenfalls über die Materialleiteinrichtung zurückgeführt werden. Dies reduziert den Materialverlust. Ferner führt besagtes Vorbeiführen nachkommenden Schüttgutes dazu, dass ein überfülltes Behältnis sein Gewicht nicht mehr wesentlich ändert. Somit kann der Zustand der Überfüllung mittels der Wiegeeinheit basierend auf dem Gewicht oder basierend auf der Gewichtsänderung, insbesondere der Gewichtszunahme, festgestellt werden. Ein zusätzlicher Sensor, der etwaig sogar in der durch das Schüttgut verschmutzten Umgebung angeordnet werden müsste, ist nicht notwendig. Eine solche Vorrichtung führt daher zu einem noch weiter reduzierten Hardwareaufwand.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Steuereinheit zur Steuerung einer hierin beschriebenen Wägevorrichtung bereitgestellt. Die Steuereinheit ist ausgestaltet, die Wägevorrichtung derart zu steuern, dass sie zumindest folgende Verfahrensschritte, insbesondere automatisch, ausführt: Abstreifen des Behältnisses mittels des Abstreifers, Wiegen mittels der Wiegeeinheit, um ein Gewicht zu bestimmen und Entleeren des Behältnisses mittels der Entleereinheit.
-
Es sollte klar sein, dass die Steuereinheit so ausgestaltet sein kann, dass sie sämtliche der hierin beschriebenen Verfahren zur Steuerung einer hierin beschriebenen Wägevorrichtung ausführen kann. Sie kann ferner ausgestaltet sein, einzelne Verfahrensschritte der hierin beschriebenen Verfahren oder eine Kombination einzelner oder mehrerer Verfahrensschritte der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen.
-
Die Steuereinheit kann beispielsweise eine Recheneinheit und einen Speicher umfassen, wobei der Speicher Steueranweisungen speichert, die, wenn sie von der Recheneinheit der Steuereinheit ausgeführt werden, die Steuereinheit veranlassen, einzelne, einen Teil oder alle Verfahrensschritte eines hierin beschriebenen Verfahrens auszuführen. Die Recheneinheit kann beispielsweise einen digitalen Signalprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, ein feldprogrammierbares Gate-Array, einen Mikroprozessor oder ähnliches umfassen. Der Speicher kann RAM, ROM, Flash-Speicher, ein Festplattenlaufwerk oder ähnliches umfassen.
-
Die Steuereinheit ermöglicht durch die automatische Ablaufsteuerung eine zeit- und kosteneffiziente Gewichtsbestimmung mit hoher Messqualität. Ferner kann die Steuereinheit sehr einfach in ein bestehendes übergeordnetes System, beispielsweise über eine Kommunikationsschnittstelle (ein Bussystem, insbesondere Ethernet, oder ähnliches), eingebunden werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein System zum Wiegen von Schüttgut bereitgestellt. Das System umfasst eine hierin beschriebene Wägevorrichtung, eine Steuereinheit zur Steuerung der Wägevorrichtung, und ein Schüttgut förderndes Materialleitsystem, wobei die Wägevorrichtung an das Materialleitsystem gekoppelt ist und mittels des Materialleitsystems zumindest ein Teil des Schüttgutes durch die Wägevorrichtung leitbar ist.
-
Die Steuereinheit des Systems kann eine hierin beschriebene Steuereinheit zur Steuerung einer hierin beschriebenen Wägevorrichtung umfassen.
-
Die Kopplung der Vorrichtung an ein Materialleitsystem, beispielsweise ein Rohr, das das Schüttgut fördert, ist vorteilhaft. Beispielsweise kann ein solches Materialleitsystem einen anderen technischen Prozess bedienen. So kann im Wesentlichen ohne Einflussnahme auf den anderen Prozess parallel zu diesem eine Eigenschaftsbestimmung des Schüttgutes, das für den anderen Prozess gefördert wird, durchgeführt werden. Die Bestimmung kann auf Verlangen oder laufend, beispielsweise einem zeitlichen Muster folgend, durchgeführt werden. Ein wiederholtes An- oder Abkoppeln der Vorrichtung ist nicht erforderlich. Dies erhöht die Effizienz. Weiterhin kann eine durch die Vorrichtung bestimmte Eigenschaft bereitgestellt werden, beispielsweise zur Überwachung, und/oder von anderen Verfahren genutzt werden. So kann die bestimmte Eigenschaft beispielsweise in ein regelungstechnisches System eingebunden werden, das basierend auf der bestimmten Eigenschaft einen Eingriff in den anderen Prozess steuert. Damit könnte beispielsweise eine Schüttgutdichte und/oder ein Mahlgrad/eine Partikelgröße des Schüttgutes durch einen gesteuerten Systemeingriff in dem anderen Prozess konstant gehalten werden.
-
Die Vorrichtung oder das Materialleitsystem kann eine Umleiteinrichtung umfassen, die ausgestaltet ist, den Materialstrom von dem Materialleitsystem in die Materialleiteinrichtung umzuleiten und die bevorzugt ausgestaltet ist, basierend auf einem bestimmten Gewicht und/oder einer bestimmten Gewichtsänderung das Umleiten zu reduzieren oder zu beenden.
-
Dies erlaubt ein automatisiertes Prüfen des Schüttgutes im Materialleitsystem, das gleichzeitig minimalinvasiv auf einen Materialstrom im Materialleitsystem einwirkt. Somit kann der Materialstrom im Materialleitsystem im Wesentlichen ungestört aufrechtgehalten werden und gleichzeitig Informationen über das geförderte Schüttgut gewonnen werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung einer hierin beschriebenen Wägevorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren kann zumindest einen oder mehrerer der folgenden Verfahrensschritte umfassen, wobei bevorzugt einzelne, ein Teil oder alle Verfahrensschritte automatisch ausgeführt werden können:
- optional Tarieren einer Wiegeeinheit,
- optional Kalibrieren der Wiegeeinheit, insbesondere mittels eines Prüfgewichts, wobei ein Kalibrieren mittels des Prüfgewichts bevorzugt ein Anheben des Prüfgewichts umfasst, wobei durch das Anheben ein Gewicht des Prüfgewichts von der Wiegeeinheit erfasst wird,
- optional Bereitstellen eines Überdrucks in einer Kammer mit Wiegeeinheit gegenüber einem Umgebungsdruck, in dem sich das Behältnis befindet,
- Befüllen des Behältnisses,
- optional Beenden des Befüllens basierend auf einem mit der Wiegeeinheit bestimmten Gewicht, insbesondere basierend auf einer bestimmten Gewichtsänderung,
- Abstreifen des Behältnisses mittels des Abstreifers,
- optional Überwachen eines Anpressdrucks des Abstreifers,
- Wiegen mittels der Wiegeeinheit, um ein Gewicht zu bestimmen,
- optional Entleeren des Behältnisses mittels der Entleereinheit,
- optional Restentleeren des Behältnisses mittels der Entleereinheit,
- optional Leiten eines Materialstroms durch eine Materialleiteinheit, wobei das Leiten vorzugsweise ein Umleiten eines Materialstroms eines Materialleitsystems, und besonders bevorzugt ein Ein- und/oder Ausleiten des Materialstroms, der durch die Materialleiteinheit geleitet wird, umfasst,
- optional Bereitstellen der bestimmten Dichte, und
- optional Wiederholen eines, mehrerer oder aller, der hierin genannten Verfahrensschritte.
-
Selbstverständlich können die Merkmale der hierin beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der vorliegenden Erfindung miteinander kombiniert werden.
-
Es sollte daher klar sein, dass alle Verfahrensmerkmale bzw. funktionelle Merkmale als Einzelmerkmal, als Kombination von Merkmalen oder in einer beliebigen Unterkombination bei einer hierin beschriebenen Vorrichtung oder einem System ohne Einschränkung anwendbar und hiermit offenbart sind. Umgekehrt sind ebenso alle Vorrichtungs- oder Systemmerkmale bzw. strukturellen Merkmale als Einzelmerkmal, als Kombination von Merkmalen oder in einer beliebigen Unterkombination bei einem hierin beschriebenen Verfahren anwendbar und hiermit offenbart.
-
Ferne sollte klar sein, dass die Abfolge von Verfahrensschritten eines hierin beschrieben Verfahrens nicht auf die dargestellte Reihenfolge beschränkt ist. Das Verfahren ist ferner nicht auf die dargestellte Anzahl von Schritten beschränkt. Einzelne Schritte des Verfahrens können ersetzt, erweitert oder nicht ausgeführt werden.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente.
- 1 ist eine schematische Zeichnung, die eine Wägevorrichtung gemäß einer Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht zeigt.
- 2 ist eine schematische Zeichnung, die die Wägevorrichtung gemäß einer Ausführungsform in einer weiteren perspektivischen Ansicht zeigt.
- 3 ist eine schematische Zeichnung, die gemäß einer Ausführungsform eine Schnittdarstellung durch eine Wandung der Wägevorrichtung zeigt.
- 4 ist eine schematische Zeichnung, die eine Wägevorrichtung gemäß einer Ausführungsform in einer Schrägansicht zeigt.
- 5 ist eine schematische Zeichnung, die eine Wägevorrichtung gemäß einer Ausführungsform in einer Seitenansicht und einen darzustellenden Schnitt D-D zeigt.
- 6 ist eine schematische Zeichnung, die eine Darstellung des Schnittes D-D der 5 zeigt.
- 7 ist eine schematische Zeichnung, die eine Wägevorrichtung gemäß einer Ausführungsform in einer Seitenansicht und einen darzustellenden Schnitt A-A zeigt.
- 8 ist eine schematische Zeichnung, die eine Darstellung des Schnittes A-A der 7 und beispielhaft eine Anbindung an ein Materialleitsystem gemäß einer Ausführungsform zeigt.
- 9 zeigt beispielhaft ein Ablaufdiagram eines Verfahrens zur Steuerung einer Wägevorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
-
Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
-
1 ist eine schematische Zeichnung, die eine Wägevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht zeigt. Die Vorrichtung kann der Ermittlung einer Schüttdichte von fließfähigen Schüttgütern dienen. Die Wägevorrichtung umfasst eine (erste) Kammer 150, die von einer (zweiten) Kammer 160 durch die Wandung 155 abgetrennt ist. Die Wandung umfasst einen Durchgang, durch den sich ein Verbindungselement, hier eine Welle 306 (vergleiche 3) erstreckt, ohne den Durchgang zu berühren. An der Welle 306 ist ein Behältnis 102 befestigt. Das Behältnis weist eine Öffnung 103 auf. Von der Wandung 155 in Richtung des Behältnisses 102 erstreckt sich ein konusförmiger Vorsprung 107. Auch durch den Vorsprung 107 erstreckt sich die Welle 306, ohne den Vorsprung 107 zu berühren. Oberhalb des Behältnisses 102 ist ein Abstreifer 104 angeordnet, der an einem Kolben 119 eines doppeltwirkenden Pneumatikzylinders 113 montiert ist. Der Kolben 119 kann verdrehsicher sein. Alternative Linearantriebe sind selbstverständlich denkbar. Der Zylinder 113 ist an der Wandung 155 in Kammer 150 montiert und wird über die Pneumatikventile 112, beispielsweise Magnetventile, gesteuert. Mittels der Drosseln 117 an den Ventilen 112 können Vor- und Rücklaufgeschwindigkeit des Abstreifers 104 eingestellt werden. Ferner kann mittels der Ventile 112 der Abstreifer gestoppt werden, wenn ein Sicherheitsschalter anspricht. Der ein- und ausgefahrene Zustand des Zylinders 113 wird jeweils mit einem berührungslosen Endschalter überwacht. Beispielsweise ist der Endschalter 114 am Gehäuse des Zylinders 113 angebracht und erkennt, wenn sich der Zylinder 113 im eingefahrenen Zustand befindet.
-
Ein abstreifender Teil des Abstreifers weist eine Länge auf, die dem Durchmesser der Öffnung 103 überragt. Der Abstreifer weist einen oberen Teil und einen unteren Teil auf, wobei zwischen den Teilen Aussparungen 106 angeordnet sind. Durch die Aussparungen 106 wird die Steifigkeit des Abstreifers 104 mittig reduziert, so dass er beim Abstreifen entgegen der Verfahrbewegung elastisch nachgibt, sich jedoch nach dem Abstreifen in seine ursprüngliche Form zurückbiegt. Eine Unterkannte 120 des Abstreifers ist dazu zunächst in vertikaler Richtung unterhalb der Öffnung 103 angeordnet, so dass die Unterkannte 120 bei einer Bewegung durch den Zylinder 113 in horizontaler Richtung auf das Behältnis auftrifft. Der Abstreifer 104 richtet sich bei dem Abstreifen so aus, dass der abgebogene Abstreifer 104 mittels des Behältnisses 102 an dem Behältnis 102 selbst über dessen Öffnung 103 geführt wird. Der Abstreifer 104 kann aus einem Material, bevorzugt Kunststoff, bestehen, das eine Härte aufweist, die hoch genug ist, so dass kein Bestandteil des Abstreifers 104 beim Abstreifen in Folge eines Anpressdruckes zwischen dem Behältnis 102 und dem Abstreifer 104 in die Öffnung 103 eindringt.
-
Die Welle 306 ist durch eine Antriebseinheit 105, die einen Pneumatikmotor 115 aufweist, bidirektional drehbar. Die Drehung der Welle 306 und somit die Drehung oder das Schwenken des Behältnisses 102 wird über die Pneumatikventile 111 gesteuert. Mittels der Drosseln 117 der Ventile 111 kann die Drehgeschwindigkeit in die beiden Richtungen jeweils eingestellt werden. Ferner kann ein maximaler Drehwinkel oder Schwenkwinkel, also eine Endlage, des Behältnisses 102 in beide Richtungen eingestellt werden und das Behältnis 102, wenn ein Sicherheitsschalter anspricht, über die Ventile 111 in jeder Zwischenposition gestoppt werden. An einer Wandung 156 der ersten Kammer weist die Vorrichtung einen Kombistecker 108 für einen Datenaustausch und Pneumatikanschlüsse 109, 110 für die Druckluftversorgung der Pneumatikkomponenten der Vorrichtung auf. Der Kombistecker 108 ist zumindest mit einem der Pneumatikventile der Vorrichtung, einem der Endlagensensoren der Vorrichtung, einem der Sicherheitsschalter der Vorrichtung und/oder einer internen oder externen Steuer- oder Recheneinheit elektrisch gekoppelt.
-
2 ist eine schematische Zeichnung, die die Wägevorrichtung 100 aus 1 gemäß einer Ausführungsform in einer weiteren Schrägansicht zeigt. Die Vorrichtung weist eine Wiegeeinheit 601 zum Messen des Gewichts eines Schüttgutes im Behältnis 102 auf. Die Vorrichtung 100 ist über den Kombistecker 108 kommunikativ mit einer Steuereinheit 224, die eine Recheneinheit 226 und eine Speichereinheit 225 umfasst, gekoppelt. Die Steuereinheit 224 steuert den Betrieb der Wägevorrichtung und tauscht dazu die notwendigen Signale mit den übrigen Komponenten der Vorrichtung aus. Die Komponenten umfassen zu steuernde Komponenten, beispielsweise die Ventile, oder messenden Komponenten, wie beispielsweise die Endlagensensoren, die Sicherheitsschalter und die Wiegeeinheit 601. Aus Sicherheitsgründen weisen die Ventile bevorzugt eine Versorgungsspannung aus dem Kleinspannungsbereich, beispielsweise in Höhe von 5 V, 12 V oder 24 V, auf. Die Steuereinheit 224, die höhere Versorgungsspannungen aufweisen kann, kann in einem externen Schaltschrank angeordnet sein, um deren elektrische Komponenten von einer potenziell explosionsgefährdeten Umgebung zu isolieren.
-
Die Vorrichtung 100 weist ein Prüfgewicht 219 auf. Mittels der Hubzylinder 216, die beispielsweise pneumatische Kurzhubzylinder sein können, kann das Prüfgewicht 219 angehoben und abgesenkt werden. Im angehobenen Zustand, jedoch nicht im abgesenkten Zustand, wird das Prüfgewicht 219 von der Wiegeeinheit 601 erfasst. Dafür können die Hubzylinder mechanisch so an die Wiegeeinheit gekoppelt sein, dass diese beim Anheben belastet wird. Das heißt das Anheben belastet die Wiegeeinheit 601 zusätzlich mit dem Prüfgewicht 219 und das Absenken entlastet sie von dem Prüfgewicht 219. Die Zylinder 216 können Drosseln aufweisen, über die eine Geschwindigkeit des Anhebens und Absenkens jeweils einstellbar ist. Die Zylinder 216 können einfachwirkend sein. Dabei kann das Belasten durch Belüften (bei mit Druck Beaufschlagen) der Zylinder erfolgen und das Entlasten kann über Federkraft und das Eigengewicht des Prüfgewichts 219 erfolgen. Dies wird hierin auch in 6 und dessen Beschreibung veranschaulicht. Die Wägevorrichtung 100 kann, wenn sich das Prüfgewicht 219 im angehobenen Zustand befindet, anhand eines vorbestimmten/bekannten Gewichts des Prüfgewichts 219 kalibriert werden. Das bekannte Gewicht kann beispielsweise in der Speichereinheit 225 der Steuereinheit 224 hinterlegt werden. Ein solcher Kalibriervorgang kann vor jedem Befüll- und Wiegevorgang automatisch erfolgen.
-
Ferner umfasst die Vorrichtung einen Absperrhahn 228, der einen Schaltzustand zur Geräteentlüftung und einen zur Gerätebelüftung umfasst. Die Vorrichtung 100 kann beispielsweise über den Anschluss des Absperrhahns 228 mit einem Fluid oberhalb des atmosphärischen Druckes, bevorzugt mit einem Druck zwischen 3 bar und 6 bar versorgt werden. Im Folgenden wird als Fluid beispielhaft Luft angenommen. Die Vorrichtung 100 kann demnach ein Pneumatikschlauchsystem (in den Figuren nicht oder nur teilweise gezeigt) umfassen, das die pneumatischen Komponenten innerhalb der Vorrichtung mit Druckluft versorgt. Die Kammer 150 kann einen Überdruck aufweisen. Durch diesen Überdruck ist eine Strömung 305 erzeugbar, die die Welle 306, wie in 3 gezeigt, von Schüttgut freispült. Dem Anschluss 109, der pneumatisch mit einem Anschluss 222 koppelbar ist, kann ein identischer oder abweichender, insbesondere höherer, Druck als dem Anschluss des Absperrhahns 228 beaufschlagt werden. Der Überdruck an den Anschlüssen 109, 222 macht eine weitere Strömung 304, die ebenso in 3 dargestellt ist, erzeugbar.
-
3 ist eine ist eine schematische Zeichnung, die gemäß einer Ausführungsform eine Schnittdarstellung durch die Wandung 155 der Wägevorrichtung 100 zeigt. Die beiden erwähnten Strömungen 304, 305 sind jeweils schematisch und in unterschiedlich gestrichelten Pfeilen dargestellt. Die Kammer 150 weist einen Überdruck gegenüber der Kammer 160 auf. Die Druckdifferenz erzeugt die Strömung 305, die durch einen Abstand 303 zwischen der Welle 306 und einer Wandung 307 des Durchgangs von der Kammer 150 in die Kammer 160 fließt. Dies verhindert, dass Schüttgut in den Abstand 303 vordringt, was anderenfalls eine mechanische Kopplung zwischen Welle 306 und der Wandung 155 über eingedrungenes Schüttgut hervorrufen kann. Eine solche Kopplung hätte zur Folge, dass nicht das gesamte Gewicht des Schüttgutes im Behältnis 102 an der Wiegeeinheit abfällt und damit das Messergebnis beim Wiegen verfälscht. Zudem kann die Strömung 305 Schüttgut, das sich auf der Welle vor dem Vorsprung 107 abgelagert hat, entfernen. Das abgelagerte Schüttgut wird anderenfalls beim Wiegen mitgemessen und verfälscht somit das zu ermittelnde Gewicht des Schüttgutes in dem Behältnis 102. Diese Vorteile werden insbesondere durch Zusammenwirken mit der Strömung 304 erreicht. Diese tritt aus einer (Ring-)Öffnung 301, die die Welle 306 umläuft bzw. umgibt, aus und fließt in Richtung der Welle 306. Die Wandung 155 weist einen sich in der Wandung 155 befindlichen und die Welle 302 umlaufenden Spalt oder Ringspalt 302 auf und der Ringspalt ist mit der Öffnung 301 verbunden. Der Ringspalt 302 weist einen Druck auf, der höher ist als der Umgebungsdruck in der Kammer 160, was die Strömung 304 in die Kammer 160 bewirkt. Optional kann die Strömung 304 durch eine Versorgung mit einem Druck, der auch höher ist als jener in der Kammer 150, erzeugt werden. Die Versorgung mit höherem Druck kann mittels einer pneumatischen Kopplung, beispielsweise mittels eines Druckluftschlauchs 223, der sich durch die Kammer 150 erstreckt und an Anschluss 222 angeschlossen ist, ermöglicht werden. Dies ist vorteilig, da so die Stärke der Strömung 304 in Abhängigkeit der Höhe des Versorgungsdruckes an dem Anschluss 222 und unabhängig vom Betriebsdruck in der Kammer 150 eingestellt werden kann. Strömung 304 erstreckt sich entlang des Vorsprungs 107
-
4 ist eine schematische Zeichnung, die eine Wägevorrichtung 400 gemäß einer Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht zeigt. Die Wägevorrichtung 400 umfasst die Vorrichtung 100.
-
Es sollte klar sein, dass Ausführungsformen, Erläuterungen und Illustrationen hierin, die die Vorrichtung 100 betreffen, wenn sie von Vorrichtung 400 umfasst ist, auch für die Vorrichtung 100 gelten, wenn sie nicht von Vorrichtung 400 umfasst ist, und umgekehrt.
-
In 4 umfasst die Vorrichtung 100 einen Deckel 401, der Teil eines Gehäuses der ersten Kammer bildet. Anstelle des Kombisteckers 108, wie beispielsweise in 2 gezeigt, umfasst die Vorrichtung 100 ferner eine Abdeckung 402 und eine Anschlussbox 403. Eine solche Anschlussbox 403 zur Kontaktierung elektrischer Komponenten kann insbesondere innerhalb einer explosionsgefährdeten Umgebung zum Einsatz kommen und isoliert die elektrischen Komponenten der Vorrichtung 100, 400 stärker von der Umgebung als der Kombistecker 108. In Vorrichtung 400 ist die Wägevorrichtung 100 mit einer Materialleiteinrichtung 410 verbunden, so dass das Behältnis 102 in etwa mittig in einer Flussrichtung durch das die Materialleiteinrichtung 410 angeordnet ist (vergleiche 8). Die Materialleiteinrichtung 410 weist einen Einlauf 404, in den Schüttgut einleitbar ist, ein Materialleitrohr 408, durch das Schüttgut leitbar ist, und einen Auslauf 405, aus dem Schüttgut ausleitbar ist, auf. Das Materialleitrohr 408 bildet die zweite Kammer 160 und kann, wie beispielhaft dargestellt, eine Türe 409 mit Fenster aufweisen, die über die Verschlussspanner 413 öffenbar und verschließbar ist. Das Behältnis 102 kann abnehmbar sein. Über die Türe 409 kann das Behältnis 102 eingebracht und entfernt werden. Ferner kann über das Fenster der Vorgang im Inneren beobachtet werden. Zudem kann über die Tür ein Testgewicht in das Behältnis eingebracht werden, um das Wiegen zu testen, oder eine manuelle Reinigung erfolgen. Eine Kopplung der Vorrichtung 400 an ein Materialleitsystem, das Schüttgut fördert, um Schüttgut in die Vorrichtung 400 einzuleiten, kann über dem Einlaufkompensator 406 erfolgen. Ein Ausleiten des Schüttgutes kann über eine Kopplung mit dem Auslaufkompensator 407 erfolgen. Wird das Schüttgut in das Materialleitsystem zurückgeführt, können Materialverluste im Materialleitsystem reduziert werden. Eine Kopplung an ein Materialleitsystem 805 ist beispielhaft in 8 dargestellt. Die Vorrichtung 400 umfasst ferner einen Filter 414, über den das Innere der Materialleiteinrichtung mit der räumlichen Umgebung, in der sich die Vorrichtung 400 befindet, in Verbindung steht.
-
5 ist eine schematische Zeichnung, die eine Wägevorrichtung 400 gemäß einer Ausführungsform in einer Seitenansicht und einen darzustellenden Schnitt 500, D-D, zeigt.
-
6 ist eine schematische Zeichnung, die die Darstellung des Schnittes 500, D-D, aus 5 durch die Vorrichtung 100 zeigt. Die Vorrichtung 100 weist eine Aufnehmerplatte 606 montiert auf der Wiegeeinheit 601 auf. An der Aufnehmerplatte 606 ist die Antriebseinheit 105 befestigt. Somit ist das Behältnis 102 über die Welle 306 und über die Antriebseinheit 105 mechanisch mit der Wiegeeinheit 601 gekoppelt. Ferner sind an der Aufnehmerplatte 606 die beiden steuerbaren Hubzylinder 216 für das Prüfgewicht 603 sowie die Ventile 117, 607 befestigt. Das Gewicht sämtlicher Komponenten, die direkt oder indirekt mit der Aufnehmerplatte 606 mechanisch gekoppelt sind, wird auf der Wiegeeinheit 601 gelagert und somit von der Wiegeeinheit 601 beim Wiegen erfasst. Das Prüfgewicht 603 wird demnach nicht von der Wiegeeinheit 601 erfasst, wenn sich die beiden Hubzylinder 216 im eingefahrenen Zustand befinden. Im vorliegenden Fall, der in 6 dargestellt ist, wird das Prüfgewicht 603 ausschließlich auf der Ausgleichsplatte 602 gelagert. Das Gewicht des Prüfgewichts fällt nicht an der Wiegeeinheit 601 ab. Befinden sich die Zylinder 216 jedoch im ausgefahrenen Zustand, ist das Prüfgewicht 603 angehoben und nicht mehr auf der Ausgleichsplatte 602, sondern über die Zylinder 216 und über die Aufnehmerplatte 606 ebenfalls auf der Wiegeeinheit 601 gelagert. Das Gewicht des Prüfgewichts fällt an der Wiegeeinheit 601 ab. Demnach erfasst die Wiegeeinheit 601 das Prüfgewicht 603 nur, wenn dieses angehoben ist. Eine Kalibrierung der Wägevorrichtung 100 durch ein Kalibrieren der Wiegeeinheit 601 anhand des bekannten Prüfgewichts 603 kann so durch eine steuerbare Beaufschlagung der Wiegeeinheit 601 mit dem Prüfgewicht automatisiert erfolgen. Um einen nicht erwünschten Einfluss des Prüfgewichts 603 auf die Wiegeeinheit 601 außerhalb des Kalibriervorgangs zu verhindern, muss das Prüfgewicht 603 genau positioniert abgesetzt werden. Deshalb weist die Vorrichtung 100 eine Führung auf. Die Führung umfasst eine Zentrierbohrung 604 und ein Zentrierelement 605.
-
7 ist eine schematische Zeichnung, die die Wägevorrichtung 400 der 4 in einer Seitenansicht und einen darzustellenden Schnitt 700, A-A, zeigt.
-
8 ist eine schematische Zeichnung, die den Schnitt 700, A-A, und beispielhaft eine Anbindung der Vorrichtung 400 an ein Materialleitsystem 805 gemäß einer Ausführungsform zeigt. 8 zeigt ferner das System 800 zum Wiegen von Schüttgut (zum Ermitteln des Schüttgewichts) gemäß einer Ausführungsform. Das System 800 umfasst zumindest ein Materialeitsystem 805, das ein fließfähiges Schüttgut fördern kann, die Steuereinheit 224, 804 und die Wägevorrichtung 100, 400. Das Materialleitsystem 800 kann beispielsweise ein Rohr, wie in 8 mit gestrichelter Linie dargestellt, umfassen. Ein Materialstrom innerhalb des Materialleitsystems 805 ist in 8 als Pfeil mit durchgehender Linie beispielhaft dargestellt. Das Materialleitsystem 805 ist mit der Wägevorrichtung 400 gekoppelt, so dass zumindest ein Teil des Schüttgutes durch das Materialleitsystems 805 als Materialstrom 810 durch die Materialleiteinrichtung 410 leitbar ist. Dazu kann die Vorrichtung 400 oder das Materialleitsystem 805 eine Umleiteinrichtung 807 aufweisen, die ausgestaltet ist, um einen Teil des Materialstroms innerhalb des Materialleitsystems 805 in die Materialleiteinrichtung 410 steuerbar einzuleiten. Die Umleiteinrichtung 807 kann dazu beispielsweise eine steuerbare Weiche, ein mechanisches Förderorgan, wie beispielsweise eine Schnecke, und/oder ein steuerbares Ventil aufweisen. Damit kann der Materialstrom 810 über den Einlauf 404 eingeleitet werden. Das Behältnis 102 ist so im Inneren der Materialleiteinrichtung 410 angeordnet, dass es durch zumindest einen Teil des herabfallenden Schüttguts befüllbar ist. Das Behältnis 102 ist überfüllbar, so dass sich oberhalb der Öffnung des Behältnisses 102 überstehendes Schüttgut 906 ausbilden kann. Zwischen der umlaufenden Wandung 811 der Materialleiteinrichtung 410 und dem Behältnis verbleibt ein Abstand, so dass Schüttgut, insbesondere wenn bereits ein überstehendes Schüttgut 906 vorliegt, an dem Behältnis 102 vorbeigeführt werden kann. Vorbeigeführtes Schüttgut kann über eine Umleiteinrichtung 808, die an den Auslauf 405 gekoppelt ist, in das Materialleitsystem 805 zurückführbar sein. Alternativ oder zusätzlich kann Schüttgut über den Auslauf 405 oder die Umleiteinrichtung 808 entfernbar sein. Das Befüllen erfolgt nach einem Tarieren und, falls erforderlich, nach einem Kalibrieren der Wage mittels des Prüfgewichts und ist mittels der Umleiteinrichtung 807 beendbar, wenn sich das Gewicht in dem Behältnis 102 aufgrund des ausgebildeten überstehenden Teils 906 nicht mehr wesentlich ändert. Das Gewicht ändert sich nicht mehr wesentlich, da weiter nachfolgendes Schüttgut bewirkt, dass sich Schüttgut über den Rand des Behältnisses 102 hinwegbewegt und herabfällt.
-
Die Vorrichtung 400 weist eine Düse 801 auf, deren austretende Strömung 802 auf den (umgedrehten) Becher gerichtet ist. So können zurückbleibende Schüttgutreste im Behältnis 102 nach dem Abstreifen, dem Wiegen und dem durch die Antriebseinheit 105 hervorgerufen Drehen mittels der Düse 801 resteentleert werden. Ferner sei erwähnt, dass die in 3 dargestellte Luftspülung, die zumindest die Strömung 304 und/oder die Strömung 305 umfasst, so intensiv eingestellt sein kann, dass außer dem Außenbereich des Behältnisses 102 auch Teile in der Materialleiteinrichtung 410 und das Fenster von Schüttgut befreit werden. In 8 weist die Wandung 811 im Inneren der Materialleiteinrichtung 410 ein Abführeinheit 803, hier beispielsweise ein Rohr, auf.
-
Die Abführeinheit 803 ist über den außerhalb der Materialleiteinrichtung 410 angebrachten Filter 414 mit der Umgebung gekoppelt, in der sich die Vorrichtung 400 befindet. In der Materialleiteinrichtung 410 kann ein leichter Überdruck bei gleichzeitiger Staubentwicklung aufgrund des herabfallenden Materials und angeschlossener Komponenten herrschen. Der Staubentwicklung kann durch Abführen des Staubs über die Abführeinheit 803 und Filter 408 entgegengewirkt werden. Alternativ kann der Staubentwicklung durch eine Aspirationseinheit erfolgen, die dazu ausgestaltet ist, den Staub abzuführen, beispielsweise durch Absaugen des Staubs.
-
Die Höhe der Ausgleichsplatte 602 ist so gewählt, dass der umlaufender Abstand 303 zwischen der Welle und der Wandung des Durchgangs in der Wandung 155 bei einer Belastung des Behältnisses 102 durch Schüttgut verbleibt und somit die Welle auch im belasteten Zustand die Wandung des Durchgangs nicht berührt. Der in 8 dargestellte Schnitt verdeutlicht erneut, dass das Behältnis 102 über die Welle, und dass die Antriebseinheit 105, die Hubzylinder 216 und Ventile 607, 117 (vergleiche 6) ausschließlich auf der Wiegeeinheit 601 gelagert sind und somit das durch die Wiegeeinheit 601 gemessene Gewicht nicht durch andere mechanische Verbindungen verfälscht wird. Das Erkennen der Endlagen erfolgt aus diesem Grund ebenso berührungslos. Auf einer separaten Befestigungseinheit 221 ist ein Endlagensensor 809, beispielsweise ein kapazitiver oder induktiver Näherungssensor befestigt, der die Anwesenheit der Betätigungsfahne 220, die rückseitig an der sich durch die Antriebseinheit 105 erstreckenden Welle befestigt ist, berührungslos erkennt.
-
Wie bereits dargelegt, kann mittels der Steuereinheit 224 die Dichte bestimmt werden. Die bestimmte Dichte kann dann über eine Kommunikationsschnittstelle, beispielsweise Ethernet, bereitgestellt werden und von einer übergeordneten Steuereinheit 804 abgefragt werden. Optional kann eine solche übergeordnete Steuereinheit 804 zudem ein Verfahren ausführen, das ein anderes System steuert, das das Materialleitsystem 805 beinhaltet.
-
9 zeigt beispielhaft gemäß einer Ausführungsform ein Ablaufdiagram eines Verfahrens 900 zur Steuerung einer hierin beschriebenen Wägevorrichtung. Die Steuerung kann mittels einer hierin beschriebenen Steuereinheit erfolgen. Das Verfahren 900 kann einzelne, einen Teil oder alle der folgenden Schritte umfassen. In einem Schritt S05 kann ein Tarieren und/oder Kalibrieren einer Wiegeeinheit erfolgen. Das Verfahren 900 kann das Beaufschlagen der Wiegeeinheit mit einem Prüfgewicht, bevorzugt durch ein Anheben des Prüfgewichts, umfassen. Das Verfahren kann, beispielsweise mittels steuerbarer Ventile, ein Erzeugen eines Überdrucks gegenüber einem Umgebungsdruck, in dem sich ein Behältnis befindet, umfassen, so dass ein Fluid in eine Kammer/Umgebung, in der sich das Behältnis befindet, fließt. In einem Schritt S10 kann das Behältnis zur Aufnahme von Schüttgut über die Öffnung des Behältnisses befüllt werden, bis ein Teil des Schüttgutes aus der Öffnung übersteht. Das Behältnis wird also solange befüllt, bis es überfüllt ist, das heißt, dass ein Volumen des Schüttgutes im überfüllten Behältnis ein vom Behältnis, beispielsweise durch seine Wandung, begrenztes Volumen überschreitet. Das Befüllen kann beispielsweise beendet werden, wenn sich ein bestimmtes Gewicht des Schüttgutes in dem Behältnis nicht mehr oder zumindest nur noch innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ändert. Dies kann dann der Fall sein, wenn das Schüttgut aus der Öffnung übersteht und nachfolgendes Schüttgut bewirkt, dass sich Schüttgut über den Rand der Öffnung hinwegbewegt und am Behältnis vorbeigeführt wird. Das Volumen von Schüttgut in dem Behältnis und folglich dessen Gewicht ändert sich dann im Wesentlichen nicht mehr. In einem Schritt S20 kann der Abstreifer angetrieben durch die Antriebseinheit das Behältnis abstreifen, um den aus der Öffnung überstehenden Teil des Schüttguts zu entfernen. Der Abstreifer kann dabei einmal über das Behältnis vor und zurück verfahren werden. Ferner kann das Verfahren ein Überwachen eines Anpressdrucks des Abstreifers mittels der Wiegeeinheit umfassen. Dies ermöglicht ohne weitere Hardware eine Störung des Abstreifers, beispielsweise ein Abreißen des Abstreifers, zu erkennen. Weiterhin kann das Verfahren ein Erkennen, mittels der Wiegeeinheit, dass eine Vibration der Vorrichtung abgeklungen ist, umfassen. Eine Vibration der Vorrichtung, beispielsweise hervorgerufen durch das Abstreifen, kann das Messergebnis des Gewichts verschlechtern. Mittels der Wiegeeinheit kann, ohne weiteren Hardwareaufwand, geprüft werden, ob eine solche Vibration bereits abgeklungen ist, und falls ja, eine Messung durchgeführt werden. In einem Schritt S30 kann ein Wiegen mittels der Wiegeeinheit erfolgen, um nach dem Abstreifen ein Gewicht des im Behältnis verbleibenden Schüttguts zu bestimmen. Mittels einer Recheneinheit kann in einem Schritt S40 basierend auf dem mit der Wiegeeinheit bestimmten Gewicht und basierend auf einem Volumenparameter, der ein Volumen des Behältnisses angibt, die Dichte des Schüttgutes bestimmt werden. In einem Schritt S50 kann ein Entleeren des Behältnisses mittels der Entleereinheit erfolgen. Das Entleeren kann ein Drehen des Behältnisses umfassen, bevorzugt ein Drehen des Behältnisses um einen Winkel von mindestens 90 Grad, insbesondere um einen Winkel zwischen 135 Grad und 225 Grad, und ganz besonders um einen Winkel von 180 Grad. In einem Schritt S60 kann ein Restentleeren mittels der Entleereinheit erfolgen. Das Restentleeren kann ein Ausspülen, insbesondere Ausblasen, Rütteln, und/oder ein Ausklopfen umfassen.
-
Bevorzugt kann das Beaufschlagen mit Überdruck von Beginn des Befüllens bis Ende des Abstreifens und/oder von Beginn des Entleerens bis Ende eines erneuten/wiederholten Abstreifens erfolgen. Weiterhin kann das Verfahren 900 in einem Schritt S70 das Bereitstellen der bestimmten Dichte mittels einer Kommunikationsschnittstelle, beispielsweise Ethernet, umfassen. Das Verfahren 900 kann weiterhin ein Abholen und/oder Verarbeiten der bereitgestellten Dichte durch ein (anderes) System umfassen. Das Verfahren 900 kann ein Wiederholen einzelner, eines Teils oder aller der Verfahrensschritte umfassen. Bevorzugt erfolgt ein Wiederholen auf Verlangen, beispielsweise in Folge eines Erhaltens eines Kommandos oder einer Anweisung, die Schritte oder einzelne Schritte zu wiederholen, oder das Wiederholen folgt einem vorgegebenen zeitlichen Muster.
-
Obwohl hierin bestimmte Ausführungsformen offenbart sind, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Die vorliegenden Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht als beispielhaft und nicht einschränkend zu betrachten, und alle Änderungen, die in den Bedeutungs- und Äquivalenzbereich der beigefügten Ansprüche fallen, sollen darin eingeschlossen sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Wägevorrichtung
- 102
- Behältnis
- 103
- Öffnung
- 104
- Abstreifer
- 105
- Antriebseinheit
- 106
- Aussparungen
- 107
- Vorsprung
- 108
- Kombistecker
- 109
- Pneumatikanschluss
- 110
- Pneumatikanschluss
- 111
- Pneumatikventile
- 112
- Pneumatikventile
- 113
- Pneumatikzylinder
- 114
- Endlagensensor
- 115
- Pneumatikmotor
- 117
- Drosseln
- 119
- Kolben
- 120
- Kannte
- 150
- erste Kammer
- 155
- Wandung
- 156
- Wandung
- 160
- zweite Kammer
- 216
- Hubzylinder
- 219
- Prüfgewicht
- 220
- Betätigungsfahne
- 221
- Befestigungseinheit
- 222
- Pneumatikanschluss
- 223
- Druckluftschlauch
- 224
- Steuereinheit
- 225
- Speichereinheit
- 226
- Recheneinheit
- 227
- Pneumatikanschluss
- 228
- Absperrhahn
- 301
- Öffnung
- 302
- Ringspalt
- 303
- Abstand
- 304
- Strömung
- 305
- Strömung
- 306
- Welle
- 307
- Wandung
- 400
- Wägevorrichtung
- 401
- Abdeckung
- 402
- Abdeckung
- 403
- Anschlussbox
- 404
- Einlauf
- 405
- Auslauf
- 406
- Einlaufkompensator
- 407
- Auslaufkompensator
- 408
- Materialleitrohr
- 409
- Türe
- 410
- Materialleiteinrichtung
- 411
- Endlagensensor
- 412
- Befestigungseinheit
- 413
- Verschlussspanner
- 414
- Filter
- 500
- Schnitt
- 601
- Wiegeeinheit
- 602
- Ausgleichsplatte
- 603
- Prüfgewicht
- 604
- Zentrierbohrung
- 605
- Zentrierelement
- 606
- Aufnehmerplatte
- 607
- Pneumatikventil
- 700
- Schnitt
- 800
- System
- 801
- Düse
- 802
- Strömung
- 803
- Abführeinheit
- 804
- Übergeordnete Steuereinheit
- 805
- Schüttgut förderndes Materialleitsystem
- 806
- Überstehendes Schüttgut
- 807
- Umleiteinrichtung
- 808
- Umleiteinrichtung
- 809
- Endlagensensor
- 810
- Materialstrom
- 811
- Wandung
- 900
- Verfahren
- S05-S70
- Verfahrensschritte
