DE1037162B

DE1037162B - Acoustic measurement method for determining the degree of filling of containers, especially of dust bunkers

Info

Publication number: DE1037162B
Application number: DEST8682A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Manfred Siebker
Original assignee: MANFRED SIEBKER DIPL PHYS
Current assignee: MANFRED SIEBKER DIPL PHYS
Priority date: 1954-09-01
Filing date: 1954-09-01
Publication date: 1958-08-21

Description

Akustisches Meßverfahren zur Bestimmung des Füllungsgrades von Behältern, insbesondere von Staubbunkern Die Erfindung betrifft ein akustisches Meßverfahren zur Bestimmung des Füllungsgrades von Behältern, insbesondere von Staubbunkern.Acoustic measuring method for determining the degree of filling of containers, in particular of dust bunkers The invention relates to an acoustic measuring method for determining the degree of filling of containers, in particular of dust bunkers.

Bereits vorgeschlagen sind Behälterstandsbestimmungen durch Laufzeitmessung von Ultraschallimpulsen. Wegen der starken Absorption bei der Reflexion sowie beim Durchgang durch Staubwolken ist diese Möglichkeit bei staubförmigen Füllstoffen un günstig. Außerdem bewirken unregelmäßige Schüttungen Fehler bezüglich der Mittelwertbildung bei einem nicht ebenen Behälterstand. Ferner ist bekannt, den Inhalt von geschlossenen Behältern auf Grund der Eigenfrequenz des im Leerraum des Behälters und einem Ansatzstutzen desselben in Schwingung versetzten Luftvolumens zu messen. Es gibt hier zwei Verfahren bei welchen entweder mit einem abstimm-I)aren Vergleichs raum oder mit einem von dem Luftvolumen beeinflußten praktisch masse- und fehler losen Steuerorgan gearbeitet wird, welches über einen Verstärker mit dem Schall sender rückgekoppelt ist. Determining the level of containers by measuring the runtime has already been proposed of ultrasonic pulses. Because of the strong absorption in the reflection as well as in the Passage through dust clouds is this possibility for dusty fillers un cheap. In addition, irregular pouring causes errors in the averaging if the container is not level. It is also known the content of closed Containers due to the natural frequency of the empty space of the container and a connecting piece of the same volume of air set in vibration. There are two ways of doing this in which either a coordinated comparison room or one of the air volume influenced practically mass and error-free control element worked which is fed back to the sound transmitter via an amplifier.

Die N'rwendung eines abstimmbaren Vergleichs raums verbietet sich bei großtechnischen Dimensionen wie Staubbunkern usw. von selbst. Ein praktisch Inasse- und fehlerloses Steuerorgan mit Rückkopplung zutn Schallsender hat die Nachteile einer schwierigen Verwirklichung sowie die Wahrscheinlichkeit eines völligen Verschmutzens bei Staubbunkern mit Abscheidern: das Steuerorgan würde in dem zuletzt genannten Fall praktisch sehr bald unbrauchbar werden. The use of an adjustable comparison area is prohibited with large-scale technical dimensions such as dust bunkers, etc. by itself. A practical one Inasse- and error-free control element with feedback to the sound transmitter has the disadvantages difficult realization as well as the likelihood of total pollution in the case of dust bunkers with separators: the control unit would be in the latter Case practically become unusable very soon.

Schließlich haben die bekannten Verfahren zur Messung der Eigenfrequenz bei sehr großen Dämpfungen, d. h. bei sehr breiten Resonanzkurven Schwierigkeiten l)zw. werden ungenau.Finally, the known methods for measuring the natural frequency with very high attenuation, d. H. difficulties with very broad resonance curves l) between become imprecise.

Die geschilderten Nadhteile vermeidet das erfindungsgemäße Verfahren. Es besteht darin, daß als Indikatorgröße für das Einstellen der Eigenfrequenz durch den Schailsender die P.hasendifferenz zwischen den Schwingungen des Senders und denen des Raums (bellacill)artes Mikrophon) gemessen wi rd. Sind Senw der und Empfänger praktisch an der gleichen Stelle des Raumes angebracht, so beträgt die Phasendifferenz bei Resonanz, völlig unabhängig von der Dämpfung, a/2. Bei entfernter Anbringung des Empfängers ist der Wert der Phasendifferenz von verschieden, aber gleichfalls kennzeichnend für das Bintreten der Resonanz. The method according to the invention avoids the described parts. It consists in that as an indicator quantity for setting the natural frequency the Schailender the P.has difference between the vibrations of the transmitter and those of the room (bellacill) type microphone) are measured. Are the sensors and receivers attached practically at the same point in the room, the phase difference is at resonance, completely independent of the damping, a / 2. When attached remotely of the receiver, the value of the phase difference is different from, but equally characteristic of the occurrence of the resonance.

Bei geringer Dämpfung kann auch die maximale Sendeenergie bzw. die maximale Schallamplitude des Raums als Resonanz-Indikatorwert genommen werden. In the case of low attenuation, the maximum transmission energy or the maximum sound amplitude of the room can be taken as the resonance indicator value.

Abb. 1 zeigt den Verlauf der Sendeenergiea, der Schallamplitude des Raums b und der Phasendifferenz zwischen Sender und Raum c bei verschiedener Annäherung an die Resonanzfrequenz. Die gestrichelten Kurven geben die Werte bei kleiner Dämpfung, die ausgezogenen Kurven diejenigen bei großer Dämpfung wieder. Fig. 1 shows the course of the transmission energy a, the sound amplitude of the Room b and the phase difference between transmitter and room c at different approaches at the resonance frequency. The dashed Curves give the values with low damping, the solid curves are those with great damping again.

Abb. 2 zeigt ein schematisches Ausführungsbeispiel für einen geschlossenen Behälter. 1 ist ein Staubbunker im Längsschmtt mit dem Auslaufmechanismus2 und der Fördereinrichtung 3; in ihm befindet sich der Kohlenstaub 4. Der leere Raum 5 des Behälters wird durch den Schallsender 6 und das Mikrophon 7 auf seine Eigenschwingung in Richtung der BunkeraEh,se analysiert. Fig. 2 shows a schematic embodiment for a closed Container. 1 is a dust bunker in the longitudinal direction with the outlet mechanism 2 and the Conveyor 3; in it is the coal dust 4. The empty space 5 of the The container is controlled by the sound transmitter 6 and the microphone 7 on its natural oscillation towards the bunkereh, se analyzed.

Abb. 3 gibt im Blockschaltbild ein Ausführungs bei spiel des Meßverfahrens unter Benutzung der Phasendifferenz wieder. Dabei ist 8 ein Schwingungserzeuger mit dem Frequenz-Stellglied 8'. Dieser Schwingungserzeuger gibt seine Energie an den Schallsender 9 ab. Die tu dem gaserfüllten Raum erzeugte Schallschwingung wird durch das Mikrophon 10 gemessen und d!er Meßwert im Verstärker 11 verstärkt. Der Phasenmesser 12 bestimmt die Phasendifferenz zwischen der Schwingung des Senders und des Empfängers und beeinflußt den Stellmotor 13 des Frequenz-Stellgliedes 8' i;n an sich bekannter Weise. Fig. 3 is a block diagram of an execution example of the measurement process using the phase difference again. Here, 8 is a vibration generator with the frequency actuator 8 '. This vibrator indicates its energy the sound transmitter 9. The sound vibration generated in the gas-filled room becomes measured by the microphone 10 and amplified the measured value in the amplifier 11. Of the Phase meter 12 determines the phase difference between the vibration of the transmitter and the receiver and influences the servomotor 13 of the frequency actuator 8 ' i; n in a manner known per se.

Beim Erreichen der Resonanzfrequenz, d. h. bei einer Phasendifferenz #/2 schaltet der Phasenmesser den Steuermotor ab. Das Frequenzstellglied 8' ist mit einer Anzeigevorrichtung 14 gekoppelt, die in Einheizen des Bunkerstandes geeicht ist.Upon reaching the resonance frequency, i. H. at a phase difference # / 2 the phase meter switches off the control motor. The frequency actuator 8 'is coupled to a display device 14, which is calibrated in the heating of the bunker stand is.

Abb. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit offenem Bunker. Der Behälter 1 mit der Auslaufvorrichtung 2 und der Fördereinrichtung 3 ist mit dem Füllmedium 4 teilweise gefüllt. Der über diesem befindliche leere Raum 5 wird wie im ersten Beispiel durch den Schallsender 6 und das Mikrophon 7 auf seine Eigenfrequenz analysiert. Während in der Ausführung nach Abb. 2 der Behälterraum als geschlossene Pfeife wirkt (z/2), stellt er in diesem Falle die Analogie. zu einer offenen Pfeife (n/4) dar. Das Blockschaltbild für die Vorgänge ist das gleiche wie im ersten Beispiel. Fig. 4 shows an embodiment with an open bunker. The container 1 with the outlet device 2 and the conveyor 3 is with the filling medium 4 partially filled. The empty space 5 above this becomes as in the first one Example analyzed by the sound transmitter 6 and the microphone 7 for its natural frequency. While in the version according to Fig. 2 the container space as a closed pipe works (z / 2), he makes the analogy in this case. to an open pipe (n / 4). The block diagram for the operations is the same as in the first example.

Besondere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen darin, daß es bei praktisch allen technischen Behältern und Bunkern, insbesondere aber bei Staubbunkern und auch bei Hochöfen, anwendbar ist, und die Füllstands-Meßapparaturen ohne große Änderung zusätzlich angebracht werden können. Ferner ist hervorzuheben, daß keinerlei Rückwirkung auf das Füllmedium und sein Nachrutschen gesch,ieht. Particular advantages of the method according to the invention are that that it is in practically all technical containers and bunkers, but especially in dust bunkers and also in blast furnaces, is applicable, and the level measuring apparatus can be attached without major changes. It should also be emphasized that that no repercussions on the filling medium and its slipping happen, ieht.

Voraussetzung für eine richtige Anzeige ist die Unveränderlichkeit von Temperatur, Druck und Gasart über dem Füllmedium oder eine Kompensation ihres Einflusses. The prerequisite for a correct display is immutability of temperature, pressure and gas type over the filling medium or a compensation of your Influence.

PATENTANSPRCHE 1. Verfahren zum Feststellen des Füllungsgrades von Behältern, insbesondere von Staubbunkern, durch Bestimmung der Eigenfrequenz des über dem Fülilmedium (4) bestehenden gaserfüllten Raumes (5) unter Benutzung eines über dem maximalen Füllstand des Behälters angebrachten frequenzvariablen Schallsenders (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendifferenz zwischen den Schwingungen des Senders (6) und denen des Raumes (5) (Mikrophon 7) als Indikatorgröße für das Eintreten der Resonanz gemessen wtrd. PATENT CLAIMS 1. Method for determining the degree of filling of Containers, especially of dust bunkers, by determining the natural frequency of the over the filling medium (4) existing gas-filled space (5) using a Variable-frequency sound transmitter installed above the maximum filling level of the container (6), characterized in that the phase difference between the vibrations of the Transmitter (6) and those of room (5) (microphone 7) as an indicator for entering the response measured wtrd.

Claims

2. The method according to claim 1, characterized in that the stepless Frequency variation of the sound transmitter (6) takes place automatically and the phase difference between the vibrations of the transmitter (6) and those of the room controlled in this way is that the transmitter (6) sets the natural frequency (fundamental oscillation) of the room (5).

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Frequency actuator (8 ') of the variable vibration generator (8) to the sound transmitter (6) (block circuit symbol. 9), e.g. B. a resonant circuit capacitor, a display device (14) owns. which is calibrated in units of the filling level.

4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Bunker inlet (3) regulated by the frequency-indicating actuator (8 ', 14) and at Reaching a maximum fill level, i.e. a maximum natural frequency of the room (5) above the filling medium, is switched off.

Publications considered: German Patent No. 748 729