DE1218756B - Vorrichtung zum Bestimmen des spezifischen Gewichts von Festkoerpern oder Haufwerken in offenen Behaeltern oder auf Foerderbaendern - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

GOIn

Deutsche Kl.: 421-1/01

Nummer: 1218 756

Aktenzeichen: T 20398IX b/421

Anmeldetag: 6. Mi 1961

Auslegetag: 8. Juni 1966

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen des spezifischen Gewichts von in offenen Behältern, z. B. Förderwagen oder auf Förderbändern befindlichen Festkörpern oder Haufwerken durch Feststellen des absoluten Gewichtes und des Volumens derselben.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art benutzte man zur Bestimmung des Volumens mechanische Taster, die von oben auf die Oberfläche des sich in einem Behälter befindenden Schüttgutes aufgesetzt werden und damit den Füllungsgrad des Behälters messen. Diese Volumenmessung ist jedoch sehr ungenau, weil sie die Hohlräume im Schüttgut unberücksichtigt läßt und weil die Taster sich nicht mit ausreichender Genauigkeit der Vielfalt der "Schüttkegel an der Schüttgutoberfläche anzupassen vermögen. Zudem ist diese bekannte Volumenmessung für einzelne Festkörper und für auf Förderbändern befindliches Schüttgut nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, genaue Volumenmessungen durchzuführen, die sowohl für in Behältern, z. B. in Förderwagen oder auf Förderbändern befindliches Schüttgut, als auch für einzelne Festkörper anwendbar und schnell durchführbar ist.

Die Erfindung benutzt das bekannte Prinzip der Volumenmessung mittels eines Helmholtz-Resonators, nach dem die Eigenfrequenz des leeren Resonators mit der Eigenfrequenz des Schüttgut oder einzelne Festkörper enthaltenden Resonators verglichen wird.

Gemäß der Erfindung besteht der Resonator aus einer mit Schallsender und -empfänger ausgestatteten Meßhaube und Mitteln zum dichten Aufsetzen derselben auf den die Feststoffe enthaltenden Behälter bzw. auf das mit Feststoffen beladene Förderband. Die Meßhaube, die gemeinsam mit dem Behälter oder dem Förderband den Resonator bildet, erlaubt es, die zu messenden Schüttgüter oder Festkörper schnell in den Resonator einzuschließen und wieder freizugeben, ohne daß dieselben dabei dem Fördermittel (Förderwagen oder -band) entnommen werden müssen. Auf diese Weise wird der sehr genaue Volumenmeßvorgang mit einem Resonator so beschleunigt, daß derselbe ohne weiteres in der laufenden Produktion anwendbar ist.

Durch die Zuordnung eines an sich bekannten automatischen Rechengerätes zur Schnellbestiimmung des spezifischen Gewichts aus dem von einer Waage ermittelten absoluten Gewicht und dem vom Resonator bestimmten Volumen des Schüttgutes oder der Festkörper, läßt sich der gesamte Meßvorgang auto-Vorrichtung zum Bestimmen des spezifischen
Gewichts von Festkörpern oder Haufwerken in
offenen Behältern oder auf Förderbändern

Anmelder:

Dr.-Ing. Horst Tischner,
Tübingen, Stauffenbergstr. 21;
Dipl.-Phys. Alfred Schief,

Eningen (Kr. Reutlingen), Beethovenstr. 16

Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Horst Tischner, Tübingen;
Dipl.-Phys. Alfred Schief,
Eningen (Kr. Reutlingen)

matisieren und zur Steuerung des Zu- und Weitertransports der gemessenen Stoffe ausnutzen.

Die neue Vorrichtung kann zum Sortieren von auf einem Förderband befindlichen Festkörpern nach dem spezifischen Gewicht in zwei Wichtefraktionen angewendet werden; bei dieser Anordnung ist erfindungsgemäß auf dem Förderband eine vom Rechengerät gesteuerte Weiche vorgesehen, die die beiden Wichtefraktionen getrennt voneinander in zwei Kanäle ableitet.

In der Zeichnung ist die neue Vorrichtung in verschiedenen Anwendungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 den Resonator in seinem grundsätzlichen Aufbau, während

Fig. 2 schematisch eine Einrichtung zum Sortieren von Festkörpern auf einem Förderband und

Fig. 3 die Abwurfvorrichtung des Förderbandes in Draufsicht darstellt;

F i g. 4 stellt den Resonator in Verbindung mit einem Förderwagen dar, und

F i g. 5 zeigt schematisch eine Einrichtung zum Ermitteln des spezifischen Gewichts von in einem Förderwagen befindlichem Schüttgut.

Die Meßhaube 1 in F i g. 1 mit einem Gummiring! zum dichten Abschluß gegenüber dem Förderband 3 enthält den Festkörper 4, dessen Volumen zu bestimmen ist. Die Meßhaube wird mittels einer Stange 5 jeweils über den zu messenden Festkörper gestülpt. Sie besitzt ein nach außen offenes Rohr 6, einen Schallsender 7 und ein Mikrophon 8 als Schallempfänger.

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Der Schallsender 7, beispielsweise ein Rice-Kellog-Lautsprecher, strahlt einen kurzen Schallimpuls ab und erregt damit die Eigenfrequenz f_T des aus der Meßhaube 1 und dem Förderband gebildeten Resonators. Diese wird bestimmt durch das eingeschlossene Luftvolumen V_L der Meßhaube 1, den Querschnitt So und die Länge e_ü des Rohres 6. Es ist

fr =

Τ,π

(D

mit c als Schallgeschwindigkeit in Luft. Damit wird das in der Meßhaube eingeschlossene Luftvolumen

C²So

fr²

(2)

Ohne den Festkörper 4 in der Meßhaube 1 sei deren Volumen Vo. Nach dem Einbringen des Körpers 4 mit dem Volumen V_P beträgt das Luftvolumen

V₁₁=Vo-Vp, (3)

So wird das Volumen V_F des Festkörpers

V_F=Vo- V_l (4)

und in Verbindung mit Gleichung (2)

C²So J_ 4n*e₀ 'fr²

= Vo-

(5)

Sämtliche Größen auf der rechten Seite der Gleichung sind bis auf die Resonanzfrequenz f_r durch die Konstruktion vorgegebene Konstanten. So entsteht ein einfacher Zusammenhang zwischen dem Volumen V_F des Festkörpers und der Resonanzfrequenz/,.. Dieser Zusammenhang wird auch experimentell betätigt. Die Form der Meßhaube 1 ist von untergeordneter Bedeutung. Der Schluß von der Resonanzfrequenz /_r auf das Volumen Vp ist wegen des quadratischen Zusammenhangs recht genau. Dies ist um so mehr der Fall, als die Messung der Resonanzfrequenz mit elektronischen Mitteln sehr präzise erfolgen kann. Die Wichte w ergibt sich mit der Abkürzung.

C²So '

und g als Gewicht des Festkörpers zu

w =

fr^S

Vf

fr" Vo

(7)

Da der Resonator nur schwach gedämpft ist, entsteht als Folge des vom Schallsender 7 abgestrahlten Pulses ein vom Mikrophon 8 aufgenommener, relativ langsam abklingender Wellenzug, aus dem sich die Eigenfrequenz des Resonators sauber abzeichnet.

Statt mit Pulsen läßt sich die Messung auch rnit sinusförmigen Vorgängen veränderlicher Frequenz durchführen. Dann wird bei der Resonanzfrequenz/,, der Schalldruck am Mikrophon 8 und die von diesem abgegebene elektrische Spannung ein Maximum. Auch Rückkopplungsschaltungen können zur Bestimmung der Resonanzfrequenz f_T dienen. Sie erregen sich mit dieser Frequenz, die ebenfalls bequem und sehr genau meßbar ist,

Die Berechnung der Wichte w gemäß Gleichung(7) erfolgt mit einem Analog-Rechengerät, dem das un-; abhängig vom Volumen V_F mit an sich bekannten' Mitteln, z.B. einer Waage, bestimmte Gewicht und der Betrag der mit einem Frequenzmesser ermittelten Resonanzfrequenz f_r zugeführt wird. An Stelle des Analog-Rechengeräts kann ein Digitalrechner treten, wenn man Ergebnisse besonders hoher Genauigkeit erhalten will. Die Rechenzeit liegt bei elektronischen Rechnern unter 1 msec.

Das Messen der Wichte und das Trennen von Festkörpern nach ihrer Wichte ist in F i g. 2 schematisch an einem Beispiel dargestellt. Die auf dem Transportband 3 befindlichen Festkörper 4 gelangen zunächst zur .Wägeeinrichtung 9. Das Ergebnis der Wägung als elektrische Spannung wird in dem Speicher 10 bis zum Abruf durch das Kommandowerk 11 aufbewahrt. Das Kommandowerk 11 veranlaßt ferner zu einer passenden Zeit den Generator 12 zur Abgabe eines Pulses an den Sehallsender 7 in der Meßhaube 1. Der vom Mikrophon 8 aufgenommene gedämpfte Wellenzug mit der Resonanzfrequenz /_r wird über den Verstärker 13 dem Frequenzmesser 14 zugeführt. Dieser gibt die Frequenz f_r an den Ana™ log- oder Digitalrechner 15 unter gleichzeitigem Abruf des im Speicher 10 vorliegenden Gewichts. Der Rechner 15 führt die Rechenoperation gemäß Gleiehung (7) aus. Das Ergebnis — die Wichte — wird weiter im Speicher 16 aufbewahrt. Nach einer vor·* gegebenen Zeit gelangt der Körper 4 an eine Weiche 17 (Fig. 3). Diese hat die Aufgabe, die Körper 4 mit einer Wichte unterhalb einer vorgegebenen Grenze in den Kanal 18. oberhalb dieser Grenze in den Kanal 19 zu leiten. Dies geschieht mit einer Klappe 20, die vom Schaltwerk 21 gesteuert wird. Der Spei-· eher 16 teilt nach einem Befehl des Kommando-Werkes 11 dem Schaltwerk 21 die Lage der Klappe

20. mit. Das Hebewerk 22, das ebenfalls vom Kommaindowerk H gesteuert wird, sorgt für die richtige Lage der Meßhaube 1.

Die Speieher sind notwendig, da die Messung des Gewichtes des jeweiligenFestkörpers, seines Volumens und die Trennung nach der Wichte zeitlich nacheinander erfolgen müssen. Da in diesem Zusammenhang unwesentlich, wurde die Steuerung des Transportbandes 3 oder ähnlich arbeitender Einrichtungen durch das Kommandowerk 11 nicht in die schematische Darstellung aufgenommen.

In den F i g. 4 und 5 haben die gleichen Bezugs= zeichen gleiche Bedeutung, lediglich daß an Stelle des Bandes 3 ein Förderwagen 31 getreten ist, in dem das Gut der Meßeinrichtung zugeführt wird. In die* sem Falle handelt es sich dabei nicht um einen einzigen Festkörper, sondern um ein Schüttgut 41, dessen Raumanteil bestimmt werden soll.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Bestimmen des· spezifischen Gewichts von in offenen Behältern, z. B. Förderwagen oder auf Förderbändern befindlichen Festkörpern oder Haufwerken, bestehend aus einer Waage zur Ermittlung des absoluten Gewichtes und einem Resonator zur Ermittlung des Volumens der Festkörper oder Haufwerke, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator aus einer mit Schallsender und -empfänger ausgerüsteten Meßhaubß und Mitteln zum dichten Auf" setzen derselben auf den die Feststoffe enthalten-; den Behälter, z. B. einen Förderwagen, bzw. auf das mit Feststoffen beladene Förderband besteht

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Zuordnung eines Rechengerätes zur Schnellbestimmung des spezifischen Gewichts aus den von der Waage und dem Resonator ermittelten Meßwerten.

3. Anordnung zum Sortieren von auf einem Förderband befindlichen Festkörpern nach dem spezifischen Gewicht in zwei Wichtefraktionen unter Anwendung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine

vom Rechengerät gesteuerte Weiche auf dem Förderband in Verbindung mit zwei Kanälen zum getrennten Ableiten der beiden Wichtefraktionen vom Förderband.

In Betracht gezogene Druckschriften: __ Deutsche Patentschriften Nr. 748 729, 467 570, 929;

österreichische Patentschriften Nr. 179 661,

124230.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 578/450 5.66 © Bundesdruckerei Berlin