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Bunkerstandanzeiger.
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Bei der Bunkerung von Schüttgütern, insbesondere von Kohle, Zement,
Kalk, Kohlenstaub, Getreide, Mehl, Zucker, Futtermittel, Formsand, Chemikalien usw.,
werden zur Überwachnng des Füllstandes, aus Gründen der Sicherheit und zur Automatisierung
des Füllens und Entleerens, mehr und mehr selbsttätige Füllstandanzeiger verwendet.
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Die im allgemeinen nur für eine nicht fortlaufende Anzeige geeigneten
mechanischen Geber sind so ausgeführt, daß das Schüttgut entweder eine Druckkraft
auf einen Schaltkörper ausübt oder einen eingehängten Meßkörper auslenkt oder die
Drehbewegung eines Flügelrades unterbricht, wobei jeweils ein oder mehrere elektrische
Kontakte betätigt werden.
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Bei den bekannten Bunkerstandanzeigern mit Unterbrechung einer Drehbewegung
ragt eine sich dauernd drehende Welle mit einem Flügel am unteren Ende in den Bunker
hinein. Die Welle mit dem Drehflügel wird von einem Elektromotor, beispielsweise
einem Synchronmotor, angetrieben und macht langsame Umdrehungen. Wenn das ansteigende
Schüttgut den Drehflügel erreicht, wird dieser gebremst und festgehalten. Die gehemmte
Drehkraft des Motors wird ausgenutzt, um einen Schalter zu betätigen, der den Motor
abschaltet und gleichzeitig ein Signal auslöst.
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Zu diesem Zweck ist es bekannt, den Motor gegen eine Federkraft kippbar
anzuordnen. Beim Abbremsen der Flügelwelle durch das Schüttgut dreht sich das Motorgehäuse
unter der Einwirkung seines Drehmomentes gegen die genannte Feder bis zu einem Anschlag
und betätigt dabei den genannten Schalter.
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Bei einem anderen bekannten Bunkerstandanzeiger ist zwischen dem
feststehenden Motor und der Welle für den Drehflügel eine Schaltkupplung vorgesehen,
die beim Abbremsen des Drehflügels den genannten Schalter betätigt. Dabei wird die
Drehung der Antriebsachse durch einen Mitnehmer über einen kurbelartig auf dem Ende
der Welle des Drehkörpers auf einer durch die Längsachse der Drehkörperwelle gehenden
Ebene schwenkbar sitzenden Teil auf letzteren übertragen, wobei bei Bremsung des
Drehkörpers der Kurbelarm gekippt wird; dadurch wird der Schalter betätigt. Der
Mitnehmer besteht aus zwei sich gegenüberstehenden, senkrecht zur Antriebsachse
angeordneten Stiften.
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Der Kupplungsteil, der auf der Welle des Drehkörpers sitzt, ist mit
einem Hebelarm versehen, der beim Kippen dieses Kupplungsteils einen plattenförmigen
Körper verschiebt, der nun seinerseits den Schalter betätigt. Dieser Hebelarm kann
als zweiarmiger Hebel ausgebildet sein, der an seinen äußeren Enden mit frei laufenden
Rollen versehen ist. Um eine von der jeweiligen Stellung der Kupplungsteile zueinander
unabhängige Kippbewegung des Schalters zu erreichen, wird der plattenförmige Körper
an parallelsitzenden Hebelarmen gelenkig angesetzt, die an dem Gehäuse der Vorrichtung
so angelenkt sind, daß sich der plattenförmige Körper beim Kippen des Teils parallel
verschiebt.
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Sinkt der Füllstand des Bunkers, so kann der vom Schüttgut frei werdende
Flügel sich wieder drehen.
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Der Schalter wird durch eine Feder in seine ursprüngliche Lage gebracht,
so daß der Motor wieder eingeschaltet und gleichzeitig ein Signal gegeben wird.
Die rotierenden Bunkerstandanzeiger sind auch für seitlichen Einbau mit einem bestimmten
Mindestabstand und für sehr grobkörniges Gut mit Spezialfiügeln verwendbar.
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Die bekannten Bunkerstandanzeiger haben verschiedene Nachteile: Der
die Anzeige bewirkende Motor ist zweiseitig oder einseitig fest gelagert; Außerdem
ist die Ansprechzeit sehr groß und die Ansprechempfindlichkeit sehr klein. Dies
ist besonders bei leichten Schüttgütern, beispielsweise Kunststoffpulver, Kunststoffkörnern,
Ruß u. dgl., sehr nachteilig. Einerseits wird der Drehflügel gegen die Kraft einer
Feder abgebremst bzw. festgehalten, andererseits muß die Federkraft bei Fortfall
der Hemmung die Lagerreibung der Meßeinrichtung überwinden; dies sind zwei entgegengesetzte
Forderungen.
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Die bekannten Bunkerstandanzeiger sind für die vorgenannten leichten
Schüttgüter nicht verwendbar, da sie wegen vieler Lager- und Gelenkstellen sowie
großer
Massen des Antriebsmotors und der verwendeten Kupplungen eine Feder mit verhältnismäßig
großer Kraft erfordern.
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Außerdem werden die genannten leichten Schüttgüter pneumatisch gefördert,
so daß in dem Bunker Über- oder Unterdruck vorhanden ist. Dies hat den Nachteil,
daß durch den Überdruck Schüttgut in die Lager des Bunkerstandanzeigers oder in
den Bunkerstandanzeiger selbst.gelangt. Durch die eintretende Verschmutzung wird
-die Lagerreibung erhöht und damit das Drehmoment unzulässig vergrößert, oder das
ganze Gerät fällt aus. Man hat schon versucht, zur Abdichtung der Lager die Flügelwelle
aus Gummi herzustellen.-Dies hat jedoch nicht zu dem gewünschten Erfolg geführt,
da durch die Gummiwelle auch das Drehmoment vergrößert wurde und nur eine schlechte
Abdichtung. zu erzielen war.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bei dem vorliegenden Bunkerstandanzeiger,
bei dem das Schüttgut die Drehbewegung eines von einem Motor angetriebenen Drehflügels
hemmt und dadurch einen Schalter für Signal- und/oder Steuermittel betätigt, erfindungsgemäß
dex .Motor an seinem Wellenstumpf einseitig fliegend gelagert und an seinem frei
drehbaren Gehäuse mit einem Hebel versehen, der den Motor entgegen -dér~ Drehrichtung
seiner Welle gegen eine Feder abstützt und. den Schalter betätigen kann. Der Schalter
ist ein Umschalter mit mindestens einem Arbeits- und einen Ruhekontakt. Es können
auch mehrere Schalter neMeiieinander angeordnet sein und gleichzeitig betätigt werden.
Der Motor hat ein angeflanschtes Getriebe, dessen Abtriebswelle über eine Rutschkupplung
direkt mit der Welle für den Drehflügel verbunden ist Der Anpreßdruck der Rutschkupplung
ist estellbar, -Durch die einseitig fliegende Lagerung des zum Antrieb des Drehfiügels
verwendeten Motors - und die besondere Ausbildung der verwendeten Rutschkupplung
sowie durch den direkten Antrieb der Flügelwelle werden die Lagerreibung und die
zu bewegende Masse des neuen Bunkerstandanzeigers weitestgehend herabgesetzt, so
daß der Bunkerstandanzeiger tatsächlich mit sehr kleiner Federkraft- betrieben werden
kann. - Dies -wird dadurch begünstigt, daß bei leichten Schüttgütern, beispielsweise
bei Kunststoffpulver, das durch das Schüttgut auf den sich drehenden Flügel ausgeübte
Brems- bzw. Haltemoment -sehr klein iSt, es liegt bei etwa 175 cm.
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Das Drehmoment des Motors spielt bei diesem Bunkerstandanzeiger keine
Rolle. Für die Kontaktbetätigung genügt ein kleiner Motor, auch der Schaltweg des
vorzugsweise mechanischen Schalters ist sehr kurz.
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Aus den vorstehend angegebenen Gründen ist bei dem neuen Bunkerstandanzeiger
die Ansprechempfindlichkeit sehr groß und die Ansprechzeit sehr klein, sie liegt
etwa bei 0,3 bis 0,1 Sekunden, während sie bisher bis zu 7 Sekunden betragen hat.
Die kurze Ansprechzeit ist auch für den anzuzeigenden Niveauunterschied des Schüttgutes,
beispielsweise zwischen »voll« und »leer«, wichtig. Je kürzer die Ansprechzeit ist,
desto kleiner kann der noch anzeigbare Niveauunterschied sein. Der neue Bunkerstandanzeiger
spricht noch auf Niveauunterschiede von 100 mm und darunter an.
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Ein weiterer Vorteil des neuen Bunkerstandanzeigers liegt in der
besonders einfachen und betriebssicheren Ausführung; er arbeitet ohne irgend-
welche
elektronischen Hilfsmittel und ist daher außerordentlich robust und anspruchslos
im Betrieb.
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Mit dem neuen Bunkerstandanzeiger können gleichzeitig auch die Füll-
und Entleerungsvorrichtungen des Bunkers automatisch gesteuert werden.
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In der Regel werden die Bunkerstandanzeiger für Voll- und Leeranzeige
benutzt, es kann aber auch jede andere Füllhöhe mit zusätzlichen Geräten kontrolliert
bzw. gesteuert werden. Die Flügelwellenlänge kann zwischen 200 und 6000 mm betragen.
Es soll in diesem Zusammenhang noch erwähnt werden, daß der neue Bunkerstandanzeiger
leicht explosionsgeschützt ausgeführt werden kann, dies ist besonders für die chemische
Industrie wichtig.
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Die Verschmutzung des Bunkerstandanzeigers durch unter Überdruck
eindringendes Schüttgut wird durch an sich bekannte staubdichte Wälzlager oder Kunststofilager
verhindert.
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Die Erfindung wird an Hand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels
erläutert.
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F i g. 1 zeigt die Seitenansicht eines Bunkerstand--anzeigers teilweise
im Schnitt; F i g. 2 ist der Grundriß des Bunkerstandanzeigers nach Fig. 1; Ei g.
3 gibt einen Schnitt durch die Rutschkupplung wieder, und Fig. i g. 4 zeigt ein
staubdichtes Kunststofflager für den Bunkerstandanzeiger im Schnitt.
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Der Motor 1 mit- dem angeflanschten Getriebe2 ist. mit seiner freien
Achse 3 in dem Lager 4, das in dem Gehäuse 5 befestigt ist, einseitig fliegend,
d. h. um seine Achse frei drehbar, gelagert. Die Achse 3 ist direkt mit der in dem
Gehäuse 5 gelagerten Welle 6 über die Rutschkupplung 7 verbunden. An der Welle 6
ist der Drehflügel 8 befestigt. Zur Lagerung -der Welle 6 in dem Gehäuse 5 dient
neben dem Lager 4 das Lager 9.
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In der Annahme, daß der Bunkerstandanzeiger beispielsweise zur Vollanzeige
des Bunkers dient, arbeitet der Anzeiger auf folgende Weise: An dem Gehäuse des
Motors 1 ist ein Hebel 10 befestigt.
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Mit Hilfe des Hebels 10 wird das Gehäuse des Motors 1 entgegen der
Drehrichtung seiner Achse 3 durch die Zugfeder 11 festgehalten, die an dem Gehäuse
5 befestigt ist. Der Hebel 10 kann über den Schalthebel 12 und eine nicht dargestellte
Feder den Schalter 13 betätigen. Diese Feder sorgt dafür, daß der Schalthebell2
stets an dem HebellO anliegt, und bringt den Schalter 13 in seine Ausgangsstellung
zurück, wenn der Hebel 10 in seine Ausgangsstellung zurückgeht.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen die Situation bei eingeschaltetem, d. h.
laufendem Motor 1, der Drehflügel 8 dreht sich in der durch den Pfeil angegebenen
Richtung. Erreicht nun das Schüttgut den Drehflügel 8, so wird dieser in seiner
Bewegung gebremst. Da sich das Gehäuse des Motors 1 mit dem Getriebe 2 frei drehen
kann, verläßt es unter der Einwirkung des Motordrehmomentes seine Grundstellung
entgegen der Drehrichtung des Flügels 8.
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Dabei bewegt sich der Hebel 10 gegen die Zugkraft der Feder 11 und
betätigt über den Schalthebel 12 den Schalter 13. Der Schalter 13 schaltet den Motor
1 ab. Gleichzeitig wird ein Signal gegeben und/oder ein Steuerrelais betätigt. Die
Drehbewegung des Gehäuses des Motors 1 entspricht dem Hub des Schalters 13. Das
Signal kann ein optisches oder akustisches Signal sein. Der Motor 1 bleibt so lange
stehen,
bis das in dem Bunker ab sinkende Schüttgut den Drehflügel 8 wieder freigibt. Jetzt
zieht die Feder 11 den Hebel 10 und damit den Motor 1 in seine Ausgangsstellung
zurück. Auch der Schalthebel 12 geht in seine Ausgangsstellung zurück, und der Schalter
13 schaltet den Motor 1 wieder ein, der Drehflügel 8 beginnt sich wieder zu drehen.
Gleichzeitig wird wiederum ein Signal gegeben und/oder ein Steuerrelais betätigt.
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Die in Fig. 3 gezeigte Rutschkupplung 7 besteht aus einer aufgeschnittenen
Hülse 14, die die Motorachse 3 zum Teil umfaßt. Gegen den frei liegenden Teil der
Motorachse 3 drückt die Platte 15 mit dem Reibbelag 16. Die Platte 15 steht unter
dem Druck von zwei Federn 17, die mit Hilfe der beiden durch die Platte 15 und den
Reibbelag 16 hindurchgeführten Schrauben 18 mit der Hülse 14 verbunden sind.
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Der Anpreßdruck der Rutschkupplung 7 kann durch Drehen der beiden
Schrauben 18 in Verbindung mit den beiden Federn 17 eingestellt werden.
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Die in F i g. 4 gezeigte Kunststofflagerung für die Welle 6 besteht
beispielsweise aus der in das Gehäuser eingesetzten Buchsel9. Zur Lagerung der Welle
6 in der Buchse 19 dienen die beiden Kunststofflagerbuchsen20 und 21 aus einem verhältnismäßig
weichen Kunststoff mit hoher Elastizität, sehr guten Gleiteigenschaften und hoher
Wärmebelastbarkeit. Beispielsweise wird hierfür ein Fluorkohlenstoffharz verwendet.
Der Reibungskoeffizient dieses Materials ist so gering, daß er mit Schmierung durch
ein Silikonöl wie ein Wälzlager gleitet. Wird dieser Kunststoff ohne Schmierung
verwendet, so wirkt er nahezu selbstschmierend.
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Zur Abdichtung der Welle 6 gegen das Gehäuse 5 kann die Lagerbuchse
21 durch einen U-förmigen Ring 22 aus Kunststoff zusätzlich abgedichtet sein.
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In die offene Seite des Ringes 22 drückt ein Metallring 23, der unter
dem Druck der Schraubenfeder 24 steht. Bei normalem Betrieb drückt der Metallring
23 den Ring 22 auseinander, so daß er sowohl an der Welle 6 als auch an der Buchse
19 anliegt. Tritt in dem Bunker ein Überdruck auf, so wird die
Dichtung verbessert,
da der U-förmige Ring 22 durch den Überdruck weiter auseinander gedrückt wird.
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An Stelle dieses Dichtungsringes 22 können auch an sich bekannte
staubdichte Wälzlager verwendet werden.