DE1294051B - Verfahren und Vorrichtung zum Messen des Volumens bzw. des Gewichts einer Menge von im wesentlichen unregelmaessig durch einen Kanal bestimmten Querschnitts gefoerderten Koerpern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Messen des Volumens bzw. des Gewichts einer Menge von im wesentlichen unregelmaessig durch einen Kanal bestimmten Querschnitts gefoerderten Koerpern

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DE1294051B
DE1294051B DEA34487A DEA0034487A DE1294051B DE 1294051 B DE1294051 B DE 1294051B DE A34487 A DEA34487 A DE A34487A DE A0034487 A DEA0034487 A DE A0034487A DE 1294051 B DE1294051 B DE 1294051B
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averaging
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DEA34487A
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Lamparter Hansruedi
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Maschinenfabrik Rieter AG
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Maschinenfabrik Rieter AG
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85Investigating moving fluids or granular solids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/74Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01G19/00Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen des Volumens bzw. des Gewichts einer Menge von im wesentlichen unregelmäßig durch einen Kanal bestimmten Querschnitts geförderten Körpern, insbesondere Faserflocken.
  • Es ist ein Verfahren zur Mengenmessung von Schüttgut, z. B. pulvrigen, körnigen oder fasrigen Stoffen, bekannt, bei dem das Gut auf einem Transportband in definierter Breite und mit konstanter Geschwindigkeit zwischen einer Strahlenquelle und einem die gesamte Gutbreite erfassenden Strahlenmeßgerät durchtransportiert und die durch die gemessene Strahlenintensität charakterisierte momentane Flächenbelegung elektrisch über die Laufzeit integriert wird.
  • Zur Mengenmessung fester Schüttgüter ist es ferner bekannt, eine Durchílußmengenmessung mittels Meßdüsen oder mittels Meßkondensatoren vorzunehmen.
  • Bei Verwendung von Meßkondensatoren werden die durch das zwischen den Kondensatorplatten durchströmende Gut bewirkten Änderungen der Dielektrizitätskonstante zur Gewinnung einer Meßgröße ausgenützt.
  • Es ist auch bereits bekannt, den Durchsatz fester Schüttgüter durch einen Kanal bestimmten Querschnitts dadurch zu ermitteln, daß quer zur Bewegungsrichtung des Schüttgutes elektromagnetische Wellen ausgestrahlt werden, von deren Absorption dann auf den jeweiligen Durchsatz geschlossen werden kann.
  • Alle vorstehend angeführten Meßverfahren weisen jedoch insbesondere den Nachteil auf, daß nur dann eine ausreichende Genauigkeit aufweisende Meßergebnisse erzielt werden können, wenn das jeweilige Meßgut in Form eines kontinuierlichen Teilchenstroms mit einer möglichst großen Anzahl von gleichzeitig durch eine Meßebene tretenden Teilchen vorliegt. Handelt es sich jedoch darum, das Volumen oder das Gewicht einer Menge von Teilchen oder Körpern zu messen, die mit relativ großen zeitlichen Abständen durch eine Meßebene treten, wie dies z. B. bei einer Flockenspeisung in einer Spinnereimaschine der Fall ist, so ist eine genaue Messung mittels der bekannten Verfahren nicht mehr möglich.
  • Es ist ferner bekannt, zum Nachweis kleiner Körper bzw. zur Bestimmung des Durchgangs derartiger Körper durch eine Meßebene eine Lichtschranke zu verwenden. Die dabei an einem lichtempfindlichen Element wie einer Fotozelle auftretenden Impulse können dann gezählt werden. Die Anwendung dieses Prinzips zum Messen des Volumens bzw. des Gewichts einer Menge von durch einen Kanal bestimmten Querschnitts geförderten Körpern führt jedoch zu keinem brauchbaren Ergebnis. Der Grund dafür besteht einerseits in der Schwierigkeit der Erfassung aller gegebenenfalls gleichzeitig durch eine Meßebene tretenden Körper und andererseits darin, daß die beim Durchtritt der Körper durch die Meßebene erhaltenen Zählsignale nichts über die Größe bzw. das Gewicht der einzelnen Körper aussagen. Es muß daher eine Schätzung des mittleren Volumens bzw. des Gewichts der Teilchen oder Körper vorgenommen werden, um durch anschließende Multiplikation der Teilchenzahl mit diesem Schätzwert eine Angabe über das Volumen bzw. das Gewicht der Teilchenmenge zu erhalten.
  • Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Messen des Volumens bzw. des Gewichts einer Menge von im wesentlichen unregelmäßig durch einen Kanal bestimmten Querschnitts geförderten Körpern, das im Hinblick auf die Konzentration der geförderten Körper an sehr unterschiedliche Anwendungsfälle anpaßbar ist und insbesondere auch dann Meßergebnisse mit genügender Genauigkeit liefert, wenn der zeitliche Abstand der durch den Kanal geförderten Körper relativ groß ist. Das Verfahren soll ferner mittels einer einfach aufgebauten und betriebssicher arbeitenden Vorrichtung durchführbar sein.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß beim Durchtritt der einzelnen Körper durch ein quer zur Bewegungsrichtung der Körper gelegtes Lichtstrahlbündel zu den Abmessungen der jeweiligen Körper hinsichtlich der Impulsdauer proportionale diskrete Impulse konstanter Amplitude gebildet werden, daß dann wenigstens eine Zeitintegration jedes dieser diskreten Einzelimpulse erfolgt und daß schließlich eine die Ausgangsgröße liefernde weitere Integration zur Mittelwertbildung vorgenommen wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren geht somit von der bisher üblichen Erfassung aller durch einen Kanal bestimmten Querschnitts geförderten Körper ab und macht von der statistischen Erfassung der durch einen bestimmten Ausschnitt der Querschnittsfläche des Kanals tretenden Körper Gebrauch, wobei die Erkenntnis ausgenützt wird, daß bei statistischer Verteilung der unregelmäßig geformten Körper im Transportkanal das in einer bestimmten Zeit transportierte Volumen, von dem dann auf das Gewicht des Materials geschlossen werden kann, proportional der Summe der Quadrate der Unterbrechungszeiten eines quer zur Bewegungsrichtung der Körper gelegten Lichtstrahlbündels ist.
  • Handelt es sich bei den Körpern beispielsweise um Baumwollfaserflocken, deren spezifisches Gewicht in Abhängigkeit von der Güte der öffnung der Größe der Flocke entsprechend direkt proportional zunimmt, so wird zur Berücksichtigung der vorhandenen Dichteschwankungen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zwischen der ersten Integration der diskreten Impulse und der Mittelwertbildung eine weitere Integration durchgeführt.
  • Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung zeichnet sich aus durch die Vereinigung folgender an sich bekannter Merkmale: a) Das quer zur Bewegungsrichtung verlaufende Lichtstrahlbündel ist auf ein lichtempfindliches Element gerichtet, dem eine Triggerstufe nachgeschaltet ist; b) auf die Triggerstufe folgt wenigstens ein Integrator, dem ein Glied zur Mittelwertbildung nachgeschaltet ist.
  • Vorzugsweise ist zwischen das lichtempfindliche Element und die Triggerstufe ein Verstärker geschaltet.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung und F i g. 2 als Funktion der Zeit aufgetragene Spannungsdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Vorrichtung nach F i g. 1.
  • Die in einem Kanal 1 beispielsweise unter Einwirkung eines Schwerefeldes transportierten Körper 2 beliebiger Form und Größe treten durch ein von einer Lichtquelle 3 kommendes und quer zur Bewegungsrichtung der Körper verlaufendes Lichtstrahlbündel 4, das durch eine kleine, transparente Öffnung 5 in den Kanal 1 eintritt und diesen durch eine gegenüberliegende transparente Öffnung 6 wieder verläßt. Eine außerhalb des Kanals 1 angeordnete Fotozelle 7 liefert entsprechend der durch die einzelnen Körper bewirkten Unterbrechung oder Absorption des Lichtstrahlbündels zu den Abmessungen der jeweiligen Körper hinsichtlich der Dauer proportionale diskrete Spannungsimpulse, die in Fig. 2 a graphisch dargestellt sind.
  • Diese Spannungsimpulse werden in einem der Fotozelle 7 nachgeschalteten Verstärker 8 verzerrungsfrei verstärkt, so daß sich ein Spannungsverlauf entsprechend F i g. 2 b ergibt.
  • Mittels einer auf den Verstärker 8 folgenden Triggerstufe 9 werden diskrete Impulse konstanter Amplitude (F i g. 2 c) gebildet, deren Dauer genau derjenigen der von der Fotozelle7 bzw. dem Verstärker 8 gelieferten Impulse entspricht. Diese rechteckigen Spannungsimpulse gleicher Amplitude, aber ungleicher Dauer werden einem Integrator 10 zugeführt, in dem eine Zeitintegration der diskreten Einzelimpulse erfolgt. Dabei werden linear ansteigende Impulse (Fig. 2d) erhalten, die mit der Abszisse Flächen einschließen, die den Quadraten der Dauer der einzelnen Impulse proportional sind.
  • Ein dem Integrator 10 nachgeschaltetes Glied 11 zur Mittelwertbildung liefert schließlich ein elektrisches Signal gemäß Fig. 2 f, das das Zeitintegral über eine den jeweiligen Verhältnissen anzupassende Zeit T liefert, dessen Größe direkt proportional den Volumina bzw. Gewichten der in der Zeit T transportierten Körper ist.
  • Die am Ausgang des Gliedes 11 zur Mittelwertbildung auftretende elektrische Größe wird dann einem Aufzeichnungsinstrument 12, einem Anzeigeinstrument 13 und einem Regler 14 zugeführt, der einen Antriebsmotor 15 steuert, dessen Drehzahl die Abgabemenge einer nicht dargestellten Materialzuführeinrichtung bestimmt.
  • Soll das Verfahren gemäß der Erfindung zum Messen des Gewichts einer Menge von pneumatisch transportierten Baumwollflocken verwendet werden, so ist zu berücksichtigen, daß das Volumen der Flocken nicht ohne weiteres einen Schluß auf das Gewicht der Flocken zuläßt. Untersuchungen haben gezeigt, daß der Öffnungsgrad der Faserflocken einen wesentlichen Einfluß auf das Gewicht ausübt, da der innere Teil einer großen Flocke noch eine bedeutend höhere Dichte aufweist als derjenige einer kleinen Flocke. Es konnte quantitativ festgestellt werden, daß das spezifische Gewicht einer Flocke ungefähr ihrer Größe direkt proportional ist. Die Genauigkeit, mit der dies zutrifft, hängt selbstverständlich von der Baumwollqualität ab. Für Baumwollmengenmessun- gen in einer Spinnerei wirken sich jedoch die sich aus diesen Ungenauigkeiten ergebenden Abweichungen nicht nachteilig aus.
  • Zur Berücksichtigung dieser Dichteschwankungen bei Baumwollflocken wird gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung zwischen der ersten Integration der diskreten Impulse und der Mittelwertbildung eine weitere Integration durchgeführt. Zu diesem Zweck ist in der Vorrichtung nach F i g. 1 ein strichpunktiert dargestellter zweiter Integrator vorgesehen, der die für die Gewichtsbestimmung der Faserflocken erforderliche Abhängigkeit von den dritten Potenzen der Dauer der diskreten Einzelimpulse liefert. Die Ausgangsimpulse dieses zweiten Integrators sind in F i g. 2 e dargestellt. Die weitere Verwertung dieser Impulse erfolgt in der bereits beschriebenen Weise.
  • Es ist selbstverständlich, daß die Systemkonstanten zur Erzielung einer einwandfreien Arbeitsweise jeweils in Abhängigkeit von den vorliegenden Bedingungen und Gegebenheiten gewählt werden müssen.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Messen des Volumens bzw. des Gewichts einer Menge von im wesentlichen unregelmäßig durch einen Kanal bestimmten Querschnitts geförderten Körpern, d a d u r c h gekennzeichnet, daß beim Durchtritt der einzelnen Körper durch ein quer zur Bewegungsrichtung der Körper gelegtes Lichtstrahlbündel zu den Abmessungen der jeweiligen Körper hinsichtlich der Impulsdauer proportionale diskrete Impulse konstanter Amplitude gebildet werden, daß dann wenigstens eine Zeitintegration jedes dieser diskreten Einzelimpulse erfolgt und daß schließlich eine die Ausgangsgröße liefernde weitere Integration zur Mittelwertbildung vorgenommen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Berücksichtigung von Dichteschwankungen zwischen der ersten Integration der diskreten Impulse und der Mittelwertbildung eine weitere Integration durchgeführt wird.
  3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender an sich bekannter Merkmale: a) das quer zur Bewegungsrichtung verlaufende Lichtstrahlbündel ist auf ein lichtempfindliches Element (7) gerichtet, dem eine Triggerstufe (9) nachgeschaltet ist, b) auf die Triggerstufe (9) folgt wenigstens ein Integrator (10), dem ein Glied (11) zur Mittelwertbildung nachgeschaltet ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das lichtempfindliche Element (7) und die Triggerstufe (9) ein Verstärker (8) geschaltet ist.
DEA34487A 1959-06-01 1960-04-23 Verfahren und Vorrichtung zum Messen des Volumens bzw. des Gewichts einer Menge von im wesentlichen unregelmaessig durch einen Kanal bestimmten Querschnitts gefoerderten Koerpern Pending DE1294051B (de)

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DEA34487A Pending DE1294051B (de) 1959-06-01 1960-04-23 Verfahren und Vorrichtung zum Messen des Volumens bzw. des Gewichts einer Menge von im wesentlichen unregelmaessig durch einen Kanal bestimmten Querschnitts gefoerderten Koerpern

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NL (2) NL251383A (de)

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