DE19531427C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Optimierung der Belegung eines Transportmittels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung der Belegung eines Transportmittels, insbesondere eines Förderbandes, mit feinkörnigem und/oder stückigem Gut, insbesondere von für die Erschmelzung von Metallegierungen benötigten Materialien, wie Schrott, Legierungs- und Feinungsmitteln sowie Kühl- und Zuschlagstoffen, durch geregeltes Aufgeben des Gutes in dosierten Chargen unterschiedlicher Stoffe aus verschiedenen Quellen nacheinander auf das Transportmittel. Die Erfindung umfaßt ferner eine Vorrichtung zum Ausführen des genannten Verfahrens.

Es ist häufig erforderlich, z. B. für das Chargieren von Metallschmelzöfen oder Entgasungsgefäßen, verschiedene Stoffe in jeweils dosierten Teilmengen nacheinander von einer Stelle z. B. von Bunkern, mittels einer oder mehrerer Transportmittel, wie Schurren, Förderleitungen, Schwingförderrinnen oder Transportbändern, zu einer anderen Stelle, z. B. einem Schmelzofen, zu fördern. Für eine optimale Belegung des Transportmittels mit stückigem und/oder feinkörnigem Gut ist es ebenso wichtig, eine Überfrachtung des Transportmittels zu vermeiden, wie sicherzustellen, daß das Transportmittel nicht unnötig lange leerläuft.

Bisher hat man die Belegung eines Transportbandes optisch überwacht. Wenn die Optik erfaßte, daß das Band nicht mehr mit Transportgut belegt war, gab sie einen Impuls ab, der die Zuführung weiterer Teilmengen auslöste. Da Lichtschranken als optische Sensoren zum Abtasten der Transportmittelbelegung durch Verschmutzung sehr schnell blind wurden und ausfielen, war man auf visuelle Überwachung angewiesen. Dazu war aber die ständige Anwesenheit einer Bedienungsperson erforderlich, was personalintensiv und damit kostenaufwendig war. Lichtschranken sind ferner nicht in der Lage, kleine Massenströme zu erfassen. Schließlich gelingt es mit bekannten Abtastmitteln nicht, mit Hilfe einer Rechnersteuerung eine automatische Gutaufgabe zu ermöglichen.

Mechanische Sensoren erwiesen sich auch nicht als geeignet und waren vor allem nicht in einen Regelkreis eingeschaltet. Ein Beispiel für eine derartige mechanische Abtastvorrichtung ist in der DE 26 25 560 A1 offenbart. Hier wird der Feststoffmassenstrom mittels eines elastisch gelagerten Stahlstifts gemessen, der als Sonde in die Förderstrecke hineinragt. Die Schwankungen der Auslenkung der Sonde werden durch einen piezoelektrischen Wandler in eine Wechselspannung umgewandelt und anschließend zu einem dem Feststoffmassenstrom analogen Meßwert verarbeitet.

Auch die DE 32 18 308 A1 beschreibt eine Meßvorrichtung, mit der nur die geförderte Materialmenge gemessen wird. Eine Fühlerplatte ist vertikal an einem Rahmen in der Förderstrecke angebracht. Detektoren zum Messen der durch das fallende Material verursachten Aufprallkraft sind mit der Rückseite der Fühlerplatte verbunden.

Eine weitere Schüttstrommeßvorrichtung offenbart die DE 79 14 053 U1. Zum Messen der Durchflußmenge von pulverförmigem oder körnigem Material ist eine Prallplatte im Fallweg des Materials angebracht. Sie liefert Meßergebnisse für den in einem bestimmten Zeitabschnitt fließenden Schuttstrom.

Eine Rückkopplung der mit diesen bekannten Sonden ermittelten Meßwerte in die Steuerung des Transportsystems, mit der der zeitliche Ablauf der Zuführung von aufeinanderfolgenden dosierten Teilmengen optimiert werden kann, ist bei allen erwähnten bekannten Vorrichtungen nicht gegeben. Mechanische Fühlermittel waren aufgrund des hohen Verschleißes infolge der ständigen Berührung mit dem geförderten stückigen oder pulverförmigen Gut zudem sehr reparaturanfällig und mußten häufig ersetzt werden.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 92 12 309 U1 ist es bekannt, zur Volumenstrommessung Ultraschallsensoren einzusetzen, die die Oberfläche des Transportmittels bzw. des darauf befindlichen Gutes abtasten. Die Ultraschallsensoren liefern ein Meßsignal, welches eine Information über die Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere die unterschiedlichen Höhen gibt, mit denen über die Breite des Fördermittels gesehen das Transportgut auf diesem Fördermittel aufgehäuft ist. Eine solche Erfassung eines Abbilds der Oberfläche hat den Vorteil, daß das Signal der Ultraschallsensoren nicht durch die allgemeinen, in einem anderen Frequenzspektrum liegenden Geräusche beeinflußt wird, die von dem Transportmittel beim Transport des Transportgutes abgegeben werden. Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist jedoch, daß ein hoher technischer Aufwand betrieben werden muß, um die Anordnung des Transportgutes auf dem Transportmittel erfassen zu können.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Belegung eines Transportmittels mit feinkörnigem und/oder stückigem Gut durch eine geeignete Regelung der Aufgabe des Gutes in zeitlich gesteuerter Abfolge von Teilmengen aus unterschiedlichen Quellen zu optimieren.

Dies Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Regelgröße eine an geeigneter Stelle auf dem Förderweg des Gutes aufgenommene Geräuschmessung verwendet wird und nach Erreichen eines vorgegebenen, das Leerlaufen des Transportmittels kennzeichnenden Schwellwertes das Aufgeben der nächste Charge des Gutes auf das Transportmittel ausgelöst wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren löst die voranstehend definierte Aufgabe und bietet darüber hinaus eine Reihe von zusätzlichen Vorteilen. Zum einen ist das Verfahren sowohl im Vakuumbereich als auch im Hochtemperaturbereich anwendbar. Mit Hilfe der geschilderten Meßmethode gelingt auch die Erfassung kleiner Mengen von Fördergut. Mit Wissen der Gutart ist durch Aufzeichnung der Schallintensität und deren zeitlichem Ablauf eine grobe Vergleichswägung und somit die Dokumentation der Echtheit der Legierungsgaben, ggf. auch bezüglich der vorgeschriebenen Qualitätssicherung möglich. Auch eine rechnergesteuerte Automatisierung der Zufuhr von Gut ist mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführbar. Schließlich sind irgendwelche betrieblichen Störungen an den Förderanlagen erfaßbar und innerhalb kurzer Zeit dann auch abstellbar.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird an geeigneter Stelle, insbesondere an der Übergabestelle des Gutes von einem Transportmittel auf das folgende, eine Geräuschmessung vorgenommen. Als Schallsensoren kommen vor allem Mikrophone oder Körperschallaufnehmer in Betracht. Diese messen den Geräuschpegel. Als Schwellwert wird zunächst der Geräuschpegel ermittelt, den das Transportmittel ohne Belegung mit Gut erzeugt. In dem dazu aufgenommenen Sonogramm sind die Eigengeräusche des Transportmittels, aber auch Umgebungsgeräusche enthalten.

Die Geräuschmessung ergibt die Regelgröße für die Steuerung der Transportgutabgabe. Der vom Schallsensor ermittelte Meßwert wird in einem Regler mit dem Schwellwert verglichen. Meßwerte im Bereich des Schwellwertes kennzeichnen ein leeres Transportband, Meßwerte oberhalb des Schwellwerts ein mit. Transportgut belegtes Transportmittel. Ein Absinken der Geräuschmeßwerte auf den Schwellwert zeigt ein Leerlaufen des Transportmittels an. Der Regler gibt einen Impuls auf die Öffnungsmechanik der nächstfolgenden Quelle ab, aus der die nächste Charge stückigen und/oder feinkörnigen Gutes auf das Transportmittel abgegeben werden soll.

Nachdem das Transportmittel diese vorher dosierte Charge weggefördert hat, wobei der Geräuschpegel oberhalb des Schwellwertes liegt, löst der Regler nach dem Absinken des Geräuschpegels auf den Schwellwert des leergelaufenen Transportmittels ggf. auch erst nach einer variablen Sicherheitszeit von z. B. bis 5 s ein Signal auf die Steuereinheit aus, die die Öffnungsmechanik des nächstfolgenden Transportgutbehälters steuert und die nächstfolgende Charge desselben oder eines anderen Materials freigibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, automatisch den genauen Zeitpunkt zu ermitteln, an dem das Transportmittel infolge Abgabe des vorher aufgegebenen Transportgutes an die Abladestelle oder Abgabe an das nächstfolgende Transportmittel leergelaufen ist, und danach die Steuerung der Zufuhr weiterer Transportgutchargen auszulösen, so daß das Transportmittel optimal mit Transportgut belegt wird, ohne daß eine Bedienungsperson eingreifen muß. Die Zeitspannen zwischen dem Leerlaufen des Transportmittels und dem Aufgeben einer weiteren Charge sind ausreichend kurz bemessen. Durch diese optimale Belegung gelingt es, den gesamten Chargiervorgang zu beschleunigen und damit die Wirtschaftlichkeit des Prozesses zu erhöhen.

Anhand der Aufgabe von für die Erschmelzung von Metallegierungen notwendigen Materialien soll die Erfindung näher erläutert werden, ohne daß sie hierauf beschränkt sein soll.

In Anlagen zum Legieren von Metallschmelzen und Einbringen von Zusatzstoffen, wie Schlacken, Kühlschrott, Feinungsmitteln, werden unterschiedlich dosierte Stückgutmengen mit unterschiedlicher Körnung nach der Abgabe aus Wiegebunkern über Transporteinheiten, wie Schwingförderer, Weichen, Transportwagen, Transportbänder, in einen Ofen oder eine Vakuumanlage gefördert. An den Übergabestellen von einem zum anderen Transportmittel verursachen die feinkörnigen und/oder stückigen Transportgüter beim Aufprall einen erhöhten Geräuschpegel, der durch einen Schallsensor 18, z. B. einen Körperschallaufnehmer, gemessen wird, welcher an der Übergabestelle an dem Transportmittel installiert ist.

Das Fördersystem umfaßt nach Fig. 1 einen Steil­ förderer 1, der im oberen Bereich horizontal ist, eine fahrbare Schurre oder Weiche 2, Schwingförderrinnen 3, 4, Gurtförderer 5, 6, Aufgabeschleusen 7, 8, Vakuumschleusen 9, 10, Zuteilrinnen 11, 12, Zuführstutzen 13 und, Zellräder 14, 15 an den Bunkern 16. Mit den Buchstaben A, B und C sind Stellen entlang des Transportgutförderweges bezeichnet, an denen eine Geräuschmessung mittels geeigneter Schallsensoren durchgeführt werden könnte, um eine optimale Belegung der Transportmittel mit Transportgut sicherzustellen und Störungen schnell zu erfassen. So zeigt der an der Stelle A angebrachte Schallsensor, der in der in größerem Maßstab dargestellten Ausschnittsskizze der Fig. 2 mit 18 bezeichnet ist, an, wenn der Steilförderer 1 kein Gut mehr fördert. Daraufhin würde von dem mit dem an der Stelle A befindlichen Schallsensor 18 verbundenen Regler 19 ein Signal an eine Steuereinheit 20 (Fig. 2) gegeben, welche z. B. die Umschaltbestätigung der Weiche 2 auslöst, die durch ihre Endlagenmeldung signalisiert, daß die Bandanlage die Vakuumschleusen 9 oder 10 füllt. Der Schallsensor an der Stelle B steuert den Austrag der Vakuumschleusen 9, 10, zu dem Entgasungsgefäß 17. Der Schallsensor an der Stelle C kann die Zufuhr von Gut über die Zellradschleusen 14, 15 am Boden der Bunker 16 und das Zugeben über die Zuteilrinnen 11 und 12 in das Entgasungsgefäß 17 steuern. Die Signale des Sensors an Stelle C dienen auch der Dokumentation.

In einem vergrößerten Ausschnitt zeigt Fig. 3 den Zuführstutzen 13, der im Innern mit hohen Temperaturen und Tiefstvakuum beaufschlagt wird, und die Anordnung des Schallsensors an der Stelle C der Fig. 1. Der Zufuhrstutzen 13 enthält eine metallische Einlage 21, auf die das geförderte Gut trifft und mit der der Schallsensor 18 in Berührung steht.

In welcher Reihenfolge das Transportsystem mit den einzelnen Teilmengen oder Chargen beschickt wird, kann zuvor festgelegt werden, so daß der Ablauf reibungslos erfolgen kann.

Claims (3)

1. Verfahren zum Optimieren der Belegung eines Transportmittels, insbesondere eines Förderbandes, mit feinkörnigem und/oder stückigem Gut, insbesondere von für die Erschmelzung von Metallegierungen benötigten Materialien, wie Schrott, Legierungs- und Feinungsmitteln sowie Kühl- und Zuschlagstoffen, durch geregeltes Aufgeben des Gutes in dosierten Chargen unterschiedlicher Stoffe aus verschiedenen Quellen nacheinander auf das Transportmittel, dadurch gekennzeichnet, daß als Regelgröße eine an geeigneter Stelle auf dem Förderweg des Gutes aufgenommene Geräuschmessung verwendet wird und nach Erreichen eines vorgegebenen, das Leerlaufen des Transportmittels kennzeichnenden Schwellwertes das Aufgeben der nächsten Charge des Gutes auf das Transportmittel ausgelöst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geräuschmessung an den Übergabestellen des Gutes von einem Transportmittel zum nächsten erfolgt, an denen zuvor auch die Schwellwerte aufgenommen wurden.

3. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Schallsensor (18), wie Mikrophon oder Körperschallaufnehmer, der an der Übergabestelle des Gutes von einem Transportmittel auf ein nachfolgendes Transportmittel angeordnet ist, durch einen mit diesem verbundenen Regler (19) und durch eine die Öffnungsmechaniken von Materialbehältern betätigende Steuereinheit (20).