DE19746969C2

DE19746969C2 - Einrichtung zur Massendurchsatzerfassung von rieselfähigem Material mit einer Waage

Info

Publication number: DE19746969C2
Application number: DE1997146969
Authority: DE
Inventors: Torsten Schulze
Original assignee: THEYSOHN FRIEDRICH FA; Friedrich Theysohn GmbH
Current assignee: INOEX GMBH, 32547 BAD OEYNHAUSEN, DE
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 2002-03-28
Anticipated expiration: 2017-10-25
Also published as: DE19746969A1; WO1999022208A1

Description

Für die Verarbeitung von rieselfähigem Material, z. B. in einem Extruder, ist es wichtig, den Massendurchsatz des zu verarbeitenden Materials vor dem Extruder zu kontrollieren. Der Verarbeitungsprozeß läßt sich dann in Abhängigkeit von dem Massendurchsatz steuern. Die Massendurchsatzerfassung erfolgte bisher nach zwei verschiedenen Prinzipien, und zwar volumetrisch oder gravimetrisch.

Bei der gravimetrischen Massendurchsatzerfassung wird das Gewicht des Materials erfaßt. Um das Gewicht erfassen zu können, ist es erforderlich, den durch einen Waagebehälter geleiteten Massestrom zu unterbrechen.

Darüber hinaus ist eine Einrichtung zur Massendurchsatzerfassung von rieselfähigem Material bekannt (US-PS 5,423,455), bei der sowohl die Dichte des geförderten Materials als auch das durchlaufende Volumen berücksichtigt werden. Dazu wird die Dichte des über ein Dosierwerk geförderten Materials diskontinuierlich ermittelt, und zwar immer dann, wenn ein Vorratsbehälter für das Material bis zu einem bestimmten Pegel erneut befüllt wird. Da das Volumen des bis zu diesem Pegel gefüllten Vorratsbehälters bekannt ist, läßt sich aus diesem Volumen und aus dem von einer Waage bei gefülltem Behälter gegebenen Signal für das Gewicht die Dichte des Materials errechnen und mit einem volumetrisch arbeitenden Dosierwerk der Materialdurchsatz erfassen.

Bei diesem bekannten Gegenstand wird also chargenweise die durchschnittliche Dichte des Materials ermittelt. Bei homogenem Material erzielt man damit eine hohe Genauigkeit. Bei schwankender Materialdichte, die vor allem bei großen Chargen sich ergeben kann, ist eine solche Erfassung aber ungenau.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Massendurchsatzerfassung für rieselfähiges Gut zu schaffen, die die Vorteile der volumetrischen Massendurchsatzerfassung mit denen der gravimetrischen Massendurchsatzerfassung erbringt, d. h., daß ohne Unterbrechung des Materialstroms der Massendurchsatz gravimetrisch erfaßt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Einrichtung zur Massendurchsatzerfassung von rieselfähigem Material mit einer Waage, die ein vorbestimmtes Volumen aus dem Materialstrom kontinuierlich verwiegt und einem im Materialstrom liegenden volumetrischen Dosierwerk sowie einer Auswerteeinheit gelöst, die aus dem von der Waage gelieferten Meßwert die Dichte des Materials bestimmt und diesen Meßwert und den vom Dosierwerk gelieferten Meßwert für das durchgesetzte Volumen (Förderrate) zum Meßwert für den Massendurchsatz verknüpft.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung dient die Waage nur noch zur Ermittlung der Materialdichte. Da dafür ein bestimmtes, konstantes Volumen an Material aus dem Materialstrom verwogen wird, ist es nicht länger erforderlich, den Materialstrom für die Verwiegung zu unterbrechen. Die Verknüpfung dieser so kontinuierlich ermittelten Dichte mit dem durchgesetzten Volumen ergibt dann selbst bei schwankenden Dichten im Materialstrom eine hohe Genauigkeit für den Massendurchsatz.

Die Verwiegung eines bestimmten Volumens aus dem Massenstrom läßt sich auf verschiedene Art und Weise verwirklichen. Nach einer ersten Alternativen umfaßt die Waage einen Durchlaufwaagebehälter mit bestimmtem Volumen, der ein- und ausgangsseitig den Materialstrom abkoppelnde Prallkörper aufweist. Nach einer anderen Alternativen verwiegt die Waage mit mindestens einem im Materialstrom liegenden Meßkörper eine auf ihm lastende Materialsäule mit einem bestimmten Querschnitt und einer bestimmten Höhe.

Dieses Verwiegeprinzip kann zur Eliminierung von Störgrößen weiter dadurch verbessert werden, daß die Waage mit mindestens zwei im Materialstrom liegenden gleichartigen Meßkörpern die auf ihnen lastenden Materialsäulen mit definierten, unterschiedlichen Volumina verwiegt und die Auswerteeinheit aus der Differenz dieser Meßwerte die Dichte bestimmt.

Die Ermittlung der unterschiedlichen Volumina kann mit unterschiedlichen Mitteln verwirklicht werden. Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß unterschiedlich hohe Materialsäulen mit gleichem Querschnitt dadurch entstehen, daß der Abstand zwischen Meßkörpern und einem darüber liegenden Abschluß verschieden hoch ist. Bevorzugt wird jedoch eine Ausführung, bei der die Meßkörper als Stützplatten mit verschieden großem Querschnitt ausgebildet sind. Oberhalb der Stützplatten bildet sich dann ein Kegel entsprechend dem materialspezifischen Schüttwinkel. Da die Störgrößen von der Oberfläche dieser so gebildeten kegeligen Materialsäule abhängt, kann durch entsprechende Formgebung der kleinen Stützplatte, z. B. durch eine am Rand gezackte Stützplatte, die Oberfläche künstlich vergrößert werden, so daß gleich große Oberflächen bei unterschiedlichem Volumen der Materialsäulen entstehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, die zwei Ausführungsbeispiele darstellt. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Einrichtung zur Massendurchsatzerfassung in Blockbilddarstellung,

Fig. 2 einen Durchlaufwaagebehälter in schematischer Darstellung,

Fig. 3 einen Durchlaufwaagebehälter in einer zur Fig. 2 anderen Ausführung und

Fig. 4 einen Durchlaufwaagebehälter in einer zur Fig. 2 und 3 anderen Ausführung.

Die Einrichtung zur Massendurchsatzerfassung von rieselfähigem Material besteht im wesentlichen aus einer Waage 1, einem volumetrischen Dosierwerk 2, insbesondere einem Schneckenförderer, und einer Auswerteeinheit 3 mit Anzeige 4 für den Massendurchsatz. Die Waage 1 ist so ausgebildet, daß das Material ohne Unterbrechung des Materialflusses die Waage 1 durchläuft und dabei verwogen wird. In noch im einzelnen zu beschreibender Weise wird ein vorbestimmtes Volumen verwogen. Der Meßwert für dieses Gewicht wird an eine Auswerteeinheit 3 geliefert, die aus diesem Meßwert und dem vorbestimmten Volumen die Dichte des verwogenen Materials bestimmt. Von der Waage 1 gelangt das Material in das volumetrische Dosierwerk 2, das einen Meßwert für das durchgesetzte Volumen an die Auswerteeinheit 3 liefert. Durch Verknüpfung dieses Meßwertes mit der ermittelten Dichte des Materials berechnet die Auswerteeinheit den Massendurchsatz und zeigt ihn in der Anzeige 4 an.

Die Durchlaufwaage gemäß Fig. 2 besteht aus einem Durchlaufwaagebehälter 5, der an seinem Einlauf und seinem Auslauf jeweils einen als Kegel ausgebildeten Prallkörper 6, 7 aufweist. Während der Prallkörper 7 vom Behälter 5 getragen ist, wird der Prallkörper 6 von einem vorgeordneten Zuführstutzen 8 getragen. Durch diese Prallkörper 6, 7 wird der Materialstrom am Behältereinlauf und Behälterauslauf vom Material im vollständig gefüllten Durchlaufwaagebehälter 5 entkoppelt. Das Material oberhalb des Prallkörpers 6 wird vom Prallkörper 6 und damit vom Zuführstützen 8 getragen, während der Prallkörper 7 das im Durchlaufwaagebehälter 5 befindliche Material trägt. Da das Volumen des Durchlaufwaagebehälters 5 und das Leergewicht des Durchlaufwaagebehälters 5 bekannt ist, kann aus dem von der Waage gelieferten Meßwert für das Bruttogewicht die Dichte des Materials bestimmt werden.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind in einem vollständig mit Material gefüllten Durchlaufwaagebehälter 9 zwei Meßkörper 10, 11 in unterschiedlicher Höhe angeordnet. Die als Kegel ausgebildeten Meßkörper 10, 11 sollten den gleichen Querschnitt haben. Die auf ihnen lastenden Materialsäulen unterschiedlicher Höhe werden begrenzt durch den oberen Abschluß des Durchlaufwaagebehälters 9, so daß auf jedem Meßkörper 10, 11 eine Materialsäule eines bestimmten aber unterschiedlichen Volumens lastet. Die Meßkörper 10, 11 liefern Meßwerte für das Gewicht der auf ihnen lastenden Materialsäulen plus eventueller Störgrößen. Durch Differenzbildung der von den Meßkörpern 10, 11 gelieferten Meßwerte werden die Störgrößen eliminiert (wobei vorausgesetzt wird, daß sie für beide Matieralsäulen gleich sind). Da das Differenzvolumen der beiden Materialsäulen bekannt ist, kann aus den Meßwerten die Dichte bestimmt werden.

Es versteht sich, daß zwei Meßkörper 10, 11 in unterschiedlicher Höhe nur dann erforderlich sind, wenn man eventuelle Störgrößen eliminieren will. Im anderen Fall reicht ein einziger Meßkegel aus, um die Dichte zu bestimmen.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 unterscheidet sich von dem der Fig. 3 dadurch, daß die Meßkörper von Stützplatten 12, 13 mit verschieden großer, definierter Stützfläche gebildet werden. Auf diesen Stützplatten 12, 13 bilden sich dann entsprechend dem natürlichen Schüttwinkel des Materials kegelige Materialsäulen 14, 15 mit bekannten Volumina aus. Um Störgrößen, die auch von der Oberfläche dieser kegeligen Materialsäulen 14, 15 abhängen können, zu eliminieren, sollten die Oberflächen beider kegeligen Materialsäulen 14, 15 möglichst gleich groß sein. Dies kann man bei verschiedenen Volumina durch entsprechende Formgebung der Stützplatten 13, 14 erreichen. Sofern die kleinere Stützplatte 13 nämlich am Rand gezackt ist, ergibt sich eine "künstliche" Vergrößerung der Oberfläche der Materialsäule 15.

Claims

1. Einrichtung zur Massendurchsatzerfassung von rieselfähigem Material mit einer Waage (1), die ein vorbestimmtes Volumen aus dem Materialstrom kontinuierlich verwiegt, und aus einem im Materialstrom liegenden volumetrischen Dosierwerk (2) sowie einer Auswerteeinheit (3), die aus dem von der Waage (1) gelieferten Meßwert die Dichte des Materials bestimmt und diesen Meßwert und den vom Dosierwerk (2) gelieferten Meßwert für das durchgesetzte Volumen (Förderrate) zum Meßwert für den Massendurchsatz verknüpft.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Waage einen Durchlaufwaagebehälter (5) mit einem bestimmten Volumen umfaßt, der ein- und ausgangsseitig den Materialstrom abkoppelnde Prallkörper (6, 7) aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Waage mit mindestens einem im Materialstrom liegenden Meßkörper (10, 11) eine auf ihm lastende Materialsäule mit einem bestimmten Querschnitt und einer bestimmten Höhe verwiegt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Waage mit im Materialstrom liegenden gleichartigen Meßkörpern (10, 11, 12, 13) die auf ihnen lastenden Materialsäulen mit definierten, unterschiedlichen Volumina verwiegt und die Auswerteeinheit (3) aus der Differenz dieser Meßwerte die Dichte bestimmt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkörper (10, 11) Stützplatten mit verschieden großen Flächen sind und eine Form haben, bei der die auf ihnen abgestützten Materialsäulen (14, 15) unterschiedlichen Volumens die gleiche Oberfläche haben.