DE2301478A1 - Verfahren zur bestimmung der in einem pneumatischen foerdersystem gefoerderten materialmenge sowie vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zur Bestimmung der in einem pneumatischen Fördersystem geförderten Materialmenge sowie Vorrichtung zur DurchfUhrung dieses Verfahrens Zur Förderung von partikulärem Material aller möglichen Art bedient nlan sich zweckmässigerweise eines pneumatischen Systems.
• Das heisst, das zu f8rdernde Material wird auf eine geeignete Weise in eine Rohrleitung eingetragen und in dieser mittels Pressluft oder eines anderen komprimierten. Gases fortgefUhrt.
• In vielen Fällen ist es nun wünschenswert, dass die Menge des so geförderten Materials gemessen werden kann, wobei die Anforderungen an die Genauigkeit dieser Mers'ung von Fall zu Fall verschieden sind. Man unterscheidet zwei Messungen, nämlich eine Durchflussmessung, welche Uber die pro Zeiteinheit durch die Fürderleitung abstransportierte Materialmenge Aufschluss gibt, und eine integrale Mengenmessung, die die während einer bestimmten Zeit geförderte Materialmenge angibt. Letztere TassE sich natürlich aus der ersteren herleiten, eine Umkehrung ist Jedoch nur im Sonderfall der zeitlich konstanten Förderinenge möglich Bislang hat man die Durchflüssmenge durch eine Förderleitung meistens auf empirischer Basis bestimmt. Nach einer Messreihe, während der für verschieden lange Zeitabschnitte verschiedene Materialmengen gefordert wurden, hat man- durch Ausmittelung auf die Durchflussmenge pro Zeiteinheit geschlossen. Da nun aber die Verhältnisse in einem solchen pneumatischen System niemals konstant bleiben, sondern sich ständig mehr oder weniger stark ändern konnte der so ermittelte Wert nur als grobe NSherung an die tatsächliche Fördermenge gewertet werden.
• Eine Verbesserung auf diesem Gebiete brachte die Zuhilfenahme einer Bandwaage. Das ist ein mit genau definierter Geschwindigkeit laufendes Förderband, dessen Belastung an einer Stelle gemessen wird, woraus dan in Kombination mit der Bandgeschwindigkeit auf die geförderte Menge zurückgerechnet wird. Solche Bandwaagen messen zwar mit annehmbarer Genauigkeit, sind aber verhältnissmässig teuer.
• Aber selbst dann, wenn die Anschaffungskosten für eine solche Waage außer acht gelassen werden könnten, weist diese noch weiter schwerwiegende Mängel auf. Da ist zunEchst cintnal ihre körperliche Ausdehnung in Erwägung zuziehen, die einige Meter in der Lunge und nicht viel weniger in Breite und Höhe erreicht. Diese Grösse bedingt, dass für die Bandwaage ein eigener Raum vorgesehen sein muss, welcher heutzutage mitunter noch viel kostengründiger ist als dic darin aufzustellende Maschine. Ein weiterer Nachteil ist der Umstand, dass eine Bandwaage weitgehend konstante Umgebungsbedingungen erfordert, damit die mit ihr vorgenommenen Messungen einigermassen reproduzibel sind. Ein klimatisierter Aufstellraum ist also praktisch unumgänglich.
• Es ist nun also leicht einzusehen, dass die bis heute verwendeteten Methoden und Vorrichtungen zum Messen der Durchflussmenge in solchen pneumatischen Förderanlagen noch recht in den Kinderschuhen stecken und bestenfalls als Notlösung bezeichnet werden können. Daher war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches nicht nur bessere Resultate als bisherige Verfahren liefert, sondern vor allem wesentlich einfacher, sicherer und kostensparender arbeitet. Dass eine Vorrichtung zur Durchführung dieses neuen Verfahrens gesamthaft gesehen dann natürlich wesentlich billiger zu stehen kommt, braucht wohl nicht noch extra erlSutert werden.
• Erfindungsgemäss werden alle diese Vorteile dadurch erreicht, dass man den Druckabfall lEngs einer Messstrecke in eines Förderleitung misst und don Neswert als dass für die Menge des durch diese Leitung geblasenen Materials auswertet. Vorteilhafterweise kann die Messstrecke dabei in einem vertikalen Bereich der Förderleitung angeordnet sein.
• Zur Verfeinerung des Verfahrens ist es zweckmässig, zusätzlich den Druckabfall längs einer Messstrecke in einer Druckgaszufuhrleitung vor dem Ort der Materialeintragung in die Förderleitung zu messen und diesen Messwert von dem des Druckabfalls in der Förderleitung vor dessen Auswertung abzuziehen.
• Diese Subtraktion kann vorteilhaft auf pneumatischem Wege erfolgen.
• Zur Durchführung deD erfindungsgemässen Verfahrens wird eine Vorrichtung mit einer Förderleitung, durch die das zu fördernde Gut blasbar ist, vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ißt> dass sie ein an Je einem Ende eines als Messstrecke dienenden Fürderleitungsabschnittes angeschlossenes Mittel zur Bestirnniung des Druckabfalls längs dieser Messstrecke auf weist und desweitern mit einer Auswertevorrichtung für diesen Druckabfall versehen ist. Vorteilhafterweise kann sie zusätzlich ein an Je einem Ende eines als Messstrecke dienenden Abschnittes einer Durckgaszuführleitung vor dem Ort der flaterialeintragung in die Förderleitung angeschlossenes Mittel zur Bestimmung des Druckabfalls in der Druckgas zufuhrlcitung aufweisen und weiters mit einem Mittel zur Verkleinerung des gemessenen Druckabfaliwertes in der Förderleitung um den Messwert des Druckabfalls in der ruckgaszufuhrleitung versehen sein. Die Mittel zur Bestimmung der Druckabfälle können in beiden Fällen pneumatische Druckdiferenz-Messumformer sein, das Mittel zur Verkleinerung kann mit Verteil ein pneumatisches Subtraktionsrelais sein. Zur Auswertung der Druckdifferenz in der Förderleitung bzw. ihres um die Druckdifferenz in der Druckgaszuführleitung verminderten Wertes können ein pneumatischelektrischer Wandler und an diesen angeschlossene Mess- und Zählgeräte vorgesehen sein. Besonders zweckmässig und geanu wird die Messung, wenn die Messstrecke in der Förderleitung vertikal verläuft, da für den gleichen Druckabfall eine horizontale Messstrecke länger ausgebildet sein muss.
• Das erfindungsgemässe Verfahren kann in fr.t allen pneumatischen Fördersystemen angewandt werden, wobei letztere zur Förderung von allen möglichen partikulären Materialien dienen können. Ein spezieller Anwendungsfall ist zum Beispiel in der chemischen Industrie gegeben, wo aus einen Eissilo immer wieder grössere, genau bestimmte Eismengen entnommen und in verschiedene Reaktoren transportiert werden müssen. Das erfindungsgemässe Verfahren sowie die Vorrichtung zu seiner Durchführung werden nun nachfolgend anhand des Beispiels der Eismengenmessung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in schematischer Weise den Aufbau einer solchen Vorrichtung.
• Das in einem Eissile 1 vorrätig gehaltene Eis wird über eine geeignete Austragvorrichtung in ein sogenanntes Zellenrad 2 transportiert, welches dazu dient, das Eis in die Förderleitung 4 einzutragen. Dieses Zellenrad 2 ist aus einem horizontalen Zylinder und einem in diesem koaxial drehbar gelagerten, im Querschnitt fächerförmigen Einsatz aufgebaut, welcher den Zylinderinnenraum in einzelne Zellen unterteilt.
• Der Zylinder weist an seinem Mantel eine oder mehrere Öffnungen auf, durch die das Eis, welches meistens in Form von Plättchen vorliegt, in das Zellenrad gelangt. An der einen Stirnseite des Zylinders ist etwa auf der dem E:iseinlas.s abgewandten Seite eine Druckgaszufuhrleitung 3 angeschlossen, wogegen an der gegenüberliegenden Stirnseite dei Förderleitung 4 in den Zylinder mUndet. Im vorliegenden 50 wie in den meisten anderen Fällen ist das unter Durck stehende Gas einfach Pressluft, welche in einem Kompressor 5 erzeugt wird. Für seltenere Anwendungsfälle kann wiederum ein anderes Gas oder oder Gasgemisch von Vorteil sein. Pie FOrderleitung 4 führt in den Raum, wo die einzelnen Reaktoren 9 stehen von denen in der Zeichnung allerdings nur ein einziger dargestellt ist. Zu jedem Reaktor führt eine mit einer Weiche 7 abgezweigte Förderleitung, wobei nach jeder Weiche und vor Jedem Reaktor ein Zyklon 8 zur Trennung des geförderten Eises von -der Druckluft eingechaltet ist.
• Die Förderung geht nun folgendermassen vor sich. Das Eis gelangt vom Silo 1 in das Zellenrad 2, welches sich ständig dreht und daher nach ungefähr einer halben Umdrehung die erste mit Eis beladene Zelle in den Bereich des Drucklufteinlasses bringt. Die Druckluft bläst nun die Zelle leer, wobei das Eis in die Förderleitung 4 und von da über eine oder mehrere Weichen und den Jeweiligen Zyklon in das betreffende Reaktionsgefäss gelangt.
• Die Förderleitung hat bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen vertikalen Abschnitt 6, der als Messstrecke für den während des Eis transportes entstehenden Druckabfall des Druckluft-Eisgemisches dient. An seinen beiden Enden sind zu diesem Zwecke die Eingänge eines pneumatischen Druckdifferenz-Messumformers 12 angeschlossen. Dieser wird einerseits von einer Referenzdruckquelle 13 mit dem Druckreduzierer 14 mit Steuerluft gespiesen und gibt andererseits ein der Druckdifferenz in der Messstrecke entsprechendes Ausgangs signal auf ein pneumatesches Subtraktionsrelais 15.
• In ähnlicher Weise ist auch ein Abschnitt 10 der Druckluftzufuhrleitung 3 als Messstrecke für den Abfall des Luftdruckes in dieser Leitung ausgebildet. An den belden Enden dieser Messstrecke liegen die Eingänge eines weiteren pneumatischen Druckdifferenzmessumformers 11. Dieser ist in analoger Weise an den Druckreduzierer 14 angeschlossen, der die zum Betrieb der pneumatischen Messumformer 11 und 12 nötige Druckluft liefert, und gibt sein Ausgangssignal auf den zweiten Eingang des schon erwShnten Substraktionsrelais 15, welches natürlich auch von derselben Referenzdruckquelle betrieben wird.
• Zur optischen Kontrolle dienen die beiden nanometer 16 und 17, welche die an den Eingängen des Subtraktionsrelais 15 liegenden Drucke und da.lit indirekt die Druckabfälle in den Jeweiligen Z-tessstrecken anzeigen. Das Subtraktionsrelais zieht von dem Messwert des Druckabfalls in der Förderleitung 4 denjenigen des Druckabfalls in der Druckluftfuhrleitung 3 ab, sodass an seinem Ausgang ein der Differenz der beiden Messwerte entsprechendes Drucksignal zur Verführung steht, das mittels des Manometers 18 kontrolliert worden kann.
• Dieses Ausgangssignals welches ein Mass für die l4enge des durch die Förderleitung geblasenen Eises darstellt, kann nun noch vorteilhafterweise über einen pneumatisch-elektrischen Wandler 19 in ein elektrisches Signal umgewandelt und als solches von elektrischen Zähl- und Messgeräten nach den verschiedensten Gesichtspunkten ausgewertet werden.
• -Insbesondere ist zum Beispiel damit die Ansteuerung einer -elektronischen Vorrichtung gemeint, welche es gestattet, eine bestimmte Eismenge vorzuwählen und die dann die Eisförderung genau in dem Moment abbricht wenn die gewünschte Menge im Reaktor angekommen ist. In der Zeichnung ist diese Automatisierungsmöglichkeit nur durch eine strichpunktierte Linie angedeutet. Hier stehen jedoch die , Möglichkeiten offen und es kommt sehr auf den Einzelfall an, für welche Auswertungsformen für das Ausgangssignal des pneumatischen Subtraktionsrelais man sich entscheidet.
• Das der Durchflussmessung zugrunde liegende Prinzip sei hier noch kurz diskutiert. Es basiert auf der Erkenntnis, dass der Druckabfall in einer Rohrleitung umso grösser ist, je mehr partikuläres Material im Druckgasstrom mitgeführt wird, vorausgesetzt, dass natürlich alle übrigen Parameter konstant bleiben. Bei sonst gleichen Verhältnissen bewirkt also ein höherer Materialdurchsatz pro Zeiteinheit einen grösseren Druckabfall in der Fördeleitung als ein kleiner Durchsatz. Interessanterweise hat man nun festgestellt, dass diese Abhängigkeit des Druckaabfalls weitgehend linear mit der Durchflussmenge zusammenhängt, als raah einer Formel in der M die Durchflussmenge, den Druckabfall des Drudkgas-Materialgemisehs lings der Messstrecke in der Förderleitung und α undß Systemkonstanten sind, welch letztere durch Eichmessungen einfach zu bestin-nen- sind.
• FUr gröbere ltessungen würde an sich schon die Bestimmung der Druckdifferenz nur in der Förderleitung genügen. Bei genaueren Untersuchungen hat sich jedoch herausgestellt, dass der Faktor ß keine echte Konstante' ist, sondern auch gewissen, wenn auch kleinen, so doch nicht ohne weiteres vernachlässigbaren Schwankungen unterworfen ist, welche vom Rückstau des Druckgases in dessen Zufuhrleitung herrühren.
• Um diesen Ungewissheitsfaktor nun eliminieren zu können, braucht nan nur den Druckabfall längs der t4essstrecke in der Druckgaszufuhrleitung zu messen und von dem in der Förderleitung zu subtrahieren. Dabei müssen die beiden Messstrecken so aufeinander abgestimmt sein, dass der Faktor tatsächüich verschwindet. Dies ist Jedoch nur eine reine Justierung-frage, welche ohne veiteres gelöst werden kann.
• DerVollständigkeithalber sei gesagt, dass die Druckabfälle und die Differenz dieser beiden selbstverständlich nicht nur auf pneumatischem vege bestimmt werden könnten, sondern dass dazu Ja eine Reize von dem Fachmann bekannten Methoden und Vorrichtungen zur Verfügung stehen. Die Ausführungsform mit pneumatischen druckdifferenz-Messumformern und Subtraktionsrelais ist jedoch preislich äusserst günstig.
• Die Vorteile der Erfindung liegen darin, dass sie wenig Platz beansprucht, einfach und fibersichtlich in der Konstruktion ist und vor allem im Verhältnis zu den bekannten Vorrichtungen äusserst billig zu stehen kommt. Die Kosten einer erfindungsgemässen Vorrichtung betragen maximal nur etwa 30% der Kosten einer üblichen Bandwaage, wobei die nötige Investition fiitr den beanspruchten Platz noch gar nicht eingerechnet ist.
• Da zudem gemass langer Versuchsreihen die Messgenauigkeit mindestens ebenso hoch wenn nicht höher ist wie die herkömmlicher Methoden, braucht über die Vorteile der Erfindung nichts mehr gesagt zu werden.

Claims (11)

AnsprUche

1. Verfahren zur Bestimmung der in einem pneumatischen Fördersystem gefUrderten Mat rialmenge, dadurch gekennzeichnet, dass man den Druckabfall längs einer Messstrecke in einer Frderleitung misst und den Messwert-als Mass ftlr die Menge.

des durch diese Leitung geblasenen Materials auswertet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Messstrecke in einem vertikalen Bereich der Förderleitung anordnet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man zusätzlich den Druckabfall längs einer Messstrecke in einer Druckgaszufuhrleitung vor dem Ort der Materialeintragung in die Förderleitung misst und diesen Wert vom Messwert des Druckabfalls in der Förderleitung vor dessen Auswertung subtrahiert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Druckdifferenzbildung auf pneumatischem Wege vorninrmt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Förderleitung, durch die das zu befördernde Material mittels eines unter Druck stehenden Gases blasbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein an je einem Ende eines als Messstrecke dienenden Förderleitungsabschnittes angesclilossenenes Mittel zur Bestimmung des Druckabfalls längs dieser Messstrecke aufweist und desweitern mit einer Auswertevorrichtung für diesen Druckabfall versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Druckabfallbestimmung ein pneumatischer Druckdifferenz-Messumformer ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich ein an je einem Ende eines als Messstrecke dienenden Abschnittes einer Druckzufuhrleitung vor dem Ort der Materialeintragung in die.Förderleitung angeschlossenes Mittel zur Bestimmung des Druckabfalls in der Druckgaszufuhrleitung aufweist und dass sie weiter mit einem Mittel zur Verkleinerung des gemessenen Druckabfallwertes in der Fbrderleitung um den Messwert des Druckabfalls in der Druckgaszufuhrleitung versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Anspruche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Druckabfallbestimmung ein pneumatischer Druckdifferenz-Messumformer ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Verkleinerung ein pneumatisches Subtraktionsrelais ist.

10. Vorrichtung nach einem der Anspruche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung einen pneumatischelektrischen Wandler sowie an diesen angeschlossene elektrische Mess- und Zählgeräte aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der AnsprUche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrecke in der Förderleitung vertikal verlaufend angeordnet ist.

L e e r s e i t e