DE2327624B2 - Vorrichtung zur kontinuierlichen mengenmessung von materialstroemen aus schuettfaehigen feststoffen - Google Patents

Description

kann ein Teil dieser Materialien auch beim freien Fall fast in den Schwebezustand übergehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, dat'5 die möglichen Meßfehler stark verringert werden

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein auf seinem Außenumfang mit Mitnehmern versehenes, den Materialstrom auf hohe und für alle Materialteilchen etwa gleiche Geschwindigkeit be-Schleunigendes, zylindrisches Schleuderrad vorgesehen ist, dem über einen Teil seines Außenumfangs und fast spielfrei gegenüber den Mitnehmern ein einen Kanal begrenzendes Leitblech, eine Leitplatte od. dgl. ortsfest zugeordnet ist.

Die allgemeine Lehre der Erfindung besteht also darin, alle Materialteilchen eines Materialstroms aus schüttfähigen Feststoffen auf eine gleiche Geschwindigkeit zu beschleunigen und auf eine Geschwindigkeit zu beschleunigen, die wesentlich höher ist ais die bei einem vertretbaren Bauaufwand durch freien Fall erreichbare Geschwindigkeit. Dadurch wird der Meßfehler unterschiedlicher Fallhöhen für verschiedene Materialteilchen völlig eliminiert. Des weiteren wird der geschilderte Störfaktor auf Grund der Luftreibung weitestgehend verringert, da die Zwangsbeschleunigung völlig unabhängig davon ist, wie hoch der Reibungs widerstand der Luft ist. Des weiteren treten auf Grund der hohen Aufprallgeschwindigkeit entsprechend hohe Reaktionskräfte an der Prallplatte aui, so daß eventuel-Ie Fehler auf Grund eines Luftzuges an der Meßstelle prozentual kleiner werden. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist gewährleistet, daß mit sehr geringem Aufwand einem Materialteilchen des Materialstroms eine gleiche Geschwindigkeit erteilt wird, da in dem Kanal die Teilchen nicht gegenüber den Mitnehmern des Schleuderrades ausweichen können und daher auf die Umfangsgeschwindigkeit der Mitnehmer beschleunigt werden.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung eignet sich besonders gut zur Messung von schüttfähigen, stark kompressiblen Trockenmaterialien mit inhomogener Struktur, wie es beispielsweise bei Holzspänen der Fall ist, deren einzelne Partikel im Bereich von Staub bis zu Partikeln mit 15 bis 20 mm Länge liegen.

Das Schleuderrad ist zweckmäßigerweise mit einer Umfangsgeschwindigkeit der Mitnehmer von mindestens 10 m/sec antreibbar.

Wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die radiale Höhe der Mitnehmer im Verhältnis zum Radius des Schleuder-ades klein ist, wird die Meßgenauigkeit noch weiter vergrößert, da dann die relativen Unterschiede der Umfangsgeschwindigkeiten der einzelnen Bereiche der Mitnehmer sehr klein werden. Im übrigen können selche verbleibenden kleinen Differenzen durch eine geeignete Formgebung der Mitnehmer ausgeglichen werden.

Vorteilhafterweise wird die Kraflmeßeinrichtung mit einem auf Mengenstrom pro Zeiteinheit geeichten Anzeigegerät verbunden.

Die Erfindung wird mit der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine >ehematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung im Querschnitt.

F i g. 2 einen Längsschnitt gemäß der Schnittlinie 11-11 in F i g. 1 und

F 1 g. 3 eine schematische Darstellung eines weiteren

Ausführungsbeispiels der Erfindung im Querschnitt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. i und 2 ist in einem Gehäuse 1 ein Schleuderrad 2 angeordnet, das mittels seiner Welle 3, die im Gehäuse gelagert ist, mit hoher Umfangsgeschwindigkeit antreibbar ist. Das Gehäuse ! weist oben einen Einlaufstutzen oder -trichter 4 und an seinem unteren Ende einen Auslaßstutzen oder -trichter 5 auf.

Das Schleuderrad 2 ist auf seinem Umfang mit sich zweckmäßigerweise achsparallel erstreckenden Mitnehmern 6 besetzt, die vorzugsweise einen geschlossenen Querschnitt haben. Die Mitnehmer sollten aber in ihrer Form dem zu beschleunigenden Material angepaßt sein. Wenn z. B. bestimmte Materialien, wie z. B.

Späne, bei Mitnehmern mit geschlossenem Querschnitt zu einem Verklemmen führen wurden, dann kann es zweckmäßig sein, als Mitnehmer eine Vielzahl von Stacheln zu verwenden. Die radiale Höhe dieser Mitnehmer ist erheblich kleiner als der Radius des Schleuder-

Zu rades 2, so daß alle Punkle auf den Mitnehmern 6 etwa gleiche Umfangsgeschwindigkeit bei einer Drehung des Schleuderrades 2 aufweisen.

Im Gehäuse 1 ist eine etwa viertelkreisförmig gebo gene Leitplatte bzw. ein Leitblech 7 angeordnet, deren Krümmungsmittelpunkt mit der Achse 8 der Welle 3 zusammenfällt und deren Krümmungsradius etwa so groß ist wie der Radius des Schleuderrades zuzüglich der radialen Höhe der Mitnehmer 6, so daß diese sich mit leichtem Spiel an der Leitplatte bzw. dem Leitblech 7 vorbeibewegen können. Das Leitblech bzw. die Leitplatte 7 ist in Drehrichtung des Schleuderrades 2 gesehen (Drehrichtungspfeil 9) im ersten unteren Quadranten angeordnet, so daß von oben entsprechend dem Richtungspfeil a in den Einlaßstutzen bzw. -trichter 4 eingegebenes Gut, das von einem iin Einlaufstutzen bzw. -trichter 4 angebrachten Ablenkblech 10 noch zum oberen Beginn des Leitblechs bzw. der Leitplatte 7 hin geleitet wird, von den Mitnehmern 6 erfaßt wird, während des Vorbeigangs am Leitblech bzw. der Leit platte 7 auf Umfangsgeschwindigkeit des Schleuderra des 2 beschleunigt und am unteren Ende des Leitblechs bzw. der Leitplatte 7 tangential, d. h. in diesem Fall etwa horizontal abgeschleudert wird. Im Tangential- weg des Gutes nach Austritt aus dem durch das Leit blech bzw. die Leitplatte 7 einerseits und den Umfang des Schleuderrades 2 andererseits begrenzenden Kanal ist eine Prallplatte Il angebracht, die auf einer Kraft meßeinrichtung, beispielsweise einer Kraftmeßdose 12, abgestützt ist. Der Weg des Gutes nach Austritt aus dem Schleuderrad bis zur Prallplatte 11 ist mit dem Richtungspfeil 13 gekennzeichnet. Der Meßweg der Kraftmeßdose 12 und damit auch der Verstellweg der Prallplatte 11 ist horizontal, so daß etwaige geringfügige Verschmutzungen der Prallplatte 11 nicht zu einer

^s? Belastung der Kraftmeßdose 12 und damit zu Meßfehlern führen können.

Die Kraftmeßdose ist mit einem Anzeigegerät 14 verbunden, das die beim Aufprall des vom Schleuderrad 2 beschleunigten Gutes auf die Prallplatte 11 auf-

'"> tretenden und gemessenen Reaktionskräfte anzeigt, wobei die Eichung dieses Anzeigegeräts 14 derartig ist. dall hierbei gleich der Massendurchsatz pro Zeiteinheit, d. h. der Mengen-!rom, angezeigt wird.

Wie sich aus I 1 c. 2 ergibt, besteht das Schleuderrad

''5 2 aus einem zylindrischen Mantel 15, der an seinen Stirnseiten mit .Stirnplatten 16 abgeschlossen ist. Das Schleuderrad ist so im Gehäuse 1 angebracht, daß an den Stirnseiten nur ein ganz geringes Spiel zwischen

dem Schleuderrad und den Gehäusewandungen ist, so daß nicht seitlich Gut durch das Gehäuse hindurchfallen kann, das nicht vom Schleuderrad 2 erfaßt und gegen die Prallplatte 11 geschleudert wird. Das Ablenkblech 10 ist ebenfalls so weit in das Gehäuse hinein und bis auf die Mitnehmer 6 heruntergezogen, daß ebenfalls kein zu messendes Gut entgegen dem Drehsinn 9 des Schleuderrades 2 durch das Gehäuse hindurchfallen kann. Der Antrieb der Welle 3 erfolgt über einen außen am Gehäuse 1 angebrachten Motor 17 mittels eines Keilriemen- oder Kettentriebes 18.

Das Gehäuse 1 weist an seinem oberen und seinem unteren Ende Flansche 19 bzw. 20 auf, so daß die Vorrichtung in einen geschlossenen Weg für ein Fördergut eingebaut werden kann, bei dem es sich beispielsweise um die Zubringereinrichtung für Späne zu Spanbeleimungsmischern handeln kann.

Die in F i g. 3 dargestellte Vorrichtung arbeitet nach dem gleichen Prinzip, wie die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung; sie unterscheidet sich lediglich hinsichtlich einiger Merkmale von dieser. In einem Gehäuse 21 ist wiederum ein Schleuderrad 22 angeordnet, das auf einer Welle 23 gelagert ist. Oben im Gehäuse ist ein Einlaufstutzen bzw. -trichter 24 angebracht, während unterhalb des Schleuderrades 22 ein Auslaßstutzen oder -trichter 25 vorgesehen ist. Auf dem Schleuderrad 22 sind in gleicher V/eise Mitnehmer 26 angebracht. Eine Ausbauchung in der Gehäusewand ist als Leitblech 27 ausgebildet, an dem die Mitnehmer 26 des Schleuderrades 22 mit geringem Spiel vorbeigeführt werden. Der durch dieses Leitblech und den Außenumfang des Schleuderrades 22 gebildete Kanal ist nach unten geöffnet, so daß das durch den Einlaufstutzen bzw. -trichter 24 eingegebene Material von den Mitnehmern 26 in diesem Kanal beschleunigt wird und nach unten in Richtung des Pfeils 28 austritt. Es prallt dann auf eine Prallplatte 29, die unter einem spitzen Winkel zur Bewegungsrichtung 28 des auf Umfangsgeschwindigkeit des Schleudeirrades beschleunigten Materials angestellt ist. Die Prallplatte ist über einen Hebei 30 schwenkbar im Gehäuse an einem Schwenkgelenk 31 aufgehängt, wobei die Aufhängung so vorgenommen ist, daß der Schwerpunkt von Prallplatte 29 und Hebel 30 sich senkrecht unterhalb des Schwenkgelenks 31 befindet. Der sich im wesentlichen vertikal erstreckende Hebel 30 ist horizontal gegen eine ebenfalls horizontal angeordnete Meßeinrichtung, beispielsweise wieder eine Kraftmeßdose 32, abgestützt, so daß der Aufprall des ausgeschleuderten Materials auf die Prallplatte zu einer kleinen Auslenkung des Hebels und damit zu einer Kraftmessung in der Kraftmeßdose führt. Da der Meßweg der Kraftmeßdosen üblicherweise extrem klein ist — er ist wesentlich kleiner als i mm — andererseits der Abstand zwischen Prallplatte 29 und Schwenkgelenk 31 um mehrere Zehnerpotenzen größer ist, tritt praktisch kein Fehler durch die Schwenkauslenkung der Prallplatte ein. Es ist hierbei zweckmäßig, wenn die Kraftmeßdose 32 im unteren Bereich des Hebels, also im Bereich der Prallplatte 29 angeordnet ist, da dann dns Übersetzungsverhältnis von Auslenkung der Prallplatte zu Meßweg der Kraftmeßdose klein wird. Die entsprechende Anordnung hängt aber entscheidend von der Empfindlichkeit der verwendeten Kraftmeßdose ab. Die Kraftmeßdose ist wiederum mit einem Anzeigegerät 33 gekoppelt, das derart geeicht ist, daß die an der Kraftmeßdose gemessenen Reaktionskräfte als Durchsatzmenge pro Zeiteinheit angezeigt werden.

Auf der der als Leitblech 27 dienenden Ausbuchtung entgegengesetzten Seite des Gehäuses 21 ist ebenfalls eine Ausbuchtung 34 vorgesehen, an der die Mitnehmer 26 praktisch spielfrei vorbeilaufen, so daß von oben gemäß dem Richtungspfeil a eingegebenes Gut nicht durch die Vorrichtung fallen kann, ohne mit genau definierter Geschwindigkeit auf die Prallplatte 29 gelaufen zu sein.

Der Anstellwinkel λ zwischen der Aufprallplatte 29 und der Bewegungsrichtung 28 des beschleunigten Materials ist verhältnismäßig klein; er beträgt zweckmäßigerweise zwischen 15 und 30° und ist auf jeden Fall kleiner als 45°, da sonst der Anteil der lediglich in das Schwenkgelenk 31 gehenden Kräfte, die also nicht als Reaktionskräfte in der Kraftmeßdose 32 gemessen würden, zu groß würde.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können sehr klein gebaut werden. Wenn eine Vorrichtung gemäß der Erfindung ein Schleuderrad mit einem Durchmesser von 0,3 m, einer Länge von 0,2 m und Mitnehmern mit einer radialen Höhe von 0.03 m ausgestattet ist und mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 10 m/sec angetrieben wird, was einer Drehzahl von etwa 600 Upm entspricht, dann beträgt das Durchsatzvolumen 216 mVh. was bei der Mengenmessung von Spänen mit einem spezifischen Schüttgewicht von 0,1 t/m³ einer stündlichen Durchsatzmenge von 21.6 t/h entspricht. Derartige Spanmengen können nur in sehr großen Spanmischern stündlich beleimt werden. Für viele Anwendungszwecke können die Vorrichtungen gemäß der Erfindung daher noch erheblich kleiner gebaut werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Mengenmessung von Materialströmen aus schiittfähigen Feststoffen mit Materialteiilchen unterschiedlicher Größe und insbesondere mit staubförmigen Materialteilchen, wobei eine mit einer Kraftmeßeinrichtung gekoppelte, im Weg des beschleunigten Materialstromes angeordnete Prallplatte vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf seinem Außenumfang mit Mitnehmern (6, 26) versehenes, den Materialstrom auf hohe und für alle Materialteilchen etwa gleiche Geschwindigkeit beschleunigendes, zylindrisches Schleuderrad (2, 22) vorgesehen ist, dem über einen Teil seines Außenumfangs und fast spielfrei gegenüber den Mitnehmern ein einen Kanal begrenzendes Leitblech, eine Leitplatte (7,27) od. dgl. ortsfest zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleuderrad (2,22) mit einer Umfangsgeschwindigkeit der Mitnehmer (6, 26) von mindestens 10 m/sec antreibbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Höhe der Mitnehmer (6,26) im Verhältnis zum Radius des Schleuderrades (2,22) klein ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßeinrichtung (12, 32) mit einem auf Mengenstrom pro Zeiteinheit geeichten Anzeigegerät (14, 33) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftmeßeinrichtung eine an sich bekannte Kraftmeßdose (12, 32) dient.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (U) etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung (13) des beschleunigten Materialstroms angeordnet ist.

7. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellrichtung der Kraftmeßeinrichtung (12) und die Bewegungsrichtung (13) des beschleunigten Materialstroms etwa miteinander fluchten.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (29) unter einem spitzen Winkel (λ) zur Bewegungsrichtung (28) des Materialstroms angeordnet ist.

9. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (29) an einem schwenkbaren Hebel (30) angebracht ist, der mit der Kraftmeßeinrichtung (32) gekoppelt ist, wobei die Schwenkrichtung des Hebels und die Verstellrichtung der Kraftmeßeinrichtung etwa gleich sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Schwenkpunkt von Hebel (30) und Prallplatte (29) in der Ruhelage der Prallplatte senkrecht unterhalb des Anlenk punktes (31) des Hebels, ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplane (H 29) unter einem Winkel zur Horizontalen angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstcllrichtung der Kraftmeßeinrichtung (12,32) horizontal ist.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Mengenmessung von Materialströmen aus schüttfähigen Feststoffen mit Materialteilchen unterschiedlicher Größe und insbesondere mit staubförmigen Materialteilchen, wobei eine mit einer Kraftmeßeinrichtung gekoppelte, im Weg des beschleunigten Materialstroms angeordnete Prallplatte vorgesehen ist. Aus der FR-PS 5 97 420 ist eine derartige Vorrichtung bekannt, bei der rieseifähiges Gut mittels eines mit

ίο Mitnehmern auf seinem Außenumfang versehenen Förderrades über ein Überlaufwehr geschoben wird und von dort im freien Fall auf eine schräg angeordnete Platte fällt, wobei die dabei auftretenden Reaktionskräfte als Maß für den Mengenstrom, d. h. als Maß für die pro Zeiteinheit über die Prallplatte laufende Materialmenge, gemessen werden.

Aus der OE-PS 1 27 027 ist eine Vorrichtung zur Anzeige des Gewichts von in rascher Folge anfallenden einzelnen Gegenständen, beispielsweise Zigaretten, bekannt, bei der diese Gegenstände mittels eines horizontal laufenden Förderbandes mit konstanter Geschwindigkeit herangefördert werden und hinter der Umlenkstelle des Förderbandes im freien Flug an eine senkrecht angeordnete, horizontal verschiebbare Aufprallplatte prallen, deren Verschiebeweg jeweils gemessen wird.

Aus der CH-PS 5 16 148 ist eine der eingangs vorausgesetzten Vorrichtung ähnliche Mengenmeßvorrichtung für rieseifähige Feststoffe bekannt, bei der die Prallplatte gegenüber der Vertikalen und gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet und horizontal verschiebbar ausgebildet ist, um Fehlereinflüsse auf Grund von Materialanhaftungen an der Aufprallplatte zu eliminieren.

Aus der US-PS 28 72 074 ist eine gleichartige Vorrichtung bekannt, bei der die Aufprallplatte an vertikalen Parallellenkern aufgehängt ist, so daß nur horizontale Verschiebungen auftreten können, wobei zur Messung der Horizontalkräfte eine Kraftmeßdose vorgesehen ist.

Die bekannten Vorrichtungen zur kontinuierlichen Messung von Materialströmen weisen einen fundamentalen Nachteil auf. Die Fallhöhe des Materialstroms kann insbesondere bei schneller Zuführung und über einen größeren Zugabebereich praktisch nicht konstant gehalten werden. Eine Konstanthaltung der Fallhöhe und der Anfangsgeschwindigkeit ist überhaupt nur bei gut rieselfähigen Materialien und bei deren Zuführung durch entsprechend bemessene Düsen möglich. Für schlecht rieselfähige Materialien, insbesondere für span- und faserartige Produkte, beispielsweise Holzspäne mit Ein/elpartikeln stark unterschiedlicher Größe, ist eine Mengenmessung mit solchen bekannten Vorrichtungen bei Einhaltung eines tragbaren Fehlertoleranzbereiches nicht möglich. Derartige Materialien müssen in einem horizontal angeordneten Bett, beispielsweise einem Spanbett, bis zur Fallstelle gefördert werden. Daraus folgt, daß bei unterschiedlichen Mengenströmen unterschiedliche Fallhöhen entstehen. Bei

<>" einer Soll-Fallhöhe von z. B. 30 cm kann je π ich Durchsatzleistung und Schüttgewicht die Höhe der zuzuführenden Materialien bis zu 30 cm und mehr variieren, so daß hierdurch Meßfehler von mehr als 100% entstehen können. Ein weiterer Nachteil besteht uarin, daß bei

'^ freiem Fall der Einfluß der Luftroibung einen erheblichen Störfaktor darstellen kann, der entscheidend vom spezifischen Gewicht und vom Durchmesser der einzelnen Partikel abhängt. Bei staubförmigen Materialien