DE2330010B1 - Vorrichtung zur Überwachung und Steuerung des Masseflusses freifließender Güter - Google Patents

Description

• Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die waagerecht angeordnete Meßstrecke zusammen mit der Förderleitung freitragend mit einem Festlager verbunden ist und die auf der Meßstrecke insgesamt lastende Masse fortlaufend durch Ermittlung der Biegelängenänderung der Meßstrecke mittels eines mit dem Festlager verbundenen induktiven Wegaufnehmers als elektrischer Spannungswert erfaßbar ist, welcher den Massedurchfluß in der Meßstrecke über eine auf die Fördereinrichtung einwirkende Regeleinrichtung beeinflußt.
• Damit ist erreicht, daß auch bei unmittelbar fest und flüssigkeitsdicht mit der Produktförderleitung verbundener rohrförmiger Meßstrecke Abweichungen des Produktflusses genau erfaßt und zu dessen Korrektur herangezogen werden können. Die Anwendung dieser Vorrichtung ermöglichst ohne besondere Schwierigkeiten die kontrollierbare Zuführung flüssiger oder pastenförmiger Massen zu einer Verarbeitungsvorrichtung. Durch ein entsprechend gewähltes Verhältnis von Außendurchmesser zu Innendurchmesser und zur Länge der Meßstrecke ist für diese eine lineare Federkennlinie mit einer bestimmten Steilheit erreichbar, die für die Empfindlichkeit und damit dem Wägebereich der gesamten Vorrichtung maßgebend ist. Dieses Maßverhältnis ist letztlich abhängig vom Produktdurchsatz und den gegebenen Förderbedingungen.
• Für die in vielen Fällen erforderliche Zuführung der flüssigen oder pastenförmigen Zuschlagstoffe in eine Verarbeitungsvorrichtung unter Druck ist gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß je eine Meßstrecke mit den Enden der als geschlossener Rohrbogen ausgebildeten Förderleitung verbunden ist.
• In dieser Ausbildung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft als geschlossene Rohrstreckenwaage wirksam.
• In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die biegeelastisch ausgebildete rohrförmige Meßstrecke an ihren Endseiten durch an einem Ringbund anliegende Spannscheiben jeweils mit einem Flansch verbunden ist, wobei der dem Festlager zugeordnete Flansch eine Konsole trägt, deren Länge der Meßstreckenlänge entspricht und an deren Ende der induktive Wegaufnehmer eingesetzt ist. Dieser induktive Wegaufnehmer ertastet in dieser Anordnung den durch die Durchbiegung der Meßstrecke an ihrer oberen Mantellinie auf diese Weise als elektrischer Spannungswert erfaßbaren analogen Weg, der nachfolgend über eine Regeleinrichtung mit dem Sollwert verglichen werden kann.
• Um auf einfache Weise auch eine Trennung zwischen den Leergewichten und den Füllgewichten der Vorrichtung zu ermöglichen, ist gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung die Meßstrecke auf der Seite ihres Festlagers mit dem Grundrahmen des als Wägebehälter ausgebildeten Sammelbehälters verbunden, wobei die Zuführungsleitung zwischen der Meßstrecke und dem Sammelbehälter vorgesehen ist.
• Die Merkmale der Erfindung werden an Hand der Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt F i g. 1 die rohrförmige Meßstrecke in Verbindung mit einer offenen Förderleitung, der zugehörigen Fördereinrichtung und dem Sammelbehälter für das zu fördernde Produkt, F i g. 2 eine mehrfach angeordnete Meßstrecke mit bogenförmiger und geschlossener Förderleitung in der Draufsicht, F i g. 3 die Ausbildung der Meßstrecke im Schnitt, F i g.4 die Anordnung der Meßstrecke in Verbindung mit einem Wägebehälter.
• Gemäß F i g. 1 und 3 besteht die Meßstrecke 1 aus einem rohrförmigen Einsatz 2, der zwischen zwei Flanschen 3 bzw. 4 austauschbar eingespannt ist. Zu diesem Zweck weist der Rohreinsatz 2 an seinen Endseiten Ringbunde 5 bzw. 5' auf, die als Anlage der Flanschen und der zugehörigen geteilten Spannscheiben 6 bzw. 6' dienen. Ein jeweils zwischen Flansch und Außenwandung des Rohreinsatzes angeordneter Nutring 7 dient zur Abdichtung der Meßstrecke.
• Der Rohreinsatz 2 ist durch entsprechende Formgebung, d. h. durch Festlegung eines geeigneten Verhältnisses zwischen dessen Außendurchmesser zu dessen Innendurchmesser und zu dessen Länge und bei Verwendung eines entsprechend elastischen, aber druckdichten Werkstoffes als Federelement wirksam. Dessen Federkennlinie ist auf Grund der Meßverhältnisse und der Werkstoffbeschaffenheit des Rohreinsatzes bestimmbar und maßgebend für die Empfindlichkeit der gesamten Meßeinrichtung. Die Abmessungen des Rohreinsatzes richten sich letztlich aber auch nach dem erforderlichen Produktdurchsatz und der hierfür geforderten Festigkeit des Rohreinsatzes.
• Parallel zum Rohreinsatz 2 und an dem mit einem Festlager zu verbindenden Flansch 3 ist eine biegesteife Konsole 8 befestigt. Diese Konsole trägt an ihrem freien Ende einen als induktiven Wegaufnehmer ausgebildeten Taststift 9, der die Längendehnung der Rohrstrecke bei deren Belastung und Durchbiegung erfaßt und als elektrischen Spannungwert einer Regeleinrichtung 10 zuführt. An Stelle des Taststiftes können auch Dehnungsmeßstreifen Anwendung finden.
• Die praktische Anwendung der Meßstrecke kann sowohl als Rohrstreckenwaage als auch in Verbindung mit einem Wägebehälter zur Überwachung und Steuerung der Dosierung von insbesondere flüssigen und pastenförmigen Stoffen erfolgen.
• In F i g. 1 und 2 ist die Funktion der Meßstrecke als Rohrstreckenwaage dargestellt. Hierzu ist die Meßstrecke einerseits mit einer freitragenden offenen Förderleitung 11 (F i g. 1) oder mit einer freitragenden geschlossenen Förderleitung 11' (F i g. 2) und außerdem mit einer Förderpumpe 13 bzw. 13' und einem Sammelbehälter 14 verbunden.
• Dabei befindet sich das Festlager der Meßstrecke am Flansch 3, der an den Flansch der Förderpumpe angeschlossen ist, so daß die Meßstrecke und die Förderleitung insgesamt freitragend angeordnet sind.
• Bei vollgefülltem Sammelbehälter 14 fördert die Förderpumpe 13 das einer Verarbeitungsvorrichtung 15 bzw. 15' zuzuführende Produkt über die Meßstrecke 1 und die Förderleitung 11. Die hierbei auf der Meßstrekke insgesamt einwirkende Streckenlast, die sich aus dem in der Zeiteinheit geförderten variablen Produktgewicht und den konstanten Einzellasten ergibt, bewirkt eine der Federkennlinie des Rohreinsatzes 2 der Meßstrecke 1 entsprechenden Durchbiegungsrate, die durch den Taststift 9 erfaßt wird. Der hierbei ermittelte Spannungswert wird in der Regeleinrichtung 10 mit dem Sollwert verglichen. Entsprechend dem Differenzwert steuert die Regeleinrichtung 10 die Drehzahl und damit die Förderleistung der Förderpumpe 13. Damit ist der Produktstrom zu einer Verarbeitungsvorrichtung in festgelegten und vom Verarbeitungsprodukt abhängigen Dosierraten regelbar. Zur genauen Erfassung des in der Zeiteinheit geförderten Produktgewichts muß hierbei allerdings jeweils die konstante Einzellast der Förderleitung und der Meßstrecke bekannt sein.
• Eine Vorrichtung zur fortlaufenden Ermittlung des reinen Produktzugabegewichts in der Zeiteinheit also ohne gleichzeitige Miterfassung von Einzellasten der Bauteile ist in F i g. 4 aufgezeigt. Hierbei ist der Sammelbehälter 14' als Wägebehälter ausgebildet und zusammen mit der Förderleitung 11" zur Meßstrecke mit dieser verbunden. Der Grundrahmen 17 des Wägebehälters dient als Festlager für den Flansch 3 der Meßstrecke 1. Durch Austarierung der Einzelgewichte von Sammelbehälter, Förderleitung und Meßstrecke kann nach Befüllung des Sammelbehälters das reine Produktzugabegewicht wiederum durch die Biegelängenänderung der Meßstrecke ermittelt werden. Im Verlauf der geregelten Zudosierung geht diese Biegelängenänderung entsprechend der Federkennlinie des Rohreinsatzes gleichmäßig zurück. Diese entsprechend der Produktentnahme in die Zeiteinheit aus dem Wägebehälter nach einer vorbestimmten Kennlinie zu erfolgende Biegelängenänderung wird in der Regeleinrichtung 10 mit dem jeweiligen Sollwert (Soll) verglichen und bei entsprechenden Differenzwerten durch Regelung der Leistung der Förderpumpe 13 bzw. 13' über die Antriebsdrehzahl des Motors M korrigiert. Zur Drehzahlkontrolle ist der Motor M über den Tachogenerator G mit der Regeleinrichtung 10 verknüpft.
• Mit der Anwendung der Meßstrecke in Verbindung mit einer Rohrstrecke oder einem Wägebehälter ist auf einfache Weise eine weitgehend genaue und von störenden die Meßergebnisse negativ beeinflussenden Beiwerten befreite Ermittlung der Zugabegewichte von Zuschlagstoffen zu einer Verarbeitungsvorrichtung ermöglicht.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Überwachung und Steuerung des Masseflusses flüssiger und pastöser Güter mittels einer in der Förderleitung einer Dosiereinrichtung zu einer Verarbeitungsvorrichtung angeordneten und mit einer Fördereinrichtung verbundenen Rohrstrecke, die als Meßstrecke zur Ermittlung des in der Zeiteinheit geförderten Gutes ausgebildet ist und der Weiterleitung des aus einem Sammelbehälter entnommenen Gutes dient, da du reh g e -k e n n zeichnet; daß die waagrecht angeordnete Meßstrecke (1) zusammen mit der Förderleitung (11, 11', 11") freitragend mit einem Festlager verbunden ist und die auf der Meßstrecke insgesamt lastende Masse fortlaufend durch Ermittlung der Biegelängenänderung der Meßstrecke mittels eines mit dem Festlager verbundenen induktiven Wegeaufnehmers (9) als elektrischer Spannungswert erfaßbar ist, welcher den Massedurchfluß in der Meßstrecke über eine auf die Fördereinrichtung (13, 13') einwirkende Regeleinrichtung beeinflußt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Meßstrecke mit den Enden der als geschlossener Rohrbogen ausgebildeten Förderleitung (11) verbunden ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die biegeelastisch ausgebildete rohrförmige Meßstrecke (1) an ihren Endseiten durch an einem Ringbund (6, 6') anliegende Spannscheiben jeweils mit einem Flansch (3, 4) verbunden ist, wobei der dem Festlager zugeordnete Flansch (3) eine Konsole (8) trägt, deren Länge der Meßstreckenlänge entspricht und an deren Ende der induktive Wegaufnehmer (9) eingesetzt ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstrecke (1) festlagerseitig mit dem Grundrahmen (17) des als Wägebehälter ausgebildeten Sammelbehälters (14') verbunden ist, wobei die Förderleitung (11") zwischen der Meßstrecke und dem Sammelbehälter vorgesehen ist.

   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung und Steuerung des Masseflusses flüssiger und pastöser Güter mittels einer in der Förderleitung einer Dosiereinrichtung zu einer Verarbeitungsvorrichtung angeordneten und mit einer Fördereinrichtung verbundenen Rohrstrecke, die als Meßstrecke zur Ermittlung des in der Zeiteinheit geförderten Gutes ausgebildet ist und der Weiterleitung des aus einem Sammelbehälter entnommenen Gutes dient, Bei vielen kontinuierlichen Verarbeitungsvorgängen, wie z. B. bei Misch- und Knetvorgängen in Schneckenmaschinen, besteht das Erfordernis einem zu verarbeitenden Grundmaterial Zuschlagstoffe, von flüssiger oder pastenartiger Konsistenz in einer bestimmten Dosierrate gleichförmig zuzuführen. Dabei ist die Genauigkeit, mit welcher diese Zugabe erfolgt, in hohem Maße mitbestimmend für die Güte des Endproduktes.

   Um diese Genauigkeit zu erzielen, ist aber Voraussetzung, daß die Messung und nachfolgend die darauf beruhende Regelung des Zugabestromes nicht von störenden Beiwerten beeinflußt wird.

   Es ist bekannt, die Dosierung flüssiger Zuschlagstoffe mittels sogenannter Rohrstreckenwaagen zu überwachen, die zu diesem Zweck in den Fluß dieser Zuschlagstoffe eingeschaltet werden. Dabei wird der dem Durchflußgewicht des Zuschlagstoffes entsprechende Neigungswinkel der an einem Drehpunkt angelenkten Rohrstreckenwaage auf mechanischem Weg ermittelt und als Istwert mit dem Sollwert verglichen, so daß der so erhaltene Korrekturwert zur Beeinflussung der Fördereinrichtung des Zuschlagstoffes herangezogen werden kann.

   Da zwischen der drehbeweglichen Rohrstreckenwaage und der Förderleitung von der Fördereinrichtung zur Rohrstreckenwaage keine starre Verbindung bestehen kann, ist dieser Übergang mit einem flexiblen Rohrkompensator ausgebildet, dessen begrenzte Flexibilität die Wägegenauigkeit jedoch störend beeinflußt.

   Dieser störende Einfluß ist insbesondere deshalb sehr gravierend, weil für die ebenfalls aus Gründen möglichst genauer Einflußnahme auf die Dosierung anzustrebende kurzzeitige Lokalisierung eventueller Gewichtsabweichungen möglichst kleine Streckenlasten erfaßt werden sollen.

   Bei kleiner Meßstrecke wirkt sich der die Wägung stets ungleich beeinflussende Beiwert des Rohrkompensators aber besonders stark aus. Dieser Beiwert erhöht sich außerdem dann, wenn hochviskose Produkte unter Druck gefördert werden sollen und sehr kräftige Rohrkompensatoren erforderlich sind.

   Aus der DT-OS 1 498458 ist auch eine Vorrichtung bekannt, die zur Überwachung und Beeinflussung eines fließfähigen Gutstromes ein rohrartiges Meßglied aufweist, dessen Inhalt in Abhängigkeit der ermittelten Kraft veränderbar ist.

   Diese nur für pulverförmiges oder körniges Gut geeignete Vorrichtung überträgt eine in axialer Richtung auf Grund der Wandreibung des Gutes entstehende Kraft auf eine Kraftmeßeinrichtung, mit deren Hilfe Abweichungen des durch das Meßglied fließenden Gutstromes ermittelt werden sollen.

   Abgesehen davon, daß diese Vorrichtung für die Ermittlung des Massestromes flüssiger oder pastöser Güter nicht geeignet ist, haftet ihr zudem der Nachteil an, daß sie keine genaue Gewichtsbestimmung ermöglichen kann, da die Krafteinwirkung auf die Meßeinrichtung ausschließlich eine Funktion des Reibungsbeiwertes des durch das Meßglied fließenden Gutes und der Strömung selbst ist. Bei mehr oder weniger gedrosseltem Gutstrom ergeben sich daher trotz gleichen Volumengewichts im Meßglied unterschiedliche Meßwerte.

   Außerdem beeinflußt der bei dieser Vorrichtung ebenfalls erforderliche flexible Faltenbalg die Genauigkeit des Meßergebnisses.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die vorerwähnten Nachteile ausschließt und trotz flüssigkeitsdichter und unmittelbarer Verbindung der Meßstrecke mit der Förderleitung zur Verarbeitungsvorrichtung eine weitgehend genaue Überwachung und Steuerung des Massestromes flüssiger und pastöser Güter ermöglicht.