DE2425732C3 - Meß-und Dosiervorrichtung für fließfähige Materialien - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meß- und Dosiervorrichtung für fließfähige Materialien mit einer in deren Zubringerweg in einer horizontalen Ebene angeordneten, sich drehenden Scheibe zur zentrifugalen Bewegung der darauf auftreffenden Materialien gegen eine umgebende Prallwand, von der aus die abwärts w fallenden Materialien auf ein unterhalb der Drehscheibe angeordnetes Meßelement auftreffen, das auf die von der Fallhöhe der Materialien abhängige Kraft als Maß für den Materialdurchsatz anspricht und eine geneigte Auftrefffläche aufweist 5->

Bei einer aus der DE-AS 1215 948 bekannten Vorrichtung dieser Art ist die Prallwand nach unten konvergierend ausgebildet und endet in einer zentralen Materialdurchflußöffnung, unterhalb von welcher die kugelförmig mit einem dieser MaterialdurchlaOöffnung w> im wesentlichen gleichen Durchmesser ausgebildete Auftrefffläche des Meßclements angeordnet ist. Das Meßelement ist am innneren Ende eines in der Kugelmitte angreifenden Waagebalkens befestigt, dessen Drehlager außerhalb eines das Meßelement μ umgebenden Gehäuses angeordnet ist, das unmittelbar an die Matcrialdurchflußöffnung der Prallwand anschließt und eine zentrale Materialabflußöffnung an einer Stelle unterhalb des Meßelements aufweist Das äußere Ende des Waagebalkens Oberstreicht die Meßskala eines Meßinstruments, so daß jeder durch die auf die kugelförmige Auftrefffläche des Meßelements auftreffenden Materialien bewirkte Ausschlag dieses Waagebalkens unmittelbar an dieser Meßskala als ein dem jeweiligen Materialdurchsatz entsprechendes Maß abgelesen werden kann.

Ein Nachteil dieser bekannten Meß- und Douervorrichtungen besteht darin, daß durch die nach unten konvergierende Ausbildung der Prallwand die einzelnen Materialteilchen unterschiedliche Fallgeschwindigkeiten erhalten, indem sie auf ihrem weiteren Weg hol zu der zentralen Materialdurchnußöffnung der Prallwand verschieden hohen Reibungskräften unterliegen, so daß daraus entsprechend unterschiedliche Kräfte resultieren, mit denen die einzelnen Materialteilchen auf die kugelförmige Auftrefffläche des Meßinstruments auftreffen. Dadurch ergeben sich entsprechende Meßfehler, die sich mit den Meßfehlern summieren, die durch die zu Materialanhäufungen neigende kugelförmige Auftrefffläche des Meßelements bedingt sind. Diese durch eine Materialanhäufung auf der Auftrefffläche des Meßelements bedingten zusätzlichen Meßfehler können dabei in der Richtung differenziert werden, daß eine auf die dem Drehlager des Waagebalkens abgewandte Seite der Auftrefffläche des Meßelements konzentrierte Materialanhäufung wegen des unterschiedlich großen Drehmoments einen größeren Ausschlag des Waagebalkens hervorruft als eine auf die dem Drehlager zugewandte Seite der Auftrefffläche konzentrierte Materialanhäufung, wobei noch eine weitere, sehr wesentliche Fehlerquelle dadurch gegeben ist. daß auch der Messerbalken durch seine Anordnung im Materialabflußweg zu solchen Materialanhäufungen neigt welche die Meßergebnisse erheblich verfälschen können.

Die vorgeschilderten Meßfehler, die bei den bekannten Meß- und Dosiervorrichtungen auftreten, sind selbstverständlich auch abhängig von der Beschaffenheit der fließfähigen Materialien, deren Matcrialdurchsatz damit gemessen wird, sowie weiterhin auch von der Häufigkeit mit der dieser Materialdurchsatz für dosierte Abfüllzwecke unterbrochen wird. Die Meßfehler sind mithin um so größer je kleiner das Gewicht dieser fließfähigen Materialien ist und je häufiger der Materialdurchsatz in einer bestimmten Zeiteinheit unterbrochen wird, um bestimmte Materialmengen in nacheinander an de» Materialabflußöffnung der Vorrichtung bereitgestellte Behältnisse abzufüllen. Die fließfähigen Materialien, die mittels solcher MeB- und Dosiervorrichtungen eine Handhabung erfahren sollen, können eine sehr große Variationsbreite aufweisen und reichen von den freifließenden Feststoffen mit einer besonderen Teilchenform, wie Korn, Salz oder granulierter Zucker, über die nichtklebenden Liquide bis zu den pulverförmigen Materialien mit haftenden Eigenschaften, wie Mehl oder Puderzucker, Die für dosierte Abfüllzwecke in Rede stehenden Gewichtsmengen haben dabei gleichzeitig die Größenordnung zwischen wenigen Gramm und mehreren Tonnen je Zeiteinheit beispielsweise je Sekunde, so daß häufig nur ein Bruchteil einer Sekunde zur Verfügung steht, um nach Beendigung des Füllvorgangcs eines Behältnisses unterhalb der Materialabflußöffnung der Vorrichtung ein neues Behältnis für den nächsten Füllvorgang anzuordnen.

Mit im wesentlichen denselben Meßfehlern sind auch

die Meß' und Dosiervorrichtungen gemäß der US-PS 32 69181 behaftet, bei denen im Zubringerweg der Materialien ein Drehteil mit einer konischen Auftreiniäche vorgesehen ist, deren Spitze oben liegt und die von einer senkrechten Prallwand umgeben ist, welche sich nach unten in einer nach unten konvergierend ausgebildeten Leitfläche fortsetzt, die in einer zentralen Materialdurchflußöffnung endet, unterhalb von welcher eine nach unten divergierende Auftreffflädie eines Meßelements angeordnet ist Gleiche Meßfehler treten auch auf bei den Meß- und Dosiervorrichtungen nach der DE-OS 19 54 251, bei denen im Zubringerweg der fließfähigen Materialien eine konische Auftrefffläche stationär angeordnet ist, deren Spitze ebenfalls oben liegt und die von einer durch ein konzentrisch angeordnetes Rohrteil gebildeten senkrechten Leitfläche für die Materialien umgeben ist, die am Ende dieser Leitfläche, von einer ebenfalls nach unten divergierend ausgebildeten Auftrefffläche eines Meßelements aufgefangen werden, das in der Achse des Rohrteils abgestützt ist Auch bei diesen MeB- und Dosiervorrichtungen erfahren die einzelnen MaterialteDdum unterschiedliche Fallgeschwindigkeiten entlang ihres Zubringerweges hin zu dem Meßelement, dessen Auftrefffläche so ausgebildet ist, daß gewisse Materialanhäufungen unvermeidbar sind, weshalb auch mit diesen Vorrichtungen präzise Messungen und Dosierungen nicht möglich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine MeB- und Dosiervorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß damit präzisere Messungen möglich sind, wobei für den Materialdurchsatz auch eine für dosierte Abfüllzwecke diskontinuierliche Steuerungsmöglichkeit gegeben sein soll.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einer Meß- und Dosiervorrichtung der eingangs genannten Art die Prallwand senkrecht oder nach unten divergierend ausgebildet und daß die Auftrefffläche des Meßelements durch die in Richtung auf eine zentrale Materiaiabflußöffnung hin konvergicrende Innenwand eines Rohrteils gebildet ist

Bei einer Meß- und Dosiervorrichtung dieser Ausbildung wird zunächst durch die im Zubringerweg der fließfähigen Materialien in einer horizontalen Ebene angeordnete, sich drehende Scheibe die gesamte kinetische F.nergie der darauf auftreffenden Materialteilchen vernichtet, so daß für deren vertikale Bewegungskomponente ein Nullbezugspunkt erreicht ist, der auch für die anschließende zentrifugale Bewegung der Materialteilchen gegen die umgebende so Prallwand beibehalten wird. Indem diese Prallwand senkrecht oder nach unten divergierend ausgebildet ist, erfahren damit alte Materialteilchen nach ihrem Auftreffen auf diese Prallwand eine gleiche Fallgeschwindigkeit und auch eine gleiche Fallhöhe, so daß v> auch die Kräfte gleich sind, mit welcher die Materialteilchen dann auf die Auftrefffläche des Meßelements auftreffen. Durch die konvergierende Ausbildung dieser Auftrefffläche des Meßelements in Richtung auf eine zentrale Materialabflußöffnung hin ist dabei gleichzeitig w> gewährleistet, daß auf dieser Auftrefffläche keine Materialanhäufungen stattfinden, so daß die Meßgenauigkeit des Meßelements ohne entsprechende Meßfehler ist. weil es gleichzeitig wegen der zentralen Ausbildung der Materialabflußöffnung möglich ist, die Halterung für dieses Meßelcment außerhalb des Materialweges anzuordnen. Damit ist gleichzeitig gemäß einer vorteilhaften Ausbildung eier Erfindung die Möglichkeit gegeben, dieses. Meßelement resp, seine Halterung unmittelbar ^mit einer den Materialdurchsatz durch die Vorrichtung steuernden Steuereinrichtung zu koppeln, 50 daß unter Beibehaltung dieser Meßgenauigkeit der Materialdurchsatz für dosierte Abfüllzwecke entsprechend präzise diskontinuierlich gesteuert werden kann.

Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen erfaßL

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung schematisch dargestellt, welche die Meß- und Dosiervorrichtung in einer teilweise geschnittenen Vorderansicht zeigt

Die Meß- und Dosiervorrichtung umfaßt einen Speicher für die fließfähigen Materialien, der im einfachsten Fall ein Fülltrichter 1 sein kann, sofern die Materialien Feststoffe sind. Im Falle von Liquiden oder anderen Stoffen wird der Speicher ein Flüssigkeitstank oder ein anderes, zur Speicherung dieser Materialien geeignetes Behältnis sein. An den Fülltrichter 1 ist eine Zubringeiniichtung 2 angeschlossen, die eine Materialeinflußöffnung 2a aufweist, unterhalt von welcher eine in einer horizontalen Ebene angeordnet und mittels einer Antriebsspindel 4 in Drehung versetzbare Scheibe 3 vorgesehen ist Auch die Ausbildung der Zubringeinrichtung 2 ist materialabhängig und ist im einfachsten Fall ein Rohrstück, sofern freifließende Feststoffe oder nichtklebende Liquide gehandhabt werden, die dann aus dem Speicher über dieses Rohrstück im freien Fall nach unten auf die durch die Scheibe 3 dargebotene Auftrefffläche bewegt werden. Die Zubringeinrichtung 2 kann mit einer ggf. veränderlichen Schleuse, einem Ventil oder einer anderen geeigneten Einrichtung zur Steuerung des Materialdurchsatzes ausgerüstet sein, und sie kann auch eine Förderschnecke oder ein sonstiges Fördermittel umfassen, so beispielsweise auch eine Verdrängerpumpe, um schwieriger zu handhabende Materialien zu der Scheibe 3 hin zu bewegen, deren Rand 3A im übrigen leicht aufgewölbt sein kann, um bei einem alternativ ebenfalls zum Zwecke einer Steuerung des Materialdurchsatzes durch ein Ausschalten beispielsweise eines für die Antriebsspindel 4 vorgesehenen Elektromotors vorübergehend bewirkten Stillstand der Scheibe 3 ein Abwärtsfallen der Materialien von dieser Scheibe zu verhindern.

Die Scheibe 3 ist von einem konzentrisch zu der Antriebsspindel 4 angeordneten zylindrischen Rohrteil

5 umgeben, dessen Innenwand eine senkrechte Prallwand für die Materialien darbietet, die durch die sich drehende Scheibe 3 zentrifugal gegen diese Prallwand bewegt werden. Die Prallwand kann alternativ auch nach unten divergierend ausgebildet sein, um somit wie eine solche senkrechte Prallwand eine gleiche Fallhöhe, und mithin eine gleiche Fallgeschwindigkeit für die von dieser Prallwand abwärts fallenden Materialien zu erreichen. Das Rohrteil 5 ist an einem äußeren Gehäuse

6 befestigt, das ebenfalls zylindrisch ausgebildet ist und an seinem unteren Ende in einen konvergierenden Abschnitt übergeht, der eine zentrale Materiaiabflußöffnung 6A aufwebt. Innerhalb dieses konvergierenden Gehäuseabschnitts ist ein Meßelement in der Ausbildung eines kegelstumpfförmigen Rohrteils 7 angeordnet, dessen Innenwand eine mithin in Richtung auf die zentrale Materialabflußöffnung 6A hin konvergierende Auftrefffläche für die von der Prallwand des zylindrischen Rohrteils 5 abwärts fallenden Materialien darbietet, die damit auf dieser Auftrefffläche eine von ihrer Fallhöhe abhängige Kraft als Maß für den Materialdurchsatz erzeugen, auf welche das MeBeIe-

ment anspricht.

Das kegelstumpfförmige Rohrteil 7 ist über zwei abgewinkelte Streben 8, die durch den konvergierenden Abschnitt des Gehäuses 6 hindurchtreten, an elastischfedernden Auslegerarmen 9 befestigt, die eine ortsfeste Abstützung 9A haben. Mit dieser durch die Streben 8 und die Auslegerarme 9 gebildeten Halterung für das Meßelement ist auch der Kern 10/4 eines induktiven oder kapazitiven Wandlers 10 verbunden, so daß jede an dieser Halterung auftretende Ortsveränderung unter dem Einfluß der auf die Auftreffflächc des Mcßelements auftreffenden Materialien für eine Meßwerterfassung durch den Wandler 10 ausgewertet wird. Die an der Halterung des Meßelements festgestellte Ortsveränderung ist mithin ein Maß für den Materialdurchsatz, das außer auf die von der Fallhöhe der Materialien und mithin von deren vertikaler Bewegungskomponente

Kiäfi aüüii

vuii uei vei iikalcii

Komponente der Reibungskräfte zwischen den Materialien und der durch die Innenwand des kegclstumpfförmigen Rohrteils 7 dargebotenen Auftrefffläche des Mcßelements abhängt, dessen Halterung mithin völlig außerhalb des Materialwcgcs angeordnet ist, dessen Ende durch ein unterhalb der zentralen Materialabflußöffnung 6/1 angeordnetes Förderband 11 gebildet ist.

Die durch den Wandler 10 festgestellte Ortsveränderung des Meßelements resp. von dessen Halterung kann über ein angeschlossenes, geeignet kalibriertes Meßgerät 12 zur Anzeige gebracht werden, um so eine visuelle Anzeige der jeweiligen Fließrate der Materialien zu erhalten. Alternativ kann diese Ortsveränderung auch mittels eines an den Wandler 10 angeschlossenen Integrators 10 über der Zeit integriert werden, um an einem daran angeschlossenen, geeignet kalibrierter weiteren Meßgerät 14 eine visuelle Anzeige dei Materialmenge zu erhalten, die mit der Vorrichtung ir der Zeiteinheil gemessen wird. An die beiden Mcßgerä "> te 12 und 14 ist außerdem noch eine Steuereinrichtung 15 angeschlossen, mittels welcher der Materialdurchsati durch die Vorrichtung gesteuert werden kann, inden diese Steuereinrichtung 15 entweder mit der Zubring einrichtung 2 resp. einer für diese vorgesehcnei Schleuse oder einer anderen, für eine Untcrbrcchunf des Materialdurchsatzcs im Zubringerweg der fließen den Materialien geeigneten Einrichtung oder/und mi dem für den Antrieb der Antriebsspindcl 4 der Scheibe: vorgesehenen Elektromotor verbunden ist. Es is folglich möglich, fiber diese Steuereinrichtung 15 füi dosierte Abfüllzweckc einen diskontinuierlichen Mate rialdurchsatz zu steuern, wobei es für diesen Abwen uüiigäfüii HÜCu ucäüiidcrS ÄWcCkiTiäuig erscheinen kdiiii für das zylindrische Rohrteil 5 auch Mittel vorzusehen durch welche die durch dessen Innenwand der Materialien dargebotene Prallwand in vorzugsweise vertikale Schwingungen versetzt werden kann, um so zi verhindern, daß klebende Materialien an diesel Prallwand haften bleiben, wenn der Matcrialdiirchsati unterbrochen wird und die sonst Meßfehler erzeuger könnten, wenn durch die Steuereinrichtung 15 dci Materia&Airchsatz durch die Vorrichtung wieder aufgc nommen wird.

Anstelle eines induktiven oder kapazitiven Wandler zur Erfassung jeder Ortsveränderung des Meßelcmcnt!

resp. seiner Halterung kann -alternativ auch cir pneumatischer oder hydraulischer Wandler vorgeseher

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Meß- und Dosiervorrichtung für fließfähige Materialien, mit einer in deren Zubringerweg in einer horizontalen Ebene angeordneten, sich drehenden Scheibe zur zentrifugalen Bewegung der darauf auftreffenden Materialien gegen eine umgebende Prallwand, von der aus die abwärts fallenden Materialien auf ein unterhalb der Drehscheibe angeordnetes Meßelement auftreffen, das auf die von der Fallhöhe der Materialien abhängige Kraft als Maß für den Materialdurchsatz anspricht und eine geneigte Auftreff fläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallwand senkrecht oder nach unten divergierend ausgebildet und daß die Auftrefffläche des Meßelements durch die in Richtung auf eine zentrale Materialabflußöffnung (6A) hin konvergierende Innenwand eines Rohrteils (7) gebildet ist.

2. Meß- und Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halterung für das Meßelement elastisch-federnde Auslegerarme (8,9) vorgesehen sind, deren Ortsveränderung durch einen mit Meß- und Anzeigegeräten (12, 14) verbundenen Wandler (10) abgetastet wird.

3. Meß- und Dosiervorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement resp. seine Halterung mit einer den Materialdurchsatz durch die Vorrichtung steuernden Steuereinrichtung (15) gekoppelt ist.

4. Meß- und Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallwand durch eine*; Schwingungserzeuger in vorzugsweise vertikale .Schwingungen versetzbar ist

5. Meß- und Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallwand durch die Innenwand eines zur Drehachse der Scheibe (3) konzentrisch angeordneten zylindrischen Rohrteils (5) gebildet ist