DE2442188A1

DE2442188A1 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen messen der massenflussdichte eines materials pro zeiteinheit

Info

Publication number: DE2442188A1
Application number: DE2442188A
Authority: DE
Inventors: Cornelius Otto Dipl In Jonkers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-09-03
Filing date: 1974-09-02
Publication date: 1975-03-27
Also published as: DE2442188B2; NL175854C; DE2442188C3; JPS5056257A; GB1429879A; PL90022B1; NL7312131A; FR2242667A1; NL175854B; JPS5756684B2; US4063456A; FR2242667B1

Description

Anmelder: Cornelius Otto Jonkers,
Morshoekweg 5
Hengelo (Q) / Niederlande

Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen-Messen der Massenflußdichte eines Materials pro Zeiteinheit

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen der Massenflußdichte eines Materials pro Zeiteinheit durch Messung der durch eine Änderung der Bewegungsrichtung hervorgerufenen Auf-. treffkraft des Materials. . .

Die "Erfindung ist. insbesondere für'das Messen der Massenflußdichte eines kontinuierlichen Flusses von auf einem Bandförderer herangeführtem Material, beispiels-weise sperrigem Material, gedacht, kann aber auch bei einem unterbrochenen Materialfluß, beispielsweise bei gefüllten Behältnissen oder Säcken, angewandt werden. "Kontinuierliches Messen" bedeutet im Rahmen dieser Anmeldung, daß auch bei unterbrochenem Materialflüß die Messung durchgehend, d.h. zumindest immer dann, wenn zu, messendes Gut befördert wird, vorgenommen wird.

Ein bekanntes Verfahren zum kontinuierlichen Messen der Massenflußdichte eines Materials arbeitet mit einer sogenannten Förderbandwaage. Hierbei wird das Material mittels eines Förderbandes transportiert und der bzw.

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das von dem Förderband in senkrechter Richtung nach unten auf seine Tragrollen ausgeübte Druck bzw. Gewicht gemessen. Gleichzeitig wird auch die Bandgeschwindigkeit gemessen. Die Multiplikation dieser beiden Faktoren ergibt die Massenflußäichte des Materials pro Zeiteinheit. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß nicht nur das Gewicht des transportierten Materials sondern auch das Gewicht des Förderbands gemessen wird. Das Förderband hat aber nicht durchgehend das gleiche Gewicht, und zwar einmal deswegen, weil es nicht gleichmäßig dick ist, und zum anderen wegen des ständig örtlich am Förderband haftenbleibenden Gutes. Dieses bekannte Verfahren ist daher nicht sehr genau, wobei eine Ungenauigkeitsmarge von Λ bis 2 % des zu messenden Gewichtes normal ist.

Ein weiteres Verfahren zum kontinuierlichen Messen der Massenflußdichte eines Materials wird in der niederländischen Patentanmeldung No. 7Ο·15227 beschrieben. Nach diesem Verfahren wird nicht das senkrecht auf das Förderband einwirkende Gewicht des Materials sondern die für die Beschleunigung des Materials auf Bandgeschwindigkeit notwendige horizontale Kraft gemessen. Dieses Verfahren basiert auf dem zweiten Bewegungsgesetz von Newton, wonach die Änderung der Bewegung einer Masse pro Zeiteinheit der auf diese Masse in Sichtung der Bewegungsänderung einwirkenden Kraft proportional ist. Bei einem horizontalen Bandförderer mit

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einer konstanten Bandgeschwindigkeit']!,.' auf den das zu messende Material rein senkrecht aufgeladen wird,■ist die Einwirkung dieser von noch nicht Bandgeschwindigkeit be-, sitzendem Material ausgeübten Kraft das Multiplikationsprodukt von Bandgeschwindigkeit und prb Zeiteinheit'auf das Band geladener Materialmasse-nachder Formel

ρ __ _u dm ;>■·· ·."-"■

Nach Messen der Kraft F und der Bandgeschwindigkeit u ist daher eine Bestimmung der pro Zeiteinheit geförderten Masse bzw. der Massenflußdichte j^ dadurch möglich, daß man die gemessene Kraft F durch u dividiert. In der vorstehend erwähnten niederländischen Patentanmeldung wird das Messen der Kraft F dadurch möglich gemacht, daß der Bandförderer in horizontaler Richtung frei bewegbar angeordnet und die in horizontaler Richtung durch das auf das Förderband fallende Material ausgeübte Kraft an diesem Band gemessen wird. . '

Ein Vorteil dieses zweiten Verfahrens besteht darin, daß das Gewicht des Förderbandes keine Rolle spielt, so daß im Vergleich zu dem zuerst beschriebenen Verfahren ein größerer Genauigkeitsgrad erreicht wird." Jedoch besteht der Nachteil dieses Verfahrens darin, daß der Bandförderer in seiner Gesamtheit in horizontaler Richtung reibungslos bewegbar angeordnet sein muß, um ein genaues Kessen der Kraft F zu ermöglichen. Dieses Erfordernis führt insbesondere

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bei großen, breiten und schweren Bandförderern zu Konstruktionsschwierigkeiten und im praktischen Gebrauch zu Nachteilen, beispielsweise einer" hohen Störungsanfälligkeit.

Wenn auch auf andere. Art und Weise so soll auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung das zweite Newton'sehe Bewegungsgesetz Anwendung finden. Wie dies geschieht, ergibt sich aus der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung.

Gemäß dem zweiten Newton¹sehen Bewegungsgesetz ist die Situation bei der Erfindung so, daß bei konstanter Bandgeschwindigkeit ja des in horizontaler Eichtung bewegten Förderbandes (im folgende horizontale Bewegungskomponente u genannt) die horizontale Auftreffkraft F des Materials gleich u»-J^ ist, so daß sich auch hier die Masßenflußdichte rr durch den Quotienten der beiden gemes-

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eenen Werte F und u bestimmt. Die Auftreffkraft Ϊ wird hier aber mit Hilfe der Auftreffeinrichtung gemessen, die getrennt' von der Fördervorrichtung angeordnet ist und deren Abmessungen sehr klein gehalten werden können. Der Vorteil einer derartigen Anordnung besteht darin, daß bekannte und gebräuchliche Fördereinrichtungen verwendet Verden können, so daß keine kostspieligen baulichen Veränderungen an bereits vorhandenen Anlagen notwendig und neu hergestellte Anlagen nicht aufwendig sind. Darübe^hinaus ist es wegen der kleinen

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Abmessungen der Auftreffvorrichtung leicht, sie in ausreichendem Maße gegen Einflüsse von außen zu schützen.

Da einzig und allein die vom Material auf die Auftreff einrichtung au sgeübte Auftreffkraft zu messen ist, wobei das G'ewicht der Auf treff einrichtung mit dem in, ihr befindlichen Material keine Rolle spielt und auch nicht spielen darf, wird vorzugsweise die Auftreffkraft nur in horizontaler Richtung gemessen. Da auch die Auftreffkraft des die Auftreffeinrichtung verlassenden Materials keine Holle spielen darf, sollte das Material die Auftreffeinrichtung vorzugsweise rechtwinkelig zur horizontalen Meßrichtung verlassen.

Aus all dem ergibt sich, daß die zu messende horizontale Auftreffkraft F sich proportional zur Geschwindigkeit xi des horizontalen Förderbandes verhält, mit der das Material in der Einrichtung gefördert wird. Verläuft die Bewegungsbahn nicht wirklich" horizontal, sondern in einem Winkel zur Horizontalen, so stellt die Geschwindigkeit u in der Messung die horizontale Komponente der Geschwindigkeitsgröße dar, deren andere Komponente senkrecht verläuft.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise des weiteren dadurch gekennzeichnet, daß das Material von einer Fördervorrichtung in einen Auftreffangkasten entleert wird, aus dem es in einer zur horizontalen Bewegungskomponente rechtwinklig verlaufenden Richtung nach unten abfließen' kann,

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wobei der Auftreffangkasten mittels einer die Kraft in Richtung der horizontalen Bewegungskomponente messenden Kraftmeßvorrichtung an der ihn umgebenden ortsfesten Konstruktion befestigt ist.

In einigen Fällen ist auch ein Verfahren vorteilhaft, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Material von der Fördervorrichtung auf ein Förderband gekippt wird, dessen Förderbewegung rechtwinklig zur horizontalen Bewegungskomponente des zugeführten Materials liegt, und an dem die horizontale Auftreffkraft des Materials in Sichtung der Bewegungskomponente des zugeführten Materials gemessen wird. Zwischen der bekannten oder leicht zu messenden Geschwindigkeit der das Material zuführenden Fördervorrichtung und der Geschwindigkeit des sich mit der Fördervorrichtung bewegenden Materials sollte kein Unterschied bestehen.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung ist durch die im Patentanspruch 4- genannten Merkmale gekennzeichnet.

In der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, zeigt:

Fig. 1 in schematischer Form ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine gegenüber der in Fig. 1 verwendeten geänderte Auftreffvorrichtung;

Fig. 3 eine Vorderansicht der Auftreffvorrichtung gemäß Fig. 2, und

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Fig. 4 in schematischer Form ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der wichtigsten Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die einen mit einer konstanten Bandgeschwindigkeit u betriebenen horizontalen Bandförderer 1 aufweist. An dem in Fig. 1 rechten Ende des Bandförderers wird das Material abgekippt und fällt unter dem Einfluß der Schwerkraft frei nach unten. Die Fallgeschwindigkeit des Materials vergrößert sich proportional zur Fallzeit, - wobei bei so kurzen Entfernungen wie hier der Luftwiderstand unberücksichtigt bleiben kann -, während die horizontale Bandgeschwindigkeit u während des kurzen vom Material Eurückgelegten Vegee konstant bleibt. Das Material fließt somit mit der horizontalen Geschwindigkeit skomponente u durch eine Einlaßöffnung 2 in einen Auftreffangkasten 3 der Vorrichtung, trifft auf die Bückwand des Auftreffangkastens 3 auf und prallt zurück, wobei es teilweise auf die Rückwand und teilweise auf im Inneren des Auftreff-Fangkastens 3 angeordnete vertikale Leitwände 4 auftrifft. Die Zwischenräume zwischen den Leitwänden 4 und . den Wänden des Auftreff-iangkasten· 3 sind schaai und lang, so daß die Materialeinheiten die Vorrichtung in einer Hichtung verlassen, die genau rechtwinklig eurluführungsbahn des Materials verläuft. Der Auftreff-Fangkaiten 3 ist an Blattfedern 5 aufgehängt und ausschließlich in Längsrichtung

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ORIGINAL INSPECTED:

verlaufende geschlossene Abflußrinne 8. In dieser fiinne 8" können vertikale Leitwände 9 vorgesehen sein, die sicherstellen, daß das Material die Abflußrinne 8 in einer FaIlrichtung w,verläßt, die genau rechtwinklig zur horizontalen Bewegungsbahn vl verläuft. Die Fallrichtung w braucht nicht unbedingt senkrecht zu sein, wichtig ist nur, daß sie rechtwinkelig zur gemessenen horizontalen Geschwindigkeitekomponente u_ verläuft.

Fig. 4- zeigt eine weitere Möglichkeit, wie der Übergang des Materials von der horizontalen Zuführungsbahn in eine rechtwinklig dazu verlaufende Abwärtsbewegung verwirklicht werden kann. Las Material, das auf ein·» Bandförderer mit der Geschwindigkeit u in die Vorrichtung gelangt, fällt auf das Band eines.Förderers 10, dessen Forderrichtung rechtwinklig zur horizontalen Bewegungsbahn des ankommenden Materials verläuft. Der Förderer 10 ist in Fig. 4 ale Bandförderer dargestellt. Es können aber auch andere Pörder·*:¹ arten Anwendung finden, beispielsweise Förderer mit einer Schüttelrinne, Gleitrinne u. dgl., da die Geschwindigkeit selbst, mit der das Material befördert wird, nicht so wichtig ist und auch nicht gemessen zu werden braucht. I Der Eahmen des Förderers 10 ist an Blattfedern 5 aufgehängt,.' die dem Förderer einige Bewegungsfreiheit in Längsrichtung der Bewegungsbahn u erlauben, wobei die Auftreffkraft F des Materials mittels einer Meßeinrichtung 6 gemessen wird. Um zu.vermeiden, daß Material seitlich vom Förderer fällt,

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der Zuführungsbahn bewegbar. Die Blattfedern 5 üben zwischen dem Auftreff-Fangkasten 3 und einer die Auftreffkraft F dee Materials messenden Meßeinrichtung 6 eine positive Vorspannkraft aus, durch, die der Auftreff-Fangkasten 3 ständig in Kontakt mit der Meßeinrichtung 6 gedrückt wird. Es ist selbstverständlich, daß sich die Auftreffkraft F des Materials nach Subtraktion der Vorspannkraft ergibt. Das Material verläßt den Auftreff-Pangkasten 3 mit der nach unten gerichteten Geschwindigkeit w. Diese Geschwindigkeit w, die genau senkrecht nach unten gerichtet ist, hat auf die Genauigkeit des Meßer- ·* keinen nachteiligen Effekt, weil sie genau recht-

visfelig zur horizontalen Richtung verläuft, in der das Ver-

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fcigerungsnoment des Materials gemessen wird.

, Tig. 2 zeigt eine andere Außführungsmöglichkeit der Aaftrefftinrichtung. Statt der vertikalen Leitwände 4, die ein Hinabfallen des Materials genau rechtwinklig" zur

Törderrichtung bewirken, ist der Auftreff- $ mit der Einlaßöffnung 2 mit Siebplatten 7 ver-

IMg. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des iAixtreff*-*»ngkaettn· £. $*r Material, das in einer zur [ Stelle 4·γ Zeichnung rechtwinklig verlaufenden horizontalen *ew»g*ngsbahn u durch die Einlaßöffnung 2 in den Auftreff-3 gelangt, verlässt diesen durch eine schräg-

coPY

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BAD

ist eine Leitwand 11 vorgesehen.

Zur Befestigung de« förderers können statt der Blattfedern 5 auch andere Mittel vorgesehen sein, die bewirken, daß das Material in horizontaler Bichtung flexibel aufgenommen wird, beispielsweise Gleitstangen, Tragrollen oder Tragkugeln mit passenden führungen usw.

Die Bewegung, die die Auftreffeinrichtung bei der Aufnahmt des Materials vollführt, braucht nur geringfügig zu sein und. hängt von der Art de« die Auftreffkraft f des Materials messenden Meßgeräts ab. 5s können in diesem Zusammenhang elektrische Meßeinrichtungen, beispielsweise Druckdoeen mit Dehnungsmeßstreifen, verwendet werden, die nur ganz kleine Verschiebungen erlauben. Ss ist aber auch möglich, mechanische oder hydraulische Meßeinrichtungen zu verwenden. Alle diese Einrichtungen sind an sich bekannt-.

Die horizontale Bandgeschwindigkeit u ergibt sich aus den Daten der Antriebsmittel für die Förderereinrichtung. Sie kann aber auch auf andere, dem f achmann bekannte Art und Veise ermittelt werden. Diese Messung kann gegebenenfalls mit automatischen legistrierungs- und Integrationsmitteln kombiniert und/oder für die automatische Steuerung anderer Meßgrößen, wie beispielsweise der Zufuhr von Material zum förderer, verwendet werden.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum kontinuierlichen Messen der Massenflußdichte eines Materials pro Zeiteinheit durch Messung der durch eine Änderung der Bewegungsrichtung hervorgerufenen Auftreffkraft des Materials, dadurch gekennzeichnet, daß das Material zwecks Auftreffens auf eine die horizontale Bewegungskomponente (u) auf Null reduzierende Auftrefffläche von einer Fördervorrichtung (1), deren horizontale Bewegungskomponente (u) bekannt ist oder gemessen wird, abgekippt und die horizontale Auftreffkraft (F) auf diese Auftrefffläche gemessen wird,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material von einer Fördervorrichtung (1) in einen Auftreffangkasten (3) entleert wird,, aus dem es in einer zur horizontalen Bewegungskomponente (u) rechtwinklig verlaufenden Richtung nach unten abfließen kann, wobei der Auftreffangkasten (3) mittels einer die Kraft in Richtung der horizontalen Bewegungskomponente (u) messenden Kraftmeßvorrichtung (6) an der ihn umgebenden ortsfesten Konstruktion befestigt ist.

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3, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material von der Fördervorrichtung (1) auf ein Förderband (10) gekippt wird, dessen Förderbewegung rechtwinklig zur horizontalen Bewegungskomponente (u) des zugeführten Materials liegt, und an dem die horizontale Auftreffkraft des Materials in Richtung der Bewegungskomponente (u) des zugeführten Materials gemessen wird.

4, Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen der Massenflußdichte eines Materials pro Zeiteinheit durch Messung der durch eine Änderung der Bewegungsrichtung hervorgerufenen Auftreffkraft des Materials, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Fördervorrichtung (D für das Material, einer Mittel zur Reduzierung der horizontalen Bewegungs-Komponente (u) des Materials in Förderrichtung auf Null aufweisenden Auftreffeinrichtung (3,10) zwecks Aufnahme des von der Fördervorrichtung (1) abgekippten Materials, einer Abgabevorrichtung zwecks Abgabe des Materials in einer rechtwinklig zur horizontalen Bewegungskomponente (u) verlaufenden Richtung und Mitteln (6) zum Messen der Auftreffkraft" (F) des Materials besteht, der die Auftreffeinrichtung in horizontaler Richtung durch den Bewegungswechsel des Materials unterworfen ist.

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5, Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffeinrichtung als ein an einer ortsfesten Tragkonstruktion beweglich angeordneter Auftraffangkasten (3) ausgebildet und zwischen dem Auftreffangkasten und der ortsfesten Tragkonstruktion (5) eine Kraftmeßeinrichtung (6) vorgesehen ist, die die auf den Auftreffangkasten in Richtung der horizontalen Bewegungskomponente (u) des geförderten Materials wirkende Kraft mißt,

6, Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das innere des Auftreffangkastena (3) in aufrechtstehende Leitwände (4) unterteilt ist, die sich quer zur horizontalen Bewegungskomponente (u) des zugeführten Materials erstrecken und das Material in mehrere nach unten und senkrecht zur horizontalen Bewegungskomponente (u) des Materials verlaufende Bewegungsströme aufteilen«

7, Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Enden der aufrechtstehenden Leitwände (4) in verschiedenen Ebenen innerhalb des Auftreffangkastens (3) enden,

8, Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftreffangkasten (3) ein oder mehrere übereinander angeordnete Fanggitter oder Siebplatten (7) aufweist.

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9. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffeinrichtung ein Bandförderer (10) ist, der sich rechtwinklig zur horizontalen Bewegungskomponente (u) des Materials bewegt und mit seiner ortsfesten Tragkonstruktion mittels einer Kraftmeßeinrichtung (6) verbunden ist.

10t Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffeinrichtung (3,10) yon in Richtung der Kraftmessung bewegbaren Mitteln (5) getragen wird.

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