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Behälter-Füllstandsanzeige für landwirtschaftliche Schüttgüter Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Anzeige des Fullstandes von vorzugsweise
landwirtschaftlichen Schüttgütern in Behältern, insbesondere von Getreide im Korntank
von MShdreschern.
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Aus der Praxis ist es bekannt, Korntank von Mähdreschern mit Sichtgläsern
zu versehen, um so dem Mähdrescherfahrer die Möglichkeit zu geben, den Füllstand
im Korntank zu jeder Zeit überprüfen zu können. Zum einen läßt sich aber wegen der
starken Staubentwicklung und der damit verbundenen Verschmutzung der Sichtfenster
der Füllstand kaum klar ermitteln und zum anderen wird der Mähdrescherfahrer, dadurch,
daß er zwecks Ermittlung des Fullstandes den Kopf nach hinten wenden muß, sehr stark
in seiner Eigenschaft als Pahrer behindert. Zwecks Vermeidung dieses Nachteiles
werden seit einiger Zeit Membran-Druckschalter verwendet, die in den meisten Fällen
im Korntank selbst angeordnet sind und die vom Füllgut beaufschiagt werden.
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Der wesentliche Nachteil derartiger Schalter liegt darin, daß die
Anzeige nur bei einem ganz genau definierten Druck auf den Schalter erfolgt, der
bei einer Gutart und bei der Arbeit in der Ebene bei einer einzigen bestimmten FUllstandshöhe
erreicht wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Füll standsanzeige
der eingangs näher bezeichneten Art zu schaffen, mit der es möglich ist, zu jedem
Zeitpunkt dem momentanen Füllstand eines Korntanks zu ermitteln und die einfach
und robust in ihrem Aufbau ist, so daß
sie den rauhen Arbeitsbedingungen
in der Landwirtschaft gewachsen ist.
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Das wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, dsß im
Schüttgutbehälter ein sich über die maximale Füllhöhe erstreckender, druckempfindlicher
Fühlstab angeordnet ist, der mit einem Anzeigeteil in Verbindung steht. Nach einem
weiteren Merkmal der Erfindung ist der Bühlstab aus einem sich längs an ihm über
die Meßlänge erstreckenden, druckempfindlichen Meßelement, vorzugsweise einem gasgefüllten
und unter geeignetem, leichtem Vordruck stehenden Meßschlauch gebildet, wobei der
Querschnitt des Meßschlauches je nach Schüttgutmenge mehr oder weniger zusammendrückbar
ist und wobei der Meßschlauch über eine Ruhrleitung mit einem Anzeigeteil verbunden
ist. Mit Vorteil ist das Anzeigeteil in zwei Kammern unterteilt, wobei eine Kammer
ein Sekundär-Gasvolumen unter einem leichten Vordruck einschließt. Das Manometer
ist sowohl an die erste als auch an die zweite Kammer angeschlossen. Weiterhin sind
bekannte Mittel, wie Memhranen, Gummiballpumpen oder dgl. zum Einstellen der Vordrücke
und der Nanometer-Nullstellung vorgesehen. Auf konstraktiv besonders einfache Art
und Weise besteht der Fühlstab aus einem Hutprofil-UrCger und einem an diesem befestigten
Meßschlauch, wobei der Meßschlauch unter leichtem Innendruck eine etwas vorgewölbte
dünne und ggf. durch eine lextileinlage verstärkte Vorderwand aufweist, die unter
äußerer Belastung gegen die Rückwand des Schlauches oder eingesteckte Stutzprofile
anlegbar ist.
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Vor dem Fühlatab-Träger und einem unter leichtem Vordruck stehenden,
aus dem Trägerprofil etwas herausragenden
Meßschlauch ist eine Druckplatte
nach einem weiteren Merkmal der Erfindung angeJrdnet, die in entlasteter Stellung
vorzugsweise durch seitliche und den Fühastab zugleich abdichtende Bänder in geringem
Abstand von der Trägervorderkante gegen den erwähnten Vordruck im Meßschlauch gehalten
ist. Dabei ist die Bruckclatte vom Schüttgut beaufschlagt gegen das Trägerprofil
andrückbar.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind am Manometer an sich
bekannte Elektroden, Kontakte oder andere geeignete Abgreifmittel in Verbindung
mit hierzu geeigneten Verstärkern sowie anderen Schaltungen zum Auslösen vn Marnaignalten,
Ein- oder Abschalten von Füll- oder Entnahmevorrichtungen vorgesehen.
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Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Aus£ührungsbeispieles
und mehrerer, dieses darstellenden Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigt:
Fig. 1 die aus einem Fühlatab in einen Behälter, einer Verbindungsleitung sowie
einem Anzeigeteil bestehende Gesamtanordnung Fig. 2 ei#en Querschnitt durch einen
einfachen Fühlstab, wobei die zur belasteten Endlage eingedrückte Vorderseite des
Meßschlauchs gestrichelt angedeutet ist und Fig. 3 einen Querschnitt durch einen
Fühlstab mit Druckplatte.
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Eine Behälter-Füllstandsanzaige nach der Erfindung besteht aus einem
Fühlst ab 1 mit einer Leitung 2 zu einem Anzeigeteil 3. Der Fühlstab 1 kann aus
einem Trägerprofil li und einem Meßschlauch 12 zusammengesetzt und im Gasraum 13
des Meßschlauchs 12 unter einem gewissen leichten Vordruck von s.B. 200 mm Wassersäule
gehalten sein, wobei der unbelastete Membranteil 14 des Meßschlauchs @ 12 etwas
vorgewölbt und - Je nach den Anordnungs- und Anwendungsbedingungen - z.B. durch
eine Textileinlage
verstärkt und gegen unerwünschte Dehnungen festgehalten
sein kann Unter Einwirkung einer gewissen geringen Füllhöhe de zu messenden Schüttgutes
ist der Meßschlauch zu einer zweiten, belasteten und in dieser Lage ebenfalls bestimmten
Stellung (gestrichelt in Fig. 2) eindrückbar.
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Im Meßschlauch 12, Leitung 2 und einer ersten Kammer 31 (Primärteil)
des Änzeigeteils 3 ist ein Gasvolumen eingeschlossen, dessen Druck durch das Verringern
des Ifleßschlauchquersennitts bei dessen Eindrücken, abhängig von der-Höhe des Eindrückens,
im Verhältnis der Volumenanderung gegenüber dem ursprünglichen Vordruck erhöht wird
und eine Anderung der Anzeige des Manometers 32 im Anzeigeteil 3 bewirkt. Dementsprechend
ist der vom Manometer angezeigte Druck eine Funktion der Füllstandshöhe und die
Manometerskala 33 unter Beachtung der Randbedingungen in "Füllhöhe" eichbar.
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Ganz gieich, ob das Manometer als Flüssigkeitssäulen- oder als itembran-
oder Röhrenfedermanometer ausgeführt ist, kann dem Druck in seinem Primärteil ein
anderer gewisser Druck in seinem Sekundärvolumen in der Kammer 34 im Anzeigeteil
3 entgegengerichtet sein, und dieser Druck wie auch der Primardruck können in an
sich bekannter Weise über Einstellbälge, -membranen oder z.B. Gummiballpumpen 35
mit Ventilen 36 einstellbar sein, so daß das Schütthöhen-Druck-Verhältnis sowie
die Nullstellung am Manometer leicht justierbar sind.
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Zum Steigern der Meßempfindlichkeit bei zugleich verringerter Beschädigungsgefahr
kann entsprechend Figur 3 vor dem Fühlstabträger 11 und dem Meßschlauch 12 eine
Druckplatte 15 angeordnet und mit dem Träger über z.B. balgähnliche Gurtbänder 16
verbunden sein, wobei in entlasteter Stellung der Abstand von Druckplatte und Träger
durch diese Bänder fixiert ist. Ferner kann die Druckplatte 15 längs sehr biegeelastisch
gehalten sein, quer jedoch durch
Sicken 17 oder andere Verstärkungen
sehr biegesteif.
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Der vom Meßschlauch 12 nicht ausgefüllte Luftraum 18 zwischen Druckplatte
15, Träger 11 und den Bändern 1@ ist zweckmäßig über einfache Staubfi@ter mit der
Außenluft verbunden. Die äußeren Ränder 19 des Fühlstabträgers 11 können außerdem
s und vorzugsweise nach hinten abgebtgen sein, daß beim Anregen der Druckplatte
15 an den Füh]stabträger 1 unter Last die Gurtbander 1 sich einfalten, aber nicht
einkiemmen können.
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Schließiich können zum seitlichen Haltern der Druck platte 15 gegen
den Fühlstabträger 11 ich überkreuzende bzw. in Längsrichtung abwechseinde, an sich
bekannte (nicht gezeichnete) Eührungsquerbander wischen Träger und Druckplatte angeordnet
sei.
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Bei Einbau des Fühlstabee in die Behälterwand können die seitlichen
Gurtbandes @@ zugunsten einer anderen Abstandshalterung auch nach Art von Membranrändern
zu den seitlich neben der Druckpiatte befindlichen Rändern der Behälterwände geführt
sein (in Figur 3 gestricheat angedeutet).
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende:
Der vorzug@weise stabförmige und in dem zu überwachenden Behälter in geeigneter
Teise vertikal dar auch geneigt angebrachte Fühlstab 1 besteht bei zweckmäßigen
Ausführungsformen aus einem Träger, z.B. in Form eines Hutprofils, sowie einem Meßschlauch
12. Der letztere formt sich bei einer einfachen, für größere Füllhöhen vorgesehenen
Ausführungsform vorzugsweise unter Einwirken eines gewissen geringen Vordrucks im
luftraum, also bei entlasteter Anordnung, zu einem z.B. etwas vorgewölbten
Querschnitt.
Bei An@age von Schüttgut in nur geringer Höhe über dem momentan betrachteten Querschnitt
wird er aber bereits eingedrückt und erreicht einen ebenfalls bestimmten Restquerschnitt
und wird in diesem gegebenenfalls von eingesteckten Stützprofiien der mittels wirkungsgleicher
Maßnahmen gestützt. Infolge dieses Einstellens auf die Grenzwerte des entlasteten
sowie des belasteten Restquerschnitts hängt das im Meßschlauch 12 von der Füllhöhe
verdrangte Volumen primär von der Füllhöhe und nur in einem reiativ kleinen Übergangsbereich
auch von der Schüttgutdichte und dem momentanen Zustand, z.B. der Verdichtung durch
Rütteln, sowie weiteren Einflüssen ab. Die vom Fühlstab 1 vom Schüttgut erteilte
effektive Volumenänderung wird in dem angeschiossenen Anzeigeteil 3 mittels einer
Flüssigkeitssäule in einem Manometerrohr 32 oder z.B.
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mittels Zeigermanometer als eine ihr entsprechende Druckänderung des
gesamten Primärvolumens angezeigt.
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Dieses hängt aber auch noch vom Druck-Volumen-Verhalten des Manometers
32 und indirekt ferner von dem auf dieses zusätzlich einwirkenden Gegendruck ab.
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Hierzu bönnen die erörterten Verdrängungs- und Restv lumen, der Vrdruck
und dessen Erhöhung durch Verdrängung oder Temperatur, ferner ein auf das Nanometer
einwirkender Gegendruck eines Sekundär-Gasvolumens mitte@@ der bekannten a@@gemeinen
Gasgleichung.
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p.v = c,nst. = n.R.T. mit p = Druck, v = n = Zahl der M@@e, R = Avogadro'sche
Gaskonstante und T = Temperatur (°Kelvin)
so aufeinander abgestimmt
sein1 daß einerseits eine gewünschte Größe der "Wegübersetzung" von Füll- und Anzeigenhöhe
erhalten wird, andererseits Primär- und Sekundär-Vordruck nicht unnötig hDch über
einem iV1inimum gehalten zu werden brauchen weiches durch die Hysterere des Meßsch@auches
12 infolge seines nicht ideal-e.astischen Verhaltens sowie Außenluftdruckschwankungen
bedingt ist.
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Bei der dargestellten bevorzugten Ausführung mit Sekundärgasvolumen
und dessen Gegendruck auf das Manometer 32 werden nach der obigen Beziehung - sofern
alle Teile der Einrichtung stets gleiche Demperaturänderungen erfahren, was aber
meistens hinreichend der Fall ist - Anzeigeänderungen infoLge Temperatureinflüssen
fast völlig eliminiert. Die durch die letzteren bewirkten Druckänderungen im System
beeinflussen daher, wie auch Änderungen des Außenluft-Druckes, nur die Minimal-Schütthöhe
zum Eindrücken des Meßschlauchs vom unbelasteten auf den belasteten Querschnitt.
Durch diese Kompensation sind nur bei sehr starken und ungewöhnlichen Änderungen
eines dieser Faktoren Nachjustierungen erforderlich, aber auch sehr einfach möglich.
So kann z.B.
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durch Aufblasen des Primärteils (Kammer 31) bei geöffnetem Sekundärteil
(Kammer 34) mühelos ein am Manometer 32 erkennbarer gewünschter Vordruck gegeben
und nach Schließen des Sekundärteiis (Kammer 34) durch dessen Aufbiasen der Gegendruck
so eingestellt werden, dsß die Anzeige auf der vorgesehenen Null-Marke steht.
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FaXs gewünscht, kann das Sekundärteil (Kammer 34) aber auch - z.B.
bei verringerten Genauigkeitsansprüchen -mit einem fest vorgegebenen Volumen und
der Primärteil (Kammer 31) nur mit einem Ausgleichbalg 35 ausgestattet sein, mit
dem lediglich der Nullpunkt korrigiert wird.
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Bei Ver.;enden eines Zeigermanometers kann auch dessen luftdicht gemachtes
Gehäuse als Sekundärvolumen verwendbar sein. Insgesamt bleibt durch Anwenden dieser
Möglichkeiten der Anzeigeteil 3 sehr einfach, betriebssicher und billig.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird v r dem Hutprofil-Träger
11 als Fühlstabsträger und dem unter Vordruck und entlastet aus diesem ein wenig
herausragenden Meßschlauch 12 eine Druckplatte 15 von vorzugsweise der g?nzen Breite
des Hutprofils angeordnet und in einer bevorzugten Ausführungsform durch baigähnliche
Dichtbänder s mit diesem verbunden, daß in ent@asteter 'te iung ein kj elnel und
unter die Länge Ges Fühlstabs 1 konstanter Zwischenraum für den Nutzhub durch die
Schüttgutbelastung bleibt. Dabei ist der offene Luftraum zwischen Druckplatte 15,
Hutprofil-Träger 11 und Meßschlauch 12 staubgeschützt mit der Außenluft verbunden.
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Zum Verbessern der Empfindlichkeit ist ferner die Druckp@atte 15 zweckmäßig
(in Richtung des Fühlstabes) längs sehr biegeeLastisch, guer dazu jedoch sehr biegesteif
gehalten, z.B. durch Wellen, aufgesetzte Rippen, Sicken oder dergleichen.
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Bei der Anordnung einer Druckplatte 15 v:Jr dem Meßschlauch 12 kann
es weiter vorgesehen sein, die Außenträger des Hutprofils als Fühlstabträger so
nach hinten abzubiegen, daß die Balgstreifen beim Anlegen der Druckplatte 15 an
das Hutprofil sich nach innen einfalten, aber nicht eingeklemmt werden können.
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Mittels der beschriebenen oder funktionsähnlicher Maßnahmen ist es
erreichbar, den Fühlstab 1 gegen die zuvor beschriebene einfache Meßschiauch-Anordnung
in der Empfindlichkeit und gieichzeitig in der Robustheit
und Unempfindlichkeit
gegen Beschädigungen ganz erheblich zu steigern. Dazu kann auch das zuletzt beschriebene
Einfalten der Balgstreifen unter Schüttguteinfiuß beitragen und zugleich die Hysterese
zwischen ent- und belasteter Stellung verringern.
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Zum Einschalten einer Warn- oder z.B. Anschaltvorrichtung für die
Befüllung bei Erreichen eines gewissen Füllstandes können in an sich bekannter Weise
Elektroden, Kontakte, Lichtschranken oder dergl. am Manometer vorgesehen sein und
über nachgeschaltete Verstärker die gewünschten Funktionen auslösen.
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So haben Behälter-Füllstandsanzeiger für Schüttgüter nach der Erfindung
die wesentlichen Vorteile, für den jeweiligen Anwendungsfall durch die leicht mittels
Wahl der Primär- und Sekundärvolumina und der Vordrücke anpsßbare ubersetzungen
und die leichte Justierung und einfachen Ein- und Anbau besonders einfach abstimm-
und montierbar zu sein, außerdem wartungsfrei, da fast bohne bewegliche Teile. Schließlich
sind sie ganz besonders leicht und billig herstellbar, zuma sie ein sehr grob gestuftes
Baukastensystem für einen sehr breiten Anwendungsbereich zulassen. Sie können sowohl
in die Behälterwand jdei Schottwände einbez;)efl als auch a@s gesonderte Einheit
im Behälter angebracht sein und kommen für Schüttgüter fast all er Arten von mehifeinen
bis zu unregelmäßig grobstückigen in Betracht, prinzipiel~i auch für solche mit
stark unterschiedlicher Dichte.
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Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Fühlstab 1 im Korntank
40 eines Mähdreschers angeordnet, während das Anzeigeteil 3 in nicht dargestellt@er
Weise im Sichtbereich des Maschinenführers auf dem Fahrerstand plaziert ist.