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Vorrichtung zum Dosieren und Abwiegen von Schüttgütern
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Dosieren
und Abwiegen von Schüttgütern, die auf Transporteinrichtungen herangeführt werden,
und hat zum Ziel, den Einfluß von störenden Faktoren auszuschalten, die das Wiegeergebnis
verfälschen, indem sie dieses erhöhen oder verringern.
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Bei den bekannten Vorrichtungen handelt es sich um folgende Störfaktoren:
a) Fehler in den jeweiligen Spannsystemen (aufgrund von Schrauben, Gegengewichten,
Motormomenten usw.); b. Fehlerhafte Flucht zwischen festen Rollen und der Rolle
bzw.
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den Rollen der Wiegepartien; c. Leistungsveränderung infolge des
mehr oder weniger leichten Abzugs von Gütern aus den Auslässen von Silos und Trichtern;
d. Zugkraftänderungen infolge unterschiedlicher Schichtdicken der jeweils geförderten
Güter, vor allem auf Schrägförderern;
e. Abweichungen infolge ungleichmäßiger
Verschmutzung der Fest-und Wiegepartierollen; f. Fehlfluchtung eben dieser Rollen
bei Ausführungen, die unter der einwirkung von Beschickungsbelastungen eine Verformung
erfahren können; g. Generell jeder Faktor, der zu einer Störung im Wiegesystem führen
kann, so beispielsweise alle Faktoren, die entweder eine ungleichmäßige Veränderung
der Zugkraft im Förderband innerhalb der Wiegezone bewirken, und zwar insbesondere,
wenn es sich um ein Teilelement der Wiegepartie (Zwischenabschnitt einer oder mehrerer
Rollen) handelt, wie in dem bekannten Fall einer Dosiervorrichtung, die gleichzeitig
den Abzug und das Verwiegen bzw. das Verkippen auf die Fördereinrichtung sicherstellt
oder die zu einem Ungleichgewichtszustand im Falle der als Ganzes mitverwogenen
Transporteinrichtung mit Anlenkung in der Achse der Auslaßöffnung eines Silos führen:
so entstehen beispielsweise durch ein überwiegend einseitiges Abfließen über den
Bereich der Auslaßöffnung hinweg unterschiedliche Schubkräfte beiderseits der Anlenkachse,
welche das Wiegeresultat verfälschen.
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Die zur Unterdrückung derart störender Kräfte im Wiegebereich allgemein
angewandte Lösung sieht die Verwendung einer Vorrichtung vor, die aus zwei separaten
Aggregaten statt einem einzigen Aggregat besteht, wobei das eine Aggregat den Materialabzug
und das andere das Verwiegen des Materials übernimmt, doch ist diese Lösung mit
dem Nachteil behaftet, daß sie sehr kostenaufwendig ist.
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Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum kontinuierlichen
Dosieren und Abwiegen auf der Transportvorrichtung geschaffen, bei der bestimmte
Elemente so angeordnet sind, daß mit absoluter Genauigkeit de Erfassung eines gegebenen
Materialgewichts
bzw. einer gegebenen Materialmenge möglich ist
und störende Kräfte hierbei ausgeschaltet sind. Eine solche Vorrichtung der Erfindung
ist gekennzeichnet durch die Tatsache, daß am Ende eines Förderers freitragend eine
bewegliche Wiegepartie angeordnet ist, die am Ende des festen Teils angelenkt und
über einen Kraftmeßfühler gelagert, das Gewicht des chargierten Materials erfaßt.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Erfassung des Gewichts des jeweils chargierten
Materials durch Messung der Verdrehung der Anlenkachse bzw0 des dieser Achse beaufschlagten
Moments oder auch durch Messung der Schub- bzw. Zugkraft in einem zweiten Auflagerpunkt
irgendwo im Bereich der beweglichen (nicht stationären) Partie.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend mit Bezug auf
die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen zeigt: Fig. 1 eine schematische
Darstellung einer erfindungsgemäßen Dosier- und Wiegevorrichtung; Fig. 2 einen Schnitt
gemäß der Schnittlinie 2-2 in Fig. 1 ; Fig. 3 ein Diagramm, welches die Kräfteverteilung
in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 aufzeigt, und Fig. 4 eine Darstellung der Verteilung
sowie des Gleichgewichts der Kräfte im beweglichen Teil der Vorrichtung gemäß Fig.
1.
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Wie insbesondere aus den Figuren 1 und 2 der Zeichnungen ersichtlich,
besteht die Vorrichtung aus einem beweglichen (nicht stationären) Teil 2 und einem
festen Teil 1 wobei diese beiden Teile miteinander verbunden sind. Der feste Teil
1 kann das von irgendeinem ZufUhr- oder Zuteilersystem chargierte Gut aufnehmen
oder
unterhalb der Auslaßöffnung eines Silos installiert sein und den Abzug des Gutes
aus diesem Silo übernehmen.
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Der bewegliche Teil 2 bildet die Wiegepartie mit einem Hebelarm 3,
der einerseits eine Kopftrommel 4 trägt, die unbedingt eine lose laufende und auf
einer Achse 5 sitzende Trommel sein muß, und andererseits mit einem Gegengewicht
4' ausgestattet ist.
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Der Hebelarm 3 kann auch mit einer oder mehr Rollengruppen ausgestattet
sein.
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Die Achse 5, die reibungsfrei am Arm 3 angelenkt ist, weist an einem
Ende oder an beiden Enden einen starr befestigten Hebelarm 6 mit Ausgleichsarm 7
in der Ebene des oberen Trums des Gurtes 8 auf, der mit dem festen Teil der Vorrichtung
in Verbindung steht und an seinen beiden Enden gelenkig gelagert ist.
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Als Motortrommel wird zweckmäßigerweise eine Fußtrommel 9 benutzt
in einer Anordnung, die eine so ausreichende Umwicklung sicherstellt, daß die Anlage
des Gurtes 8 an allen Stellen des festen Teils 1, vorzugsweise im Bereich des rücklaufenden
Trums, gewährleistet ist. Sie kann auch die Kopftrommel sein, wenn diese auf Lagern
mit Hohlwellen-Reduziergetriebemotor unter Einsatz eines mit dem festen Teil in
Verbindung stehenden Ausgleichs arms montiert ist. Diese Anordnung ermöglicht den
Ausgleich der Motormoment-Einflüsse.
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Der bewegliche Teil 2 ist am festen Teil 1 über eine Achse 10 einer
zweiten lose drehenden Trommel 11 mit dem gleichen Durchmesser wie die Kopftrommel
4 angelenkt.
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Eine Spannrolle 12 mit Anordnung im festen Teil 1 hinter der lose
drehenden Trommel 11 hält den Gurt 8 an der Unterseite der Trommel in einem bestimmten
Kontaktbogen 13. An der Oberseite wird die Anlage des Gurts 8 an der lose drehenden
Trommel 11 durch sein Eigengewicht sowie durch das Gewicht des zu behandelnden Gutes
sichergestellt.
Im oberen Teil dieser Trommel könnte zusätzlich ein leichter oberer Kontaktbogen
14 durch einen Rücken ausgebildet werden.
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Der bewegliche Teil 2 zwischen der lose drehenden Trommel 11 und der
Kopftrommel 4 kann mit eigenen Führungen 15 versehen sein0 Für die Kopftrommel 4
ist am Unterteil des Hebelarms 6 ein Kratzeisen 16 befestigt. Dieses Kratzeisen
könnte auch unter der lose drehenden Trommel 11 angeordnet werden.
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Ein Kraftmeßfühler 17 (beispielsweise ein Dehnungsmesser oder dergleichen)
am Ende des beweglichen Teils 2, jedoch in Verbindung mit dem festen Teil 1 übernimmt
die Messung M (Erfassung) des Gewichts P des Gutes p, in kp pro lfm, das sich im
Bereich des beweglichen Teils 1 befindet. So ergibt sich: P = p x 1 M = L x Lo Ein
herkömmlicher Rechner (nicht dargestellt) gibt von dieser Dateninformation und dem
Messwert der Bandgeschwindigkeit ausgehend einerseits die vom Förderer bewirkte
mittlere Momentanleistung und andererseits das angelieferte Gewicht an.
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Ist der Förderer mit einem drehzahlverstellbaren Gleichstrommotor
ausgestattet, so läßt sich die angelieferte Menge durch Vergleich derselben mit
einer Bezugsmenge steuern und der Wägeförderer wird zu einer Dosiervorrichtung,
welche gleichzeitig die Rolle einer Abzugsvorrichtung zu spielen vermag.
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Eine solche Anordnung der Bauelemente führt zu einer Verteilung der
Zugkräfte im Gurt, wie sie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Ausgehend von diesem Schema
und der Darstellung in Fig. 4 läßt sich feststellen, daß:
a. die
Veränderung der Kräfte im Gurt infolge der eingangs genannten Faktoren vor allem
in der Zone ABC erfolgt; b. ungeachtet der bei C anstehenden Kraft F1 sich bei D
die Kraft F2 einstellt wie beispielsweise F2 = F1 + fl + f2, wobei fl und f2 veränderliche
komplementäre Kräfte sind, die auf den Rollwiderstand der Trommel (fl) und das Vorhandensein
eines Kratzeisens (f 2) zurückzuführen sind; c. der Rollwiderstand der Trommel 4
in der Welle 5 ein Moment C1 erzeugt, das ausgeglichen wird durch Entstehung einer
größenmäßig der Kraft fl entsprechenden Kraft ftl im Ausgleichsarm 7, weil sie der
letzteren relativ zur Anlenkachse 10 symmetrisch ist. Es ergibt sich Cl = ftl x
Q1, wobei +1 die Länge des Hebelarms 6 ist.
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d. die Reibung des Kratzeisens auf dem Gurt, die im Berührungspunkt
eine Rückhaltekraft n erzeugt, durch den Hebel 6 bedingt durch eine Kraft f'2 der
gleichen Größe im Ausgleichsarm 7 kompensiert wird (hier noch aus Gründen der Symmetrie);
e. Deshalb ergibt sich: - in Höhe des Obertrums des Gurtes eine Kraft fl in diesem
Trum mit zwei Kräften ftl und f'2 im Ausgleichsarm; - in Höhe des Untertrums des
Gurts eine Kraft F2 in diesem Trum; -- eine Gleichheit zwischen F2 und F1 + f' und
f'2.
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f. Der Gleichheitszustand F2 = F1 + f'1 + f'2 wird aufrecht gehalten,
wie groß auch immer die Kraft F1 und der Rollwiderstand der Trommel und die Reibung
des Kratzeisens sein mag, und dies dank dem aus dem Hebelarm 6 und dem Ausgleichs
arm 7 bestehenden Ausgleichssystem.
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g. Aus Symmetriegrtinden verläuft die Resultierende R dieser gleichen
veränderlichen Kräfte stets durch die Anlenkachse 10 des beweglichen Teils 2, welche
Höhenlage die Kopftrommel 4 relativ zur lose drehenden Trommel 11 innerhalb der
Grenzen (gegeben durch zwei Sicherheitsanschläge 18) der Umschlingungsbögen des
Gurts auf dieser letzgenannten Trommel auch einnehmen mag. Infolge der oberen und
unteren Umschlingungsbögen auf der Trommel 11 bei Vertikalverschiebung der Kopftommel
4 wird nämlich der auf der einen Seite freigekommene Gurt auf der anderen Seite
wieder aufgenommen; der Ausgleichsarm 7 wirkt im Parallelogramm, und es bleibt der
Gleichgewichtszustand erhalten; es gibt keinerlei Kräfteveränderung,und es bleibt
die Gesamtkonstruktion stabil; h. Die Verschmutzung der lose drehenden Trommel 11
bzw. der Kopftrommel 4, die zur Vergrößerung des Durchmessers dieser Trommeln führt,
bewirkt eine Unparallellität zwischen den beiden Trums: hier werden die letzteren
symmetrisch zur Anlenkachse des beweglichen Teils 2 ausgerichtet. Da der Symmetriezustand
erhalten bleibt, verläuft in diesem Falle die Resultierende R nach wie vor durch
die Anlenkachse des beweglichen Teils.
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i. Die Veränderung des Gurtgewichts infolge einer mit der Zeit progressiv
zunehmenden Verschmutzung (die bei allen Förderern unvermeidbar ist) läßt sich nicht
ausschalten. Diese Veränderung ist durch Tarierung und Eichung zu gegebener Zeit
kompensierbar.
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Aus den vorangeg4Fnen Ausführungen läßt sich ersehen, daß ungeachtet
der im Bereich des festen oder beweglichen Teils des Förderers anstehenden Bedingungen,
wie z.B. leichter oder schwieriger Abzug, Ungenauigkeit im Spannsystem, Anderungen
hinsichtlich der zu transportierenden Chargen oder aber auch Änderungen des Roll-
oder Reibungswiderstandes usw., die veränderliche Resultierende R stets durch die
Anlenkachse des beweglichen Teils verläuft
und der Wert M stets
exakt das auf dem beweglichen Teil befindliche Gut, und ausschließlich dieses, wiedergibt.
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Dank der Erfindung wird also eine Vorrichtung geschaffen, welche praktisch
den eingangs festgelegten metrologischen Hypothesen, d.h. genaue Messung eines Gewichts
oder einer Menge eines Materials von gegebener Beschaffenheit ohne Vorhandensein
störender Kräfte, gerecht wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach und weniger kostenaufwendig.
Ihre Leistung ist die gleiche wie die einer aus zwei getrennten Elementen bestehenden
Vorrichtung mit einer Abzugseinrichtung einerseits und einer Dosiervorrichtung andererseits,
und innerhalb gewisser Grenzen besser als die einer auf einer Förder- oder Transporteinrichtung
installierten einfachen Waage.