DE2903259A1

DE2903259A1 - Verfahren zum dosieren von materialien mit wechselnden fliesseigenschaften

Info

Publication number: DE2903259A1
Application number: DE19792903259
Authority: DE
Inventors: Rochus Ing Grad Hofmann; H-Juergen Dipl Ing Volland
Original assignee: Carl Schenck AG
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1979-01-29
Filing date: 1979-01-29
Publication date: 1980-07-31
Also published as: DE2903259C2

Description

Verfahren zum Dosieren von Materialien mit wechselnden Fließ-
eigenschaften Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dosieren von Materialien mit wechselnden Fließeigenschaften, bei welchem das Gewicht des ausgetragenen Materials gemessen% daraus die Fließgeschwindigkeit des Materials bestimmt und mit einem Sollwert-Istwert-Vergleich eine Veränderung der Austragsgeschwindigkeit des Austragsorgans bewirkt wird.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-AS 22 02 591 bekannt.
Dabei wird der Umschaltpunkt von Grob- auf Feinstrom des Austragsorgans in Abhängigkeit von der während der Dosierung ermittelten Fließgeschwindigkeit des Materials korrigiert.
Dieses Dosierverfahren weist im wesentlichen folgende Nachteile auf. Die Werte für den Feinstrom sind abhängig von den Parametern des Materials, insbesondere von dessen Schüttgewicht. Sollen mit einer Vorrichtung mehrere Materialien dosiert werden, muß die Austragsgeschwindigkeit für den Feinstrom jeweils neu optimiert werden, da die an eine Dosiervorrichtung gestellten Forderungen von hoher Dosierleistung und hoher Dosiergenauigkeit ein gegenläufps Verhalten zeigen. Diese Arbeiten sind aufwendig und zeitraubend. Die dadurch entstehenden Tnbetriebnahmekosten sind nicht akzeptabel. Darüberhinaus ist bei geringen Sollgewzhten, die innerhalb des Feinstrombereichs liegen, die Dosierzeit unverhältnismäßig hoch, da die gesamte Materialmenge im Feinstrom dosiert werden muß, Bei allen bekannten Dosierverfahren, also auch bei dem oben genannten, machen Materialien erhebliche Schwierigkeiten, die zum Verklumpen und Zusammenbacken neigen. Oie Folge davon ist, daß im Austragsorgan teilweise Materiallücken auftreten, die eine sehr stark schwankende Austragsgeschwinogkeit ergeben und im oben genannten Dosierverfahren beispielsweise ein unzulässig weites Hinausschieben des Umschaltpunktes bewirken können.
Demgegenüber hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Dosierverfahren zu entwickeln, bei dem keine materialspezifischen Parameter mehr von Einfluß sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Istwert der Fließgeschwindigkeit mit einem in Abhängigkeit von der Entfernung vom Soll-Endwert des Gewichts des ausgetragenen Materials vorgegebenen Sollwert der Fließgeschwindigkeit verglichen wird und in Abhängigkeit dieses Vergleichs die Antriebsgeschwindigkeit des Austragsorgans kontinuierlich geregelt wird. Die Erfindung macht sich dabei die Erkenntnis zunutze, daß sämtliche, das Dosierverhalten des Materials beeinflussende Faktoren sich in der Fließgeschwindigkeit zusammenfassen lassen.
Für sehr kleine Sollgewichte besteht die Gefahr, daß bei einem zu großen ersten Wert der Austragsgeschwindigkeit auch bei anschließender sofortiger Abschaltung des Austragsorgans die bereits dosierte und nachließende Materialmenge erheblich großer ist, als der vorgesehene Sollwert. Das kann dadurch verhindert werden, daß für Sollgewichte die kleiner sind als die Differenz aus Soll-Endwert des ausgetragenen Materials minus einem vorgebbaren Gewichtswert, der erste Wert der Austragsgeschwindigkeit gleich ist dem Quotienten aus Soll-Endgewicht durch den vorgebbaren Gewichtswert mal der maximalen Austragsgeschwindigkeit. Der erste Wert der Austragsgeschwindigkeit liegt damit zwischen dem höchsten und dem niedrigsten möglichen Wert und ist proportional zum Sollendwert des ausgetragenen Materials.
Besonders vorteilhaft können diese Verfahren angewendet werden zum Dosieren mit einer Oosierschnecke, da diese sich in einem weiten Bereich regeln läßt und dabei ein ziemlich lieares Verhalten der Austragsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Reglersteuerspannung zeigt.
Die Erfindung wird beispielsweise anhand der schematischen Figuren erläutert. Es zeigen Fig, 1 eine Vorrichtung zum Dosieren von Materialien Fig. 2 eine Darstellung des Dosierverfahrens mittels eines Diagramms von Fließgeschwindigkeiten in Abhängigkeit vom Gewicht Fig. 1 zeigt einen Materialbehälter 1 aus dem über eine Dosierschnecke 2 Material in einem Behälter 4 ausgetragen wird. Der Behälter 4 steht auf einer Plattformwaage 5 deren Ausgangssignal von einem Rechner 6 verarbeitet wird. Der Rechner 6 gibt eine Reglersteuerspannung an Regler 7, der über das von einem Tachogenerator 8 abgegebene Signal die Drehzahl des Motors 9 regelt, der über ein Getriebe 10 mit der Dosierschnecke 2 verbunden ist. Im Rechner 6 kann aus den an den Enden eines Zeitintervalls gemessenen Gewichtswerten und der Intervallänge die Fließgeschwindigkeit des Materials berechnet werden. Diese Berechnung wird periodisch vorgenommen. Statt der in der Figur gezeigten Dosierschnecke ist als Austragsorgan auch jedes andere dosierende Austragsorgan möglich, beispielsweise eine Schwingrinne. Naturgemäß erfolgt die Regelung des Austrags dann durch Veränderung der Frequenz und/oder Amplitude der Schwingung.
Fig. 2 zeigt wie das Regelverfahren beispielsweise ablaufen kann. Um zu einem geregelten Abschaltvorgang zu kommen!wird eine Fließgeschwindigkeitsfunktion als Sollwert vorgegeben.
Der genaue Verlauf dieser in der Fig. 2 mit I bezeichneten Kurve ist an sich willkürlich. Er wird nach folgenden kriterien optimiert: Einerseits soll die Kurve I möglichst steil verlaufen um den Dosiervorgang zeitlich zu optimieren, andererseits soll sie jedoch flach genug verlaufen um eine Überdosierung mit Sicherheit zu verhindern. Gemäß diesen Forderungen läßt sich ein günstiger Verlauf der Kurve I, abhängig von der verwendeten Vorrichtung, in wenigen, nicht erfinderischen Versuchen festlegen. Die Kurve I gibt somit einen Sollwert der Fördergeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Gewicht des ausgetragenen Materials, und zwar in Abhängigkeit von der Entfernung vom Soll-Endwert des ausgetragenen Materials, vor.
Im allgemeinen wird die Kurve I durch eine Exponentialfunktion vorgegeben.
Anhand eines Beispiels werde nun der eigentliche Regelvorgang beschrieben. Es werde ein Material mit maximaler Austragsgeschwindigkeit dosiert, was durch die Kurve II dargestellt ist, Sobald der Abstand vom vorgegebenen Sollgewicht so groß ist, daß die Kurve I noch nicht erreicht ist, fördert das Austragsorgan weiterhin mit maximaler Geschwindigkeit. Im Punkt A überschreitet die Fließgeschwindigkeit der Kurve II die Kurve I.
Im folgenden Regelzyklus wird als Regelabweichung der Abstand zwischen der Kurve II und I ermittelt und proportional zu dieser Regelabweichung die Reglersteuerspannung, also in diesem Fall die am Motor 9 anliegende Spannung, vermindert.
Es gibt nun Materialien, vorzugsweise solche, die bei hohem spezifischem Gewicht zum Zusammenbacken neigen, die die Dosierschnecke 2 sehr stark abbremsen. In diesem Fall kann die Kurve II beispielsweise unter die Kurve I sinken. Im nächsten Regelzyklus wird dann die Austragsgeschwindigkeit der Dosierschnecke wieder erhöht, bis sich die Kurve II wieder oberhalb der Kurve I befindet. Diese Erhöhung der Austragsgeschwindigkeit bei der Regelung hat nicht nur bei stark bremsenden Materialien Bedeutung, sondern ebenso bei austragsschwereen Materialien, die einen ungleichmäßigen Füllungsgrad der Dosierschnecke bewirken.
Für sehr kleine Sollgewichte, die zwischen Soll-Endgewicht und der Differenz Soll-Endgewicht minus vorgebbarer Gewichtswert liegen (Punkt E), besteht bei dem geschilderten Dosierverfahren die Gefahr, daß durch den ersten der Regelung vorgegebenen Wert der Austragsgeschwindigkeit, der maximal ist, bereits so viel Material dosiert wird, daß der Sollwert überschritten ist. Dieser Gefahr wird dadurch begegnet, daß für Sollgewichte, die kleiner sind als die Differenz aus Soll-Endgewicht des ausgetragenen Materials minus dem vorgegebenen Gewichtswert als erster Wert für die Austragsgeschwindigkeit nicht die maximale Austragsgeschwindigkeit gewählt wird, sondern ein im Verhältnis aus Soll-Endgewicht durch den vorgebbaren Gewichtswert mal der maximalen Austragsgeschwindigkeit kleinerer Wert. Ausgehend von diesem ersten Wert der Austragsgeschwindigkeit wird dann bei der weiteren Dosierung die Drehzahl der Dosierschnecke 2 in Abhängigkeit der erreichten Förderleistung in ähnlicher Weise wie in der Kurve II dargestellt, geregelt.
Das Verfahren zur Dosierung ist besonders geeignet, wenn als Austragsorgan eine Dosienchnecke verwendet wird. Grundsätzlich läßt sich jedoch das Verfahren auch für jede andere Austragsvorrichtung verwenden, beispielsweise für eine Schwingrinne. Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, daß eine Dosierung mehrerer verschiedener Komponenten mit einer Schwingrinne, die geber dem Verfahren mit materialunabhängigen Regelparametern betrieben wird, nicht in dem Maße möglich ist, wie bei einer Dosierschnecke. Dies dürfte vor allem darin begründet sein, daß sich den verschiedenen Materialien in der Dosierrinne eine vorgegebene Fließgeschwindigkeit nicht leicht aufzwingen läßt.
Wie bereits ausgeführt hat sich in der Praxis gezeigt, daß das Dosierverfahren tatsächlich keine materialabhängigen Parameter benötigt. Ohne zusätzliche Information der Vorrichtung läßt sich mit gleicher Genauigkeit Eisenpulver und Zellulosepulver fördern. Grundsätzlich hat das Verfahren die Eigenschaft, die Förderleistung der Anlage sämtlichen Materialflußveränderungen wie z.B. Brckenbildung, ungleichmäßiger Füllungsgrad der Schnsokaß usw. anzupassen, und somit eins optimale Dosiergenauigkeit und -Leistung zu erzielen. Ebenso liefert das Verfahren optimale Dosierzeiten,falls die Dosierung mit leerer Dosierschnecke begonnen wird, da in jedem Fall die Dosierschnecke so lange auf maximale Drehzahl geregelt wird, bis das erste Gut ausgetragen wird.
Selbstverständlich läßt sich das Verfahren in Einzelheiten variieren. So hat es sich beispielsweise als zweckmäßig erwiesen, durch eine gewisse Mittelwertbildung bei der Errechnung der Fließgeschwindigkeiten sowie eine Bedämpfung der korrigierten Motorspannung ein Schwingen des Systems zu verhindern.
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Claims

Verfahren zum Dosieren von Materialien mit wechselnden FlieB-eigenschaften Patentansprüche: (.) Verfahren zum Dosieren von Materialien mit wechselnden Fließeigenschaften, bei welchem das Gewicht des ausgetragenen Materials gemessen, daraus die Fließgeschwindigkeit des Materials bestimmt und mit einem Sollwert-Istwert-Vergleich eine Veränderung der Austragsgeschwindigkeit des Austragsorgans bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwert der FlieBgBchwindigkeit mit einem in Abhängigkeit von der Entfernung vom Soll-Endwert des Gewichts des ausgetragenen Materials vorgegebenen Sollwert der Fließgeschwindigkeit verglichen wird und in Abhängig keit dieses Vergleichs die Antriebsgeschwindigkeit des Austragsorgans kontinuierlich geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 mit einer diskontinuierlich bestimmten Fließgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß für Sollgewichte die kleiner sind als die Differenz aus Soll-Endwert des ausgetragenen Materials minus einem vorgebbaren ewichtswert, der erste Wert der Austragsgeschwindigkeit gleich ist dem Quotienten aus Soll-Endgewicht durch den vorgebbaren Gewichtswert mal der maximalen Austragsgeschwindigkeit.
3. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2 zum Dosieren mit einer Dosierschnecke.