DE3149715C1 - "Schüttstrommesser" - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schüttstrommesser mit wenigstens einer Prallplatte, die mit einem starren, horizontalen Träger verbunden ist, der an wenigstens zwei im Abstand voneinander angeordneten, einerseits am Träger und andrerseits an einem Gestell fest eingespannten Federgelenkanordnungen in Richtung seiner horizontalen Achse verschiebbar gelagert ist, und mit Einrichtungen zur Messung der horizontalen Verschiebung des Trägers infolge der auf die Prallplatte einwirkenden Kräfte.
Bei Schüttstrommessern wird die von dem Schüttgutstrom auf eine Prallplatte ausgeübte Kraft als Maß für die Durchflußmenge des Schüttguts gemessen. Um den Einfluß des Gewichts von an der Prallplatte haftendem Schüttgut auszuschalten, ist es bekannt, nur die Horizontalkomponente dieser Kraft zu messen. Ein Schüttstrommesser der eingangs angegebenen Art ist aus der DE-OS 24 42 188 bekannt. Der starre Träger ist in diesem Fall ein mehrere Prallplatten enthaltender und selbst als Prallplatte dienender Auffangkasten, der an zwei parallelen Blattfedern aufgehängt ist, die als Federgelenke wirken.

Bei einem solchen Schüttstrommesser erfüllen die Federgelenke gleichzeitig drei Aufgaben, nämlich die reibungsfreie Lagerung des Trägers, die Parallelführung des Trägers und die Erzeugung einer von der Verstellung des Trägers abhängigen Rückstellkraft. Die einseitige Aufhängung des Trägers an Blattfedern ergibt aber den Nachteil, daß die Verschiebung des Trägers in der Achsrichtung zwangsläufig mit einer Querversetzung der Achse verbunden ist. Ferner ist diese Aufhängung wenig stabil; die Querstabilität ist gering, und es können sogar Kippbewegungen auftreten. Alle diese Erscheinungen beeinträchtigen die Meßgenauigkeit.
Aus Fig. 3 der DE-OS 19 28 361 ist ein Schüttstrommesser bekannt, bei dem der horizontale Träger gegen die Kraft einer Schraubendruckfeder in Gleitlagern horizontal verschiebbar gelagert ist. In diesem Fall wird die Meßgenauigkeit durch die Reibung in den Lagerstellen beeinträchtigt. Bei einem in der US-PS 28 72 074 beschriebenen Schüttstrommesser ist die Prallplatte an vertikalen Hebeln nach Art eines Gelenkparallelogramms aufgehängt, so daß sie bei kleinen Auslenkungen im wesentlichen horizontal beweglich ist. Da in diesem Fall die Rückstellkraft im wesentlichen durch das Eigengewicht der Prallplatte erzeugt wird, verursacht Schüttgut, das an der Prallplatte haften bleibt, eine Ungenauigkeit der Messung. Ferner entstehen auch bei diesem Schüttstrommesser Reibungskräfte in den Schwenklagern der Hebel, durch die die Meßgenauigkeit beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schüttstrommesser zu schaffen, der bei einfachem Aufbau eine große Stabilität aufweist und bei dem eine reibungsfreie präzise Führung des Trägers ohne Querversetzung gewährleistet ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jede Federgelenkanordnung zwei zu beiden Seiten des Trägers einander gegenüberliegende Federgelenke aufweist, von denen jedes drei durch einen Quersteg miteinander verbundene, zueinander parallele Blattfederschenkel aufweist, die an in gleichen Abständen vom Quersteg liegenden Stellen am Träger bzw. am Gestell eingespannt sind.

Bei dem Schüttstrommesser nach der Erfindung sind die beiden Federgelenke jeder Federgelenkanordnung hinsichtlich der Führung in der Achsrichtung parallel geschaltet, so daß sich ihre Wirkungen addieren.

Hinsichtlich der Führung in der Querrichtung dagegen wirken die beiden Federgelenke einander entgegengesetzt, wodurch sich eine große Querstabilität ergibt. Ferner ist durch den Aufbau der Federgelenke eine Querversetzung ausgeschlossen.

Der Schüttstrommesser nach der Erfindung bietet darüber hinaus die Möglichkeit einer sehr einfachen Herstellung und Montage der Federgelenkanordnungen unter Erzielung einer großen Präzision. Die Blattfederschenkel und Querstege jeder Federgelenkanordnung können getrennte Einzelteile sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind aber die Blattfederschenkel und Querstege der beiden Federgelenke jeder Federgelenkanordnung zusammenhängend in Form eines einstückigen Blattfederteils mit einem H-förmigen Ausschnitt ausgebildet. Der H-förmige Ausschnitt kann beispielsweise durch Stanzen hergestellt werden, er ist aber vorzugsweise durch Ätzen gebildet. Auf diese Weise sind die Abmessungen und gegenseitigen Lagen der Bestandteile der Federgelenke mit großer Präzision festgelegt; diese Präzision bleibt beim anschließenden Zusammenbau erhalten, ohne daß schwierige Justierarbeiten erforderlich sind. Die Bildung des H-förmigen Ausschnitts durch Ätzen ergibt außerdem den Vorteil, daß das Blattfedermaterial spannungsfrei bleibt, so daß keine Meßfehler durch unkontrollierbare innere Spannungen der Federgelenke verursacht werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines Schüttstrommessers nach der Erfindung,

F i g. 2 eine schaubildliche Ansicht des Schüttstrommessers von F i g. 1 und

Fig.3 ein bei dem Schüttstrommesser von Fig.2 verwendetes einstückiges Blattfederteil.

In F i g. 1 ist ein Förderorgan 1 dargestellt, mit dessen Hilfe ein Schüttgut 2 befördert wird, das vom Ende des Förderorgans 1 frei nach unten fällt. Das Förderorgan 1 kann beispielsweise ein Förderband, eine Schrägrinne oder eine Schüttelrutsche sein. Die Durchflußmenge des Schüttguts 2 wird mit Hilfe eines Schüttstrommessers 3 gemessen, der eine Prallplatte 4 aufweist, die schräg im Fallweg des vom Ende des Förderorgans 1 herabfallenden Schüttguts 2 angeordnet ist. Die Prallplatte 4 ist von einem Meßraum 5 umgeben, der das Schüttgut auffängt und mittels eines seitlich am unteren Ende angebrachten schrägen Auslasses weiterleitet. Es sind auch Förderorgane möglich, die mittels ihrer Lage oder der Geschwindigkeit der Förderung den Schüttgutstrom am Ende in einem weiten Bogen austreten lassen. In einem solchen Fall kann die Prallplatte, je nach dem Austrittswinkel des Schüttguts, noch steiler oder sogar vertikal angeordnet sein.

Der Schüttstrommesser 3 enthält eine Federwaage 6, die in F i g. 2 in näheren Einzelheiten dargestellt ist und dazu dient, die Horizontalkomponente der vom Schüttgut 2 auf die Prallplatte 4 ausgeübten Kraft zu messen. Die Federwaage 6 enthält einen starren Träger 7 in Form eines horizontalen Balkens, der beim dargestellten Beispiel (Fig.2) durch ein Rohr mit Rechteckquerschnitt gebildet ist, sowie ein Gestell 8, an dem der Träger 7 mittels zweier Federgelenkanordnungen 9 und 10 so aufgehängt ist, daß er in der Richtung seiner Längsachse verschiebbar ist, aber jede Bewegung oder Auslenkung quer zur Längsachse verhindert wird. Die zur Aufhängung und Führung des Trägers dienenden Federgelenkanordnungen 9 und 10 erzeugen bei der Auslenkung des Trägers 7 aus einer Ruhelage, die in Fig.2 dargestellt ist, eine elastische Rückstellkraft, die den Träger 7 in die Ruhelage zurückzubringen sucht und deren Größe mit wachsender Auslenkung zunimmt. Die Größe der Auslenkung des Trägers 7 aus seiner Ruhelage ist daher ein Maß für die in seiner Achsrichtung wirkende Kraftkomponente, die die Auslenkung verursacht. Dies entspricht dem bekannten ίο Prinzip einer Federwaage.

Die Prallplatte 4 ist am einen Ende des starren Trägers 7 befestigt. Der auf die schräge Prallplatte 4 auftreffende Schüttgutstrom übt eine schräg nach unten gerichtete Kraft aus, die von der Durchflußmenge abhängt. Diese Kraft läßt sich in eine Vertikalkomponente und in eine Horizontalkomponente zerlegen. Infolge der Aufhängung des Trägers 4 an den Federgelenkanordnungen 9, 10 kann sich der Träger 7 nur horizontal bewegen, so daß seine Auslenkung nur von der Horizontalkomponente der Kraft abhängt. Dies ergibt insbesondere den Vorteil, daß das Gewicht von eventuell an der Prallplatte anhaftendem Schüttgut nicht in das Meßergebnis eingeht. Die Auslenkung des Trägers ist daher ein Maß für den Schüttgutstrom. In F i g. 1 ist die Auslenkung des Trägers 7 zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt.

Das Gestell 8 besteht aus einer Grundplatte 11 (F i g. 1) und zwei Paaren von auf der Grundplatte befestigten Ständern 12, 13 und 14, 15 (Fig.2). Die Ständer haben eine abgewinkelte Form mit einander zugewandten horizontalen Schenkeln. Der Träger 7 ist mittels der Federgelenkanordnung 9 an den Ständern 12,13 und mittels der Federgelenkanordnung 10 an den Ständern 14,15 aufgehängt.

Die Einzelheiten der Aufhängung und die konstruktive Ausgestaltung der Federgelenkanordnungen 9, 10 sind in Fig.2 genauer zu erkennen. Da die beiden Federgelenkanordnungen 9 und 10 völlig gleich ausgebildet sind, soll nur die Federgelenkanordnung 9 beschrieben werden.

Die Federgelenkanordnung 9 enthält ein einstückiges

Teil 20 aus Blattfedermaterial, das die in F i g. 3 gezeigte Form eines Rechtecks mit einem H-förmigen Ausschnitt 21 hat. Das Blattfedermaterial ist vorzugsweise ein Federstahlblech, in dem der H-förmige Ausschnitt durch

Ätzen gebildet ist. Infolge des H-förmigen Ausschnitts hat das Teil 20 die Form eines rechteckigen Rahmens mit zwei Längsstegen 22,23 und zwei Querstegen 24,25, wobei an jeden Quersteg 24,25 eine rechteckige Zunge 26 bzw. 27 angeformt ist. Die Zungen 26 und 27 sind kürzer als die Hälfte der Längsstege 22, 23. Zwischen ihnen besteht ein Abstand, der wenigstens gleich der einen Querschnittsabmessung des Trägers 7 ist, so daß der Träger 7 in den Ausschnitt zwischen den Zungen 26 und 27 paßt, wie in F i g. 3 gestrichelt angedeutet ist. Die Breite jeder Zunge 26,27 ist gleich der doppelten Breite jedes Längsstegs 22, 23. Im mittleren Teil jedes Längsstegs 22, 23 sind drei Löcher 52 bzw. 53 angebracht. In jedem Quersteg 24,25 sind ebenfalls drei Löcher 54 bzw. 55 angebracht, und jede Zunge 26, 27 weist nahe dem inneren Rand zwei Löcher 56 bzw. 57 auf, die auf der gleichen Höhe wie die äußeren Löcher 52, 53 in den Längsstegen liegen. Das in dieser Weise ausgebildete Blattfederteil 20 ist sowohl zur Längsachse wie zur Querachse vollkommen symmetrisch.

F i g. 2 zeigt, wie das Blattfederteil 20 an den beiden Ständern 12 und 13 und am Träger 7 befestigt ist. Der Längssteg 22 ist mittels Schrauben 28, die durch die

" Löcher 52 hindurchgeführt sind, zwischen dem horizontalen Schenkel des Ständers 12 und einer Andruckschiene 29 festgeklemmt. In entsprechender Weise ist der Längssteg 23 mittels Schrauben 30, die durch die Löcher 53 hindurchgeführt sind, zwischen dem horizontalen Schenkel des Ständers 13 und einer Andruckschiene 31 festgeklemmt. Die Länge der Andruckschienen 29 und 31 ist gleich der Höhe der horizontalen Schenkel der Ständer 12,13, so daß der auf dem zugehörigen Ständer aufliegende mittlere Abschnitt jedes Längsstegs 22, 23 starr festgelegt ist und nicht zur Federwirkung beitragen kann.

Die Zunge 26 ist mittels Schrauben 32, die durch die Löcher 56 hindurchgehen, zwischen einem auf der Oberseite des Trägers 7 fest angebrachten Block 33 und einer Andruckschiene 34 festgeklemmt. Die oberen Flächen des Blocks 33 und der Andruckschiene 34 liegen in einer Ebene mit den oberen Flächen der horizontalen Schenkel der Ständer 12, 13 und der Andruckschienen 29,31. In entsprechender Weise ist die Zunge 27 mittels Schrauben 35 zwischen einem an der Unterseite des Trägers 7 fest angebrachten Block 36 und einer (in F i g. 2 nicht sichtbaren) Andruckschiene festgeklemmt, wobei die unteren Flächen des Blocks 36 und der Andruckschiene in einer Ebene mit den unteren Flächen der horizontalen Schenkel der Ständer 12, 13 und der Andruckschienen 29,31 liegen.

Der obere Quersteg 24 des Blattfederteils 20 ist mittels Schrauben 40, die durch die Löcher 54 hindurchgehen, zwischen zwei starren Stegteilen 41,42 eingespannt. Die Stegteile 41, 42 sind Schienen, die die gleiche Länge und Breite wie der Quersteg 24 haben. In entsprechender Weise ist der untere Quersteg 25 mittels Schrauben 43 zwischen zwei starren Stegteilen 44 und 45 von gleicher Breite und Länge eingespannt.

Infolge der beschriebenen Einspannungen des Blattfederteils 20 sind jeweils nur die freiliegenden Abschnitte der Längsstege 22,23 und der Zungen 26,27 als Blattfedern wirksam. An der Oberseite des Trägers 7 bilden die freiliegenden Abschnitte 22a, 23a der Längsstege 22,23 zwei seitliche Blattfederschenkel, die am Gestell eingespannt sind, und der freiliegende Abschnitt 26a der Zunge 26 bildet einen mittleren Blattfederschenkel der doppelten Breite, der am Träger 7 eingespannt ist. Infolge der Verbindung durch die starren Stegteile 41,42 bilden die drei Blattfederschenkel 22a, 23a und 26a ein erstes Federgelenk 16, das für sich allein bereits ausreichen würde, um den Träger 7 elastisch an den Ständern 12,13 aufzuhängen.

In entsprechender Weise ist an der Unterseite des Trägers 7 ein zweites Federgelenk 17 gebildet, das zwei am Gestell eingespannte seitliche Blattfederschenkel 226,23£und einen am Träger 7 eingespannten mittleren Blattfederschenkel 27a enthält.

Die Federgelenkanordnung 9 weist somit zwei auf entgegengesetzten Seiten des Trägers 7 angeordnete, parallel wirkende Federgelenke auf, von denen jedes für sich allein in Verbindung mit dem entsprechenden Federgelenk der zweiten Federgelenkanordnung 10 ausreichen würde, den Träger 7 für eine Verschiebung längs seiner Achse zu führen und eine elastische Rückstellkraft zu erzeugen, die den Träger 7 in die Ruhelage zurückzustellen sucht. Die doppelten Federgelenkanordnungen 9,10 mit jeweils zwei entgegengesetzt angeordneten Federgelenken ergeben jedoch eine wesentlich präzisere Führung, durch die jede Querversetzung des Trägers 7 und insbesondere jedes Kippen seiner Achse verhindert wird. Dadurch wird die mechanische Stabilität des Schüttstrommessers verbessert, und die Präzision der Messung wird erhöht, weil der Einfluß von Kraftkomponenten, die nicht genau in der Achsrichtung liegen, ausgeschaltet wird.
Von besonderem Vorteil für die Meßgenauigkeit des Schüttstrommessers ist auch der vollkommen symmetrische Aufbau jeder Federgelenkanordnung mit zwei Federgelenken, von denen jedes zwei äußere Blattfederschenkel gleicher Breite und einen mittleren

ίο Blattfederschenkel der doppelten Breite hat, wobei die wirksame Länge aller Blattfederschenkel gleich groß ist. Dies ergibt eine völlig symmetrische Verformung der Federgelenke bei einer Auslenkung des Trägers, was dazu beiträgt, daß seitliche Kraftkomponenten, Quer-Versetzungen und Drehmomente verhindert werden, die die Meßgenauigkeit beeinträchtigen könnten.

Die Rollen der Blattfederschenkel können natürlich vertauscht werden, indem die mittleren Blattfederschenkel 26a, 27a am Gestell und die seitlichen Blattfederschenkel 22a, 23a, 226, 236 am Träger eingespannt werden. Dies ist lediglich eine kinematische Umlenkung, die sich beispielsweise dann anbietet, wenn der Träger zwei im Abstand nebeneinanderliegende parallele Balken aufweist.

Die zuvor geschilderten vorteilhaften Ergebnisse können grundsätzlich auch dann erhalten werden, wenn die Blattfederschenkel 22a, 226, 23a, 236,26a, 27a jeder Federgelenkanordnung nicht Bestandteile eines einstükkigen Blattfederteils 20 sind, wie es in F i g. 3 dargestellt ist, sondern getrennte Teile aus Blattfedermaterial, die in der angegebenen Weise eingespannt sind. Es wäre auch möglich, die Blattfederschenkel jedes Federgelenks 16, 17 in einem Stück mit dem zugehörigen Quersteg 24 bzw. 25 als E-förmiges Blattfederteil auszubilden. Die Verwendung des in F i g. 3 dargestellten einstückigen Blattfederteils 20 mit H-förmigem Ausschnitt ergibt jedoch besondere Vorteile bei der Herstellung und Montage der Federgelenkanordnungen.

Das Blattfederteil 20 von Fig.3 kann auf sehr wirtschaftliche Weise mit großer Präzision durch Ätzen eines Federstahlblechs hergestellt werden. Die Abschnitte, die später die Blattfederschenkel bilden, haben dann bereits im unmontierten Blattfederteil die genaue gegenseitige Lage mit der durch das Ätzen erzielbaren Präzision. Dadurch entfallen schwierige Justierarbeiten beim Zusammenbau der Federgelenkanordnungen. Die Herstellung durch Ätzen ergibt den weiteren Vorteil, daß das fertige Blattfederteil frei von inneren Spannungen ist, wie sie beim Stanzen unvermeidlich sind.

An der Federwaage 6 sind natürlich Meßeinrichtungen angebracht, mit denen die Größe der Verstellung des Trägers 7 aus der Ruhelage gemessen werden kann.

Diese Verstellung ist, wie erwähnt, ein Maß für die auf den Träger 7 in der Achsrichtung einwirkende Kraftkomponente und damit auch ein Maß für den auf die Prallplatte 4 auftreffenden Schüttgutstrom. Diese Meßeinrichtungen können von jeder an sich bekannten Art sein. Eine besonders vorteilhafte Lösung ist in F i g. 2 dargestellt. Sie besteht darin, daß auf jedem der beiden mittleren Blattfederschenkel 26a, 27a der Federgelenkanordnung 9 ein Dehnungsmeßstreifen 46 bzw. 47 angebracht ist. Bei einer Verstellung des Trägers 7 aus seiner Ruhelage verformen sich die Blattfederschenkel 26a, 27a, und die Dehnungsmeßstreifen 46,47 liefern Ausgangssignale, die von dem Ausmaß der Verformung abhängen. Entsprechende Dehnungs-

meßstreifen können auch an der Federgelenkanordnung 10 angebracht werden. Durch Mittelwertbildung der von allen Dehnungsmeßstreifen gelieferten Signale können restliche Unsymmetrien eleminiert werden.

Falls erforderlich, können auch mehr als zwei Federgelenkanordnungen zur Aufhängung des Trägers verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Schüttstrommesser mit wenigstens einer Prallplatte, die mit einem starren, horizontalen Träger verbunden ist, der an wenigstens zwei im Abstand voneinander angeordneten, einerseits am Träger und andrerseits an einem Gestell fest eingespannten Federgelenkanordnungen in Richtung seiner horizontalen Achse verschiebbar gelagert ist, und mit Einrichtungen zur Messung der horizontalen Verschiebung des Trägers infolge der auf die Prallplatte einwirkenden Kräfte, dadurch gekennzeichnet, daß jede Federgelenkanordnung (9, 10) zwei zu beiden Seiten des Trägers (7) einander gegenüberliegende Federgelenke (16, 17) aufweist, von denen jedes drei durch einen Quersteg (24, 41, 42; 25, 44, 45) miteinander verbundene, zueinander parallele Blattfederschenkel (22a, 23a, 26a; 226, 23b, 27a) aufweist, die an in gleichen Abständen vom Quersteg liegenden Stellen am Träger (7) bzw. am Gestell (8) eingespannt sind.

2. Schüttstrommesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Federgelenk (16,17) die beiden äußeren Blattfederschenkel (22a, 23a; 22b, 23b) am Gestell (8) und der innere Blattfederschenkel (26a; 27a) am Träger (7) eingespannt sind.

3. Schüttstrommesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des mittleren Blattfederschenkels (26a; 27a,) gleich der doppelten Breite jedes der beiden äußeren Blattfederschenkel (22a, 23a; 226,236J^St. '.

4. Schüttstrommesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfederschenkel (22a, 23a; 22b, 23b; 26a, 27a; einstückig zusammenhängend mit einem Quersteg (24; 25) aus dem Blattfedermaterial ausgebildet sind.

5. Schüttstrommesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Quersteg (24; 25) aus Blattfedermaterial durch wenigstens ein starres Stegteil (41,42; 44,45) verstärkt ist.

6. Schüttstrommesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Quersteg (24; 25) aus Blattfedermaterial zwischen zwei starren Schienen (41,42; 44,45) eingespannt ist.

7. Schüttstrommesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils einander gegenüberliegenden äußeren Blattfederschenkel (22a, 226; 23a, 236,) der beiden Federgelenke (16,17) jeder Federgelenkanordnung (9,10) als einstückig zusammenhängender Längssteg (22; 23) ausgebilde>sind.

8. Schüttströmmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfederschenkel (22a, 226, 23a, 236, 26a, 27a,) und der Querstege (24,25) der beiden Federgelenke (16, 17) jeder Federgelenkanordnung (9,10) zusammenhängend in Form eines einstückigen Blattfederteils (20) mit einem H-förmigen Ausschnitt (21) ausgebildetsind.

9. Schüttstrommesser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der H-förmige Ausschnitt (21) durch Ätzen gebildet ist.