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Vorrichtung zur Entnahme von Proben aus geschüttetem
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Gut, insbesondere aus geschütteten Zuckerrüben Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur Entnahme von Proben aus geschüttetem Gut, insbesondere aus
geschütteten Zuckerrüben, mit einem durch mindestens einen Hubzylinder höhenverstellbaren
Stecherrohr, dessen Schließklappen über ein Gestänge von am Stecherrohr angeordneten
Schließzylindern geschlossen werden, sobald das Stecherrohr eine untere Endstellung
erreicht hat.
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Im folgenden ist unter geschüttetem Gut geschütteter Kies, Koks, geschüttete
Erze in Form von Pellets usw. sowie auch landwirtschaftliche Produkte zu verstehen,
wie zum Beispiel Zuckerrüben, Kartoffeln, sowie auch rieselfähiges Gut, wie zum
Beispiel Granulate.
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Beim Transport geschütteter Güter, wie z.B. von Granulaten, findet
bei unterschiedlicher Körnung oder auch bei gleicher Körnung aber verschiedenem
spezifischem Gewicht ein Entmischen statt, sodaß im unteren Bereich das feinkörnigere
oder auch spezifisch schwerere Korn in Richtung zur Transportfläche sich konzentriert.
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In vielen Fällen besteht jedoch ein Interesse darin, zu welchen Anteilen
die verschiedenen Korngrößen im ursprunglich homogen gemischten Schüttgut vorhanden
sind.
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Entsprechende Probleme treten bei landwirtschaftlichen
Produkten
auf. So haben z.B. die den Zuckerfabriken zugelieferten Zuckerrüben ae nach den
Witterungsverhältnissen einen verschieden hohen Schmutzanteil, der sich infolge
der durch den Transport auftretenden Erschütterungen in Richtung zum Schüttboden
des Transportfahrzeuges ansammelt. Die von den Zuckerfabriken gezahlten Preise richten
sich nach dem Zuckergehalty wobei bei der Abnahme der Wagenladungen der Schmutzanteil
entsprechend zu berücksichtigen ist. Zur Bestimmung des Zuckergehaltes und des Schmutzanteils
wird ein Stecherrohr, das am unteren Ende verschwenkbare Klappen aufweist, in die
Wagenladung in eine untere Stellung abgesenkt und die Lappen durch ein entsprechendes
Beaufschlagen der Schließ- bzw. Klappen zylinder so verschwenkt, daß sie das Stecherrohr
schließen.
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Die Entnahme einer durchgehenden Säule des Gutes aus dem geschütteten
Gut, einschließlich des gesamten Schmutzes auf dem Schüttboden ist nicht möglich,
da die untere Stellung des Stecherrohres bei der Entnahme durch den Schwenkradius
der Schließklappen bestimmt ist.
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Da der Schmutzanteil am Schüttboden am höchsten ist, wird der von
der Ladung abzuziehende Gewichtsanteil für den Schmutz i.a. zu niedrig angesetzt.
Durch einen entsprechend geschätzten Zuschlag wird jedoch nur in etwa diesem Nachteil
Rechnung getragen, da die Anreicherung des Schmutzes in Richtung zum Schüttboden
nicht immer gleich ist, sodaß man sich bisher mit Anschlägen zugunsten des Zulieferers
zufrieden geben mußte.
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Bei einer idealen Probeentnahme taucht das Stecherrohr
nicht
nur bis zum Schüttboden, sondern zudem lotrecht in das Schüttgut ein. Aus diesem
Grunde soll ein Stecherrohr einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und eine glatte
durchgehende Außenwandung haben. Die bekannten Stecherrohre weisen auf der Außenseite
Bodentaster auf, die seitlich geführt sind und oberhalb der maximalen Schüttguthöhe
gegen Druckfedern anstehen. Sobald die Bodentaster gegen den Schüttboden anschlagen
führen sie eine aufwärts gerichtete Bewegung gegen die Vorspannung der Druckfedern
aus und zeigen damit an, daß das Stecherrohr seine untere Endstellung erreicht hat.
Diese zusätzlichen Anbauten führen dazu, daß die Stecherrohre dazu tendieren, aus
der lotrechten Richtung abzuweichen. Dies kann zu erheblichen Fehlern bezüglich
des Schmutzanteils führen.
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Prinzipiell könnte diesem durch die Bodentaster und die Anbauten verursachten
Effekt dadurch abgeholfen werden, daß die Stecherrohre ohne Bodentaster und Anbauten
in die untere Endstellung verfahren werden, wobei die Endstellung durch einen Vergleich
des Hubes mit einem außen für den Schüttboden des Fahrzeuges angebrachten Maßstab
ermittelt wird. In der Praxis zeigte es sich jedoch, daß dieses Verfahren nicht
zu befriedigenden Resultaten führt, da die untere Endstellung zu ungenau ermittelt
wird, was dazu führt, daß die untere Endstellung des Stecherrohres zu hoch angesetzt
wird oder daß im gegenteiligen Balle der Schüttboden des Transportfahrzeuges durchstoßen
wird.
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Der Efindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Entnahme
von Proben aus geschütteten Gut zu schaffen,
insbesondere aus geschütteten
Zuckerrüben, mit einem durch mindestens einen Hubzylinder höhenverstellbaren Stecherrohr,
dessen Schließklappen von an dem Stecherrohr angeordneten Schließzylindern geschlossen
werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Druckfühler,
der das Erreichen des Schüttbodens durch die Schließklappen anzeigt, die die Funktion
von Vortastern haben, und eine Steuereinrichtung für den Hubzylinder, die den das
Stecherrohr hochfahrenden Hubzylinder derart in Abhängigkeit der Stellung der sich
schließenden Schließklappen steuert, daß die Schließklappen während des Schließens
das Probengut am Schüttboden aufnehmen.
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In völliger Abkehr vom bisherigen Stande der Technik führt das Stecherrohr
während des Schließvorgangs der Schließklappen eine derartige Aufwärtsbewegung aus,
daß die Schneiden der Schließklappen unter einem vorgebbaren Druck gegen den Schüttboden
anstehend über den Schüttboden gleiten und das Probenmaterial aufnehmen und von
unten in das Stecherrohr einschieben. Überraschenderweise zeigte es sich, daß bei
dieser langsamen Aufwärtsbewegung des Stecherrohres während der Zeit in der die
Schließklappen schließen, die in dem Stecherrohr befindliche Säule an Probengut
keine Tendenz zeigt, gegenläufig zur Bewegung des Stecherrohres aus diesem zu rutschen.
Weiterhin zeigte es sich, daß es durch eine relativ geringe Schließkraft möglich
ist, das von den Schließklappen am Schüttboden
gegriffene Gut in
das Stecherrohr einzuschieben, wobei aufgrund der Zwischenräume das bereits in dem
Stecherrohr befindliche Probenmaterial nicht verdichtet wird, sodaß es ohne weiteres
dem Stecherrohr in an sich bekannter Weise entnommen werden kann.
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Gemäß einem ersten Ausführungsprinzip steuert die Steuereinrichtung
die Bewegung des Hubzylinders während des Schließens der Schließzylinder in Abhängigkeit
von der Ortskurve der Schneiden der Schließklappen. Die Gesetzmäßigkeit ergibt sich
daraus, daß jedem Winkel zwischen der Lotrechten und der Verbindungslinie zwischen
dem Schwenkpunkt einer Schließklappe und der Schneide der Schließklappe ein bestimmter
Abstand dieses Schwenkpunktes vom Schüttboden entspricht, sodaß mit den Methoden
der analytischen Geometrie die Ortskurve jeder Schneide leicht zu bestimmen ist.
Es ist somit möglich eine entsprechende Kurvenscheibe von der Steuereinrichtung
abtasten zu lassen oder ein Potentiometer derart zu verstellen, daß den Werten der
Ortskurve entsprechende elektrische Spannungswerte zugeordnet sind.
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Gemäß einem zweiten Ausführungsprinzip steuert die Steuereinrichtung
die Bewegung des Hubzylinders in AbhängiEkeit des Hubes der Schließzylinder. Anhand
der oben definierten Ortskurve wird dem jeweiligen Hub des Schließzylinders ein
entsprechender Hub des Hubzylinders während des Schließens der Schließklappen zugeordnet.
Sobald die Schließzylinder ihre der Schließstellung der Schließklappen entsprechende
Endstellung erreicht haben, wird
der Hubzylinder so beaufschlagt,
daß er mit der maximal zulässigen Geschwindigkeit das Stecherrohr aus dem geschütteten
Gut herausfährt. Anschließend werden die Schließzylinder derart gesteuert, daß die
Schließklappen ihre Offenstellung einnehmen und das Probengut aus dem Stecherrohr
in an sich bekannter Weise entnommen werden kann.
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Ia-dieser Offenstellung der Schließklappen d.h. der entsprechenden
Endstellung der Schließzylinder wird das Stecherrohr zur Probenentnahme in die nächste
Probe eingefahren.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerung
derart ausgelegt, daß bei geöffneten Schließklappen bzw. der entsprechenden Stellung
der Schließzylinder der Rubzylinder das Stecherrohr nur abwärts verfahren werden
kann.
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Gemäß einem ersten Ausführungsprinzip ist der Druckfühler eine in
der Kolbenstange des Hubzylinders angeordnete Druckmeßdose. Im einfachsten Falle
erfolgt dies dadurch, daß die Kolbenstange des Hubzylinders zweigeteilt ist, und
beide Teile über eine Sackbohrung mit Innengewinde und eine Spindel an der Stirnfläche
des anderen Abschnittes miteinander verbunden sind, wobei zwischen dem Boden der
Sackbohrung und der Stirnfläche des Spindelabschnittes die Druckmeßdose angeordnet
ist. Während der Abwärtsbewegung des Probenstechers steht am Ausgang der Eraftmeßdose
ein bestimmter Wert an, der bei Erreichen des Schüttbodens durch die Schneiden der
Schließklappen sprunghaft sich ändert. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
ist
der iruckmeßdose ein iifferenzierwert nachgeschaltet.
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Kleine Geschwindigkeitsänderungen werden in der Weise eliminiert,
daß dem Differenzierglied ein Schwellwertglied nachgeschaltet ist, das derart eingestellt
ist, daß erst bei Erreichen des Schüttgutbodens ein Signal abgegeben wird.
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Gemäß einem zweiten Ausführungaprinzip ist oberhalb der maximalen
Schüttguthöhe am Stecherrohr ein Schließrahmen geführt an dem das Gestänge für die
Schließklappen und die am Stecherrohr angeordneten Schließzylinder angelenkt sind,
wobei eine Kraftmeßdose in dem Rahmen als Druckfühler angeordnet ist. Eine besonders
einfache und sichere Ausführung ergibt sich dadurch, daß der Rahmen aus einem oberen,
das Stecherrohr umgreifenden Rahmenteil mit den angelenkten Schließzylindern und
einem ;unteren, das Stecherrohr ebenfalls umgreifenden Rahmenteil mit dem angelenkten
Gestänge besteht, beide Rahmenteile durch Profile miteinander verbundendsind, und
daß zwischen den beiden Rahmenteilen der Druckfühler angeordnet ist.
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In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist dem Druckfühler
ein Differenzierglied nachgeschaltet und dem Differenzierglied während der Abwärtsbewegung
des Hubzylinders ein Schwellwertglied nachschaltbar dessen Ausgangssignale für die
Steuereinrichtung ein Stoppbefehl für den Hubzylinder ist. Dies ist insbesondere
dann wichtig, wenn durch irgendwelche Fremdkörper während der Abwärtsbewegung des
Stecherrohres in die untere Endstellung ein Verklemmen des Stecherrohres einzutreten
droht.
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In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist dem Druckfühler
ein Differenzierglied nachgeschaltet und dem Differenzierglied während der Aufwärtsbewegung
des Hubzylinders ein Schwellwertglied, dessen Ausgangssignal ein Fahrbefehl für
den Hubzylinder ist. Während der Aufwärtsbewegung des Hubzylinders, die mit einer
Mindestgeschwindigkeit erfolgt, steht am Ausgang des Schwellwertgliedes ein Signal
an, das anzeigt, daß die Bewegung des Stecherrohres z.3. durch Fremdkörper nicht
blockiert wird. Falls sich durch Fremdkörper u. dgl. sich die Geschwindigkeit des
Stecherrohres verlangsamt steht kein Signal mehr am Ausgang des Schwellwertgliedes
an. Der Hubzylinder wird abgeschaltet,sodaß das Stecherrohr nicht beschädigt werden-kann.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles
erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 einen Ausschnitt der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, Fig. 3 eine Abwandlung
der Fig. 2, Fig. 4 die Anordnung der Kraftmeßdose in der Kolbenstange des Hubzylinders,
Fig. 5 ein Blockschaltbild (Ausführungsbeispiel) zur Steuerung des Hubzylinders
in Abhängigkeit der Schließbewegung der Schließklappen.
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Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel. Die
Traversen 1 eines nicht weiter dargestellten Portalrahmens sind die Fahrbahn für
ein bei Laufkatzen übliches Fahrgestell 2 mit Rädern 3, die durch einen nicht dargestellten
Antrieb verfahren werden. In dem Fahrgestell ist in an sich bekannter Weise ein
Hubrahmen mit den Hubzylindern 4, mit dem Ausstoßzylinder 5 und dem Stecherrohr
6 angeordnet. Das Stecherrohr ist in seiner unteren Stellung gezeigt, in der es
in die Ladung Zuckerrüben eines Lastwagens eintaucht. Sobald das Stecherrohr die
Probe entnommen hat wird der Hubrahmen in seine obere Endstellung verfahren, sodaß
das Stecherrohr außer Eingriff mit dem Lastwagen kommt und zur Probeentnabmestation
verfahren werden kann, während der Lastwagen Platz zur Probeentnahme des nächsten
Fahrzeuges macht.
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An dem Stecherrohr sind unterhalb des Hubrahmens zwei Schließzylinder
7,8 befestigt. Ihre Kolbenstangen 9,10 sind an einem Schließrahmen 11 angelenkt,
an dem weiterhin unterhalb der Anlenkstellen für die Kolbenstangen als Gestänge
für die Schließklappen 12,13 zwei Flachprofile 14,15 angelenkt sind, die mit ihren
anderen Enden an den Seitenwangen 14,15 der Schließklappen beabstandet von den am
Stecherrohr befestigten Schwenkbolzen 16,17 für die Schließklappen angelenkt sind.
In Fig. 1 hat das Stecherrohr seine untere Arbeitsstellung erreicht, die jeweils
durch die Höhe des Schüttbodens 18 des Lastwagens gegeben ist. In dieser Stellung
stehen die Schließklappen gegen den Schüttboden an, wobei die Klappenzylinder sich
in
ihrer oberen Arbeitsstellung befinden. Die Schneiden 19,20 der Schließklappen stehen
unter einem vorgebbaren Druck gegen den Schüttboden an. Die Schließbewegung der
Schließklappen erfolgt derart, daß sie sich einerseits entlang des Schüttbodens
einen Druck ausübend zueinander bewegen und dabei das Schüttgut am Boden aufnehmen,
wobei gleichzeitig das Stecherrohr derart aufwärts durch den Hubzylinder verfahren
wird, daß der jeweilige Abstand des Stecherrohres vom Schüttboden durch die Ortskurve
der Schneiden bestimmt ist.
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Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 1. Der Schließrahmen 11 besteht
aus einem oberen, dem das Stecherrohr umfassenden Rahmenteil 25 und einem unteren,
das Stecherrohr ebenfalls umgreifenden Rahmenteil 26, die beide durch die Abstandsprofile
27 miteinander verbunden sind. An dem oberen Rahmenteil sind die Kolbenstangen der
Schließzylinder angelenkt, an dem unteren die an den Schließklappen angelenkten
Profile. Zwischen dem oberen und dem unteren Rahmenteil ist eine Kraftmeßdose 28
als Druckaufnehmer derart angeordnet, daß sie die durch die beim Einfahren des Stecherrohres
in das Schüttgut auf die Rahmenteile ausgeübten Kräfte registriert und entsprechende
Signale über eine Signalleitung 29 an die im Hubrahmen befindliche Steuereinrichtung
abgibt. Sobald die Schneiden den Schüttboden berühren verringert sich der Abstand
zwischen dem oberen und unteren Rahmenteil, die an der Kraftmeßdose registrierte
Kraft gibt deshalb ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung ab, die den
Hubzylinder abschaltet.
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In der gezeigten Stellung sind die Schneidkanten und die Schneiden
der Schließzylinder fluchtend zueinander ausgerichtet.
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In Abwandlung der Fig. 2 weist gemäß Fig. 3 das Stecherrohr 30 eine
umlaufende Schulter 31 mit einer Druckmeßdose 32 auf, gegen in der gezeigten Stellung
die Stirnkanten 33 der Schließklappen 12,13 anstehen.
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Gemäß Fig. 4 kann der Druckfühler auch in der Kolbenstange des Hubzylinders
angeordnet seinX Die Kolbenstange ist zu diesem Zwecke geteilt, wobei der eine Abschnitt
34 eine sacklochartige Bohrung 35 mit Innengewinde und der andere Abschnitt 36 an
seiner Stirnfläche eine als Spindel ausgebildeten Ansatz 37 hat die in die Bohrung
eingreift, wobei zwischen dem Boden des Sackloches und der Stirnfläche des Ansatzes
der Druckfühler 38 angeordnet ist.
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Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild zur Steuerung des Hubzylinders in
Abhängigkeit der Schließbewegung der Schließklappen, d.h. der Ortskurve ihrer Schneiden.
Die Anschlußdose 40 der Meßdose 28 ist mit einem Verstärker 41 verbunden, dem ein
Grenzwertschalter 42, ein Potentiometer 43 und ein Sollwert steIler 44 nachgeschaltet
sind. Dem Grenzwertschalter, dem Potentiometer und dem Sollwertsteller ist die Steuerung
für die Hubzylinder nachgeschaltet.
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Statt der Kraftmeßdose 28 (Fig. 2) können an den Klappenzylindern
Druckfühler 46 und 47 angeordnet sein.
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