DE3417583C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Massedurchsatzmessung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine aus der US-PS 28 96 084 bekannte Anordnung dieser Art ist zur Messung des Massedurchsatzes eines durch eine Rohrleitung strömenden Mediums ausgebildet. In der Rohrleitung ist eine Geschwindigkeitsmeßeinrichtung angeordnet, die durch ein Turbinenrad gebildet ist, das durch das Strömungsmedium in Drehung versetzt wird und ein von der Strömungsgeschwindigkeit abhängiges elektrisches Signal liefert. Im Abstand hinter dem Turbinenrad ist eine radiometrische Dichtemeßeinrichtung angeordnet, die ein elektrisches Signal liefert, das von der Dichte des durch die Rohrleitung strömenden Mediums abhängt. Die radiometrische Dichtemeßeinrichtung enthält eine Quelle radioaktiver Strahlung, die auf der einen Seite der Rohrleitung angeordnet ist und ein quer zur Strömungsrichtung durch die Rohrleitung gehendes Strahlenbündel liefert, und einen Strahlendetektor, der auf der anderen Seite der Rohrleitung im Weg des Strahlengangs angeordnet ist und ein elektrisches Signal liefert, das von der aufgefangenen Strahlungsintensität und somit von der Dichte des durch die Rohrleitung strömenden Mediums abhängig ist. Eine Signalverarbeitungsschaltung bildet unter Verwendung der Ausgangssignale der Geschwindigkeitsmeßeinrichtung und der radiometrischen Dichtemeßeinrichtung ein den Massedurchsatz darstellendes Signal. Dies geschieht bei der bekannten Anordnung dadurch, daß vor dem Turbinenrad Leitschaufeln angeordnet sind, die in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der radiometrischen Dichtemeßeinrichtung verstellt werden, so daß das Ausgangssignal der Geschwindigkeitsmeßeinrichtung außer von der Strömungsgeschwindigkeit auch von der Dichte des Strömungsmediums abhängt. Eine Besonderheit dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß auch die Abtastung der Drehbewegung des Turbinenrads berührungslos mit Hilfe von radioaktiver Strahlung erfolgt. Zu diesem Zweck sind am Turbinenrad weitere radiometrische Strahlenquellen befestigt, so daß sie mit dem Turbinenrad umlaufen, und um den Umfang der Rohrleitung sind Strahlendetektoren verteilt, die infolge des Vorbeigangs der Strahlenquellen eine elektrische Mehrphasenspannung erzeugen.

Diese bekannte Anordnung ist insbesondere zur Messung des Massedurchsatzes von Flüssigkeiten und gegebenenfalls noch von Gasen geeignet.

Beim Transport von staubförmigen, pulverförmigen oder körnigen Feststoffen werden dagegen vorzugsweise schubweise arbeitende Förder- oder Dosierorgane verwendet, die bewegliche Schubwände haben, die Meßkammern bekannten Volumens begrenzen. Wenn die von den Schubwänden begrenzten Meßkammern immer vollständig gefüllt sind, kann man den Volumendurchsatz, d. h. das pro Zeiteinheit geförderte Volumen, und das geförderte Gesamtvolumen aus der Fördergeschwindigkeit des Förder- oder Dosierorgans oder durch Abzählen der gefüllten Meßkammern ermitteln. Wenn die Dichte des geförderten Materials bekannt ist und als konstant angenommen werden kann, kann man aus dem Volumendurchsatz den Massedurchsatz, d. h. die pro Zeiteinheit geförderte Masse und aus dem geförderten Gesamtvolumen die geförderte Gesamtmasse berechnen. Diese Bedingungen sind aber in vielen Anwendungsfällen nicht erfüllt. Wenn die Meßkammern nicht vollständig gefüllt sind, ist bereits die Volumenmessung unrichtig, so daß keine gültige Aussage über den Massedurchsatz und die geförderte Gesamtmasse erhalten werden kann. Wenn die Dichte des Materials unbekannt oder Schwankungen unterworfen ist, erlaubt die Volumenmessung, selbst wenn sie richtig ist, keine Aussage über den Massedurchsatz und die geförderte Gesamtmasse.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung, die bei schubweise arbeitenden Förder- und Dosierorganen eine Messung des Massedurchsatzes von staubförmigen, pulverförmigen oder körnigen Feststoffen auch dann ermöglicht, wenn die Dichte des geförderten Materials schwankt oder die von den Schubwänden begrenzten Meßkammern ungleichmäßig gefüllt sind.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung erfolgt die radiometrische Dichtemessung laufend im Innern der das geförderte Material enthaltenden Meßkammern. In Verbindung mit dem bekannten Meßkammervolumen und der bekannten oder leicht zu messenden Fördergeschwindigkeit des Förder- oder Dosierorgans oder auch durch Abzählen der gefüllten Meßkammern kann daraus in jedem Zeitpunkt der augenblickliche Massedurchsatz auch bei Dichteschwankungen des Materials ermittelt werden. Die Erfindung ermöglicht auch bei ungleichmäßig gefüllten Meßkammern die richtige Messung des Massedurchsatzes, weil die mittlere Dichte einer teilweise gefüllten Meßkammer eine Aussage über die in der Meßkammer enthaltene Masse liefert. Die erfindungsgemäße Anordnung ist ferner leicht zu eichen, weil die bei leeren Meßkammern gemessene Strahlungsintensität eine Bezugsgröße liefert.

Die für die Bestimmung des Masssedurchsatzes erforderliche Information über die Vorschubgeschwindigkeit des Materials kann, je nach der Art des Förder- oder Dosierorgans, mit bekannten Einrichtungen zur Messung der Drehzahl oder der linearen Vorschubgeschwindigkeit oder auch durch Feststellung der Häufigkeit des Vorbeigangs der Schubwände erhalten werden. Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird jedoch die radiometrische Dichtemeßeinrichtung gleichzeitig zur Lieferung dieser Information herangezogen. Der Durchgang jeder Schubwand durch das Strahlenbündel ergibt nämlich eine ausgeprägte Änderung in der vom Strahlendetektor aufgefangenen Strahlungsintensität und dementsprechend eine Änderung im Ausgangssignal des Strahlendetektors. Diese Signaländerungen zeigen den Vorbeigang jeder Schubwand an, und der Zeitabstand zwischen zwei (oder mehreren) aufeinanderfolgenden Signaländerungen ist bei dem bekannten Abstand der Schubwände ein Maß für die Fördergeschwindigkeit.

Diese Weiterbildung ergibt eine Vereinfachung, weil gesonderte Geschwindigkeits-, Drehzahl- oder Stellungsmeßeinrichtungen entfallen.Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß zur Verbindung zwischen dem Meßort und der Signalverarbeitungsschaltung nur eine einzige Leitung benötigt wird, über die zugleich die Dichteinformationen und die Stellungs- oder Geschwindigkeitsinformationen übertragen werden.

Die Erfindung eignet sich zur Anwendung bei allen schubweise arbeitenden Förder- oder Dosierorganen, die aufgrund des bekannten Volumens der durch die Schubwände begrenzten Meßkammern eine Messung des Volumendurchsatzes ermöglichen. Besonders geeignet sind Zellenradschleusen, doch kann die Erfindung auch bei Schneckenförderern, Drahtkettenförderern, Schüttgutelevatoren oder dergleichen angewendet werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht durch eine mit einer radiometrischen Dichtemeßeinrichtung ausgestattete Zellenradschleuse längs der Linie B-B von Fig. 2,

Fig. 2 eine Schnittansicht der Zellenradschleuse längs der Linie A-A von Fig. 1,

Fig. 3 das Blockschaltbild einer Signalverarbeitungsschaltung, die an den Strahlendetektor der radiometrischen Dichtemeßeinrichtung angeschlossen werden kann,

Fig. 4 das Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der Signalverarbeitungsschaltung,

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Zellenradschleuse längs der Linie D-D von Fig. 6 bei einer anderen Ausführungsform der radiometrischen Dichtemeßeinrichtung,

Fig. 6 eine Schnittansicht der Zellenradschleuse längs der Linie C-C von Fig. 5,

Fig. 7 ein Zeitdiagramm des die Strahlungsintensität darstellenden Signals, das von der radiometrischen Dichtemeßeinrichtung geliefert wird,

Fig. 8 das Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der Signalverarbeitungsschaltung und

Fig. 9 eine Schnittansicht der Zellenradschleuse bei einer weiteren Ausführungsform der radiometrischen Dichtemeßeinrichtung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Zellenradschleuse 10 die in bekannter Weise aus einem mit radialen Schubwänden 14 a, 14 b, 14 c, . . . 14 h versehenen Zellenrad 12 besteht, das auf einer Welle 16 in einem Gehäuse 18 drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 18 ist oben und unten offen und mit Flanschen 20, 22 versehen, mit denen es in eine vertikale Rohrleitung eingefügt werden kann, durch die ein staubförmiges, pulverförmiges oder körniges Material von oben nach unten gefördert wird. Die Zellenradschleuse hat den Zweck, eine Abdichtung zwischen den beiden angeschlossenen Rohrleitungen zu gewährleisten, um Luftverluste zu vermeiden. Dies ist insbesondere beim Materialeintrag in eine pneumatische Förderleitung oder beim Materialaustrag aus einer Saugleitung erforderlich. Zu diesem Zweck ist der das Zellenrad umgebende Abschnitt des Gehäuses 18 mit teilzylindrischen Umfangswänden 18 a, 18 b und ebenen Seitenwänden 18 c, 18 d ausgebildet, die das Zellenrad 12 eng umgeben, wobei in jeder Stellung des Zellenrades auf jeder Seite mindestens eine der Schubwände 14 an der teilzylindrischen Umfangswand 18 a bzw. 18 b anliegt. Das Zellenrad 12 wird von einem nicht dargestellten Antriebsmotor mit einer dem gewünschten Materialdurchsatz entsprechenden Drehzahl angetrieben. Es wird angenommen, daß der Antrieb in der Ansicht von Fig. 1 im Uhrzeigersinn erfolgt. Somit sind die auf der rechten Seite nach unten gehenden Zellen des Zellenrades 12 mit dem zu fördernden Material gefüllt, während die auf der linken Seite nach oben gehenden Zellen leer sind.

In der in Fig. 1 dargestellten Augenblicksstellung des Zellenrades 12 begrenzen die beiden Schubwände 14 a und 14 b zusammen mit den beiden Seitenwänden 18 c, 18 d und der teilzylindrischen Umfangswand 18 a des Gehäuses eine nach außen vollkommen abgeschlossene Kammer 24 von genau bekanntem Volumen, die mit dem geförderten Material gefüllt ist. Da jede Zelle des Zellenrades bei dessen Drehung eine Kammer von dem gleichen Volumen bildet, kann die Zellenradschleuse 10 zur Messung des Durchsatzes, d. h. der pro Zeiteinheit geförderten Materialmenge, und/oder zur Messung der in einem bestimmten Zeitabschnitt geförderten Gesamtmaterialmenge verwendet werden.

Zu diesem Zweck kann am Gehäuse 18 ein Stellungssensor 26 angebracht sein, der auf den Vorbeigang jeder Schubwand 14 anspricht und ein diesen Vorbeigang kennzeichnendes elektrisches Signal abgibt, oder es kann dem Zellenrad 12 oder der Welle 16 ein Drehzahl- oder Geschwindigkeitssensor zugeordnet sein, der ein die Drehzahl des Zellenrades 12 oder die Umfangsgeschwindigkeit der Zellen anzeigendes Signal liefert.

Wenn V _K das Volumen der von einer Zelle gebildeten Meßkammer ist und der Stellungssensor 26 innerhalb einer vorgegebenen Zeit T anzeigt, daß n Vorbeigänge von Schubwänden 14 erfolgt sind, so ist das in der Zeit T geförderte Gesamtvolumen

V _T = n · V _K .

Der Volumendurchsatz, d. h. das pro Zeiteinheit geförderte Volumen, läßt sich aus dem Gesamtvolumen dadurch ermitteln, daß das Gesamtvolumen durch die Zeit T dividiert wird. Man kann den Volumendurchsatz auch dadurch erhalten, daß aus dem Ausgangssignal des Stellungssensors 26 ein Signal gebildet wird, daß die Anzahl der Vorbeigänge pro Zeiteinheit, also die Frequenz der Vorbeigänge angibt. Die Multiplikation des Kammervolumens V _K mit diesem Wert ergibt dann unmittelbar den Volumendurchsatz.

Bei Verwendung eines Drehzahl- oder Geschwindigkeitssensors erhält man durch Multiplikation der gemessenen Drehzahl oder Geschwindigkeit mit dem geförderten Augenblicksvolumen unmittelbar den Volumendurchsatz. Die Integration des Volumendurchsatzes über eine gegebene Zeitdauer ergibt dann das in dieser Zeitdauer geförderte Gesamtvolumen.

Alle diese Messungen setzen voraus, daß die Meßkammern stets vollständig gefüllt sind.

Wenn die Dichte d des geförderten Materials bekannt ist und als konstant angenommen werden kann, kann aus der zuvor beschriebenen Messung des Gesamtvolumens oder des Volumendurchsatzes die geförderte Gesamtmasse bzw. der Massedurchsatz berechnet werden.

Diese Berechnung ist jedoch nicht gültig, wenn die Dichte des Materials schwankt, oder wenn die Meßkammern ungleichmäßig gefüllt sind.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Zellenradschleuse ist daher zusätzlich mit einer Einrichtung zur radiometrischen Dichtemessung ausgestattet. Zu diesem Zweck ist auf der einen Seite der Zellenradschleuse 10 neben der Seitenwand 18 c des Gehäuses 18 (Fig. 2) eine Quelle 30 radioaktiver Strahlung und auf der entgegengesetzten Seite an der Seitenwand 18 d ein Strahlendetektor 32 angeordnet.

Die Strahlenquelle 30 ist in einem Abschirmgehäuse 34 untergebracht, das die radioaktive Strahlung nur durch eine der Zellenradschleuse 10 zugewandte Öffnung 36 austreten läßt. Ein in die Öffnung 36 eingesetzter Kollimator 38 bündelt die Strahlung zu einem eng begrenzten Strahlenbündel 40, das durch die Zellenradschleuse hindurch auf den Strahlendetektor 32 gerichtet ist.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, liegen die Mittelpunkte der Strahlenquelle 30 und des Strahlendetektors 32 sowie die Achse des Strahlenbündels 40 in der horizontalen Ebene, die auch die Drehachse des Zellenrades 12 enthält. Die Achse des Strahlenbündels 40 verläuft parallel zu der Drehachse des Zellenrades 12 etwa durch die Mitte der größten radialen Erstreckung der Meßkammer 24 (Fig. 1). In Fig. 1 ist auch der wirksame Auffangquerschnitt des Strahlendetektors 32 angedeutet.

Für die Strahlenquelle 30 wird ein Betastrahlen oder Gammastrahlen emittierendes radioaktives Isotop verwendet, dessen Aktivität der Beschaffenheit und der zu durchdringenden Dicke des Materials angepaßt ist. Der Strahlendetektor 40 kann ein Zählrohr, ein Szintillationszähler, eine Ionisationskammer oder jeder andere bekannte Strahlendetektor sein, der ein von der aufgefangenen Strahlungsintensität abhängiges elektrisches Ausgangssignal liefert.

Wenn eine Gammastrahlung oder für geringe Materialdicken eine Betastrahlung mit einer 2 MeV nicht wesentlich überschreitenden Energie angewendet wird, nimmt bekanntlich die Intensität der Strahlung nach der folgenden Gleichung ab:

I = I₀ · e^{-μ dx (1) Darin sind: I:Intensität der Strahlung nach dem Durchgang durch das Material;I₀:Intensität der Strahlung, wenn kein Material vorhanden ist; μ:Massenabsorptionskoeffizient (konstant für eine Strahlung gegebener Energie und für ein gegebenes Material); d:Dichte des zu messenden Materials; x:von der Strahlung durchdrungene Materialdicke. Bei der Zellenradschleuse von Fig. 1 und 2 kann die Materialdicke x als konstant angesehen werden, wenn die von der Strahlung durchsetzten Meßkammern vollständig gefüllt sind; sie ist gleich der axialen Breite des Zellenrades. Die Intensität I₀ entspricht der vom Strahlendetektor 32 bei leerer Meßkammer aufgefangenen Strahlungsintensität; die Messung dieses Wertes ergibt eine Bezugsgröße für die Eichung der Meßeinrichtung. Somit läßt sich aus der bei gefüllten Meßkammern gemessenen Strahlungsintensität I die Dichte des Materials ableiten, die wiederum in Verbindung mit dem bekannten Meßkammervolumen und der gemessenen Frequenz oder Geschwindigkeit die Berechnung des Massedurchsatzes und/oder der in einem gegebenen Zeitintervall durchgesetzten Gesamtmasse ermöglicht. Fig. 3 zeigt als Beispiel das Blockschaltbild einer Signalverarbeitungsschaltung, die das Ausgangssignal des Strahlendetektors 32 von Fig. 1 und 2 empfängt und Ausgangssignale liefert, die die durchgesetzte Gesamtmasse und den Massedurchsatz darstellen. Fig. 3 zeigt auch schematisch die Strahlenquelle 30 und das vom Strahlenbündel 40 durchsetzte Material 42. Ein an den Ausgang des Strahlendetektors 32 angeschlossener Verstärker 44 liefert ein elektrisches Ausgangssignal, das der vom Strahlendetektor 32 aufgefangene Strahlungsintensität I proportional ist. Da die Intensität I mit zunehmender Dichte des Materials, also auch mit zunehmender Masse abnimmt, bildet eine Subtrahierschaltung 46 die Differenz I₀-I. Der Wert I₀, der als Bezugsgröße bei leerer Meßkammer gemessen wird, wird in der Subtrahierschaltung 46 gespeichert. Das Ausgangssignal Δ I der Subtrahierschaltung 46 steigt mit zunehmender Dichte des Materials an, und zwar nach einer nichtlinearen Funktion, wie aus der Gleichung (1) folgt. Eine an den Ausgang der Subtrahierschaltung 46 angeschlossene Linearisierungsschaltung 48 liefert ein Ausgangssignal, das in jedem Zeitpunkt der Dichte des Materials proportional ist, das vom Strahlenbündel 40 durchsetzt wird. Da der Förderquerschnitt bekannt ist, ist das Ausgangssignal der Linearisierungsschaltung 48 auch der in jedem Zeitpunkt an der Meßstelle durch den Förderquerschnitt gehenden Masse m proportional. Eine Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 50 liefert ein Ausgangssignal, das der Vorschubgeschwindigkeit v des Materials proportional ist. Sie kann hierfür das Ausgangssignal des Stellungssensors 26 von Fig. 1 oder das Ausgangssignal eines Drehzahl- oder Geschwindigkeitssensors verwenden. Eine Multiplizierschaltung 52 bildet fortlaufend das Produkt der Ausgangssignale der Linearisierungsschaltung 48 und der Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 50. Das Ergebnis dieser Multiplikation: Q = m · v ergibt unmittelbar ein Signal, das in jedem Zeitpunkt dem Masssedurchsatz Q, d. h. der pro Zeiteinheit geförderten Materialmasse, proportional ist. Durch Integration des Ausgangssignals der Multiplizierschaltung 52 in einem Integrator 54 kann zusätzlich ein Signal erhalten werden, das die in einer vorgegebenen Integrationszeit geförderte Gesamtmasse M anzeigt. Die Anordnung von Fig. 3 ergibt eine kontinuierliche Messung, durch die in jedem Zeitpunkt der Durchsatz angezeigt wird. Die Eichung auf den Durchsatz Null erfolgt durch Messung der Größe I₀ bei leerlaufender Zellenradschleuse. Wenn die Drehzahl des Zellenrades 12 nicht zu schnell ist und die radiometrische Dichtemeßeinrichtung 30, 32 eine ausreichende Leistungsfähigkeit hat, kann die Messung auch absatzweise innerhalb eines "Zeitfensters" für jede Meßkammer erfolgen. Diese Maßnahme eignet sich insbesondere für eine digitale Signalverarbeitung und bei Verwendung eines Zählers, beispielsweise eines Szintillationszählers, für den Strahlendetektor 32. Fig. 4 zeigt eine für diesen Zweck ausgebildete Signalverarbeitungsschaltung, wobei wieder die Strahlenquelle 30, der Strahlendetektor 32 und das vom Strahlenbündel 40 durchsetzte Material 42 dargestellt sind. Eine Stellungsdetektorschaltung 60, die beispielsweise das Ausgangssignal des Stellungssensors 26 von Fig. 1 verarbeitet, erzeugt für jede Meßkammer einen rechteckigen Fensterimpuls vorgegebener Breite, der vorzugsweise mittig zu dem Durchgang der Meßkammer durch die Achse des Strahlenbündels 40 liegt. Wie Fig. 1 zeigt, kann dies dadurch erreicht werden, daß der auf den Vorbeigang jeder Schubwand 14 ansprechende Stellungssensor 26 gegen die die Achse des Strahlenbündels enthaltende horizontale Ebene versetzt ist. Im einfachsten Fall kann das Zeitfenster einfach durch das Zeitintervall zwischen den Vorbeigängen von zwei aufeinanderfolgenden Schubwänden definiert sein. Auf jeden Fall soll aber das Zeitfenster innerhalb dieses Zeitintervalls liegen, so daß nicht gemessen wird, wenn sich eine Schubwand im Strahlungsbereich des Detektors befindet. Der Fensterimpuls wird an den Steuereingang eines Digitalzählers 64 angelegt, dessen Zähleingang die vom Strahlendetektor 32 gelieferten Ionisationsimpulse über einen Verstärker 62 empfängt. Der Zähler 64 zählt die Impulse während der Dauer jedes Fensterimpulses, und er liefert am Ende jedes Zählvorgangs eine Digitalzahl N, die der aufgefangenen Strahlungsintensität I proportional ist. Eine Subtrahierschaltung 66 bildet die Differenz zwischen der Digitalzahl N und einer die Strahlungsintensität I₀ darstellenden Digitalzahl N₀, die bei leerlaufender Zellenradschleuse ermittelt und in digitaler Form in der Subtrahierschaltung 66 gespeichert wird. Die Subtrahierschaltung 66 ist natürlich ebenfalls als Digitalschaltung ausgebildet, und sie liefert eine die Differenz I₀-I darstellende Digitalzahl Δ N. Der Zusammenhang zwischen der Digitalzahl Δ N und der Dichte des vom Strahlenbündel 40 durchsetzten Materials wird in einer digitalen Linearisierungsschaltung 68 linearisiert. Die Linearisierungsschaltung liefert somit am Ausgang für jede Meßkammer ein digitales Signal, dessen Zahlenwert der Dichte des Materials in der Mitte der Meßkammer proportional ist. Unter der Voraussetzung, daß die Dichte des Materials in der ganzen Meßkammer konstant ist, ist diese Digitalzahl auch der in der Meßkammer vorhandenen Masse M _K des Materials proportional. An die Linearisierungsschaltung 68 ist eine digitale Summierschaltung 70 angeschlossen, die durch die von der Stellungsdetektorschaltung 60 gelieferten Impulse synchronisiert wird und die von der Linearisierungsschaltung 68 gelieferten Digitalzahlen der Reihe nachsummiert. Das digitale Ausgangssignal der Summierschaltung 70 stellt die seit dem Beginn der Summierung geförderte Gesamtmasse M dar. Durch Zeitdifferentiation des Ausgangssignals der Summierschaltung 70 in einer von einer Zeitbasis 74 gesteuerten Differenzierschaltung72 wird ein Signal erhalten, das den Massedurchsatz Q darstellt. Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform erfaßt der Strahlendetektor 32 nur die durch den mittleren Bereich jeder Meßkammer gehende Strahlung. Ungeachtet dessen wird ein richtiges Meßergebnis erhalten, wenn jede Meßkammer vollkommen mit dem zu fördernden Material gefüllt ist, wie es bei Zellenradschleusen üblicherweise der Fall ist. Wenn es jedoch vorkommen kann, daß die Meßkammern nur teilweise mit Material gefüllt sind, kann die in den Fig. 5 und 6 dargestellte abgeänderte Ausführungsform angewendet werden, die sich von derjenigen von Fig. 1 und 2 durch eine andere Form und Anordnung des Strahlendetektors unterscheidet. Der Strahlendetektor 76 von Fig. 5 und 6 erstreckt sich über die ganze radiale Ausdehnung der Meßkammern, also über die Ausdehnung, die senkrecht zur Förderrichtung des Materials und senkrecht zur Achse des Strahlenbündels 40 steht. Das Ausgangssignal des Strahlendetektors 76 entspricht daher dem Mittelwert der Dichte des Materials über diese radiale Erstreckung. Die übrigen Bestandteile der Ausführungsform von Fig. 5 und 6 sind denjenigen der Ausführungsform von Fig. 1 und 2 gleich und mit den gleichen Bezugszeichen wie dort versehen. Fig. 7 zeigt das die Strahlungsintensität I anzeigende Signal, das beispielsweise am Ausgang des Verstärkers 44 von Fig. 3 erhalten wird, als Funktion der Zeit t. Die Abschnitte a dieses Signals entsprechen den Zeitabschnitten, in denen sich keine Schubwand 14 der Zellenradschleuse im Strahlenbündel 40 befindet, so daß das Strahlenbündel ausschließlich durch das geförderte Material geht. Die zwischen den Abschnitten a liegenden Einbrüche b entsprechen den Zeitabschnitten, in denen sich eine Schubwand 14 im Strahlenbündel 40 befindet. Da die Schubwände, die beispielsweise aus Stahl bestehen, im allgemeinen einen sehr viel größeren Wirkungsquerschnitt haben als das durch die Zellenradschleuse geförderte Material, verursachen sie eine beträchtliche Verringerung der vom Strahlendetektor aufgefangenen Strahlungsintensität. Der Zeitabstand t′ zwischen einander entsprechenden Flanken der Änderungen des Signals ist gleich dem Zeitabstand zwischen dem Vorbeigang von zwei aufeinanderfolgenden Schubwänden des Zellenrades an einem bestimmten Punkt des Gehäuses. Diese Tatsache kann dazu ausgenutzt werden, aus dem Ausgangssignal des Strahlendetektors außer der Dichteinformation auch eine Stellungsinformation zu gewinnen, so daß die radiometrische Einrichtung 30, 32 zusätzlich die Rolle eines Stellungssensors übernimmt. Der in Fig. 1 dargestellte besondere Stellungssensor 26 oder eine getrennte Drehzahl- oder Geschwindigkeitsmeßeinrichtung kann daher entfallen. Fig. 8 zeigt die Anwendung dieser Maßnahme bei der Signalverarbeitungsschaltung von Fig. 3. Die mit den gleichen Bezugszeichen versehenen Bestandteile haben die gleiche Funktion wie in Fig. 3. Die Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 50 von Fig. 3 fehlt bei der Signalverarbeitungsschaltung von Fig. 8. Statt dessen ist an den Ausgang des Verstärkers 44 ein Schaltungszweig angeschlossen, der aus dem Ausgangssignal des Verstärkers das für die Multiplikation benötigte Geschwindigkeitssignal ableitet. Dieser Schaltungszweig enthält eine Differenzierschaltung 80, die auf die plötzlichen Änderungen des Ausgangssignals des Verstärkers anspricht und für jede in der gleichen Richtung erfolgende Änderung einen Referenzimpuls erzeugt. Die Referenzimpulse liegen in Zeitabständen t′, die gleich den Zeitabständen der Durchgänge der Schubwände durch das Strahlenbündel sind. Wenn die Zeitabstände t′ klein sind, kann die Folgefrequenz der Referenzimpulse direkt gemessen werden. Bei größeren Zeitabständen t′, die einer niedrigen Drehzahl der Zellenradschleuse entsprechen, erhält man die Folgefrequenz dadurch, daß in einer Dividierschaltung 82 der Kehrwert des Zeitabstands t′ oder einer vorgegebenen Anzahl n von Zeitabständen t′ gebildet wird. Das Ausgangssignal der Dividierschaltung 82 entspricht der Folgefrequenz und, da der Abstand der Schubwände bekannt ist, auch der Vorschubgeschwindigkeit v des Materials. Die Meßgenauigkeit ist um so größer, je größer n gewählt wird, allerdings auf Kosten der Ansprechgeschwindigkeit. Die Anwendung der gleichen Maßnahme bei der Signalverarbeitungsschaltung von Fig. 4 ist noch einfacher; dort können die Referenzimpulse unmittelbar zur Erzeugung der Fensterimpulse verwendet werden. Ein wesentlicher Vorteil der an Hand von Fig. 7 und 8 erläuterten Maßnahme besteht darin, daß zur Verbindung zwischen dem Meßort und der Signalverarbeitungsschaltung nur noch eine einzige Leitung benötigt wird, über die sowohl die Dichteinformation als auch die Geschwindigkeitsinformation übertragen werden. Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen waren die Strahlenquelle und der Strahlendetektor zu beiden Seiten der Zellenradschleuse so angeordnet, daß die Meßkammern von der Strahlung in axialer Richtung durchsetzt wurden. In Fig. 9 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Strahlung in radialer Richtung durch die Meßkammern der Zellenradschleuse 10 geht. Zu diesem Zweck ist die Strahlenquelle 84 in der Achse des Zellenrads 12 eingebaut, während der Strahlendetektor 86 parallel zur Achse an der Außenseite der teilzylindrischen Umfangswand 18 a des Gehäuses 18 angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Strahlenquelle 84 stabförmig, und sie erstreckt sich über die ganze axiale Ausdehnung des Zellenrads 18 oder über einen wesentlichen Teil davon, so daß sie eine gleichmäßig über die ganze Breite jeder Meßkammer verteilte Strahlung liefert, und auch der Strahlendetektor 86 hat eine entsprechende axiale Ausdehnung. Das Ausgangssignal des Strahlendetektors 86 entspricht dann dem Mittelwert der Dichte des Materials über die axiale Breite des Zellenrads 12. Dadurch ergibt sich eine genauere Messung bei nicht homogen gefüllten Zellen. In der Praxis hat es sich jedoch erwiesen, daß in den meisten Fällen auch die Verwendung von punktförmigen Strahlenquellen eine ausreichende Meßgenauigkeit ergibt. Eine die Strahlenquelle 84 umgebende Abschirmung 88 läßt die Strahlung nur in der Richtung zum Strahlendetektor 86 austreten. Die Anwendung der zuvor beschriebenen Maßnahmen ist natürlich nicht auf Zellenradschleusen beschränkt. Sie können bei allen schubweise arbeitenden Förder- und Dosierorganen angewendet werden, die bewegliche Schubwände aufweisen, die Meßkammern bekannten Volumens begrenzen, gleichgültig, ob diese Förder- oder Dosierorgane rotierend oder linear arbeiten. Andere Beispiele solcher Förder- und Dosierorgane sind Schneckenförderer, Tragkettenförderer, Schüttgutelevatoren usw. In allen diesen Anwendungsfällen sind die Strahlenquelle und der Strahlendetektor vorzugsweise so anzuordnen, daß die Strahlung das geförderte Material quer zur Materialschichthöhe durchsetzt. Der Volumendurchsatz wird dann auch bei schwankender Materialschichthöhe richtig gemessen, weil diese der von der Strahlung durchdrungenen Materialdicke entspricht, die im Absorptionsgesetz inbegriffen ist.}

Claims (11)

1. Anordnung zur Massedurchsatzmessung mit einer Volumendurchsatz- oder Geschwindigkeitsmeßeinrichtung, die ein den Volumendurchsatz bzw. die Fördergeschwindigkeit des zu messenden Materials darstellendes elektrisches Ausgangssignal liefert, einer radiometrischen Dichtemeßeinrichtung, die eine auf der einen Seite des Förderwegs angeordnete, ein quer zur Förderrichtung durch das Material gehendes Strahlenbündel liefernde Quelle radioaktiver Strahlung und einen auf der anderen Seite des Förderwegs im Weg des Strahlenbündels angeordneten, ein von der aufgefangenen Strahlungsintensität und somit von der Dichte des Materials abhängiges elektrisches Ausgangssignal liefernden Strahlendetektor enthält, und mit einer Signalverarbeitungsschaltung, die die Ausgangssignale der Volumendurchsatz- oder Geschwindigkeitsmeßeinrichtung und der Dichtemeßeinrichtung empfängt und daraus ein den Massedurchsatz darstellendes Signal ableitet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Massedurchsatzmessung an einem an sich bekannten, schubweise arbeitenden Förder- oder Dosierorgan (10) mit beweglichen, Meßkammern (24) bekannten Volumens begrenzenden Schubwänden (14) die Strahlenquelle (30, 84) und der Strahlendetektor (32, 76, 86) der radiometrischen Dichtemeßeinrichtung so gegenüber dem Förder- oder Dosierorgan (10) angeordnet sind, daß sich die das Material enthaltenden Meßkammern (24) durch die Strahlung hindurchbewegen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Auffangfläche des Strahlendetektors (32, 86) sich nur über einen Teil der senkrecht zur Förderrichtung und zur Bündelachse gemessenen Ausdehnung jeder Meßkammer (24) erstreckt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Auffangfläche des Strahlendetektors (76) sich im wesentlichen über die ganze senkrecht zur Förderrichtung und zur Bündelachse gemessene Ausdehnung jeder Meßkammer (24) erstreckt.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumendurchsatz- oder Geschwindigkeitsmeßeinrichtung eine Vorrichtung aufweist, die auf den Vorbeigang jeder Schubwand (14) an einer Stelle des Förder- oder Dosierorgans (10) anspricht und ein jeden Vorbeigang kennzeichnendes elektrisches Signal abgibt, das der Signalverarbeitungsschaltung zugeführt wird.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Vorbeigang jeder Schubwand (14) ansprechende Vorrichtung durch den Strahlendetektor (30, 76, 86) der radiometrischen Dichtemeßeinrichtung gebildet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung (80, 82), die auf die durch die Schubwände (14) verursachten Änderungen in dem von der Strahlungsintensität abhängigen Ausgangssignal der radiometrischen Dichtemeßanordnung anspricht.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsschaltung eine Anordnung (64, 66, 68) enthält, die aus dem Ausgangssignal des Strahlendetektors (32, 76, 86) ein der Masse pro Meßkammer (24) proportionales Signal (M _K ) erzeugt, sowie eine Summieranordnung (70), die dieses Signal und das jeden Vorbeigang kennzeichnende Signal empfängt und ein die durchgesetzte Masse (M) darstellendes Signal erzeugt.

8. Anordnung nac hAnspruch 7, gekennzeichnet durch eine Differenzier- oder Dividieranordnung (72), die aus dem die durchgesetzte Masse darstellenden Signal ein den Massedurchsatz (Q) darstellendes Signal erzeugt.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Förder- oder Dosierorgan eine Zellenradschleuse (10) ist, daß die Strahlenquelle (30) an der einen Seitenwand (18 c) der Zellenradschleuse (10) angeordnet ist, und daß der Strahlendetektor (32, 76) an der gegenüberliegenden Seitenwand (18 d) der Zellenradschleuse (10) angeordnet ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Förder- oder Dosierorgan eine Zellenradschleuse (10) ist, daß die Strahlenquelle (84) in der Achse des Zellenrads (12) angeordnet ist, und daß der Strahlendetektor (86) an der Umfangswand (18 a) der Zellenradschleuse (10) angeordnet ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle (84) stabförmig ist und sich wenigstens über einen großen Teil der axialen Breite des Zellenrads (12) erstreckt.