DE3514986C1

DE3514986C1 - Schuettstrommesser

Info

Publication number: DE3514986C1
Application number: DE3514986A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 7850 Lörrach Pfeiffer
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Ramsey Technology Inc (ndgesd Staates Massach
Priority date: 1985-04-25
Filing date: 1985-04-25
Publication date: 1986-03-06
Also published as: IT8620150A0; NL191099B; GB8610108D0; IT8620150A1; JPH0455254B2; AU561965B2; CA1302984C; AU5618386A; SE8601788D0; NL8601059A; FR2581182B1; CH670702A5; JPS61281920A; ZA862599B; FR2581182A1; US4718285A; SE8601788L; IT1189465B; GB2174503B; NL191099C

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Schüttstrommesser mit wenigstens einer Prallplatte, die mit einem starren Träger verbunden ist, der an wenigstens zwei im Abstand voneinander angeordneten, einerseits am Prallplattenträger und andererseits am Gestell befestigten Federsystemen in Richtung einer horizontalen Ach-

65 se verschiebbar gelagert ist, wobei jedes Fudersystem zwei zu beiden Seiten des Prallplattenträgers einander gegenüberliegende Federglieder aufweist.

Bekanntlich erfolgt die Messung des Massendurchsatzes von Schüttgütern mit Schüttstrommessern dieser Art dadurch, daß der vom Schüttgut auf die Prallplatte ausgeübte Impuls in eine wegproportionale oder kral'lproportionale Größe umgesetzt und zeitlich integriert wird. Um von den Massenkräften, wie Prallplattengewicht, Ansatzbildung usw., statisch weitgehend unabhängig zu bleiben, wertet man nur die Horizontalkraftkomponente zur Mengenmessung aus. Dies setzt voraus, daß die Prallplatte mit einem Mechanismus gekoppelt ist, der zumindest eine horizontale Gerad- oder Parallelbewegung durchführt. Solche Gerad- bzw. Parallelgetriebe sind in der Regel aufwendig in ihrer Konstruktion.

Bei einem aus der DE-PS 31 49 715 bekannten Schüttstrommesser der eingangs angegebenen Art ist jedes Federglied durch ein Federgelenk gebildet, das drei durch einen Quersteg miteinander verbundene, zueinander parallele Blattfederschenkel hat, die an in gleichen Abständen vom Quersteg liegenden Stellen am Träger bzw. am Gestell eingespannt sind. Diese bekannte Aufhängung des Prallplattenträgers ist jedoch nur begrenzt belastbar und setzt außerdem voraus, daß die Prallplatte symmetrisch zu der die horizontale Verstellachse enthaltenden vertikalen Ebene angeordnet ist, da bei einer seitlich versetzten Anordnung der Prallplatte ein Kippmoment entsteht, das von den Federgelenken nicht aufgenommen werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Schüttstrommessers der angegebenen Art, dessen Federsysteme sehr einfach ausgebildet sind, keine aufwendigen Montage- und Fertigungsschritte erfordern und eine hohe Querstabilität aufweisen, so daß keine Einschränkung hinsichtlich der Anordnung der Prallplatte besteht. Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jedes Federglied durch einen Wellmembranabschnitt mit vertikal verlaufenden Wellungen gebildet ist. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Schüttstrommessers ergibt eine absolute Geradführung des Prallplattenträgers in der horizontalen Achse der Verstellbewegung. Der Montageaufwand ist gering; insbesondere sind keine aufwendigen Justierungen notwendig. Die Federsysteme sind sehr robust, so daß sie große Belastungen aufnehmen können, andererseits jedoch auch für kleine Meßkräfte empfindlich. Insbesondere ergeben die durch Wellmembranabschnitte gebildeten Federglieder eine große Stabilität gegen Bewegungen in der Querrichtung und gegen Kippbewegungen um die Achsen des Prallplattenträgers. Dadurch ist es möglich, die Prallplatte ohne Änderung der Aufhängung wahlweise in der Längsrichtung des Prallplattenträgers oder in der Querrichtung seitlich neben dem Prallplattenträger anzuordnen. Schließlich ist auf einfache Weise eine Kompensation der temperaturbedingten Änderungen der Federsysteme möglich.

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

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 sehr vereinfachte schematische Darstellung des Schüttstrommessers zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung,

F i g. 2 eine schaubildliche Ansicht des Schüttstrommessers bei einer Anordnung der Prallplatte und

F i g. 3 den Schüttstrommesser von F i g. 2 bei einer anderen Anordnung der Prallplatte.

Der in F i g. 1 sehr vereinfacht und schematisch dargestellte Sehüttsirommesser hat ein bewegliches System 10 mit einer Prallplatte 11 und einem Prallplattenträger 12. Die Prallplatte 11 ist schräg im Fallweg eines in Richtung des Pfeils V herabfallenden Schüttguts an-

Wellmembran 30 mit parallelen Wellungen 31, die senkrecht zur Achse X so angeordnet ist, daß ihre Wellungen 31 vertikal verlaufen. Die beiden Wellmembranen 20 und 30 liegen also parallel zueinander. Der vertikale Mittelstreifen der Wellmembran 30 ist zwischen dem anderen vertikalen Steg des Rahmens 13 und einer Leiste 32 eingespannt, und die vertikalen Randabschnitte der Wellmembran 30 sind zwischen feststehenden Gestellteilen 24b, 25b und Leisten 36, 37 eingespannt. Die

geordnet. Der Prallplattenträger 12 besteht aus einem 10 beiden gewellten Abschnitte 30a, 306 der Wellmembran im wesentlichen rechteckigen Rahmen 13 und einem 30 bilden die beiden voneinander unabhängigen Feder-Ausleger 14, der durch Schrauben 15 an dem nach oben
abgekröpften oberen Längssteg 16 des Rahmens 13 be

festigt ist. Der Ausleger 14 ist in F i g. 1 vereinfacht als

glieder des Federsystems 19.

Die dargestellte Ausbildung der Federsysteme 18, 19

mit vertikalen Wellmembranen 20, 30 erlaubt die horigerader Balken dargestellt, der am Ende die Prallplatte 15 zontale Verstellung des beweglichen Systems 10 gegen 11 trägt. Der Rahmen 13 ist durch eine ihn ausfüllende eine definierte Rückstellkraft, setzt aber jeder Bewe-Platte 17 versteift, die in F i g. 1 abgebrochen dargestellt gung oder Auslenkung des beweglichen Systems in irisl, damit die dahinterliegenden Einzelteile erkennbar gendeiner anderen Richtung einen großen Widerstand sind. Die beschriebene Ausbildung des Rahmens 13 er- entgegen. Insbesondere ergeben die Wellmembranen gibt eine sehr große Steifigkeit bei verhältnismäßig ge- 20 20 und 30 eine große Steifigkeit gegen Verstellungen in ringem Gewicht. vertikaler Richtung sowie gegen Kippbewegungen um

Das bewegliche System 10 ist durch zwei Federsyste- die drei Achsen des Systems. Dadurch wird eine sehr me 18 und 19 so aufgehängt, daß es in der Richtung der präzise Gerad- oder Parallelführung des beweglichen Längsachse X des Prallplattenträgers 12 gegen die Systems 10 erzielt, die Voraussetzung für eine genaue Rückstellkraft der Federsysteme horizontal verschieb- 25 Messung des Massendurchsatzes ist. Vertikale Massenbar ist. Entsprechend der bekannten Arbeitsweise von kräfte, wie das Prallplattengewicht und eventuelle An-Schüttstrommessern wird das Schüttgut beim Auftref- satzbildungen des Schüttguts beeinträchtigen die Meß-I en auf die Prallplatte 11 aus seiner Fallrichtung abge- genauigkeit nicht.

lenkt. Der dabei auf die Prallplatte 11 ausgeübte Impuls Ferner ist es nicht erforderlich, daß die Prallplatte 11

erzeugt eine horizontale Kraftkomponente in der Rieh- 30 symmetrisch zu der die Achse X enthaltenden Vertikaltung des Pfeils H, die das bewegliche System 10 gegen ebene angeordnet wird. Dadurch ist es insbesondere die Federkraft der Federsysteme 18 und 19 zu verschie- möglich, die Prallplatte 11 seitlich neben den Federsyben sucht. Diese Kraftkomponente oder auch der da- stemen 18, 19 anzuordnen, wie es in manchen Anwendurch gegen die Federkraft der Federsysteme verur- dungsfällen erwünscht ist. Hierzu genügt es, den Auslesachte horizontale Verstellweg sind ein Maß für den 35 ger 14 nicht parallel, wie in F i g. 1 dargestellt, sondern vom Schüttgut auf die Prallplatte 11 ausgeübten Impuls, quer zum Rahmen 13 anzubringen, wobei natürlich die der wiederum bei bekannter Fallhöhe des Schüttguts Verbindung zwischen der Prallpaltte 11 und dem Ausleein Maß für den Massendurchsatz des Schüttguts ist. Ein ger 14 so geändert werden muß, daß die Richtung //der mit dem beweglichen System 10 verbundener Kraft- horizontalen Kraftkomponente wieder parallel zur oder Wegsensor liefert somit ein Signal, das den Mas- 40 Achse Xverläuft.

sendurchsatz anzeigt. Diese verschiedenen Möglichkeiten sind aus dem in

Die beiden Federsysteme 18 und 19 sind in gleicher den F i g. 2 und 3 im Detail dargestellten Ausführungs-Weise mit zwei zu beiden Seiten des Prallplattenträgers beispiel eines Schüttstrommessers ersichtlich, symmetrisch zueinander angeordneten, voneinander Man erkennt in den F i g. 2 und 3 wieder die in F i g. 1

unabhängigen Federgliedern ausgebildet. Bei dem Fe- 45 schematisch dargestellten Bestandteile des Schüttdersystem 18 sind die beiden Federglieder durch die Strommessers, die mit den gleichen Bezugszeichen wie beiden Hälften einer Wellmembran 20 gebildet, die
senkrecht zur Achse X des Prallplattenträgers 12 so
angeordnet ist, daß ihre parallelen Wellungen 21 vertikal verlaufen. Der Prallplattenträger 12 ist in der Mitte 50
der Wellmembran 20 befestigt. Bei dem dargestellten
Beispiel ist zu diesem Zweck ein nicht mit Wellungen
versehener mittlerer Streifen der Wellmembran 20 über
tieren ganze Höhe zwischen einem vertikalen Steg des
Rahmens 13 und einer Leiste 22 mittels Schrauben 23 55 den vier Ecken durch vier zylindrische Verbindungsteile eingespannt. Die beiden vertikalen Ränder der Well- 40,41,42,43 miteinander verbunden. Auf diese Weise ist membran 20 sind an feststehenden Gestellteilen 24a ein sehr massives und festes, verwindungssteifes Gestell bzw. 25a verankert, die bei dem dargestellten Beispiel 45 gebildet, das die Form eines Quaders oder Würfels die Form von vertikalen Pfosten haben. Wie dargestellt, hat. Die Profilrahmen 24 und 25 sind vorzugsweise Alukann diese Verankerung dadurch erfolgen, daß die nicht 60 miniumgußteile. Die zylindrischen Verbindungsteile 40, mit Wellungen versehenen Randabschnitte der Well- 41,42,43 liegen parallel zu den Wellmembranen 20, 30. membran 20 über ihre ganze Höhe zwischen den Pfo- Diese Ausbildung des Gestells 45 ermöglicht auf einfasien 24,7,25a und Leisten 26,27 mittels Schrauben 28,29 ehe Weise die Einstellung der Vorspannung der Welleingespannt sind. Jeder der beiden gewellten Abschnitte membranen und die Kompensation temperaturbeding-2O.-i, 20/) der Wellmembran 20 bildet somit eines der 65 ter Längenänderungen der Wellmembranen, wie später beiden voneinander unabhängigen Federglieder des Fe- noch ausführlicher erläutert wird, dersyslems 18. Die Darstellungen von F i g. 2 und 3 lassen auch den

Das Federsystem 19 enthält in gleicher Weise eine Zweck der Kröpfung des oberen Längsstegs 16 des

dort bezeichnet sind, sich aber von diesen in den nachfolgend beschriebenen Einzelheiten der konstruktiven Ausbildung unterscheiden.

Die Gestellteile 24a, 246 sind die vertikalen Stege eines sehr massiven rechteckigen Profilrahmens 24, und in gleicher Weise sind die Gestellteile 25a, 25b die vertikalen Stege eines in gleicher Weise ausgebildeten Profilrahmens 25. Die beiden Profilrahmen 24, 25 sind an

Rahmens 13 erkennen: Die Kröpfung ist so bemessen, daß der Ausleger 14 bei jeder Anbringung frei über den oberen Rand des Gestells 45 ragt.

Der obere Längssteg 16 ist kreuzförmig mit in der Mitte nach beiden Seiten abstehenden Querarmen 46 ausgebildet, von denen in F i g. 2 nur der nach vorn ragende Querarm 46 erkennbar ist. Die Querarme 46 erlauben eine sichere Befestigung des Auslegers 14 sowohl in der Längsrichtung (F i g. 2) als auch in der Querrichtung (F i g. 3). ίο

Der Ausleger 14 besteht aus zwei Teilen, nämlich aus einer horizontalen Konsole 50 und aus einem Tragarm 60. Die Konsole 50 ist ein einstückiges Gußteil, vorzugsweise aus Aluminium, mit zwei im Abstand übereinanderliegenden Platten 52,53 von etwa dreieckigem Querschnitt, die an den über das Gestell 45 hinausragenden schmalen Enden durch einen vertikalen Flansch 54 miteinander verbunden sind. Die breitesten Stellen der Platten 52, 53 haben etwa die Breite der Querarme 46 und sind durch einen Quersteg 55 sowie durch einen nach hinten abstehenden U-fÖrmigen Bügel 56 miteinander verbunden. Die auf diese Weise ausgebildete Konsole 50 hat bei verhältnismäßig geringem Gewicht eine sehr große Steifigkeit und Festigkeit. Sie ermöglicht ferner eine sehr sichere Befestigung auf dem Rahmen 13 sowohl in der Längsrichtung als auch in der Querrichtung, wobei die breiteste Stelle der Konsole 50 entweder auf dem abgekröpften Längsträger 16 (F i g. 3) oder auf dessen Querarmen 46 (F i g. 2) aufliegt.

Der Tragarm 60 dient zur Befestigung der Prallplatte 11 an der Konsole 50. Je nachdem, ob die Prallplatte 11 in der Längsrichtung des Prallplattenträgers 12 (F i g. 2) oder seitlich neben dem Prallplattenträger 12 (Fig.3) angeordnet sein soll, werden zwei verschiedene Tragarme 60 verwendet. In beiden Fällen hat der Tragarm 60 die Form einer abgewinkelten Stange, deren vertikaler Schenkel mittels Schrauben 61 am Flansch 54 der Tragplatte 50 befestigt ist, während das freie Ende des horizontalen Schenkels über eine kerbverzahnte Drehgelenkkupplung· 62 mit der Prallplatte 11 verbunden ist. Die Drehgelenkkupplung 62 ermöglicht die Einstellung des Anstellwinkels der Prallplatte 11. Die beiden Tragarme 60 für die Längsbefestigung (Fig.2) und für die Querbefestigung (F i g. 3) unterscheiden sich im wesentlichen nur dadurch, daß die Drehachse der Drehgelenkkupplung 62 für die Querbefestigung koaxial zur Achse des horizontalen Schenkels des Tragarms 60 liegt, während sie für die Längsbefestigung quer zu dieser Achse liegt.

Die Unterteilung des Auslegers 14 in die Konsole 50 und den Tragarm 60 ergibt den Vorteil, daß die gleiche Konsole 50 für die Längsbefestigung und für die Querbefestigung verwendet werden kann, so daß für einen Wechsel der Befestigungsart nur der verhältnismäßig einfache und billige Tragarm 60 ausgewechselt zu werden braucht.

Am Gestell 45 sind noch die für den Betrieb des Schüttstrommessers erforderlichen Zusatzeinrichtungen angebracht. So zeigt F i g. 2 einen Kraft- oder Wegsensor 70, der mittels eines Winkels 71 am Profilrahmen befestigt ist. Ein an der Platte 17 des Rahmens 13 befestigter Arm 72 ist mit dem Betätigungsstift 73 des Sensors 70 verbunden, so daß die auf die Prallplatte 11 ausgeübte horizontale Kraftkomponente bzw. die dadurch verursachte horizontale Verstellung des Prallplattenträgers 12 unmittelbar auf den Sensor 70 übertragen wird. Der Kraft- oder Wegsensor kann natürlich von jeder für Schüttstrommesser bekannten oder geeigneten Art sein.

Ferner ist am Profilrahmen 24 ein Dämpfer 75 befestigt, der über einen Arm 76 mit dem Prallplattenträgcr 12 verbunden ist, um die Bewegungen des beweglichen Systems 10 zu dämpfen.

Die Wellmembranen 20 und 30 können aus jedem geeigneten Federmetall hergestellt sein, beispielsweise aus Federstahlblech von 0,2 mm Dicke oder auch aus Broncefederblech. Die Wellungen können verhältnismäßig flach sein, beispielsweise mit einer Amplitude von 2,5 mm zu beiden Seiten der Mittelebene, da die maximale Auslenkung der Federsysteme sehr klein ist; sie beträgt beispielsweise etwa 2,4 mm bei Verwendung eines induktiven Wegsensors. Bei entsprechender Dimensionierung der Wellmembranen (beispielsweise etwa 320 χ 170 mm) ist es durchaus möglich, Meßkraft/Querkraft-Verhältnisse zu realisieren, die größer als 1 :100 sind.

Wie bereits erwähnt, ermöglicht die Ausbildung des Gestells 45 mit parallel zu den Wellmembranen 20, 30 liegenden zylindrischen Verbindungsteilen 40,41,42,43 auf einfache Weise die Einstellung der Vorspannung der Wellmembranen. Die Vorspannung der Wellmembranen 20,30 ist durch den Abstand zwischen den Profilrahmen 24 und 25 bestimmt. Dieser Abstand kann durch Änderung der Länge der zylindrischen Verbindungsteile oder durch Einfügen von scheibenförmigen Abstandsstücken leicht geändert werden. Auf diese Weise ist eine präzise Eichung des Schüttstrommessers möglich.

Temperaturbedingte Längenänderungen der Wellmembranen 20, 30 beeinflussen ebenfalls deren Vorspannung und damit das Meßergebnis. Diese Temperaturabhängigkeit kann durch geeignete Ausbildung der zylindrischen Verbindungsteile 40,41,42,43 vollständig kompensiert werden. Sie werden zu diesem Zweck so ausgebildet, daß sich ihre Länge in Abhängigkeit von der Temperatur in gleicher Weise ändert wie die Länge der Wellmembranen 20,30. Dies kann insbesondere dadurch geschehen, daß sie aus Teilstücken zusammengesetzt werden, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen. So besteht in Fig.3 das zylindrische Verbindungsteil 40 aus zwei Teilstücken 40a und 40b, wobei das Teilstück 40a beispielsweise aus Aluminium und das Teilstück 406 aus Messing bestehen kann. Die übrigen Verbindungsteile 41,42,43 sind natürlich in der gleichen Weise ausgebildet. Durch geeignete Bemessung der Teilstücke und Auswahl der Werkstoffe ist eine Anpassung der Temperaturkompensation an die jeweils verwendete Art von Wellmembranen möglich.

Der Meßbereich des Schüttstrommessers ist durch die Eigenschaften der Wellmembranen bestimmt. Durch die Dimensionierung der Wellmembranen kann der Schüttstrommesser für bestimmte Meßbereiche ausgelegt werden. Ein Wechsel des Meßbereichs ist durch Austausch der Wellmembranen möglich. Eine andere Möglichkeit zur Änderung des Meßbereichs besteht darin, daß in jedem Federsystem mehrere Wellmembranen parallelgeschaltet werden. Die Wellmembranen jedes Federsystems werden hierzu unter Einfügung von Abstandsleisten in geringem Abstand parallel zueinander angeordnet und gemeinsam am Gestell 45 bzw. am Rahmen 13 des Prallplattenträgers 12 eingespannt.

Verschiedene Abänderungen des beschriebenen Schüttstrommessers sind für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich. So ist es möglich, jede Wellmembran aus zwei getrennten Hälften zu bilden, die durch die Einspannung am Prallplattenträger miteinander verbunden

werden. Auch könnte der Prallplattenträger über mehr
als zwei Federsysteme mit dem Gestell verbunden werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schüttstrommesser mit wenigstens einer Prallplatte, die mit einem starren Träger verbunden ist, der an wenigstens zwei im Abstand voneinander angeordneten, einerseits am Prallplattenträger und andererseits am Gestell befestigten Federsystemen in Richtung einer horizontalen Achse verschiebbar gelagert ist, wobei jedes Federsystem wenigstens ein Paar von zu beiden Seiten des Prallplattenträgers einander gegenüberliegenden Federgliedern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Federglied durch einen Wellmembranabschnitt (20a, 206, 30a; 306) mit vertikal verlaufenden Wellungen (21,31) gebildet ist.

2. Schüttstrommesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Federglieder jedes Paares durch zwei gewellte Abschnitte (20a, 206; 30a, 306) einer durchgehenden Wellmembran (20, 30) gebildet sind, die mit ihren Randabschnitten am Gestell (45) und mit ihrem mittleren Abschnitt am Prallplattenträger (12) befestigt ist.

3. Schüttstrommesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Federsystem menrere parallel zueinander angeordnete Wellmembranen enthält.

4. Schüttstrommesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Prallplattenträger (14) einen zwischen den Wellmembranen (20, 30) angeordneten Rahmen (13) und einen am Rahmen (13) angebrachten, die Prallplatte (11) tragenden Ausleger (14) aufweist.

5. Schüttstrommesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger (14) wahlweise in der Längsrichtung oder in der Querrichtung mit dem Rahmen (13) verbindbar ist.

6. Schüttstrommesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger (14) aus einer am Rahmen (13) befestigten Konsole (50) und einem an der Konsole (50) befestigten Tragarm (60) besteht.

7. Schüttstrommesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (45) parallel zu den Wellmembranen (20, 30) ausgebildete Verbindungsteile (40,41,42,43) enthält, die die gleiche Temperaturabhängigkeit der Längenänderung wie die Wellmembranen (20, 30) haben.

8. Schüttstrommesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verbindungsteil (40, 41, 42, 43) aus mehreren Teilstücken (z. B. 40a, 406) zusammengesetzt ist, die aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.

9. Schüttstrommesser nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsteile (40, 41, 42, 43) die Abstände von Gestellteilen (24, 25) bestimmen, an denen die Randabschnitte der Wellmembranen (20,30) befestigt sind.