DE3617595A1

DE3617595A1 - Method and apparatus for its execution for determining the mass flow of a pourable bulk material

Info

Publication number: DE3617595A1
Application number: DE19863617595
Authority: DE
Inventors: Wilhelm E Frede
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-05-24
Filing date: 1986-05-24
Publication date: 1987-11-26

Abstract

In a method for measuring a mass flow of bulk material, using the differential method, that is to say the formation of the quotient of weight reduction of the bulk material flowing out of a weighing container 2 and a preselected time, in order to reduce the weighing error, a suitably designed outlet at the weighing container is used in such a manner that forces arising from the bulk material flowing out and already having flowed out have no influence on the weight force to be measured, which acts in the vertical direction. The method can be applied generally in the case of users with a continuously required mass flow and transport means with continuous extraction from the weighing container. In the case of transport means which generate a pulsation during the extraction, the preselected time is corrected in that the corrected time for the determination of the mass flow is taken at the beginning and at the end of a time which is equal to or marginally larger than the preselected time. This method permits employment several times for a single transport means, for example a conveyor belt, which substantially reduces the outlay compared to other solutions. This combination can, for example, be employed in metering a plurality of components.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine zu dessen Ausführung dienende Vorrichtung zur Ermittlung des Massestromes eines aus einem Wägebehälter durch Messung der Gewichtsabnahme des Schüttgutes über eine vorgegebene Zeit (Differentialverfah ren), wobei am Auslaß des Behälters entstehende Kräfte durch das Schüttgut durch Gestaltung und verstellbare Teile auf die senk recht wirkende Gewichtskraft des Behälterinhalts unwirksam sind, und der sich daraus ergebenden Möglichkeit, aus mehreren solcher Wägebehälter auf nur ein Transportmittel, z. B. nach Massestrom- Anteilen zu dosieren, sowie bei bestimmten Transportmitteln, wie z. B. einer Förderschnecke, durch Korrektur der vorgegebenen Zeit eine weitere Verringerung des Meßfehlers zu erreichen. The invention relates to a method and one for the same Execution device for determining the mass flow one from a weighing container by measuring the weight loss of the bulk material over a predetermined time (differential process ren), the forces generated at the outlet of the container by the Bulk goods by design and adjustable parts on the lower the effective weight of the container contents are ineffective, and the resulting possibility, from several such Weighing container on only one means of transport, e.g. B. after mass flow To dose proportions, as well as with certain means of transport, such as e.g. B. a screw conveyor, by correcting the predetermined time to achieve a further reduction in the measurement error.

Es sind bereits verschiedene Verfahren bekannt, mit denen der Massestrom von Schüttgütern ermittelt werden kann. Sie unter scheiden sich durch baulichen Aufwand, unterschiedliche Meß fehler und begrenzte Einsatzmöglichkeiten voneinander.Various methods are already known with which the Mass flow of bulk goods can be determined. You under differ by construction effort, different measuring mistakes and limited uses of each other.

Ein häufig eingesetztes Verfahren wird mit der Bandwaage reali siert. Sie besteht aus einem umlaufenden Förderband, auf dessem Oberband-Anfang sich im angemessenen Abstand die Auslaßöffnung eines stationären Behälters befindet. Nach Maßgabe des Abstandes wird eine bestimmte Schüttgutmenge vom Förderband abtransportiert. Unter dem Oberband befindet sich eine Gewichtsmeßdose, mit der die Bandbelegung (Gewicht des Schüttgutes für eine bestimmte Förderbandlänge und-breite gemessen wird. Aus dem zu errechnenden Produkt aus Bandbelegung und Bandgeschwindigkeit ergibt sich der Massestrom.A frequently used method is realized with the belt scale siert. It consists of a rotating conveyor belt on which Upper band start the outlet opening at a reasonable distance a stationary container. According to the distance a certain amount of bulk material is transported away from the conveyor belt. There is a load cell under the top band with which the belt allocation (weight of the bulk material for a specific Belt length and width is measured. From the one to be calculated The product of belt occupancy and belt speed is the Mass flow.

Ein anderes Verfahren liegt in der Differentialmethode vor. Es besteht darin, die Gewichtsabnahme des auslaufenden Schüttgutes aus einem Wägebehälter in einem bestimmten, vorgegebenen, in der Regel sich wiederholenden Zeitabschnitt zu ermitteln, was dem Masse strom entspricht. Die Austragung erfolgt durch eine mit dem Wäge behälter verbundene Förderschnecke.Another method is the differential method. It is the weight loss of the leaking bulk material from a weighing container in a certain, predetermined, in the Usually repeating period of time to determine what the crowd is current corresponds. The discharge takes place by means of a weighing machine container-connected screw conveyor.

Schließlich sei noch auf ein Verfahren verwiesen, das auf eine gewichtsmäßige Portionierung des Schüttgutes beruht. Der Massestrom ergibt sich aus der Zeit, die benötigt, um das portionierte Schütt gut-Gewicht zu verbrauchen.Finally, reference should be made to a method which is based on a weight-based portioning of the bulk goods. The mass flow results from the time it takes to pour the portioned bulk good-weight to consume.

Drei wesentliche Kriterien bestimmen den Einsatz von Verfahren und Vorrichtung für eine Massestrommessung: Beschaffungskosten, Service freundlichkeit und ein möglichst geringer Meßfehler. Letzteres bedeutet generell, daß die hier nicht aufgeführten volumetrischen von den gravimetrischen Verfahren verdrängt werden.Three essential criteria determine the use of procedures and Device for mass flow measurement: procurement costs, service friendliness and the smallest possible measurement error. The latter generally means that the volumetric not listed here to be ousted by gravimetric methods.

Die Bandwaage ist gekennzeichnet durch großen konstruktiven Aufwand, geringer Servicefreundlichkeit (Bandverschleiß) und je nach Leistung durch einen Meßfehler, der bei +- 0,5 bis +- 1% bis +- 5% liegt (siehe Vetter: "Dosieren in der Verfahrenstechnik", Zeitschrift "Wägen und Dosieren" 5/1980 Seite 192).The belt scale is characterized by great design effort, low service friendliness (belt wear) and depending on performance due to a measurement error that lies between + - 0.5 to + - 1% to + - 5% (see Vetter: "Dosing in process engineering", magazine "Weighing and dosing" 5/1980 page 192).

Für das Verfahren nach der Differentialmethode wird nach obigem Literaturhinweis ein Fehler von +- 0,5 bis 1% genannt. Bei geringerem konstruktivem Aufwand als dargestellt, d. h. mit freiem Auslauf über ein einfaches, den Strom begrenzendes Stellglied und gut fließendem Schüttgut, ist ein Fehler von <+- 0,5% erreichbar. Der Meßfehler hängt dann vorzugsweise von der Genauigkeitsklasse der gewählten Gewichts-Meßdose ab.For the method according to the differential method, the above References an error of + - 0.5 to 1%. With less constructive effort as shown, d. H. with free spout over a simple, current-limiting actuator and a well flowing one Bulk goods, an error of <+ - 0.5% can be achieved. The measurement error then preferably depends on the accuracy class of the chosen one Weight load cell from.

Für das letztgenannte Verfahren (siehe "Extrudieren von Schlauch folien", VDI-Verlag 1985, Seite 141) wird ein Fehler vom Hersteller von ca. +- 0,5% angegeben. Da die für dieses Verfahren erforder liche Niveauüberwachung stark abhängt von der Vibration des Ver brauchers, kann man eher von einem größeren Fehler ausgehen. Der gerätetechnische Aufwand ist indessen sehr groß.For the latter method (see "Extruding tubing foils ", VDI-Verlag 1985, page 141) an error from the manufacturer of approx. + - 0.5%. Because the required for this procedure level monitoring strongly depends on the vibration of the ver user, one can rather assume a major mistake. The device-related effort is very large.

Jedes der genannten Verfahren benötigt zur Errechnung des Masse stromes Rechenmittel, wie sie heute mit der Microelektronik gegeben sind und mit deren Hilfe durch entsprechende Digitalisierung prak tisch jeder gewünschte kleine Fehler erreichbar ist. Das heißt, er kann um ein Vielfaches der oben genannten Fehler geringer sein als irgendeines der auswählbaren Wägesysteme und braucht daher nicht in die Betrachtungen einbezogen werden.Each of the methods mentioned requires the calculation of the mass current computing means, as given today with microelectronics are and with the help of appropriate digitization practical every small mistake you want can be reached. That means he can be a multiple of the above errors less than any of the selectable weighing systems and therefore does not need be included in the considerations.

Die aufgeführten Verfahren bzw. Vorrichtungen weisen nicht nur Fehler auf, die zu verringern ständig angestrebt wird, sie sind auch aufwendig und daher mit entsprechend hohe Beschaffungskosten ver bunden. Schließlich sind ihre Einsatzmöglichkeiten begrenzt.The listed methods and devices not only have Mistakes that are constantly being striven to reduce, they are too complex and therefore with correspondingly high procurement costs bound. After all, their uses are limited.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu beseitigen oder zu verringern. Es soll daher von dem Differenti alverfahren als dem, mit dem an sich geringsten bekannten Meß fehler behafteten Verfahren Gebrauch gemacht werden, wobei Kräfte, wie sie in der Regel beim Fließen des Schüttgutes am Auslaß auf treten, unwirksam sind auf die senkrecht wirkende Gewichtskraft des Wägebehälter-Inhalts. Dies soll durch die Erfindung vor allem dann erreicht werden, wenn das Schüttgut nicht frei ausfließen kann. Der Wäge fehler wird dadurch verringert. Eine weitere Verringerung eines durch Pulsation entstehenden Wägefehlers soll durch die Korrektur der vorgewählten Zeit vorgenommen werden, wenn ein Transportmittel verwendet wird, das zur Pulsation neigt. The invention has for its object the disadvantages mentioned to eliminate or reduce. It is therefore said of the Differenti alverfahren as the one with the least known measuring error-prone procedures are used, forces, as is usually the case when the bulk material flows at the outlet kick, are ineffective on the vertical weight of the Weighing container content. This is particularly intended to be the case with the invention can be reached if the bulk material cannot flow freely. The Weighing this reduces errors. Another reduction in one Weighing error caused by pulsation should be corrected the preselected time to be made if a means of transport is used that tends to pulsate.

Nach der Erfindung beruht das Verfahren und die zur Ausführung dienende Vorrichtung darauf, daß der Ausgang des Wägebehälters so ausgebildet ist, daß die beim Ausfließen des Schüttgutes ent stehenden Kräfte am Auslaß gegenüber einem Verbraucher oder einem Transportmittel unwirksam sind auf die zu messende, senkrecht wir kende Gewichtskraft des Schüttgutes. Die hierfür erforderliche Optimierung des Auslasses im Hinblick auf Fließfähigkeit, Strö mungsrichtung, Auslaßquerschnitt usw. ist daher der Ausgang des Wäge behälters mit verstellbarer Klappe bzw. Schieber oder einem ver schiebbaren Rotationskörper ausgestattet. Bei der Entnahme Null wird der Auslaß des Behälters vom ausgeflossenem Schüttgut selbst abgesperrt.According to the invention, the method and the execution is based serving device that the output of the weighing container is designed so that ent when the bulk material flows out standing forces at the outlet towards a consumer or a Means of transport are ineffective on the vertical to be measured weight of the bulk material. The necessary for this Optimization of the outlet with regard to flowability, flow direction, outlet cross-section, etc. is therefore the output of the weighing container with adjustable flap or slide or a ver slidable rotating body. When removing zero is the outlet of the container from the bulk material itself cordoned off.

Diese Ausführung gestattet daher auch die mehrfache Anordnung solcher Wägebehälter über einem einzigen Transportmittel. Besteht das Transportmittel aus einer Förderschnecke, entsteht ein pulsierender Massestrom. Dies gilt unabhängig davon, ob die Förder schnecke am Wägebehälter angebracht, oder ein Bestandteil eines Verbrauchers (z. B. Extruder) ist. In diesem Fall wird die vorgege bene Zeit für die Berechnung des Massestromes derart korrigiert, daß nach der Auslösung des Wägevorgangs, d. h. zur Erfassung des Differenzgewichtes, Beginn und Ende der vorgegebenen Zeit in der gleichen Drehwinkelstellung der Schnecke, etwa ausgelöst durch einen Kontakt an der Schneckenwelle, stattfindet. Diese Zeit kann daher gleich oder größer als die vorgegebene Zeit sein. Für die Berech nung des Massestromes wird die korrigierte Zeit zugrundegelegt. Der Quotient aus Gewichtsabnahme und korrigierter Zeit wird auf bekannte Weise mit Mitteln der Mikroelektronik gebildet.This version therefore also allows multiple arrangement such weighing container over a single means of transport. If the means of transport consists of a screw conveyor, a pulsating mass flow. This applies regardless of whether the funding screw attached to the weighing container, or part of a Consumer (e.g. extruder). In this case, the is given corrected the time for calculating the mass flow in such a way that after triggering the weighing process, d. H. to record the Differential weight, start and end of the specified time in the same angular position of the screw, about triggered by a Contact at the worm shaft takes place. This time can therefore be equal to or greater than the specified time. For the calc The corrected time is used as a basis for the mass flow. The quotient of weight loss and corrected time is based on known manner formed by means of microelectronics.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungen der Erfindung nach verschiedenen Zeichnungen näher beschrieben.Preferred embodiments of the invention are described below various drawings described in more detail.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführung, die unmittelbar auf einen Verbraucher, z. B. einen Extrudereingang 1 montiert ist. Der Wäge behälter 2 ist an einer Gewichts-Meßdose 3 abgehängt. Er wird durch in der Regel drei flexible Verstrebungen 4 abgefangen, um seitliches Ausschwingen zu verhindern. Der Ausgang des Behälters ist viereckig. Zwei Begrenzungen bestehen aus einer schwenkbaren Klappe 5 und einem Schieber 6. Selbstverständlich kann an Stelle der Klappe 5 auch ein dem gleichen Zweck dienender Schieber verwendet werden. Der Zulauf aus dem Behälter 2 erfolgt äquivalent der Auf nahme des Verbrauchers 1 über den Auffangtrichter 12. Fig. 1 shows schematically an embodiment that is directly to a consumer, for. B. an extruder inlet 1 is mounted. The weighing container 2 is suspended from a load cell 3 . It is usually intercepted by three flexible struts 4 to prevent it from swinging out to the side. The outlet of the container is square. Two limits consist of a pivotable flap 5 and a slide 6 . Of course, a slider serving the same purpose can also be used instead of the flap 5 . The inflow from the container 2 is equivalent to the acquisition of the consumer 1 via the collecting funnel 12th

Fig. 2 zeigt die gleiche Vorrichtung wie Fig. 1. Die Entnahme aus dem Wägebehälter 2 erfolgt jedoch durch ein Transportband 7. Der Ausgang des Wägebehälters 2 nach Fig. 1 oder Fig. 2 ist in Fig. 3 schematisch und vergrößert dargestellt. Das Niveau 8 des Schüttgutes befindet sich am Ausgang des Wägebehälters 2 bei nicht vorhandener Entnahme nch der Ausführung Fig. 1 oder sich nicht bewegendem Trans portband 7 nach Fig. 2 in einer Höhe, die gleiche aber entgegen gesetzt gerichtete, horizontale Kräfte 9 und 10 bewirken. Das heißt, das Ausfließen des Behälters wird verhindert. Die eine, nach außen wirkende horizontale Kraft wird von der Halterung 4 abgefangen. Bei Entnahme durch Verbraucher bzw. Transportband-Geschwindigkeit größer als Null läuft das Schüttgut kontinuierlich nach. FIG. 2 shows the same device as FIG. 1. However, removal from the weighing container 2 takes place by means of a conveyor belt 7 . The output of the weighing container 2 according to FIG. 1 or FIG. 2 is shown schematically and enlarged in FIG. 3. The level 8 of the bulk material located at the exit of the weighing container 2 in the absence of removal of the embodiment nch Fig. 1 or not a moving Trans port ribbon 7 of FIG. 2 in a height, but the same oppositely directed, causing horizontal forces 9 and 10 . This means that the container does not flow out. The one outward horizontal force is intercepted by the bracket 4 . When removed by the consumer or the conveyor belt speed is greater than zero, the bulk material continues to run.

Nach Fig. 4 ist die Vorrichtung mit einem Auslaß ausgeführt, dessen Querschnitt als Rotationsfläche ausgebildet ist. Demzufolge ist der der Optimierung dienende Teil ein Kegel 11, der vertikal ver schiebbar ist. Das Schüttgut fließt in einen ortsfesten, auf den Verbraucher montierten Trichter 12. Während nach der Ausführung nach Fig. 4 das Schüttgut am begrenzenden Kegel 11 nach außen durch den freien Querschnitt läuft, verhält sich das Schüttgut nach Fig. 5 so, daß es zur Mitte hin durch den freien Querschnitt fließt. Auch der kegelförmige Körper 13 ist vertikal verstellbar, um eine Optimierung vornehmen zu können.According to FIG. 4, the apparatus is provided with an outlet whose cross-section is formed as a surface of revolution. Accordingly, the optimization part is a cone 11 , which is vertically slidable ver. The bulk material flows into a stationary funnel 12 which is mounted on the consumer. While according to the embodiment of FIG. 4, the bulk material at the limiting cone 11 passes through the free cross-section outwards, the bulk material behaves according to Fig. 5 so that it flows towards the center by the free cross-section. The conical body 13 is also vertically adjustable in order to be able to carry out an optimization.

Fig. 6 zeigt schematisch eine Anordnung von mehreren Wägebehältern 2 über einem einzigen Transportband 7. Bei hohen Anforderungen an den Meßfehler, werden die Wägebehälter 2 nebeneinander über dem Transportband 7 angeordnet. Es ist aber auch denkbar, sie hinter einander anzuordnen, wenn der Meßfehler wegen der Oberflächen struktur des ankommenden Schüttgutes mit anderen Eigenschaften dies zuläßt. Die in den Fig. 1, 2, 4 und 6 dargestellten Wägebehälter 2 bedürfen natürlich eines nicht dargestellten Gestells, damit jeweils die Gewichts-Meßdose 3 ortsfest gelagert ist. Das gilt auch für die Fesselungen 4 und den Auffangtrichter 12. FIG. 6 schematically shows an arrangement of several weighing containers 2 over a single conveyor belt 7 . If high demands are placed on the measurement error, the weighing containers 2 are arranged next to one another above the conveyor belt 7 . But it is also conceivable to arrange them one behind the other if the measurement error allows because of the surface structure of the incoming bulk material with other properties. The weighing container 2 shown in FIGS . 1, 2, 4 and 6 of course require a frame, not shown, so that the load cell 3 is mounted in a stationary manner. This also applies to the bondage 4 and the collecting funnel 12 .

Ist nach Fig. 1 der Wägebehälter 2 direkt auf den Eingang eines Ex truders 1 montiert, wird der im Einzugsbereich als Förderschnecke ausgebildete Teil einer Misch- und Plastivizierschnecke einen leicht pulsierenden Einzug bewirken, der eine Schwankung des Massestroms um ca. 1% erreicht. Dargestellt ist diese Erscheinung - hervorge rufen durch Schwankungen des wirksamen Querschnittes der Schnecke im Einzugsbereich - schematisch in Fig. 7. Wird hiernach die Aus lösung eines Meßvorgangs bei 14 vorgenommen, so beginnt die Zeit messung bei 15, z. B. einem max. Wert des Massestromes. Endet die vorgewählte Zeit an sich bei 16, läuft sie tatsächlich bis 17 weiter, d. h. bis wieder ein max. Wert des Massestromes vorliegt. Die für den Rechenvorgang eingesetzte Zeit ist die zwischen 15 und 17. Natürlich muß nicht grundsätzlich ein maximaler Wert für Anfang und Ende der Zeitmessung genommen werden. Vielmehr kann die Kon taktgabe an der Schnecke an jeder anderen Stelle - aber immer der gleichen für Beginn und Ende der Zeitmessung - genommen werden.Is shown in FIG. 1 of the weighing vessel 2 is mounted directly to the input of an Ex truders 1, which formed in the feed section as screw conveyor part is a mixing and Plastivizierschnecke cause a slightly pulsating collection, reaching a variation of the mass flow by about 1%. Is shown this phenomenon - hervorge call by fluctuations in the effective cross-section of the screw in the feed zone -. Diagrammatically in Figure 7. If thereafter the solution from a measurement operation at 14 made, the measurement period starts at 15, for example. B. a max. Mass flow value. If the preselected time ends at 16 , it actually continues until 17 , ie until a max. The value of the mass flow is present. The time used for the calculation process is between 15 and 17 . Of course, a maximum value for the beginning and end of the time measurement does not have to be taken in principle. Rather, the contact on the screw can be taken at any other point - but always the same for the start and end of the time measurement.

Claims

1. The method and a device for its execution for determining the mass flow of a flowable bulk material from a weighing container by measuring the weight loss of the bulk material over a predetermined time (differential method), characterized in that the output of the weighing container is designed so that the at Outflow of the bulk good emerging forces at the output are ineffective on the vertical force to be determined of the bulk material to be weighed in the container, and that the predetermined time can be corrected automatically when the consumer or the means of transport generates pulsation against the intended constant mass current .

2. The method according to claim 1, characterized in that in Depends on the flowability of the bulk material of the cross cut of the output can be changed by right angular design two of the limit this cross section Surfaces are adjustable.

3. The method according to claim 1, characterized in that the Cross section of the outlet of the container is annular and that this cross-section depends on the flowability of the bulk material through a vertically displaceable conical Body is changeable.

4. The method according to claim 1, characterized in that for several weighing containers (multi-component dosing), only one trans port means is used without the weighing capacity of the individual weighing container is impaired.

5. The method according to claim 1, characterized in that the predefined time for determining the mass flow when available the, approximately sinusoidal pulsation, which con constant mass flow is superimposed, is corrected by beginning and end of the time on which the calculation is based on the same Chen place of the means of transport by contacting, wherein this time is equal to or greater than the preselected time is.