DE3725332A1 - Behaelter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Behälter, ins­ besondere auf einen Silo, der im Oberbegriff von An­ spruch 1 erläuterten Art.

Es ist bekannt, die in einem Behälter enthaltene Füll­ gutmenge dadurch festzustellen, daß an den Behälter­ stützen Dehnmeßeinrichtungen angeordnet werden, durch die eine elastische Verformung der Behälter­ stützen unter dem Einfluß des unterschiedlichen Gewichtes verschiedener Füllstandsmengen im Behälter feststellbar ist. Die bekannten Behälter sind jedoch durchweg mit rohrförmigen Stützen ausgebildet, wobei pro Stütze mindestens zwei an der Außenseite ange­ ordnete Dehnmeßeinrichtungen vorgesehen werden mußten, um die Verfälschung des Meßergebnisses durch die zusätzliche Dehnung bzw. Stauchung bei einer Verbiegung der Stützen unter der Last zu verhindern. Durch die Vielzahl der dadurch notwendigen Dehn­ meßeinrichtungen sind jedoch auch eine Vielzahl von Fehlerquellen vorhanden. Außerdem ist eine derartige Ausgestaltung relativ kostenintensiv.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Behälter der genannten Art derart auszuge­ stalten, daß die Anzahl der Dehnmeßeinrichtungen ohne Einfluß auf die Meßgenauigkeit der Füllstands­ messung reduziert werden kann.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Stützen ist es möglich, die Dehnmeßeinrichtungen so nahe wie möglich an die von Biegedehnungen bzw. -stauchungen freien neutrale Faser der Stütze anzuordnen, so daß die zusätzlichen Dehnungen bzw. Stauchungen durch eine Biegeverformung vernachlässigbar klein sind und daß Meßergebnis nicht nachteilig beeinflussen. Auf diese Weise kann die Anzahl der notwendigen Dehnmeßeinrichtungen entscheidend verringert werden.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung (Anspruch 2) sieht vor, daß jede der Stützen mit jeweils einer Dehnmeßeinrichtung versehen ist.

Der bei nahe der neutralen Faser angeordneten Dehn­ meßeinrichtungen vernachlässigbare Einfluß einer Ausbiegung der Stützen unter dem Behältergewicht führt jedoch zu einem merklichen Meßfehler, wenn eine Verbiegung der Stützen unter dem Einfluß einer temperaturbedingten Veränderung des Behälterradius hinzukommt. Um die durch Temperaturänderung bedingten Einflüsse auf das Meßergebnis auszuschalten, ist die Ausgestaltung nach Anspruch 3 vorgesehen. Durch die Anordnung jeweils der Hälfte der Dehnmeßeinrichtungen an der Innenseite und der anderen Hälfte an der Außenseite und durch eine zweckmäßige Zusammenschal­ tung können Durchmesserveränderungen des Behälter­ körpers kompensiert werden.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist jedoch auch dann vorteilhaft, wenn die üblichen Behälterstützen verwendet werden. Auch bei diesem Behälterstützen wird der Einfluß von Durchmesseränderungen auf ein­ fache Weise durch die angegebene Zusammenschaltung der gleichen Anzahl von an der Innenseite und an der Außenseite der Stützen angeordneten Dehnmeß­ einrichtungen kompensiert.

Anspruch 4 beschreibt eine bevorzugte Verteilung der Dehnmeßeinrichtungen.

Die Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 5 und 6 beschreiben alternative Möglichkeiten, die Dehn­ meßeinrichtungen noch näher an die neutrale Faser heranzusetzen.

Anspruch 7 beschreibt eine bevorzugte Anordnung der mit Stegen versehenen Stützen an einem Behälterkörper mit einem kreiszylindrischen Querschnitt.

Die Ansprüche 8 bis 11 beschreiben bevorzugte Quer­ schnittsprofile für die Stützen.

Anspruch 12 beschreibt ein Verfahren zum Montieren der Stützen, bei dem die Eigenschaften und der Meßbereich der Dehnmeßeinrichtungen voll ausgeschöpft werden können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Behälters,

Fig. 2 den Schnitt II-II durch Fig. 1, ebenfalls in schematischer Darstellung, und

Fig. 3 verschiedene mögliche Querschnittsprofile für die Stützen in schematischer Dar­ stellung.

Aus den Fig. 1 und 2 ist ein als Silo 1 ausgebildeter Behälter ersichtlich, der einen im wesentlichen zylindrischen Behälterkörper 2 mit kreisrundem Quer­ schnitt aufweist. Der Behälterkörper 2 ist mit senkrechter Mittelachse angeordnet und mit einem Fußring 3 verbunden. Der Fußring 3 stellt eine Ver­ längerung der Wandung des Behälterkörpers 2 dar und steht nach unten über den Behälterkörper 2 vor. Der Fußring 3 stützt sich auf einem Fundament 4 über Stützen 5 ab. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind vier derartige Stützen 5 a, 5 b, 5 c, 5 d vorgesehen, die mit gleichmäßigen Abständen über den Unfamg des Fußringes 3 verteilt angeordnet sind. Jede der Stützen 5 weist ein Doppel-T-Profil auf, dessen mittlerer Steg 6 a, 6 b, 6 c, 6 d senkrecht unterhalb des Fußringes 3 und tangential zum Mittelpunkt des kreisförmigen Behälterquerschnittes angeordnet ist. An jedem der Stege 6 ist eine Dehnmeßeinrichtung 7 a, 7 b, 7 c, 7 d beispielsweise in Form eines Dehnmeßstreifens an­ geordnet. Jeder Dehnmeßstreifen 7 ist mit einem Meßverstärker 8 verbunden, der ein Meßsignal an ein Anzeigegerät 9 gibt, das in bekannter Weise eine analoge oder digitale Anzeige der gemessenen Werte erlaubt.

Durch die Anordnung der Dehnmeßstreifen 7 an den Stegen 6 befinden sich diese relativ nahe der neu­ tralen Faser der Stützen 5, so daß eine Ausbiegung der Stützen 5 das Meßergebnis nicht wesentlich ver­ fälschen kann. Wie Fig. 2 weiterhin zu entnehmen ist, sind von den vier vorhandenen Dehnmeßstreifen 7 zwei an der dem Behältermittelpunkt zugewandten Innenseite der zugehörigen Stege 6 a, 6 d angeordnet. Die den Dehnmeßstreifen 7 a, 7 d jeweils gegenüberliegenden Dehnmeßstreifen 7 d, 7 c sind an der dem Behältermittel­ punkt angewandten Außenseite der zugehörigen Stege 6 b, 6 c befestigt. Auf diese Weise erfaßt die Hälfte der Dehnmeßstreifen 7, d. h. die Dehnmeßstreifen 7 a und 7 b, bei einer radialen Ausdehnung des Behälterkörpers 2 bzw. des Fußringes 3 durch heißes Füllgut oder durch Erhöhung der Umgebungstemperatur die zusätzlich auftretende Dehnung durch die Ausbiegung der Stützen 5 a, 5 b. Die andere Hälfte der Dehnmeßstreifen 7, d. h. die Dehnmeßstreifen 7 d und 7 c, erfassen demgegen­ über die zusätzliche Stauchung, so daß durch Abgleich der durch die Dehnmeßstreifen 7 a und 7 d einerseits und die Dehnmeßstreifen 7 b und 7 c andererseits er­ mittelten Werte die Einflüsse der Temperaturverformung eliminiert und lediglich die gewichtsbedingte Ver­ formung der Stützen 5 zur Anzeige gebracht wird.

Außer den in Fig. 2 beschriebenen Doppel-T-Profilen können die Stützen jedoch auch die in Fig. 3 ersicht­ lichen weiteren Querschnittsformen aufweisen, wobei in jeder Querschnittsform ein Steg 6 vorhanden ist. So ist ein Z-Profil 10, ein Kastenprofil 11 mit einem im wesentlichen quadratischen Umriß, bei dem der Steg 6 in einer der Diagonalen angeordnet ist, oder ein kreisförmiges Profil 12 möglich, bei dem der Steg 6 mittig angeordnet ist. Es kann weiterhin ein abgewandeltes Doppel-T-Profil 13 verwendet werden, dessen Steg 6 zur Aufnahme der Dehnmeßstreifen einen derart aus der senkrechten Mittelebene durch den Steg 6 versetzten Bereich 14 aufweist, daß eine der Ober­ flächen 14 a des versetzten Bereiches 14 noch weiter an die neutrale Faser der Stütze herangeführt wird bzw. mit ihr zusammenfällt. Der gleiche Effekt kann durch Vertiefungen in den geradlinig verlaufenden Stegen 6 erreicht werden, die etwa die Größe der Dehnmeßstreifen haben.

Dehnmeßstreifen erreichen ihre höchste Genauigkeit im Bereich größtmöglicher Längenänderung. Außerdem können Dehnmeßstreifen sowohl Stauchungen als auch Dehnungen anzeigen. Um diese Eigenschaften der Dehnmeßstreifen optimal auszunutzen, werden die Stützen bei der Montage in eine Montagepresse einge­ spannt und mit einer Last beaufschlagt, die etwa der halben Behälterfüllung entspricht. Dann werden die Dehnmeßstreifen angebracht. Wird nun die Stütze wieder entlastet, so dehnt sich der Dehnmeßstreifen, wobei durch eine entsprechende Verschiebung des Nullpunktes somit der gesamte Meßbereich des Dehn­ meßstreifens zur Füllstandsmessung zur Verfügung steht. Die Montage in einer Montagepresse erlaubt weiterhin, daß die Last für die Montage aller Dehn­ meßstreifen genau reproduzierbar und trotzdem leicht aufzubringen ist.

Die einzelnen Stützen stellen punktförmige Auflager für den Behälter dar. Da große Behälter häufig ringförmige Auflager durch direkte Aufstellung des Behälters auf dem Fundament haben, ergibt sich durch die punktförmigen Auflager eine ungünstige Belastung, die in der Regel durch eine entspre­ chend große Anzahl an Stützen kompensiert wird. Dabei wer­ den Fußring und Zylinder üblicherweise unabhängig voneinan­ der dimensioniert, wobei der Fußring so steif gewählt wird, daß in den Zylinder keine örtlichen Verformungen übertragen werden. Wird jedoch die zulässige Verformung von Fußring und Zylinder bei der Ermittlung der Anzahl der Stützen und Festlegung der erforderlichen Steifigkeit des Fußringes be­ rücksichtigt, so läßt sich die Anzahl der Stützen und damit die Anzahl an Dehnungsmessern verringern. Dabei wird die not­ wendige Anzahl von Stützen derart bestimmt, daß einerseits die Steifigkeit vom Fußring des Behälters und unteren Teil des Zylinders bei der verwendeten Anzahl der Stützen aus­ reicht, um eine unzulässig große Verformung des Zylinders zu vermeiden und andererseits eine zulässige Verformung des Fußringes nicht zu einer die Meßgenauigkeit beeinflussenden Biegung der Stutzen führt. Durch diese Maßnahmen ist es in der Regel ausreichend, an jeder Stütze nur einen einzigen Dehnungsmesser zu montieren.

In Abwandlung des beschriebenen und gezeichneten Ausfüh­ rungsbeispieles können beispielsweise mehr oder weniger Stützen vorgesehen werden. Es ist weiterhin auch nicht un­ bedingt erforderlich, daß auf allen Stützen jeweils ein Dehnmeßstreifen aufgebracht wird. Auch die Profilformen können abweichen.

Die beschriebene Art, temperaturbedingte Durchmesserände­ rungen zu kompensieren, ist darüber hinaus nicht auf Pro­ file mit einem Steg beschränkt. Auch die Anzahl der Stützen sowie ihre Verteilung um den Umfang des Fußringes kann ver­ ändert werden. Schließlich können die erfindungsgemäßen Stützen auch bei anderen Behälterformen verwendet werden. Als Dehnmeßeinrichtungen können z. B. auch Halbleiter- Sensoren verwendet werden.

Claims (12)

1. Behälter, insbesondere Silo, mit einem auf Stützen ruhenden Behälterkörper und Dehnmeßeinrichtungen an den Stützen zum Feststellen des Füllstandes im Be­ hälterkörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (5) ein Querschnittsprofil mit einem im Bereich der neutralen Faser verlaufenden Steg (6) aufweisen, an dem die Dehnmeßeinrichtung (7) angeord­ net ist.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Stütze (5) jeweils eine Dehnmeßein­ richtung (7) angeordnet ist.

3. Behälter, insbesondere Silo, mit einem auf Stützen ruhenden Behälterkörper und mit Dehnmeß­ einrichtungen an den Stützen zum Feststellen des Füllstandes im Behälterkörper, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine geradlinige Anzahl Stützen (5 a, 5 b, 5 c, 5 d) mit jeweils einer Dehnmeßeinrichtung (7 a, 7 b, 7 c, 7 d) vorgesehen ist, wobei die Hälfte der Dehnmeßein­ richtungen (7 a, 7 d) an der Innenseite und die andere Hälfte (7 b, 7 c) an der Außenseite der Stützen (5) angeordnet ist, und wobei die Dehnmeßeinrichtungen (7) derart geschaltet sind, daß temperaturbedingte Veränderungen mindestens des Behälterkörpers (2) kompensierbar sind.

4. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Stütze (5 b, 5 c) die Dehnmeßeinrichtung (7 b, 7 c) an der Außenseite und an der gegenüber­ liegenden Stütze (5 d, 5 a) die Dehnmeßeinrichtung (7 d, 7 a) an der Innenseite angeordnet ist.

5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (6) eine Vertiefung zur Aufnahme der Dehnmeßeinrichtung (7) aufweist.

6. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (6) zur Aufnahme der Dehnmeßeinrichtung (7) einen zurückgesetzten Bereich (14) aufweist, dessen eine Oberfläche (14 a) in der neutralen Faser der Stütze (5) verläuft.

7. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (6) tangential zu einem kreiszylindrischen Behälterkörper (2) angeordnet ist.

8. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (5) ein Doppel-T-Profil aufweisen.

9. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (5) ein Z-Profil aufweisen.

10. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (5) ein Rohrprofil mit einem mittigen Quersteg (6) aufweisen.

11. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (5) ein Kastenprofil mit einem durch die Diagonale verlaufenden Steg (6) aufweisen.

12. Verfahren zum Aufbringen einer Dehnmeßeinrichtung bei einem Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze in eine Montagepresse miteiner etwa einer halben Behälterfüllung entsprechenden Last beaufschlagt und im vorgespannten Zustand mit der Dehnmeßeinrichtung versehen wird.