DE3805637A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen messung der feuchte eines feinkoernigen schuettgutes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierli­ chen Messung der Feuchte eines feinkörnigen Schüttgutes gemäß Oberbegriff des ersten Anspruches und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren und eine Einrichtung zur Messung der Feuchte von Schüttgütern ist aus der DE-OS 33 17 200 bekannt. Dabei ist vorgesehen, daß eine Leitung mit Mikrowellengenera­ tor und Antenne durch Anpassung des Wellenwiderstandes der Leitung an den Wellenwiderstand der Umgebung bestimmter Feuch­ te frei von Wellenreflexionen gemacht wird und die Antenne in das zu messende feuchte Schüttgut eingeführt wird und bei einer Änderung der Feuchte der Antennenumgebung ein Teil der von der Antenne abgestrahlten Energie in die Leitung reflek­ tiert und von einem Detektor gemessen wird.

Besonderes Kennzeichen dieser bekannten Meßmethode ist, daß die Antenne in das feuchte Schüttgut eingeführt wird. Vor al­ lem bei einer Messung der Feuchte des Schüttgutes, das auf einem kontinuierlich laufenden Förderband liegt, gibt es er­ hebliche Probleme. Es hat sich nämlich gezeigt, daß einerseits die Antenne einem Verschleiß unterliegt und andererseits es zu Störungen kommt, wenn das feinkörnige Schüttgut irgendwelche Fremdstoffe wie Draht, Textilien etc. mit sich führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrich­ tung der eingangs definierten Art vorzuschlagen, bei dem diese Störungen nicht auftreten und eine reibungslose, kontinuierli­ che und verzögerungsfreie Messung der Feuchte möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Antenne durch ein für Mikrowellen transparentes Mate­ rial vom Schüttgut getrennt ist und mit gleichbleibendem Ab­ stand zu dem zu messenden Schüttgut angeordnet ist und die Än­ derung der Feuchte des Schüttgutes ohne direkten Kontakt mit dem Schüttgut selbst gemessen und zur Registrierung bzw. An­ zeige weiterverarbeitet wird. Hierdurch ist ein berührungslo­ ses Messen der Feuchte von feinkörnigen Schüttgütern möglich, ohne daß es zu Störungen kommt. Bei Vorhandensein einer gewis­ sen Mindestschichtdicke des Schüttgutes wird eine Änderung des Feuchtigkeitsgehaltes des Schüttgutes im Vergleich zu einem bestimmten eingestellten Betrag sofort gemessen bzw. ange­ zeigt.

Das für Mikrowellen transparente Material kann z. B. aus einem Kunststoff, aus Gummi oder aus einem keramischen Material be­ stehen. Entscheidend ist dabei, daß die Mikrowellen dieses Ma­ terial möglichst ungehindert durchdringen können und in das Schüttgut gesendet werden und die reflektierte Mikrowellen­ strahlung zur Antenne zurückgelangen kann. Die Messung kann erfindungsgemäß mit einer stationären Antenne an einem insta­ tionären Schüttgut oder umgekehrt mit einer instationären An­ tenne an einem stationären Schüttgut erfolgen. Dabei wird also entweder das Schüttgut an einer feststehenden Antenne vorbei­ bewegt oder die Antenne wird an dem feststehenden Schüttgut entlang bewegt. In besonderen Fällen kann auch die Antenne an einem gleichmäßig bewegten Schüttgutstrom, z. B. quer zur Transportrichtung, hin- und herbewegt werden. Dabei erfolgt die Messung mit einer instationären Antenne an einem instatio­ nären Schüttgut.

Die Antenne kann z. B. außen am Auslauf eines Schüttgutbehäl­ ters angeordnet sein. Günstig ist es aber auch, die Antenne unter einem mit Schüttgut beladenen Förderband anzuordnen.

Es hat sich erfindungsgemäß als zweckmäßig erwiesen, daß die Schichtdicke des Schüttgutes mindestens 50 mm beträgt. Bei Vorhandensein einer derartigen Mindestschichtdicke ist die Messung unabhängig von weiteren Schwankungen der Schichtdicke bzw. Schütthöhe auf dem Förderband. Auch hierin liegt der be­ sondere Vorteil gegenüber anderen bekannten Meßverfahren, die z. B. mit der elektrischen Leitfähigkeit, der elektrischen Ka­ pazität oder der Neutronenabsorption oder dem Mikrowellenver­ fahren nach dem Absorptionsprinzip arbeiten. Bei diesen Ver­ fahren muß bekanntlich immer eine definierte Meßstrecke oder mindestens eine definierte Oberfläche einer feuchten zu mes­ senden Probe aufrechterhalten werden, wobei die Kornform, die Schüttdichte und andere Eigenschaften der feuchten Probe sich störend auf das Meßergebnis auswirken.

Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Vorrichtung mit einem Mikrowellengenerator vorgesehen, der über eine Uniline und über eine Koaxialleitung mit einer Antenne verbunden ist, wo­ bei erfindungsgemäß die Antenne auf einem Wagen montiert ist, dessen Räder auf einem für Mikrowellen transparenten Material vorzugsweise an der Unterseite eines mit feuchtem Schüttgut beladenen Förderbandes abrollen. Auf diese Weise ist es mög­ lich, immer einen gleichmäßigen Abstand der Antenne von dem feuchten Schüttgut einzuhalten.

Um auch Höhenbewegungen des Förderbandes auszugleichen, hat es sich darüber hinaus als günstig erwiesen, daß der Wagen durch ein einstellbares Gegengewicht gegen das für Mikrowellen transparente Material gedrückt wird und dadurch immer ein Kon­ takt der Räder mit dem Material gewährleistet ist.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß die Antenne als Sensor mit einer Temperaturmeßeinrichtung für das Schüttgut ausgebil­ det ist.

Die Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 4 bei­ spielsweise näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens.

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch ein Förderband mit einer darunter angeordneten Antenne.

Fig. 3 ist teilweise ein Längsschnitt durch ein Förderband mit Teilen der darunter angeordneten Meßvorrichtung.

Fig. 4 entspricht Fig. 1 zur Messung an einem Behälter statt an einem Förderband.

Die Fig. 1 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Einrichtung zur Messung der Feuchte des auf dem Förderband (6) angeordne­ ten Schüttgutes (1). Die Meßvorrichtung besteht aus einem Mi­ krowellengenerator (2), einer Uniline (8), welche die Hoch­ frequenzwellen nur in einer Richtung durchläßt, einer Verzwei­ gung (4) zur Verteilung der Mikrowellenenergie, einem Koaxial­ kabel (9) als Verbindung zwischen der Verzweigung (4) und der Antenne (3) sowie einem mit der Verzweigung (4) verbundenen Detektor (5) und einem Display (7). Von dem Generator (2) wer­ den Mikrowellen mit einer Frequenz von vornehmlich 2,45 GHz über die Uniline (8), die Verzweigung (4) und das Koaxialkabel (9) zur Antenne geschickt. Die mit Abstand unter dem Förder­ band angeordnete Antenne sendet die Mikrowellenstrahlung in Richtung auf das auf dem Förderband angeordnete feuchte Schüttgut aus, das vornehmlich aus feuchter feinkörniger Kohle besteht. Das Verfahren beruht auf der Messung der Dämpfung von Mikrowellen bzw. auf der Abhängigkeit des Maßes der reflek­ tierten Strahlung von dem Wassergehalt des feuchten Gutes. Die reflektierte Strahlung gelangt von der Antenne (3) über das Koaxialkabel (9) zur Verzweigung (4) und wird dort zum Detek­ tor (5) umgeleitet, der ein Meßsignal an den Display (7) wei­ tergibt. Bei einer Änderung der Feuchte des Schüttgutes ändert sich die Wahrscheinlichkeit der Reflexion der Strahlung und die Änderung wird automatisch am Display oder an ähnlichen Ge­ räten registriert.

Von besonderer Bedeutung ist bei dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren, daß die Antenne (3) in einem gleichbleibenden Abstand zur Unterkante des Förderbandes (6) gehalten wird und somit eine berührungslose Messung der Feuchte des Schüttgutes (1) möglich ist. Eine Vorrichtung zur Gewährleistung eines gleichmäßigen Abstandes der Antenne (3) zum Förderband (6) ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt, wobei die Antenne auf einem Wagen (10) montiert ist, dessen Räder (11) auf der Unterseite des Förderbandes (6) abrollen. Der Wagen (10) ist an einem unter Vorspannung stehenden Hebel (12) befestigt, wobei die Vorspan­ nung durch ein am freien Ende des Hebels (12) auf diesem ver­ schiebbar angeordnetes Gegengewicht (13) erzeugt wird. Der He­ bel (12) ist mit einer als Drehachse wirkenden Welle (15) ver­ bunden, die quer zur Laufrichtung des Förderbandes angeordnet ist. Der Hebel (12) trägt an dem einen Ende das Gegengewicht (13) und an dem anderen Ende den Wagen (10) und ist über die Welle (15) mit der Halterung (16) bzw. der Tragkonstruktion (17) verbunden.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Messung der Feuchte eines Kohlenstromes möglich, die keine Queremp­ findlichkeiten gegenüber dem Wasserstoffgehalt und dem Mine­ ralstoffanteil der Kohlenmatrix sowie der Salzfracht des Was­ sers aufweist. Es hat sich gezeigt, daß eine Meßgenauigkeit von weit weniger als ± 1% erreicht werden kann.

In der Fig. 4 ist ein im Vergleich zur Fig. 1 abgeändertes Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das Schüttgut (1) wird hierbei nicht auf einem Förderband an der Antenne (3) vorbeibewegt, sondern befindet sich in einem Schüttgutbehälter. In der Wand des Behälters (19) befindet sich dabei ein Meßfenster (18) aus für Mikrowellen transparen­ tem Material, vor dem die Antenne (3) angeordnet ist. Die Feuchtigkeit des im Behälter befindlichen Schüttgutes (1) kann entweder kontinuierlich während des Absinkens des Schüttgutes oder diskontinuierlich während kurzzeitiger Ruhephasen des Schüttgutes bestimmt werden.

Bezugszeichenliste

(1) Schüttgut
(2) Mikrowellengenerator
(3) Antenne
(4) Verzweigung
(5) Detektor
(6) Förderband aus für Mikrowellen transparentem Material
(7) Display
(8) Uniline
(9) Koaxialleitung
(10) Wagen
(11) Räder
(12) Hebel
(13) Gegengewicht
(14) Rollen
(15) Welle
(16) Halterung
(17) Tragkonstruktion
(18) Meßfenster aus für Mikrowellen transparentem Material
(19) Behälter

Claims (8)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Messung der Feuchte eines feinkörnigen Schüttgutes, vorzugsweise Kohle oder Koks, wo­ bei von einem Mikrowellengenerator über eine Leitung und eine Antenne eine Mikrowellenstrahlung mit einer Frequenz von ca. 0,5 bis 9 GHz, vornehmlich 2,45 GHz, in das Schütt­ gut gesendet wird und die Leitung mit Mikrowellengenerator und Antenne durch Anpassung des Wellenwiderstandes der Lei­ tung an den Wellenwiderstand der Umgebung bestimmter Feuch­ te frei von Wellenreflexionen gemacht wird und bei einer Änderung der Feuchte des Schüttgutes ein Teil der von der Antenne abgestrahlten, in die Leitung reflektierten Energie über eine Verzweigung von einem Detektor gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne durch ein für Mikrowellen transparentes Material vom Schüttgut getrennt ist und mit gleichbleibendem Abstand zu dem zu messenden Schüttgut angeordnet ist und die Ände­ rung der Feuchte des Schüttgutes ohne direkten Kontakt mit dem Schüttgut selbst gemessen und zur Registrierung bzw. Anzeige weiterverarbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Messung mit einer stationären Antenne an einem instationären Schüttgut oder umgekehrt mit einer instationären Antenne an einem stationären Schüttgut erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Messung mit einer instationären Antenne an einem instationären Schüttgut erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Antenne mit gleichblei­ bendem Abstand unter einem mit Schüttgut beladenen Förder­ band angeordnet ist.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke des Schüttgutes mindestens 50 mm beträgt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den An­ sprüchen 1 bis 5, bestehend aus einem Mikrowellengenerator (2), der über eine Uniline (8) und über eine Koaxialleitung (9) mit einer Antenne (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (3) auf einem Wagen (10) montiert ist, dessen Räder (11) auf einem für Mikrowellen transparenten Material (6), (18) vorzugs­ weise an der Unterseite des mit feuchtem Schüttgut (1) be­ ladenen Förderbandes (6) abrollen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wagen (10) durch ein einstellbares Gegengewicht (13) gegen das für Mikrowellen transparente Material (6), (18) gedrückt wird und dadurch immer ein Kontakt der Räder (11) mit dem Material gewähr­ leistet ist.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne als Sensor mit einer Temperaturmeßeinrich­ tung ausgebildet ist.