DE4001928C2 - Vorrichtung zur Messung der Eigenfeuchte von Schüttstoffen, insbesondere zur Messung der Eigenfeuchte von Beton-Zuschlagstoffen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vor­ richtung zur Messung der Eigenfeuchte von Schüttstoffen nach dem Oberbegiff der Patentansprüche 1 und 3.

Bei der Herstellung von Baustoffmischungen, insbeson­ dere von Beton, der aus einem erhärtenden Gemisch aus Wasser, Zement, Zuschlägen wie Sand und Kies, sowie eventuellen weiteren Zusatzmitteln und Zusatzstoffen besteht, ist der richtige Wasser-/Zement-Faktor, d. h. die richtige Dosierung von Wasser und Zement wesentlich, da von dieser die Verarbeitbarkeit des Frischbetons sowie die Festigkeit des erhärteten Betons abhängt. Weisen die Bestandteile des Betons einen kon­ stanten bekannten Feuchtigkeitsgehalt auf, so ist die Dosierung nicht problematisch. Problematisch wird die Herstellung der Baustoffmischung jedoch dann, wenn der Feuchtigkeitsgehalt der Zuschläge unbekannt ist und wenn er sich überdies noch während der Betriebsdauer ändert. Änderungen des Feuchtigkeitsgehalts der Zu­ schlagstoffe von Charge zu Charge lassen sich wegen der Imhomogenität des Inhalts von Vorratssilos nicht gezielt beeinflussen. Eine an sich mögliche Homogeni­ sierung der Zuschlagstoffe ist nur mit unvertretbar hohen Kosten erreichbar. Um qualitativ hochwertige Betonmischungen mit jederzeit reproduzierbaren Eigen­ schaften herzustellen, ist es daher zu Beginn der Herstellung einer jeden Betoncharge erforderlich, den Feuchtigkeitsgehalt der Zuschläge genau zu ermitteln, um die Wasser- und Zuschlagsbilanz entsprechend korri­ gieren zu können.

Um den Feuchtigkeitsgehalt der üblicherweise vor ihrer Mischung in Zuschlagsilos bevorrateten Zuschlagstoffe zu ermitteln, gibt es verschiedene auf der Verwendung von Sonden oder Meßfühlern beruhende Möglichkeiten. Auch wenn die Meßfühler eine ausreichende Meßgenauig­ keit aufweisen, so läßt sich häufig noch immer nicht die richtige Eigenfeuchte der Zuschlagstoffe ermitteln, da der Erfassungsbereich der Sonden im Verhältnis zur Größe der zu mischenden homogenen Charge der Zuschlag­ stoffe relativ klein ist. Es gelingt so in der Regel nicht, den Mittelwert der Chargenfeuchte zu bestimmen.

Würde der Meßfühler an der Wandung des Vorratsilos oder in dessen Auslaufbereich oder oberhalb von diesem im noch stehenden Material angeordnet sein, so würden sich wegen der Imhomogenität des Materials und der Schwierigkeit einer hinreichend genauen Mittelwert­ bildung bei Messungen vor oder während der Dosierung große Ungenauigkeiten ergeben.

Würde die Messung mit im Auslaufbereich des Silos ange­ ordneten Meßfühlern ausgeführt werden, so würden sich Ungenauigkeiten bei der Mittelwertbildung ergeben, da das Schüttgut während des wechselnden Fließvermögens und Fließverhaltens unterschiedliche Dichten aufweist.

Auch lassen sich Verschmutzungen des Meßfühlers nicht vermeiden, so daß letztlich auch hierdurch die Meß­ genauigkeit beeinträchtigt wird.

Aus der DE-PS 27 08 943 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Eigenfeuchte von Schütt­ gütern bekannt, wobei eine Teilmenge einer ausströmen­ den Schüttcharge abgezweigt und verdichtet wird und die Eigenfeuchte dieser Teilmenge bestimmt wird. Der bekannten Vorrichtung haftet der Nachteil an, daß nur eine relativ kleine Menge der Schüttgutcharge meß­ technisch erfaßt wird.

Aus der DE-PS 35 38 885 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung der vorgenannten Art bekannt, bei der während der gesamten Dosierzeit einer Schüttgutcharge ein Teilstrom dieser Charge in einem separaten Meß­ kanal meßtechnisch erfaßt wird. Aus der Mehrzahl der ermittelten Meßwerte wird mittels eines spezifischen Auswerte- beziehungsweise Mittelungsprogramms ein repräsentativer Wert für die Eigenfeuchte der aktuellen Schüttgutcharge gewonnen. Der repräsentative Wert re­ präsentiert jedoch auch hier nur eine Teilmenge. Eine vergleichbare Einrichtung ist Gegenstand der US-PS 4.168.466.

Aus der DE-PS 36 12 282 ist eine Vorrichtung zur Mes­ sung des Feuchtigkeitsgehalts von Schüttstoffen be­ kannt, bei der der gesamte Schüttgutstrom über ein Prallblech geleitet wird, in beziehungsweise an dem ein Feuchtigkeitsmeßfühler angeordnet ist. Da dieser Meßfühler nur einen begrenzten und relativ geringen Meßbereich erfaßt und nicht davon ausgegangen werden kann, daß die längs des Prallblechs strömende Schütt­ stoffschicht eine homogene Feuchtigkeitsverteilung aufweist, ist die Meßgenauigkeit dieser Vorrichtung als unzulänglich zu betrachten.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Auf­ gabe besteht darin, eine Vorrichtung der gattungsge­ mäßen Art dahingehend zu verbessern, daß die Feuchtig­ keitsmeßeinrichtung den gesamten Querschnitt des Schüttstoffstroms erfaßt, und daß sie konstruktiv be­ trachtet einen nur minimalen Aufwand erfordert.

Diese Aufgabe wird durch den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 spezifizierten Meßkegel gelöst.

Der Kern dieser Lösung besteht mit anderen als im An­ spruch gebrauchten Worten darin, daß die aus einem Vorratssilo oder dergleichen ausströmende Schüttgut­ charge in ihrer Gesamtheit erfaßt wird und zwar über den gesamten Querschnitt und während der gesamten Aus­ strömzeit. Der Querschnitt des Meßkegels ist dabei dem Ausströmquerschnitt des Schüttstoffs entsprechend ge­ wählt.

Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind auf der der Oberfläche des Meßkegels zusätzlich Barrikaden oder dergleichen vorgesehen, die eine zusätzliche Homo­ genisierung des Schüttstoffs am Meßkegel bewirken.

Gemäß einer zweiten Konzeption wird die der Erfindung zu­ grunde liegende Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 3 spezifizierten Merkmale gelöst.

Der Kern dieser Lösung ist darin zu sehen, daß eine separate Meßsonde mit einem Feuchtigkeitsfühler unmittel­ bar in den Schüttstoffstrom eintaucht und mittels einer Kulissenführung so verfahren wird, daß der gesamte Quer­ schnitt des Schüttstroms erfaßt wird.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung dieser Konfiguration ist noch vorgesehen, die Meßsonde mit einem Vibrator zu koppeln, um den kontinuierlichen Austausch des Schütt­ gutes auf der Meßsonde zu verstärken.

Die Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Dosier­ verschlusses mit einem Schüttstoffstrom und einem in diesen eintauchenden Meßkegel;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer in den Schüttstoffstrom eintauchenden Meßsonde.

In Fig. 1 ist ein unterer sich konusförmig verjüngender Bereich 10 eines Vorratssilos 1 dargestellt, dessen Ausströmöffnung durch einen über eine hydraulische Kolben- Zylinder-Einheit 11 schwenkbaren Schieber 12 verschlossen ist. Unterhalb des Silos 1 befindet sich ein Wiegebe­ hälter 2 zur Aufnahme einer zu dosierenden Zuschlagstoff­ charge. Dieser Behälter 2 weist ebenfalls eine untere Ausströmöffnung auf, die ihrerseits durch eine Schieber­ klappe 21 verschließbar ist. Zur Wägung der jeweiligen Zuschlagstoffchargen nach ihrer Dosierung ist der Behälter 2 auf Kraftmeßdosen 22 abgestützt.

Zwischen dem Silo 1 und dem Wiegebehälter 2 ist an einer - nur schematisch angedeuteten - Trageeinrichtung 31 ein Meßkegel 3 angeordnet, in dessen Oberfläche er­ findungsgemäß eine Mehrzahl von Feuchtigkeitsmeßfühlern 32 eingesetzt sind. Der aus der unteren Öffnung des Silos austretende Schüttgutstrom trifft so auf den achsparallel zur Richtung des Schüttgutstroms angeordneten Meßkegel 3 auf und gleitet längs dessen Mantellinie in den Wiege­ behälter 2. Bei entsprechender Abstimmung zwischen der Form des Auslaufquerschnitts des Vorratssilos 1 einer­ seits und des Querschnitts sowie der Oberfläche des Meß­ kegels 3 andererseits ist erreichbar, daß der Schüttstoff­ strom mit hinreichender Auflösung am Meßkegel 3 abgleitet. Damit erhält man letztlich ein den gesamten Schüttstoff­ strom erfassendes Meßergebnis für die Eigenfeuchte des Schütt­ stoffs an sich.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, die Ober­ fläche des Meßkegels mit Barrikaden und/oder Rillen zu versehen, um die Auflösung des Schüttstoffstroms und damit die Meßgenauigkeit zu erhöhen.

Die Auswertung der Meßergebnisse und damit die Bestim­ mung des für die aktuelle Schüttgutcharge repräsentativen Feuchtewertes erfolgt mittels an sich bekannter statistischer Auswerteverfahren, wobei die der Normalverteilung gegen­ über abweichenden Meßwerte unberücksichtigt bleiben.

In Fig. 2 ist - analog zu Fig. 1 - ein sich konusförmig verjüngender Bereich 10 eines Vorratssilos 1 darge­ stellt, dessen Ausströmöffnung mittels eines schwenkbaren Schiebers 12 verschlossen ist.

Anstelle des Meßkegels 3 nach Fig. 1 ist hier eine ein­ fache Meßsonde 5 vorgesehen, die über eine Trageein­ richtung 31 in den aus dem Vorratssilo 1 ausströmenden Schüttstoffstrom eintaucht. Diese Meßsonde 5 selbst be­ steht aus einem tellerartigen Gebilde, das einen Feuchtig­ keitsmeßfühler 51 aufweist. Beim Ausfließen aus dem Vorratssilo 1 strömt der Schüttstoffstrom über diese Meß­ sonde 5; dabei werden über die gesamte Ausströmdauer Momen­ tanwerte der Eigenfeuchte des Schüttstoffs ermittelt und analog zu den mit dem Meßkegel nach Fig. 1 gewonnenen Meß­ werten ausgewertet. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß das über die Meßsonde 5 strömende Schüttgut sich ständig austauscht, so daß über die Ausströmdauer betrachtet wirk­ lich immer neue Teilmengen des Schüttguts meßtechnisch erfaßt werden. Der genannte Austauscheffekt kann zusätzlich über Vibrationsbewegungen (vgl. Pfeil X) der Trageein­ richtung 31 beeinflußt werden.

Eine besondere Ausgestaltung dieser in Fig. 2 dargestellten Feuchtemeßeinrichtung besteht darin, die Meßsonde 5 über ihre Trageeinrichtung 31 mittels beispielsweise einer Kulissenführung quer zum Schüttstoffstrom zu verschieben, um auch Randbereiche des ausfließenden Schüttstoffstroms meßtechnisch erfassen zu können. Darüberhinaus ist es diesbezüglich auch denkbar, über den Querschnitt des Schütt­ stoffstroms betrachtet eine Mehrzahl von Meßsonden 5 vor­ zusehen.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Messung der Eigenfeuchte von Schüttstoffen mit einer in den freifallenden Materialstrom eingeführten Feuchtemeßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtemeßeinrichtung aus einem in den frei fallenden Materialstrom eintauchenden und achsparallel zum Materialstrom ausgerichteten Meßkegel (3) besteht, der eine Vielzahl symmetrisch angeordneter und dem Schüttstoff entsprechend kalibrierter Feuchtigkeitsmeßfühler (32) aufweist. (Fig. 1).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkegel (3) an seiner Oberfläche Barrikaden und/oder Rillen zur Homogenisierung des Schütt­ stoffs aufweist.

3. Vorrichtung zur Messung der Eigenfeuchte von Schüttstoffen mit einer in den frei fallenden Materialstrom eingeführten Feuchtemeßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtemeßeinrichtung aus mindestens einer unmittelbar in den frei fallenden Material­ strom eintauchenden Meßsonde (5) mit einem Feuchtigkeitsmeßfühler (51) besteht, und daß die Meßsonde (5) mit einer Kulissenführung gekoppelt ist, über die sie quer zum Material­ strom verschiebbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (5) mit einem Vibrator ver­ bunden ist, der sie während der Meßdauer in Vibration versetzt.