DE4426175C2

DE4426175C2 - Device and method for determining the composition of flowable and pourable material

Info

Publication number: DE4426175C2
Application number: DE19944426175
Authority: DE
Inventors: Manfred Michenfelder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-07-23
Filing date: 1994-07-23
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2014-07-24
Also published as: DE4426175A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Zusammensetzung von fließ- oder schüttfähigem Material gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Bestim mung der Zusammensetzung von fließ- oder schüttfähigem Mate rial gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.The invention relates to a device for determining the Composition of flowable or pourable material according to the preamble of claim 1 and a method for determining Measurement of the composition of flowable or pourable mate rial according to the preamble of claim 7.

Zur Optimierung von Verfahrensprozessen in der Herstellung oder Wiederaufbereitung von Materialien ist die genaue Kennt nis der aktuellen Zusammensetzung der Materialien während des Prozesses von großer Bedeutung. Beispielsweise ist Sand nach der Verwendung in Gießverfahren mit einer komplexen Schmutz schicht umgeben, die in einer Wiederaufbereitung entfernt wer den kann, bevor der Sand erneut in Gußformen verwendet werden kann. Das genaue Erfassen des Wiederaufbereitungsgrads des verschmutzten Sandes ist wichtige Voraussetzung für die Wirt schaftlichkeit dieser Wiederaufbereitung.To optimize process processes in production or reprocessing of materials is the exact knowledge nis the current composition of the materials during the Process of great importance. For example, sand is after use in casting processes with a complex dirt layer that is removed in a reprocessing that can be used in molds before the sand is used again can. Precise detection of the degree of reprocessing of the polluted sand is an important requirement for the host economy of this reprocessing.

Aus der DE 40 01 406 A1 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der Feuchtigkeit von fließfähigem Schüttmaterial bekannt, die sich in Richtung des Schüttmaterials erstreckende, beabstande te Meßplatten aufweist, die einen konischen Meßkanal bilden, der vom Schüttmaterial durchströmt wird. Die Meßplatten sind relativ zu einer Abstreifeinrichtung ein- und ausfahrbar gela gert. Ein Preßluftstrom dient zum Abtransport des von den Meß platten abgestreiften Schüttmaterials. Ein Nachteil dieser bekannten Vorrichtung ist der relativ komplizierte Aufbau mit mehreren beweglichen Teilen. Ein weiterer Nachteil ist die ungenügende Meßgenauigkeit, da das strömende Schüttmaterial für eine genaue Messung, wie sie für die Bestimmung der Zusam mensetzung von Material erforderlich ist, nicht lang genug unter konstanten Verhältnissen erfaßt werden kann. Die bekann te Vorrichtung ist nicht geeignet zur Analyse der Zusammenset zung unterschiedlicher Materialien, da ausschließlich der ohm sche Widerstand zwischen den zwei Polen bildenden Meßplatten erfaßt wird.DE 40 01 406 A1 describes a device for determination the moisture of flowable bulk material known spacing extending in the direction of the bulk material te measuring plates, which form a conical measuring channel, through which the bulk material flows. The measuring plates are gela retractable and extendable relative to a stripping device device. A compressed air flow is used to remove the measurement plate stripped bulk material. One disadvantage of this known device is the relatively complicated structure with several moving parts. Another disadvantage is that insufficient measuring accuracy, because the flowing bulk material for an accurate measurement as used for the determination of the comp Materialization is required, not long enough can be recorded under constant conditions. The got The device is not suitable for analyzing the composition different materials, since only the ohm cal resistance between the two poles forming measuring plates is detected.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Bestimmung der Zusammensetzung von fließ- oder schüttfähigem Material zu schaffen, die konstruktiv einfach und daher kostengünstig her zustellen ist, und ein breites Spektrum fließ- oder schüttfä higer Materialen genau analysieren kann. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Vor richtung anzugeben.The object of the invention is a device for determination the composition of flowable or pourable material create the structurally simple and therefore inexpensive to be delivered, and a wide range of flow or bulk materials can be analyzed precisely. Object of the invention is also a method of operating such a front to indicate direction.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Vorrichtung zur Be stimmung der Zusammensetzung von fließ- oder schüttfähigem Material mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren zum Betrieb einer derartigen Vorrichtung gemäß Anspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen dargestellt.The problem is solved with a device for loading mood of the composition of flowable or pourable Material with the features of claim 1 and a method for operating such a device according to claim 9. Advantageous embodiments of the invention are in the sub claims presented.

Eine Vorrichtung zur Bestimmung der Zusammensetzung von fließ- oder schüttfähigem Material weist für ein Reinigungs- oder Herstellungsverfahren eine Fördervorrichtung auf, der das zu messende fließ- oder schüttfähige Material gemäß der Erfindung für eine Messung zunächst entnommen und in einem Gehäuse ge speichert wird. Das Gehäuse enthält eine aus Meßplatten gebil dete Kondensatoranordnung, die mit Wechselstrom mit wählbarer Frequenz zum Messen der zwischen den Meßplatten befindlichen Materialien beaufschlagt wird. Die Frequenz des Wechselstroms, mit dem die Meßplatten beaufschlagt werden, ist an den Bereich angepaßt, in dem die höchste Meßempfindlichkeit des zu messen den fließ- oder schüttfähigen Materials erreicht wird. Nach Abschluß der Meßwertaufnahme gewährleistet die Zufuhr eines Druckmediums, vorzugsweise von Druckluft, in das Gehäuse den vollständigen Ausstoß des gemessenen Materials aus dem Gehäuse nach einem vorbestimmten, frei einstellbaren Meßintervall, so daß das Gehäuse zur Aufnahme einer neuen Probe des zu messen den Materials bereit ist. Das in dem Gehäuse während des Meß intervalls ruhende Material kann in seiner Zusammensetzung, die durch die gemessenen elektrischen Eigenschaften des Mate rials repräsentiert wird, genau erfaßt werden. Die genaue Er fassung der Zusammensetzung des Materials ermöglicht es, das Reinigungs- oder Herstellungsverfahren genau zu regeln, so daß Zeit und Kosten gespart werden.A device for determining the composition of flow or pourable material indicates for a cleaning or Manufacturing process on a conveyor that the measuring flowable or pourable material according to the invention first taken for a measurement and ge in a housing is saved. The housing contains a made of measuring plates Dete capacitor arrangement with alternating current with selectable Frequency for measuring those between the measuring plates Materials is applied. The frequency of the alternating current, with which the measuring plates are applied is to the area adjusted in which the highest measuring sensitivity of the measure the flowable or pourable material is reached. After Completion of the measurement recording ensures the supply of a Pressure medium, preferably compressed air, in the housing complete ejection of the measured material from the housing after a predetermined, freely adjustable measuring interval, so that the housing to hold a new sample of the measure the material is ready. That in the housing during the measurement intervals dormant material can in its composition, by the measured electrical properties of the Mate rials is represented. The exact he summarizing the composition of the material enables the Cleaning or manufacturing processes to regulate exactly, so that Time and costs can be saved.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Meßplatten parallel zueinander, so daß die Aufnahme und der Ausstoß des zu messenden Materials im Gehäuse von den Meßplat ten nicht behindert wird, und die Parameter der Meßeinrichtung zur vereinfachten Auswertung der Meßwerte über die gesamte Fläche der Meßplatten konstant sind.According to an advantageous embodiment of the invention Measuring plates parallel to each other, so that the recording and the Ejection of the material to be measured in the housing from the measuring plate is not hindered, and the parameters of the measuring device for simplified evaluation of the measured values over the entire Area of the measuring plates are constant.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung des Gehäuses am tiefsten Punkt einer rotierenden Trommel mit schüttfähigem Material gelangen repräsentative Proben des zu messenden Materials durch Schwerkraft unterstützt durch Zentrifugalkraft in das Gehäuse.Deepest with the arrangement of the housing according to the invention Point of a rotating drum with pourable material pass through representative samples of the material to be measured Gravity assisted by centrifugal force in the housing.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann das Gehäuse mit Meßplatten auch in einer Leitung für fließfähiges Material enthalten sein, wie z. B. bei der Herstellung von Joghurt oder ähnlichen Verbindungen.According to an alternative embodiment of the invention, the Housing with measuring plates also in a line for flowable Material may be included such. B. in the manufacture of Yogurt or similar compounds.

Mit einer erfindungsgemäßen Auswertungseinrichtung kann die Kondensatorordnung ständig gemessen werden, da die Kapazität als eine elektrische Größe vorliegt und z. B. unmittelbar di gitalisiert und in einem nachgeschalteten Überwachungsrechner gespeichert werden kann. With an evaluation device according to the invention, the Capacitor order can be measured constantly because of the capacitance exists as an electrical quantity and e.g. B. immediately di capitalized and in a downstream monitoring computer can be saved.

Gemäß der Erfindung sind eine mittlere und zwei äußere Meß platten zu einer Meßeinrichtung zusammengefaßt. Die mittlere Meßplatte ist mit einem Pol und die beiden äußeren Meßplatten mit einem zugehörigen anderen Pol einer Wechselstromquelle verbunden. Die Meßgenauigkeit der Meßeinrichtung und die Sta bilität der Meßwerte ist durch diese Anordnung und Schaltung der Meßplatten besonders hoch und das Gehäuse der Meßeinrich tung kann kompakt ausgestaltet sein.According to the invention are a middle and two outer measuring plates combined to form a measuring device. The middle Measuring plate is with one pole and the two outer measuring plates with an associated other pole of an AC power source connected. The measuring accuracy of the measuring device and the Sta This arrangement and circuit ensures that the measured values are stable of the measuring plates particularly high and the housing of the measuring device device can be compact.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb der Vorrich tung zur Bestimmung der Zusammensetzung von fließ- oder schüttfähigem Material wird besonders vorteilhafter Gebrauch von der Vorrichtung zur Bestimmung der Zusammensetzung von fließ- oder schüttfähigem Material gemacht.With the inventive method for operating the Vorrich device for determining the composition of flow or pourable material is particularly advantageous use from the device for determining the composition of made of flowable or pourable material.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei spiels dargestellt. Es zeigt:The invention is illustrated below with the aid of an embodiment illustrated. It shows:

Fig. 1 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Vor richtung in Verbindung mit einer Trommel mit schüttfähigem Material, Fig. 1 shows a cross-section of the invention Before direction in connection with a drum with pourable material,

Fig. 2 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einer Fördervorrichtung mit fließfähigem Material, Fig. 2 is a view of the inventive device in connection with a conveyor device with flowable material,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Gehäuse mit den Meßplatten, und Fig. 3 shows a cross section through the housing with the measuring plates, and

Fig. 4 eine Ansicht des Gehäuses mit den Meßplatten und Leitungen für die Zufuhr des Druckmediums. Fig. 4 is a view of the housing with the measuring plates and lines for the supply of the pressure medium.

Fig. 1: Eine Vorrichtung 1 zur Bestimmung der Zusammensetzung von schüttfähigem Material weist ein Gehäuse 2 auf, das an der Unterseite einer Trommel 3 montiert ist. In der Trommel 3 ro tiert z. B. Sand 4, der aus einem vorhergehenden Gießvorgang verschmutzt ist, insbesondere dessen einzelne Sandkörner mit einer Schmutzschicht überzogen sind. Der verschmutzte Sand 4 wird in der Trommel 3 an Schleifscheiben 5 mit Nuten 6 gerei nigt. In der Trommel 3 sind getrennte Entladevorrichtungen (nicht dargestellt) für den gereinigten Sand und die Schmutz partikel vorgesehen. Fig. 1: A device 1 for determining the composition of bulk material has a housing 2 which is mounted on the underside of a drum 3. In the drum 3 ro ziert z. B. sand 4 , which is contaminated from a previous casting process, in particular the individual grains of sand are coated with a layer of dirt. The polluted sand 4 is cleaned in the drum 3 on grinding wheels 5 with grooves 6 . In the drum 3 , separate unloading devices (not shown) for the cleaned sand and the dirt particles are provided.

Auf dem Gehäuse 2 an der Unterseite der Trommel 3 ist eine Meßsonde 7 montiert. Seitlich münden am Boden 8 des Gehäuses 2 Leitungen 9, 10 in das Gehäuse 2. Die Leitungen 9, 10 zweigen von einer Leitung 11 ab, die über ein Absperrorgan 12 mit ei nem Behälter 13 eines Druckmediums, vorzugsweise Druckluft verbunden ist.A measuring probe 7 is mounted on the housing 2 on the underside of the drum 3 . On the bottom 8 of the housing 2, lines 9 , 10 open into the housing 2 . The lines 9 , 10 branch off from a line 11 which is connected via a shut-off element 12 to a container 13 of a pressure medium, preferably compressed air.

Fig. 2: Übereinstimmende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus Fig. 1 versehen. Eine Leitung 14 von einer Zubereitungsan lage (nicht dargestellt) für z. B. Joghurt oder andere Verbin dungen ist mit einem Absperrorgan 15 versehen. Stromaufwärts des Absperrorgans 15 zweigt eine Bypassleitung 16 von der Lei tung 14 ab. In der Bypassleitung 16 ist ein Absperrorgan 17 enthalten. Stromabwärts des Absperrorgans 17 ist ein Gehäuse 2 mit einer Meßsonde 7 vorgesehen. Das Gehäuse 2 ist mit einem Druckmedium, das auch die in der Bypassleitung 16 geförderte Verbindung sein kann, verbunden. Die Bypassleitung 16 mündet am Boden 8 in das Gehäuses 2, das an seiner oberen Seite in Verbindung mit der Leitung 14 steht. FIG. 2: Matching features are provided with the reference symbols from FIG. 1. A line 14 from a preparation plant (not shown) for z. B. yogurt or other connec tions is provided with a shut-off device 15 . Upstream of the shut-off device 15 branches off a bypass line 16 from the line 14 . A shut-off device 17 is contained in the bypass line 16 . A housing 2 with a measuring probe 7 is provided downstream of the shut-off element 17 . The housing 2 is connected to a pressure medium, which can also be the connection conveyed in the bypass line 16 . The bypass line 16 opens at the bottom 8 into the housing 2 , which is connected to the line 14 on its upper side.

Fig. 3, 4: Das Gehäuse 2 weist einen Boden 8 auf und ist nach oben offen. In Seitenwänden 18, 19, 20, 21 sind Stifte 22, 23 beispielsweise verschraubt. Drei zueinander parallele Meßplat ten 24, 25, 26 sind symmetrisch zur vertikalen Mittenachse 27 des Gehäuses 2 auf den Stiften 22, 23 montiert. Außerhalb des Gehäuses 2 ist an die Stifte 22, 23 die Meßsonde 7 montiert. Die mittlere der zueinander parallelen Meßplatten 25 ist mit einem Pol (nicht dargestellt) der Wechselstrom mit einer vor gegebenen Frequenz liefernden Meßsonde 7, und die beiden äuße ren Meßplatten 24, 26 mit einem zugehörigen anderen Pol der Meßsonde 7 verbunden. Figures 3, 4. The housing 2 has a base 8 and is open upwards. Pins 22 , 23 are, for example, screwed into side walls 18 , 19 , 20 , 21 . Three mutually parallel Meßplat th 24 , 25 , 26 are mounted symmetrically to the vertical center axis 27 of the housing 2 on the pins 22 , 23 . Outside the housing 2 , the measuring probe 7 is mounted on the pins 22 , 23 . The middle of the mutually parallel measuring plates 25 is connected to a pole (not shown) of the alternating current with a measuring probe 7 delivering a given frequency, and the two outer measuring plates 24 , 26 are connected to an associated other pole of the measuring probe 7 .

Von einer Leitung 11 zweigen die Leitungen 9, 10 ab, die ko axial in den Boden 8 des Gehäuses 2 münden.The lines 9 , 10 branch off from a line 11 and open axially into the bottom 8 of the housing 2 .

Method for operating the device for determining the zu composition of flowable or pourable material

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird in der Trommel 3 kon tinuierlich unterschiedlich gereinigter Sand 4 an dem Gehäuse 2 vorbeigeführt. In frei wählbaren Intervallen von beispiels weise ca. 20 Sekunden öffnet für einen kurzen Augenblick das Absperrorgan 12 in der Leitung 11 die Verbindung vom Behälter 13 mit dem Druckmedium, in dem beispielsweise Luft mit ca. 4 atü vorrätig gehalten ist, zu dem Gehäuse 2, und das im Gehäu se 2 angesammelte Material wird in die Trommel 3 ausgestoßen. Nach Entleerung des Gehäuses 2 und dem Schließen des Absperr organs 12 fließt neues Material aus der Trommel 3 in das Ge häuse 2.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, sand 4 continuously cleaned in the drum 3 is guided past the housing 2 . At freely selectable intervals of, for example, approximately 20 seconds, the shut-off device 12 in the line 11 opens the connection from the container 13 to the pressure medium, in which, for example, air is kept at approx. 4 atm, to the housing 2 , and the material accumulated in the housing 2 is ejected into the drum 3 . After emptying the housing 2 and closing the shut-off element 12 , new material flows from the drum 3 into the housing 2 .

Die Meßsonde 7 beaufschlagt die Meßplatten 24, 25, 26 über die Stifte 22, 23 mit einem Wechselstrom frei wählbarer Frequenz, wobei die Frequenz vorzugsweise eine Größenordnung von 150 kHz aufweist. Das in dem Gehäuse 2 zwischen den Meßplatten 24, 25, 26 befindliche Material weist je nach Zusammensetzung unter schiedliche Dielektrizitätskonstanten auf, die zu unterschied lichen Kapazitäten der aus den Meßplatten 24, 25, 26 gebilde ten Kondensatoranordnung führen. The measuring probe 7 acts on the measuring plates 24 , 25 , 26 via the pins 22 , 23 with an alternating current of freely selectable frequency, the frequency preferably having an order of magnitude of 150 kHz. The material located in the housing 2 between the measuring plates 24 , 25 , 26 has, depending on the composition, different dielectric constants which lead to different capacitances of the capacitor arrangement formed from the measuring plates 24 , 25 , 26 .

Bis zu einem erneuten Öffnen des Absperrorgans 12 nach einem einstellbaren Zeitintervall mißt die Meßsonde 7 ständig die Kapazität der Kondensatoranordnung, digitalisiert die Meßer gebnisse und führt diese einem Rechner (nicht dargestellt) zu. Die Meßergebnisse sind repräsentativ für den Reinigungsfort schritt des verschmutzten Sands und können zur Regelung der Trommel 3 und deren Entladevorrichtung verwandt werden.Until a new opening of the shut-off device 12 after an adjustable time interval, the measuring probe 7 constantly measures the capacitance of the capacitor arrangement, digitizes the measurement results and feeds them to a computer (not shown). The measurement results are representative of the cleaning progress of the dirty sand and can be used to control the drum 3 and its unloading device.

Gemäß Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird durch Betätigen der Absperrorgane 15, 17 z. B. Joghurt oder eine andere Verbindung aus einem Herstellungsprozeß entnommen und dem Gehäuse 2 zuge führt. Im Gehäuse 2 wird die Zusammensetzung wie oben ausge führt gemessen und je nach Fortschritt der Herstellungsprozeß geregelt.According to the embodiment of FIG. 2, by actuating the shut-off devices 15 , 17 z. B. yogurt or another compound taken from a manufacturing process and the housing 2 leads. In the housing 2 , the composition is measured as out leads and regulated depending on the progress of the manufacturing process.

Claims

1. Device ( 1 ) for determining the composition of flowable or pourable material ( 4 ) in a conveyor ( 3 , 14 ) with spaced measuring plates ( 24 , 25 , 26 ), with pins ( 22 , 23 ) on which the measuring plates ( 24 , 25 , 26 ) are kept electrically conductive, and electrical connections to the pins ( 22 , 23 ), characterized in that
the measuring plates ( 24 , 25 , 26 ) are non-displaceably contained in a housing ( 2 ),
the pins ( 22 , 23 ) via the electrical connections of a measuring probe ( 7 ) are acted upon with an alternating current with adjustable frequency, and
Leads ( 9 , 10 , 11 ) from a container ( 13 ) with pressure medium to the housing ( 2 ), which pressurize the housing ( 2 ) at a freely selectable time interval with pressure medium via a controllable shut-off device ( 12 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the measuring plates ( 24 , 25 , 26 ) are parallel to each other.

3. Device according to claim 1, characterized in that the conveying device is a rotating drum ( 3 ) and the housing ( 2 ) is mounted at the lowest point of the drum ( 3 ).

4. The device according to claim 1, characterized in that the conveying device contains a line ( 14 ) for flowable material.

5. The device according to claim 1, characterized in that an evaluation device evaluates the measured values from the measuring plates ( 24 , 25 , 26 ).

6. The device according to claim 1, characterized in that the middle of three mutually parallel measuring plates ( 25 ) is connected to a pole of the alternating current with a predetermined frequency measuring probe ( 7 ), and the two outer measuring plates ( 24 , 26 ) with one associated other pole of the measuring probe ( 7 ) are connected.

7. The device according to claim 1, characterized in that the pressure medium is compressed air.

8. The device according to claim 5, characterized in that an electronic evaluation device evaluates the measured values from the measuring plates ( 24 , 25 , 26 ).

9. A method for operating a device ( 1 ) for determining the composition of flowable or pourable material ( 4 ) in a conveying device ( 3 , 14 ), characterized by
Passing the material in a conveying device ( 3 , 14 ) past a housing ( 2 ),
Opening a shut-off element ( 12 ) in a line ( 11 ) from a container ( 13 ) with pressure medium to the housing ( 2 ),
Draining the housing ( 2 ),
Closing the shut-off device ( 12 ),
Feeding material from the conveyor device ( 3 , 14 ) into the housing ( 2 ),
Applying measuring plates ( 24 , 25 , 26 ) in the housing ( 2 ) with alternating current with a selectable frequency, and
Evaluation of the measurements determined by the measuring plates ( 24 , 25 , 26 ) for regulating the device ( 1 ).