DE60112273T2

DE60112273T2 - Drehende zellenrad-dosierwaage

Info

Publication number: DE60112273T2
Application number: DE60112273T
Authority: DE
Inventors: J. Ronald RICCIARDI
Original assignee: Acrison Inc
Current assignee: Acrison Inc
Priority date: 2000-05-01
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2021-04-05
Also published as: HK1053168B; HK1053168A1; ATE300726T1; WO2001084093A1; AU2001249819B2; CA2406514A1; DE60112273D1; EP1279009B1; AR028396A1; CA2406514C; TW514721B; JP2003532100A; US6444926B1; CN1247967C; MXPA02010811A; ES2247091T3; CN1440502A; EP1279009A1; BR0110336A; AU4981901A

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Materialdosiersysteme und insbesondere Dosiersysteme für trockene Feststoffe.
Das genaue Zumessen trockener Feststoffe ist bei vielen Anwendungen, einschließlich zahlreicher Herstellungsprozesse in verschiedenen Industrien, wichtig. Wenn Material kontinuierlich bei einem Prozess zugemessen wird, muss es gewöhnlich mit einer spezifischen Zuführrate genau gesteuert werden, so dass der Prozess wie vorgesehen funktioniert, die Produktformulierung richtig ist und die Qualität des Endprodukts des Prozesses nicht leidet.
Verschiedene Arten von Wiege-Dosiervorrichtungen wurden zum Wiegen und Zuführen trockener Feststoffe, wie Sand, Kies, Körner, Lebensmittel, Chemikalien, Pharmazeutika, Keramik usw., verwendet. Im Allgemeinen wird Material einer Wiege-Dosiervorrichtung kontinuierlich oder periodisch zugeführt, und die Wiege-Dosiervorrichtung gibt das Material bei einer kontinuierlichen und konstanten Ausgaberate ab. Verschiedene Wiege-Dosiervorrichtungen haben jedoch unterschiedliche Fähigkeiten, welche von der Konstruktion der Wiege-Dosiervorrichtung und ihrem Arbeitsprinzip abhängen. Gewichtsverlusts, Wiegeriemen- und Wiege-Schneckentrieb-Dosiervorrichtungen sind drei Typen gemeinhin verwendeter Wiege-Dosiervorrichtungen.
Wiegeriemen-Dosiervorrichtungen wiegen Material, wenn das Material durch einen sich bewegenden Riemen transportiert wird, und sie benötigen eine kontinuierliche Materialzufuhr, im Allgemeinen von einem sich über dem Kopf befindenden Lagervorrat. Bei einer Funktionskonfiguration (beispielsweise Acrison, Inc., Riemen-Wiege-/Dosiervorrichtung vom Modell 260) läuft Material von einem Lagervorrat einen Schacht hinunter auf einen hinteren Abschnitt des Riemens, der nicht gewogen wird. Wenn sich der Riemen bewegt, läuft das Material auf dem Riemen über einen Wiegeabschnitt, und es wird ein Wiegesignal erzeugt, das dem Gewicht des über den Wiegeabschnitt laufenden Materials entspricht. Das Wiegesignal wird durch die Steuereinrichtung der Wiege-Dosiervorrichtung zusammen mit einem anderen Signal verarbeitet, welches die Geschwindigkeit des Riemens darstellt, um ein Zuführratensignal abzuleiten. Das Zuführratensignal wird mit der vom Benutzer gewünschten Zuführrate verglichen, und die Steuereinrichtung der Wiege-Dosiervorrichtung stellt einen Antrieb mit veränderlicher Geschwindigkeit, der den Riemen antreibt, kontinuierlich ein, um die gewünschte Zuführrate aufrechtzuerhalten.
Eine Wiegeriemen-Dosiervorrichtung kann auch einen Zuführmechanismus verwenden, um Material aktiv auf den Riemen aufzubringen (beispielsweise eine Schnecken-Beförderungsvorrichtung/Dosiervorrichtung, ein anderer Riemen, eine Schwingschalenvorrichtung usw.). Wenngleich ein solches aktives Zuführen (oder Vor-Zuführen) von dem vorstehend beschriebenen Verfahren des gravimetrischen Zuführens verschieden ist, wird das Material auf dem Riemen in identischer Weise gewogen. Ein solches aktives Zuführen von Material auf den Wiegeriemen bietet im Allgemeinen einen höheren Grad an physikalischer Kontrolle über das zugeführte Material. In diesem Betriebsmodus bewegt sich der Wiegeriemen mit einer festgelegten konstanten Geschwindigkeit, und die Zuführrate des Zuführmechanismus ist veränderlich. Demgemäß moduliert die Steuereinrichtung der Wiege-Dosiervorrichtung kontinuierlich die Ausgabe des Zuführmechanismus, welcher Material auf den Riemen gibt, um eine ausgewählte Materialzuführrate des Riemens aufrechtzuerhalten. Material wird dem Zuführmechanismus gewöhnlich direkt von einem Lagervorrat, beispielsweise einem Trichter oder einem Silo, zugeführt.
Ein anderer Typ einer Wiegeriemen-Dosiervorrichtung (beispielsweise Acrison, Inc., Modelle 203/210) arbeitet durch Wiegen der gesamten Wiegeriemenanordnung, während ein Vor-Zuführer (beispielsweise eine Schnecken-Fördervorrich tung/Dosiervorrichtung, ein anderer Riemen oder eine Schwingschalenvorrichtung usw.) Material auf den Wiegeriemen, der bei einer festgelegten konstanten Geschwindigkeit arbeitet, aufbringt und abmisst. Die Ausgabe des Vor-Zuführers, welcher mit einem Ausgabeantrieb mit veränderlicher Geschwindigkeit ausgerüstet ist, wird durch die Steuereinrichtung der Wiege-Dosiervorrichtung kontinuierlich moduliert, so dass die Rate, mit der Material über den Wiegeriemen läuft, genau mit der ausgewählten Zuführrate übereinstimmt. Bei einer solchen Wiege-Dosiervorrichtung wird Material dem Vor-Zuführer gewöhnlich auch direkt von einem Lagervorrat zugeführt.
Eine Wiege-Schneckentrieb-Dosiervorrichtung (beispielsweise Acrison, Inc., Modell 203B) arbeitet ähnlich dem gerade beschriebenen Wiegeriemen, abgesehen davon, dass ein Schneckentrieb an Stelle eines Riemens zum Wiegen und Befördern des Materials verwendet wird.
Eine Gewichtsverlusts-Dosiervorrichtung (beispielsweise Acrison, Inc., Modellreihe 400) weist einen Materialversorgungstrichter und einen Zuführmechanismus, die auf einer Waage montiert sind, auf. Wenn Material von dem auf einer Waage montierten Mess-/Zuführsystem abgegeben wird, wird ein Gewichtsverringerungssignal erzeugt, das zusammen mit einem Zeitsignal zum Berechnen einer Zuführrate von der Steuereinrichtung der Wiege-Dosiervorrichtung verarbeitet wird. Der Zuführmechanismus einer Gewichtsverlusts-Wiege-Dosiervorrichtung ist mit einem Antrieb mit veränderlicher Geschwindigkeit versehen, so dass ihre Zuführratenausgabe durch die Steuereinrichtung der Wiege-Dosiervorrichtung kontinuierlich moduliert werden kann, um die ausgewählte Zuführrate aufrechtzuerhalten. Der Versorgungstrichter einer Gewichtsverlusts-Wiege-Dosiervorrichtung kann periodisch wiederaufgefüllt werden.
In CH-642170 ist eine Messvorrichtung beschrieben, bei der sich koaxiale obere und untere Schalen um eine vertikale Achse drehen.
In US-A-4 130 171 ist eine Messvorrichtung beschrieben, die eine unterteilte Trommel aufweist, welche sich schrittweise dreht, um zwei Kammern der Trommel zu füllen und zu entleeren.
In GB-A-1 518 972 und in FR-A-400 998 ist eine Ladetrommel mit einer Wiegeanordnung beschrieben.
In EP-A-0 279 353 ist eine Messvorrichtung zum Handhaben fluidisierter Feststoffe, ohne Wiegen, beschrieben.
Zusammenfassung
Gemäß einem ersten Aspekt sieht die Erfindung eine Wiege-Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 vor.
Implementationen der Erfindung können eine oder mehrere der folgenden einschließen. Die Kammern können mindestens zwei Flügel aufweisen, die von einer Welle ausgehen. Die Kammern können so konfiguriert sein, dass sie sich von einer ersten zu einer zweiten Position bewegen, wobei die Kammern ihnen zugeführtes Material aufnehmen können, wenn sie sich in der ersten Position befinden, und Material abgeben können, wenn sie sich in der zweiten Position befinden. Das Signal kann verwendet werden, um die Rate zu steuern, mit der Material in die Kammern eingeführt wird, so dass das Gewicht des Materials in den mehreren Kammern im Wesentlichen konstant gehalten wird, wenn das Material in der zweiten Position von den Kammern abgegeben wird. Die Kammern können so konfiguriert sein, dass Material bei einer im Wesentlichen konstanten Abgaberate abgegeben wird.
Bei einer zusätzlichen Implementation kann die Erfindung einen Vor-Zuführer zum Einbringen von Material in die Kammern aufweisen, wobei der Vor-Zuführer das Signal von der Waage empfangen kann. Der Vor-Zuführer kann konfiguriert sein, um Material bei einer durch das Signal von der Waage bestimmten Rate in die Kammern einzubringen. Die Kammern des drehbaren unterteilten Mechanismus können so konfiguriert sein, dass sie sich von einer ersten zu einer zweiten Position bewegen, und die Kammern können in der Lage sein, ihnen vom Vor-Zufüh rer zugeführtes Material aufzunehmen, wenn sie sich in der ersten Position befinden, und Material abzugeben, wenn sie sich in der zweiten Position befinden. Das Signal kann verwendet werden, um die Zuführrate des Vor-Zuführers zu steuern, so dass das Gewicht des Materials in den mehreren Kammern im Wesentlichen konstant gehalten wird, wenn es in der zweiten Position von den Kammern abgegeben wird, während das Material bei einer im Wesentlichen konstanten Abgaberate von dem drehbaren unterteilten Mechanismus abgegeben wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren zum Bereitstellen eines Materials bei einer im Wesentlichen konstanten Rate vor, wie es in Anspruch 14 definiert ist.
Implementationen der Erfindung können eine oder mehrere der folgenden einschließen. Das Signal kann ein elektrisches, mechanisches oder optisches Signal sein. Das Material kann ein Feststoff oder eine Flüssigkeit sein. Die Kammern können mindestens zwei Flügel, die von einer Welle ausgehen, und mindestens zwei Endplatten aufweisen. Wenn die Kammern umlaufen, kann sich jede der Kammern von einer ersten zu einer zweiten Position bewegen, und Material kann in jede der Kammern eingebracht werden, wenn sich die Kammern in der ersten Position befinden, und von jeder der Kammern abgegeben werden, wenn sich die Kammern in der zweiten Position befinden. Die Rate, bei der die Dosiervorrichtung bzw. Zuführvorrichtung das Material in die Kammern einbringt, kann eingestellt werden, so dass das Gewicht des Materials in den mehreren Kammern im Wesentlichen konstant gehalten wird, wenn die Kammern umlaufen.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die 1a und 1b sind schematische Seitenansichten einer Wiege-Dosiervorrichtung,
die 2a und 2b sind schematische Seitenansichten einer Wiege-Dosiervorrichtung,
3 ist eine schematische Seitenansicht einer Drehflügel-Wiegevorrichtung einer Wiege-Dosiervorrichtung,
4 ist eine schematische Seitenansicht einer Waage, und
5 ist ein Schemadiagramm eines Rückkopplungssystems.
Beschreibung
1a zeigt schematisch eine Wiege-Dosiervorrichtung 10 mit einer Wiegekammer 10, in der ein drehbarer unterteilter Mechanismus 102 untergebracht ist. Die Wiege-Dosiervorrichtung kann wirkungsmäßig mit einem Vor-Zuführer 14 und einem Versorgungstrichter 12 verbunden werden. Der Versorgungstrichter 12 enthält zuzuführendes Material und ist an einer Einlassöffnung 13 des Vor-Zuführers 14 mechanisch angeschlossen. Der Vor-Zuführer 14 ist mit einem Antrieb mit veränderlicher Geschwindigkeit versehen, um Material mit einer kontrollierten Rate, auf der Grundlage von Signalen von der Wiege-Dosiervorrichtung 10, in diese einzuführen. 1a zeigt einen Vor-Zuführer 14 mit Drehflügeln, und 1b zeigt einen Schneckentrieb-Vor-Zuführer 14, welche beide Material mit einer steuerbaren Rate in die Wiege-Dosiervorrichtung 10 befördern. Die Erfindung kann auch in Kombination mit anderen Vor-Zuführern verwirklicht werden, welche Material mit einer steuerbaren Rate in die Wiege-Dosiervorrichtung bewegen.
Der Versorgungstrichter 12 kann ein konisches Profil aufweisen, um das Abgeben von Material unter dem Einfluss der Schwerkraft in den Vor-Zuführer 14 zu erleichtern. Material kann auch durch einen aktiven mechanischen Mechanismus aktiv bewegt werden, um einen sicheren Materialfluss aus dem Versorgungstrichter 12 durch die Einlassöffnung 13 in den Vor-Zuführer 14 zu gewährleisten.
Eine Abgabeöffnung 15 des Vor-Zuführers 14 ist mit einem Verbinder 30, der flexibel oder starr sein kann (es ist ein flexibler Verbinder dargestellt), mit einem Ende einer getrennt gestützten Isolations-Einlassöffnung 18 der Wiege-Dosiervorrichtung 10 gekoppelt. Die Isolations-Einlassöffnung 18 ist durch einen Flansch 19 gestützt, so dass sie mechanisch von der Wiege-Dosiervorrichtung 10 isoliert ist. Das entgegengesetzte Ende der Einlassöffnung 18 ist mit einem flexiblen Verbinder 31, der eine staubdichte flexible Hülse sein kann, mit dem Einlass 115 der Wiegekammer 100 gekoppelt. Die Hülse kann aus Stoff, Gummi, einer Kombination von Stoff und Gummi oder einem anderen Materialtyp bestehen, der eine flexible, staubdichte mechanische Verbindung ermöglicht, der jedoch die Einlassöffnung 18 mechanisch von der Wiege-Dosiervorrichtung 10 isoliert. Ein ähnlicher flexibler Verbinder 32 koppelt den Auslass 117 der Wiegekammer 100 mit einer Isolations-Auslassöffnung 20, die getrennt von einem Flansch 21 gestützt wird, um die Auslassöffnung 20 mechanisch von der Wiege-Dosiervorrichtung 10 zu isolieren. Die Isolations-Einlassöffnung 18 und die Isolations-Auslassöffnung 20 können in die Wiegekammer 100 aufgenommen sein, so dass ein Benutzer der Wiege-Dosiervorrichtung 10 keine Verbindungen direkt zum Einlass 115 und zum Auslass 117 der an einer Waage montierten Wiegekammer 100 herzustellen braucht. Es ist bevorzugt, wenn der Benutzer Verbindungen zu Öffnungen herstellt, die mechanisch von der Wiege-Dosiervorrichtung isoliert sind, so dass die Empfindlichkeit der an einer Waage montierten Wiegekammer 100 nicht gestört wird.
Der Vor-Zuführer 14 führt Material durch die Isolations-Einlassöffnung 18 der Wiegekammer 100 zu, in der ein drehbarer unterteilter Mechanismus 102 untergebracht ist. Der drehbare unterteilte Mechanismus 102 weist eine Reihe von Kammern 130 auf, welche durch Flügel 120 festgelegt sind, die um eine Welle 122 auf der Mittelachse der Wiegekammer 100 umlaufen. Die gesamte Kammer ist auf einer Präzisionswaage 20 (nicht dargestellt) montiert und so mit Gegengewichten versehen, dass nur das tatsächlich durch den Vor-Zuführer 14 in die Wiegekammer 100 eingebrachte Material gewogen wird. Ein Signal, das sich direkt auf das Gewicht des Materials in der Wiegekammer 100 bezieht, bietet in einer nachstehend beschriebenen Weise eine Rückkopplung zum Steuern der Ausgaberate von Material von der Wiege-Dosiervorrichtung 10. Zuerst wird jedoch die Wiegekammer 100 beschrieben.
In den 2a und 2b sind eine Endansicht (2a) und eine Seitenansicht (2b) der Wiegekammer 100 dargestellt. Die Wiegekammer 100 besteht aus im Wesentlichen zylindrischen Seitenwänden 110 und flachen Endwänden 113. Eine Eintrittsöffnung 118 und eine Austrittsöffnung 119 existieren in der Wiegekammer 100, damit Material ein- und austreten kann. Innerhalb der Wiegekammer 100 gehen mehrere Flügel 120 von einer mittleren Welle 122 aus. Zwei flache scheibenförmige Endplatten 114 sind an der Welle 122 angebracht und mit den Längsenden mehrerer Flügel 120 verbunden, wodurch mehrere in etwa keilförmige Kammern 130 der Wiegekammer gebildet sind. Die Erfindung kann auch ohne Endplatten 114 verwirklicht werden, wobei sich in diesem Fall die Längsenden der Flügel 120 bis dicht zu den flachen Endwänden 113 erstrecken, diese jedoch nicht berühren. Wenn keine Endplatten verwendet werden, bestehen die Kammern 130 aus der zentralen Welle 122, den Flügeln 120 und den flachen Endwänden 113.
Die Erfindung kann unter Verwendung von zwei oder mehr Kammern verwirklicht werden, es werden jedoch im Allgemeinen 6 – 20 Kammern verwendet. Wegen des begrenzten Durchmessers der Welle 122 sind die Kammern 130 nicht genau keilförmig, weil die Flügel 120 einander nicht berühren, wo sie in Kontakt mit der Welle 122 gelangen. Vielmehr treffen die Flügel 120 die Welle an verschiedenen Azimutpositionen um die Welle, und die Form der Kammern wird daher genauer als ein keilförmiger Abschnitt minus einem Abschnitt der Spitze des Keils beschrieben.
Der Zwischenraum zwischen den äußeren Enden der Flügel 120 und der Innenwand 110 der Wiegekammer 100 ist klein, so dass nur unerhebliche Materialmengen, falls überhaupt, zwischen den radialen Enden der Flügel 120 und der zylindri schen Seitenwand 110 hindurchtreten können. Falls die Endplatten 114 nicht zur Bildung der. Kammern 130 verwendet werden, ist der Zwischenraum zwischen den Längsenden der Flügel 120 und den flachen Endwänden 113 ähnlich klein. Die genaue Abmessung des Zwischenraums hängt vom Typ des in die Wiege-Dosiervorrichtung 10 eingeführten Materials, von seiner Teilchengröße und von der Temperatur der Wiege-Dosiervorrichtung ab. Typischerweise ist ein kleinerer Zwischenraum erforderlich, falls ein feines Pulver in der Wiege-Dosiervorrichtung 10 verwendet wird, als wenn große Körner in ihr verwendet werden. Die radialen und/oder longitudinalen Enden der Flügel 120 können mit einem flexiblen Material in der Art eines Gummiwischers versehen sein, das in Kontakt mit der zylindrischen Seitenwand 110 und/oder den flachen Endwänden 113 gelangt, so dass nominell kein Spalt zwischen den umlaufenden Flügeln 120 und der Innenwand 110 oder den flachen Endwänden 113 der Wiegekammer 100 vorhanden ist. Es kann, entweder wegen des kleinen Zwischenraums zwischen den Enden der Flügel 120 und den Endwänden 113 oder weil die flachen scheibenförmigen Platten 114 die Enden der Kammern 130 bilden können und sich mit ihnen drehen können, kein Material an den Enden der Flügel 120 vorbei lecken.
Die mittlere Welle 122 ist, entweder direkt, durch eine Kupplung oder mit einer Kette, mit einem synchronen Antriebs-Zahnradmotor 140 gekoppelt, der sich außerhalb der Wiegekammer 100 befindet. Der Antriebs-Zahnradmotor 140 dreht die mittlere Welle 122 und die Flügel 120 des drehbaren unterteilten Mechanismus 102. Wenn die Flügel 120 um die Welle 122 umlaufen, laufen auch die durch die Flügel definierten Kammern 130 um die Mittelachse 122 der Wiegekammer 100 um. Die Welle 122 dreht sich, vom synchronen Antriebs-Zahnradmotor 140 angetrieben, mit einer konstanten Geschwindigkeit. Im Allgemeinen beträgt die Drehgeschwindigkeit der Welle 122 und des drehbaren unterteilten Mechanismus 102 in etwa 3 – 30 Umdrehungen je Minute (RPM) und wird auf der Grundlage von Anwendungsparametern bestimmt. Sobald diese Geschwindigkeit festgelegt wurde, bleibt sie jedoch im Allgemeinen für eine gegebene Anwendung konstant.
Weiter sei mit Bezug auf 2 bemerkt, dass, während sich der drehbare unterteilte Mechanismus 102 innerhalb der Wiegekammer 100 dreht, Material durch die Eingangsöffnung 118 vom Vor-Zuführer 14 (nicht dargestellt), der sich direkt oberhalb der Wiegekammer 100 befindet, in die Kammern 130 eingeführt wird. Das Material fällt in eine Kammer 130, wenn sie sich in einer ersten Position (horizontal schraffierter Bereich in 2a) im oberen Teil des Mechanismus 102 befindet, und es läuft innerhalb der Kammer 130 um, bis sie sich in einer zweiten Position (vertikal schraffierter Bereich in 2a) im unteren Abschnitt des Mechanismus 102 befindet. In der zweiten Position läuft das Material in der Kammer 130 über die Austrittsöffnung 119 der Wiegekammer 100, wo es durch die Schwerkraft von der Wiegekammer 100 abgegeben wird. Wenn sich der drehbare unterteilte Mechanismus 102 dreht, kann das Material beispielsweise aus dem Vor-Zuführer 14 (nicht dargestellt) durch den Einlass 115 fallen und in Kammern 130 in den Positionen a und/oder b unterhalb des Einlasses 115 abgelegt werden. Wenn sich der drehbare unterteilte Mechanismus 102 dreht, wird das abgelegte Material mit den Kammern bewegt, während sie um die Welle 122 umlaufen, bis die Kammern die Positionen e und f erreichen, wo das Material unter dem Einfluss der Schwerkraft durch den Auslass 117 aus den Kammern und der Wiegekammer 100 fällt. Die Kammern 130 werden im Allgemeinen von 5 bis 80 Prozent ihrer Volumenkapazität gefüllt, wenn die Wiege-Dosiervorrichtung arbeitet. Im Allgemeinen ist ein Betrieb bei weniger als 100 Prozent der Kapazität erforderlich, wenn trockene Materialien in die Wiege-Dosiervorrichtung eingeführt werden, weil sie die Neigung besitzen, sich "anzuhäufen", statt sich zum Ausfüllen der gesamten verfügbaren Kapazität einer Kammer auszubreiten.
Mit Bezug auf 3 sei bemerkt, dass das Profil der Wiegekammer 100 so eingerichtet werden kann, dass im Boden abschnitt ihres Hauptteils der Abstand von der Welle 122 zur Seitenwand 110 erheblich größer ist als die Länge der Flügel 120, so dass die Flügel 120 kein Material einsperren, wenn das Material diesen größeren Abschnitt des Hauptteils erreicht.
Weil die Kammern 130 des drehbaren unterteilten Mechanismus 102 mit einer konstanten Rate umlaufen, fällt Material, das in die Wiegekammer 100 mit einer konstanten Rate eingeführt wird, auch mit einer konstanten Rate aus der Wiegekammer 100 heraus.
Wegen der geschlossenen Konfiguration der Wiegekammer 100 ist die Wiege-Dosiervorrichtung 10, anders als Wiegeriemen-Dosiervorrichtungen, bei denen ein großer Teil des Funktionsmechanismus einer Staubansammlung ausgesetzt ist, im Wesentlichen staubdicht. Weil die Wiegekammer 100 verhältnismäßig wenige bewegliche Teile hat, ist die Wiege-Dosiervorrichtung 10 zusätzlich mechanisch verhältnismäßig einfach.
Mit Bezug auf die 2a, 2b und 4 sei bemerkt, dass die ganze Wiegekammer 100 und alle Teile von ihr, einschließlich des Antriebs-Zahnradmotors 140 und des in der Wiegekammer 100 enthaltenen Materials, durch die Waage 20 gewogen werden, die ein Balkengleichgewichts-Wiegemechanismus sein kann. Die Wiegekammer 100 ist durch einen Haupt-Hebelarm 210 aufgehängt, der in ein Y-förmiges Joch unterteilt sein kann, um die Wiegekammer 100 an den beiden Enden zu halten. Der Haupt-Hebelarm 210 ist an einer Hauptunterstützungsstruktur 211 mit primären Drehgelenken 212 und an einer Struktur, die die Wiegekammer 100 unterstützt, mit sekundären Drehgelenken 213 befestigt. Eine Stabilisationsverbindungsanordnung 214 verbindet den unteren Abschnitt der die Wiegekammer 100 unterstützenden Struktur mit der Hauptunterstützungsstruktur 211. Die Stabilisationsverbindungsanordnung 214 ist mit Verbindungs-Drehgelenken 215 an der Hauptunterstützungsstruktur und an der die Wiegekammer 100 unterstützenden Struktur befestigt.
Der Haupt-Hebelarm 210 dreht sich um die primären Drehgelenke 212. Ohne jedes Material in der Wiegekammer 100 befindet sich die Waage 20 bei ihrer "Nullposition" im Gleichgewicht. Dies ist als der "Nullpunkt" der Waage bekannt, wodurch eine Referenz für die Kalibrierung der Zuführrate bereitgestellt wird. Wenn Material in die Wiegekammer 100 eingebracht wird, drehen sich die Hebelarme 210, ansprechend auf das Gewicht des Materials, etwas um die primären Drehgelenke 212. Ein Sensor 220 misst die Auslenkung des Haupt-Hebelarms 210. Der Sensor kann ein mechanischer, elektromechanischer, Dehnungsmessstreifen-, piezoelektrischer, LVDT-, Auslenkungsmessungs- oder ähnlicher Wandler irgendeines Typs sein. Weil die gemessene Auslenkung direkt proportional zum Gewicht des Materials in der Wiegekammer 100 ist, liefert der Sensor 220 ein präzises Signal, das sich direkt und linear auf das Gewicht des Materials in der Wiegekammer 100 bezieht.
Der Haupt-Hebelarm 210 ist auch mit einem oder mehreren Stoßdämpfern 222 zum Dämpfen der Bewegung der Hebelarme infolge plötzlicher Abweichungen vom Gleichgewicht im Wiegesystem, die typischerweise durch Schwingungen oder durch die Art, in der Material in die Wiegekammer 100 eintritt, hervorgerufen werden, ausgerüstet. Wenngleich vorstehend eine Waage mit einem Balkengleichgewichts-Hebelmechanismus als die gemäß der Erfindung verwendete Waage beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass die Erfindung auch unter Verwendung anderer Waagetypen, die mit anderen Typen von Gewichtssensoren ausgerüstet sind, verwirklicht werden kann.
Mit Bezug auf 5 sei bemerkt, dass ein von der Waage 20 erzeugtes und zum Gewicht des Materials in der Wiege-Dosiervorrichtung 10 proportionales Gewichtssignal 300 in einem Vergleicher 310 verwendet wird, um die tatsächliche Materialausgaberate der Wiege-Dosiervorrichtung 10 mit der gewünschten Materialausgaberate der Wiege-Dosiervorrichtung 10 zu vergleichen. Der Vergleicher 310 ist im Allgemeinen ein Computer, es können jedoch auch mechanische, elektrische oder andere Vergleicher zum Verwirklichen der Erfindung verwendet werden.
Ein Benutzer bestimmt die gewünschte Ausgaberate, und der Benutzer legt im Wesentlichen den Wert eines sich auf die gewünschte Ausgaberate beziehenden Signals 320 fest, welches dem Vergleicher 310 zugeführt wird. Ein Signal 330, das sich auf die Rotationsrate des drehbaren unterteilten Mechanismus 102 bezieht, wird auch dem Vergleicher 310 zugeführt. In Kombination mit dem Gewichtssignal 300 ermöglicht das Signal 330 eine Berechnung der tatsächlichen Materialausgaberate der Wiege-Dosiervorrichtung 10. Weil sich das Signal 300 auf das Gewicht des Materials in der Wiegekammer 100 bezieht und sich das Signal 330 auf die Rate bezieht, mit der Material von der Wiegekammer 100 abgegeben wird, ergibt ein einfacher mathematischer Algorithmus, bei dem die Signale 300 und 310 Parameter sind, ein Signal, das sich auf die tatsächliche Materialausgaberate der Wiege-Dosiervorrichtung 10 bezieht.
Das Signal, das sich auf die tatsächliche Ausgaberate bezieht, wird im Vergleicher 310 mit dem Signal 320 verglichen, das sich auf die gewünschte Ausgaberate bezieht. Falls die tatsächliche Ausgaberate kleiner als die gewünschte Ausgaberate ist, wird ein Rückkopplungssignal 340 vom Vergleicher 310 zum Vor-Zuführer 14 gesendet, wodurch er angewiesen wird, Material mit einer schnelleren Rate in die Wiege-Dosiervorrichtung 10 einzuführen. Falls die tatsächliche Ausgaberate höher als die gewünschte Ausgaberate ist, wird ein Rückkopplungssignal 340 vom Vergleicher 310 zum Vor-Zuführer 14 gesendet, wodurch er angewiesen wird, Material mit einer langsameren Rate in die Wiege-Dosiervorrichtung 10 einzuführen. Das Rückkopplungssignal 340 gewährleistet, dass die tatsächliche Materialausgaberate der Wiege-Dosiervorrichtung 10 der gewünschten Ausgabe- Zuführrate gleicht.
Die Genauigkeit des der tatsächlichen Ausgaberate entsprechenden Signals hängt nicht nur von der Genauigkeit der Gewichts- und Rotationsratenmessungen, sondern auch von der Gültigkeit der Annahme, dass alles Material, das in die Wiegekammer 100 eintritt, aus dieser austritt, ab. Falls alles Material, das in die Wiegekammer 100 eintritt, aus ihr austritt, gleicht das Ladegewicht der Wiegekammer minus dem unbeladenen Gewicht dem Gewicht des in einem bestimmten Zeitraum durch die Wiegekammer bewegten Materials.
Falls jedoch etwas Material an der Wiegekammer 100 oder an einem ihrer Bestandteile hängen bleibt, bewegt sich im gleichen Zeitraum etwas weniger Material durch die Wiege-Dosiervorrichtung. Das Rückkopplungssignal 330 arbeitet effektiv, um ein bestimmtes Materialgewicht in der Wiegekammer 100 zu halten, und falls Material an der Wiegekammer 100 haften bleibt, statt von dieser abgegeben zu werden, ist die tatsächliche Ausgaberate der Wiege-Dosiervorrichtung 10 kleiner als die gewünschte Ausgaberate. Dies liegt daran, dass das an den Innenflächen der Wiegekammer 100 haftende Material eine Aufwärtsverschiebung des "Nullpunkts" des Wiegesystems hervorruft, wodurch bewirkt wird, dass eine geringere Materialmenge zugeführt wird. Die Wiege-Dosiervorrichtung 10 ist für trockene, nicht klebrige Materialtypen optimiert, die leicht durch die Wiegekammer 100 und ihren drehbaren unterteilten Mechanismus 102 hindurchtreten, ohne daran zu haften.
Die Flügel 120, die Endplatten 114, die Seitenwände 110 und die mittlere Welle 122, welche den unterteilten Wiegemechanismus 102 bilden, können aus jedem beliebigen haltbaren, nicht reaktiven Material bestehen. Edelstahl ist ein Material, das diese Anforderungen erfüllt. Die Materialien, aus denen die Wiegekammer 100 und ihr drehbarer unterteilter Mechanismus 102 bestehen, können mit einer "Löse"-Materialbeschichtung, wie einer Teflon^®-Beschichtung, versehen werden, um dabei zu helfen, das Anhaften von Material zu verhindern, und um das Lösen von Material zu fördern, falls es zu haften beginnt. Zusätzlich kann das Signal 300 von der Waage 20, falls tatsächlich etwas Material an Bestandteilen der Wiegekammer 100 haftet, im Vergleicher 310 "wieder auf Null gesetzt werden", um dem Material Rechnung zu tragen, das an den Oberflächen der Wiegekammer 100 haftet. Durch das Signal 300 zum Wieder-auf-Null-Setzen wird es wirksam wieder nur auf das Gewicht des Materials bezogen, das durch die Wiegekammer 100 und die Wiege-Dosiervorrichtung 10 hindurchtritt.

Claims

Wiege-Dosiervorrichtung, aufweisend: mehrere Kammern (102, 130) zur Aufnahme eines Materials, wobei die Kammern (130) eingerichtet sind, kontinuierlich um eine horizontale Achse (122) umzulaufen, eine Zuführeinrichtung (14) zum Zuführen von Material in die Kammern, einen im wesentlichen vertikal ausgerichteten und mit Abstand über der horizontalen Achse der Kammern angeordneten Einlaß (13), einen Antriebsmechanismus (140), der zum Drehen der Kammern mit im wesentlichen konstanter Rate betreibbar ist, eine Waage (20) zum Wiegen des in den Kammern befindlichen Materials (130), wobei die Waage zur Erzeugung eines Signals eingerichtet ist, das vom Gewicht des in den Kammern befindlichen Materials bestimmt wird, und eine auf das Signal ansprechende Einrichtung zum Steuern der Rate, mit der Material von der Zuführeinrichtung in die Kammern geführt wird, wobei die Kammern (130) zur Entgegennahme des Materials angeordnet werden können, das von oben durch den Einlaß (13) zu den Kammern hin strömt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kammern eingerichtet sind, sich von einer ersten Position (a, b) zu einer zweiten Position (e, f) zu bewegen, und wobei die Kammern Material vom Einlaß (13) entgegennehmen können, wenn sie sich in der ersten Position (a, b) befinden, und Material abgeben können, wenn sie sich in der zweiten Position (e, f) befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Signal zur Steuerung der Rate verwendbar ist, mit der Material in die Kammern geführt wird, so daß das Gewicht des Materials in den Kammern im wesentlichen konstant gehalten wird, während das Material aus den in der zweiten Position befindlichen Kammern abgegeben wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kammern zur Abgabe von Material mit im wesentlichen konstanter Abgaberate eingerichtet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zuführeinrichtung einen Vor-Zuführer (14) zur Zufuhr von Material in die Kammern (130) aufweist und der Vor-Zuführer das Signal von der Waage (20) entgegennehmen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Vor-Zuführer (14) zur Zufuhr von Material in die Kammern mit einer von dem Signal von der Waage (20) bestimmten Rate eingerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kammern (130) zur Aufnahme eines festen Materials eingerichtet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Kammern (130) zur Aufnahme eines flüssigen Materials eingerichtet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kammern mindestens zwei radial von einer Welle (122) ausgehende Flügel (120) und mindestens zwei Endsperren (114) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Kammern (130) einen drehbaren unterteilten Mechanismus (102) bilden und eingerichtet sind, sich aus einer ersten Position (a, b) in eine zweite Position (e, f) zu bewegen, und vom Vor-Zuführer (14) in die Kammern geführtes Material entgegennehmen können, wenn sie sich in der ersten Position befinden, und Material abgeben können, wenn sie sich in der zweiten Position befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Signal zur Steuerung der Zuführrate des Vor-Zuführers verwendbar ist, so daß das Gewicht des Materials in den Kammern (130) im wesentlichen konstant gehalten wird, während das Material aus in der zweiten Position befindlichen Kammern abgegeben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Kammern zur Abgabe von Material aus dem drehbaren unterteilten Mechanismus (102) mit im wesentlichen konstanter Abgaberate eingerichtet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem im wesentlichen vertikal ausgerichteten und mit Abstand unterhalb der horizontalen Achse (122) der Kammern angeordneten Auslaß (32), wobei die Kammern zur Abgabe des Materials durch den Auslaß angeordnet sind.
Verfahren zur Lieferung eines Materials mit im wesentlichen konstanter Rate, aufweisend: Bewirken, daß mehrere um eine gemeinsame horizontale Achse (122) angeordnete Kammern (102, 130) kontinuierlich mit konstanter Geschwindigkeit um die Achse umlaufen, Zuführen des Materials von einem Vor-Zuführer (14) mit einer Vor-Zuführrate abwärts in die Kammern (130), wobei die Kammern so eingerichtet sind, daß sie das ihnen von oben durch einen Einlaß (13), der im wesentlichen vertikal ausgerichtet und mit Abstand über der horizontalen Achse (122) der Kammern angeordnet ist, zuströmende Material entgegennehmen können, Wiegen des in den Kammern befindlichen Materials, Liefern eines vom Gewicht des in den Kammern befindlichen Materials bestimmten Signals, und Verwenden des Signals zum Einstellen der Vor-Zuführrate.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Signal ein elektrisches Signal ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Signal ein mechanisches Signal ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Signal ein optisches Signal ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei das Material ein festes Material ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei das Material eine Flüssigkeit ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei die Kammern mindestens zwei radial von einer Welle (122) ausgehende Flügel (120) und mindestens zwei Endsperren (114) aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, wobei sich die Kammern (130) während ihres Umlaufens um die Achse jeweils von einer ersten Position (a, b) zu einer zweiten Position (e, f) bewegen und Material in die jeweiligen Kammern geführt wird, wenn sie sich jeweils in der ersten Position befinden, und aus den jeweiligen Kammern abgegeben wird, wenn sie sich jeweils in der zweiten Position befinden.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Rate, mit der Material in die Kammern geführt wird, so eingestellt wird, daß das Gewicht des Materials in den Kammern im wesentlichen konstant gehalten wird, während die Kammern umlaufen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, wobei das Material aus den Kammern (130) von unten durch einen Auslaß (32) abgegeben wird, der im wesentlichen vertikal ausgerichtet und mit Abstand unterhalb der horizontalen Achse (122) der Kammern angeordnet ist.