DE69724580T2

DE69724580T2 - Nullpunkt-Einstellungseinrichtung für Messvorrichtung

Info

Publication number: DE69724580T2
Application number: DE69724580T
Authority: DE
Inventors: Arne Söderholm; Olle Söderholm
Original assignee: S E G Mekanik AB
Current assignee: S E G Mekanik AB
Priority date: 1997-02-11
Filing date: 1997-02-11
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: DE69724580D1; US6185983B1; EP0857951A1; EP0857951B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung eines Massenflusses, insbesondere von Schüttgut oder einem partikelenthaltenden Fluid, und die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Nullpunkt-Einstellungsanordnung, die in ein Messvorrichtung eingesetzt wird, in der die Massenflussrate unter Verwendung des Coriolis Messprinzips gemessen wird. Die Anordnung nach der Erfindung betrifft sowohl ein Verfahren zum Einstellen des Nullpunkts als auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Eine derartige frühere Messvorrichtung ist in unserer ebenfalls anhängigen europäischen Patentanmeldung Nr. 96850202.1 beschrieben, die am 29. November 1996 eingereicht und der Öffentlichkeit vor dem Einreichungstag der vorliegenden Anmeldung nicht zugänglich gemacht wurde, welche die wesentlichen Prinzipien für einen derartigen Massenflussmesser beschreibt und auf welche Anmeldung hiermit Bezug genommen wird.
In einer solchen Messvorrichtung sind die zu messenden Partikel einer tangentialen Beschleunigung in einem sich schnell drehenden Messrad ausgesetzt und das Drehmoment, das als Antwort auf die Corioliskraft beschleunigter Partikel auf die Schaufeln des Messrads ausgeübt wird, wird als Maß der Massenflussrate gemessen.
Ein früheres Beispiel einer Messvorrichtung, die das Coriolis-Prinzip verwendet, ist aus der WO-A-9208958 bekannt, die für das Verpacken nach Gewicht bestimmt ist. Dabei wird das Messrad von einem Motor unterhalb des Messrads angetrieben, wobei der Motor eine Impulsscheibe zur Messung seiner Rotationsgeschwindigkeit aufweist. Eine Messung des dem Motor zugeführten Stroms wird als ein Maß für das Drehmoment betrachtet, das auf das Messrad ausgeübt wird. Aus diesen Messungen wird der Massenfluss durch das Messrad von einer Signalprozessoreinrichtung berechnet. Diese frühere Vorrichtung ist für das Abwiegen abgeteilter Mengen gedacht.
Während Zeitintervallen, in denen kein Material fließt, und aufgrund eines Befehlssignals, das von einem Eingangsanschluss erhalten wird, wird eine Nullpunktseinstellung dadurch erreicht, dass eine über mehrere Zyklen des Motors aufgebaute, gemittelte Ausgabe gespeichert wird. Diese gespeicherte Ausgabe wird dann als ein Nullstellungswert benutzt.
Die Aufgabe unserer oben genannten europäischen Patentanmeldung war es, Messfehler zu vermeiden, die aufgrund einer ungleichmäßigen Verteilung des zu messenden Materials auftreten.
Auch wenn die Genauigkeit der Messungen durch unsere vorherige Vorrichtung wesentlich verbessert worden ist, ist es dennoch notwendig, die Vorrichtung einzustellen, um die Messfehler aufgrund von Schwankungen in der Lagerreibung in den Lagern, die den Schaft des Messrads tragen, zu eliminieren oder reduzieren.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen des Nullpunkts einer Messvorrichtung bereitzustellen.
Die oben genannte Aufgabe wird entsprechend den unabhängigen Ansprüchen 1 und 4 gelöst.
Nach der Erfindung wird, wenn der Fluss des Materials in das Messrad vorübergehend unterbrochen ist, entweder natürlich unterbrochen oder mechanisch unterbrochen ist, während der Zeitdauer der Unterbrechung das Drehmoment an dem Antriebsmotor für das Messrad gemessen, und der Mittelwert des Drehmoments als Nullwert des Massenflusses verwendet.
Eine automatische Vorgehensweise zur Einstellen des Nullpunkts eines Gasflussmessgeräts ist aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 7-333017 bekannt, nach der ein separates Beurteilungsmittel, ein Nullflussmesser (10), eingeführt wird, um zu erfassen, wann der Fluss durch das Messgerät Null ist. Wenn erfasst wird, dass der Fluss Null ist, wird ein separates Trennungsventil (30) in dem Flusskanal geschlossen, und danach wird die Nullstellung des Messgeräts bewerkstelligt.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Einrichtung zum Einstellen eines Nullpunkts bereit, die ein steuerbares Ventil enthalten kann.
Die Erfindung wird nunmehr in Form eines nicht beschränkenden Ausführungsbeispiels beschrieben, das in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, wobei 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Nullpunkts-Einstellungseinrichtung nach der Erfindung zeigt.
In 1 ist ein Messrad 1 gezeigt, das Teil einer vollständigen Vorrichtung zum Messen eines Massenflusses der Art sein soll, wie sie in unserer ebenfalls anhängigen europäischen Patentanmeldung Nr. 96850202.1 beschrieben ist. Die anderen, die Messvorrichtung betreffenden Teile können die gleiche, aber auch andere Gestaltungen, als die in unserer früheren Anmeldung gezeigten aufweisen. Das Messrad 1 ist zur Rotation um einen vertikal drehbaren Schaft 2 angebracht, angetrieben von einem elektrischen Motor 3. Das zu messende Material 4 wird dem Messrad 1 durch eine Einlasseinrichtung zugeführt, welche mit einem Einlassrohr 5 in nächster Nähe des Messrads 1 endet, wobei das Rohr 5 in ein Gehäuse 6 reicht, das das Messrad 1 einschließt. Das Gehäuse 6 kann, wie gezeigt, als Trichter ausgebildet sein, und an seiner Unterseite mit einer Auslassöffnung 7 für das gemessene Material enden.
Die gezeigte Einlasseinrichtung umfasst ein steuerbares Klappenventil 8, oder eine andere Art eines schnell beweglichen Ventils, das den Fluss an Material in das Einlassrohr 5 und das Messrad 1 stoppen kann. Das Klappenventil 8 ist vermittels eines Schafts 9, der in Lagern 10 läuft, drehbar, und seine Rotation wird durch eine Drehvorrichtung 11 gesteuert. Die Drehvorrichtung 11 wird ihrerseits von einer Steuervorrichtung 12 gesteuert, beispielsweise einem Mess- und Steuerrechner. Die Drehvorrichtung kann eine elektrisch oder hydraulisch arbeitende Drehvorrichtung sein.
An dem vertikal drehbaren Schaft 2 ist ein Tachometer 13 angebracht, um die Rotationsgeschwindigkeit des Schafts 2 zu erfassen und die Information an die Steuervorrichtung 12 zu übermitteln. Das Drehmoment an dem elektrischen Motor 3 wird von einer Drehmoment-Messvorrichtung 14 überwacht, die mit einem Signalprozessor 15 verbunden ist, in dem das Ausgangssignal der Drehmoment-Messvorrichtung 14 in ein Eingangssignal für die Steuervorrichtung 12 gewandelt wird, um ein Drehmoment-Eingangssignal an die Steuervorrichtung 12 zu übermitteln. Darüber hinaus ist ein statischer Frequenzumrichter 16 zwischen die Steuervorrichtung 12 und den elektrischen Motor 3 geschaltet, so dass die Steuervorrichtung 12 auch die Geschwindigkeit des elektrischen Motors 3 steuern kann.
Wenn dann kein Material in das Messrad 1 gelangt, wird das Drehmoment an dem elektrischen Motor 3 mit der Drehmoment-Messvorrichtung 14 gemessen, und das Signal von dieser Drehmoment-Messvorrichtung 14 über den Signalprozessor 15 an die Steuervorrichtung 12 übermittelt, in der der Mittelwert des Drehmoments während einer gewählten Zeitdauer oder während einer Anzahl an Umdrehungen bestimmt wird. Der Mittelwert wird in der Steuervorrichtung gespeichert und wird nachfolgend als Nullpunkts-Drehmomentwert, dem Nullstellungswert, für den Fall, dass kein Material durch das Messrad 1 durchgeführt wird, angesehen.
Zum Einstellen des Nullpunkts der Messvorrichtung wird der Materialfluss in der Einlasseinrichtung von der Steuervorrichtung 12 erfasst, und der Mittelwert des Drehmoments kann dann berechnet und gespeichert werden, wenn der Fluss nicht vorhanden ist. Alternativ kann das Material in der Einlasseinrichtung durch das drehbare Ventil 8 automatisch gestoppt werden, wenn das drehbare Ventil 8 vermittels des Schafts 9 und der Drehvorrichtung 11, gesteuert von der Steuervorrichtung 12, in seine geschlossene Stellung gedreht wird.
Die Einstellung des Nullpunkts in der letztgenannten Form kann vorzugsweise in regelmäßigen Intervallen stattfinden. Sie kann auch in regelmäßigen Intervallen und daneben dann durchgeführt werden, wenn der Fluss an Material nicht vorhanden ist.
In Anordnungen, in denen die Rotationsgeschwindigkeit des drehbaren Schafts 2 verändert werden kann, wird eine Einstellung des Nullpunkts in der oben beschriebenen Weise für eine Anzahl von gewählten diskreten Rotationsgeschwindigkeiten, welche über die Steuervorrichtung 12 eingestellt werden, durchgeführt und gespeichert.
Während der Änderung der Rotationsgeschwindigkeit kann der Einfluss des Trägheitsmoments des Messrads auf die Angabe der Gesamtmenge an Material und auf den Fluss ebenfalls kompensiert werden.

Claims

Verfahren zum Einstellen des Nullpunkts einer Messvorrichtung, in der zu messenden Partikel in einem sich schnell drehenden Messrad (1) einer tangentialen Beschleunigung ausgesetzt sind und das Drehmoment, das als Antwort auf die Corioliskraft beschleunigter Partikel auf die Schaufeln (3) des Messrads (1) ausgeübt wird, als Maß einer Massenflussrate gemessen wird, und bei dem der Fluss (4) an Material dem mittleren Teil des Messrads zugeführt wird und danach durch die Zentrifugalkraft zu der Peripherie des Messrads (1) hin geschleudert wird, und der Fluss mit Hilfe einer elektronischen Vorrichtung (12, 14) gemessen wird, wobei die elektronische Steuervorrichtung automatisch durchgehend erfasst, wenn der Fluss nicht vorhanden ist, und wenn der Fluss (4) nicht vorhanden ist, der Mittelwert des Drehmoments während einer gewählten Zeitdauer oder einer Anzahl an Umdrehungen des Messrads (1) berechnet und gespeichert wird, und dieser gespeicherte Drehmomentwert als Nullstellungswert benutzt wird, bis beim nächsten Mal ein neuer Nullstellungswert gespeichert werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil (8) angeordnet ist, um den Einlass des Messrads (1) während einer Zeitdauer zu schließen, die einer gewählten Anzahl an Umdrehungen des Messrads entspricht, und nachfolgend veranlasst wird, den Fluss des Materials (4) zu öffnen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nullstellungswerte für eine Anzahl gewählter diskreter Rotationsgeschwindigkeiten des Messrads (1) gespeichert werden.
Nullpunkt-Einstellungseinrichtung für eine Messvorrichtung, in der zu messende Partikel in einem sich schnell drehenden Messrad (1) einer tangentialen Beschleunigung ausgesetzt sind und das Drehmoment, das als Antwort auf die Corioliskraft beschleunigter Partikel auf die Schaufeln (3) des Messrads (1) ausgeübt wird, als Maß einer Massenflussrate gemessen wird, und bei dem der Fluss (4) an Material dem mittleren Teil des Messrads zugeführt wird und danach durch die Zentrifugalkraft zu der Peripherie des Messrads (1) hin geschleudert wird, und der Fluss mit Hilfe einer elektronischen Vorrichtung (12, 14) gemessen wird, wobei die elektronische Steuervorrichtung (12) eingerichtet ist, den Fluss durchgehend zu erfassen, und wenn der Fluss (4) nicht vorhanden ist, die elektronische Steuervorrichtung (12) eingerichtet ist, den Mittelwert des Drehmoments während einer gewählten Zeitdauer oder einer Anzahl an Umdrehungen des Messrads (1) als einen Drehmoment-Nullwert zu berechnen und zu speichern.
Nullpunkt-Einstellungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil (8), beispielsweise ein Klappenventil oder eine andere Art eines schnell beweglichen Ventils, in dem Einlass des Messrads (1) angeordnet ist, um einen Fluss an Material in das Messrad hinein zu verhindern, wenn entschieden wurde, dass der Fluss nicht vorhanden sein soll, und dass die elektronische Vorrichtung (12, 14) eingerichtet ist, um das Drehmoment auf das Messrad zu messen, wenn das Ventil (8) geschlossen ist.
Nullpunkt-Einstellungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (8) durch die elektronische Vorrichtung (12, 14) aktiviert wird.