DE69928396T2 - Differentialdosierwaage mit Regelung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuführen von Partikelmaterial in kontinuierlicher Weise, beispielsweise betreffend verschiedene Arten von Herstellungsverfahren. Im Kontext der Erfindung wird der Ausdruck „Partikelmaterial" im Allgemeinen unter Bezugnahme auf jegliches Schüttgut-Partikelmaterial verwendet. Bei einer großen Anzahl von Ausführungsformen liegt das Material in granularer Form oder in Pulverform vor, wobei dessen Fließqualitäten durch eine Fluidisierung verbessert sein können, die durch Einblasen von Luft in das Material realisiert wird.
• Ein auf der sogenannten gravimetrischen Gewichtsverlust-Wiegetechnik basierendes System wird zur Steuerung des Zufuhrvorganges verwendet.
• Die Verwendung der Gewichtsverlust-Zufuhr zu oben genanntem Zweck ist im Stand der Technik aus verschiedenen Anwendungen bekannt. Das Steuersystem ist unter Verwendung einer Einrichtung implementiert, bei der ein wesentlicher Teil durch eine Materiallagervorrichtung gebildet ist, die an Gewichts-Messwandlern aufgehängt ist, die einen sogenannten Wiegebehälter oder mehrere davon umfassen, dessen/deren Gewicht zu einem gewünschten Zeitmoment gemessen werden kann. Der Materialstrom wird von einem derartigen Behälter an eine Zufuhrvorrichtung gegeben, die zur Zusammenarbeit in enger Verknüpfung mit dem Container konstruiert ist, und deren Betriebsweise durch ein Messsignal gesteuert wird, das von der Gewichtsverlust-Information des Wiegebehälters erhalten wird.
• Ein Problem hierin entsteht betreffend das Wiederbefüllen des Wiegebehälters. Eine kontinuierliche Betriebsweise des Systems setzt voraus, dass das Wiederbefüllen gleichzeitig mit der Abgabe der Inhalte des Wiegebehälters für den Weitertransport ausgeführt werden muss, was Störungen bei der Zufuhr-Steuerung verursacht. Demzufolge ist es erwünscht, eine möglichst gleichmäßig laufende Wiederbefüllphase vorzusehen, wobei während dieser Wiegeungenauigkeits-Zeit das Steuersystem unter verschiedenen Arten empirischer oder berechneter Algorithmen laufen soll. Diese unvermeidbare ungenaue Dauer der Wiegesteuerung bleibt jedoch ein bestehendes Problem.
• Verschiedene Lösungen wurden für dieses Problem vorgeschlagen, wobei eine von Ihnen in der veröffentlichten deutschen Patentanmeldung Nr. 37 42 229 beschrieben ist. Die darin gezeigte Einrichtung basiert auf einem Gewichtsverlust-Typ einer Zuführvorrichtung, bei der der Materialfluss an die Zuführeinrichtung über zwei in Serie geschaltete Wiegebehälter geführt wird. Die Wiegeeinrichtung des ersten Wiegebehälters in dieser Serienschaltung dient dazu, die Gewichtsveränderungen ausschließlich dieses Behälters zu überwachen, während die Wiegeeinrichtung des letzteren Behälters die Gewichtsveränderungen des gesamten Systems überwacht. Als Regel gilt, dass das Gewichtssignal des letzteren Wiegebehälters als solches in der Zuführvorrichtungssteuerung mit Ausnahme von solchen Situationen verwendet wird, in denen der erste Behälter gerade wiederbefüllt wird. In dieser Situation wird das Steuersignal durch Subtraktion des Gewichtssignals der ersten Wiegeeinchtung von dem Wiegesignal der letzteren Wiegeeinchtung konditioniert. Oberflächlich gesehen, scheint diese Betriebsweise des Systems unproblematisch, wobei nichtsdestotrotz dessen vereinfachte Annäherungen unausweichlich die Genauigkeit der Steuerung herabsetzen. Eine wesentliche Vereinfachung liegt darin, dass, während das Wiederbefüllmaterial von dem ersten Wiegebehälter an letzteren übertragen wird, diejenige Materialmenge, die sich zwischen den Behältern im Fall befindet, nur aus Berechnungen erhältlich ist, und deshalb keiner Steuerung von einer der beiden Messvorrichtungen unterliegt, was zu einem Ungenauigkeitsfaktor in dem Steuersystem führt.
• Im Stand der Technik ist ebenso eine Einrichtung bekannt, bei der mit einem Gewichtsverlust-Steuersystem zwei Zufuhreinrichtungen parallel zueinander angeschlossen sind. Bei dieser Konfiguration werden die Gewichtsverlust-Zufuhreinrichtungen wechselweise wiederbefüllt. Eine Materialzufuhr wird unter Verwendung der Zufuhreinrichtung ausgeführt, die sich nicht in ihrer Wiederbefüllphase befindet. Eine Steuereinrichtung auf Grundlage des oben beschriebenen Prinzips ist beispielsweise in dem US-Patent Nr. 4,579,252 aufgezeigt. Während diese Einrichtung eine vernünftige Genauigkeit für die Gewichtssteuerung bietet, ist die Gesamtgenauigkeit durch die Wiegefehler während der Zufuhr-Startphasen herabgesetzt. Die Anlagekosten des Systems sind hoch.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Genauigkeit der Steuerung bei der oben beschriebenen Art eines kontinuierlich betriebenen Zufuhr-Steuerverfahrens, bei dem die Steuerung des Materialflusses durch eine gravimetrische Gewichtsverlust-Messung der Zufuhrrate vollzogen wird und die kontinuierliche Zufuhrrate mittels wechselweiser Wiederbefüll-Ströme erhalten wird, die unter einer gravimetrischen Materialflussströmung vorgesehen sind, dadurch verbes sert, indem die Wiederbefüll- und Zufuhrphasen mit Gewichtsmessungs-Subsystemen versehen sind, die unabhängig voneinander arbeiten, wobei der über die Wiederbefüll- und Zufuhrphasen laufende Materialstrom einer Echtzeit-Wiegemessung zumindest mittels einer dieser Subsysteme unterzogen wird und die Steuerung der Zufuhrrate auf der Grundlage der Summenfunktion des Wiederbefüll-Gewichtsverlustsignals und des Zufuhr-Verlustsignals ausgeführt wird.
• Diese Echtzeit-Fortdauer der Materialströmung während entweder der Wiederbefüllphase oder der unter Gewichtskontrolle ausgeführten Zufuhrphase wird in vorteilhafter Weise derart umgesetzt, indem der Materialstrom zwischen der Wiederbefülleinheit und der Zuführeinheit als gravimetrische Einheits-Ladung (plug flow) vorgesehen wird, bei der das Material als eine kontinuierliche Strömung von der Wiederbefülleinheit an die Zufuhreinheit geführt wird.
• In weiterer vorteilhafter Weise wird die Zufuhrkontinuität gewährleistet, indem die Wiederbefüllung der Zuführeinheit in wechselseitiger Weise unter Verwendung von mehr als zwei parallel betriebenen Intercontainer-Wiederbefüllströmungen ausgeführt wird.
• Im Folgenden wird die Erfindung in größerem Detail unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben, in der eine Ausführungsform einer zur Implementierung der Erfindung geeigneten Vorrichtung schematisch gezeigt ist.
• Die Vorrichtung umfasst zunächst zwei Wiederbefüllbehälter 1 und 2, die jeweils an ihre eigene unabhängige Wiegeeinrichtung angeschlossen sind. Im folgenden Text sind die Behälter mit Wiege-Wiederbefüllbehälter bezeichnet. Das Zuführmaterial wird diesen Wiederbefüllbehältern über Rohrleitungen 3 und 4 zugeführt, die mit Absperrventilen 9 und 10 eines geeigneten Typs versehen sind. Die Wiege-Wiederbefüllbehälter 1 und 2 sind mit Trichterdüsen 5 und 6 zum Übertragen des zuzuführenden Materials in einen Wiegezuführbehälter 7 versehen, der einen Behälter und ein Wiegesystem umfasst. Die Zuführvorrichtung 8 kommuniziert mit dem Wiegezuführbehälter in feststehender Weise und wird unter der Steuerung des Wiegesystems desselben betrieben.
• Die Düsen 5 und 6 sind stromabwärts über eine flexible Anschlussverbindung angeschlossen, um eine unabhängige Funktion des jeweiligen in Serie geschalteten Wiegebehälters 1 und 7, bzw. 2 und 7 zu gewährleisten. Zur Ausführung und Dimensionierung der Düsen ist zu beachten, dass ein störungsfreier Betrieb des Systems einen kontinuierlichen Einheitsladungs-Strom erfordert, derart, dass die Materialniveaus in dem Wiegezuführbehälter 7 und den daran jeweils angeschlossenen Wiege-Wiederbefüllbehältern 1, 2 durch den kontinuierlichen Einheitsladungsstrom so betrachtet werden kann, dass hiervon ein einheitlich zusammenhängender Materialgehaltumfasst ist.
• Die Düsen 5 und 6 sind in entsprechender Weise mit Absperrventilen 11 und 12 eines geeigneten Typs versehen.
• Der Wiegezufuhrbehälter 7 ist an der Zuführvorrichtung 8 festgelegt, die in der dargestellten Ausführungsform unter Verwendung einer Förderschnecke implementiert ist. Die Antriebsmaschinerie 13 der Zuführvorrichtung ist mit einer geeigneten Steuerung versehen, die die Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit der Förderschnecke erlaubt, um eine geeignete Zuführrate zu erhalten. Gemäß der Erfindung wird das Zufuhrraten-Steuersignal aus der Summenfunktion des Gewichtsverlust-Signals des Wiegezuführ-Containers und des Gewichtsverlust-Signals des Wiege-Wiederbefüllcontainers 1 oder 2 erhalten, die gleichzeitig mit diesem kommunizieren.
• Die Gewichtsverlust-Messung der Wiege-Wiederbefüllbehälter 1 und 2 wird zum Steuern der Zufuhrrate nur dann verwendet, wenn der aktuelle Wiederbefüllbehälter eine Freistromverbindung mit dem Wiegezuführbehälter 7 hat, wobei die Gewichtsverlust-Messung des jeweiligen Wiege-Wiederbefüllbehälters in der Steuerfunktion über die Momente miteinbezogen sein muss, wenn der Wiederbefüllbehälter in einer Freistromverbindung mit dem Wiegezufuhrbehälter ist. Hierzu müssen Messungen gemacht werden, um zu gewährleisten, dass die Strömungsverbindung an den Wiegezuführbehälter zum Wiege-Wiederbefüllbehälter unterbrochen ist, der gerade befüllt wird.
• Bei der Implementierung der Erfindung kann die oben beschriebene Zufuhrvorrichtung durch jegliches Äquivalent eines steuerbaren Zuführtyps ersetzt sein, wie beispielsweise durch einen Förderband-Zuführer, Mehrkammer-Zuführer, Vibrations-Zuführer etc.
• Der Betrieb der erfindungsgemäßen Ausführungsform beginnt von der folgenden Ausgangssituation. Die Zuführvorrichtung 8 wird angehalten und das Zuführmaterial wird beispielsweise über die Wiederbefülldüse 3 in den Wiege-Wiederbefüllbehälter 1 gebracht. Das Auslassventil 11 des Wiege-Wiederbefüllbehälters 1 ist geöffnet, womit die Möglichkeit eines Materialflusses in den Wiege-Zufuhrbehälter 7 gegeben ist, um denselben zu füllen. Wenn der Wiege- Wiederbefüllbehälter 1 mit Material vollständig gefüllt ist, wird der Wiederbefüllstrom in den Container unterbrochen. Während dieser Wiederbefüllphase des Wiederbefüllbehälters 1 bleibt das Auslassventil 12 des Wiege-Wiederbefüllbehälters 2 geschlossen. Nach diesen anfänglichen Schritten, ist das System betriebsbereit. Nachfolgend wird die Zufuhrrichtung 8 gestartet und dessen Betriebsweise durch die Summenfunktion der Gewichtsverlust-Signale gesteuert, die von den Behältern 1 und 7 erhalten werden, die an ihre entsprechenden Wiegesysteme angeschlossen sind. Als eine zusätzliche Funktion wird das Befüllen des Wiege-Wiederbefüllbehälters 2 ausgeführt.
• Wenn der Wiege-Wiederbefüllbehälter 1 leer oder nahezu vollständig leer ist, wird das betreffende Auslassventil 11 geschlossen und das entsprechende Auslassventil 12 des zweiten Wiege-Wiederbefüllcontainers 2 geöffnet. Gleichzeitig mit dem Umschalten der Auslassventile in den Offen-/Geschlossen-Zustand wird das Eingangssignal der Gewichtsverlust-Messung an das Zufuhr-Steuersystem von dem Wiege-Wiederbefüllbehälter 1 an den Wiege-Wiederbefüllbehälter 2 umgeschaltet, wobei auch die Steuerung der Zuführvorrichtung 8 auf der Grundlage der Summenfunktion der Gewichtsverlust-Signale der Behälter 2 und 7 fortgeführt wird. Unmittelbar nachdem das Auslassventil 12 des Wiege-Wiederbefüllbehälters 1 geschlossen wird, kann die nächste Wiederbefüllung an den Wiege-Wiederbefüllbehälter 1 initiiert werden.
• Die oben beschriebene Anordnung macht es möglich, die ungenaue Zeitdauer einer Gewichtssteuerung nahezu vollständig zu eliminieren, insofern das übertragene Material als ein Einheitsladungs-Strom von den jeweiligen Wiege-Wiederbefüllbehältern 1 und 2 an die Wiege-Zuführbehälter 7 während der gesamten Materialübertragungsphase unter der Steuerung des Abwiegens des Wiege-Wiederbefüllbehälters 1 (bzw. 2) und des Wiege-Zuführbehälters 7 übertragen wird, und praktisch kein Materialfluss in einem offenen freien Fall-Zustand auftreten kann. Der einzige Moment für eine leichte unkontrollierte Materialströmung kann während dem Umschalten des Wiederbefüllmaterialstroms von Behälter 1 auf Behälter 2 auftreten, und vice versa. Mit einer geeigneten Einrichtungsanordnung kann auch diese unbestimmte Dauer einer Gewichtssteuerung auf einen unbedeutenden Faktor reduziert werden. Die aufgezeigte Steueranordnung setzt voraus, dass der Wiegezuführcontainer 7 kontinuierlich befüllt gehalten wird. Die neue Anordnung reduziert auch ferner das Risiko einer unkontrollierten Bypassströmung durch die Zuführvorrichtung 8 und vermindert den Effekt von Qualitätsvariationen in dem Zuführmaterial wegen der Genauigkeit der Steuerung.

Claims (3)

1. Verfahren zum Zuführen von Schüttgutmaterial auf kontinuierliche Weise, in welchem Verfahren die Steuerung des Materialzufuhrstroms durch eine gravimetrische Gewichtsverlust-Messung der Zufuhrrate vollzogen wird und die kontinuierliche Zufuhrrate mittels wechselweiser Wiederbefüllströmungen erhalten wird, die unter einer gravimetrischen Materialströmungs-Messung ausgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiederbefüll- und Zufuhrphasen mit Gewichtsmessungs-Subsystemen versehen sind, die unabhängig voneinander arbeiten, dass der über die Wiederbefüll- und Zufuhrphasen geleitete Materialstrom einer Echtzeit-Wiegemessung mittels zumindest eine der Subsysteme unterzogen wird, und dass die Steuerung der Zufuhrrate auf der Grundlage der Summenfunktion des Wiederbefüll-Gewichtsverlustsignals und des Zufuhr-Gewichtsverlustsignals vollzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialstrom zwischen der Wiederbefüll- und der Zufuhrphasen als ein gravimetrischer Einheitsladungs-Strom erhalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiederbefüllung der Zufuhreinheit in einer Wechselweise unter Verwendung von mehr als zwei Wiederbefüll-Strömen ausgeführt wird.