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Selbsttätige Schaltwaage für Gut aller Art, insbesondere für Kohlenstaub
Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Schaltwaage für Gut aller Art, insbesondere
für Kohlenstaub.
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Es sind zur fortlaufenden Wagung körniger oder staubförmiger Güter
Waagen entwickelt worden, 1)Ci lenen las Gut auf eiii endloses Förderband aufgegeben
wird, dessen Fortbewegungsgeschwindigkeit und Füllquerschnitt laufend gemessen werden.
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Es kann das Band auch über die Waage laufen und das Gewicht des Gutes
aus dem Bandweg und dem Gewicht einer bestimmten Länge des Bandteiles ermittelt
werden.
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Bei einer anderen bekannten Waagenart mit zwei Kippgefäßen wird jeweils
eins dieser Gefäße gefüllt und nach Erreichung des eingestellten Gewiclits entleert.
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Diese bekannten Waagen haben sich zur Wägung staubförmigen Gutes
nicht bewährt. tXei der Waage gemäß der Erfindung wird zur Wägung ein Schaufelrad
mit mehreren, zweckmäßig vier Schaufeln verwendet, das um eine Achse umlaufen kann,
die in einem Waagebalken gelagert ist.
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Das Schaufelrad wird durch eine Rastscheibe an der willkürlichen Drehung
verhindert und in seiner jeweiligen Meßstellung festgehalten. Nach Erreichung der
eingestellten Gewichtsmenge senkt sich der Waagebalken mit dem Schaufelrad um einen
kleinen Betrag und löst durch eine Hilfskraft die Rastung aus. w oraufhin das Schaufelrad.
eine Teildrehung, bei vier Schaufeln also eine Viertelumdrehung, ruckartig ausführt
und hierbei durch den Anprall in der neuen Raststellung und infolge der günstigen
Stellung
der Schaufelflächen der abwerfenden Schaufel eine restlose Entleerung der Schaufel
auch l>ei feuchtem und damit in gewissem Sinne klebrigem Gut bewirkt.
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Die Einschaltung der Hilfskraft gibt gleichzeitig einen Meßimpuls
zur Zählung und Registrierung der gewogenen Mengen.
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In den Zeichnungen sind einige -Nusführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt.
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Fig. I zeigt schematisch eine für eine Kohlenstaubfeuerung bestimmte
Gutaufgabevorrichtung mit eingelianter Waage, Fig. 2 eine mittels Druckluft als
Hilfskraft gesteuerte Waage.
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Fig. 3 eine Drucklufthilfssteuerung für die Entriegelungsvorrichtung
des Schaufelrades, Fig. 4 eine elektrische Hilfssteuerung für die Entriegelungsvorrichtung
des Schaufelrades und Fig. 5 die Waage in räumlicher Darstellung.
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Aus eiiiein Bunker I fällt der Brennstoff in die Aussparungen des
Zuteilers 2, dessen Drehzahl zum Zwecke der Anpassung der Brennstoffmenge an die
jeweils verlangte Dampfmenge einstellbar ist. Aus dem Zuteiler fällt der Brennstoff
durch ein Zuführniigsrohr 3 auf cin Schaufelrad 4. Zwischen diesem und dem Zuteiler
2 ist eine Stellklappe 5 angeordnet, die den Brennstoff in der dargestellten Lage
auf das Schaufelrad leitet, in einer um 90° geschwenkten Lage dagegen am Schaufelrad
vorbeifalen läßt.
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Letztere Arbeitsweise ist z. B. bei Störungen an der Waage erforderlich.
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I)as Schaufelrad 4 ist an dem einen Ende eines Waagebalkens 6 drehliar
gelagert. Sobald die in eine Schaufel 7 fallende Brennstoffmenge das Sollgewicht
erreicht hat, das durch ein am anderen Ende des Waagebalkens 6 verschiebbar gelagertes
Gewicht $ einstellbar ist, dreht sich der NVaagebalken um seine Schwenkachse 9,
wodurch dann unter Vermittelung einer weiter hinten beschriebenen und dargestellten
Hilfssteuerung und Rastvorrichtung das Schaufelrad 4 sich um seine Aschse 10 um
90° dreht, bei Anordnung von vier Schaufeln, und den Inhalt der gefüllten Schaufel
entleert, beispielsweise in eine Brennstoffmühle 1 1 Bei der Ausführung nach Fig.
2 ist eine Rastvorrichtung vorgesehen. die durch Druckluft gesteuert wird. Das Schaufelrad
I2 ist mit seiner Achse I3 drellbar in dem einen Arm 14 eines Waagebalkens gelagert,
der um die Achse 15 schwenkbar ist. Eine Spindel 16 bildet den zweiten Arm des Waagebalkens
und trägt ein verschiebbares Gewicht 17. durch welches das Meßgewicht eingestellt
wird. Auf der Achse 13 ist eine Rastscheibe 18, zweckmäßig elastich, z. B. durch
Zwischenschalten von Gummipuffern, befetigt, die vier mit einem Winkel von 90° zueinander
versetzte Rastzähne 19 aufweist. In diese kann eine Rastrolle 20 eingreifen. die
an dem eiiien Art 21 eiiies um die Achse 22 schwenkbaren Rasthebels gelagert ist.
Auf einer den anderen Arm des Rasthebels bildenden Spindel 23 ist ein verschiebbares
Gewicht 24 gelagert. An der Rastscheibe 18 siiid Nocken 25 angeordnet die neben
den Rastzähnen 19 liegen. Um eine Rückdrehung des Schaufelrades I2 zu verhindern,
ist ein Sperrhebel 26 vorgesehen, der um einen Zapfen 27 schwenkbar ist, in seiner
waagerechten Lage durch einen Anschlag 28 gehalten wird und in der Sperrstellung
(s. Fig. 2) mit seinem freien Ende vor einem der Nocken 25 steht. Während des Umlaufens
der Rastscheibe 18 schleppt der Sperrhebel auf den Nocken 25.
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Am Ende des Waagebalkenarms 14 ist ein Strahlrohr 29 befestigt, dem
durch den Anschluß 30 Druckluft zugeführt wird. Das Strahlrohr kann zwischen den
Anschlägen 3I spielen. Wenn eine der Schaufeln des Schaufelrades 12 die vorgeschriebene
Brennstoffmenge enthält, bewegt sich das Strahlrohr mit dem Waagebalkenarm 14 14
ab abwärts. In der gezeichneten Stellung steht die Müiidung des Strahlrohrs genau
der Mündung einer Auffangdüse 32 gegenüber. Der im Strahlrohr auf hohe Geschwindigkeit
gebrachte Luftstrom setzt in der Auffangdüse seine kinetische Energie in Druck um.
Dieser Druck beaufschlagt über den hohlen Lagerzapfen 33 eine Steuermembran 34,
die durch eine Feder 35 in ihrer oberen Lage gehalten wird, und bewegt diese Membran
unter Überwindung der Federkraft abwärts.
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Die Membran trifft hierbei auf eine Anschlagschraube 36 am Rasthebelarm
2I und rastet die Rolle 20 aus, wodurch sich das Schaufelrad um eine Teilung frei
drehen kann.
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13ei dem letzten Teil der Abwärtsbewegung des Rasthebelarms 2I schwenkt
eine zwischen diesem Arm und einer rückwärtigen Verlängerung 37 der Auffangdüse
32 liegende Mitnehmerstange 38 die Auffangdüse aus ihrer korrespondierenden Stellung
mit dem Strahlrohr heraus. Die Auffangdüse ist mit einer quer gerichteten Stange
39 starr verbunden, die durch eine Feder 40 gegen einen Anschlag 41 gedrückt wird
und mit einem Dämpfungskolben 42 verbunden ist. Bei der Schwenkung der Auffangdüse
wird die Feder 40 zusammengedrückt und der Dämpfungskolben bewegt. l)ie Dämpfungseinrichtung
ist dabei so ausgebildet, daß sie eine schnelle Bewegung der Auffangdüse aus ihrer
korrespondierenden Stellung heraus und nur ein langsames Gleiten in diese Stellung
hinein gestattet.
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Eine Feder 43, deren Vorspannung durch Verschieben des Gewichts I7
ausgeglichen werden kann, kann angebracht werden, wenn es aus betrieblichen Griinden
erwünscht ist, die an sich indifferente Waage zu stabilisieren.
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An die Druckkammer der Membran 34 ist eine Leitung 44 angeschlossen,
die zu einem Schaltkolben 45 führt. Der Schaltkolben arbeitet über ein Schrittschaltwerk
46 auf ein Rollenzählwerk 47 und über ein weiteres Schrittwerk 48 auf eine Gewindespindel
49 Auf dieser läuft das mit Innengewinde versehene Reibrad 50. das mit dem Schreibzeiger
51 auf dem Registrierstreifen 52 die Stellung des Reibrades als Maß für die Belastung
aufschreibt.
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Auf dem Reilirad 50 liegt ein Kegel 53 auf, der durch einen Syiichronmotor
54 oder ein Uhrwerk in konstante Drehung versetzt wird.
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Von der Leitung 44 zweigt erforderlichenfalls eine weitere Leitung
55 ab, die zu einer Korrekturmem-
bran 56 führt. Diese beeinflußt
über eine Feder 57 die Einstellung des Meßgewichts. Die Druckkammer der Membran
56 ist durch eine Leckleitung 58 entluftet. In den Leitungen 55 und 58 befindet
sich eine nicht gezeichnete Verengung.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Das auf einer der Schauflen des Schaufelrades
12 liegende Gut übt auf das Schaufelrad ein Drehmoment aus. Durch Anordnung der
Achsen 15, 13, 22 und 20 auf einem Parallellogramm wird erreicht, daß unabhängig
davon, wo sich der Schwerpunkt des Gutes befindet, auf die Schaufelradachse als
Komponente in senkrechter Richtung immer genau das Gewicht des Gutes wirkt, wahrend
die andere Komponente in Richtung des Waagebalkens bzw. in Richtung des Rasthebels
wirkt. Bei Ausführung der Lagerunggen 13, 15, 22 und 20 als Wälzlager kann das System
Waagebalken/Rasthebel ohne die Federn 43 bzw. 57 im ausgewogenen Zustand vollkommen
frei spielen, vorausgesetzt, daß die Anschlagschraube 36 nicht an der Membran 34
anliegt. Sinkt nun das Schaufelrad mit dem Waagebalkenarm 14 bis zum unteren der
Anschlage 31 ab, dann stößt die Druckluft die Membran 34 den Rasthebel 21 abwärts,
so daß der bis dahin durch die Rastolle 20 gesperrte Zahn der Rastscheibe 12 freigegeben
wird. In diesem Augenblick wird durch die Mitnehmerstange 38 die Auffangduse 32
geschwenkt, so daß die Membran unter der Einwirkung der Feder 35 schnelle in ihre
Ausgangsstellung zurückgehen und der Rasthebel erneut einrasten kann. Die Druckluft
bläst dabei aus der Auffangdüse 32 aus. Durch den Dämpfungskolben 42 wird erreicht,
daß die Auffangdüse erst kurze Zeit vor ihrer erneuten Beaufschlagung in ihre ursprüngliche
Lage zurückkehrt.
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Der vorgenannte Druckluftstoß wirkt gleichzeitig auf den Kolben 45
und dchaltet das Zählwerk um eine Einhert weiter. Gleichzeitig dreht der Kolben
45 die Gewindespindel 49 um eine bestimmte Teilung weiter. Hierdurch wird das Reibrad
50 mit dem Schreibzeiger 51 entsprechend der Gewindesteigung um eine bestimmten
Betrag verschoben. Wird nun in der Zeitspanne zwischen zwei Wägungen infolge des
Durchmesserverhältnisses zwischen dem Kegel 53 und dem Reibrad 50 an deren Berührungsstelle
das Reibrad genau um den gleichen Winkel zurückgedrecht, wie er dem Schritt des
Schaltwerks 48 entsprach, dann spielt der Schreibzeiger auf diesem Wert. Je nach
der Haufigkeit der Schaltfolge, die sich nach dem Brennstoffverbrauch richtet, bewegt
sich der schreiibzeiger auf dem Registrierstreifen 52.
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Allen schaltwaagen ist gemeinsam, daß sie während des Schaltvorgangs
selbst nicht wiegen können. Sie geben also in jedem Fall ein zu geringes Gewicht
an.
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Ist z. B. bei einem bestimmten Verbrauch und dem entsprechenden Zufluß
von Brennstoff das Meßgewicht erreicht, so muß zunächst der Waagebalken vom oberen
Anschlag 31 zum unteren Anschlag 31 schwingen, worauf die Entriegelung einsetzt.
Auch zum Kippen der Schaufel bzw. zum Drehen des Schaufelrades wird eine, wenn auch
kleine, so doch meßbare Zeit benotigt, wahrend der kein Meßvorgang stattfindet.
Als beschleunigende Kräfte für den Waagebalken dienen hierbei die Mengen, die über
die Tara hinaus bis zur Ausläsung der Entriegelung zuströmen. Das gleiche gilt für
die Bewegung der Schaufel bzw. des Schaufelrades. Andererseots übt das auffallende
Gut einen gewissen Strömungsdruck auf die Schaufel aus. der den vorhergehenden Trägheitseinfluß
ganz oder zum Teil korrigieren kann.
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Es ist durchaus möglich, daß der Unterschied zwischen der statischen
Eichung und der durch Betriebsversuche ermittelten Eicheinheit in weiten Grenzen
konstant ist.
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Für den Fall, daß dies nicht zutrifft, ist die Korrektureinrichtung
55, 56, 58 und 57 vorgesehen. Es ist ersichtlich, daß sich bei Einbau je einer Verengung
in die Leitungen 55 und 58 unter der Membran 56 ein veränderlicher Druck einstellt,
der, wenn mali den Luftdruck und die Beaufschlagungszeit als konstant ansieht, nur
von der Schalthäufigkeit und damit dem Brennstoffdurchsatz abhängt. Dieser Druck
wird bei großer Schalthäufigkeit größer sein als bei kleiner. Die Feder 57 wird
also mehr oder weniger gespannt und damit die Einstellung der Waage je nach Erfordernis
und je nach Anordnung der Einrichtung 56 und 57 positiv oder negativ korrigiert.
Es ist selbstverständlich auch möglich, über eine weitere Hilfssteuerung die Stellung
des Schreibzeigers zu korrigieren, wie es andererseits auch möglich ist, mit einer
ähnlichen Einrichtung wie 55 bis 57 anstatt 49 bis 54 die Belastung aufzuschreiben.
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Fig. 3 zeigt eine Drucklufthilfssteuerung der Schaufelradentriegelung.
Die Auffangdüse 59 wird beim Abwärtsgang des Strahlrohrs 60 mit Druckluft beaufschlagt.
I)ie Membran 6r ist durch die Feder 62 belastet und überträgt ihre Bewegung durch
die Stange 63 über den Anschlag 64 auf den Rasthebel 65 und bewegt diesen abwärts.
Im letzten Teil seiner Bewegung nimmt der Rasthebel 65 die Mitnehmerstange 66 mit
und schwenkt dadurch die Auffangdüse im Uhrzeigersinne vom Strahlrohr weg, wobei
die Kolbenstange 67 mit dem Kolben 68 der Dämpfungseinrichtung 69 abwärts bewegt
wird.
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Das unter dem Kolben befindliche Dämpfungsmittel durchströmt im Kolben
vorgesehene Bohrungen unter Anheben einer Ventilplatte 70. Bei der Aufwärtsbewegung
des Rasthebels 65 wird die Mitnehmerstange 66 entlastet. Eine Feder 71 versucht
die Auffangdüse engegen dem Uhrzeigersinne gegen einen Auschlag 72 zu drehen. Da
die Ventilplatte 70 bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 68 die Bohrungen dieses
Kolbens abschließt, muß das über den Kolben getretene Dämpfungsmittel durch eine
mittels einer Einstellschraube 73 eingestellte Bohrung entweichen, wodurch eine
langsame Aufwärtsbewegung des Kolbens erzielt wird.
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Fig. 4 zeigt eine elektrische Hilfssteuerung der Schaufelradentriegelung.
An Stelle eines Strahlrohrs trägt der Waagebalken ein Gelenk 74, auf dem ein Schalthebel
75 gelagert ist. Das andere Ende des Schalthebels ist mit einer Stange 76 des Dämpfungskolbens
verbunden. Der Schalthebel 75 trägt eine Quecksilberröhre 77. Mit dem Rasthebel
78 sind die Mitnehmerstange 79 und der Anker 80 verbunden, der entgegen einer Feder
durch eine Spule 81 in
einen Kern 82 hineingezogen werden kann.
Nlit 83 ist eine dem Schaltkolben 45 nach Fig. 2 entsprechende Vorrichtung bezeichnet.
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Bewegt sich das Gelenk 74 mit dem Waagebalken abwärts, so schaltet
die Quecksilberröhre 77 die Spule 81 an die Stromquelle, wodurch der Anker 80 in
den Kern gezogen wird und gleichzeitig das Zähl-und Registriergerät betätigt wird.
Die abwärts gehende Mitnehmerstange 79 schaltet bei Abwärtsschwenkung des Hebels
75 die Quecksilberröhre und damit die Stromzuführung aus, die erst wieder eingeschaltet
werden kann, wenn der Dämpfungskolben seine oberste Stellung wieder erreicht hat.
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Is s ist selbstverständlich, daß an Stelle der mechanischen auch
eine elektrische Dämpfung vorgesehen werden kann, z. B. in Form eines Thermoschalters
(Bimetall).
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In Fig. 5 ist die Waage räumlich dargestellt.
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Mit 84 ist die zu beaufschhlagende Schaufel bezeichnet.
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Der Waagebalken 85 doppelseitig ausgeführt, trägt an seinem einen
freien Ende die Gewichte 86 und 87 wovon 86 zur Tarierung des toten Gewichts und
87 als Meßgewicht dienen. Der Rasthebel 88 sperrt mit seiner Rolle 89 die Rastscheibe
90 und wird am Gelenk 91 von der Hilfssteuerung 92 betitigt. Mit 93 ist das Zähl-
und Registrierwerk bezeichnet.