DK163836B - Fremgangsmaade til maaling af gennemstroemningsmaengden af styrtgods - Google Patents

Description

i

DK 163836 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til måling af gennemstrømningsmængden af styrtgods, der kontinuerligt tilføres en vejebeholder, hvor vægtværdier fra vejebe-holderen samt den tilhørende måletid tilvejebringes og 5 tidsmålingen igangsættes efter begyndende udslag i ve-jesystemet og vejebeholderen tømmes efter hver vejecyk-lus, ved hvilken fremgangsmåde der ud fra et antal enkeltafvejninger dannes vægtmåleværdier.

Inden for den forarbejdende industri er det i 10 praksis ofte af forskellige grunde nødvendigt at registrere gennemstrømningsmængden af styrtgodsstrøm i en transportledning. Det kan således være nødvendigt over en bestemt forarbejdningstid at registrere den nøjagtige gennemstrømmende styrtgodsmængde eller at styre 15 styrtgodsstrømmen for at få en nøjagtig tidsmæssig gennemstrømningsmængde. Hertil har man hidtil for det meste anvendt vægte med vægtskål eller vægte efter con-veyor-systemet. Ved rent fabriksinterne processer har der ofte ikke været stillet alt for store krav til kva-20 li teten af målingerne. Det er dog for det meste et krav, at styrtgodsstrømmen såvidt muligt slet ikke eller ikke i længere tid skal afbrydes af hensyn til målingen. I den senere tid har man, især ved mølleanlæg, anvendt impulsmåleapparater i større antal, såle-25 des som de f.eks. kendes fra DE-C-2609167 eller fra DE-C-2342668.

En styrtgodsstrøm, der falder ned på en konventionel vægt, tilvejebringer ingen måleværdi, der straks kan anvendes til en udvejning, idet det uden særlige 30 apparater ikke er muligt nøjagtigt at udskille den af vægten registrerede impulsandel af den faldende styrtgodsstrøm, der desuden set over tiden er varierende fra det allerede på vægten liggende vægtandel af styrtgodsmassen. Ved de kendte fremgangsmåder til måling af gen-35 nemstrømningsmængden ved hjælp af impulsmåleapparater afbøjes den lodret faldende styrtgodsstrøm. Som følge

DK 163836 B

2 af afbøjningen fås en vandret kraftkomposant, der er proportional med den på afbøjningspladen nedfaldende styrtgodsmængde, således at en måling af denne kraftkomposant muliggør en konstatering af gennemstrømnings-5 mængden af styrtgodset. Med et sådant målesignal kan styrtgodsgennemstrømningsmængden da ved hjælp af passende koblede doseringsapparater indstilles på en ønsket værdi. Fordelen ved denne kendte målefremgangsmåde er, at den kontinuerlige styrtgodsstrøm ikke afbrydes 10 ved målingen, og at produktstrømmen, således som den falder ned på måleapparatet, kan videreføres. Endvidere er sådanne impulsmåleapparaters fremstillingsomkostninger væsentligt mindre end de hidtidige vejesystemers f.eks. beholder- eller båndvægtes fremstillingsomkost-15 ninger. Impulsmålemetoderne har imidlertid den ulempe, at deres nøjagtighed ikke er særlig stor. Indflydelsen af forskellige faktorer, såsom luft- eller materiale-fugtighed, temperatur osv. kan måleteknisk næppe elimineres, således at der i praksis må regnes med målevær-20 ditolerancer i en størrelsesorden på - 1%. Ved ekstreme variationer af friktionsforholdet mellem produktet og afbøjningspladen kan registreringen endog andrage mere end 1%.

Bestræbelserne på såvidt muligt også i større 25 møller at styre og overvåge styrtgodstransporten ved hjælp af elektroniske datamaskiner tillader imidlertid ikke anvendelsen af måleværdier med sådanne fejltolerancer. Således vil ved en mølle med en daglig ydelse på f.eks. 500 tons en fejlregistrering i størrelsesor-30 denen 1% svare til en faktisk styrtgodsfejl på i alt 5 tons, hvilket gør muligheden for en datamatstyring af en sådan mølle tvivlsom.

I DE-patentskrift nr. 960.132 beskrives en fremgangsmåde til måling af en styrtgodsstrøms gennemstrøm-35 ningsmængde, ved hvilken det nedfaldende styrtgods fra transportledningen føres ind i en bypassforbindelse og

DK 163836 B

3 dér indføres i en inden for rørtværsnittet anbragt vægt. vægten har en opklappelig bund, der kan spærre vægtbeholderens tværsnit i retningen nedad, således at det nedfaldende produkt opstables på bunden. Af bøj -5 ningsklappen, der leder styrtgodset fra hovedledningen ind i vægtens bypassledning, er koblet med et tidstælleværk på en sådan måde, at indførslen af produktet i bypasset atter ophæves, og hovedledningen frigives efter en bestemt forud fastsat tid. Vægten er forbundet 10 med et apparat til visning af den indfyldte vægt, således at en betjeningsperson udefra kan aflæse på appara-tet, hvilken styrtgodsmængde der i løbet af det forud fastsatte kendte tidsinterval er blevet indledt i vægtbeholderen, hvoraf gennemstrømningsmængden i hoved-15 transportledningen umiddelbart kan udledes. Derefter kan vægtens bund atter åbnes mekanisk, og det deri indeholdte produkt udtømmes, hvorefter bunden påny lukkes, og processen gentages. Denne kendte fremgangsmåde er ganske vist principielt egnet til at levere måle-20 værdier, der gør det muligt at bestemme produktgennemstrømningsmængden, men den har alligevel nogle væsentlige ulemper. Det er således nødvendigt til gennemførelse af vejningen at afbryde styrtgodstilstrømningen til vægten (omskiftning fra tilførsel til frigivelse af 25 hovedledningen), hvilket principielt er uønsket. Endvidere er den kendte fremgangsmåde meget langsom, idet der anvendes et mekanisk vejesystem, der skal arbejde med forholdsvis lange udvejetider, der er afhængige af den mekaniske skyders taktcyklus til henholdsvis ind-og 30 udledningen af hovedstrømmen, hvilket er forbundet med en forholdsvis lang takttid af hele processen, hvis varighed ikke kan sænkes yderligere. Dertil kommer en utilstrækkelig udvejenøjagtighed, idet der ikke tages tilstrækkeligt hensyn til vægtbeholderens taravægt som 35 en forstyrrende størrelse. Dersom der allerede ved begyndelsen af udvejeprocessen sidder produktrester på

DK 163836 B

4 vægtbeholderen, fås en variabel begyndelsesvægt, som ikke kan lades ude af betragtning, men til hvis variabilitet der ikke tages hensyn ved udfindingen af udve-jeværdien. Heller ikke de ved denne kendte teknik af-5 ledte måleværdier er egnede til en computerstyring af et større mølleanlæg, f.eks. til nøjagtig blanding af forskellige produktkvaliteter eller over produktmængderne at styre arbejdsforløb.

På denne baggrund har opfindelsen til opgave at 10 anvise en fremgangsmåde til bestemmelse af produktgennemstrømningsmængden, ved hvilken en bestemmelse af produktgennemstrømningsmængden er mulig med en nøjagtighed på mindre end ± 2°/00, og som kan anvendes selv ved uafbrudt produkttilførsel, og ved hvilken der såle-15 des opnås samme nøjagtighed som ved industrivægte, således at der også opnås en tilstrækkelig nøjagtighed af de udfundne måleværdier, til at de kan anvendes til en computerstyret overvågning af produktstrømmen, og samtidig holde omkostningerne på et særligt lavt niveau.

20 Ved en fremgangsmåde af den indledningsvis nævn te art løses denne opgave ifølge opfindelsen ved, at der anvendes et lineært måleområde med tidsafstand såvel efter afspærring af vej ebeholderens udgang som før genåbning af denne udgang, at der foretages kalkulation 25 af den gennemsnitlige måleværdistigning, at der i det pågældende måleværdiområde vælges mindst to vægtmåleværdier, at der dannes difference mellem disse måleværdier, og at der ved division af denne differens med tiden udløbet mellem nævnte måleværdier foretages kalku-30 lation af gennemstrømningsmængden pr. tidsenhed.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen undgår man virkningen af den impuls, som det faldende styrtgods fremkalder på vejebeholderen og dermed undgås også selv ved varierende produkter de problemer, der optræder ved 35 de hidtidige med en vurdering af impulsen arbejdende målesystemer, og som er forbundne med ulemperne ved en

DK 163836 B

5 påvirkning af målesignalet som følge af forskellige friktionsforhold og andre optrædende påvirkninger (såsom temperatur- og fugtighedsændringer). Den måleunøj-agtighed, der ved sådanne kendte målesystemer, som ar-5 bejder med impulsmåling, må accepteres som prisen for opretholdelsen af en kontinuerlig produktstrøm, er ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen reduceret så meget, at der her - som ellers ved justerede industri vægte -nemt opnås en målenøjagtighed på ± 2°/«« og sædvanlig-10 vis endog ± 1°/.., Ved de ligeledes kendte beholdervægte er impulsen fra det faldende produkt ganske vist udelukket, og en større nøjagtighed end ved ren impulsmåling mulig, men her kræves passende ventetider, f.eks. en forbeholder til optagelse af produktstrømmen 15 under disse ventetider, hvilket ligeledes helt undgås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan problemløst udføres i selve hovedledningen uden anvendelse af en bypassforbindelse, hvorved de deraf følgende i det foranstående beskrevne 20 ulemper fuldstændigt elimineres.

Det forsøgtes ved hjælp af et antal forsøg og teoretiske overvejelser at finde grænseforholdene. En variation af faldhøjden i området 2-3 m havde ingen indflydelse på nøjagtigheden af resultatet. Forsøgene 25 blev gennemført med en mindre enhed, hvor vægtbeholde-ren havde et indhold på ca, 10 1. Der ses for tiden ingen grund til både at registrere ganske små og meget store produktstrømme på den samme måde.

Den nederste grænse sættes af vægtens opløs-30 ningsmulighed, der i praksis især er afhængig af bygningsvibrationer. På grundlag af praktiske overvejelser ville en l-liter-beholder allerede blive betegnet som lille.

Et meget væsentligt træk ved opfindelsen er, at 35 der vælges et tidsafsnit, herefter kaldt referencetidsafsnit, der ligger helt inden for vægtens uforstyrrede

DK 163836 B

6 måleværdistigningsområde. I det første øjeblik af udve-jeprocessen i tidspunktet for spærringen af vægtens udløb optræder der alene på grund af forskydningen af konstruktive elementer (skyder osv.) en forstyrrelses-5 faktor. Produktet støder først direkte mod selve vægtskålen, men dette ændres straks, idet der dannes en produktpude. Det første tidsrum af produktpudedannelsen omfatter derfor samtidig flere forstyrrelsesfaktorer, således at der f.eks. selv under meget ugunstige betin-10 gelser efter 0,2-0,5 sek. indtræder en relativ indfyld-ningsligevægtstilstand med hensyn til de omgivende forstyrrelsesfaktorer. På et hvilket som helst ønsket tidspunkt derefter (inden for den forstyrrende måleværdistigning) kan der aftages måleværdier fra vægten og 15 anvendes til udregning af vægtstigningen pr. tidsenhed.

Der gjordes forskellige forsøg på rent teoretisk at fastlægge vejeprincippet, men disse strandede hver gang på det faktum, at omregningen af impulsen (som energi) til en kraft er afhængig af tidsfaktoren. Tiden for op-20 bremsningen af den faldende produktstrøm kan kun tilnærmelsesvis findes empirisk, ved fyldning af en beholder vokser produktstrømmen mod faldstrømmen, hvilket ytrer sig i den såkaldte stigningsimpuls. Ved uvirkelige betingelser, hvor det vandrette tværsnit af vejebe-25 holderen tilnærmelsesvis er lige så stor som tværsnitsarealet af den faldende produktstrøm, ville både fald-impuls og stigningsimpuls ligge i den samme størrelsesorden. De praktiske forsøg har imidlertid vist, at også denne faktor som fejl i det mindste ligger under den 30 påkrævede nøjagtighed på ± l'/o«, idet mindst to måleværdier forskudt med referencetiden i forhold til hinanden sættes i forhold til hinanden. Ved en cylindrisk vejebeholder, hvor tværsnitsarealet er flere gange større end tværsnitsarealet af den produktstrøm, der 35 støder mod den, er det ikke nødvendigt at tage hensyn til faktoren stigeimpuls/faldeimpuls. Når der først er

DK 163836B

7 dannet en produktpude, forbliver kollisionsforholdene for den faldende produktstrøm med stor nøjagtighed konstante. De sidste 10-20% af vejebeholderens opfyldningshøjde bør på grundlag af praktiske overvejelser 5 ikke benyttes til tilvejebringelsen af måleværdier. Forsøgene har vist, at et opfyldningsområde af vejebe-holderen på ca. 20-80% kan anses som uforstyrret. Som det ses, bortfalder også den særlige registrering af den tomme målebeholders taravægt helt ved denne frem-10 gangsmåde ifølge opfindelsen.

Medens de ovenfor omtalte traditionelle beholdervægte forudsætter en afbrydelse af produktstrømmen, for at vægtværdien alene kan registreres, hvilket ikke blot betyder, at den tilstrømmende produktstrøm skal 15 afbrydes, men også at afslutningen af beroligelsestiden skal afventes, kender man fra DK 156851B en metode og et apparat, hvor det materiale der skal vejes, og som kan være i pulver- eller kornform, men især angives at være en væske (mælk), kontinuerligt tilføres et veje-20 kar. Vejningen foregår periodisk, afhængigt af tømningen af vejekarret, ved integration over vægtmåle-sam-lingsperioder.

Forsøg med et apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen har vist, at måleprincippet 25 ifølge opfindelsen kun er ringe ømfindtligt selv over for stærke variationer i massestrømmen, hvilke variationer eksempelvis kan forekomme ved den fra DK 156851B kendte teknik

Der skal her skelnes mellem to væsentlige opga-30 vekredse. Dersom selve produktstrømmen skal reguleres, forudsætter dette et passende mekanisk reguleringsapparat foran udvejningssystemet, hvilket netop er tilfældet i DK 156851B, hvor der opstrøms for vejekarret benyttes et udjævningskar. Dersom målet er en meget 35 nøjagtig regulering, skal der anvendes et meget nøjagtigt reguleringsapparat, f.eks. et findoseringsappa-

DK 163836B

8 rat. Det har nu vist sig, at den uforstyrrede måleværdistigning er en meget fuldkommen lineær måleværdistigning. Heraf kan konkluderes, at referencetidsafsnittet her kan vælges meget lille, altså f.eks.0,05 - 0,2 sek.

5 I betragtning af mekaniske reguleringselementers træghed er dette næsten momentane øjeblikkelige værdier henholdsvis reguleringssignaler til en eventuel korrektion af doserings indstillingen. Den meget kortfristede måleværdioptagelse betyder endvidere, at en begyndende 10 forstyrrelse straks konstateres, og reguleringsprocessen tilsvarende kan indstilles rigtigt. På denne måde kan der indstilles en overraskende høj konstans af massestrømmen, hvilket f.eks. er særligt interessant ved blandeprocesser henholdsvis tilsætning af flydende kom-15 ponenter til en styrtgodsstrøm.

En anden opgave er en nøjagtig registrering af en forud fastsat produktstrøm, på hvilken der reguleringsteknisk ikke kan øves indflydelse. Her skal såvel den momentane som også den over længere tid gennem-20 strømmende mængde bestemmes såvel kortfristet som over bestemte tidsperioder. I modsætning til vand er det ved styrtgods meget vanskeligt uden særskilte apparater at tilvejebringe en virkelig konstant produktstrøm. Svarende til omløbshastigheden af de ofte anvendte snegle-25 eller slusedoseringsapparater vil der optræde periodiske variationer. Ved opfindelsen er det nu ved en passende forøgelse af referenceværdien f.eks. 1-5 sek muligt at bestemme passende små variationer. Ved en passende gentagelse af målefremgangsmåden kan yd eises va-30 riationer dog også bestemmes over et længere tidsrum.

Ved udfinding af statistiske middelværdier kan hele massestrømmen selv ved store ydelsesvariationer (og også i de perioder, i hvilke der ikke sker udvejning) bestemmes med den ønskede nøjagtighed på ± 2°/oo.

35 Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen registre rer vægten således i hvert enkelt tilfælde også den im-

DK 163836 B

9 puls, som den faldende produktstrøm bevirker under udvejningen, men det kunne overraskende konstateres, at impulsen ikke forfalsker måleværdierne, således at den øjeblikkelige værdi af gennemstrømningsmængden kan be-5 stemmes med overraskende stor nøjagtighed. Udtrykt på en mere konkret måde betyder dette, at den nye fremgangsmåde meget nøjagtigt giver den til enhver tid øjeblikkelige massestrøm eller i et passende diagram (fig.

2) giver massestrømmen i kg over tiden i sek. henholds-10 vis stigningsvinklen a. Måleteknisk kan den opnåede værdi alt efter det foreliggende tilfælde også afgives som en værdiangivelse alene, f.eks. som et antal volt, eller udregnes i kg/min. eller i/h. Det foreslås at gennemføre målingen i løbet af et meget kort reference-15 tidsafsnit, hvis længde fortrinsvis vælges i størrelsesordenen 0,05-10 sek. og særligt fordelagtigt i størrelsesordenen 0,2-7 sek., men også referencetidsafsnit under 0,05 sek. kan anvendes, når der ikke forekommer omgivelsesforstyrrelser fra mølledrift, og der anvendes 20 absolut konstant fødning. Derved sikres i forbindelse med den ifølge opfindelsen ligeledes påkrævede elektroniske udvejning (dvs. at udvejesystemet med største hurtighed leverer de nødvendige øjebliksværdier), at en meget nøjagtig måling er mulig inden for et så kort 25 tidsrum, at en eventuel bestående forstyrrende differens mellem impulsandelene ved begyndelsen og enden af måletidsrummet, der som restindflydelse af impulsen teoretisk stadig kunne udregnes ved bestemmelsen af differenceværdien, er praktisk taget uden betydning. Da 30 målingen ifølge opfindelsen skal finde sted i det udvejningsområde for vægten, i hvilket der efter de af den første impuls ved produktets kollision direkte mod beholderbunden og af beholderudløbets spærring forårsagede forstyrrelser, dvs. efter vægtens beroligelsesfa-35 se, følger en gennemsnitlig lineær stigning af de målte momentanmåleværdier, er forudsætningen for en stor nøj-

DK 163836 B

10 agtighed af det til sidst udregnede forholdstal tilve-j ebragt.

Mellem spærringen og frigivelsen af vægtens udløb kan der fastlægges og registreres flere reference-5 tidsafsnit efter hinanden, ud fra hvilkes enkelte værdipar (vejeværdi-tid) den gennemsnitlige vægtstigning pr. tidsenhed (gennemsnitlig gennemstrømning) kan udregnes henholdsvis bestemmes. Fremgangsmåden kan fordelagtigt f.eks. udføres således, at man efter regi-10 streringen af det første referencetidsafsnit bestemmer den herfor udfundne værdi af gennemstrømningen. Der vælges et referencetidsafsnit inden for den samme udve-jecyklus, og den gennemsnitlige gennemstrømning udreg nes. Deraf kan i tilfælde af en regulering afledes et 15 signal til dosering af produktstrømmen. Allerede et tredie referencetidsafsnit giver en meget nøjagtig værdi for produktstrømmen, og samtidig bestemmes den udløbende produktstrøm meget nøjagtigt. Denne udførelse er især hensigtsmæssig ved begyndelsen af en første udve-20 jeserie ved start af produktstrømmen og er navnlig hensigtsmæssig, dersom produktstrømmen samtidig skal reguleres.

I tilfælde af anvendelsen af elektroniske vægte, med hvilke ikke blot en registrering af den aktuelle 25 udvejeværdi men også en integral registrering henholdsvis beregning af de ud over måletidsrummet målte måleværdiforløb er mulig, kan også ekstreme variationer i styrtgodsstrømmen registreres nøjagtigt. Dersom man ved en fremgangsmåde ifølge opfindelsen anvender en sådan 30 vægt, opnås den fordel, at der i stedet for en simpel differensdannelse mellem to måleværdier ved begyndelsen og afslutningen af referencetidsafsnittet sker en integral registrering af det derimellem liggende kurveforløb. Heraf kan der på grundlag af måleværdien ved be-35 gyndelsen af referencetidsafsnittet bestemmes en korrigeret måleværdi for afslutningen af referencetidsaf-

DK 163836 B

11 snittet på en sådan måde, at den svarer til en lineær måleværdistigning over tiden, hvis integralareal (over tiden) nøjagtigt svarer til integralarealet af den målte måleværdistigning inden for referencetidsafsnittet 5 og dermed udgør den størst mulige nøjagtighed af en overensstemmende gennemsnitlig stigningsvinkel α henholdsvis m, således at den øjeblikkelige værdi, selv ved forholdsvis stærkt varierende produktstrøm, registreres nøjagtigt, og en nøjagtig bestemmelse af hele 10 massestrømmen også her er muliggjort.

Hensigtsmæssigt kan varigheden mellem to efter hinanden følgende vejecyklusser frit vælges i afhængighed af styrtgodsstrømmens konstans. Det er særligt fordelagtigt, dersom der i løbet af nogle timer gennemfø-15 res et stort antal vejecyklusser, f.eks. flere hundrede eller flere tusinde, og den gennemsnitlige vægtstigning pr. tidsenhed eller den over den totale tid gennem-strømmende mængde udregnes statistisk, hvilket, udfundet på denne måde, svarer til den faktiske gennemstrøm-20 mende mængde med den indledningsvis nævnte nøjagtighed på under ± 2°/°°. I mange tilfælde er det ikke tvingende nødvendigt at tømme vægtbeholderen efter en vejecyk-lus helt før en næste vejecyklus.

En yderligere fordelagtig udførelse af frem-25 gangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at den udregnede værdi for gennemstrømningsmængden omsættes til et styresignal, og at dette som øjeblikkelig værdi føres til et gennemstrømningsmængdereguleringsapparat i produkttilløbet. Herved er det muligt at sikre 30 en konstant forud fastsat henholdsvis ønsket produktgennemstrømningsmængde inden for rammerne af en virksom reguleringskæde i transportledningen.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan styres på en sådan måde, at der, dersom der forefindes midler til 35 afbrydelse af produktstrømmen, sker en registrering af den absolutte størrelse af mængden af det transportere-

DK 163836 B

12 de gods i stedet for en registrering af produkt gennemstrømningsmængden (sat i forhold til tiden). Dette kan opnås ved, at den transporterede styrtgodsmængde kontinuerligt beregnes på grundlag af den beregnede gennem-5 strømningsmængde og en fra vægtudløbets lukketidspunkt løbende tidsmåling. Det løbende tidsmålesignal kan her ved hver ny lukning af vægtudløbet tilbagestilles til 0 henholdsvis dets udgangsværdi, hvorved den mængde styrtgods, der indeholdes i hver fyldning kan udfindes.

10 Dersom opgaven f.eks. består i at lade nøjagtigt 5 tons af styrtgods, f.eks. mel eller korn, løbe igennem, kan de sidste 100-200 kg afgives som enkeltmåling. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan endvidere anvendes til at regulere mængden pr. enkeltfyldning af beholde-15 ren nøjagtigt, idet et til den transporterede styrtgodsmængde svarende styresignal dannes og anvendes til styring af lukkeapparatet ved vægtudløbet. Herved kan på enkel måde sikres, at vægtudløbet åbnes på det rigtige tidspunkt, når nøjagtigt den ønskede fyldnings-20 mængde er opnået i beholderen. Ved anvendelse af en egnet logik til styringen kan også indflydelser, såsom f.eks. åbningstiden eller den kontinuerlige produkttilstrømning, der fortsætter ud over åbningstiden, registreres og udelukkes, således at den forneden afgivne 25 produktmængde i afhængighed af de givne transportbetingelser også har nøjagtigt den rigtige eller ønskede værdi.

Opfindelsen forklares i princippet og eksempelvis nærmere i det følgende under henvisning til tegnin-30 gen. På tegningen viser:

Fig. 1 et skematisk billede af hovedelementerne i et apparat til brug ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, fig. 2 forløbet af den målte styrtgodsvægt pr.

35 tidsenhed under en vejecyklus ved en fremgangsmåde ifølge opfindelsen,

DK 163836 B

13 fig. 3 et diagram over en serie af flere efter hinanden følgende referenceafsnit inden for vægtens lineære måleværdistigning (under en vejecyklus), fig. 4 en principskitse, der viser kombinationen 5 af fremgangsmåden ifølge opfindelsen med en kontinuerlig gennemstrømningsregulering, fig. 5 en målebro til måling af kræfter på en i apparatet indsat vægt, fig. 6 et billede af en straingauge-vægtbjælke 10 til anvendelse ifølge opfindelsen, fig. 7 en principskitse af et apparat, der er anbragt i en lodret forløbende transportledning, og har en skyderstyring i tilførselsrøret, og fig. 8 en principskitse af anbringelsen af et 15 apparat til brug ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen i en skråt forløbende transportledning med mulighed for en skydestyring af tilførselsledningen.

Fig. 1 viser i princippet et vejeapparat, der i et øverste område har en tilførselsledning 2, i sit 20 midterste område en rørvægt 1 og i sit nederste område en afgangsledning 3. Rørvægten 1 er forsynet med en lukkeskyder 4, ved hjælp af hvilken rørvægten l's udløb kan lukkes eller åbnes. Endvidere forefindes også en regneenhed 5 til evaluering af de af vejeapparatet 25 afgivne målesignaler.

Vægten l's hoveddel udgøres af en vægtbeholder 6, der understøttes på trykmåledåser 7 eller på andre -til en hurtig registrering af momentane udvejningsværdier egnede elementer. Vægtbeholderen 6 er ved den 30 viste principskitse anbragt og udformet på en sådan måde, at den selv er en del af transportledningen, dvs. at den er forsynet med et gennemløbsrum, hvis tværsnit svarer til tværsnittet af henholdsvis tilførselsledningen 2 og udløbsledningen 3. Herved sikres, at det 35 gennem tilførselsledningen 2 tilstrømmende produkt uden forstyrrelser forårsaget af vægtbeholderens 6' s

DK 163836 B

14 indvendige tværsnit kan strømme videre ind i udløbsledningen 3.

Trykmåledåserne 7 afgiver et til den målte vægt svarende signal til en omsætter 8, der over et 5 betjeningsapparat 9 er forbundet med en regnemaskine 10. Omsætteren 8 er desuden sluttet til en elektro-pneumatisk omsætter 11, der er forbundet med en pneumatisk cylinder 12 til styring af vægten l's arbejdstakt. Det viste apparat muliggør en simpel elek-10 tronisk registrering af de målte vægtværdier samt videregivelse af disse til regnemaskinen 10 til beregning af den ønskede produktgennemstrømningsmængde (produktmængde pr. tid). Apparatet har endvidere et trykudligningsrør 13 til eliminering af sådanne forstyrrelser, 15 som kan opstå ved, at der kan optræde forskellige trykforhold i tilførselsledningen 2 og udløbsledningen 3. Hertil forbinder trykudligningsrøret 13 i en fri forbindelse uafhængig af lukkeskyderen 4's stilling et rum 14 direkte oven over vægtbeholderen 6 med et 20 rum 15 direkte neden under denne.

Fig. 2 viser forløbet af den målte vægtøgning Q (i kg) over tiden t. Tidspunktet I betegner tidspunktet for lukningen af vægtudløbet, dvs. for afslutningen af lukkeskyderen 4's lukkebevægelse. Det anta-25 ges, at der foreligger en kontinuerlig styrtgodstilstrømning til vægten 1.

Ved lukningen af lukkeskyderen 4 (tidspunktet I) begynder vægtbeholderen 6 at fyldes, hvorunder det dannede udvejesignal svarende til kurven fra udgangs-30 punktet I først stiger noget uregelmæssigt og med tydelige oversvingninger, fordi hele vægtsystemet bringes i svingninger ved den første sammenstødsimpuls og derfor oversvinger. Ved en passende udformet dæmpning indtræder der imidlertid allerede efter kort tid, i det 35 viste eksempel ca. 1 sek., en beroligelse, der tilnærmelsesvis svarer til punktet D. Fra punktet D begyn-

DK 163836 B

15 der nu en lineær stigning af de målte værdier op til punktet E, ved hvilket lukkeskyderen åbnes. I overensstemmelse med det nu følgende udløb af produktet synker belastningen af vægten 1 atter til O-værdien, hvoref-5 ter der på grund af de optrædende træghedsvirkninger endog kortfristet optræder et negativt vægtsignal i vægten. Derefter forbliver lukkeskyderen åben et vist tidsrum, inden den atter lukkes. Efter fornyet lukning (fornyet lukketidspunkt for vægtudløbet henholdsvis af-10 sluttet lukkebevægelse af lukkeskyderen 4) gentager hele processen sig som vist i fig. 2.

Det er ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen væsentligt, at de nødvendige målinger under samtidig tidsregistrering sker i den lineære måleværdistignings 15 område, dvs. i området mellem beroligelsespunktet D og den lineære vægtstignings E endepunkt ved begyndelsen af lukkeskyderens åbning. Punktet Aj. betegner det til målepunktet A svarende tidspunkt, og AGm betegner det af vægten målte vægtudslag. B-j. betegner 20 det til målepunktet B svarende tidspunkt, og BGm er det ved punktet B konstaterede måleværdiudslag for vægten ("vægtudslag"). Måleværdien ved en aflæsning under fortsat tilstrømning af styrtgods omfatter både vægten og impulsen fra den faldende produktstrøm. Der-25 for kan en sådan enkeltmåling aldrig vise den absolutte vægt af det i vægtbeholderen 6 momentant ophobede styrtgods. I det nævnte lineære område for den målte vægtforøgelse sker der nu f.eks. mellem punkterne A og B en måling, der foretages over et meget kort referen-30 cetidsafsnit At. Da det her drejer sig om en meget kortfristet proces, kan der gås ud fra, at Impulsændringen mellem punktet A og punktet B er så overordentligt lille, at der kan ses bort fra denne. Heraf følger, at der ved beregning af differencen mellem AGm 35 samt Βς^, i tilfælde af at referencetidsintervallet er valgt meget kort, optræder en differenceværdi, ved

DK 163836 B

16 hvilken den deri indeholdte impuls' andel af det samlede signal kan anses at være uden særlig betydning, og som således selv, når der kræves stor nøjagtighed, kan anvendes som en tilstrækkelig nøjagtig differenceværdi 5 for differencevægten mellem tidspunktet Af. og Bf..

Betegner man den i forhold til tidsenheden satte vægt af den i vægten indstrømmende styrtgodsstrøm som "styrtgodsgennemstrømningsmængde", fås denne ved forholdet mellem den udfundne differenceværdi og referen-10 cetidsafsnittet som følger, hvor udtrykket: Δ G/Δ t også kan angives som massestrøm pr. sekund = m eller som en stigningsvinkel α (henholdsvis tan a).

BGm - AGm iG

15 Bt ' At ω hvor Δϋ betegner differensmængden, og At betegner varigheden af referencetidsafsnittet.

Derved giver målingen af kurveforløbet inden for referencetidsafsnittet At en korttidsmåling, med hvil-20 ken værdien af den momentane styrtgodsgennemstrømningsmængde nemt og hurtigt og med stor nøj agtighed kan konstateres. Som det ses i fig. 2, er det desuden muligt i området for den lineære måleværdistigning mellem punkterne D og E ikke blot i et enkelt referencetidsaf-25 snit (punkterne A-B), men også under yderligere et referencetidsafsnit mellem punkterne A' og B' at foretage yderligere en lignende måling. Dersom referencetidsafsnittet At herunder vælges lige så stort som mellem punkterne A og B, kan den gennemstrømningsmængdeværdi, 30 der kan udledes af den anden måling, sammenlignes med gennemstrømningsmængdeværdien fra målingen under det første referencetidsafsnit, og dersom der foreligger en afvigelse, kan der udfindes en middelværdi, der med endnu større nøjagtighed udtrykker den gennemsnitlige 35 gennemstrømningsmængde mellem tidspunktet Af. og B1 f..

Ved anvendelse af egnede vejesystemer kan der i det li-

DK 163836 B

17 neære måleværdistigningsområde mellem punkterne D og E uden vanskelighed foretages et antal sådanne enkeltmålinger, der hver gennemføres over identiske referencetidsafsnit At, og efter hver ny måling korrigeres den 5 tidligere bestemte gennemstrømningsmængdeværdi til en ny gennemsnitsværdi.

Den foran angivne måling af differensvægten AG og referencetidsvarigheden At muliggør imidlertid foruden beregningen af den momentane gennemstrømningsmæng-10 deværdi også, dersom det ønskes, ligeledes med stor nøjagtighed at udfinde den totale fyldning af vægtve-holderen 6 indtil dennes tømning, dvs. hele den mellem tidspunktet I og tidspunktet E i vægtbeholderen 6 indfyldte produktvægt. Dette kan nemt ske ved, at 15 den inden for et referencetidsafsnit målte differensvægt AG på egnet måde ekstrapoleres lineært og opregnes, således at vægtdifferencen mellem punktet E og skæringspunktet il mellem den lineære måleværdistig-ningsrettelinie og abscissen (tidsaksen). Denne vægt-20 difference er da en meget nøjagtig bestemmelse af vægten i det af beholderen indstrømmende styrtgods, hvilket forsøgsresultater klart har vist. Dersom der til bestemmelse af måleværdierne anvendes en elektronisk vægt, med hvilken der samtidig kan ske en integral vur-25 dering af måleværdikurven over tiden, er det endog muligt, at det ved hjælp af en egnet elektronisk kreds til beregning af gennemstrømningsmængden eller vægten af det i vægtbeholderen indførte styrtgods målte virkelige kurveforløb kan erstattes af et kurveforløb, der 30 består af f.eks. en gennem punktet E forløbende ret linie, ved hvilken integralet over det tidsrum, der ligger mellem dennes skæringspunkt på abscissen og punktet E er lig med integralet af den faktisk målte kurve over tidsrummet mellem punkterne I og E.

35 Pig. 3 viser muligheden for inden for et forud fastsat større tidsrum at foretage flere vejeprocesser,

DK 163836 B

18 dvs. vejecyklusser. De med "vejning" betegnede udvejninger kan både anses som fuldstændige efter hinanden følgende vejecyklusser over et længere tidsrum og som enkelte referencetidsafsnit inden for en enkelt 5 vejecyklus. Forøgelsen af enkeltmålingerne både inden for en vejecyklus og inden for et overordnet tidsrum i form af en forøgelse af de enkelte vejecyklusser selv fører til en løbende forbedret og nøjagtigere bestemmelse af de søgte værdier på grund af registreringen af 10 et større antal enkelte måleværdier og dermed muligheden for ved udfinding af middelværdien at opnå statistisk forbedrede værdier.

Fig. 4 viser yderligere et principielt udførelseseksempel på opfindelsen, der som en ekstra funktion 15 foruden registreringen af henholdsvis vægten og gennemstrømningsmængden af en kontinuerlig styrtgodsstrøm også kan indstilles og endog reguleres til en ønsket gennemstrømningsydelse. Hertil har det viste apparat et regneværk 23 og et indstillingsapparat 16, der over 20 en første elektropneumatisk omsætter 17 og over en pneumatisk kraftmembran 19 er forbundet med et doseringselement 18 og over en anden elektropneumatisk omsætter 20 er forbundet med en pneumatisk cylinder 21 og en lukkeskyder 22. Vægten 1, (der er identisk 25 med den i fig. 1 viste vægt), tillader her de to forannævnte funktioner. Doseringselementet 18's åbningsstilling indstilles under et referencetidsafsnit Δ t og korrigeres ved hver gentagen måling. Hver registreret gennemstrømningsmængde sammenlignes med en indstil-30 lingsværdi, og den ønskede gennemstrømningsmængde reguleres løbende ved hjælp af doseringselementet 18. Doseringselementet 18 kan i tilfælde af trægt flydende gods også være udformet som en doseringssnegl med variabelt omdrejningstal.

35 Fig. 6 viser skematisk en straingauge-vægtbjæl ke, der ved et apparat ifølge opfindelsen kan anvendes

DK 163836 B

19 til registrering af måleværdierne. Denne har en stiv bjælkedel 30, en bøjebjælke 32 og en flange 34 til overførsel af en derpå virkende kraft P. Bøjebjælken 32 består af et elastisk materiale og er udformet som 5 en art ledfirkant. Hertil har den en i tværsnit håndvægtformet åbning 36, der fortrinsvis er anbragt i bøjebjælken 32 på en sådan måde, at dens længdeakse falder sammen med bøjebjælken 32's længdeakse. Midterdelen af den håndvægtformede åbning 36 har et rektan-10 gulært tværsnit. De til håndvægtens "vægte" svarende afsnit har derimod et cirkelrundt tværsnit. Hvert af åbningen 36's i tværsnit cirkulære afsnit svarer til to ledsteder 38 og 40 henholdsvis 42 og 44 af en ledfirkant, og disse afsnit betegnes derfor i det fæl-15 gende som "ledsteder 38, 40, 42, 44". Når en kraft P indvirker på flangen 34, deformeres bøjebjælken 32 hovedsageligt i området ved dens fire ledsteder 38-44. Bøjebjælken er over sin bjælkedel 30 fast forbundet med en fast basis.

20 Den håndvægtformede åbning 36 begrænses i tværretningen i det væsentlige af to symmetrisk i forhold til bøjebjælkens længdeakse anbragte bjælkeagtige bøjeelementer 52 og i længderetningen af to endedele 54. Endedelene forbinder parvis to modsat hinanden be-25 liggende ender af bøjeelementerne 52. Den derved dannede konstruktion af bøjebjælken 32 er derfor i det væsentlige parallelogramformet.

Ved de steder af de udvendige bort fra hinanden vendende ydersider af bøjningselementerne 52, der de-30 formeres kraftigst, når bøjebjælken 32 påvirkes med en kraft P, er der anbragt elektromekaniske omsætterelementer 56. Da dette er ledstederne 38-44, er omsætterelementerne 52 fastgjorte til de henholdsvis oven over og neden under ledstederne værende afsnit af 35 ydersiderne af bøj eelementerne 52. Fortrinsvis har de fire omsætterelementer 56 straingauges, og to af dem har eventuelt desuden kompensationsmodstande.

DK 163836 B

20

Som det ses i fig. 5, er omsætterelementerne 56 på sædvanlig måde indkoblede i en målebroforbindelse.

Denne målebroforbindelse forsynes ved indgangssiden med spændingen Uin og afgiver ved udgangssiden et til 5 kraftmålesignalet korresponderende signal Uou^.. Omsætterelementerne kan her enten bestå af en parallelkobling eller af en seriekobling af en kompensationsmodstand og en straingauge eller af en kombination af den nævnte parallel- og seriekobling.

10 Det i fig. 6 viste apparat er endvidere forsynet med en sikringsstang 60, der ved overbelastning understøtter bøjebjælken 32 og ved sin bageste ende 62 er stift forbundet med den stive bjælkedel 30 og den dertil fastgjorte endedel 54 af bøjebjælken 32. For-15 målet med sikringsstangen og dens udformning er imidlertid uden betydning for den yderligere beskrivelse af opfindelsen.

Fig. 7 og 8 skal kun i princippet vise den praktiske anvendelse af et apparat til udøvelse af frem-20 gangsmåden ifølge opfindelsen, både ved en lodret forløbende transportledning (fig. 7) og ved en skråtforlø-bende transportledning (fig. 8). Ens konstruktionselementer er i de to figurer betegnede med samme henvisningsbetegnelser .

25 I fig. 7 forløber vægtbeholderen 73's tilfør selsledning 71 og udløbsledning 72 lodret, medens transportretningen forløber skråt i fig. 8. Vægten, der i fig. 7 og 8 ikke er betegnet med noget henvisningstal, er indskudt mellem tilførselsledningen 71 og ud-30 løbsledningen 72.

Produktstrømmen Q føres til vægten gennem tilførselsledningen 71. Enden af tilførselsledningen 71 har en reguleringsskyder 78, der kan forskydes ved hjælp af en motor 80. Herved kan den i vægtbeholderen 35 73 indtrædende godsstrøm indstilles efter ønske.

Vægtbeholderen 73 har forneden en lukkeskyder 76, der fra sin i fig. 7 og 8 med fuldt optrukken linie

DK 163836 B

21 viste lukkede stilling kan drejes mod siden til en (i fig. 7 og 8 med streg-priklinie vist) åben stilling, således at vægtbeholderen 73 frigives, hvorefter det i vægtbeholderen 73 ophobede gods (Q, 2) kan udtømmes 5 i udløbsledningen 72.

I fig. 7 er vægtbeholderen 73 over et skematisk vist måleapparat 70 ophængt på et holdestel 77, og uønskede bevægelser elimineres ved hjælp af stabilisatorer 82, der er anbragt på egnet måde. I fig. 8 er 10 vægtens hus henholdsvis vægtbeholderens 73's optagelseshus over et egnet måleapparat 70 fastgjort til en stolpe 74. Også her findes stabilisatorer 82 i egnet form til at holde vægtens stilling stabil. Som måleapparat 70 kan der anvendes alle egnede måleapparater 15 til en hurtig (elektronisk) registrering af optrædende vægtforskelle, f.eks. et straingauge-måleapparat som det i fig. 4 og 5 viste.

Det vil forstås, at de i fig. 7 og 8 kun i princippet viste udførelser af et apparat til udøvelse af 20 fremgangsmåden ifølge opfindelsen er forsynede med et egnet elektronisk apparat til gennemførelse af de til fremgangsmåden ifølge opfindelsen nødvendige måleværdiregistreringsoperationer, sty-rings- og reguleringsoperationer. Et sådant apparat er rent principielt beteg-25 net med henvisningsbetegnelsen 75 i fig. 7. Ved hjælp af dette apparat skal, hvilket ikke er nærmere vist i fig. 7, alle nødvendige signaler registreres, forarbejdes og videreføres, hvorfor især signaloptagelsen fra kraftmåleren 70, styringen af lukkeskyderen 76 og 30 styringen af indstillingsmotoren 80 kan ske på egnet måde ved hjælp af apparatet 75.

Godset Q, der er transporteret ind i tilførselsledningen 71, indføres i vægtbeholderen 73 i afhængighed af reguleringsskyderen 78's stilling. Når 35 vægtbeholderens lukkeskyder 76 er lukket, falder produktet ned på lukkeskyderen 76 og ophobes på denne i

Claims (8)

1. Fremgangsmåde til måling af gennemstrømningsmængden af styrtgods, der kontinuerligt tilføres en ve-35 jebeholder (6), hvor vægtværdier fra vejebeholderen (6) samt den tilhørende måletid tilvejebringes og tidsmå- 23 DK 163836B lingen igangsættes efter begyndende udslag i vejesyste-met og vejebeholderen (6) tømmes efter hver vejecyklus, ved hvilken fremgangsmåde der ud fra et antal enkeltafvejninger dannes vægtmåleværdier, kendetegnet 5 ved, at der anvendes et lineært måleområde med tidsafstand såvel efter afspærring af vejebeholderens (6) udgang (4) som før genåbning af denne udgang, at der foretages kalkulation af den gennemsnitlige måleværdistigning, at der i det pågældende måleværdiområde væl- 10 ges mindst to vægtmåleværdier, at der dannes difference mellem disse måleværdier, og at der ved division af denne differens med tiden udløbet mellem nævnte måleværdier foretages kalkulation af gennemstrømningsmængden pr. tidsenhed.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kende tegnet ved, at varigheden af tiden udløbet mellem nævnte to måleværdier vælges at ligge i området 0,05-10 sekunder, fortrinsvis i området på 0,2-7 sekunder.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, k e n - 20 detegnet ved, at nævnte tid vælges i relation til vejebeholderens nederste og midterste fyldningsområde efter spærring af vejebeholderens (6) udgang (4).

4. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at varigheden mellem to efter hinan- 25 den følgende vejecyklusser vælges i afhængighed af styrtgodsstrømmens konstans.

5. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, kendetegnet ved, at der med korte tidsmellemrum gennemføres et stort antal vejecyk- 30 lusser, og at den gennemsnitlige vægtstigning pr. tidsenhed eller den i løbet af hele tiden gennemstrømmende mængde udregnes statistisk.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at der tilvejebringes et til den 35 transporterede styrtgodsmængde svarende styresignal, som anvendes til at styre afspærringen af vejebeholderens udgang. 24 DK 163836B

7. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, kendetegnet ved, at den udregnede værdi af gennemstrømningsmængden (m) omsættes til et styresignal, og at dette som øjeblikkelig værdi til 5 regulering af gennemstrømningsmængden til en ønsket værdi føres til et gennemstrømningsmængderegulerings apparat i produkttilløbet.

8. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at på 10 grundlag af den beregnede gennemstrømningsmængde og en løbende tidsmåling fra vejebeholderens afspærring bestemmes den transporterede styrtgodsmængde kontinuerligt og/eller begrænses til en forud fastsat værdi.