JPS60157019A - 物質流の連続的重量決定用測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、モータによって駆動される一定回転数の羽根
車を具え、物質流が供給装置を経由して羽根車の軸線領
域に供給され、かつ羽根車の案内羽根によって物質流が
加速され、この除虫ずる駆動トルクの変化が通過量をめ
るための測定量として使用される物質流、特に穀物の実
またはその粉砕生成物のようなばら荷の流れの連続的重
量決定用測定装置に関するものである。

多くのばら荷の場合に必要となるように、物質流の正確
な重量決定を行うには、順次秤量容器な再び空にするの
が普通である。この方法には、連続的物質流が絶えず中
断されるほか、機械的にも費用が多くかかる欠点がある
。

物質流の連続的重量決定を行うには、実際にコンベヤベ
ルトばかりのみが使用されており、この場合にはばら荷
を載せたコンベヤベルトの重量を連続的に測定する。こ
の方法は多くのプロセスにおいて使用できず、これはこ
の方法が一方では全く金のかかる方法でありかつ他方で
はダストが洩れないように実施するのが極めて困難であ
るからである。

流し込むことができる固体物質の既知の連続的計量方法
は、輸送物を所定の落下高さから衝突板上に落下させ、
この衝突板における衝突力を測定することからなる。い
つも同じ条件を維持できることを前提条件とすれば、衝
突力は輸送の強さく　１ｒ′６ｒｄｅｒｓｔ五ｒｋｅ）
に比例する。落下高さおよびばら荷と衝突板との間の摩
擦のような測定条件を十分な精度が得られるようにいつ
も同じに維持することは不可能である。特に下部測定領
域では空気が渦を巻くために誤差が生じ、このためこの
方法は重量をめる際に要求されるように測定精度に対す
る要求が高度である場合には使用できない。

石炭粉末または粉鉱のような製鉄工業において空気輸送
されるばら荷の質量または分量をめるには、西独国特許
公開第２５４４９７６号公報に従って、運動粒子と回転
基準物体（Ｂｅｚｕｇｓｋδｒｐｅｒ）とが結合した場
合に生ずる慣性力（コリオリの力）を計量に利用する。

この場合には物質流は放射状案内羽根を具えた円板の実
際的に全表面上に軸線方向に運ばれ、ここでばら荷は円
板の回転軸線に対して本質的に直角方向に遠心作用によ
り飛ばされる。一定の回転数で回転している回転板のト
ルクはコリオリの力に応じて変化し、この際トルクの変
化は流れている計量すべき物質の質量にほぼ比例する。

回転トルクの変化に伴って、円板を駆動するモータの入
力が変化し、そのためモータの消費電流を測定すること
ができ、物量の流れを測定するための尺度としてこの消
費電力を使用することができる。製鉄工業において混合
量を決めるために使用するには西独国特許公開第２５４
４９７６号に記載されている装置で間に合うかもしれな
いが、純粋なばら荷の流れ、例えば穀物の実の流れの通
過量を正確にめるにはこの装置では不十分である。回転
円板の案内羽根の実際的に全表面に対して直角にばら荷
を供給すると、案内羽根と接触した際に制御されてない
はね返り作用が生じるので、測定精度に悪影響を及ぼす
。粒子が円板の半径のどの位置に現われるかによって、
案内羽根による加速距離は長さが異なり、このため粒子
と案内調車との間の摩擦が異なった値になることによる
影響が測定結果に入る。しかもモータ入力の測定は、効
率の変動が非線形でありかつ支持摩擦が変化するため、
比較的不正確である。

本発明の目的は、物質を加速した際に生ずるトルクの変
化を連続的な重量決定が高い精度で行われるように測定
することができる測定装置を提供することにある。この
際、個々の粒子ができる限り同じ加速条件を受けかつ駆
動トルクに影響を与える副作用を遮断することが本質的
に問題である。

かかる目的は、モータによって駆動される一定回転数の
羽根車を具え、物質流が供給装置を経由して羽根車の軸
線領域に供給され、かつ羽根車の案内羽根によって物質
流が加速され、この除土ずる駆動トルクの変化が通過量
をめるための測定量として使用される物質流、特に穀物
の実またはその粉砕生成物のようなばら荷の流れの連続
的重量決定用測定装置において、羽根車の外周から中心
点に向けて延在している案内羽根が軸線方向の供給領域
の前方で終端していることを特徴とする物質流の連続的
重量決定用装置により達成される。

本発明装置の好適な実施形態は実施態様項に記載されて
いる。

本発明における羽根車の構成は、物質流が妨害となる衝
突作用を受けずに羽根車の中心領域に供給され、次いで
案内羽根に放射状に供給されることを保証する。案内羽
根と案内羽根との間でどの粒子も同じ加速条件を受ける
ので、流れ全体の質量は駆動トルクの変化によって極め
て正確に測定される。加速距離はどの粒子にとっても同
じ長さになる。これは、羽根車の中心供給領域が物質流
を案内羽根の方向に放射状に方向変換させる案内装置を
具えることにより達成される。案内装置は円錐形に形成
されていて、円錐の先端が物質流に対向しているのが好
ましい。案内装置が衝突板として構成されていて、その
上にばら荷からなる円錐が形成される場合には、それで
十分である。

物質流は案内装置から羽根車ハウジングの衝突領域内に
達する。この羽根車ハウジングは羽根車の遠心作用領域
に対向していて、羽根車の軸に斜に延在する衝突領域と
して形成されている。

この衝突領域は羽根車の軸に対して４５°の角度で延在
しているのが好ましい。供給装置は中心供給領域まで延
在している供給ホッパと、その前方に配置されているゲ
ートとがら構成するのが好ましい。ゲートとしては小室
に分れているホイールゲートまたはらせん管を使用する
のが好ましい。

小形ゲートが設けられていない場合には、−緒に吸い込
まれる空気流によって測定結果に誤差が生じることがあ
る。この場合には、羽根車ハウジングの出口室から物質
流の供給領域に通ずる空気戻し管を設けるのが有利であ
る。

羽根車駆動用モータは揺動するように取り付けられかつ
トルク測定装置と連結されているのが有利である。

羽根車駆動用モータの軸線方向に延在している力吸収装
置はトルク測定装置として作用し、このトルク測定装置
はリンク仕掛けを介してモータハウジングと連結されて
いる。単位時間当りの質量の流れに較正されている表示
装置並びに全指カウンタが力吸収装置に関係づけられて
いる。

物質流と羽根車の駆動に必要なトルクとの相互関係を明
らかにするために、下記のように計算によって証明を行
う： 運動（回転ン基準系（第２図参照〕において、粒子ｄｍ
にはコリオリのカＦ。が作用している。このコリオリの
力Ｆ。は角速度ωに直角に働きかつ粒子速度■に直角に
働く。コリオリのカはいずれの半径に対しても同一であ
り、当該質量要素ｄｍに対しては次式で表わされる： ｄＦｏ−２ａ＋−Ｖ−ａｍ 質量要素ｄｍは質量ｍ−ρ・Ｖ（ρ−密度、ｖ−容積）
という関係式に基いて計算すると、次式で与えられる； ａｍ−ρ・ｄＶ 容積要素ｄＶは回転の中心点から距離ｒのところに位置
する断面Ａから次式で与えられ、ｄＶ　−Ａ−ｄｒ 従って質量要素ａｍは次式で与えられる：ｄｍ　−Ａ−
ｐ−ａｒ コリオリの力を表わす式に代入すると次式が得られる： ｄＦｃ−２ω−ｖ−Ａ−ｐ＠ｃｌｒ 積Ａ・ρ・Ｖは当該容積要素についての単位時間当りの
質量の流れに等しいので、次式が得られる：そこで次式
に与えられるように質量の通過量ふとコリオリの力Ｆ。

との間の関係が明らかになり、コリオリの力はその性質
のために羽根車の回転とは反対の方向を向いており、ま
た制動トルクが生じる： ｃｌＦｃ　−２ω−ｍ−ｄｒ この関係式から、トルクτ。−Ｆ。ｘｒとなり、この場
合にはＦ。上ｒとなるから、次式が得られる：ａｒｏ−
ｒｄＦｏ−２ω＠Ｍ−ｒｄｒ 制動トルクτ。は羽根の長さ全体にわたって積分するこ
とにより得られ、次式で表わされる：→τ。−ｍ・ω（
Ｒ−Ｒ，） 　１ この式から、羽根車の一定な駆動に必要なトルクは質量
の通過量に正確に比例することが明らかである。またこ
の結果は実際の実験によって確認された。

測定装置の実際の構造では、物質流をできる限り一様に
渦の生じないように羽根車に供給することおよび羽根車
から反作用を生ずることなく送出することか問題になる
。次に本発明を第１図に示す実施例について一層詳細に
説明する。

ハウジングｌ内に揺動するように配置されているモータ
２は軸６を介して羽根車ハウジング７内に配置されてい
る羽根車８を駆動する。このモータは荷重とは無関係に
羽根車８を一定の回転数で駆動するように制御する。羽
根車８の軸線方向の供給領域において羽根車ハウジング
７に供給ホッパ１０を取付け、その前に小室に分かれて
いるホイールゲー）１１を連結する。羽根車８の案内羽
根１２は、中心の軸線方向の供給領域９の外方に、物質
流ができる限り妨害を受けずに案内羽根１２の間に到達
するように設ける。半径方向の方向変換は円錐形案内装
置１８によって助けられる。

かかる測定装置の作動方式は次の通りである：矢５で示
す物質流、例えば、小麦のような穀物−の実の流れは、
小室に分かれているホイールゲート１１を介して供給ホ
ッパＩＯに一様に案内され１一定の回転数で回転してい
る羽根車の軸線方向の領域９内に達する。羽根車の外径
において約１０ｍ／秒の周速度が生じる回転数が穀物の
実の場合に適切であることが分った。この、ようにして
できる限り妨害を受けずに案内羽根１２の間で半径方向
に輸送されてきた粒子は、羽根車によって各粒子に対し
て同様な条件下に、遠心作用で半径方向に外方に飛ばさ
れる。羽根車７は遠心作用で外方に飛ばされる位置の範
囲内において羽根車の軸線に対して約４５°傾斜したハ
ウジング壁を有しているので、遠心作用で外方に飛ばさ
れた粒子は後方の排出通路内で向きを変え、流出室１４
を通って排出される。このようにして羽根車は跳ね返る
粒子によっては意味ある影響を受けない。

モータ２によって生じる駆動トルクは羽根車８を通って
送り出される物質流の質量とは無関係である。モータ２
はリンク仕掛け４を介して、回転軸に平行に配置した力
吸収装置８を介在させて、揺動するように吊下げられて
おり、１５だけによって回動可能に案内されるので、反
動トルクによって生じるモータハウジングのねじれは力
吸収装置８に移される。吸収された力は表示装置１６に
よって現在の通過量として直接に９／ｈで表わされる。

この通過量はインテグレータによって積算され、読み取
るためにカウンタ１７に移される。

小室に分れているホイールゲート１１は、制御されてい
ない空気流が羽根車によって加速されかつ測定結果に影
響を与えるのを防止する。またらせん管もこれと同じ作
用をすることができる。

連行された空気流の補給は出口室１４から供給領域に通
ずる空気戻し管１８によっても行うことができる。この
連結管によって羽根車の受入れる最大空気量が絶えず供
給され、従って常に同じ空気量が加速される。従って測
定結果は空気によって正しくな砂値になることはない。

また測定装置は図示した水平位置とは異なる位置に取り
付けることができる。垂直配置までの任意の角度が可能
である。必要条件は、羽根車の中心への供給が保証され
ていて、羽根車ハウジングからの物質の流出が妨害され
ずに行われることである。

第８図はかかる配置の一例を示し、この配置では駆動モ
ータ２は垂直に取り付けられており、ベンチレータ２θ
によって生じる空気流により冷却されている。ばら荷の
流れ５は円錐体１８で羽根車の案内羽根の方に向きを変
える。

本発明の測定装置は計量分配はかりとしても使用するこ
とができ、このためには計量分配素子、例えば、小室に
分かれているホイールゲート１１を羽根車の前方に取り
付ける。計量分配素子の回転数は調整装置によって羽根
車のトルクが所望の目標値に合致するように調整される
。この目標トルクは所望の物質流に比例する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一例の断面図１ 第２図は本発明装置における質量素子（粒子）ｄｍ　、
コリオリの力Ｆ。、粒子速度Ｖ、角速度ω、回転の中心
点からの距離ｒ１羽根の内径Ｒ１およびその外径Ｒａと
の相互関係を示す線図、第８図は本発明装置の他の例の
断面図である。 １・・・ハウジング　２・・・モータ ８・・・力吸収装置　４・・・リンク仕掛け５・・・物
質流を示す矢（ばら荷の流れ）６・・・羽根車の軸 ７・・・羽根車ハウジング（衝突領域）８・・・羽根車
　９・・・供給領域 １０．１１・・・供給装置（１０・・・供給ホッパ、１
１・・・小室に分かれているホイールゲート） １２・・・案内羽根　１８・・・案内装置（円錐体）１
４・・・出口室　１５・・・案内部 １６・・・表示装置　１７・・・全量カウンタ１８・・
・空気戻し管　２０・・・ベンチレータ手　続　補　正
　書 昭和６０年３月１１日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示 昭和５９年特許願第２６７５５４号 ２４発明の名称 物質流の連続的重量決定用測定装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 氏　名　クラウス・フリードリッヒ ４、代理人 ５、補正の対象　図面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　モータ（２）によって駆動される一定回転数の羽根
   車（８）を具え、物質流が供給装置（１０，１１）を経
   由して前記羽根車の軸線領域に供給され、かつ前記羽根
   車の案内羽根（１２）によって前記物質流が加速され、
   この原生ずる駆動トルクの変化が通過量をめるための測
   定量として使用される前記物質流、特に穀物の実または
   その粉砕生成物のようなばら荷の流れの連続的重量決定
   用測定装置において、 前記羽根車（８）の外周から中心点に向けて延在してい
   る前記案内羽根（１２）が前記軸線方向の供給領域の前
   方で終端していることを特徴とする物質流の連続的重量
   決定用測定装置。 λ　前記羽根車（８）の前記軸線方向の供給領域（９）
   が前記物質流を前記案内羽根（１２）の方向に放射状に
   方向変換させる案内装置（１８）を具える特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 ＆　前記案内装置（１８）が円錐形に形成されている特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の装置。 表　前記供給装置が前記軸線方向の供給領域（９）まで
   延在している供給ホッパ（１０）と、この前方に配置さ
   れているゲー）　（１１）とからなる特許請求の範囲第
   １〜８項のいずれか一つの項に記載の装置。 ＆　前記ゲートとして小室に分かれているホイールゲー
   トまたはらせん管が使用されている特許請求の範囲第４
   項記載の装置。 ａ　羽根車ハウジング（７）の出口室（１４）から前記
   物質流の前記供給領域に導く空気戻し管（１８）を具え
   る特Ｆｒｆ請求の範囲第１〜４項のいずれか一つの項に
   記載の装置。 Ｉ　前記羽根車ハウジング（７）は、前記羽根車（８）
   の遠心作用領域に対向していて、前記羽根車の軸に斜に
   延在する衝突領域として形成されている特許請求の範囲
   第１〜６項のいずれか一つの項に記載の装置。 ＆　前記衝突領域（７）が前記羽根車の軸（６）に対し
   てほぼ４５°の角度で延在している特許請求の範囲第７
   項記載の装置。 ９、　前記羽根車（８）駆動用の前記モータ（２）は揺
   動するように取り付けられかつトルク測定装置と連結さ
   れている特許請求の範囲第１〜８項のいずれか一つの項
   に記載の装置。 １０、前記羽根車（８）駆動用の前記モータ（２）の軸
   線方向に延在している力吸収装置は前記トルク測定装置
   として作用し、前記トルク測定装置はリンク仕掛けを介
   して前記モータハウジングに連結されている特許請求の
   範囲第９項記載の装置。 ＩＬ　単位時間当りの質量の流れに較正されている表示
   装置（１６）並びに全量カウンタ（１７）が前記力吸収
   装置（８）に関係づけられている特許請求の範囲第９項
   または第１０項記載の装置。 ■　前記ゲー）（１１）の通過量を前記羽根車（８）の
   目標トルクに対応するよう調整することによって前記ゲ
   ー）（１１）が計量分配素子として作用する特許請求の
   範囲第４項または第５項記載の装置。