SE522206C2 - Anordning vid apparater för mätning av massflödet hos främst partikelformigt material - Google Patents

Description

70 75 20 25 30 522 206 Det finns en andra metod att väga en kontinuerlig ström av rinnande material, som. inkluderar styrande anordningar för att rikta materialet nedåt med formen av en ränna fram till en vägningsanordning där, i materialflödets riktning, är ar- rangerad ett andra plan i en bestämd riktning relativt verti- kalplanet och kraften mot detta plan mäts. En tredje metod består av, att nämnda andra plan är utformad med en successiv ändring av krökningsvinkeln varvid den uppstàende centripe- talkraften mäts. En fjärde metod att bestämma massflöde be- står av att kraften som uppstår, när massflödet bringas att abrupt ändra riktningen, varvid en vinkelställd platta träf- fas av flödet och stötkraften på nämnda platta är måttet på massflödet. beträffande de tre Emellertid. måste, sistnämnda metoderna, flödets hastighet bestämmas av en signal, som representerar materialets hastighet på det ställe där kraften mäts, efter- som materialets hastighet på grund av gravitationskraften är i konstant ökning på grund av de lutande planen.

De flesta principerna för vägningsapparater av dessa och lik- nande typer, utom för transportbandvågar, utelämnar av prak- tiska skäl hastighetssignalen och massflödet får bestämmas genom kalibrering med ett känt materialflöde, varvid det förutsätts att dess hastighet är konstant under normal drift.

Ett exempel på utrustning för att alstra en hastighetssignal visas i patentet US nr. 5,002,l40, där ett vinghjul är place- rat där materialet lämnar vägningsplattan och stöter emot hjulet så att det roterar proportionellt mot materialets has- tighet. Av tillförlitlighetsskäl är' metoden begränsad till lämpliga material. Vidare, eftersom hastighetssignalen repre- K:\Patcnt\0l00Slseßlutüäreläggandejnl.don, 2003-10-27 70 15 20 25 30 522 206 senterar utgångshastigheten för materialet representerar det inte medelhastigheten av materialet, när det glider över Det är även känt från WO patentansökan 93/16356 och OO850036.5 plattan. patentansökan EPO att beräkna medelhastigheten från ändringen av flödets profil, när partikelformigt materi- al accelereras längs en lutande vägningsplatta. Vid den för- sta skriften görs detta genom att fästa plattan med lastmä- tande organ på två skilda nivåer längs den lutande plattan.

Ett tredje frik- Därigenom bestäms lasten och medelhastigheten. lastmätande organ ingår för att bestämma nßterialets tionskraft mot plattans yta. Storlekarna hos krafterna som uppstår relativt flödesstorleken är relativt liten, varvid antalet stödjande och vridbart lagrade punkter i kombination med den obetydliga lasten som överförs till mätorganen gör den visade konstruktionen ömtàlig. Speciellt när små diffe- renser mellan två uppmätta laster utgör vad som skall mätas.

Vid den andra skriften är plattan fäst i en central punkt, kring vilken såväl momentet som den vertikala lasten mäts, vilket ger högre mätnoggrannhet. Genom att kombinera den upp- mätta vikten och momentet, erhålles medelhastigheten, men därutöver behövs extra anordningar för att mäta friktions- kraften. En annan känd apparat beskrivs i WO patentansökan 93/22633 där två av de ovan beskrivna mätprinciperna är kom- binerade; en lutande platta är följd av en stötkraftsplatta, från vilkas utgàngssignaler massflödet kalkyleras, men fort- farande korrigeras inte för friktionsfel. De två uppmätta signalerna från de ovan exemplifierade apparaterna, processas i en elekronikapparat, som även producerar en signal motsva- rande den totala materialmängden som vägts ut.

I samband med den tredje beskrivna principen finns ett patent US 5,970,802, där den materialavkännande delen är fäst vid en mätgivare, som mäter åtminstone två mätvärdeskvantiteter, el- K:\Patem\0l 0082seßluliöreläggandeinlxloc, 2003-10-27 10 75 20 25 30 522 206 ler flera mätgivare, som mäter laster och moment på flera punkter på den materialavkännande delen. Från dessa utsigna- ler representerande lasten och hastigheten kalkyleras materi- alflödet, varvid också som option flödessignalen huvudsakli- gen är oberoende av friktionen mellan materialet och den ma- terialavkännande delens yta på samma sätt som beskrivs i ex- emplet ovan.

Andra kända exempel av den tredje principen att mäta parti- kelflöden 2947414 och den fjärde principen US 4,l57,66l. som nämns ovan är patenten US 5,752,545 och DE Inget av dessa inkluderar något förslag till att bestämma hastigheten och de måste kalibreras med en känd mängd material. För att kalibre- ra en flödesmätare verkande efter den fjärde principen finns ett förslag i patent US 5,798,466, där detta utförs genom att temporärt avbryta flödet och samla och väga upp denna materi- alkvantitet. Detta är speciellt viktigt vid denna mätprincip eftersom stötkraften på grund av nmterialet är beroende av dess struktur (det uppstår plastisk eller elastisk stöt).

Hastighetsmätande enheter, som generellt kan användas för att känna hastigheten av partikelformigt material, är endast i princip kända som förskjutningsgivare (s.k. mus) för att man- övrera pilen pà en datorskärm och ett exempel pà en sådan an- ordning är patentet US 4,794,384. använd som en förskjutningsgivare.

I det patentet är enheten Samanfattning av uppfinningen Det är ett ändamål med denna uppfinning att åstadkomma en ap- parat av det slag som refereras till ovan, som ger en enkel och exakt funktion med stadig mekanisk konstruktion för att mäta rörelsen eller hastigheten på partikelformigt material hanterat och mätt enligt de mätprinciper som nämns ovan.

K:\Palent\0l 0082sc\Slulföreläggande.in1.doc, 20034 0-27 70 75 20 25 30 522 206 Den optiska rörelse-mätgivaren som nämns ovan innefattar en ljuskälla vinklad mot en underliggande yta och med koherent ljuskälla, som ger ett spräckligt ljusmönster på ytan. Ytan består vid denna applikation av det partikelformiga materia- let som passerar, vilket ger det spräckliga mönstret. Detta ljusmönster reflekteras tillbaka till en plan area bestående av ett antal fotodetektorceller, vilka översätter mönstret till en elektronisk signal, som representerar förflyttningen och dess riktning.

Med ett lämpligt datorprogram kommer denna signal att repre- sentera partiklarnas hastighet och ytterligare program att ge delen och partiklarnas medelhastighet. Mellan den optiska partikelflödet är ett fönster av hàrdglas placerat. Enheten är placerad just på stället där hastigheten bör mätas.

Vid transportbandvågen är denna plats den där vägningsenheten är placerad, varvid fel på grund av bandslirning elimineras, till exempel mot undersidan av transportbandet eller mot nå- gon av rullarna på vägningsenheten.

Vid metoden med ett sluttande plan, varvid materialet accele- reras längs nämnda sluttande plan, där medelhastigheten över planet kan bestämmas genom en samtidig momentmätning på det sätt som beskrivits ovan, placeras mätenheten nära mitten av sagda mätande plan.

Vid metoden där det lutande planet övergår till en krökt del, som resulterar i en centripetalkraft, placeras enheten just vid den delen av planet där krökningen börjar. förhållande till Vid impulsplattan, placerad i. en vinkel i materialflödet, placeras enheten just där materialströmmen K:\Palent\0l0082se\Slut1öreläggand:.inl.doc, 2003- l 0-27 70 15 20 25 30 522 206 lämnar den materialinriktande kanalen innan den träffar im- pulsplattan. Översiktlig beskrivning av ritningarna Fig. 1 visar en schematisk sidovy av en flödesmätare innefat- tande principer av föreliggande uppfinning tillämpad på meto- den där materialet glider längs ett sluttande plan; Fig. 2 visar en schematisk sidovy av en komplett flödesmätare innefattande principerna enligt figur 1.

Fig. 3 visar en schematisk sidovy av en komplett flodesmätare innefattande principer av föreliggande uppfinning tillämpad på metoden där materialet glider längs ett sluttande plan där sluttningens riktning längs vägningssträckan successivt änd- ras mot horisontalplanet.

Fig.4 visar en schematisk sidovy av en komplett flodesmätare innefattande principer av föreliggande uppfinning tillämpad på metoden där materialflödet är abrupt tvingat att ändra sin riktning orsakat av en vinkelställd platta som träffas och en impulskraft uppstår.

Beskrivning av föredragna utföringsformer Fig. l visar en grundläggande utföringsform av uppfinningen där det vägda materialet glider längs ett sluttande plan. Ma- terialet glider längs inloppsplattan 2, i form av en ränna eller rör, uppifrån sett med en vinkel ø och kontinuerligt över mätplattan 3 och utloppsplattan 4. Mätplattan uppbärs av en fästanordning 5, vars ena ände är fäst till en lastmätgi- vare 6, vilken är utförd att enbart mäta kraften G i vertika- la centrumlinjens 7 - 7 riktning eller parallellt med densam- ma. Den andra änden av givare 6 är fäst till underlaget 8.

Vid mätplattans 3 centrum är hastighetsmätgivaren 9, med sin reflekterande lyspunkt, placerad och monterad så att den av- K:\Patenl\0l Omšlseßlutförcläggandc.inl.doc, 2003-10-27 70 75 20 25 30 522 206 känner materialpartiklarnas spräcklighet. Lastmätgivaren 6 och hastighetsmätgivaren 9 är via kablar 10 anslutna till in- strumenteringen. Lastmätgivaren är försedd med en signalan- passare ll, från vilken den är ansluten till kalkyleringsen- heten 12. Utsignalerna från denna är bland annat flödessignal 13 och utvägd kvantitet 14.

Materialets ingångshastighet till plattan 3 är vl och ut- gångshastigheten V2. Höjden hl är höjden av sektionsarean på det inkommande materialet och hg är utloppsareans höjd. För att illustrera hur ett kontinuerligt flöde beter sig, när det glider med konstant gravitation längs den lutande plattan, visas massans volym med längden ll vid inloppet, som motsva- rar volymen V = hl * ll * b, där b (icke visad på ritningen) är bredden på mätplattan 3. Vid utloppet har samma volym ändrat sina dimensioner till V = hg * 12 * b. Arean är marke- rad med två lika stora dubbelsektioneringar på figuren. Under sträckan från plattans ingång till utgången har hastigheten till vy. ändrats från vl Det kan visas att den relativa änd- ringen av hastigheten (vl - vy)/(vl + vy) är omvänt proportio- nell mot den relativa höjdändringen hos materialet på väg- (111 " h2)/(h1 + h2)- mätning är oberoende av lastens tyngdpunkt, (G), och det kan visas att materialflödet (q) är lika med: ningsplattan Eftersom lastmätgivarens 9 så är mätningen (h1 + h2)/2/ ett mått på vikten som motsvarar medelvärdet q = C * G * (V1 + Vä)/2 där C är en konstant.

Eftersom medelhastigheten i mitten på plattan bestäms direkt i en, punkt, kommer eventuell friktion från. materialet mot plattans yta, som ger en ändring av hastigheten, att kompen- seras för, eftersom det är den verkliga hastigheten som mäts.

Vidare ger detta arrangemang en precis, teoretisk bestämning K:\Patent\0l Oflßheßluttöreläggandejnl.doc, 2003-10-27 10 75 20 25 30 522 206 av kraften G, på grund av att accelerationen är konstant längs den mätande plattan och tillsammans med bestämningen av hastigheten i fördelen att plattans mellersta del, uppnås mätomràdet kan förberäknas.

Fig. 2 visar en schematisk sidovy av en komplett flödesmätare innefattande principerna enligt figur 1. Materialet glider längs inloppsplattan (visas inte på figuren) över till mät- plattan (rännan) 15, som är försedd med sidoplattor 15a och vid sitt centrum på båda sidor triangulära plattor 16. Under- sidan av plattorna 16 är fästa vid ett vàgdon för mätning av vertikallasten. Vågdonet består av en ram i parallellform med två pelare 17 och 18 i vars ändar ett par plattfjädrar 19 är styvt infästa. Pelaren 18 är fäst till en L-formad ram 20, som vilar på underlaget 21. På pelaren 17 sitter en konsol 22, som uppbär en lastmätgivare 23. Denna enhet är av konven- tionell balktyp med töjningsgivare, som avkänner lasten tvärs balkens längdaxel och via plattfjädern 24 uppbär den lasten på pelaren 17, till klacken 25. varvid fjädern 24 i sin nedre ände är fäst Just vid mitten av plattan 15, på dess un- dersida, är hastighetsmätgivaren 26 placerad. Givaren indike- rar ytan via ett transparent fönster (inte visat på figuren) och indikerar de förbiglidande partiklarna, som utgör materi- alflödet.

En variant av denna princip att bringa materialet att strömma i önskad riktning är att ändra riktningen på mätplanet 15 till en huvudsakligen horisontal, vibrerande ränna, varvid dess vibrationsmatare är inkluderad som en del av rännan 15.

Hela anordningen placeras på den vertikallastmätande anord- ningen. med 1nätgivaren 23 och. hastighetsmätgivaren» 26 under rännan.

K:\Patcnt\0l 0082se\SlutIör=]äggande.inLdoc, 2003-! 0-27 10 75 20 25 30 522 206 Fig. 3 visar principen där materialet glider längs ett slut- tande plan, där sluttningens riktning längs vägningssträckan successivt ändras mot horisontalplanet, talkraft varvid den centripe- (ändring av stötkraften) som uppstår, alstrar ett mått på vikten per längdenhet. Materialet 29 glider längs in- ned över den mätande de- gångsplattan 30, i form av en ränna, len 31, vars nedre del är krökt med radien R som täcker vin- keln @. Den krökta delen ger upphov till en centripetalkraft i riktning från centrum för vinkeln o. Den övre delen av rän- nan 31 är vridbart lagrad medelst axeln 32, som löper i lager fästade på båda sidor av plattan 30. Konsolen 33, fäst till centrum av axeln 32, bringas att hålla den mätande rännan 31 i en fixerad position och rännan 30 är fäst vid en L-formad ram 34, som vilar på underlaget 35. Den yttre änden av konso- len 33 är via ett band 36 fäst vid en kraftmätande mätgivare 37, som är fäst till ramen 34 via klacken 38. Hastighetsmät- givaren 39 är placerad under den övre delen av rännan 31. Gi- varen indikerar ytan via ett transparent fönster (inte visat på figuren) och indikerar de förbiglidande partiklarna, som utgör massflödet. Hastigheten hos naterialet 29 just innan dess retardation alstrad på grund av den krökta delen R är en optimal position, fekta, tillverka ett krökt fönster. men mitt i den krökta delen R är den per- men det ogynnsamma med den senare är svårigheten att Fig.4 visar en schematisk sidovy av en komplett flödesmätare innefattande principerna av föreliggande uppfinning tillämpad på metoden där materialflödet abrupt tvingas att ändra sin riktning orsakat av en vinkelställd platta som träffas och en Denna kraft är proportionell såväl mot Materialet 40 impulskraft uppstår. materialflödet som mot partiklarnas hastighet. glider längs en ingàngsplatta 41 i form av en ränna, vilken är fäst till en ram 42, som vilar pà underlaget 43. Under K:\Patent\0l Mßlscßlutföreläggande.inl.doc, 2003-10-27 70 15 522 206 10 rännan är en vinkelställd platta 44 placerad, som materialet träffar och därför ändrar riktning. Den uppkomna impulskraf- ten mäts av en kraftmätande mätgivare 45. Den andra änden av nämnda givare är fäst till ramen 42. Vid den nedre änden av rännan 41 cxfii pà dess undersida än: hastighetsmätgivaren 46 placerad. Givaren indikerar ytan via ett transparent fönster (inte visat på figuren) och indikerar av de glidande partik- larna, som utgör nmssflödet just innan det träffar impuls- plattan. Även för flödesmätare för partikelformigt material med arran- gemangen enligt uppfinningen förutses medel för automatisk nollställning och låsningsfunktioner, och som är exempel på viktiga funktioner som komplement i de kalkylerande medlen.

K:\Pat:n\\0 l 0082sdslutföreläggandcinldoc, 2003-! 0-27

Claims (9)

70 75 20 25 30 522 206 ll Patentkrav

1. l. Anordning vid apparater för Vägning av' massflödet hos främst partikelformigt material genom att bestämma de i mate- krafterna rialets rörelseriktning från materialet uppkomna per längdenhet och dess hastighet eller rörelse, k ä n n e - t e c k n a d av att den uppmätta kraften (G) som mäts med en viktmätgivare (6) motsvarar materialets vikt per längdenhet; att materialets hastighet mäts i en position som motsvarar medelhastigheten längs längdenheten; att hastighetsmätgivaren (9) är en optiskt mätande anordning med en ljuskälla vars strålning reflekteras mot en plan area bestående av fotodetektorceller, som alstrar en signal repre- senterande det partikelformiga materialets spräckliga möns- ter; att sagda signal bearbetas i en kalkylerande anordning (12), vars utgàngssignal representerar materialets hastighet eller rörelse; och att materialflödet bestäms från utgångssignalerna från och hastighetsmätgivaren (9) (12). viktmätgivaren (6) av den kalky- lerande anordningen k ä n n e t e c k n a d av

2. Anordning enligt krav l, att det vägda materialet (1) är bringat att glida längs ett, i förhållande till vertikalriktningen, vinklat plan med en vald (3): och att hastighetsgivaren (9) (7-7) längd är placerad vid eller nära centrum av sagda plan.

3. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att det vägda materialet bringas att passera längs ett horison- tellt plan, som är utformat som en ränna (15) och bringat att K:\Palent\O l Ošñšheßlutiöreläggandaínldoc, 20034 0-27 10 75 20 25 30 522 206 12 vibrera, varigenom materialet ges en hastighet i vald rikt- ning; och att hastighetsmätgivaren (26) (7 _ 7) är placerad vid eller nära centrum av sagda plan.

4. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det vägda materialet bringas att glida längs ett, i förhål- lande till vertikalriktningen vinklat plan (30) med den nedre delen krökt med en ökande vinkel (R), varvid centripetalkraf- ten runt den övre delen mäts med kraftmätgivaren (37); (39) och att hastighetsmätgivaren är placerad vid eller nära den punkt där vinkeln börjar att öka.

5. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att det inkomna materialet är styrt obehindrat av en ingàngsplat- ta (41) i en vinklad eller vertikal riktning och riktat mot en platta (44) med en i förhållande till den inkommande rikt- ningen abrupt avvikande riktning, som materialet träffar och därav ändrar riktning, och den uppkomna stötkraften mot sagda platta är måttet för kraftmätgivaren (45); (46) och att hastighetsmätgivaren är placerad vid den lägre änden av sagda ingàngsplatta.

6. Anordning enligt kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a d av (12) innefattar (6): och att det ingår en mikroprocessor för utförande av beräk- att kalkyleringsenheten signalanpassnings- kretsar (ll) för kraftmätgivaren ningarna.

7. Anordning enligt krav l-5, k ä n n e t e c k n a d av att kalkyleringsenheten (12) innefattar en funktion, som vid flödesstörningar över tiden låser signalvärdet från den has- tighetsmätande anordningen (9,26,39,46). K:\Patcnr\0l Oülnseßlutßreläggandejnl.dec, 2003-1 0-27 70 522 206 13

8. Anordning enligt krav l-5, k ä n n e t e c k n a d av (12) ställningsfunktioner för nollställning av mätgivarnas utsig- att kalkyleringsenheten är försedd med automatiska noll- naler och som aktiveras när flödet är obefintligt. k ä n n e t e c k n a d av

9. Anordning enligt krav 1-5, att kalkyleringsenheten (12) är försedd med automatiska noll- ställningsfunktioner som aktiveras när flödet är obefintligt; att detta avgöres genom kontinuerlig avkänning av nämnda flö- desnivå genom analysering av ett flödesberoende signalmönster från mätgivarna; och att mätgivarnas utsignaler då sätts till noll. K:\Palenl\0l Oüišheßlutförelággandc.inLdoc, 2003- I 0-2 7