DE4013246A1 - Verfahren zur bestimmung des raumgewichtes einer schuettgutfraktion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zur selbsttätigen Bestimmung des Raumgewichtes einer in einem Schüttgutstrom enthaltenen Schüttgutfraktion.

Die Bestimmung des Raumgewichtes von Schüttgütern kann wertvolle Meßdaten zur Beurteilung von deren Qualitäts­ merkmalen bzw. physikalischen Zuständen liefern und infolgedessen für eine permanente Überwachung eines Prozesses zur physikalischen oder chemischen Veränderung eines Substrates von Bedeutung sein. Bspw. ändert sich das Raumgewicht von Mineralien durch thermische Austrei­ bung von Kristallwasser oder Verflüchtigung des chemi­ schen Karbonat-Anteils. Eine drastische Verringerung des Raumgewichtes tritt auch beim Blähen von Ton oder Vermi­ culite ein. Eine laufende oder intermittierende Bestim­ mung des Raumgewichtes solcher Schüttgüter kann daher zur Steuerung eines Prozeßablaufes als wertvolle Regel­ größe verwendet werden. Ausgehend von dieser Erkenntnis liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein zuverläs­ siges und für eine selbsttätige Durchführung geeignetes Verfahren sowie eine entsprechende Anlage zur selbsttä­ tigen Bestimmung des Raumgewichtes einer in einem Schüttgutstrom enthaltenen Schüttgutfraktion anzugeben, welche zum Einsatz in Produktionsprozessen wie Brennen von Zementklinkern oder Herstellen von Blähton oder Rösten von sulfathaltigen Erzen und dergleichen Prozesse zu deren Kontrolle und/oder Steuerung problemlos geeig­ net ist.

Die Lösung der Aufgabe gelingt beim Verfahren der ein­ gangs genannten Art mit einem erfindungsgemäßen Verfah­ ren dadurch, daß in wiederholbaren Zyklen von Arbeits­ schritten jeweils eine Probenmenge Schüttgut dem Schüttgutstrom entnommen und daraus fallweise durch Abtrennen von Fehlkorn wie Überkorn und/oder Unterkorn eine in vorgegebenen Korngrenzen klassierte Kornfraktion gewonnen und von dieser Kornfraktion eine volumetrisch bestimmte Menge - insbesondere mittels eines dosime­ trisch ausgeliterten und geeichten Waagebehälters beim Einfüllen in diesen - abgemessen, das Gewicht dieser Menge festgestellt und aus der Relation von Volumen und Gewicht der Probe deren Raumgewicht errechnet wird.

Das Verfahren ist unkompliziert, zuverlässig und für den Einsatz in vorgenannten Arbeitsprozessen problemlos geeignet.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegen­ stand von Unteransprüchen.

Eine Anlage zur selbsttätigen Bestimmung des Raumgewich­ tes einer in einem Schüttgutstrom enthaltenen Schüttgut­ fraktion, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens, ist gekennzeichnet durch

• a) einen Probenehmer mit Mitteln zum Abzweigen einer Probe aus einem Schüttgutstrom,
• b) eine Vorrichtung zum Klassieren der Probe mit Mitteln zum Abtrennen von Über- und/oder Unterkorn,
• c) eine Gefäßwaage zum Abmessen eines Proben-Volumens und Bestimmung des Gewichts dieses Proben-Volumens, wobei
• d) der Probenehmer eine programmsteuerbare Weiche zum intermittierbaren Abzweigen der Probe aus dem Schütt­ gutstrom aufweist;
• e) die Klassiervorrichtung eine Doppeldecker-Siebma­ schine mit Austragsschurren für abzuscheidendes Über- und/oder Unterkorn sowie mit einer Austragsschurre für die klassierte Kornfraktion ist und diese Aus­ tragsschurre mit einer steuerbaren Weiche zum Austra­ gen der Kornfraktion entweder in die Gefäßwaage oder in den Schüttgutstrom ausgebildet ist;
• f) die Anlage für das Zusammenwirken der Elemente a) bis e) für deren sequentielle Steuerung in jeweils einem Zyklus eine programmierbare Steuereinheit mit fall­ weise Eingabe-Speicher- und/oder Registriereinheiten aufweist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Anlage sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Das Verfahren bzw. eine zu deren Durchführung ausgebil­ dete Anlage wird in der Zeichnung in einer rein schema­ tischen Darstellung als Stammbaum gezeigt.

Aus einem Materialstrom 3 bspw. Schüttgut wird mit Hilfe des Probenehmers 1 eine Probenmenge Schüttgut 26 entnom­ men und in den Behälter 4 des Probenehmers 1 eingefüllt. Dessen Füllstand wird mit dem Füllstandsanzeiger 18 überwacht. Der Probenehmer 1 ist mit einer Weiche 2 ausgebildet, welche in einer Stellung einen Teil des Schüttgutstromes 3 in den Probenehmer 1 abzweigt, wäh­ rend in der anderen Stellung der Weiche 2 die Abzweigung von Probegut aus dem Schüttgutstrom unterbrochen ist. Der Behälter 4 weist ein steuerbares und dosierend einstellbares Austragsorgan 5 auf. Durch dieses wird das Probegut aus dem Behälter 4 in einem dosierbaren Mengen­ fluß 27 der Doppeldecker-Siebmaschine 6 aufgegeben. Darin werden mit dem oberen Siebdeck Überkorn und mit dem unteren Siebdeck Unterkorn abgesiebt und auf diese Weise eine klassierte Kornfraktion 10 gewonnen. Diese wird mit der Austragsschurre 9 ausgetragen. Die Sieb­ maschine 6 besitzt Austragsschurren 7 und 8 für Unter­ korn und Überkorn, welches dem Materialstrom 3 wieder zugeführt wird. In der Austragsschurre 9 befindet sich eine Weiche 11. In der gezeigten Stellung ist diese so geschaltet, daß die klassierte Kornfraktion 10 in den Waagebehälter 14 der Gefäßwaage 12 eingefüllt wird. In einer anderen, mit strichpunktierter Linie dargestellten Stellung der Weiche 11 kann ein Rest der klassierten Kornfraktion 10 nach Füllung des Waagebehälters 14 zum Materialstrom 3 abgeleitet werden. Der Waagebehälter 14 besitzt einen Füllstandsanzeiger 15. Mit dessen Hilfe wird ein exakt dosierbares Volumen der klassierten Kornfraktion 10 in den Waagebehälter 14 abgefüllt. Ist der vorgegebene Füllstand bzw. Füllpegel erreicht, dann wird die Weiche 11 umgestellt und ein überschüssiger Rest der klassierten Kornfraktion zum Materialstrom 3 hin abgeleitet. Das im Waagebehälter 14 enthaltene exakt abgemessene Volumen einer Probe der klassierten Korn­ fraktion wird mit der Wägeeinheit 17 der Gefäßwaage 12 gewogen. Aus dem Verhältnis von Volumen und Gewicht errechnet sich in einfacher Weise das Raumgewicht.

Um den beschriebenen Zyklus von Arbeitsschritten bei der Bestimmung des Raumgewichtes einer dem Materialstrom 3 entnommenen Schüttgutfraktion selbsttätig durchführen zu können, weist die Anlage eine programmierbare Steuerein­ heit 13 auf. Diese besitzt fallweise eine Eingabeein­ heit, einen Speicher und/oder eine oder mehrere Regi­ striereinheiten bzw. digitale Anzeigeeinrichtungen.

Aus der zeichnerischen Darstellung des Stammbaums der Anlage geht hervor, daß der Füllstandsanzeiger 18 für den Behälter 4 des Probenehmers 1 über die Signalleitung 19 und der Füllstandsanzeiger 15 für den Waagebehälter 14 der Gefäßwaage 12 über die Signalleitung 20 sowie die Wägeeinheit 17 der Gefäßwaage 12 über die Signalleitung 21 mit der Steuereinheit 13 verbunden sind. Die Weiche 2 des Probenehmers 1 sowie die Weiche 11 der Schurre 9 sind über die Steuerleitungen 22 bzw. 24 und das Auslaß­ organ 5 des Probenehmerbehälters 4 und das Auslaßorgan 16 des Waagebehälters 14 sind über die Steuerleitungen 23 und 25 mit der Steuereinheit 13 verbunden. Über nicht dargestellte Zeitglieder der Steuereinheit 13 werden die einzelnen Arbeitsschritte für jeweils einen Zyklus gesteuert. Zu Beginn wird die Weiche 2 aktiviert und eine Probenmenge Schüttgut aus dem Materialstrom 3 abge­ zweigt und in den Behälter 4 des Probenehmers 1 einge­ füllt. Dessen Füllstand wird vom Füllstandsanzeiger 18 überwacht und bei Erreichen eines Sollwertes mit einem Signal über die Signalleitung 19 der Steuereinheit 13 gemeldet. Diese wirkt mit einem Steuerbefehl über die Steuerleitung 22 auf die Weiche 2 ein, welche daraufhin die Abzweigung von Probegut aus dem Materialstrom unter­ bricht. Sodann wird über die Steuerleitung 23 das Aus­ tragsorgan 5 des Behälters 4 aktiviert. Dies hat zur Folge, daß der Inhalt des Behälters 4 in zeitlich do­ sierbarer Menge 27 der Doppeldecker-Siebmaschine 6 aufgegeben wird. Dabei befindet sich die Weiche 11 nach Maßgabe eines entsprechenden Steuerimpulses der Steuer­ leitung 24 in der gezeigten Stellung, bei welcher eine klassierte Kornfraktion 10 aus der Siebmaschine in den Waagebehälter 14 der Gefäßwaage 12 ausgetragen wird. Der Füllstandsanzeiger 15 überwacht den Füllpegel des Waage­ behälters 14 und gibt bei Erreichen des vorgesehenen Füllvolumens über die Signalleitung 20 ein Stopsignal an die Steuereinheit 13, welche daraufhin über die Steuer­ leitung 24 die Weiche 11 derart umstellt, daß überschüs­ siges Gut der klassierten Kornfraktion 10 in den Ma­ terialstrom 3 abgeleitet wird. Der Inhalt des Waagebe­ hälters 14 wird anschließend mit der Wägeeinheit 17 angezeigt und der entsprechende Wert über die Signallei­ tung 21 der Steuereinheit aufgeschaltet. Diese errechnet das Raumgewicht und gibt den Wert vorzugsweise über eine Speichereinheit an eine Registriereinheit, bspw. einen Datenträger mit Schreibeinrichtung weiter. Anschließend wird über die Steuerleitung 25 das Auslaßorgan 16 des Waagebehälters 14 aktiviert und geöffnet. Der Waagebe­ hälter 14 entlädt seinen Inhalt in den Materialstrom 3. Danach schließt das Auslaßorgan 16. Nummehr ist ein Zyklus abgeschlossen und der nächste kann beginnen.

Die in der Zeichnung gezeigte Ausführung einer Anlage sowie das damit durchführbare Verfahren zur Bestimmung des Raumgewichtes einer Schüttgutfraktion sind lediglich beispielhaft aufzufassen. Auch alternative Ausführungs­ formen fallen unter die Erfindung, sofern diese von einer vergleichbaren Folge von Arbeitsschritten eines Meßzyklus Gebrauch machen. So könnte bspw. der Probeneh­ mer 1 durch Wegfall seines Behälters 4 mit dem Austrags­ organ 5 und dem Füllstandsanzeiger 18 anders ausgeführt sein. Bei einer solchen Ausgestaltung könnte bei der gezeigten Stellung der Weiche 2 ein abgezweigter Teil­ strom einer Probenmenge Schüttgut 26 ummittelbar der Siebmaschine 6 aufgegeben werden.

Fallweise könnte auch der Einsatz einer Siebmaschine 6 zur Klassierung der aus dem Schüttgutstrom 3 abgezweig­ ten Probenmenge Schüttgut 26 entfallen, und zwar dann, wenn der Schüttgutstrom 3 bereits von sich aus in so engen Korngrenzen vorklassiert vorliegen würde, daß sich eine Klassierung der abgezweigten Probenmenge 26 erübri­ gen würde.

Andererseits könnte die zu klassierende Kornfraktion 10 durch Nachschalten eines zweiten Eindecker-Klassiersie­ bes nach der Siebmaschine 6 in ihren Korngrenzen noch weiter eingeengt werden, falls eine solche Maßnahme zur Kontrolle eines physikalischen Zustandes der Kornfrak­ tion erforderlich wäre. Dabei könnte dann die Klassier­ einrichtung der Meßanordnung ähnlich einer aus der Offenlegungsschrift WO 89 07 989 bekannten Klassierein­ richtung ausgeführt sein.

Weiterhin könnten auch die Mittel zur Abmessung eines exakten Probevolumens für die Gefäßwaage 12 nach hand­ werklichem Ermessen des Fachmannes entweder wie im Beispiel gezeigt oder in einer etwas anderen Ausführung vorgesehen sein.

Claims (11)

1. Verfahren zur selbsttätigen Bestimmung des Raumge­ wichtes einer in einem Schüttgutstrom enthaltenen Schüttgutfraktion, dadurch gekennzeichnet, daß in wiederholbaren Zyklen von Arbeitsschritten jeweils eine Probenmenge Schüttgut dem Schüttgutstrom entnommen und daraus fallweise durch Abtrennen von Fehlkorn wie Überkorn und/oder Unterkorn eine in vorgegebenen Korngrenzen klassierte Kornfraktion gewonnen und von dieser Kornfraktion eine volume­ trisch bestimmte Menge abgemessen, das Gewicht dieser Menge festgestellt und aus der Relation von Volumen und Gewicht der Probe deren Raumgewicht errechnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn eines Zyklus dem Schüttgutstrom eine gravimetrisch oder volumetrisch oder während einer vorgegebenen Zeitspanne abgemessene Probenmenge ent­ nommen und die Entnahme danach zumindest bis zur Beendigung des laufenden Zyklus unterbrochen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folge von Zyklen nach einem vorgegebenen Zeitprogramm gesteuert wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folge von Raumgewichtsergebnissen auf einen Datenträger übertragen und bzw. als Diagramm aufge­ zeichnet wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Kontrolle eines physikalischen Zustandes der Kornfraktion bzw. des Schüttgutstromes wie Feuch­ tigkeitsgehalt, Kalzinierungsgrad eines Minerals (z. B. bei Zementklinker), bzw. Entsäuerungsgrad desselben, Packungsdichte, Anteil von Porenvolumen (z. B. bei Blähton) und anderer das Raumgewicht ver­ ändernder physikalischer Zustände verwendet wird.

6. Anlage zur selbsttätigen Bestimmung des Raumgewichtes einer in einem Schüttgutstrom enthaltenen Schüttgut­ fraktion, insbesondere zur Durchführung des Verfah­ rens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch

• a) einen Probenehmer (1) mit Mitteln zum Abzweigen einer Probe aus einem Schüttgutstrom,
• b) eine Vorrichtung (6) zum Klassieren der Probe mit Mitteln zum Abtrennen von Über- und/oder Unter­ korn,
• c) eine Gefäßwaage (12) zum Abmessem eines Probenvo­ lumens und Bestimmung des Gewichts dieses Proben­ volumens, wobei
• d) der Probenehmer (1) eine programmsteuerbare Weiche (2) zum intermittierbaren Abzweigen der Probe aus dem Schüttgutstrom (3) aufweist,
• e) die Klassiervorrichtung (6) eine Siebmaschine mit Austragsschurren (7 bzw. 8) für abzuscheidendes Über- und/oder Unterkorn sowie mit einer Austrags­ schurre (9) für die klassierte Kornfraktion (10) ist und diese Schurre (9) mit einer steuerbaren Weiche (11) zum Austragen der Kornfraktion (10), entweder in die Gefäßwaage (12) oder in den Schüttgutstrom (3) ausgebildet ist;
• f) die Anlage für das Zusammenwirken der Elemente a) bis e) für deren sequentielle Steuerung in je­ weils einem Zyklus eine programmierbare Steuerein­ heit (13) mit fallweise Eingabe-Speicher- und/oder Registriereinheiten aufweist.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäßwaage (12) einen Waagebehälter (14) mit einem Füllstandsanzeiger (15) und einem steuerbaren Auslaßorgan (16) sowie eine Wägeeinheit (17) auf­ weist.

8. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenehmer (1) einen Auffangbehälter (4) für die Schüttgutprobe (26) und dieser ein dosierend einstellbares, von der Steuereinheit (13) ansteuer­ bares Auslaßorgan (5) aufweist.

9. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (4) des Probenehmers (1) einen Füllstandsanzeiger (18) aufweist.

10. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstandsanzeiger (18) über die Signallei­ tung (19), der Füllstandsanzeiger (15) über die Signalleitung (20), und die Wägeeinheit (17) über die Signalleitung (21) und die Weichen (2) und (11) über die Steuerleitungen (22) und (24), die Auslaßorgane (5) und (16) über die Steuerleitungen (23) und (25) mit der Steuereinheit (13) in Verbindung stehen.

11. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Klassiervorrichtung (6) eine Doppeldecker- Siebmaschine ist.