DE4014322A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen der schuettdichte rieselfaehiger schuettgueter - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine zu dessen Nutzung dienende Vorrichtung zum Messen der Schüttdichte rieselfähiger Schüttgüter im In-Line-Betrieb.

Die Schüttdichte eines Schüttgutes ist an sich einfach durch Wägung bei einem bekannten Volumen zu ermitteln. Möglicherweise läßt sich die Schüttdichte auch radiometrisch erfassen.

Während zuerstgenannte Methode nur eine labormäßig durchführbare ist, stellt sie in Verbindung mit einer laufenden Probennahme für den Produktionsbetrieb keine brauchbare Lösung dar. Die radiometrische Messung der Schüttdichte ist dagegen, wenn überhaupt schon als Variante zur Dichtemessung eines Stoffes angewandt, eine sehr aufwendige Methode. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzuwenden, das es ermöglicht, die Schüttdichte, auch Schüttgewicht genannt, kontinuierlich bei sich bewegendem Schüttgut zu messen. Das Verfahren nach der Erfindung beruht darauf, die Schüttdichte als Quotienten aus Gewicht und Volumen zu errechnen, indem ein bestimmtes, unveränderliches Meßvolumen vom Schüttgut durchflossen wird und das Gewicht des fließenden Schüttgutes in diesem Meßvolumen durch Wägung ermittelt wird. Da das Schüttgut durch die Vorrichtung senkrecht bzw. von oben nach unten strömt, weist es eine Gewichtskraft auf, die vor der ersten Staustufe nur bis zum Eintritt in das für die Messung vorgesehene Meßvolumen wirksam ist. Die Gewichtskraft - abhängig vom Schüttgewicht - innerhalb des Meßvolumens wirkt dagegen nur bis zum Austritt aus der zweiten Staustufe. Das zwischen Eintritt und Austritt des Meßvolumens zu messende Gewicht ist weitgehend unabhängig von der Geschwindigkeit des Schüttgutes, die in der Regel vom Massestrom eines Verbrauchers bestimmt wird. Um die genannten Bedingungen zu erfüllen, besteht jede Staustufe aus einem vom Schüttgut umströmten Körper mit einem Strömungswiderstand derart, daß sein Böschungswinkel, der darüberliegende Zulauf- und der Ablaufquerschnitt so bemessen sind, daß im Zusammenwirken mit den Schüttguteigenschaften (z. B. Korngröße, Reibung der Körner aneinander) die jeweils über der Staustufe wirkende Gewichtskraft unter der Staustufe unwirksam ist.

Die Ermittlung des Gewichts, d. h. der zwischen den Staustufen befindliche Inhalt im Meßvolumen erfolgt nach mechanischer oder elektrischer Kompensation der entsprechenden Eigengewichte durch eine Wägezelle. Das Schüttgewicht γ_s ist demnach der Quotient aus Gewicht G und Meßvolumen V. Wird über der oberen Staustufe durch ein Absperrorgan der Zulauf von Schüttgut verhindert, ändert sich das Gewicht beim Auslaufen aus dem Meßvolumen. Mit der Gewichtsdifferenz über eine vorgegebene oder gemessene Zeit errechnet sich der Massestrom des Schüttgutes. Diese Lösung entspricht DE 36 17 595 A1.

Die Vorrichtung kann also nicht nur für die Messung des Schüttgewichtes, sondern auch für den Massestrom eingesetzt werden.

Einige zum Ausführen des Verfahrens verwendbare Vorrichtungen zeigen die Zeichnungen. Nach Abb. 1 befindet sich in einem zylindrischen Gehäuse 1 ein Einlaßteil 2 und ein Auslaßteil 3. Der Doppelkegel 4 ist über Stege 5 am Einlaufteil 2 befestigt. Der Doppelkegel 6, verbunden mit dem Hebel 7 ist frei beweglich gelagert auf einem Lager 8 und auf der Wägezelle 9. Das vom Eingang 10 über Ausgang 11 fließende Schüttgut füllt das konstante Meßvolumen 12 zwischen den Ebenen 13 und 14 vollständig aus. Die auf den Doppelkegel 6 wirkende Gewichtskraft G bzw. deren Änderungen, hervorgerufen durch Änderungen des Schüttgewichts, werden von der Wägezelle 9 gemessen. Nach Maßgabe der zwischen der Innenwand des Gehäuses 1 und dem fließenden Schüttgut können u. U. veränderliche und entgegengesetzt gerichtete Gleitreibungskräfte auftreten, die gegenüber dem zu messenden Schüttgewichtsänderungen zu groß sind. Nach Abb. 2 kann daher über einen abgehängten Rotationskörper 15, der sich in einem entsprechend vergrößerten Gehäuse 1a befindet, die Reibungskraft erfaßt und an der Wägezelle 9 additiv wirksam werden.

Abb. 3 zeigt das Verfahren in einer modifizierten Ausführung. Wesentliches Kennzeichen dieser Ausführung ist der Doppelkegel 6 der mit den Stegen 15 an einem freibeweglichen Auslaufkörper 3 befestigt ist und daß dieser mit dem Hebel 7 verbunden ist, der auf der einen Seite auf dem Lager 8 und auf der anderen Seite auf der Wägezelle 9 ruht. Das mit dem Schüttgut ausgefüllte Meßvolumen 12 zwischen den Ebenen 13 und 14 des Auslaufkörpers 3 wird nach Kompensation des Eigengewichtes verwogen. Die Ausgangsgröße der Wägezelle 9 entspricht dem Gewicht G und aus dem Quotienten von Gewicht G und Meßvolumen V errechnet sich das Schüttgewicht γ_s. Da Änderungen des Schüttgewichts normalerweise nicht plötzlich auftreten, sondern eine Übergangsfunktion nach Abb. 4 haben, kann die als Spannung oder Strom auftretende Größe γ_s als Störgröße in einer hier nicht näher zu erläuternden Regelstrategie verwendet werden.

Wird vor der Vorrichtung das bereits erwähnte Absperrorgan angebracht und dieses so betätigt, daß kein Schüttgut nachläuft, ergibt sich ein Gewichts-Zeit-Verlauf nach Abb. 5. Der Massestrom ist dann ΔG/ΔT. Der ansteigende Ast der Kennlinie entsteht, wenn das Absperrorgan geöffnet wird. Die Wartezeit T_W kann so gewählt werden, daß die Messung der Schüttdichte durchgeführt werden kann.

Claims (4)

1. Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Schüttdichte rieselfähiger Schüttgüter, dadurch gekennzeichnet, daß das durch ein System strömende Schüttgut über zwei Staustufen geleitet wird.

2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Staustufe einen vom Schüttgut umströmten Körper mit einem Strömungswiderstand aufweist und daß der Böschungswinkel des Körpers, der darüberliegende Zulauf- und der Ablaufquerschnitt so bemessen sind, daß durch Zusammenwirken mit den Schüttguteigenschaften die jeweils über der Staustufe wirkende Gewichtskraft des Schüttgutes unter der Staustufe unwirksam ist.

3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Staustufe ortsfest angebracht und die untere Staustufe beweglich angeordnet ist.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Staustufe mit einem Hohlkörper (Meßvolumen) und einem Hebel verbunden ist, die gemeinsam beweglich auf einer Wägezelle ruhen.