KOHLMÜLLER, Klaus (Osterweder Strasse 59b, Worpswede, 27726, DE)
MIKULEC, Michal (Vodarenska 413, Velka Dobra, 273 61, CZ)
KOHLMÜLLER, Klaus (Osterweder Strasse 59b, Worpswede, 27726, DE)
| ANSPRUCHE
1.Dosierwaage für Schüttgut mit einem an dem Auslauf eines Schüttgutbehälters (1, 50) befestigten, sich im Wesentlichen horizontal erstreckenden Fördermittel (24) , an dessen vom Auslauf entfernten Ende ein Schüttgutabwurf vorgesehen ist, und dessen auslaufnahes Ende sich unter dem Auslauf befindet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Auslauf und dem auslaufnahen Ende ein zylindrisches vertikales beiderseits offenes Rohr (11, 13; 64) mit vorgeschaltetem Rührwerk (5, 55) befestigt ist und daß das motorisch angetriebene Fördermittel (24) an dem Schüttgutbehälter schwimmend gelagert ist.
2. Waage nach Anspruch 1, der Schüttgutbehälter über Pendellager (8) auf einem festen Gerüst (10) gelagert ist.
3. Waage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördermittel (24) über erste (30) und zweite Pendellager
(32) auf dem Gerüst abgestützt ist.
4. Waage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (11, 13) exzentrisch am Boden (3) des Schüttgutbehälters (1) befestigt ist .
5. Waage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördermittel am auslaßnahen Ende über ein erstes Pendellager (30) und am auslaßfernen Ende über wenigstens ein zweites Pendellager (32) gelagert ist.
6. Waage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendellager eine Kraftmeßdose (34) aufweist, deren krafteinleitender Teil (33) mit einem Stempel (36) über eine erste ballige Fläche (35) gekoppelt ist, und wobei das gegenüberliegende Ende des Stempels (36) über eine zweite ballige Fläche (39) mit dem Gerüst gekoppelt ist.
7. Waage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor
(28) des Fördermittels (24) und das zweite Pendellager
(32) derart mit einem ersten Regelkreis elektrisch verbunden sind, daß sich ein Stellsignal für den
Antriebsmotor (28) aus einem Vergleich eines vorgegebenen Sollwertes mit einem Produkt aus der aktuellen
Fördermittelbeladung mit Schüttgut und der aktuellen
Drehzahl des Antriebsmotors ergibt.
8. Waage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schüttgutbehälter (1, 50) mit einem über eine Welle (4,
59) angetriebenen Rührwerk ausgerüstet ist, dessen
Rührflügel (5, 55) dicht über den Auslaß (58) streicht, und daß die Drehzahl des Rührflügels (5, 55) durch ein Signal gesteuert ist, welches aus einem Vergleich einer vorgegebenen Grunddrehzahl mit der Differenz aus einem vorgegebenen Prozentsatz des Sollwertes und der
Schüttgutbeladung des Fördermittels (24) an dessen auslaßnahem Ende abgeleitet ist.
9. Waage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schüttgutbeladung des Fördermittels an dessen aulaßnahem Ende vom ersten Pendellager (30) und der Schüttgutabwurf vom Fördermittel (24) am zweiten Pendellager (32) sowie die Beladung des Schüttgutbehälters an einem weiteren
Pendellager (8) erfaßt und summiert werden und das Summensignal sowie das Produktsignal einem Kontrollzähler (48) zugeführt werden, welcher die Gewichtsabnahme mit der Fördermenge vergleicht .
10. Waage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Fördermittel eine Förderschnecke ist.
11. Waage nach einem oder mehreren der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den birnenförmigen Schüttgutbehälter (1) eine vertikale
Welle (4) zum Antrieb des Rührflügels zentral hineinragt .
12. Waage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den tonnenförmigen
Schüttgutbehälter (50) eine Welle (59) zum Antrieb eines
Schwenkbügels (55) horizontal hineinragt.
13. Waage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schüttgutbehälter (1, 50) mit einer äußeren Armierung versehen ist. |
Dosierwaage für Schüttgut
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Dosierwaage für Schüttgut mit einem an dem Auslauf eines Schüttgutbehälters befestigten, sich im Wesentlichen horizontal erstreckenden Fördermittel, an dessen vom Auslauf entfernten Ende ein Schüttgutabwurf vorgesehen ist und dessen auslaufnahes Ende sich unter dem Auslauf befindet.
Häufig ist an das vom Auslauf entfernte Ende ein Verbrennungsofen angeschlossen, in welchem das Schüttgut, beispielsweise geschredderter Kunststoff oder zerkleinerter Hausmüll, verbrannt werden soll. Für die Beschickung des Verbrennungsofens ist die Kenntnis wichtig, welche Menge an Schüttgut als Sekundärbrennstoff pro Zeiteinheit dem Verbrennungsofen zugeführt wird, um daraus den möglichen Schadstoffausstoß innerhalb vorgegebener Grenzen zu halten. Es kommt also darauf an, die Menge an Schüttgut, die vom Schüttgutabwurf abgegeben worden ist, sehr genau zu messen und zu dosieren.
Bei der eingangs genannten Dosierwaage, die üblicherweise in einem festen Gerüst verankert ist, reichen Festlager wie etwa Kreuzfedergelenke für die erforderliche Genauigkeit der Wägung nicht aus. Auch eine feste Lagerung des Schüttgutabwurfes am Gerüst erzeugt fehlerhafte Messungen, unter anderem weil eine feste Lagerung jede Lageveränderung des Gerüstes beispielsweise durch thermische Schwankungen
die Messungen verfälschen kann. Schließlich ist auch die Beladung des Fördermittels mit Schüttgut aus dem Schüttgutbehälter Schwankungen unterworfen, weil das in den Schüttgutbehälter eingefüllte Material vor allem bei nicht vollständiger Befüllung Böschungswinkel ausbildet, was zu einer unregelmäßigen Schüttgutabgabe pro Zeiteinheit aus dem Schüttgutbehälter führt.
Die genannten Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß bei der eingangs genannten Dosierwaage überwunden, wenn zwischen dem Auslauf und dem auslaufnahen Ende ein zylindrisches vertikales und beiderseits offenes Rohr mit vorgeschaltetem Rührwerk befestigt ist und das motorisch angetriebene Fördermittel auf einem festen Gerüst schwimmend gelagert ist. Im Unterschied zu dem Schüttgutbehälter, der vor allem am unteren Teil oft konisch geformt ist, verhindert das Rohr im Zusammenwirken mit dem Rührwerk die Ausbildung von Böschungswinkeln im Schüttgut, sodaß das Fördermittel mit einer gleichförmigen Materialströmung beladen wird. Die schwimmende Lagerung des
Fördermittels, das ein umlaufendes endloses Band oder eine Förderschnecke sein kann, gleicht thermische oder sonstige Veränderungen im Gerüst ohne weiteres aus, sodaß mit der erfindungsgemäßen Dosierwaage eine Genauigkeit der Schüttgutmessung von 1 - 2 % einer vorgegebenen Sollmenge erreichbar ist.
Wenn in Weiterbildung der Erfindung das Rohr exzentrisch am Boden des Schüttgutbehälters befestigt ist, kann das Rührwerk über eine zentrisch und vertikal in den
Schüttgutbehälter ragende Welle angetrieben sein. Das Rührwerk kann als Umlaufrührwerk einen mit der Welle verbundenen Rührflügel aufweisen, der das Schüttgut ständig durchmischt und über den Auslauf dem Rohr zuführt. In einer
alternativen Ausführungsform erstreckt sich die Welle horizontal in den Schüttgutbehälter, wobei das Rohr zentrisch am Boden des Schüttgutbehälters befestigt ist. In diesem Fall kann das Rührwerk als Pendelrührwerk ausgebildet sein, bei dem ein gebogener, an der horizontalen Welle befestigter Rührer über die öffnung des Rohres im Schüttgutbehälter hin und her streicht. Der Schüttgutbehälter selbst kann durch entsprechende Armierung druckstoßfest etwa bis 10 bar ausgelegt sein, beispielsweise um Klärschlamm aufnehmen zu können.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das Fördermittel über Pendellager auf dem Gerüst gelagert ist. Es empfiehlt sich dazu, das Fördermittel am auslaßnahen Ende über ein erstes Pendellager, das die Schüttgutbeladung des Fördermittels erfaßt, und am auslaßfernen Ende über wenigstens ein zweites Pendellager auf dem Gerüst abzustützen. Ein derartiges Pendellager ist zweckmäßig in der Weise ausgeführt, daß es eine Kraftmeßdose aufweist, deren krafteinleitender Teil mit einem Stempel über eine erste ballige Fläche gekoppelt ist, wobei das gegenüberliegende Ende des Stempels über eine zweite ballige Fläche mit dem Gerüst gekoppelt ist. Kraftmeßdosen sind an sich bekannt, beispielsweise aus den Schriften DE 11 29 317 Al oder DE 39 24 629 C2 oder DE 37 36 154 C2. Eine Kraftmeßdose setzt eine auf ihren krafteinleitenden Teil aufgebrachte Kraft in ein elektrisches Signal um, das in einer Auswerteschaltung verarbeitet wird.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Dosierwaage mit einer Steuerung ausgerüstet, gemäß welcher der Antriebsmotor des Fördermittels und das zweite Pendellager derart mit einem
ersten Regelkreis elektrisch verbunden sind, daß sich ein Stellsignal für den Antriebsmotor aus einem Vergleich eines vorgegebenen Sollwertes mit einem Produkt aus der aktuellen Fördermittelbeladung mit Schüttgut und der aktuellen Drehzahl des Antriebsmotors ergibt. Die Steuerung kann weiterhin zweckmäßig vorsehen, daß eine vorgegebene Grunddrehzahl des Rührflügels durch ein Korrektursignal modifiziert wird, wenn das Abzugsgewicht außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Damit kann die aktuelle Drehzahl des Rührflügels durch das Korrektursignal über die Grunddrehzahl angehoben werden, wenn das Abzugsgewicht unterhalb des Bereiches liegt und umgekehrt. Damit stellt sich eine Drehzahl des Rührflügels ein, die für eine bestimmte Förderstrecke und ein bestimmtes Schüttgewicht das Abzugsgewicht innerhalb des vorgegebenen Bereichs hält.
Schließlich erweist es sich für die überwachung der kontinuierlichen Fördermengenmessung als zweckmäßig, wenn in einem Kontrollzähler die gemessene Fördermenge mit der tatsächlichen Gewichtsabnahme im Schüttgutbehälter verglichen und bei Abweichungen die Steuerung entsprechend abgeglichen wird. Dazu kann bevorzugt ein Kontrollzähler dienen, der die Gewichtsabnahme des Schüttgutbehälters mit der gemessenen Fördermenge an abgeworfenem Schüttgut vergleicht und Abweichungen anzeigt.
Mit der Erfindung lassen sich insbesondere kleine Beladungen des Fördermittels mit der genannten Genauigkeit erfassen.
Für bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung wird im übrigen auf die abhängigen Ansprüche Bezug genommen. Die Erfindung wird nachstehend an einem in der beigefügten
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
Figur 1: eine schematische Darstellung einer mit den Merkmalen der Erfindung ausgerüsteten Dosierwaage, teilweise in Seitenansicht,
Figur 2 eine schematische Prinzipskizze eines in der Dosierwaage nach Figur 1 benutzten Pendellagers, Figur 3 eine schematische Darstellung der Dosierwaage nach Figur 1 mit zugehöriger Steuerung, Figur 4 einen Schüttgutbehälter für die Dosierwaage nach Figur 1, in schematischer perspektivischer Ansicht Figur 5 eine schematische perspektivische Ansicht von oben in das Unterteil des Schüttgutbehälters nach Figur 4.
Auf dem oberen Längsholm 12 eines in Seitenansicht ungefähr trapezförmigen Gerüstes 10 aus Stahlträgern ist ein birnenförmiger Schüttgutbehälter 1 befestigt, der eine nach unten sich erweiternde kegelstumpfförmige Form mit oberer Einfüllöffnung 2 für Schüttgut und einen unteren kreisrunden, wannenförmigen Boden 3 aufweist. Der Schüttgutbehälter ruht auf dem Längsholm 12 sowie wenigstens einem weiteren nicht dargestellten parallelen Längsholm des Gerüstes 10 über wenigstens drei in Umfangsrichtung beabstandete Pendellager, von denen in Figur 1 eines zu erkennen und mit 8 bezeichnet ist. Zur visuellen Inspektion des Schüttgutbehälterinneren dient ein Inspektionsdeckel 9.
Den Boden 3 durchsetzt zentrisch eine Welle 4, an der innerhalb des Bodens 3 ein Rührflügel 5 drehfest befestigt ist. Bei drehender Welle 4 dreht der Rührflügel dicht über dem Boden 3 durch das in den Schüttgutbehälter eingebrachte Schüttgut, lockert und verteilt dieses gleichmäßig über dem Boden 3 und befüllt ein im Ganzen mit 14 bezeichnetes
Rohr gleichmäßig. Unterhalb des Schüttgutbehälters 1 ist ein Antriebsmotor 6 am Schüttgutbehälter 1 befestigt, dessen Abtriebswelle über ein Getriebe 7 mit der Welle 4 gekoppelt ist.
Das zylindrisches Rohr 14 ist außermittig am Boden 3 vertikal befestigt, seine Achse erstreckt sich vertikal und sein oberes Ende öffnet sich durch einen im Einzelnen nicht dargestellten Auslaß in das Innere des Bodens 3 und damit in den Schüttgutbehälter 1. Das Rohr 14 weist einen oberen Rohrstutzen 11 und einen unteren Rohrstutzen 13 auf, die koaxial über eine flexible Manschette 17 mit einander verbunden sind und beide gleiche lichte Weite haben. Der obere Rohrstutzen 11 ist am Boden 3 und der untere Rohrstutzen 13 ist an einer Dosierwaage 20 befestigt.
Die Dosierwaage 20 besitzt ein langgestrecktes festes Schutzrohr 22, in dessen Innerem eine Förderschnecke 24 drehbar gelagert ist. An dem vorderen auslaßnahen Ende des Schutzrohres 22 ist der untere Rohrstutzen 13 befestigt, der sich in das Innere des Schutzrohres 22 durch eine entsprechende öffnung in demselben mit etwa der gleichen lichten Weite wie der Rohrstutzen 13 öffnet. Das Schutzrohr 22 ruht etwa mittig zur öffnung des Rohrstutzens 13 über ein erstes Pendellager 30 auf einem unteren Längsholm 15 des Gerüstes 10. Am auslaßfernen Ende ruht das Schutzrohr 22 über ein zweites Pendellager 32, das nur durch einen hohlen Pfeil dargestellt ist, ebenfalls auf dem unteren Längsholm 15 des Gerüstes 10. Am auslaßfernen Ende besitzt das Schutzrohr 22 ferner eine untere öffnung, welche in ein Abwurfrohr 26 mündet. Das Abwurfrohr 26 hat ungefähr die gleiche lichte Weite wie die untere öffnung und das Rohr 14. Das zweite Pendellager 32 kann in einer praktischen Ausführungsform aus zwei Pendellagern bestehen, von denen
eines an einer Seite des Abwurfrohres 26 und das andere an der gegenüberliegenden Seite des Abwurfrohres 26 angeordnet ist.
Ein Antriebsmotor 28 für die Förderschnecke 24 ist platzsparend unterhalb des Getriebes 7 angeordnet.
Gemäß Figur 2 besteht jedes der genannten Pendellager aus einer Kraftmeßdose 34 und einem Stempel 36. Eine Planfläche 31 des krafteinleitenden Teils 33 der Kraftmeßdose 34 steht mit einer konvex gestalteten Stirnfläche 35 des Stempels 36 in Kontakt. Eine konvexe Fläche 37 eines quer zur Achse des zylindrischen Stempels 36 beweglichen Bauteils 38, beispielsweise des Gestells 10, steht mit einer planen Stirnfläche 39 des Stempels 36 in Kontakt, wobei die Stirnflächen 35 und 39 einander gegenüberliegen. Wenn sich daher das Bauteil 38 quer zur Achse der Kraftmeßdose 34 etwa um einige Millimeter hin oder her bewegt, bleibt die vertikale Kraftübertragung vom Bauteil 38 zur Kraftmeßdose 34 davon unberührt. Trotz dieser möglichen Bewegungen bleibt der Stempel 36 sowohl in der am Bauteil 38 um die Fläche 37 vorgesehenen Ausnehmung 27 wie auch um das erhabene krafteinleitende Teil 33 der Kraftmeßdose 34 aufgrund einer an der unteren Stirnfläche 35 ausgebildeten Ausnehmung 29 des Stempels 36 eingefangen. Selbstverständlich können die konvexen Flächen auch lediglich an den gegenüberliegenden Stirnflächen des Stempels vorgesehen sein, wobei dann die gegenüberliegenden Flächen 31 und 37 plan gestaltet sind.
Zur Gewinnung zuverlässiger Meßwerte über die Fördermenge an Schüttgut dient eine elektrische Steuereinrichtung, die in der unteren Hälfte der Figur 3 dargestellt ist und die einen ersten Regelkreis für die Schneckendrehzahl, einen
zweiten Regelkreis für die Drehzahl des Rührflügels 5 und einen Abgleichkreis umfaßt. Zu dem ersten Regelkreis gehört ein Multiplizierer 41, der eingangsseitig ein Ausgangssignal aus dem zweiten Pendellager 32 und ein die aktuelle Umdrehungszahl der Förderschnecke repräsentierendes Ausgangssignal über Signalleitung 33 aus dem Schnecken-Antriebsmotor 28 aufnimmt und ausgangsseitig das Produkt aus beiden Ausgangssignalen einem PID Regler 42 zuführt. Der PID Regler 42 vergleicht das Produkt mit einem vorgegebenen Sollwert für die Schneckendrehzahl. über die Ausgangsleitung 43 aus dem PID Regler 42 wird einem Stelleingang des Schnecken-Antriebsmotors 28 ein Stellsignal zugeleitet, welches das Vergleichsergebnis repräsentiert. Ist das Produkt kleiner als der Sollwert, ist also die Fördermenge an Schüttgut, die sich als Produkt aus Schneckengeschwindigkeit in m/s und Schneckenbeladung in kg/m darstellt, zu klein, bewirkt das Stellsignal eine Erhöhung der Schnecken-drehzahl und umgekehrt.
Zu dem zweiten Regelkreis gehört ein einstellbarer Verhältniseinsteller 44, der aus dem eingangsseitig aufgenommenen Sollwert ausgangsseitig einen bestimmten Prozentsatz des Sollwertes einem Differenzbildner 46 zuführt. über einen weiteren Eingang nimmt der Differenzbildner 46 ein die Grunddrehzahl des Rührflügels 5 repräsentierendes Signal auf und an einem dritten Eingang empfängt der Differenzbildner 46 ein Ausgangssignal aus einem PI Regler 48, welches innerhalb eines durch einen oberen Grenzwert und einen unteren Grenzwert definierten Bereiches des vom zweiten Pendellager 32 erfaßten abgeworfenen Schüttgutes dem abgeworfenen Schüttgut etwa proportional ist. Dazu ist dem PI Regler 48 ein Grenzwertgeber 34 vorgeschaltet, der den PI Regler 48 nur innerhalb des genannten Bereichs wirksam werden läßt . Das
Ausgangssignal aus dem Differenzbildner 46 dient als Stellsignal auf Leitung 47 für den Antriebsmotor 6 des Rührflügels 5. Der Regler 48 sorgt dafür, daß bei schwankendem Schüttgutabwurfgewicht die Drehzahl des Rührflügels 5 in Abhängigkeit von der gemessenen Beladung des Fördermittels mit Schüttgut erhöht oder reduziert wird. Somit ist zu jedem Zeitpunkt ein homogener Materialfluß in den Einzugsbereich des Fördermittels gewährleistet und zwar auch bei besonders schwierigen Schüttgütern wie Fluff (vor allem Müll) .
Der Abgleichkreis enthält im Wesentlichen einen Kontrollzähler 48, der die Gewichtsabnahme an Schüttgut im Schüttgutbehälter 1 mit der gemessenen Fördermenge an abgeworfenem Schüttgut vergleicht und Abweichungen anzeigt, sodaß die Steuereinrichtung abgeglichen werden kann. Dazu nimmt der Kontrollzähler 48 an einem ersten Eingang das Produktsignal aus dem Produktbilder 41 und an einem zweiten Eingang ein Summensignal auf, welches in einem Summierer 49 aus dem Ausgangssignal des Pendellagers 8, dem Ausgangssignal aus dem ersten Pendellager 30 und dem Ausgangssignal aus dem zweiten Pendellager 32 durch Summation gebildet wird.
Die Erfindung erlaubt mehrere Ausführungsformen, von denen jede nach dem vorstehend erläuterten Prinzip arbeitet. So muß beispielsweise das erste Pendellager 30 nicht direkt auf dem Gerüst 10 abgestützt werden. Es besteht vielmehr auch die Möglichkeit, das erste Pendellager 30 über sein Kraftausleitungsteil an dem Schüttgutbehälter 1 zu befestigen. Ferner ist die Erfindung nicht auf die Benutzung eines birnenförmigen Schüttgutbehälters wie etwa den Schüttgutbehälter 1 beschränkt. Die Figuren 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform eines Schüttgutbehälters 50,
der den Vorteil besonders einfacher Herstellung besitzt. Der Schüttgutbehälter 50 hat im Wesentlichen die Form eines liegenden Zylinders mit abgerundeten gegenüberliegenden Stirnseiten 51, 53 und ist aus zwei miteinander verbolzten halbzylindrischen Halbschalen 54, 56 zusammengesetzt. In der oberen Halbschale 54 ist die Schüttgut-Einfüllöffnung 52 vorgesehen, und die untere Halbschale 56 weist einen zentrischen Schüttgutauslaß 58 auf, an welchem ein dem Rohr 14 entsprechendes Rohr 64 mit flexibler Manschette 57 zentrisch befestigt ist. Im Inneren der unteren Halbschale 56 befindet sich ein gebogener Schwenkbügel 55, welcher an einer sich horizontal durch eine der Stirnseiten der unteren Halbschale 56 erstreckenden Welle 59 befestigt ist. Ein Antriebsmotor 61 für die Welle 59 ist so ausgelegt, daß der Schwenkbügel 55 dicht über dem Boden der unteren Halbschale hin und her schwenkende Bewegungen ausführen kann.
Der Schüttgutbehälter 50 besitzt den weiteren Vorteil, daß er zum Beispiel durch Anbringen einer nicht dargestellten äußeren Armierung einer Druckstoßbelastung von bis zu etwa 10 bar, wie sie bei der Behandlung vornehmlich von Schlämmen und dergleichen Materialien auftreten kann, gefahrlos standhalten kann. Auch der Schüttgutbehälter 1 kann zur Sicherung einer Druckstoßfestigkeit mit einer äußeren Armierung versehen werden. Ferner ist es möglich, den Schüttgutbehälter horizontal langgestreckt, trogförmig oder zylindrisch aufrecht stehend mit ebenem Boden zu gestalten.
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