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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR THE DETERMINATION OF CHARACTERISTIC VALUES, PARTICULARLY OF GRAIN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1986/004417
Kind Code:
A1
Abstract:
A new method is intended to the determination of characteristic values, particularly the moisture determination, of food products susceptible of being conveyed by flowing along a transportation path, particularly grain and transformation products thereof. Food products are conveyed through the electric field of a capacitor arrangement (4), (5), a magnitude affected to the capacitor arrangement is measured and is transformed into a characteristic value. A device for implementing this new method comprises a first unit for transporting the food products through a capacitor arrangement (4), (5), a second unit (7) for measuring a magnitude affectable to the capacitor arrangement and a transformer unit (8), (9) for transforming the measured magnitude into a characteristic value.

Inventors:
OETIKER HANS (CH)
KUMMER EMANUEL (CH)
Application Number:
PCT/CH1980/000150
Publication Date:
July 31, 1986
Filing Date:
December 05, 1980
Export Citation:
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Assignee:
OETIKER HANS (CH)
KUMMER EMANUEL (CH)
International Classes:
B02C11/08; G01N27/22; A23B9/00; G01N33/10; (IPC1-7): G01N33/10; G01N27/22
Foreign References:
US4168466A1979-09-18
SU173990A1
GB701862A1954-01-06
GB597800A1948-02-03
FR2345720A11977-10-21
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Claims:
A N S P R U E C H E
1. Verfahren zur Bestimmung von Kenngrössen, die einem längs einer Produktbahn bewegten schüttfähigen Nahrungsmittel zuordenbar sind, insbesondere für Ge treide und dessen Verarbeitungsprodukte (genannt Gut) , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Gut durch das elektrische Feld einer Kondensatoren¬ anordnung geführt, eine der Kapazität der Kondensatoran¬ ordnung zuordenbare Grosse gemessen, und diese in die Kenngrösse umgewandelt wird. ^i EA .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Kapazität direkt gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, zur Messung des Wassergehaltes bzw. der Feuchtigkeit des Gutes, da durch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Gutes mit verzögerter Bewegung über einen Messkondensator ge¬ führt wird, währenddessen Ladungsmessungen vorgenommen und die Messwerte als Basiskennwerte für die Bestimmung der Feuchtigkeit einer Auswertelektronik zugeleitet werden.
4. Verfahren nach einem der.vorangegangenen Ansprü¬ che , dadurch gekennzeichnet, dass der Messkondensator in einer ersten Phase auf eine bestimmte Spannung aufge¬ laden wird, und in einer zweiten Phase dem Messkondensa¬ tor ein Referenzkondensator zugeschaltet, die Lädung des Messkondensators auf den Referenzkondensator umgeladen und die Spannung über dem Referenzkondensator gemessen und der Auswertelektronik zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich¬ net, dass die zwei Phasen zyklisch wiederholt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich¬ net, dass während der ersten Phase der Referenzkonden¬ sator entladen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass am Ende der zweiten Phase die Spannung über dem Referenzkondensator einem Speicher zugeführt wird. OMPI .
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Zyklus durch die Netzfrequenz be¬ stimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass im Speicher mehrere Messwerte gemit telt und für die Ermittlung der Feuchtigkeit des Gutes verwendet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich¬ net, dass das Gut im Messkondensator gewogen ist und während der Messung der Messkondensator auf ein konstan¬ tes Niveau gefüllt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Messkondensator für die Messung mit dem Gut im wesentlichen voll gefüllt wird.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen An¬ sprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkondensator im Durchlaufverfahren arbeitet.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Messkondensator von einem kontinu ierlichen Gutstrom gespiesen und ein Teilstrom im Ueber iRE la fprinzip in eine parallel geführte BYPassleitung gelenkt wird, wobei die beiden Teilströme wieder zu¬ sammengeführt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass im Bereich der Zusammenführung der bei¬ den Teilströme ein Produktrückstau.auf den Messkonden sator erzeugt wird.
15. Verf hren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Gutbewegung in der BYPass leitung auf das Ziel eines konstanten Niveaus in der BYPassleitung gesteuert wird, zur Sicherstellung ei* nes ständigen Gutrückstaues auf den Messkondensator.
16. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der An¬ sprüche 2, 4 bis 8, zur Bestimmung von Kenngrössen, die einem längs einer Produktbahn bewegten schüttfähigen Nahrungsmittel zuordenbar sind, insbesondere für Ge¬ treide und dessen Verarbeitungsprodukte (genannt Gut) , dadurch gekennzeichnet, dass das Gut durch die elek¬ trischen Felder von zwei übereinanderangeordneten Kon densatoranordnungen geführt und eine Ladungsmessung von beiden Kondensatoranordnungen vorgenommen, und die Messwerte als Basiskennwerte für die Bestimmung des Gutniveaus einer Auswertelektronik zugeleitet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Gutniveau in der Produktzuführlei tung eines Müllereiwalzenstuhles festgestellt und durch eine Speiseregelklappe auf einen konstanten Höhen¬ bereich geregelt wird.
18. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der Ansprü¬ che 2 bis 17, zur Messung von Kenngrössen, die einem längs einer Produktbahn bewegten schüttfähigen Nahrungs mittel zuordenbar sind, insbesondere für Getreide und dessen Verarbeitungsprodukte (genannt Gμt) , gekenn¬ zeichnet durch eine erste Einrichtung (11, 16, 100) zur Führung des Gutes durch eine Kondensatoreinrich¬ tung (4,5,101 ,102) , eine zweite Einrichtung zur Messung einer der Kondensatoreinrichtung (4,5,101,102) zuorden¬ baren Grosse und eine Wandlereinrichtung (8) zur Umwand¬ lung der gemessenen Grosse in die Kenngrösse.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Kondensatoreinrichtung (4,5) als Messbehälter ausgebildet ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Messbehälter (1) als Durchlaufbe¬ hälter ausgebildet ist. r s .
21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Behälterwandung als eine Kondensa¬ torplatte (4) ausgebildet und eine zweite Kondensator¬ platte (5) im Inneren des Messbehälters (1) angeordnet ist.
22. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüchen 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass. sie einen Schüttguttemperaturmessfühler (6) aufweist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn zeichnet, dass dem Messbehälter (1) eine parallel dazu geführte BYPassleitung bzw. Regelkanal (22) zugeord¬ net ist, sowie eine Regeleinrichtung (24 31) zur Be¬ einflussung der Bewegung des Gutes in dem Messbehälter (1) und im Regelkanal (22).
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch"gekenn¬ zeichnet, dass die erste Einrichtung (1 * ,16) zur Füh¬ rung des Gutes einen Produkteinlass (20) , sowie einen Produktauslass (23) aufweist, wobei der Produkteinlass (20) im wesentlichen senkrecht über dem Messbehälter (1) einmündet und einen Ueberleitkanal (22') in den Re¬ gelkanal (22) aufweist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass sie ein Durchflussregelorgan (31) beim Produktauslass (23) aufweist, welches über einen in dem Regelkanal (22) angeordneten Niveaufühler (25,26, 27,28) steuerbar ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Niveaufühler (25,26,27,28) als seit¬ lich an dem Regelkanal (22) angeordnete Membran (25) ausgebildet ist, welche vorzugsweise über pneumatische Betätigungsorgane (27,28,29,30) mit dem Durchflussre¬ gelorgan (31) in Verbindung steht.
27. Vorrichtung nach Ansprüchen 25 und 26, dadurch gekennzeichnet, dass für das Oeffnen und Schliessen des Durchflussregelorgans (31) Handbetätigungsmittel (32,33, 34) vorgesehen sind.
28. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen An sprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Durchsatzmengenmessgerät (7) aufweist, das' die mo¬ mentane Durchsatzleistung feststellt.
29. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder einen der vorangegangenen Ansprüche 19 bis 28, dadurch gekenn zeichnet, dass sie ein Durchflussregelorgan (31) und ein Durchsatzmengenmessgerät (7) aufweist, welches von einem entsprechenden Sollwertregler in der Auswertelek¬ tronik (9) gesteuert wird (Fig. 7) .
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass sie direkt unterhalb eines Lagerbehälters (70) angeordnet ist, derart, dass die Austragsleistung aus dem Lagerbehälter (70) durch die Vorrichtung regel bar ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Auswertelektronik (9) einen zweiten Rechner (40) beinhaltet zur Steuerung einer nachfolgenden Einrichtung, z.B. einer Aufnetzung oder Trocknung.
32. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Kondensatoreinrichtung als Waagebehäl¬ ter ausgebildet bzw. auf einer Druckmessdose (2) abge¬ stützt ist, wobei das Waagesignal der Auswertelektronik (7) zuführbar ist.
33. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Kondensatoreinrichtung einen Platten, Streufeld oder Zylinderkondensator aufweist.
34. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass sie zwei Kondensatoranordnungen aufweist zur Messung des Gutniveaus (Fig. 9) . 'ξ, _. _ _.
Description:
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG VON KENNGROESSEN, INSBESONDERE VON GETREIDE

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich¬ tung zur Bestimmung von Kenngrδssen, die einem, längs einer Produktbahn bewegten schüttfähigen Nahrungsmittel zuordenbar sind, insbesondere für Getreide und dessen Verarbeitungsprodukte.

In einem Mühlenbetrieb können bis. Heute verschiedene

Materialwerte nur mit unbefriedigender Genauigkeit ge- messen werden.

Die Ursachen dazu liegen in einer grossen Anzahl Fakto¬ ren. Das Gut selbst ist in zwei extremen Zuständen anzu¬ treffen, nämlich einerseits ruhend, in Silokörpern einge¬ lagert, und andererseits im fliessfähigen Zustand von Verarbeitungsstufe zu Verarbeitungsstufe. Es ist beson¬ ders schwierig, exakte Materialwerte an einem kontinuier¬ lich bewegten Produkt aufzunehmen, deshalb wird in der

Praxis für die Ermittlung des exakten Wertes die probe¬ weise arbeitende Labormethode eingesetzt. Exakte Material¬ werte von einer grossen Schüttgutmenge zu ermitteln, be¬ dingt in aller Regel aber das Ueberprüfen von vielen Pro- ben und das statistische Auswerten derselben. Die Hand¬ habung der Probenehmer, besonders bei grossen Silozellen, ist unbequem, da Proben nach Möglichkeit aus verschiede¬ nen Stellen im Siloinnern entnommen werden müssen, wobei im Siloinnern sehr hohe Pressungen.und Drücke üblich sind.

Eine weitere Schwierigkeit liegt darin, dass die Produkt¬ feuchtigkeit zwischen verhältnismässig grossen Extremwer¬ ten variieren kann, was einen direkten Einfluss auf die Produktmenge als Trockensubstanz, z.B. auch die Dichte, sowie das elektrische Leitverhalten hat.

In der Getreidemüllerei werden normalerweise verschiedene Getreidesorten zusammen gemischt. Allerdings ist es nicht erforderlich, dass das Mischen der verschiedenen Sorten " sehr exakt durchgeführt wird, da in den nachgeschalteten Verarbeitungsstufen ein wiederholtes Mischen der einzel- nen Anteile zwangsweise durchgeführt wird. Die einzelnen Sortenanteile haben unter sich verschiedene physikalische Eigenschaften, besonders ist das Schüttgewicht unterschied¬ lich, meistens auch die Produktfeuchtigkeit. Von dieser Problematik bedingt ist das probeweise Messen einzelner physikalischer Grossen als ungelöstes Problem geblieben, ganz besonders trifft dies für die exakte Feststellung des Wassergehaltes in dem Produkt zu.

Bei einem bekannten Verfahren zur Bestimmung des Wasser¬ gehaltes im Getreide wird das Getreide in einem chargen- weisen bzw. quasi kontinuierlichen Betrieb über eine Me¬ chanik einen Produktstrom entnommen und in bestimmter ab¬ gewogener Menge in einen Messbehälter geschüttet.

Der Messbehälter ist teilweise als Kondensator ausgebildet, und es wird durch Feststellung eines elektrischen Wertes in Form der Kapazität des durch den Messbehälter mit dem Produkt gebildeten Konden- sators gemessen und in einer Auswertung auf die in der Probe vorhandene Wassermenge umgerechnet. Dieses Gerät gibt den tatsächlichen Wassergehalt der Messprobe wie¬ der, allerdings ist es bei dieser Methode fraglich, ob die Messwerte representativ sind für den gesamten Pro- duktstrom.

Soll das Produkt auf eine ganz bestimmte Wassermenge auf¬ gefeuchtet werden, uss die durchlaufende Produktmenge in einem anschliessenden kontinuierlich arbeitenden Wägesy¬ stem erfasst und die notwendige Fehlwassermenge errechnet und zugegeben werden. Obwohl dieses System verhältnismäs- sig häufig in der Praxis angewendet wird, vermag es den Anforderungen in einer Mühle oftmals nicht zu genügen. Ueberprüft man nämlich die ermittelten Feuchtigkeiten bzw. den Wassergehalt des Produktes mit einer exakt arbeiten- den Labormethode, z.B. im Hitzeschrank, dann stellt man Abweichungen in der relativen Feuchtigkeit, häufig bis zu einem halben Prozent, teils bis zu einem ganzen Prozent fest. Die hier beschriebene elektrische Messmethode hat die besondere Schwäche, dass die ermittelten Werte sehr stark sortenabhängig sind, um diesen Faktor auszuschlies- sen, muss es deshalb auf jede einzelne Getreidesorte noch vor Messbeginn geeicht werden. Aus naheliegenden Gründen ist dieses Eichen bei einer Mischung von mehreren Sorten unbrauchbar, wenn nicht die Mischung selbst genau bekannt bzw. genau definiert ist.

Es hat sich ferner gezeigt, dass eine Anzahl Messmethoden, z.B. die exakte Niveaumessung eines Schüttgutes offenbar analoge Fehlerquellen miteinschliessen.

Das Getreidekorn hat gegenüber vielen anderen Produkten, z.B. Sandkörnern, besondere Eigenheiten. Beim Getreide¬ korn handelt es sich um eine lebende Substanz, bei der z.B. das Wasser in verschiedenen Verbindungen vorhanden ist, teils chemische Bindungen, teils physikalische Bin¬ dungen. Das Wasser ist zudem in verschiedenen Zonen im Korn gespeichert, und wegen dem im Korn vorhandenen Leben ist das Wasser ständig in Bewegung. Neben der Temperatur als einen wichtigen Faktor, kommen noch eine Anzahl ande- rer Faktoren, wie z.B. die Jahreszeit, die Helligkeit und das spezielle Alter als entscheidende Parameter zur Gel¬ tung.

Sowohl das physikalische, wie das elektrische Verhalten des Kornes ist zum Beispiel, je nach Stadium, im Hinblick auf die Keimung einer ständigen Aenderung unterworfen.

Besonders kritisch erscheint die Frage des Wassergehaltes auch im-Hinblick darauf, ob der Wassergehalt kurz oder lange vor der Messung eine Aenderung erfahren hat. Das elektrische Leitverhalten wird durch jeden der genannten Parameter beeinflusst.

Zum Mühlenbereich wurde bis heute mehrheitlich nur den traditionellen Labormessmethoden Vertrauen geschenkt, was aber eine weitergehende Automatisierung der Mühle begrenzt, da gerade entscheidende Parameter, wie die exakte Durch- flussmenge, die exakte Feuchtigkeit oder auch das exakte Niveau des Gutes nicht mit genügender Sicherheit unter Kontrolle gebracht werden können.

Es war nun Teil der Erfindung, die bekannten Mängel im Stand der Technik zu beheben, insbesondere ein neues Ver- fahren zur Messung physikalischer Grossen zu finden, bei dem die ermittelten Werte von einer möglichst grossen Gutmenge und in der erforderlichen Exaktheit zur Verfü-

gung gestellt werden kann. Das Verfahren soll ein stän¬ diges Nacheichen überflüssig machen, sowohl im Hinblick auf spezielle Getreidesorten, als auch im Hinblick auf Langzeitverhalten. Die Lösung soll einfach und wirtschaffe- lieh herstellbar sein und im Betrieb auch für weniger geschultes Personal anwendbar sein.

Die erfindungsgemässe Lösung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gut durch das elektrische Feld einer Kondensa¬ torenanordnung geführt, eine der Kapazität der Kondensa- torenanordnung zuordenbare Grosse gemessen und diese in die Kenngrösse umgewandelt wird.

Es hat sich gezeigt, dass der neue Lösungsgedanke insbe¬ sondere im Hinblick auf den Feuchtigkeitsfaktor einen wesentlichen Fortschritt für die Zuverlässigkeit der Mes- sung ergibt. Einerseits erlaubt das neue Verfahren die

Feuchtigkeit eines Gutes wesentlich genauer zu bestimmen, und andererseits die Feuchtigkeit als Störfaktor, z.B. für die exakte Durchfluss- oder Niveaumessung auszuschal¬ ten.

Die Erfindung erlaubt nun verschiedene weitere, sehr vor¬ teilhafte Ausbildungen. So ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kapazität direkt gemessen wird.

Bevorzugt wird der Wassergehalt des Getreides und der Verarbeitungsprodukte in der Weise gemessen, dass zumin- dest ein Teil Gutes mit verzögerter Bewegung über einen Messkondensator geführt wird, währenddessen Ladungsmes¬ sungen vorgenommen und die Messwerte als Basiskennwerte für die Bestimmung der Feuchtigkeit einer Auswertelektro¬ nik zugeleitet werden. Bei den bekannten Verfahren zur Messung der physikalischen Grossen hat es sich immer wieder gezeigt, dass das Erfassen des Messwertes im Pro-

dukt selbst ebenso schwierig durchzuführen ist, wie die Umsetzung des Messwertes in ein brauchbares Signal. Dazu sind bereits auch viele Vorschläge gemacht worden, die jedoch teils den Messwert direkt verfälschen und teils durch Langzeiteinflüsse Veränderungen unterworfen sind. Die Folge davon waren Fehlanzeigen mit der damit beglei¬ teten Messunsicherheit; z.B. in einer Mühle war der Ober¬ müller gezwungen, das Gerät ständig frisch zu eichen. Ueberraschenderweise ist nun gefunden worden, dass mit einem sehr einfachen Verfahrensweg dieses Problem besei¬ tigt, und als einfaches Messverfahren durchgeführt werden kann. Das neue, besonders vorteilhafte Verfahren ist da¬ durch gekennzeichnet, dass das elektrische Leitverhalten dadurch gemessen wird, dass der elektrische Wert über einem Messkondensator erfasst wird, indem der Messkonden¬ sator in einer ersten Phase auf eine bestimmte Spannung aufgeladen wird, und in einer zweiten Phase dem Messkon¬ densator ein Referenzkondensator zugeschaltet, die Ladung des Messkondensators auf den Referenzkondensator umgela- den, und die Spannung über dem Referenzkondensator gemes¬ sen und der Auswertung zugeführt wird. Bevorzugt werden dabei die zwei Phasen zyklisch wiederholt, wobei während der ersten Phase der Referenzkondensator entladen wird. Am Ende der zweiten Phase kann dann die Spannung über dem Referenzkondensator einem Speicher zugeführt werden. Es hat sich ferner als zweckmässig erwiesen, wenn der Zyklus durch die Netzfrequenz bestimmt wird. Im Speicher werden mehrere Messwerte gemittelt für die Ermittlung der Feuch¬ tigkeit des Gutes. Wenn das zu messende Gut bezüglich dem physikalischen Verhalten starken Schwankungen unterworfen ist, empfiehlt es sich,das Gut im Messkondensator zu wä¬ gen, wobei der Messkondensator während der Messung auf ein konstantes Niveau gefüllt bzw. voll gefüllt ist. Sehr genaue Messwerte wurden dabei erhalten, wenn das Gut auch während des Messung ständig durch den Messkondensator

durchströmt. Sehr gut reproduzierbare Resultate konnten ermittelt werden, wenn der Messkondensator von einem kon¬ tinuierlichen Gutstrom gespiesen und ein Teilstrom im Ueberlaufprinzip in eine parallel geführte BY-Passleitung gelenkt wird, wobei die beiden Teilströme wieder zusam¬ mengeführt werden, obei im Bereich der Zusammenführung der beiden Teilströme ein Produktrückstau auf den Messkonden¬ sator erzeugt wird. Bei diesem Lösungsgedanken ist es ein Ziel, dass die Gut- bewegung in der BY-Passleitung derart gesteuert wird, dass das Gutniveau in der BY-Passleitung konstant bleibt, zur Sicherstellung eines ständigen Gutrückstaues auf den Mess¬ kondensator.

Ein Weiterausbildungsgedanke der Erfindung zur Bestimmung von Kenngrössen, die einem längs einer Produktbahn beweg¬ ten schüttfähigen Nahrungsmittel zuordenbar sind, insbe¬ sondere für Getreide und dessen Verarbeitungsprodukte, liegt darin, dass das. Gut durch das elektrische Feld von zwei übereinander angeordneten Kondensatoranordnungen geführt und eine Ladungsmessung von beiden Kondensatoren¬ anordnungen vorgenommen, und die Messwerte als Basiskenn¬ werte für die Bestimmung des Gutniveaus einer Auswert¬ elektronik zugeleitet wird. Besonders vorteilhaft kann dieser Gedanke zur Feststellung des Gutniveaus in der Produktzuführleitung eines Müllereiwalzenstuhles angewen¬ det werden, wobei dann eine Speiseregelklappe den Pro¬ duktstrom auf einen konstanten Höhenbereich regelt.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung, insbeson¬ dere zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens zur Messung von Kenngrössen, die einem längs einer Produkt¬ bahn bewegten schüttfähigen Nahrungsmittel zuordenbar sind, insbesondere für Getreide und dessen Verarbeitungs-

O PI

Produkte und ist dadurch gekennzeichnet, dass durch eine erste Einrichtung zur Führung des Gutes durch eine Kon¬ densatoreinrichtung, eine zweite Einrichtung zur Messung einer der Kondensatoreinrichtung zuordenbaren Grosse und eine Wandlereinrichtung zur Umwandlung der gemesse¬ nen Grosse in die Kenngrösse. Bevorzugt wird die Konden¬ satoreinrichtung als Messbehälter und gleichzeitig als Durchlaufbehälter ausgebildet. Die Behälterwandung kann die Funktion der einen Kondensatorplatte übernehmen, und eine zweite Kondensatorplatte kann im Behälterinneren angeordnet werden. Zur Verhinderung von Störungen infol¬ ge grosser Temperaturschwänkungen empfiehlt sich,dass im Bereich des Behälters ein Schüttguttemperaturmessfühler angeordnet wird. Dem Messbehälter wird eine parallel da- zu geführte BY-Passleitung zugeordnet, sowie eine Regel¬ einrichtung zur Beeinflussung der Bewegung des Gutes in dem Messbehälter und in der BY-Passleitung*.

Aus den Untersuchungen hat es sich ferner ergeben, dass sowohl die Messmethode einerseits, wie auch die bauli- ehe Ausgestaltung der Messstrecke, d.h. die Produktfüh¬ rung gleicherweise die Messgenauigkeit beeinflusst. Sehr gute Resultate konnten gewonnen werden, indem die erste Einrichtung zur Führung des Gutes einen Produkteinlass, sowie einen Produktauslass aufweist, wobei der Produkt- einlass im wesentlichen senkrecht über dem Messbehälter einmündet und einen Ueberleitkanal in die BY-Passleitung aufweist. Der Schüttgutmessstrecke kann ferner ein Durchflussregelorgan beim Produktauslass zugeordnet wer¬ den, welches über einen im Regelorgan angeordneten Ni- veaufühler gesteuert wird. Als sehr zweckmässig hat sich ergeben, dass der Niveaufühler als seitlich am Regelka¬ nal angeordnete Membran ausgebildet ist, welche vorzugs¬ weise über pneumatische Betätigungsorgane das Durchfluss¬ regelorgan betätigt.

Da die oben beschriebene Ausgestaltung eine Zwangsauto¬ matik beinhaltet, ist es für die Praxis empfehlenswert, für das Oeffnen und Schliessen des Durchflussregelorgans Handbetätigungsmittel vorzusehen. Damit die Vorrichtung zur automatischen Regelung und Steuerung verwendbar ist, wird bevorzugt nach der Schüttgutmessstrecke ein Durch- satzmengenmessgerät angeordnet, das die momentane Durch¬ satzleistung feststellt. In der Auswertelektronik kann mit einem zweiten Rechner, sowie einer Feuchtigkeitsoll- werteingabe die Fehlwassermenge ermittelt werden.

Die Erfindung erlaubt erstmalig die Feuchtigkeitsmessung und Wasserzugabe .ganz besonders für das Getreide, sowie dessen Verarbeitungsprodukte, wie Griess und Mehl voll¬ automatisch zu regeln und steuern, dadurch, dass die Aus- wertelektronik direkt einem Netzapparat zugeschaltet ist, welcher eine regelbare Wasserzugabevorrichtung auf¬ weist, derart, dass die Wasserzugabe im Bereich zwischen der Vorrichtung und dem Netzapparat angeordnet ist, und der Netzapparat ein geschlossenes Gehäuse mit einem . schnell umlaufenden Intensivnetzrotor aufweist, wobei der Wassergehalt in einem offenen bzw. Vorwärtsregelkreis aufgrund der momentanen Durchsatzleistung geregelt wird.

Bei einer besonders vorteilhaften Variante, bei der das Schüttgut direkt einem Silo bzw. Zwischenspeicher entnom- en wird, weist die Schüttgutmessstrecke beim Produkt¬ auslass ein Durchflussmess- und Regelorgan auf, welches von einem entsprechenden Sollwertregler in der Auswert¬ elektronik gesteuert wird. Die Schüttgutmessstrecke er¬ hält auf diese Weise eine Doppelfunktion, nämlich die Feuchtigkeitserfassung, sowie die exakte Durchflussmen- genmessung, indem die Schüttgutmessstrecke direkt unter¬ halb eines Lagerbehälters angeordnet ist, wobei das Durchflussmess- und Regelorgan die Austragleistung aus

aus dem.Lagerbehälter regelt. Wird der Auswertelektronik ein zweiter Rechner zugeordnet, kann eine nachfolgende Einrichtung, z.B. eine Aufnetzung oder Trocknung, gesteu¬ ert werden.

Ein weiterer interessanter Ausbildungsgedanke liegt darin, dass die Kondensatoreinrichtung als Waagebehälter ausge¬ bildet ist, wobei das Waagesignal der Auswertelektronik zuführbar ist, wobei die Kondensatoreinrichtung einen Platten-, Streufeld- oder Zylinderkαndensator aufweist.

Die Erfindung wird nun anhand einiger Ausführungsbeispie¬ le näher erläutert.

Es zeigen:

Die Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung der Erfindung;

ie Fig. 2 eine diagrammatische Darstellung des Mess- Verfahrens;

ie Fig. 3 die Stellung der einzelnen Schalter im zeitlichen Verlauf;

ie Fig. 4 die Messung der Feuchtigkeit und Kontrolle der Durchflussgeschwindigkeit durch die Messstrecke;

ie Fig. 5 ein Prinzipschema für die Steuerung und Re¬ gelung einer Getreidenetzeinrichtung;

ie Fig. 6 die Verwendung der Lösung gemäss Fig. 7 in einer Mühle;

MPI

Die Fig. 7 die Messung der Feuchtigkeit und der Durch¬ flussmenge direkt am Produktstrom aus einem Silo;

Die Fig. 8 zeigt eine Variante zu der Fig. 5;

Die Fig. 9 zeigt eine Niveaumessung und Regelung bei einem Müllereiwalzenstuhl.

Die Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung der Vorrichtung. Ein Messbehälter 1 ist Teil einer Schüttgutmessstrecke 1*. Der Messbehälter 1 ist als Kondensator ausgebildet, indem eine Behälterwandung als eine Kondensatorplatte 4 ausgebildet und eine zweite Kondensatorplatte 5 im Be¬ hälterinneren angeordnet ist. Unter dem Messbehälter 1 ist ein Schüttguttemperaturmessfühler 6 angeordnet. Un¬ terhalb des Auslaufes der Schüttgutmessstrecke 1 ' befin- det sich ein Durchflussmengenmessgerät 7. Die Messwerte werden teils in einer Wandlereinheit 8, sowie einer Aus¬ wertelektronik 9 zur gewünschten Kenngrösse aufgearbeitet.

Die in der Fig. 1 dargestellten Lösung ist im Prinzip die Grundlage für die Messung der Feuchtigkeit von Getreide, und kann, ergänzt mit dem genannten Durchflussmengenmess¬ gerät 7, sowie einem zweiten Rechner 10, direkt zur Steu¬ erung der Aufnetzung des Getreides auf einen bestimmten Wert benützt werden.

In der Fig. 2 ist nun in einer Prinzipdarstellung das neue Messverfahren dargestellt. In einem als Kondensator ausgebildeten Messbehälter 84, sinngemäss zum Messbehäl¬ ter 1 der Fig. 1, wird die Kapazität gemessen. Für den Ablauf der Messung wird gleichzeitig auch auf die Fig. 3 und 1 Bezug genommen.

Die Fig. 3 zeigt jeweils die einzelnen Schalterstellungen der Schalter I - IV in Fig. 2 während der Messung und den Verlauf der Spannung U..

In einer ersten Phase wird der Messkondensator C χ auf eine bestimmte Spannung U - aufgeladen. Gleichzeitig wird der Referenzkondensator Cre_f. entladen. Schalter I und III sind geschlossen, Schalter II und IV sind geöff¬ net (Position wie in Fig. 2) . Die Spannung U 1 ist in der ersten Phase noch gleich Null. In der zweiten Phase wird die Ladung des Messkondensators C auf den Referenz- kondensator C - umgeladen. Der Schalter II wird dazu geschlossen und die Schalter I, III und IV sind geöffnet. Die Spannung U 1 steigt solange, bis der Messkondensator völlig entladen ist. Diese Umladung wird mit dem Opera- tionsverstärker 83 bewerkstelligt. In einer dritten

Phase wird die Spannung von U 1 auf einen Analogspeicher 87 übergeben. Zu diesem Zwecke wird der Schalter IV geschlossen und die Schalter I - III geöffnet. Dieses phasenweise Auf- und Entladen von Mess- und Referenzkon- densator C bzw. C f wird vorzugsweise durch den Zyklus der Netz requenz bestimmt.

Die Fig. 4 zeigt ein besonders vorteilhaftes Ausführungs¬ beispiel, das auf den Grundelementen der Fig. 1, 2 und 3 aufgebaut ist. Gleiche Teile sind deshalb mit gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 4 ist zusätzlich eine

Steuereinrichtung 91 zur Steuerung der Senkbewegung des Gutes in der Messstrecke 1 ' bzw. im Messbehälter 1. Die Steuereinrichtung 91 weist eine Niveausonde 92, so¬ wie einen Einstellschieber 93 auf. Die Signale der Niveausonde 92 werden von einem Komman¬ dogerät 94 verarbeitet.

Die Aufgabe der Steuereinrichtung 91 besteht darin, dass das Produkt verzögert durch die Messstrecke 1 ' bzw. den Messbehälter 1 geführt wird. Die Lösung in Fig. 4 kann so verwendet werden, dass der volle Gutstrom durch die Messstrecke 1 ' geführt wird. Die gesamte Durch¬ satzleistung durch die Messstrecke darf bei dieser An¬ wendung nicht geändert werden. Die Steuereinrichtung 91 sorgt lediglich dafür, dass die Produktbewegung mehr oder weniger verzögert wird, so dass der Messbehälter 1 ständig mit Gut gefüllt ist. Zur Sicherstellung der

Füllung wird mit der Steuereinrichtung 91 , durch Steu¬ erung der Offenstellungen des Einstellschiebers 93 das Gut in einem konstanten Niveaubereich 95 gehalten.

Durch nicht dargestellte Mittel kann dafür gesorgt wer- den, dass die Extremstellungen ohne Produkt und ohne weitere Produktzufuhr bzw. ' der geschlossenen Stellung des Einstellschiebers 93, mögliche Fehlanzeigen oder Fehlbefehle von der Auswertelektronik vermieden werden.

Die Fig. 4 zeigt nun noch die weitere Möglichkeit der Erfassung des Gewichtes von dem Gut durch eine Waage¬ einrichtung, bestehend aus einer Druckmessdose bzw. Waage 2, sowie einer entsprechenden Gelenkaufhängung 3. Zu diesem Beispiel ist der Messbehälter 1 gleichzeitig als Waagebehälter ausgebildet. Der Waagebehälter kann sowohl als Durchlaufwaage oder als Chargenwaage eingesetzt werden, je nach der Stel¬ lung des Einstellschiebers 93.

Es hat sich gezeigt, dass bei extremen Produktschwan¬ kungen, besonders im Hinblick auf das elektrische Leitverhalten, die zusätzliche Wägung und Verwertung

des Gewichtsmesswertes, der vorteilhafterweise gleich¬ zeitig festgestellt wird, wie der elektrische Wert, eine erhöhte Sicherheit für das Messergebnis ergibt. Intsressanterweise hat es sich aber gezeigt, dass in vielen Anwendungsfällen sehr gut representative Werte erhalten-werden, auch ohne Gewichts- bzw. Schüttdichte¬ messung.

Die Auswertelektronik kann nun auch so programmiert sein, dass zum Beispiel der Gewichtswert ständig ge- messen, solange er aber im Bereich der bekannten zu¬ lässigen Grenzen liegt, in der Auswertung nicht berück¬ sichtigt wird. Diese Lösung kann zum Beispiel dann wertvoll sein, wenn normalerweise die Feuchtigkeit von rohem Weizen gemessen wird. Ist nun zum Beispiel der Weizen ungenügend gereinigt, oder hat in der vorange¬ henden Silozelle eine starke Entmischung stattgefunden, so dass das letzte austretende Gut mehr aus Staub und Schmutz usw. besteht, als aus Weizen, so würde in die¬ sem Fall wegen dem grossen Anteil an toten Schalentei- len -und mineralischen Bestandteilen die angezeigte Kenn¬ grösse, zum Beispiel die Feuchtigkeit, falsch sein.

Die Mitberücksichtigung der Dichte kann einerseits als eine Sicherheit, oder aber im Falle von tatsächlich grossen Schwankungen in der Dichte zur Korrektur des Messwertes verwendet werden.

In Fig. 5 wird eine Anwendung der Erfindung zur Mes¬ sung und Regulierung des Wassergehaltes eines Schütt-

gutes dargestellt. Die Vorrichtung weist einen Messbe¬ hälter 1 mit einem Durchflussregelorgan 17 und einem Regel- und Steuerkreis 18 auf, der eine Auswertelektro¬ nik 9 und einen Netzapparat 19 beinhaltet. Gleiche Teile wie in Fig. 1 und 4 sind mit gleicher Bezugsnummer versehen.

Die Messstrecke 16 weist einen Einlauf 20 auf, der im wesentlichen senkrecht über dem Messbehälter 1 ein¬ mündet. Parallel zu dem Messbehälter 1 verläuft ein Regelkanal 22. Der Regelkanal 22 und der Messbehälter 1 führen im Bereich oberhalb des Produktauslässes 23 zu¬ sammen. Der Produktauslass 23 wird über ein Durchfluss¬ regelorgan 17 gesteuert, indem ein Niveaufühler 24 als- seitlich am Regelkanal 22 angeordnete Membran 25 ausgebildet ist.

Eine Versteifung 26 ist drehbar an einem Gelenk 34 be¬ festigt, ebenso ist ein pneumatisches Regulierventil 32 mit der Versteifung 26 verbunden. Bei einem bestimm¬ ten Produktdruck wird über die Membran 25 und die Ver- steifung 26 das pneumatische Regulierventil 32 betä¬ tigt, welches einen Luftdruck in eine Leitung 29 gibt. Mit diesem Luftdruck wird eine Druckeinrichtung 30 betätigt, welche ihrerseits den Schieber 31 beim Produktauslass 23 reguliert. Der gleiche Druck, der in der Leitung 29 ist, kommt auch in eine Druckkammer 28 und wirkt auf eine Membran 27. Hier wirkt der Druck als Kompensationsdruck zum Pro-

duktdruck.

Am Regelkanal 22 befinden sich ferner Handbetätigungs¬ mittel für das Oeffnen und Schliessen des Durchfluss¬ regelorgans 17. Ueber eine Schraube 33 und die Verstei- fung 26 lässt sich das pneumatische Regulierventil 32 betätigen und somit der Schieber 31 vollständig öffnen oder schliessen.

Mit diesen Handbetätigungsmitteln ist es möglich, die Schüttgutmessstrecke 1 völlig zu entleeren, um z.B. eine Kontrolle des Messkondensators durchzuführen.

Unterhalt des Produktauslasses 23 des Messbehälters 1 ist ein Durchsatzmengenmessgerät 7 angeordnet, welches die momentane Durchsatzmenge feststellt. Es kann nun mit den Messwerten des Kondensators, ^ des Schüttguttem- peraturmessfühlers 6, der Waage 2 und des Durchsatz- mengenmessgerätes 7 eine Fehlwassermenge ermittelt wer¬ den. In der Auswertelektronik 9 wird die Fehlwasser¬ menge als Steuergrösse einem Regler 40 übergeben, der einen Motor 41 steuert, welcher die errechnete Fehl- wassermenge in den Produktfluss überführt. Als Kontrolle wird noch einmal durch eine Zwischenstelle 43 die weg¬ gehende Wassermenge rückgemeldet.

In Fig. 6 sind die zu Fig. 5 gleich bleibenden Teile mit der gleichen Bezugsziffer versehen. Fig. 6 zeigt ein Grundschema einer Anlage mit einer neuen Messvor¬ richtung.

Die Rohfrucht wird aus Lagerzellen 50, über spezielle Ausläufe 51, welche ein Entmischen verhindern, abge¬ zogen, mittels eines Schiebers 52 eine ungefähre Aus- tragsleistung eingestellt und über eine Zellenrad- schleuse 53, einem pneumatischen Förderstrang 54, mittels der durch Gebläse 55 erzeugten Luft in die Feuchtigkeitsmessanlage 56 gefördert.

Die baulichen Einzelheiten des Messbehälters 1 sind in Fig. 5 dargestellt. Der Netzapparat 57 weist in der vorteilhaften Lösung ein geschlossenes Gehäuse mit einem schnell umlaufen¬ den Intensivnetzrotor auf. Der Wassergehalt des Ge¬ treides wird im Messbehälter 1 festgestellt und in ei¬ nem offene bzw. Vorwärtsregelkreis über die Auswert- elektronik 9 und den Netzapparat 57 geregelt.

Das aufgenetzte Getreide wird in Abstehzellen 60 ge-- fördert. Je nach Weizensorte und erforderlichen Mahl¬ produkten kann das Korn nach einer Anzahl Stunden den Abstehzellen 60 entnommen und über einen weiteren pneu- matischen Transport 61 in eine Intensivnetzvorrichtung 62 gegeben werden, wo noch eine geringe Restwasser¬ menge zugegeben wird. Meistens werden hier einige Zehn¬ tel Prozent Wasser als Wasserfilm auf das Korn aufge¬ tragen und das Korn nach einer Einwirkzeit in Absteh- kästen 63 direkt den Walzenstühlen 64 zugeführt.

Die Fig. 7 zeigt die Vorrichtung, die direkt unterhalb eines Silos angebracht ist. Gleiche Teile wie in Fig.5 sind mit gleicher Bezugsnummer versehen.

Das Produkt fliesst von einer Silozelle 70 direkt durch eine Messstrecke 16, welche in einen Messbehälter 1 und einen Regelkanal 22 unterteilt ist. Beim Produkt¬ auslass 23 befindet sich ein Durchflussmess- und Regel- organ 71, das von einem entsprechenden Sollwertregler 72 in der Auswertelektronik 9 gesteuert wird. Das Durchflussmess_--____nd_Regelorgan_.71.besteht,aus.einem Durchflussmengenmessgerät 7 und einem regelbaren Schieber 31. In der Auswertelektronik 9 werden Was- sergehalt und Durchflussmenge miteinander verknüpft und mittels eines Steuersignals 10 eine nicht darge- stelle Aufnetzung oder Trocknung gesteuert.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung erhält in der dar¬ gestellten Anwendung eine Doppelfunktion, einerseits wird der genaue Wassergehalt des Schüttgutes ermittelt, und andererseits wird eine exakte Austragleistung aus der Silozelle erreicht.

In Fig. 8 ist eine bauliche Ausgestaltung des Mess¬ vorrichtung dargestellt. Gleiche Teile wie in Fig. 5 sind mit gleicher Bezugsnummer versehen.

Der Einlauf 20 führt oberhalb des Regelkanals 22 und des Messbehälters 1 im wesentlichen in schräger Lage in den Messbehälter 1. Seitlich am Messbehälter 1 ist - ein Schüttgutniveaufühlapparat 75 angeordnet. Diese Apparatur weist zwei Messfühler 76 bzw. 77, eine Auswert- und Steuerelektronik 78 bzw. 79, so¬ wie eine Klappe 80 auf.

Das Schüttgutniveau wird in der Schüttgutmessstrecke 1 auf einer bestimmten Höhe einreguliert, indem die bei¬ den Messfühler 76 bzw. 77 entsprechende Signale in die Auswertelektronik 78 geben. Wenn beide Messfühler 76 bzw. 77 Produkt bestätigen, wird über die Auswertelek¬ tronik 78 und die Steuerelektronik 79 die Klappe 80 so gestellt, dass das Produkt in Regelkanal 22 fliesst; wird nur noch vom unteren oder in Ausnahmefällen von keinem der beiden Messfühler Produkt bestätigt, so wird über die Auswertelektronik 78 und die Steuerelek¬ tronik 79 die Klappe 80 so gestellt, dass " das Produkt in die Schüttgutmessstrecke 1 fliesst.

Die Wassergehaltsmessung und Regulierung erfolgt gleich wie in Fig. 5 beschrieben.

Fig. 9 zeigt die Anwendung der neuen Messmethode zur Niveauregelung bzw. Steuerung bei einem Walzenstuhl- einlauf. In der Speiseleitung 100 befindet si h ein erster Kondensator 101, von dem die Kapazität C. ge¬ messen wird, ansehliessend ein zweiter Kondensator 102, von dem die Kapazität C_ gemessen wird. Das Gut fliesst über eine Verteilwalze 103, sowie eine Dosierwalze 104 auf die eigentlichen Mahlwalzen 105 und 106. Aus den gemessenen Kapazitäten C 1 und C- wird in der Auswert¬ elektronik 107 ein Quozient gebildet, und die erhal- tene Kenngrösse, in diesem Fall das Gutniveau, wird zur Steuerung der Dosierwalze 104 verwendet. Sobald der untere Kondensator 102 gar nicht, oder nur teilweise, mit Produkt bedeckt ist bzw. beide Konden-

satoren 101 und 102 vollständig unbedeckt sind, wird mit einem elektrischen Signal von der Auswertelektro¬ nik Befehl für das Auseinanderrücken der Mahlwalzen gegeben. Für die Messung der Kapazitäten C_. und Q_ wird das Schaltschema, wie Fig. 2 und 3 verwendet, wobei im Normalfall das Gutniveau innerhalb des elektrischen Feldes des Kondensators 101 mit Hilfe der Dosierwalze 104 geregelt wird. Eine weitere Anwendung der neuen Kapazitätsmessung ist die Niveaumessung in Dosierbe¬ hältern. Im Bereich des Auslaufs des Dosierbehälters wird ein erster Kondensator und wenig darüber ein zweiter Kondensator angeordnet. Selbstverständlich kann die Vorrichtung auch derart weiterausgebaut wer- - den, dass z.B. direkt ein Analogsignal verwendet- wird, zur graduellen Erhöhung einer Speiseleistung. In diesem Fall empfielt es sich, die Kapazität 101 über eine beachtliche Höhe zu erfassen, z.B. 10 - 50 cm.