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Title:
METHOD AND DEVICE FOR MEASURING STREAMS OF BULK MATERIALS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/025732
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and a device for detecting the flow quantity of free-flowing bulk materials (1) through a transport line (2). According to said method, a speed measurement and a gravimetric measurement of mass are performed using a weighing chute (3). The speed measurement and the measurement of mass take place simultaneously for the bulk materials which are currently on the weighing chute, by means of at least one pair of induction electrodes (21, 22) and the flow quantity is determined directly without calibration from the speed and the mass of the bulk materials (1) flowing on the weighing chute (3).

Inventors:
Nagel, Ralf (Iserbrooker Weg 88 Hamburg, 22589, DE)
Dybeck, Klaus (Lerchenweg 1 Winsen/Luhe, 21423, DE)
Application Number:
PCT/EP2000/009345
Publication Date:
April 12, 2001
Filing Date:
September 25, 2000
Export Citation:
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Assignee:
DYNATECHNIK MESSSYSTEME GMBH (Tempowerkring 5 Hamburg, 21079, DE)
Nagel, Ralf (Iserbrooker Weg 88 Hamburg, 22589, DE)
Dybeck, Klaus (Lerchenweg 1 Winsen/Luhe, 21423, DE)
International Classes:
G01G11/04; (IPC1-7): G01G11/04
Foreign References:
DE2950925A11980-11-20
DE4406046A11995-08-31
DE19745121A11999-04-15
Attorney, Agent or Firm:
Hertz, Oliver (v. Bezold & Sozien Akademiestrasse 7 München, 80799, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Erfassen der Durchflußmenge fließfähigen Schüttguts (1) durch eine Transportleitung (2), bei dem eine Geschwindigkeitsmessung und eine Massemessung vorgese hen sind, wobei die Massemessung gravimetrisch mit einer Wägerutsche (3) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dab die Geschwindigkeitsmessung simultan zur Massemessung für jeweils auf der Wägerutsche befindliches Schüttgut unter Verwendung mindestens eines Induktionselektrodenpaares (21, 22) erfolgt, und die Durchflußmenge kalibrationsfrei direkt aus der Ge schwindigkeit und der Masse des auf der Wägerutsche (3) fließenden Schüttguts (1) ermittelt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Massemessung mit einer hängenden oder aufliegenden Wägerutsche (3) erfolgt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem mehrere In fluenzelektrodenpaare (21,22) vorgesehen sind und mit die sen mehrere Geschwindigkeitsmessungen erfolgen und die Ge schwindigkeit des Schüttguts (1) der Wägerutsche (3) aus den Geschwindigkeitsmessungen abgeleitet wird.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Schüttgut partikelförmige Feststoffe mit typischen Teil chengrößen im Bereich von 1 um bis 1000 mm umfaßt.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Durchflußmenge (dm/dt) aus der gemessenen Masse (M) und der gemessenen Geschwindigkeit (v) gemäß dm/dt = v M ermit telt wird.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem zur Geschwindigkeitsmessung eine Korrelationsanalyse der La dungssignale der Influenzelektroden jedes Influenzelektro denpaares (21,22) erfolgt.
7. Einrichtung (100) zum Erfassen der Durchflußmenge fließ fähigen Schüttguts (1) durch eine Transportleitung (2), die umfaßt : eine Massemeßvorrichtung (10), die zur Wagung des auf ei ner Wägerutsche (3) befindlichen Schüttguts (1) ausgelegt ist, eine Geschwindigkeitsmeßvorrichtung (20), und eine Auswertungsvorrichtung (30), dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitsmeßvorrichtung (20) mindestens ein In fluenzelektrodenpaar (21,22) umfaßt, das zur Bereitstel lung von Ladungssignalen (Al, A2) ausgelegt ist, deren re lativer zeitlicher Verlauf charakteristisch für die Ge schwindigkeit des Schüttguts (1) in der Wägerutsche (3) ist, und die Auswertungsvorrichtung (30) mit der Massemeßvorrichtung (10) und Geschwindigkeitsmeßvorrichtung (20) verbunden und dazu ausgelegt ist, aus den von den Masseund Geschwindig keitsmeßvorrichtungen (10,20) gelieferten Meßwerten direkt die Durchflußmenge des Schüttguts (1) zu ermitteln.
8. Einrichtung gemäß Anspruch 7, bei der die Wägerutsche (3) hängend oder aufliegend angeordnet ist.
9. Einrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, bei der die Wäge rutsche (3) am Ende einer Transportleitung (2) oder in ei ner Lücke zwischen zwei Transportleitungsabschnitten (2a, 2b) angeordnet ist.
10. Einrichtung gemaß einem der Anspruche 7 bis 9, bei der das mindestens eine Influenzelektrodenpaar (21,22) an der Wagerutsche (3), auf deren Außenseite oder in deren Wand integriert, angebracht ist.
11. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, bei der jedes Influenzelektrodenpaar (21,22) aus zwei Ringelektro den besteht, die radial um die Wägerutsche (3) verlaufen.
12. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, bei der jedes Influenzelektrodenpaar (21,22) Elektrodenstücke um faßt, die im Bodenbereich der Wägerutsche (3) angeordnet sind.
13. Einrichtung gemaß einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der mindestens ein Influenzelektrodenpaar (21,22) an der Transportleitung (2) angebracht ist.
14. Einrichtung gemäß einem der Anspruch 7 bis 13, bei der die Massenmeßvorrichtung (10) eine Wägezelle (11) und einen Dehnungsmeßstreifen (12) enthält, wobei die Wägezelle (11) mit dem Dehnungsmeßstreifen (12) an einem Ende mittels ei nes Balkens (13) an der Wägerutsche (3) und am anderen Ende ortsfest an einem Gehäuse (4) befestigt ist.
15. Wägerutsche zur gravimetrischen Wägung von fließendem Schüttgut (1), die mit einer Massenmeßvorrichtung (10) und einer Geschwindigkeitsmeßvorrichtung (20) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitsmeßvorrichtung (20) mindestens ein In fluenzelektrodenpaar (21,22) zur Erfassung der Geschwin digkeit des Schüttguts auf der Wägerutsche (3) umfaßt.
16. Wägerutsche gemäß Anspruch 15, bei der ein Influenz elektrodenpaar (21) in axialer Richtung in der Mitte der Wägerutsche (3) angebracht ist.
17. Wägerutsche gemäß Anspruch 15, bei der zwei Influenz elektrodenpaare (21,22) an den Enden der Wägerutsche (3) angebracht sind (3).
18. Wägerutsche gemäß einem der Anspruche 15 bis 17, bei der die Influenzelektrodenpaare auf der äußeren Wand der Wägerutsche (3) aufgebracht oder in die Wand der Wäge rutsche (3) integriert sind.
19. Wägerutsche gemäß Anspruch 18, die einen segmentartigen Aufbau besitzt.
20. Verwendung eines Verfahrens, einer Einrichtung oder ei ner Wägerutsche gemäß einem der vorliegenden Ansprüche zum Erfassen der Durchflußmenge fließfähiger Schüttgüter.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Schüttgutströmen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen von Schütt- gutströmen durch simultane Geschwindigkeits-und Massenmes- sungen. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum kontinuierlichen Erfassen der Durchflußmenge von fließ- fähigem Schüttgut, wie z. B. von Granulaten oder pulverfor- migen Feststoffen, beim Schüttguttransport, wie z. B. ein Verfahren zur Erfassung der Austragsmenge an Gut aus einem Vorratsbehälter oder der Beladung eines Schüttgutranspor- ters. Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zur Durchfuhrung dieser Verfahren.

Es ist bekannt, Schüttgutströme unter Verwendung von Prall- platten oder Meßschurren zu erfassen (siehe z. B. DE-OS 29 50 925). Das zu messende Gut stößt gegen eine schräg zur Fallrichtung des Gutes orientierte Platte. Der Massendurch- satz ergibt sich aus der Multiplikation der an der Prall- platte gemessenen Kraft mit einem Kalibrierungsfaktor.

Diese Verfahrensweise ist wegen der relativ großen Meßunge- nauigkeiten und wegen der erforderlichen Kalibrierung nachteilig. Die Meßungenauigkeiten ergeben sich insbesonde- re bei Schwankungen der Schüttgutcharakteristika, bei- spielsweise in Bezug auf die Korngrößen,-formen,-gewichte und-härten, des Aufprallverhaltens u. s. w.

Zur Vermeidung dieser Meßungenauigkeiten wird in EP 0 372 037 eine Technik beschrieben, bei der das Gut über eine schräge Rutsche und von dieser auf ein Prall-oder Laufrad geführt wird. Die Rutsche ist mit einem Belastungsumformer zur Erfassung der Schüttgutmasse pro Rutschenlänge ausges- tattet. Die Schüttgutgeschwindigkeit (Weg pro Zeit) wird mit dem Prallrad am Ende der Rutsche gemessen, das sich un- ter der Wirkung des bewegten Gutes dreht. Die Verwendung des Prallrades ist nachteilig, da dieses ein mechanisch be- wegtes Element darstellt, das zusätzliche Wartungsarbeiten erfordert. Außerdem können Anbackungen des Gutes am Rad zu falschen Meßresultaten führen. Bei der Meßwertauswertung wird von einer konstanten Geschwindigkeit auf der Rutsche ausgegangen, die nur am Ende der Rutsche gemessen wird. Da- bei wird jedoch nicht berücksichtigt, daß auf der Rutsche eine Geschwindigkeitsanderung durch die Beschleunigung des Gutes auf der Rutsche erfolgt. Dieses Problem könnte wie- derum nur durch eine zusatzliche Kalibrierung kompensiert werden.

Aus DE PS 44 06 046 ist ein Verfahren zum Messen eines Pul- ver-Massestromes ohne den Einsatz mechanisch bewegter Ele- mente bekannt. Dabei wird ein Pulver-Gas-Gemisch durch eine Förderleitung mit einer Geschwindigkeitsmeßvorrichtung und einer Massenmeßvorrichtung geleitet. Die Geschwindigkeits- meßvorrichtung basiert auf dem Influenzverfahren, das an sich aus den Publikationen von J. B. Gajewski et al. in "Material Science", Bd. 16, S. 113 ff. und in"Electrosta- tics 1991" (Hrsg. B. C. O'Neill, Inst. Phys. Press, Bristol, S. 159 ff.) und von J. V. Candy in, signal Processing". A model approach" (McGraw Hill, New York, 1988) bekannt ist. Die Pulverteilchen erfahren bei ihrer Bewegung durch die Förderleitung eine elektrische Aufla- dung. An der Förderleitung sind mit Abstand zueinander zwei Ringelektroden angebracht, in denen durch die in der För- derleitung bewegten geladenen Pulverteilchen Spiegelladun- gen induziert werden, die als elektrisches Meßsignal erfaß- bar sind. Durch Auswertung von Korrelationen zwischen den Meßsignalen der Ringelektroden kann auf die Geschwindigkeit der Pulverteilchen rückgeschlossen werden.

Die in DE PS 44 06 046 eingesetzte Massenmeßvorrichtung ist zum Messen der Pulvermasse pro Volumeneinheit in einem Ab- schnitt der Förderleitung ausgelegt und basiert auf einer Substanzmengenmessung mit einem Mikrowellenresonator.

Ein erster Nachteil dieser Technik besteht darin, daß die Massenmeßvorrichtung nur eine relative Massenbestimmung er- möglicht. Zur Erfassung des Pulver-Massestromes müssen die gemessene Geschwindigkeit, die gemessene Pulvermasse pro Volumeneinheit und die Abmessungen der Förderleitung unter Berücksichtigung einer zusätzlichen Kalibrierung verrechnet werden. Die Massenbestimmung unter Verwendung von Mikrowel- len ist mit weiteren Nachteilen verbunden. Die Massenbe- stimmung kann nicht am selben Abschnitt der Förderleitung wie die Geschwindigkeitsmessung erfolgen, da letztere durch den Betrieb des Mikrowellenresonators gestört werden würde.

Außerdem ist die Messung mit Mikrowellen extrem von äußeren Randbedingungen abhangig, wie z. B. von der Feuchte des Pul- vers. Dies macht eine zusätzliche Prozeßüberwachung und laufende Nachkalibrierung erforderlich.

Generell stellt die Notwendigkeit von Kalibrierungsmessun- gen bei allen herkömmlichen Techniken einen entscheidenden Nachteil dar, da die Erfassung von Schüttgutströmen in der Praxis möglichst universell und unabhängig von gesonderten Messungen der Schüttgutparameter, wie z. B. Korngrößen, -formen oder-gewichten erfolgen soll.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfah- ren zum Messen von Schüttgutstromen, insbesondere zum Mes- sen des Massedurchsatzes von fließendem Material, bereitzu- stellen, mit dem die Nachteile der herkömmlichen Techniken vermieden wird und das insbesondere kalibrationsfrei durch- geführt werden kann. Mit dem Verfahren soll auch eine hohe Meßgenauigkeit und eine Reduzierung des Wartungsaufwandes erreicht werden. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, ei- ne verbesserte Meßeinrichtung für Schüttgutstrome, insbe- sondere eine verbesserte Durchflußwaage für Schüttgutströme anzugeben.

Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und eine Vorrichtung mit den Merkma- len gemäß Patentanspruch 7 oder 15 gelöst. Vorteilhafte Ausfuhrungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Anspruchen.

Die Grundidee der Erfindung besteht darin, an fließfähigem Schüttgut in einer Transportleitung die Geschwindigkeits- und Massemessungen gleichzeitig an einer bestimmten Schütt- gutmenge durchzufuhren. Hierzu wird in eine Transportlei- tung für fließfähiges Schüttgut eine Wagerutsche integ- riert, die zur gravimetrischen Massebestimmung am jeweili- gen auf der Wägerutsche fließenden Schüttgut ausgelegt ist.

An der Wägerutsche oder in der Transportleitung ist ferner mindestens ein Paar von Influenzelektroden einer Geschwin- digkeitsmeßvorrichtung angebracht, in denen durch das flie- ßende Schüttgut meßbare Ströme von Influenzladungen erzeugt werden. Aus den zeitlichen Signalverlaufen der Ströme wird unter Verwendung eines Korrelationsverfahrens die Geschwin- digkeit des Schüttguts ermittelt.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, eine gattungsgemäße Vor- richtung zur Messung der Durchflußmenge an Schüttgütern, wie sie beispielsweise in EP 372 037 beschrieben ist, so weiter zu entwickeln, daß die Geschwindigkeitsmessung am auf der Wägerutsche befindlichen Material erfolgt. Die Ge- schwindigkeitsmessung erfolgt entweder direkt an der Schüttgutmenge auf der Wägerutsche oder indirekt an Schütt- gutmengen mit Abstand von der Wägerutsche unter Berücksich- tigung eines Geschwindigkeitsprofils in der Transportlei- tung.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Wägerutsche, die si- multan zur Masse-und Geschwindigkeitsmessung an über die Wägerutsche fließendem Material ausgelegt ist. Mit der Wä- gerutsche wird die Masse des auf der Lange der Wägerutsche befindlichen Schüttguts direkt und absolut in Kilogramm je Meter gemessen. Simultan ergibt die Geschwindigkeitsmessung die Schuttgutgeschwindigkeit in Metern je Sekunde. Durch Produktbildung kann unmittelbar die Durchflußmenge als durchfließende Masse pro Zeiteinheit, z. B. in Kilogramm je Stunde, abgeleitet werden.

Die Erfindung besitzt die folgenden Vorteile. Die Erfindung liefert eine Durchflußmengenmessung, die im Unterschied zu allen früheren Techniken kalibrationsfrei aus absoluten Geschwindigkeits-und Massemessungen abgeleitet wird. Die Ermittlung beider Parameter (Geschwindigkeit, Schüttgutmas- se) erfolgt gleichzeitig für identisches Schüttgutmaterial.

Dies ist ein besonders überraschendes und vorteilhaftes Er- gebnis, da man vor der Erfindung davon ausgegangen war, daß die beiden Parameter die Implementierung derart verschie- denartiger Meßprinzipien erfordern, das eine gleichzeitige Messung für einen bestimmten Abschnitt der Transportleitung ausgeschlossen ist. Bei der Entwicklung der erfindungsgemä- ßen Meßtechnik gelangten die Erfinder zu dem unerwarteten Ergebnis, daß die Influenzmethode zur Geschwindigkeitsmes- sung ausreichend empfindlich für die Messung an fließfähi- gem Schüttgütern und ausreichend robust für praktische An- wendungen ist. Es wurde insbesondere festgestellt, daß auch bei Schüttgütern mit relativ großen Teilchengrößen im mm- Bereich die Teilchen z. B. durch Reibung, Stoß oder Bruch elektrostatisch aufgeladen werden und daß sich auch bei re- lativ geringen Schüttgutgeschwindigkeiten (z. B. im Bereich ab 1 m/s) ausreichend genau meßbare Ströme in den Influenz- elektroden ausbilden.

Die erfindungsgemaße Meßtechnik erlaubt auch die genaue Duchtlußmengenmessung an unregelmäßig fließendem Schüttgut oder sogar an Schüttgutströmen mit zeitweiligen Unterbre- chungen. Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung ist äußerst robust gegen Störungen. Bewegte Komponenten, wie z. B.

Prall-oder Laufräder, werden vermieden. Die Masse-und Ge- schwindigkeitsmessungen beeinflussen sich nicht gegensei- tig. Mit der Erfindung wird eine Durchflußwaage mit einer neuen und erweiterten Brauchbarkeit geschaffen. Die Wäge- rutsche mit simultaner Masse-und Geschwindigkeitsmessung kann in eine Transportleitung beliebiger Gestalt eingebaut werden. Die Wägerutsche bildet selbst ein Stück Förderstre- cke mit einer Form und Neigung, die zu denen der angrenzen- den Abschnitte der Transportleitung identisch sind.

Mit der erfindungsgemäßen Meßtechnik läßt sich die Durch- flußmenge mit einer Relativgenauigkeit von 1% und besser ermittelten. Durch den Einsatz einer digitalen Auswertungs- elektronik kann das System in Förderpausen einen Nullab- gleich durchführen, um beispielsweise eine Drift der Mas- senmeßvorrichtung zu kompensieren.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden aus den im folgenden unter Bezug auf die Zeichnungen beschrie- benen Ausführungsbeispielen ersichtlich. Es zeigen : Figur 1 : eine schematische Ubersichtsdarstellung der mechanischen Teile einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchflußmengenmessung, Figur 2 : eine Illustration der Signalaufnahme bei einem erfindungsgemäßen Verfahren, Figur 3 : Kurvendarstellungen zur Illustration der Ströme von Influenzladungen und deren Korrelation, Figur 4 : Illustrationen zur Position von Influenzelektro- den einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchflußmengenmessung, Figur 5 : Illustrationen zur Kombination einer erfindungs- gemäßen Wägerutsche mit einer Transportleitung, und Figur 6 : Illustrationen verschiedener Förderstreckenquer- schnitte.

Figur 1 illustriert die Anordnung einer erfindungsgemäßen Einrichtung 100 zum Erfassen der Durchflußmenge fließfähi- gen Schüttguts 1 am Ende einer Transportleitung 2. Die Ein- richtung 100 umfaßt im einzelnen eine Massenmeßvorrichtung 10 mit einer gravimetrischen Wägerutsche 3, eine Geschwin- digkeitsmeßvorrichtung 20 mit einem Influenzelektrodenpaar 21 und eine Auswertungsvorrichtung 30, die im einzelnen ei- nen Signalkorrelator, einen Wägeverstärker und eine Rechen- vorrichtung zur Ermittlung der Durchflußmenge enthält. Die Einrichtung 100 ist in bzw. an einem durchbrochen gezeich- neten Gehäuse 4 angebracht, das anwendungsabhängig ortsfest auf einem Untergrund oder vorzugsweise wie dargestellt am Ende der Transportleitung 2 befestigt ist. Die Wägerutsche 3 ist so gestaltet und im Gehäuse 4 angebracht, daß sie im wesentlichen eine gleichförmige Verlängerung der Förder- strecke der Transportleitung 2 bildet. An der oberen Seite der Wägerutsche 3 ist ein Balken 13 befestigt. Die Wägerut- sche 3 ist vorzugsweise aus Segmenten aufgebaut, die mit dem Balken 13 zusammengehalten werden. Die Wägezelle 11 ist an einem Ende mit dem Balken 13 und am anderen Ende mit dem Gehäuse 4 fest verbunden. Sie enthält als Massesensor einen Dehnungsmeßstreifen 12, der in Abhängigkeit von der Masse in der Wagerutsche 3 und damit deren Verbiegung in Pfeil- richtung ein vorbestimmtes Sensorsignal an die Auswertungs- vorrichtung 30 liefert. Anstelle des Dehnungsmeßstreifens 12 können alternativ auch andere Massesensoren, z. B. unter Verwendung eines mechanischen Federelements oder des Prin- zips der schwingenden Saite oder des Prinzips der magneti- schen Kraftkompensation, eingesetzt werden.

Die Wagerutsche 3 tragt das Influenzelektrodenpaar 21 mit zwei voneinander beabstandeten Elektrodenringen 21a, 21b.

Die Elektrodenringe 21a, 21b sind in die Wand der Wägerut- sche 3 integriert, auf dieser außen fixiert oder auch in einer äußeren Pulse untergebracht, die auf der Außenseite der Wägerutsche 3 beweglich ist. Die Ringelektroden 21a, 21b sind streifenförmige, die Wagerutsche 3 vollständig um- gebende metallische Ringe, die beispielsweise aus Kupfer bestehen und eine Dicke von 30 um bis in den mm-Bereich bzw. eine Breite von rd. 2 cm besitzen. Es können auch meh- rere Influenzelektrodenpaare 21 vorgesehen sein, wie dies unten erlautert ist. Die Influenzelektroden müssen nicht zwingend ringförmig die Wägerutsche 3 umgeben. Es sind auch andere, flächige oder streifenförmige Elektrodenformen rea- lisierbar, sofern sie für eine ausreichende Bildung von La- dungssignalen zur Geschwindigkeitsmessung geeignet sind.

Das Schüttgut 1 kann aus beliebigem partikelförmigem, anor- ganischen oder organischen Material bestehen. Es kann bei- spielsweise Mineralstoffe oder Kunststoffe mit beliebigen Teilchenformen (Kugelformen, Bruchstücke, Stäbchenformen u. dgl.) umfassen. Typische Teilchengrößen liegen im Bereich oberhalb von 1 um, vorzugsweise rund 1 mm bis 5 mm. Die Teilchengrößen können auch im cm-Bereich und weit daru- berhinaus liegen.

Das Schüttgut 1 bewegt sich unter der Wirkung der Gravita- tion in der Transportleitung 2 bzw. der Wägerutsche 3 auf dem jeweiligen Boden der Förderstrecke. Hierzu sind die Transportleitung 2 und die Wägerutsche 3 gegenüber der Ho- rizontalen geneigt. Die Neigung oder Steilheit wird anwen- dungsabhangig, insbesondere in Abhängigkeit von der Fließ- fähigkeit des Schüttguts, gewählt und liegt beispielsweise im Bereich von 30° bis 45°. Der Transport des Schüttguts 1 erfolgt trägergasfrei rutschend auf dem Boden der Förder- strecke.

Das Prinzip der Signalaufnahme mit der erfindungsgemäßen Einrichtung 100 wird im folgenden unter Bezug auf die Figu- ren 2 und 3 erläutert. Figur 2 zeigt schematisch die erfin- dungsgemäße Wägerutsche 3 mit zwei Elektrodenringen 21a, 21b. Das Schüttgut rutscht in Pfeilrichtung auf den Boden der Wagerutsche 3. Die Geschwindigkeit des Schüttgutstromes wird wie folgt ermittelt.

Der Schüttgutstrom besteht aus Feststoffpartikeln, die sich bei ihrer Bewegung elektrostatisch aufladen. Die elektro- statische Aufladung wird beispielsweise durch Reibung zwi- schen den Partikeln, Reibung zwischen Partikeln und der Wand der Transportleitung oder durch Bruch oder Stoß verur- sacht. Die elektrisch geladenen Partikel erzeugen (influen- zieren) beim Durchtritt durch einen Metallring oder allge- mein bei jeder Bewegung relativ zu einem elektrischen Lei- ter in diesem eine Spiegelladung. Die Summe der Spiegella- dungen liefert ein Ladungssignal, das gegenüber Masse als Stromsignal meßbar ist. Aufgrund von statistischen Schwan- kungen im Schüttgutstrom ergibt sich im Zeitverlauf ein Stromsignal mit einem statistischen Rauschen. Erfolgt ein Vorbeitritt der elektrisch geladenen Partikel an einem wei- teren Metallring oder einer weiteren Metallflache, so wird wiederum ein Ladungssignal bzw. im zeitlichen Verlauf ein Stromsignal meßbar, das sich ebenfalls durch ein statisti- sches Rauschen auszeichnet. Das Stromrauschen ist in beiden Fallen in seiner zeitlichen Abfolge ahnlich, wobei jedoch ein Zeitversatz At auftritt, der linear von der Schüttgut- geschwindigkeit abhangt. Weitere Einzelheiten des an sich bekannten Influenzprinzips zur Bestimmung von Partikelge- schwindigkeiten werden in der Publikation von K. Dybeck et al. in"Conference Record Of 29th Annual Meeting", IEEE In- dustrie Application Society, Atlanta 1994, beschrieben.

In Figur 2 ist die Abnahme der Ladungssignale (Signal Al, Signal A2) von den Ringelektroden 21a bzw. 21b illustriert.

Die Signale Al, A2 werden an den Korrelator 31 gegeben. Der Korrelator 31 bildet die Kreuzkorrelationsfunktion aus den Signalen A1 und A2 und ermittelt aus dieser den Zeitversatz At. Der Zeitversatz entspricht der Lage des Maximums der Kreuzkorrelationsfunktion. Dies ist im einzelnen weiter in Figur 3 illustriert, die im oberen Teil die Ausgangssignale Al und A2 von den Ringelektroden 21a, 21b und im unteren Teil die Kreuzkorrelationsfunktion KKF illustriert. Aus dem bekannten Abstand 1 der Ringelektroden 21a, 21b und dem Zeitversatz wird die gesuchte Schüttgutgeschwindigkeit v gemaß v = 1/At ermittelt. Der Abstand 1 zwischen den Ringelektroden 21a, 21b beträgt beispielsweise 30 mm.

Der Korrelator 31 enthält vorzugsweise einen digitalen Sig- nalprozessor, dessen Eingangsgrößen durch Abtasten der ana- logen Signale Al, A2 geliefert werden. Die Abtastrate wird anwendungsabhängig unter Berucksichtigung einer Minimierung des Fehlers bei der Korrelationsanalyse gewählt. Zur Er- mittlung der Kreuzkorrelationsfunktion werden entsprechend den Signalen A1, A2 zwei Datenfolgen mit einer bestimmten Anzahl N von Meßpunkten aufgenommen, die Daten-folgen unter Anwendung einer N-Punkte-FFT in den Frequenzbereich trans- formiert und einer Faltung unterzogen. Das Faltungsergebnis wird mit einer inversen N-Punkte-FFT in den Zeitbereich rücktransformiert, woraus sich das in Figur 3 (untere Kur- ve) dargestellte Ergebnis ergibt. Die Geschwindigkeit v wird an die Rechenvorrichtung 32 gegeben.

Der Signalweg zur Ermittlung des Geschwindigkeits-Para- meters verlauft somit von den Influenzelektroden 21a, 21b zur Ermittlung der Ladungssignale über einen Vorverstärker (nicht dargestellt) und einen programmierbaren Verstärker zur automatischen Signalanpassung (ebenfalls nicht darge- stellt) zum Korrelator 31, der den digitalen Signalprozes- sor enthält, die Kreuzkorrelationsfunktion und daraus die Geschwindigkeit berechnet. Der programmierbare Verstärker- dient der Signalhöhenoptimierung der Ladungssignale bei sich ändernden Produkteigenschaften oder Massedurchsätzen.

Der Zeitversatz kann alternativ auch mit anderen Signalana- lyseverfahren, wie z. B. einer Muster-oder Bildauswertung oder Iterationsverfahren, ermittelt werden.

Das Signal für den Masseparameter (Signal B) verläuft di- rekt von der Wägezelle 11 (siehe Figur 1) der Wägerutsche 3 über einen Wägeverstärker 14 zur Rechenvorrichtung 32.

In der Rechenvorrichtung 32 wird die Durchflußmenge dm/dt aus der Geschwindigkeit und der pro Längeneinheit der Wäge- rutsche 3 gemessenen Masse M wie folgt berechnet : dm/dt [kg/h] = v [m/sec] M [kg/m] 3600 Die Rechenvorrichtung 32 ergibt somit ohne zusätzliche Ka- librationsschritte unmittelbar die Durchflußmenge. Die je- weils berechnete quantitative Größe fur dm/dt kann einer weiteren Auswertung, einer Anzeige oder einer Systemsteue- rung als Eingangsgröße z. B. für einen Förderer zugeführt werden.

Figur 4 illustriert verschiedene Ausführungsformen der E- lektrodenpositionierung an der Wägerutsche 3. Die Ring- elektroden 21a, 21b, die ersatzweise auch nicht-umlaufende Elektrodenstücke nahe des in Betriebsposition unteren Teils der Wägerutsche sein können, bilden jeweils ein Influenz- elektrodenpaar 21. Jedes Influenzelektrodenpaar 21 ist au- ßen um die Wägerutsche verlaufend befestigt oder in die Wand der Wägerutsche eingebettet. Im ersteren Fall muß die Wägerutsche aus einem elektrisch isolierenden Material be- stehen. Beim Einkleben oder Einbetten der Influenzelektro- den in die Wägerutsche ist dies nicht erforderlich. Vor- zugsweise wird ein segmentierter Aufbau gewählt, bei dem sich Rutschen-und Elektrodensegmente abwechseln.

Im Unterschied zu Figur 1 zeigt Figur 4 die Wägerutsche 3 zwischen dem Einlauf 2a und dem Auslauf 2b der im übrigen nicht gezeigten Transportleitung. Im obersten Teilbild ist das Influenzelektrodenpaar 21 in axialer Richtung mittig an der Wägerutsche 3 angebracht. Bei der abgewandelten Ausfüh- rungsform entsprechend dem mittleren Bild in Figur 4 sind zwei Influenzelektrodenpaare 21,22 am Anfang bzw. Ende der Wägerutsche 3 vorgesehen. Diese Ausführungsform besitzt den Vorteil, daß die Geschwindigkeit des Schüttguts mit erhöh- ter Genauigkeit ermittelt werden kann. Da die Geschwindig- keit des Schüttguts während des Fließens über Wägerutsche 3 unter Wirkung der Gravitationskraft noch steigt, können mit den zwei Influenzelektrodenpaaren 21,22 zwei Geschwindig- keitswerte und aus diesen ein mittlerer Geschwindigkeits- wert ermittelt werden. Zur Aufnahme von Geschwindigkeits- profilen entlang der Wägerutsche und/oder zur Verbesserung der Geschwindigkeitsmessung können auch noch mehr Influenz- elektrodenpaare vorgesehen sein.

Im untersten Teil von Figur 4 ist eine weitere Ausführungs- form der Erfindung illustriert, bei der zwei Influenz- elektrodenpaare 21,22 am Ende des Einlaufs 2a bzw. am An- fang des Auslaufs 2b angeordnet sind. Aus den Abständen der Influenzelektrodenpaare 21 bzw. 22 von der Wägerutsche 3 kann unter Annahme eines vorbestimmten Geschwindigkeitspro- fils des Schüttguts die Geschwindigkeit in der Wägerutsche 3 ermittelt werden. Das Geschwindigkeitsprofil ist bei- spielsweise ein lineares Profil, d. h. die Geschwindigkeit des Schüttguts nimmt in Transportrichtung linear zu. Das Geschwindigkeitsprofil kann aber auch komplizierter oder einfacher sein. Je nach Material, Steilheit und Länge der Förderstrecke können ein Abbremsen oder bei Gleichgewicht aus Reibung und Gravitation eine konstante Geschwindigkeit des Schüttguts auftreten.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 (unten) besitzt Vorteile in Bezug auf den vereinfachten mechanischen Aufbau der Wä- gerutsche und die Vermeidung einer Verdrahtung an dieser.

Allerdings muß bei dieser Gestaltung ein Auslauf vorgesehen sein.

Gemäß einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform könnte auch ein einziges Influenzelektrodenpaar außerhalb der Wägerutsche vorgesehen sein, das unter Berücksichtigung des Abstandes von der Wägerutsche und des angenommenen Ge- schwindigkeitsprofils oder einer auf der Förderstrecke aus- gebildeten Konstantgeschwindigkeit wiederum einen Geschwin- digkeitswert für das Schüttgut in der Wägerutsche ergibt.

Diese Ausführungsform ist jedoch durch eine geringere Ge- nauigkeit gekennzeichnet.

Es wird betont, daß auch die Ausführungsformen der Erfin- dung mit Influenzelektrodenpaaren außerhalb der Wagerutsche die simultane Geschwindigkeits-und Massemessung für iden- tisches Schüttgutmaterial erlauben. Die Interpolation auf der Grundlage von Geschwindigkeitsprofilen ist bei fließfä- higem Schüttgut genügend genau, um von den Geschwindig- keitswerten außerhalb der Wägerutsche auf die Geschwindig- keit auf der Wägerutsche Rückschlusse ziehen zu können.

Eine in der Praxis realisierte Meßeinrichtung zur Messung an Kunststoffgranulat mit einer mittleren Korngröße von 2 mm und einem Durchsatz von rd. 0.5 bis 2 t/h besitzt z.

B. die folgenden Eigenschaften. Der Aufbau entspricht der Gestaltung von Fig. 4 (oben). Die Wägerutsche besitzt eine Länge von 200 mm und eine Neigung gegenüber der Horizonta- len von 30°. Der Rohrdurchmesser betragt 50 mm. Das Granu- lat besitzt eine typische Geschwindigkeit von rd. 1.7 m/s.

Bei maximalem Durchsatz beträgt die Masse M auf der Wäge- rutsche rd. 65 g/200 mm.

Die Figuren 5 und 6 illustrieren verschiedene Gestaltungen der Anordnung der Wägerutsche 3 in Bezug auf die Transport- leitung 2 bzw. des Profils der Transportleitung 2 und der Wägerutsche 3. Die erfindungsgemäße Wägerutsche 3 kann in die Transportleitung 2 integriert sein (Figur 5, oberer Teil) oder am Ende der Transportleitung 2 vorgesehen sein.

In jedem Fall ist das Querschnittsprofil der Wägerutsche genau an das Querschnittsprofil der Transportleitung ange- paßt, wobei jedoch die Wägerutsche 3 beruhrungslos angeord- net ist. Ein Spalt zwischen der Wägerutsche 3 und den je- weils benachbarten Teilen der Transportleitung 2 besitzt meist eine charakteristische Dimension, die geringer ist als die typische Teilchengröße des fließenden Schüttguts.

Beispielsweise besitzt der Spalt bei Granulatschüttgut mit einer Teilchengröße im Bereich von 2 mm eine Breite von 1 mm. Bei großen Durchsatzen tritt im Schüttgutstrom eine Kraftwirkung wie ein Sog auf, die insbesondere bei der För- derung von Pulvern verhindert, daß sich der Spalt zusetzt.

Die Spaltbreite kann somit auch größer als die geförderten Teilchen sein.

Die Transportleitung und die Wägerutsche besitzen einen ge- schlossenen oder einen nach oben offenen Querschnitt, wie dies in Figur 6 illustriert ist. Eine bevorzugte geschlos- sene Querschnittsform ist die Rohrform. Als offene Formen können beispielsweise ein Rohrsegment oder eine Rechteck- form gebildet werden. Weitere Abwandlungen sind möglich, wobei eine Querschnittsform derart bevorzugt wird, daß in einem in Betriebsposition unteren Scheitel der Förderstre- cke das Schüttgut konzentriert wird. Die Querschnittsform kann auch dreieckig oder durch Kombination der genannten Formen gebildet sein.

Die Wägerutsche 3 kann hängend oder von unten gestützt an- geordnet sein, wobei die hängende Anordnung bevorzugt wird, da die Wägezelle 11 (siehe Figur 1) vor gegebenenfalls aus- tretendem Schüttgut geschützt wird und den ausgetretenen Schüttgutstrom nicht behindert und ferner kurze, störungs- arme Kabelwege zur Signalübertragung ermöglicht werden.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausges- taltungen von Bedeutung sein.