DE3408191A1

DE3408191A1 - Zufuehrvorrichtung mit gewichtserfassung, insbesondere fuer schuettgut

Info

Publication number: DE3408191A1
Application number: DE19843408191
Authority: DE
Inventors: David H. Scottsdale Ariz. Wilson
Original assignee: K Tron International Inc
Current assignee: K Tron International Inc
Priority date: 1983-05-05
Filing date: 1984-03-06
Publication date: 1984-11-15
Also published as: CA1216867A; US4579252A; JPS59203013A; DE3408191C2

Description

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BESCHREIBUNG

Dia Erfindung bezieht sich auf eine Zuführvorrichtung, insbesondere für Schüttgut, mit der gleichzeitig das Gewicht des geförderten und anschließend abgegebenen Materials gravimetrisch bestimmt werden kann,, Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur gravimetrischen Erfassung von gefördertem Material wie Schüttgut oder dergl.

Eine derartige Förder- und Zuführvorrichtung mit gravimetrischer Gewichtserfassung mißt üblicherweise die Abnahme des Gewichts eines in der Zuführvorrichtung enthaltenen Materials während einer festlegbaren Zeitspanne. Da der Gewichtsabgang in der Zuführvorrichtung genau dem in dieser Zeitspanne an die nächste Materialverarbeitungsstufe des betreffenden Prozesses abgegebenen Materialgewicht gleichzusetzen ist, wird das vorliegende Prinzip der Messung einer Gewichtsänderung pro Zeiteinheit als "gravimetrisches" Meßprinzip bezeichnet.

Den Gewichtsabgang erfassende Zuführvorrichtungen haben den Vorzug, daß ihnen keine durch Ablagerungen oder Materialanhäufungen im Verlauf des Förderweges bedingte Fehler hinsichtlich der Fördermengenbestimmung unterlaufen können. Wenn zum Beispiel das Gewicht der Gewichtsabgang-Zuführvorrichtung in einer Stunde um 15 kg abgenommen hat, dann hat diese Vorrichtung diese 15 kg Material mit Sicherheit an die nächste Stufe des Prozesses weitergeliefert und nicht in Form von Anhäufungen oder Ablagerungen im System "verloren".

Die herkömmlichen Zuführvorrichtungen dieser Art haben aber den Nachteil, daß bei der Materialeingabe zwecks Nachfüllung eine genaue Gewichtsmessung nicht möglich ist, weil

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die Menge des nachgefüllten Materials keiner genauen Kontrolle unterliegt. Da die gewöhnlich als Meßeinrichtung dienende Waage beim Auffüllen zusätzlich Stoßbelastungen durch das zugesetzte Material, mitgerissene Luft und anderen Störfaktoren ausgesetzt wird, müssen weitere Ungenauigkeiten der Gewichtsbestimmung in Kauf genommen werden. Deshalb ist es üblich, Gewichtsabgang-Zuführvorrichtungen bei der Nachfüllung volumetrisch (Abgabe eines gegebenen Materialvolumens pro Zeiteinheit) statt gravimetrisch messen zu lassen. Da die Nachfüllphase einen großen Teil des Gesamt-Betriebszyklus der Zuführvorrichtung beanspruchen kann, wird das Gesamt-Meßergebnis entsprechend ungenau sein.

Außerdem ist die Notwendigkeit zur Umschaltung auf das volumetrische Meßprinzip während der Materialnachfüllung mit dem grundsätzlichen Nachteil behaftet, daß teuere Hochpräzisionswaagen mit kritischer Dämpfung vorhanden sein müssen, damit alle bei der Nachfüllung eingetretenen Störungen beim Wiedereintritt in den gravimetrischen Meßbetrieb sicher unterdrückt sind. Kurze Bedämpfungszeiten sind zur Erzielung kurzer Nachfüllzeiten mit Rücksicht auf möglichst hohe Förderraten wichtig. Wegen begrenzter Möglichkeiten der Waagedämpfung wäre zur Erzielung möglichst langer gravimetrischer Meßperioden mit stabilen Gewichtsergebnissen die Verwendung größerer Vorratstrichter angezeigt. Da aber größere Trichter viel leichter durch äußere Einflüsse gestört werden können als kleine, können sie die Ursache für zusätzliche Meßungenauigkeiten sein. Somit ist beim Stand der Technik eine höhere Meßgenauigkeit nur bei einer verminderten Fördermenge pro Zeiteinheit realisierbar.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile durch Schaffung und Verwendung einer besseren, den Gewichtsabgang rein gravimetrisch erfassenden Zuführvorrichtung und/oder Anwendung eines entsprechenden Arbeitsverfahrens zu überwinden.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist kurz gefaßt im Patentanspruch 1 bzw. verfahrensgemäß in Patentanspruch 27 angegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Grundgedanke der Erfindung geht dahin, ein Material abwechselnd aus zumindest zwei Zuführern, welche im Wechsel aus einem Vorförderer mit Material gespeist werden, in einen gemeinsamen Auffangbehälter abzugeben, dabei das Gewicht des jeweils zuführenden Zuführers zu messen, aus dem sich dabei offenbarenden Gewichtsabgang die laufende Materialabgaberate zu ermitteln, durch eine Steuerschaltung die Gewichtssignale der beiden Zuführer mit einem Sollwertsignal zu vergleichen und Fördereinrichtungen der beiden Zuführer so zu steuern, daß die Materialabgaberate einem vorgegebenen Sollwert ständig angeglichen wird.

Die erfindungsgemäße Zuführvorrichtung arbeitet sehr genau unter ständiger Erfassung des Gewichtsabgangs und mißt das Abgabegewicht ausschließlich gravimetrisch.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Zuführvorrichtung sind unter anderem darin zu sehen, daß sie auch bei hohem Materialdurchsatz laufend die Gewichtsabgabe präzise gravimetrisch bestimmen kann, kompakt und relativ einfach herstellbar ist

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und keiner volumetrischen Mengenbestimmung bei Nachfüllvorgängen bedarf.

Der Erfindungsgedanke kann mit Vorteil durch Verwendung einer Weiche weitergebildet werden, welche synchron mit dem Wechsel der mit einem Sollwertsignal zu vergleichenden Zuführer-Gewichtssignale so umgeschaltet wird, daß jeweils der nicht an der laufenden Materialabgabe beteiligte Zuführer mit neuem Material gespeist wird.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachstehend unter Bezug auf eine Zeichnung in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen gravimetrischen Zuführvorrichtung,

Fig. 2 und 3 ein schematisches Blockschaltbild einer in

der Zuführvorrichtung von Fig. 1 enthaltenen Steuerschaltung und ein Einzelheiten im Bereich einer Steuereinheit und Bedienungstafel enthaltendes Teil-Blockschaltbild,

Fig. 4 eine grafische Darstellung zeitbezogener idealisierter Materialfluß-, Gewichtsermittlungs- und Steuersignale,

Fig. 5 eine Gegenüberstellung einer herkömmlichen und einer erfindungsgemäßen Sollwert-Sägezahnspannung, und Fig. 6 eine grafische Darstellung zum Einfluß eines Fehlersignals auf eine Treiberbefehlsfrequenz.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen, nachstehend kurz als Zuführvorrichtung 10

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bezeichneten Gewichtsabgang-Zuführvorrichtung wird ein Material mit einem Einfüllstrom 0 in eine Einfüllöffnung 42 eines mit einem oben offenen Trichter 13 versehenen Vorfördereri3 12 geschüttet. Der Trichter 13 mündet in einen Förderkanal, in dem sich eine durch einen Motor 14 antreibbare herkömmliche Fördereinrichtung 15 befindet. Unter dem Vorförderer 12 sind zwei Zuführer 16 und 18 mit je einem Einlaß 46 bzw. 48 sowie mit je einer durch einen Motor 20 bzw. 22 antreibbaren Fördereinrichtung 17 bzw. 19. Die Art der in der Zuführvorrichtung 10 verwendeten Fördereinrichtungen 15, 17 und 19 ist von untergeordneter Bedeutung; es können Förderschnecken, Schöpfbohrer oder nach Wunsch auch noch andere Förderelemente verwendet werden.

Jeder der beiden Zuführer 16 und 18 hängt separat an einer zugeordneten Waage 24 bzw. 26. Durch die an sich konventionell ausgebildeten Waagen 24 und 26 wird im Betrieb das Gewicht der Zuführer 16 und 18 mit dem jeweils in ihnen befindlichen Material gewogen und in Form von elektrischen Gewichtssignalen A (Waage 24) und B (Waage 26) weitergemeldet. Obwohl streng physikalisch eigentlich die Masse und nicht das Gewicht ermittelt wird, bleibt es wegen der Unbedenklichkeit der Definition in Verbindung mit der Erfindung bei dem Begriff "Gewicht". Die Zuführer 16 und 18 geben gefördertes Material durch je einen Auslaß 50 bzw. 52 in eine gemeinsame Auffangeinrichtung 28 beliebiger Bauart ab.

Durch einen Auslaß 44 aus dem Vorförderer 12 ausströmendes Material wird durch eine messerähnliche Weiche 30, die unmittelbar unterhalb des Auslasses 44 angeordnet, an einem Ende um eine Achse 36 gelagert und um dieselbe durch einen 0 elektrischen Stellmagnet 3 2 über ein Gestänge 31 aus der in

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Fig. 1 durchgehend gezeichneten ersten Stellung in eine zweite Stellung 30' (unterbrochene Linien) und zurück schwenkbar ist, alternativ in den ersten Zuführer 16 oder den zweiten Zuführer 18 abgeleitet.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt die Weiche 30 bei aktiviertem Stellmagnet 32 die zweite Stellung 30' ein; im stromlosen Zustand des Stellmagneten 32 wird sie durch eine Feder 34 in die erste Stellung zurückgeholt und gehalten. Die Art des Weichenantriebs ist für die Erfindung von untergeordneter Bedeutung. Statt einer elektrischen könnte auch eine pneumatische oder hydraulische Stelleinrichtung, eine Anordnung mit zwei gegenüberliegenden Elektromagneten bzw. Kolben oder auch ein ganz anderer Antrieb für die Weiche 30 verwendet werden.

Im Betrieb der Zuführvorrichtung 10 wird die Weiche 3 0 abwechselnd während der Hälfte eines Zeitraums in der ersten Stellung und während der zweiten Hälfte des Zeitraums in der zweiten Stellung 30" gehalten, damit kontinuierlich aus dem Vorförderer 12 strömendes Material in gleich langen Teil-Zeiträumen abwechselnd in den ersten und zweiten Zuführer 16 und 18 gespeist wird. Um die Möglichkeit der Überladung der Zuführer oder einer Material-Rückstaubildung in der Vorrichtung auszuschließen, ist der Vorförderer 12 so eingestellt, daß er nur 80% oder weniger der volumetrischen FörderkapazitÜt der Zuführer 16, 18 5 fördert.

Die in Fig. 2 bzw. 3 dargestellte Steuerschaltung für die Zuführvorrichtung 10 enthält eine mit einer Steuereinheit 58 verbundene Bedienungstafel 54, auf der ein Bediener mittels einer Reihe von Schaltern 56 eine gewünschte Materialabgaberate

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(Materialdurchsatz pro Zeiteinheit) im System wählen kann. Der Ausgang der Bedienungstafel 54 ist ein sägezahnförmiges Signal, mit dessen absteigender Flanke jeweils eine gewünschte Gewichtsabnahme des Zuführers 16 oder 18 während der Materialförderung festgelegt und somit die gewünschte Materialabgaberate vorgegeben wird. Gemäß Fig. 3 wird das Sägezahnsignal von einem Sägezahngenerator 76 abgegeben. Es ist in Fig. 5 (unten) dargestellt und als "Sollwert-Sägezahnsignal" bezeichnet; Einzelheiten seiner Erzeugung sind dem normalen Fachmann hinreichend geläufig.

Das an sich konventionell erzeugbare erfindungsgemäße Sollwert-Sägezahnsignal (Fig. 5 unten) unterscheidet sich doch sehr wesentlich von dem beim Stand der Technik benutzten Sägezahnsignal (Fig. 5 oben) , weil seine sämtlichen Perioden (Zähne) sich ausschließlich auf Materialabgabe- bzw. Gewichtsabgang-Phasen der Zuführer 16 und 18, jedoch nicht (wie beim Stand der Technik) noch auf Zeiträume, in denen die Zuführvorrichtung nachgefüllt wird, beziehen. Weitere Kurvenunterschiede zeigt Fig. 5.

Die in dem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendete Steuereinheit 58 ist ein integrierender, d.h. eine Sollwert-Sägezahnspannung erzeugender und deren Flankenwinkel vergleichender Typ. Statt dessen könnte auch ein dem Fachmann geläufiger und daher hier nicht näher erläuterter differenzierender Typ verwendet werden, der einen festen Sollwert erzeugt und den Istwert des Materialdurchsatzes aus dem Gewichtsabgang während eines Zeitraumes errechnet.

Ein von einer als an sich normale Zeitmultiplex-Schaltung ausgebildeten Wählschaltung 72 (Fig. 2) kommendes Gewichts-

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ausgangssignal wird in der Steuereinheit 58 (Fig. 3) durch einen Komparator 78 normaler Bauart bezüglich seiner Flankensteilheit mit der augenblicklichen Flankensteilheit des Sollwert-Sägezahnsignals verglichen. Der Komparator 78 gibt ein der Differenz zwischen den beiden verglichenen Signalen entsprechendes Fehlersignal E an einen Pulsgenerator 8 0 ab, der eine Serie von Pulsen mit einer von dem Fehlersignal E abhängigen Frequenz abgibt. Diese Signalbeziehung ist grafisch in Fig. 6 dargestellt. Diese Serie von Pulsen bildet das als Treiberpulssignal bezeichnete Ausgangssignal der Steuereinheit 58, durch dessen Frequenz die Drehgeschwindigkeit der Zuführmotoren 20 und 22 jeweils so vorgegeben wird, daß der Istwert der Materialabgaberate dem an der Bedienungstafel 54 eingestellten Sollwert gleich ist. Wenn der Ist- wert des Materialdurchsatzes größer als der Sollwert wird, dann wird durch ein entsprechendes Fehlersignal E der Lauf der Motoren 20, 22 verlangsamt und damit der Istwert der Materialabgaberate reduziert — und umgekehrt. Da vom Fehlersignal auch die Drehgeschwindigkeit des Motors 14 für den Vorförderer 12 abhängt, wird die Drehzahl des Motors 14 in einer festen Relation zu der Drehzahl der Motoren 20, 22 erhöht oder reduziert. Weitere Zusammenhänge zwischen den Motoren 20, 2 2 und Motor 14 werden weiter unten erläutert.

Im Rahmen der Erfindung könnte als abhängig von dem Fehlersignal E abhängiges Treibersteuersignal zur Kontrolle der Motoren 14, 20 und 22 statt eines Pulssignals auch ein anderes Spannungs-, Strom- oder sonstiges Signal verwendet werden.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Gewichtsausgangssignal der Wählschaltung 72 in der Steuereinheit aufgeteilt und zugleich an den Komparator 78 sowie an eine

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ganz normale Peycldetektorschaltung 82 ab. Die Pegeldetektorschaltung 8 2 veranlaßt jedesmal, wenn das Gewichtsausgangssignal ein Minimum hat, eine Flip-Flop-Schaltung 84 (oder eine andere geeignete logische Schaltung) zur Änderung ihres logischen Zustande. Der dabei von dem Flip-Flop 84 erzeugte Ausgang ist das in Fig. 4 als sechstes Signal von oben dargestellte A/B-Umschaltsignal in Form von Rechteckpulsen, die von einem anderen Ausgang der Steuereinheit 58 abgegeben werden, die doppelte Periodenlänge des Sollwert-Sägezahnsignals haben und mit jedem Signalsprung einen Stellungswechsel der Weiche 30 sowie eine Umschaltung der Wählschaltung 72 von einem Gewichtssignal auf das andere veranlassen.

Das von der Steuereinheit 58 abgegebene Treiberpulssignal wird an zwei identische Frequenz/Analogumsetzer 60 und 62 abgegeben, welche daraus je eine der gewünschten Fördermotordrehzahl entsprechende analoge Steuerspannung erzeugen und an eine Motortreiberschaltung 68 für die parallelgeschalteten und daher stets mit derselben Drehzahl umlaufenden Motoren 20, 22 der Zuführer 16, 18 bzw. an eine Motortreiberschaltung 70 für den Motor 14 des Vorförderers 12 abgeben, siehe Fig. Die Baugruppen 60, 62, 68, 70, 14, 20 und 22 sind ganz normal und fachüblich ausgewählt.

Die Ausgangs-Steuerspannungen der Frequenz/Analogumsetzer und 62 sind durch je einen angeschlossenen Drehzahljustierwiderstand 64 bzw. 66 so eingestellt, daß der Motor 14 langsamer läuft als die Zuführmotoren 20 und 22, damit der Vorförderer 12 mit geringerem Volumen fördert als die Zuführer 16 und 18. Dadurch wird eine Überfütterung der Zuführer 16

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und 1.8 grundsätzlich verhindert. Ohne die Justierwiderstände würden alle drei Motoren gleichlaufen, weil sie vom selben Treiberpulssignal abhängen.

Im Betrieb der Vorrichtung laufen alle drei Motoren ständig mit den ihnen vorgegebenen Drehzahlen, die an sich nicht kritisch aber so gewählt sind, daß der Motor 14 immer etwas langsamer dreht als die parallelen Motoren 20 und 22. Drehzahländerungen werden von allen Motoren in dem vorgegebenen Verhältnis proportional durchgeführt. Vorzugsweise ist die Drehzahl des Motors 14 so herabgesetzt, daß der Materialdurchsatz bzw. volumetrische Materialfluß des Vorförderers 12 bei oder etwas unter 80% des Durchsatzwertes der Zuführer 16 und 18 liegt. Dieses Fluß-Verhältnis zwischen Vorförderer 12 und den Zuführern 16, 18 bleibt immer konstant, so daß bei Änderungen der Förderrate keine Anpassungsschwierigkeiten bzw. Verzögerungen auftreten werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel wird die Motordrehzahl in einem "offenen Kreis" geregelt, d.h. ohne Rückmeldeinformation, vielmehr durch Vergleich des dem Materialfluß in den Zuführern 16 und 18 entsprechenden Gewichtsausgangssignals mit dem aus der Bedienungstafel 54 stammenden Sollwert-Sägezahnsignal. Falls eine größere Genauigkeit gewünscht wird, kann selbstverständlich auch ein geschlossener Motorregelkreis mit Drehzahlrückkopplung verwendet werden.

5 Durch das A/B-Umschaltsignal aus der Steuereinheit 58 wird die Wählschaltung 7 2 so angesteuert, daß sie jeweils abwechselnd die Materialabgabeabschnitte der Gewichtssignale A und B der Waage 24 bzw. 26 zum zeitlich abgestimmten Ver-

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gleich mit der Sollwert-Sägezahnspannung an die Steuereinheit 58 abgibt, gleichzeitig (wie bereits erläutert) aber auch an die Weichensteuerschaltung 74, so daß der Weichen-Stellmagnet 3 2 synchron mit der Wählschaltung 72 arbeitet.

In Fig. 4 sind die Gewichtssignale A und B, Materialflußwerte und andere Signale grafisch in idealisierter Form dargestellt. Wie oben erläutert, werden durch wechselnde Stellung der Weiche 3 0 (ganz unten in Fig. 4) abwechselnd die Zuführer 16 und 18 gefüllt. In der ersten Stellung der Weiche 30 wird Material in den Zuführer 16 gespeist, das Gewichtssignal A (ganz oben in Fig. 4) steigt folglich, und gleichzeitig gibt der Zuführer 18 Material ab, so daß das betreffende Gewichtssignal B (dritte Kurve in Fig. 4) absinkt. Sobald die Steuereinheit 58 erkennt, daß das Gewichtssignal B ein gegebenes Minimum "a" erreicht hat und dieser Zuführer damit ganz geleert ist, veranlaßt sie durch Abgabe des A/B-Umschaltsignals die Umschaltung der Weiche 30 in deren zweite Stellung 30'. Jetzt kann kein Material aus dem Zuführer 18 mehr fließen, statt dessen wird jetzt der andere Zuführer 16 entleert, bis sein zugeordnetes Gewichtssignal A von Punkt "a" ausgehend ein gegebenes Minimum "b" erreicht hat. Die Förderrate des Vorförderers 12 ist gleich der Materialabgaberate des Zuführers 16, so daß es keine Materialansammlungen im Zuführer 16 bzw. 18 geben kann. Mit jeder Weichenumschaltung gibt ein Zuführer sofort Material ab, während der andere gefüllt wird, wobei das Gewichtssignal A des Zuführers 16 z.B. von "b" auf "c" ansteigt, und so fort.

Wie die zweite und vierte Kurve in Fig. 4 zeigen, gibt der jeweils auf Abgabe geschaltete Zuführer 16 bzw. 18 sein

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Material konstant ab (siehe z.B. Materialfluß A zwischen

Die

den Punkten a und b). Füll- und Abgabezyklen beider Zuführer 16, 18 sind um 180° phasenverschoben.

Die Periode T des in Fig. 4 als fünftes dargestellten Sollwert-Sägezahnsignals ist gleich der Materialabgabezeit des jeweils abgebenden Zuführers und an der Bedienungstafel 54 so eingestellt, daß die Vorrichtung Material mit der gewünschten Durchsatzrate abgibt. Die Wählschaltung 72 sorgt durch Abgabe ihres A/B-Umschaltsignals, daß in der Materialabgäbephase des Zuführers 16 oder 18 jeweils das passende Gewichtssignal A oder B von der Waage 24 bzw. 26 zugeschaltet wird.

Die rotierenden Fördereinrichtungen 17 und 19 in den Zuführern 16, 18 werden zur Erzielung eines gleichförmigen Materialdurchsatzes im wesentlichen konstant, mit gleicher Drehzahl und so angetrieben, daß z.B. am Einlaß 46 zu einer Zeit t„ zugeführtes Material den Auslaß 50 des Zuführers 16 zu einer Zeit t„ + T erreicht. Die Materialdurchlaufzeit von zugeführtem Material vom Einlaß 4 6 zum Auslaß 50 des Zuführers 16 beträgt also T; danach erfolgt Umschaltung der Weiche 30, und in der nächsten Periode T gibt dieser Zuführer 16 sein Material durch den Auslaß 50 vollständig wieder ab, während gleichzeitig der andere Zuführer 18 gefüllt wird, aber dabei kein Material abgibt. Es wird also kein Material in den Zuführern 16 oder 18 gespeichert.

Wenn beim ersten Anlauf der Zuführvorrichtung in der ersten Periode T das Gewichtssignal (z.B. B) der Waage (also 26) des durch die Wählschaltung 72 als erster ausgewählten Zuführers (also 18) wegen der entsprechenden Weichenstellung

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auf dem Minimalwert bleibt (Punkt "a" von Gewichtssignal B in Fig. 4) , dann ist die Steuereinheit 58 so programmiert, daß sie die Umschaltung der Weiche in deren zweite Stellung 30' veranlaßt, damit der Zuführer 18 gefüllt wird. Danach arbeitet die Vorrichtung in oben erläuterter Weise zyklisch weiter.

Die Weichenumschaltung zum Zeitpunkt der Entleerung des jeweils Material abgebenden Zuführers 16 oder 18 (Minimum "b" des Gewichtssignals A bzw. Minimum "a" des Gewichtssignals B) erfolgt jeweils durch abwechselndes aktivieren und Abschalten des Stellmagneten 32 für die Weiche 30 durch die Weichensteuerschal tung 74. Dieser Zyklus wird durch ein in der Steuereinheit 58 enthaltenes Arbeitsprogramm o.dgl. laufend automatisch wiederholt, so lange die Vorrichtung arbeitet. Einzelheiten solcher Programme kennt der Fachmann zur Genüge, sie brauchen daher hier nicht extra erörtert zu werden.

In der Steuereinheit 58 werden Gewichtsminima und -maxima der Zuführer 16, 18 vorzugsweise in konventioneller Pegelabtasttechnik ermittelt, könnten alternativ aber auch anders, z.B. durch Errechnen von Flankenwinkeländerungen o.dgl. feststellbar sein.

Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß bei abwechselnder Heranziehung der Gewichtsausgangssignale der Waagen 24 und 26 jederzeit der echte Gewichtsabgang der Zuführer 16 und 18 durch die Steuereinheit 58 gemessen wird.

Zu keiner Zeit erfolgt in der Vorrichtung eine volumetrische Mengenbestimmung.

Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, den Material-

beiden
durchsatz der einzelnen Zuführer anders als auf 1/2 (50%)

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wie beim vorliegenden Beispiel festzulegen, beispielsweise auf 2/3 bzw. 1/3 für die Zuführer 16 und 18 bei konstanter Förderrate, wobei der Zuführer 16 also die doppelte Kapazität des anderen hätte. Alternativ können auch z.B. vier Zuführer mit gleichen Einzelkapazitäten zu je 25% oder beliebige andere Kombinationen angewendet werden.

Ferner ist die Vorrichtung auch mit nur einer Waage funktionsfähig, z.B. ohne die zweite Waage 26, wenn wie oben beide Zuführer 16 und 18 gleiche Kapazität haben. In diesem Fall wird in der Steuereinheit 58 jeweils das bei der Materialentnahme aus dem Zuführer 16 durch Vergleich des Gewichtssignals A mit dem Sollwert-Sägezahnsignal gewonnene Fehlersignal E in einem Speicher gespeichert, bei der anschließenden Materialabgabe aus dem zweiten Zuführer 18 wieder abgerufen, statt des nicht vorhandenen Signals B jetzt mit dem Sollwert-Sägezahnsignal verglichen und so zur Drehzahlkontrolle des Motors 22 des zweiten Zuführers herangezogen. Es wird davon ausgegangen, daß identische Zuführer 16, 18 auch identische Gewichtssignale A=B liefern und daher ein Gewichtssignal A zur Kontrolle beider Zuführer 16 und 18 ausreicht.

Die im vorstehenden Absatz angegebene vereinfachte Lösung ist zwar gegenüber der eingangs erläuterten Ausführung der Erfindung mit einer gewissen Ungenauigkeit behaftet, weil in der Materialabgabephase des zweiten Zuführers 18 keine genaue gravimetrische sondern nur eine angenäherte oder "quasi-gravimetrische" Messung erfolgt. Die so erzielbare Genauigkeit reicht aber für manche Anwendungen aus, und die reduzierte Ausführung hat den Vorteil des geringeren technischen Aufwands.

Claims

TER MEER-MULLER-STEINMEISTER PATENTANWÄLTH — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Dipl.-Chom. Dr. N. tor Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister ?πϊΐν'^ Ϊ" MÜ"er Artur-Ladebeck-Strasse 51 Tnll&trc-n»oG A. O / Π O 1 Ω D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1 O *f U O I Ό I JAO 22075 (GW) 6. März 1984 Mü/Gdt. K-TRON INTERNATIONAL, INC. 7 97 5 N. Hayden Road Scottsdale, Arizona 85260, USA Zuführvorrichtung mit Gewichtserfassung, insbesondere für Schüttgut Priorität: 5. Mai 1983, U.S.A., Ser.Nr. 491,708/1983 PATENTANSPRÜCHE

1. Zuführvorrichtung, vorzugsweise für Schüttgut, mit Einrichtungen zur Materialförderung und zur gravimetrischen Ermittlung des Gewichts des abgegebenen Materials aus dem Gewichtsabgang, gekennzeichnet durch

- mehrere Zuführer (16, 18) zum Aufnehmen und Abgeben von Material mit kontrollierter Abgaberate,

- eine Einrichtung (z.B_o 12) zur Aufrechterhaltung eines fortlaufenden Zuflusses von Material in einen der Zuführer, der zeitweilig kein Material abgibt, und

- eine Steuerschaltung (z.B. Fig. 2 und 3) mit

— einer Einrichtung (76) zum Erzeugen eines für eine vorgebbare Materialabgeberate repräsentativen Sollwertsignals,

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— Einrichtungen (z.B. 24, 26, 58, 72) zur selektiven laufenden Bestimmung des in jedem der Zuführer (16, 18) vorhandenen Materialgewichts und

— Einrichtungen (z.B. 58, 68, 70, 78, 80) zum Kontrollieren der Materialfördereinrichtungen (z.B. 17, 19) unter laufendem Vergleich des der vorgegebenen Abgaberate entsprechenden Sollwertsignals mit einem dem ermittelten Materialgewicht in dem jeweiligen Zuführer entsprechenden Gewichtssignal (A, B) im Sinne einer Angleichung der tatsächlichen Materialabgaberate an die vorgegebene Materialabgaberate.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zuführer (16, 18) eine abhängig von dem Sollwertsignal kontrollierbare Materialfördereinrichtung (17; 19) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zuführer (16 und 18) mit je einer Fördereinrichtung (17; 19) zum Aufnehmen und Abgeben von Material mit kontrollierbarer Abgaberate vorhanden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,

gekennzeichnet durch eine auch durch die Steuerschaltung (58, ...) kontrollierbare dritte Fördereinrichtung (15), durch die jeweils abwechselnd der Zuführer, welcher derzeit kein Material abgibt, mit Material gespeist wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuerschaltung jeweils für den derzeit Material abgebenden Zuführer (16 oder 18) das Gewichtssignal mit dem Sollwertsignal verglichen und in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs die Materialabgaberate des abgebenden Zuführers auf dem Niveau dor vorgegebenen Soll-Abgaberate gehalten wird.

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6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Zuführer eine Waage (24; 26] zugeordnet ist, die ein dem Gewicht des betreffenden Zuführers bei dessen Materialabgabe entsprechendes Gewichtssignal (A; B) abgibt, welches durch die Steuerschaltung mit dem Sollwertsignal verglichen und bei der Anpassung der tatsächlichen Materialabgaberate an die vorgegebene Abgaberate ausgenutzt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,

gekennzeichnet durch eine durch die Steuerschaltung kontrollierbare Weiche (30), über welche Material von der dritten Fördereinrichtung (15 bzw. 12) jeweils in denjenigen der Zuführer (16, 18) gespeist wird, der zur Zeit kein Material abgibt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Weiche (30) durch Einrichtungen (82, 84) der Steuerschaltung jeweils dann, wenn das laufende Gewichtssignal (A oder B) ein gegebenes Minimum erreicht hat, zur Materialeinspeisung auf den Zuführer (16 oder 18) umgeschaltet wird, bei dessen Materialabgabephase das Gewichtssignal abgegeben wurde.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Weiche (30) beide Zuführer im Wechsel und während im wesentlichen gleich langer Zeiträume mit Material speist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die drei Fördereinrichtungen (15, 17, 19) gekoppelt sind und so gesteuert werden, daß die Fördermengen der Zuführer-Fördereinrichtungen (17,19) laufend im wesentlichen der Soll-Materialabgaberate angeglichen werden.

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11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, daß das der gewünschten Materialabgaberate entsprechende Sollwertsignal ein von einem Generator (76) erzeugtes Sägezahnsignal ist, welches in der Steuerschaltung abwechselnd mit dem einen oder anderen Gewichtssignal (A oder B) des betreffenden Zuführers (16 bzw. 18) verglichen■wird.

12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiche (30) von der Steuerschaltung so umgeschaltet wird, daß Material aus der dritten Fördereinrichtung (15 bzw. 12) jeweils in einen der beiden Zuführer gelangt, während der andere Zuführer Material mit kontrollierter Abgaberate abgibt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, daß beide Zuführer (16, 18) so gesteuert werden, daß sie im Wechsel Material mit im wesentlichen der gewünschten Abgaberate abgeben und in den Pausen aus der dritten Fördereinrichtung während im wesentlichen gleich langer Zeiträume abwechselnd mit Material gespeist werden.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaberate der dritten Fördereinrichtung (15 bzw. 12)durch die Steuerschaltung im wesentlichen an die Materialabgaberate der zwei Zuführer (16, 18) angepaßt wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung veranlaßt, daß jeweils ein Zuführer mit Material gespeist wird während der andere Zuführer bei Gewichtssignalvergleich Material abgibt.

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6 . Vorrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß alle drei Fördereinrichtungen (15, 17, 19) durch je einen Motor (14, 20, 22) antreibbar sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet, daß alle drei Motoren durch ein gemeinsames Steuersignal der Steuerschaltung kontrolliert werden.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17,

dadurch gekennzeichnet, daß der volumetrische Durchsatz der ersten Fördereinrichtung (12, 15) durch eine Schaltung (64, 66) in einem im wesentlichen konstanten Verhältnis zu dem volumetrischen Durchsatz der beiden Zuführer (16, 18) gehalten wird.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (64, 66) so eingestellt ist, daß das Verhältnis < 1 ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Anstieg des Sägezahnsignals repräsentativ für die gewünschte Materialabgaberate (Sollwert) ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (76) ein Sollwertsignal erzeugt, welches repräsentativ für eine gewünschte Änderung des Materialgewichts pro Zeiteinheit ist.

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22. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Fördereinrichtung (15) in einem Vorförderer (12) angeordnet ist, von dem aufgenommenes Material über die durch die Steuerschaltung (58 ...) gesteuerte Weiche (30) abwechselnd an je einen der beiden Zuführer (16, 18) abgegeben wird.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22,

dadurch gekennzeichnet, daß der Vorförderer und die beiden Zuführer so durch die Steuerschaltung kontrolliert werden, daß ihre Materialabgaberaten einander im wesentlichen gleich sind und dem Sollwert entsprechen.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22,

dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtungen des Vorförderers (12) und der beiden Zuführer (16, 18) so mit der Steuerschaltung gekoppelt sind, daß ihre Materialabgaberaten durch ein gemeinsames Signal kontrolliert werden.

25. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 24,

dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (76) ein Sollwertsignal abgibt, das repräsentativ für eine gewünschte Änderung der Materialabgaberate pro Zeiteinheit ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Gcwichtssignale (A, B) repräsentativ für die Gewichtsänderung des ersten bzw. zweiten Zuführers (16, 18) pro Zeiteinheit sind.

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27. Verfahren zur gravimetrischen Erfassung von abgegebenem Material, insbesondere in Verbindung mit einer Zuführvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß

- Material von einer ersten Einrichtung abwechselnd in zumindest eine zweite und eine dritte Einrichtung übertragen,

- Material abwechselnd von der zweiten und dritten Einrichtung in einen gemeinsamen Sammelbehälter abgegeben,

- jeweils das Gewicht der zweiten und dritten Einrichtung ermittelt,

- dem Materialgewicht in der zweiten und dritten Einrichtung entsprechende Gewichtssignale erzeugt,

- ein einer gewünschten Materialabgaberate entsprechendes Sollwertsignal erzeugt,

- die Gewichtssignale für die zweite und dritte Einrichtung abwechselnd mit dem Sollwertsignal verglichen und

- der Materialabgabefluß aus der jeweils Material abgebenden zweiten oder dritten Einrichtung, während die jeweils nicht abgebende Einrichtung aus der ersten Einrichtung gespeist wird, so gesteuert wird, daß die Materialabgaberate einer gewünschten Abgaberate im wesentlichen gleich ist.

28. Verfahren nach Anspruch 27,

dadurch gekennzeichnet, daß die abwechselnde Materialübertragung in die zweite und dritte Einrichtung während jeweils im wesentlichen gleich langer Zeiträume durchgeführt wird.

29. Verfahren nach Anspruch 27,

dadurch gekennzeichnet, daß die Materialübertragung von der ersten Einrichtung im wesentlichen mit gleicher Rate (Menge pro Zeiteinheit) erfolgt wie die Materialabgabe aus der zweiten und dritten Einrichtung.

TER MEER - MÜLLER · STEINM-EI&TER

"K-Tron Intl. - JAO 22075 (GW)

- 8

30. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Materialabgabe aus der zweiten und dritten Einrichtung in den Sammelbehälter abwechselnd und kontinuierlich ausgeführt und

- das Gewichtssignal nur in Bezug auf die zweite oder dritte Einrichtung erzeugt, mit dem Sollwertsignal verglichen und abwechselnd die Materialabgabe aus der zweiten und dritten Einrichtung in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis durchgeführt werden.