Vorrichtung zur Steuerung der Zufuhr von Schüttgut
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Zufuhr von Schüttgut zu einem auf einem Wiegeapparat angeordneten Behälter mit einem an eine Druckluftquelle von konstantem Druck anschliessbaren, ortsfest angeordneten Hohlraum mit mindestens einer Öffnung, die derart gerichtet ist, dass ein in den Hohlraum eintretender Luftstrahl ein sich proportional zur Last bewegendes Organ des Wiegeapparates während mindestens eines Teils seiner Bewegung trifft, so dass je nach der Stellung dieses Organes ein Staudruck im genannten Hohlraum entsteht, welcher Staudruck zur Steuerung einer Zufuhrvorrichtung dient, die bei einem vorbestimmten Wert des Staudruckes die Materialzufuhr unterbricht.
Erfindungsgemäss ist diese Vorrichtung gekennzeichnet durch Einstellmittel, die mindestens teilweise als lastausgleichende Mittel dienen, um die durch ein Gewicht verursachte Störung einer Gleichgewichtslage zwischen dem Hohlraum und dem Organ wieder herzustellen, welche Einstellmittel aus einem geschlossenen, eine Flüssigkeit enthaltenden, balgartigen Behälter bestehen, dessen einer Teil sich bewegt, wenn der Druck im Behälter variiert, so dass bei Druckzunahme dieser Behälter auf die lastausgleichenden Mittel im Sinne einer Wiederherstellung der Gleichgewichtslage wirkt, durch eine Verbindung zwischen dem genannten Hohlraum und diesem Behälter, so dass jede Druckvariation in diesem Hohlraum eine entsprechende Variation im Behälter verursacht, derart, dass der Druck im Behälter und im Hohlraum in einem festen Verhältnis bleiben und dass die Nachstellung aufhört,
wenn die durch die Behälterbewegung erzeugte Kraft das genannte Gewicht kompensiert, und durch den Staudruck gesteuerte Sperrmittel, die dann die Einstellmittel sperren, so dass bei weiterem Gewichtswechsel keine weitere Einstellung erfolgt.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der genannten Vorrichtung,
Fig. 2a und 2b in grösserem Massstab Teile der Fig. 1.
Der Waagebalken 1 der Anlage ist auf einer Schneide 2 schwenkbar gelagert. Als lastausgleichendes Mittel dient eine Feder 3, deren oberes Ende an einem Hebel 4 befestigt ist. Dieser Hebel 4 ist auf einer Achse 5 schwenkbar gelagert, sein freies Ende stützt sich auf einen mit Öl gefüllten Balg 6. An an welcher die Feder 3 eingreift, eine Schale 7 für ein Gewicht W vorgesehen. Dieses Gewicht W hat dem Waagehebel 1 ist auf der Seite der Schneide 2, eine vorbestimmte Masse. Neben dieser Schale 7 ist ein Halter 8, der der eigentlichen Lastschale entspricht, für einen Behälter, z. B. einen Sack, für das zu wiegende Schüttgut, das über ein Zufuhrventil 9 in diesen Behälter gelangt.
Dieses Zufuhrventii 9 besteht aus einer halbkreisförmigen Membrane 10, die an einem ringförmigen Rohrteil 11 befestigt ist, so dass zwischen der Membrane 10 und der Wand des Rohrteils 11 eine mit einer Druckluftleitung verbundene Kammer 12 entsteht. Die Materialzufuhr kann somit durch Ausdehnung der Membrane 10 zunächst reduziert und gewünschtenfalls gänzlich unterbrochen werden.
Am andern Ende des Waagebalkens 1 ist eine pneumatische Abtast- und Anzeigevorrichtung 13 vorgesehen, die mit Bezug auf Fig. 2a, 2b näher beschrieben wird. Fig. 2a zeigt eine Seitenansicht dieser Vorrichtung 13 und Fig. 2b einen Schnitt nach der Linie XX in Fig. 2a.
Am linken Ende (Fig. 1) des Waagebalkens 1 ist ein flacher Metallstreifen 14 aufrecht befestigt, der sich durch einen Schlitz 16 eines ortsfesten, metallischen Blockes 15 erstreckt. In diesem Block 15 ist auf jeder Seite des Schlitzes 16 eine Bohrung 17, 18 vorgesehen. Diese Bohrungen 17, 18 sind koaxial angeordnet und an einer gemeinsamen Druckluftleitung angeschlossen, so dass der aus ihnen austretende Druckluftstrom in Richtung des Schlitzes 16 gerichtet ist.
Die Schwenkbewegung des Waagebalkens 1 ist durch nicht dargestellte Anschläge begrenzt. Diese sind jedoch derart angeordnet, dass der Metallstreifen 14 die Bohrung 17, 18 ganz freigeben kann. Er kann sich aber auch ganz zwischen diesen Bohrungen 17, 18 erstrecken. Die Einspiellage ist bei jeder Wägung erreicht, wenn der durch den Metallstreifen verursachte Staudruck in beiden Bohrungen 17, 18 einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Die erwähnten Anschläge sind zweckmässig derart angeordnet, dass die Schwenkbewegung einer 10-20igen Zunahme des zu wiegenden Schüttgutes entspricht.
Beispielsweise kann der Metallstreifen 14 eine Dicke von 0,254 mm und der Schlitz 16 eine Breite von 0,305 mm haben. Jede Bohrung 17, 18 kann einen Durchmesser von Q101 mm haben.
Die Basis des Balges 6 ist auf einem nicht dargestellten ortsfesten Teil der Vorrichtung angeordnet. Dieser Balg 6 ist über ein Ventil B mit einem Ölbehälter 20 verbunden. Unter dem Gewicht W ist ein pneumatischer Zylinder 22 angeordnet, dessen Kolbenstange in ihrer obern Endlage das Gewicht W von seiner Schale 7 abhebt. Diese Kolbenstange trägt einen seitlichen Vorsprung 23, der zur Betätigung zweier Ventile F, G dient, die, wenn sie mit dem Vorsprung 23 in Kontakt stehen, erregt werden.
Die Ventile A, B, C, D, E, F und G sind normale Dreiwegventile, die Ventile N und V sind 1:1 - Relaisventile, P1, P2 sind Präzisionsventile, wobei P1 für Drücke über 1,05 kg ! cm2 und P2 für Drücke unter 1,12 kg/cm2 reagiert. Ferner sind drei Druckluftzuleitungen vorgesehen, nämlich die Leitung L1 für Drücke zwischen 5,6 und 7 kg/cm2, die Leitung L2 für einen Druck von 1,75 kg/cm2 und die Leitung L3 für einen Druck von 2,1 kg/cm2. Die Leitung L1 dient unter Steuerung des Ventils V zur Betätigung des Ventils 9. Über die Drossel Rn speist die Leitung L3 die Anzeige- und Messvorrichtung 13.
Der Staudruck in dieser Vorrichtung 13 ist minimal, wenn der Metallstreifen 14 die Bohrungen 17, 18 nicht überdeckt, und nimmt zu, wenn der Metallstreifen 14 nach oben bewegt wird und diese Bohrungen 17, 18 abdeckt. Dieser Staudruck wird zur Betätigung des Ventils N verwendet, das in der Leitung L2 eingebaut ist, so dass die durch dieses Ventil zu den Ventilen P1, P fliessende Druckluft unter einem Druck steht, der dem Staudruck gleich ist. Das gleiche gilt für die zum Ventil E, wenn es eingeschaltet ist, fliessende Druckluft, so dass Luft unter dem gleichen Druck durch das Ventil V fliessen kann. Ferner gelangt ebenfalls Druckluft unter diesem Druck zum Ölbehälter 20, so dass über das Ventil B Öl vom Balg 6 oder zu diesem Balg 6 fliessen kann.
Die Ventile N und V bestehen aus einem von einer Membrane in zwei Kammern unterteilten geschlossenen Behälter. Eine dieser Kammern ist über eine Zwischenleitung mit der Steuerdruckluftleitung verbunden. Die andere Kammer ist mit einer Druckluftzufuhrleitung verbunden, in welcher der herrschende Druck höher als der Steuerdruck ist. Die Luft gelangt von einer Kammer in die andere über ein kleines nicht dargestelltes von der Membrane gesteuertes Kegelventil. Ferner ist noch eine Auslassdrossel vorgesehen, so dass Luftüberschuss entweichen kann. Unter Gleichgewichtsbedingungen entweicht die Luft durch die Auslassdrossel im gleichen Masse, wie sie durch das Kegelventil gelangt, so dass der auf beiden Seiten der Membrane herrschende Druck gleich ist.
Die mit der Leitung mit höherem Druck verbundene Kammer ist ferner an einer Ausgangsleitung angeschlossen, so dass grössere Luftvolumen unter Steuerdruck durch diese Ausgangsleitung fliessen können. Solche Ventile sind an sich bekannter Bauart. Es kann derart eingestellt werden, dass die Luft durch die Ausgangsleitung unter einem Druck fliessen kann, der in einem bestimmten Verhältnis zum Steuerdruck steht (z. B. grösser oder kleiner).
Die Leitung L2 ist über das Relais N mit dem normalerweise isolierten Eingang des Ventils E verbunden, sie ist aber auch mit dem normalerweise eingeschalteten Eingang dieses Ventils E verbunden, so dass dieses Ventil E aberregt wird, wenn die Druckluft aus der Leitung L2 das Ventil V betätigt.
Ferner ist die Leitung L2 mit einem der Eingänge des Ventils C verbunden, so dass das Ventil E betätigt wird, wenn das Ventil C erregt ist. In letzterem Falle ist die Leitung L.. über einen der Eingänge des Ventils A mit der Rückseite des Ventils C verbunden, so dass dieses Ventil C erregt bleibt. In aberregtem Zustand ist sein Ausgang mit der Atmosphäre verbunden.
Die Leitung L2 ist ferner parallel mit einem Eingang des Ventils P1 geschaltet. Wenn dieses Ventil P1 erregt wird, so gelangt dann die Druckluft über dieses Ventil P1 zum Ventil A, das dadurch betätigt wird. Über das Ventil P1 ist diese Leitung L2 noch parallel mit einem Eingang des Ventils P2 geschaltet, so dass die Druckluft das Ventil G betätigen kann, wenn das Ventil P erregt ist. Bei erregtem Ventil G gelangt die Druckluft aus dem Ventil G zu einem der Eingänge des Ventils A, und letzteres betätigt das Ventil C, wenn es selbst erregt ist.
Diese Leitung L2 ist noch über den Druckknopf- schalter PB mit einem Eingang des Ventils D verbunden. Wenn letzteres erregt ist, so werden die Ventile D, B der Leitung des pneumatischen Zy linders ebenfalls erregt.
Die Schalen 7, 8 sind in bezug auf die Schneide 2 derart angeordnet, dass das Moment des Gewichtes W dem Moment des Gewichtes der einzufüllenden Menge Schüttgut entspricht.
Die beschriebene Vorrichtung funktioniert wie folgt:
Am Ende einer Wägungsoperation wird das Ventil D erregt, so dass Druckluft aus der Leitung L2 in den pneumatischen Zylinder 21 gelangt. Die Kolbenstange 22 wird nach oben verstellt, und sie hebt das Gewicht W von der Schale 7 ab. Das Ventil B bleibt erregt, so dass das Öl aus dem Balg 6 nicht herausfliessen kann.
Wenn ein gefüllter Behälter von der Schale 8, weggenommen wird, so dreht sich der Waagebalken 1 im Gegenuhrzeigerdrehsinn und der Staudruck in der Vorrichtung 13 nimmt ab. Ein neuer Behälter wird auf die Schale 8 gestellt und der Druckknopfschalter PB wird betätigt. Die nachstehende Tabelle zeigt den Zustand jedes Ventils während des Wägungsverfahrens.
Stellung der Ventile
Operation A B C D E F H P1 P2 Kolbenstange 22 1. Leere Schale 1 2 1 2 1 2 1 1 2 oben 2. Ein leerer Behälter wird auf Schale 8 gestellt. fängt an,
PB wird betätigt. Der Waagebalken schwingt 1 1 1 1 1 1 1 1 2 sich abwärts zu bewegen 3. Das Gewicht W liegt auf der Schale 7, der
Waagebalken 1 schwingt 2 2 2 2 2 1 2 2 2 unten 4. Gewicht W wird abgehoben 1 2 2 2 2 1 1 1 2 bewegt sich aufwärts 5. Gewicht W gänzlich abgehoben. Behälter wird aufgefüllt 1 2 2 2 2 2 1 1 2 oben 6. Staudruck erreicht 1,05 kg/cm2. Auffüllen wird unterbrochen 1 2 1 2 1 2 1 2 2 oben 7. Gefüllter Behälter wird abgenommen 1 2 1 2 1 2 1 1 2 oben erregte Ventile = 2 aberregte Ventile = 1
Wenn der Druckknopfschalter PB betätigt wird, so werden die Ventile D, B mit der Atmosphäre verbunden und somit aberregt. Der Balg 6 wird mit dem Ölbehälter 20 verbunden.
Der untere Teil des Zylinders 21 wird ebenfalls mit der Atmosphäre verbunden.
Die Federkraft des Balges 6 und diejenige der Feder 3 sind derart abgestimmt, dass beim ab erregten Ventil B und bei i Gewichtsänderungen zwischen gewissen Grenzen, so z. B. zwischen 0 und 0,453 kg/cm2 oder zwischen 24,948 und 25,855 kg/cm2, die Bewegung des Waagebalkens 1 die Einhaltung jedes vorbestimmten Staudruckes bis + 0,07 kg/cm2 in der Vorrichtung 13 erlaubt. Der unbestimmte Wert des Staudruckes entspricht dem Staudruck, der bei Gleichgewichtslage des Waagebalkens 1 für ein bestimmtes Nettogewicht auf der Schale 8 entsteht.
Die beschriebene Anordnung erlaubt die Feststellung von sehr kleinen Gewichtsvariationen, derart, dass die Bewegung des Waagebalkens 1 entsprechend reduziert wird. Wenn zwischen den leeren Behältern Gewichtsunterschiede vorhanden sind, so werden sie durch die Bewegung des Balges 6 selbsttätig kompensiert, der die Bewegung des Waagebalkens 1 derart vermindert, dass diese Taraänderungen die Genauigkeit der Wägung nicht beeinflussen. Bei einem vorbestimmten Wert des Staudruckes von 1,05 kg/cms in der Vorrichtung 13 wird eine selbsttätige Anpassung um 0,07 kg/cm2 einer Anpassung bis auf 9,449 g bei einer Taraänderung von 453 g entsprechen. Die Taraanpassung erfolgt somit nur zwischen vorbestimmten Grenzen. Fallen die Gewichtsänderungen ausserhalb dieser Grenzen, so bleibt die ganze Vorrichtung blockiert.
Wenn der Druckknopfschalter PB betätigt wird, so fliesst Ö1 aus dem Balg 6 oder in diesen, so dass die Drücke in der Vorrichtung 13 und im Balg 6 einander angepasst werden. Die Kolbenstange 22 bewegt sich abwärts, und das Gewicht W wird auf die Schale 7 gelegt. Zunächst wird das Ventil F freigegeben, worauf sich die Kolbenstange 22 bis zur Freigabe des Ventils G weiter abwärts bewegt.
Wenn das Gewicht W auf die Schale 7 aufgelegt wird, so schwenkt der Waagebalken 1 im Uhrzeigerdrehsinn, der Metallstreifen 14 verursacht eine Zunahme des Staudruckes in der Vorrichtung 13.
Das Ventil N wird betätigt, derart, dass der Druck. im Balg 6 steigt, bis die Wirkung der Feder 3 kom- pensiert wird. In diesem Augenblick ist der Staudruck praktisch gleich dem unbestimmten Wert, so dass der Waagebalken stillsteht. Die Ventile befinden sich in der unter 3 in der Tabelle angegebenen Stellung.
Nach Erreichen des Gleichgewichtszustandes werden die Ventile P1 P2 erregt, so dass sie selber das Ventil A erregen. Die Kolbenstange 22 ist in ihrer untern Stellung, das Ventil G wird betätigt, und Luft aus der Leitung L2 gelangt über die Ventile P1, P2, G und A in das Ventil C und über die Drossel Ro in die Ventile D und B. Durch das Erregen des Ventils B wird das Ö1 im Balg 6 blockiert, und durch Erregen des Ventils D wird die Luft unter 1,75 kg/cm2 in den untern Teil des Zylinders 21 gelangen, so dass das Gewicht W von der Schale 7 abgehoben wird. Das Ventil D ist selbsthaltend, es kann nur durch Betätigung des Druckknopfschalters zusammen mit dem Ventil B aberregt werden.
Das Ventil B kann nur dann erregt werden, wenn beide Ventile P1, P unmittelbar nach Erreichen des Gleichgewichtszustandes erregt werden. Dies bedeutet, dass die Vorrichtung nur für Behälter, deren Taravariationen innerhalb von vorgeschriebenen Grenzen liegen, funktionieren wird.
Wenn das Gewicht W von der Schale 7 abgehoben ist, so dreht sich der Waagebalken im Gegenuhrzeigerdrehsinn, und der Staudruck in der Vorrichtung 13 fällt unter den vorbestimmten Wert, so dass das Ventil P1 aberregt wird (Stelle 4 in der Tabelle).
Der Waagebalken 1 bleibt dann in dieser Stellung, weil der jetzt isolierte Balg 6 den Waagebalken 1 nicht mehr beeinflussen kann. In oberster Stellung der Kolbenstange 22 wird das Ventil F erregt. Das Ventil A wird aberregt, das Ventil C aber bleibt, wegen seiner Verbindung mit der Leitung L2, erregt. Die Ventile B, D, E bleiben ebenfalls erregt (Stelle 5 der Tabelle).
Das Ventil E ist seit der Stelle 3 der Tabelle erregt, das Ventil 9 ist über die Ventile N, V vom Staudruck in der Vorrichtung 13 gesteuert. Um eine leichte Materialzufuhr durch das Ventil 9 zu ermöglichen, ist das Ventil N derart eingestellt, dass es Druckluft nur dann durchlässt, wenn der in der Vorrichtung 13 herrschende Staudruck 0,28 kg/cm2 übersteigt. Wenn also das Gewicht W abgehoben wird, so fällt der Druck im Ventil 9, und das Material fängt an, in den Behälter zu fliessen. Sobald der Staudruck in der Vorrichtung 13 zunimmt und 0,28 kg/cm2 übersteigt, so steigt der Druck im Ventil 9, und der Durchlassquerschnitt wird reduziert, so dass weniger Material in den Behälter fliesst.
Die Lage der Vorrichtung 13 in bezug auf den Waagebalken ist derart gewählt, dass der Staudruck erst dann steigt, wenn das Gewicht der zugeführten Menge bis auf 1-3 kg dem Sollnettogewicht entspricht. Wenn der Staudruck den vorbestimmten Wert 1,05 kg/cm2 erreicht, so wird das Ventil P erregt und das Ventil A aberregt. Dadurch wird über die Ventile A, G, F das Ventil C aberregt. Das Ventil E wird dadurch mit der Atmosphäre verbunden, so dass Druckluft unter 1,75 kg/cm2 in das Ventil 9 gelangt, das dadurch hermetisch schliesst (Stelle 6 der Tabelle). Die Drossel Ro sorgt dafür, dass bei aberregtem Ventil C die Ventile D, B erregt bleiben.
Wenn der gefüllte Behälter abgenommen wird, so fällt der Staudruck in der Vorrichtung 13, und das Ventil P1 wird aberregt. Die Ventile befinden sich im in der Tabelle unter 7 angegebenen Zustand.
Das Ventil P dient zur Verhinderung einer Materialzufuhr, wenn der Tariervorgang einen Überdruck in der Vorrichtung 13 oder wenn das Taragewicht das Zulässige übersteigt.
Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde als Mess- und Abtastvorrichtung die Vorrichtung 13 mit dem Schlitz 16 und den Bohrungen 17, 18 verwendet. Durch geeignete Wahl der Schlitzbreite, des Durchmessers der Bohrungen und der Dicke des Metallstreifens kann der Staudruck bei sehr kleinen Bewegungen des Waagebalkens 1 innerhalb sehr weiter Grenzen variieren. Da der Luftdruck auf beiden Seiten des Metallstreifens gleich ist, beeinflusst er die Bewegung dieses Metallstreifens nicht.
Da er ferner an den Mündungen der Bohrung frei vorbeibewegt werden kann, kann er auch keine Beschädigungen verursachen, wenn er in Schwingung versetzt wird.
Man könnte auch eine Düse vorsehen, deren Luftstrahl unmittelbar auf die obere Seite des Waagebalkens gerichtet wäre, so dass dieser bei Aufwärtsbewegungen einen Staudruck in dieser Düse verursachen würde.
Die Mittel zum Sperren der Einstellmittel bestehen zweckmässig aus einem pneumatischen Schalter, der von einer Stellung in die andere übergeht, wenn der Druck einen bestimmten Wert übersteigt.
Er befindet sich in einer dieser Stellungen, wenn der Druck zwischen zwei vorbestimmten Werten liegt, und in der andern, wenn der Wert des Druckes ausserhalb des durch die genannten, bestimmten Werte definierten Intervalls liegt. Die Ventile P1, P2 erfüllen diese Bedingungen. Das eine dieser Ventile schaltet für einen bestimmten Wert und das andere für einen andern Wert um. Das Ganze ist derart angeordnet, dass das Sperren der Einstellmittel, das heisst hier des Balges 6, über ein weiteres Ventil, das von den beiden obengenannten Ventilen betätigt wird, wenn der Druck zwischen den genannten Werten liegt. Zweckmässig werden Ventile verwen- det, die zwischen zwei Werten des Druckes beide erregt oder beide aberregt sind.
Die beschriebene Steuervorrichtung kann auch mit andern Wiegeapparaten verwendet werden, so z. B. mit Apparaten mit einseitig gespanntem Balken.
Auch dort, wo die Einstellung durch Verstellung einer Feder erfolgt, kann die einstellbare Feder eine Hilfsfeder sein, die zusätzlich zur lastausgleichenden Hauptfeder vorgesehen wird.
An Stelle des Ventils 9 können andere Mittel vorgesehen werden. Man könnte einen elektrischen Stromkreis vorsehen, dessen Spannung proportional zum Staudruck wäre. Dieser Stromkreis könnte dann eine Vorrichtung steuern, durch welche das zuzuführende Schüttgut fliesst. Zum Beispiel könnte man einen Vibrationsförderer vorsehen, dessen Amplitude durch den Stromkreis gesteuert wäre, derart, dass die Materialzufuhr zur Amplitude proportional wird.