DK142732B - Apparat til bestemmelse af mængden af et strømmende materiale. - Google Patents

Description

OD FREMLÆGGELSESSKRIFT 142732 (ύ

\RB

DANMARK lnt.CI.3 8 01 F 3/28 δ 01 G 11/02 §(21) Ansøgning nr. 5633/75 (22) Indleveret den Π. deC . 1 975 (24) Løbedag 11 . dec. 1 975 (44) Ansøgningen fremlagt og fremlæggeteesskrrftet offentliggjort den 5. jan. 1 981

DIREKTORATET FOR

PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begssret fra den

12. dec. 1974, 7415587, SE

<71> ALFA-LAVAL AB, Fade, S-147 00 Tumba, SE.

(72) Opfinder: Lennart Arvid Stens troem, Daggs tigen 22, 141 42 Huddinge, SE.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Ingeniørfirmaet Hofman-Bang & Boutard.

(54) Apparat til bestemmelse af mængden af et strømmende materiale.

Når kvantiteten af et strømmende materiale skal bestemmes, kan enten materialets volumen eller dets vægt bestemmes.

En fremgangsmåde til bestemmelse af et strømmende materiales volumen går ud på, at materialet bringes til successivt at fylde et antal kamre med kendte rumfang, hvilke kamre efterhånden tømmes for derefter at fyldes påny og så fremdeles, idet antallet af fylde- og/eller tømmeoperationer registreres, så at volumenet af det materiale, der har passeret, kan beregnes. I beskrivelsen til tysk patent nr. 827.716 er vist et udstyr til volumenbestemmelse efter dette princip. Udstyret 2 142732 indeholder en roterbar tromle, som afgrænser de nævnte kamre. Kamrene, som er jævnt fordelt omkring tromlens omdrejningsakse, er indrettet til ved tromlens drejning successivt at fyldes og tømmes. Det strømmende materiale udnyttes dels til at tilvejebringe et drivende moment på tromlen, dels til at tilvejebringe et bremsende moment derpå på en sådan måde, at der frembringes en rotation, som står i et bestemt forhold til den mængde materiale, der pr. tidsenhed strømmer til tromlen.

En lignende fremgangsmåde til bestemmelse af volumenet af et strømmende materiale er vist i det tyske patentskrift 133 224. Også ved denne fremgangsmåde anvendes det strømmende materiale dels til at tilvejebringe et drivende moment på en tromle, dels til at tilvejebringe et bremsende moment derpå. I dette tilfælde består apparatet af to sammenkoblede tromler, som er drejeligt anbragt i et fælles trug. Hver tromle bærer skovle langs sin omkreds, og skovlene på den ene tromle er indrettet til i et vist niveau at modtage strømmende materiale fra en tilførselsledning samt til at afgive dette materiale i et lavere niveau til truget, medens skovlene på den anden tromle er indrettet til at løfte materiale op fra truget og afgive det i et højere niveau.

Ved begge de beskrevne fremgangsmåder til volumenbestemmelse udnyttes tyngdekraften dels til materialets transport gennem det anvendte måleudstyr, dels også til selve måleudstyrets drift, uden at målingen i sig selv indebærer, at materialets vægt eller masse bestemmes.

I det amerikanske patentskrift 2.654.246 er vist et apparat til bestemmelse af vægten af et strømmende materiale, i hvilket apparat indgår en tromle, som er drejelig omkring en akse gennem dens tyngdepunkt, og som inbefatter et antal trug placeret i en ring med centrum i den nævnte akse. Apparatet har endvidere organer, der er indrettet til i et vist niveau at tilføre trugene strømmende materiale, hvis vægt skal bestemmes, så at tromlen påvirkes af et drejende moment fra i hovedsagen vægten af det tilførte materiale og derved drejes omkring sin akse, hvorhos trugene er indrettet til efter en vis drejning af tromlen at afgive det tilførte materiale i et niveau, der er lavere end tilførselsniveauet. I apparatet ind- 3 142732 går også en anordning til at modvirke tromlens drejning. Det her beskrevne kendte apparat er for det første meget kompliceret. For det andet har det et stærkt begrænset måleområde. For det tredie frembyder det en dårlig målenøjagtighed selv inden for det begrænsede område. En væsentlig årsag til sidstnævnte ulempe er, at dets tilstræbte funktion ikke er baseret på ægte vejning af det strømmende materiale.

Fra tysk patentskrift nr. 203 445 kendes et apparat, i hvilket en væske kan udmåles i et roterende kammer under indvirkning af et modvægtsmateriale, her i form af kviksølv. Dette kviksølv befinder sig i en lukket beholder bestående af tre dele, der er placeret i en indbyrdes vinkelafstand på ca. 120°. I denne konstruktion vil praktisk taget alt kviksølvet være løbet ud af den ene beholderdel og ned i nabobeholderdelen,inden sidstnævnte beholderdel er nået ned i bundposition. Dette kviksølv vil således ikke virke bremsende, men derimod accelererende under en vis drejningsvinkel af tromlen.

Fra fransk patentskrift nr. 796 661 kendes endnu et apparat til bestemmelse af mængden af et strømmende materiale. I dette apparat transporteres modvægtsmaterialer i opadgående retning af et lukket kammer med indbyggede skovle, men disse skovle er således udformet og placeret, at det meste af modvægtsmaterialet er løbet ud fra skovlene i et niveau, der ligger langt under tromlens akseniveau. Desuden vil modvægtsmaterialet efter udløbet over skovlenes endekanter ramme adskillige opadgående skovle, inden modvægtsmaterialet er nået ned i den nederste kammerdel.

Opfindelsen angår et apparat af den i kravets indledning angivne art og har til formål at angive et sådant apparat, som er enkelt og billigt og kan opvise stor målenøjagtighed over et forholdsvis bredt måleområde.

Dette formål opnås ved, at apparatet er udformet som angivet i kravets kendetegnende del.

Denne udformning bevirker, at modvægtsmaterialet udnyttes fuldtud 4 142732 til frembringelse af en bremsende virkning, idet skovlene løfter modvægtsmaterialet op i det mindste i niveau med tromlens akse, og materialet derefter kan falde frit ned i bunden af kammeret uden at ramme nogen del af kammeret i faldet og dermed uden at frembringe uønskede bivirkninger, som kunne reducere målenøjag-tigheden.

Apparatet ifølge opfindelsen kan således anvendes til nøjagtig vejning af et strømmende materiale på i princippet samme måde, som et ikke-strømmende materiale vejes på en skålvægt. Det på den drejelige tromle virkende drivende moment afbalanceres således mod det på tromlen i modsat retning virkende bremsende moment, som forbliver uforandret uafhængigt af, om vægtfylden af det strømmende materiale varierer under vejning. Yed apparaterne ifølge de to tyske patenter 133 224 og 827 716 vil det modsvarende, mod tromlens drejning virkende moment variere med forekommende variationer i det strømmende materiales vægtfylde, eftersom vægten af den materialemængde, der anvendes til bremsning, varierer med materialets vægtfylde.

Ved at det materiale, som under drift skal udøve et bremsende moment på tromlen, er indesluttet i et lukket rum, opnås, som det også er kendt fra tysk patentskrift nr. 203 445 og fransk patent-skrift nr. 796 661, at materialets vægt med sikkerhed ikke ændres i tidens løb. Ved at det lukkede rum af grænses af selve tromlen opnås desuden, at der ikke kræves nogen tætning mellem stillestående og bevægelige dele, af apparatet. En sådan tætning ville forårsage uønsket friktion, hvilket ville have en ugunstig indflydelse på apparatets målenøjagtighed.

En udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningens fig. 1 og 2, hvoraf fig. 1 viser et snit efter linie I-I i fig. 2.

Det i fig. 1 og 2 viste apparat har en hul, cylindrisk tromle 1 med to endevægge 2. Fra disse endevægges midte udgår to aksler 3, ved hjælp af hvilke tromlen 1 bæres af og er drejeligt lejret i to lejer 4. Disse lejer hviler på et fast underlag 5· Tromlen 1 er ved det beskrevne arrangement drejelig omkring en akse gennem dens tyngdepunkt.

5 142732 På tromlen l's yderside er udformet et antal trug 6, som er beliggende i en ring, der er koaksial med tromlens drejningsaksel. Trugene er jævnt fordelt langs tromlens omkreds.

Op til tromlen 1 ved dennes øvre del er anbragt et mundstykke 7, gennem hvilket tromlen 1 skal få tilført en væske eller et andet strømmende materiale, hvis vægt skal bestemmes. Under tromlen 1 er anbragt en beholder 8 til opsamling af væske, som har passeret tromlen. Beholderen 8 har et udløb 9.

På ydersiden af tromlen l’s ene endevæg 2 er fastgjort to permanentmagneter 10, der er anbragt diametralt modsat i forhold til og lige langt fra akslen 3. Tæt ved den samme endevæg 2 er der anbragt en afbryder 11, som er indrettet til at påvirkes af magneterne 10, når disse passerer forbi, og derved først slutte og derpå afbryde et kredsløb 12. I kredsløbet 12 indgår et konventionelt apparat 13 til automatisk registrering af det antal gange, kredsløbet 12 sluttes. Også afbryderen 11 er af konventionel art og indeholder et metallisk element 14, som er indrettet til ved tiltrækning fra en magnet 10 at slutte kredsløbet 12 og at fjedre tilbage til sin oprindelige stilling, i hvilken kredsløbet 12 er afbrudt, efter tiltrækningens ophør.

I den hule tromle 1 er indesluttet en vis mængde komformigt materiale 15, f.eks. glaskugler. Der kan også anvendes andet materiale såsom sand eller væske i denne sammenhæng. Det er også muligt at have nogle få forholdsvis store kugler i tromlen. På indersiden af tromlen l’s væg er udformet tre indadrettede konsoller 16, der ved drejning af tromlen tjener som skovle til løftning af materialet 15. Hver skovl 16 er indrettet til ved tromlens drejning at føre en vis mængde materiale 15 med sig og i en vis højde at tippe dette materiale af, så at det falder tilbage til sin oprindelige hvilestilling, hvorfra det påny kan løftes op af en anden skovl. Antallet af skovle kan vælges vilkårligt, men er fortrinsvis tre som her nævnt. Derved kan nemlig opnås, at hele indholdet i en skovl tømmes i én og samme set i rotationsretningen foranværende skovl.

Det på tegningen viste apparat arbejder på følgende måde:

Ved tilførsel af væske gennem mundstykket 7 bliver først det ud for mundstykket beliggende trug fyldt med væske. Denne væske vil 6 142732 ved sin vægt udøve et drejende moment på tromlen 1. Mod dette drejende moment virker vægten af den del af det kornformige materiale 15 i tromlen, som af en skovl 16 ville blive løftet op fra sin hvilestilling ved en drejning af tromlen i urvisernes retning, således som apparatet ses i fig. 1. Når der er ført så meget væske til det nævnte trug 6, at det drejende moment fra væsken deri begynder at overvinde momentet fra den nævnte del af materialet 15, drejes tromlen 1 et stykke. Et nyt trug 6 kommer så hen foran mundstykket 7· Også dette trug tilføres væske, hvorved tromlen yderligere drejes.

Når det først fyldte trug 6 nærmer sig tromlens nederste punkt, begynder væsken i truget at løbe ud over trugets kant og ned i beholderen 8. Efterhånden tømmes truget 6 helt, og forløbet gentages på samme måde for de efterfølgende trug.

Når ved drejning af tromlen 1 den nævnte del af materialet 15 deri løftes et stykke op af den pågældende skovl 16, begynder en anden skovl 16 på samme måde at løfte en anden del af materialet 15 op i tromlen. Efter en vis drejning af tromlen har den første materialebefordrende skovl 16 indtaget en sådan stilling, at det løftede materiale begynder at forlade skovlen og falder tilbage til den nederste del af tromlen. Når skovlen befinder sig i sit højeste punkt i tromlen, er alt materialet tippet af. Efterhånden fyldes og tømmes skovlene 16 på samme måde under tromlens drejning.

Når først drejningen af tromlen på denne måde er kommet i gang, fortsætter den, så længe der tilføres væske gennem mundstykket 7.

Udformningen af trugene 6 på tromlens yderside er bl.a. bestemt af hensyn til den mængde væske, som man ønsker skal befinde sig deri under apparatets drift. Trugene 6 gøres tilstrækkeligt store til at kunne -rumme en noget større mængde væske end den nævnte under drift ønskede. Dette gøres, for at apparatet skal komme i gang, idet der skal være plads til en tilstrækkelig mængde væske i det først fyldte trug 6 til, at det moment, som frembringes af materialet 15 i tromlen, skal kunne overvindes, selv om alle trug undtagen det nævnte første er tomme. Når først apparatet er kommet i gang, og flere trug således indeholder væske, tilføres efterhånden 7 142732 alle trug automatisk lige megen væske, d.v.s. en lige stor masse af væske.

Det er ud fra det drivende moment fra den væske, der under appara-tets drift befinder sig i trugene 6, at størrelsen af det af materialet 15 inde i tromlen frembragte, modvirkende eller bremsende moment bestemmes. Det bremsende moment afpasses således, at det bliver lige så stort som det drivende moment, når trugene 6 er fyldt i ønsket udstrækning. Ud fra dette hensyn bestemmes således udformningen af de indvendige skovle 16 samt den mængde materiale, der skal findes inde i tromlen 1.

Det beskrevne apparat arbejder efter det princip, at den væske, som under drift befinder sig i trugene 6, afbalanceres af en vis mængde materiale 15, som bæres af et antal skovle 16 inde i tromlen 1. Materialet 15 udøver på tromlen et lige så stort moment som væsken, men i modsat retning. Eftersom der således under tromlens drejning til stadighed vil befinde sig en lige stor væskemasse i trugene 6, bliver tromlens drejning et mål for, hvor mange gange denne væskemasse omsættes, d.v.s. et mål for, hvor stor en væskemasse der er befordret af tromlen. Ved registreringen af det antal omdrejninger, som tromlen drejes, kan altså massen af den befordrede væske beregnes. Ved et i fig. 1 og 2 viste apparat foretages en sådan registrering ved hjælp af delene 10-14. Om ønsket kan også tromlens omdrejningshastLghed afføles. Denne bliver automatisk et mål for, hvor stor væskemasse der pr. tidsenhed befordres af tromlen.

For hver omdrejning, tromlen drejes, udfører tromlen et arbejde, som består i, at én bestemt masse tre gange løftes en bestemt strækning. Denne arbejdsmængde udføres af tromlen for hver omdrejning uafhængigt af omdrejningens hastighed. Det må nødvendigvis påses, at omdrejningshastigheden holdes under en sådan værdi, at materialet inde i tromlen ikke holdes tilbage ved omkredsen under hele drejningsbevægelsen af forekommende centrifugalkraft. I så fald ville nemlig den til løftningsarbejdet anvendte energi fås tilbage som et på tromlen virkende drivende moment, når materialet bevæger sig nedad fra tromlens højst beliggende punkt til tromlens lavest beliggende punkt. I stedet tilstræbes det ved det beskrevne apparat, at det tilskud af potentiel energi, som dele af materialet får ved 8 142732 sin løftning inde i tromlen, omdannes til varme, når disse dele af materialet efter at være blevet tippet af skovlene træffer tromlens nederst beliggende del. Den under drift således dannede varme afledes efterhånden fra materialet via tromlen til omgivelserne og til den væske, der findes i trugene 6 og altså står i berøring med tromlens yderside.

Det blev ovenfor nævnt, at hvert af trugene 6, for at apparatet skulle komme i gang, hensigtsmæssigt gøres så stort, at det kan rumme mere væske, end det normalt skal optage, når apparatet først er kommet i gang. Hvis det ønskes, at trugene ikke skal være alt for overdimensionerede, er det muligt at udforme hvert trug med et kantafløb, som er indrettet til at lede væske fra det pågældende trug til et Tinderliggende trug. Kantafløb af denne art er vist ved 17 i fig. 2. Derved kan nemlig ved apparatets igangsætning mere end ét trug få tilført væske fra apparatets væsketilførselsorgan til overvindelse af det moment, som frembringes af materialet inde i tromlen. Om ønsket kan hvert andet trug, set i tromlens omkredsretning, være noget forskudt aksialt i forhold til de øvrige trug og de nævnte kantafløb være anbragt skiftevis med forskellige ender, aksialt set, af trugene.