NL9200532A

NL9200532A - Metering apparatus for fluids, and metering element therefor

Info

Publication number: NL9200532A
Application number: NL9200532A
Authority: NL
Original assignee: Stork Alfra B V
Priority date: 1992-03-23
Filing date: 1992-03-23
Publication date: 1993-10-18

Abstract

A metering apparatus for fluids comprises a reservoir (storage bin) 1 and, attached thereto, a metering element 2 which consists of a housing 3 forming a through-channel 4, and of a delivery means 5 accommodated in the through channel and linked to a drive means 7 for metered delivery of a fluid, the reservoir and the housing being positioned on differential scales 20. In this arrangement, the delivery means is formed by an orifice plate 5 which is able to delimit a through-passage in the through-channel and which can be moved by the drive means in such a way in its plane that the area of the through- passage is altered. The drive means in this arrangement are preferably formed by an electric motor, in particular a step motor. The invention also relates to a separate metering element of the above-described type. <IMAGE>

Description

Korte aanduiding: doseerinrichting voor fluïda en doseeror-gaan daarvoor.Short designation: dosing device for fluids and dosing means therefor.

De uitvinding heeft betrekking op een doseerinrichting voor fluïda, omvattende een voorraadhouder en een daaraan bevestigd doseerorgaan dat bestaat uit een behuizing die een doorvoerkanaal vormt en uit een in het doorvoerkanaal opgenomen en met een aandrijfmiddel gekoppeld afvoermiddel voor het gedoseerd afvoeren van een fluïdum, waarbij de voorraadhouder en behuizing op een differentiaalweeginstal-latie zijn geplaatst.The invention relates to a dosing device for fluids, comprising a storage container and a dosing member attached thereto, which consists of a housing forming a feed-through channel and of a discharge means received in the feed-through channel and coupled to a drive means, the fluid being discharged in a dosed manner. storage container and housing are placed on a differential weighing system.

Dergelijke inrichtingen worden toegepast voor het doseren van grondstoffen die in staat zijn om te stromen, fluïda genoemd, met name korrel- of poedervormige grondstoffen. De te doseren grondstoffen zijn bijvoorbeeld ingrediënten voor voedingsmiddelen of voor veevoer en kleurstoffen voor het vervaardigen van verf en voor de produktie van kunststoffen.Such devices are used for dosing raw materials capable of flowing, called fluids, especially granular or powdery raw materials. The raw materials to be dosed are, for example, ingredients for foodstuffs or for animal feed and dyes for the manufacture of paint and for the production of plastics.

De Europese octrooiaanvraag EP-0 139 060 Al beschrijft een inrichting voor het aanvoeren van materiaal volgens de aanhef, waarbij een eerste voorraadhouder vast is bevestigd aan een behuizing met een doorvoerkanaal en waarbij een tweede voorraadhouder is aangebracht boven de eerste, teneinde deze eerste voorraadhouder batchgewijs te kunnen bijvullen. Het afvoermiddel wordt daarbij gevormd door een transportschroef, die roterend wordt aangedreven.European patent application EP-0 139 060 A1 describes a device for supplying material according to the preamble, in which a first storage container is fixedly attached to a housing with a feed-through channel and wherein a second storage container is arranged above the first, in order to batchwise store this first storage container to refill. The discharge means is formed by a screw conveyor, which is rotatably driven.

De eerste voorraadhouder en de transportschroef zijn op een differentiaalweeginstallatie geplaatst, teneinde de door het afvoeren resulterende verandering van de in de voorraadhouder aanwezige hoeveelheid grondstof continu te kunnen meten. Aan de hand van deze meetwaarde kan de uitstroom uit de doseerinrichting worden geregeld en op een van te voren ingestelde waarde worden gehouden.The first storage container and the screw conveyor are placed on a differential weighing installation in order to continuously measure the change in the quantity of raw material present in the storage container resulting from the discharge. On the basis of this measured value, the outflow from the dosing device can be controlled and kept at a preset value.

Het gebruik van een transportschroef heeft als nadeel dat slechts nauwkeurig kan worden gedoseerd binnen een be- perkt bereik van doorstroomhoeveelheden. Naar boven toe is dit bereik namelijk beperkt, doordat de stromingsweerstand van de grondstof door de transportschroef snel toeneemt, mede door verdichting van de grondstof, waardoor de schroef niet meer werkt. Ook naar beneden toe wordt dit bereik begrensd, doordat het materiaal niet meer in een continue stroom de schroef verlaat, maar in brokstukken. Hen maakt daarom bij het doseren van sterk verschillende doorstroom-hoeveelheden wel gebruik van een aantal verwisselbare transportschroeven, die elk geschikt zijn voor een klein deelbereik.The drawback of using a screw conveyor is that it can only be accurately dosed within a limited range of flow rates. Upwardly, this range is limited, because the flow resistance of the raw material through the screw conveyor increases rapidly, partly due to the compaction of the raw material, so that the screw no longer works. This range is also limited downwards, because the material no longer leaves the screw in a continuous stream, but in fragments. That is why they use a number of interchangeable transport screws when dosing very different flow rates, each of which is suitable for a small partial range.

Een ander nadeel van de huidige inrichtingen is dat de doseernauwkeurigheid verder wordt beperkt doordat de meet-nauwkeurigheid van de weeginstallatie als gevolg van de hoge totale massa van de doseerinrich-ting, dwz. voorraadhouder, doseerorgaan en grondstof negatief wordt beïnvloed. Een hoge totale massa leidt namelijk tot een ongunstige, want lage, relatieve verandering van de totale massa negatief wordt beïnvloed. Deze verandering is bepalend voor de grootste met de weeginstallatie te behalen nauwkeurigheid, en is vooral van betekenis bij het doseren van kleine doorstroomhoeveelheden.Another drawback of the current devices is that the dosing accuracy is further limited by the measuring accuracy of the weighing installation due to the high total mass of the dosing device, ie. storage container, dosing device and raw material are adversely affected. Namely, a high total mass leads to an unfavorable, because low, relative change in the total mass is adversely affected. This change is decisive for the greatest accuracy to be achieved with the weighing installation, and is especially important when dosing small flow rates.

De uitvinding beoogt een inrichting te verschaffen, die een verhoogde doseernauwkeurigheid mogelijk maakt en dat zowel bij grote als bij kleine doorstroomhoeveelheden van de grondstof.The object of the invention is to provide a device which makes possible an increased dosing accuracy, both at large and at small flow rates of the raw material.

Daartoe verschaft de uitvinding een inrichting volgens de aanhef, waarbij het afvoermiddel wordt gevormd door tenminste een regelplaat, die in het doorvoerkanaal tenminste een doorlaatopening kan begrenzen en die zodanig in zijn vlak kan worden bewogen door de aandrijfmiddelen dat de oppervlakte van de doorlaatopening wijzigt.To this end, the invention provides an apparatus according to the preamble, wherein the discharge means is formed by at least one control plate, which can define at least one passage opening in the feed-through channel and which can be moved in its plane in such a way that the surface of the passage opening changes.

Op zich is bekend een doseerinrichting te voorzien van een via een mechanische overbrenging door een hydraulische aandrijving bekrachtigde regelplaat, die bovendien oscillerend rond een instelpositie wordt bewogen om de doorstroom van grondstof te bevorderen. Een dergelijke inrichting is echter vanwege de hydraulische aandrijving zeer zwaar en derhalve zou bij plaatsing op een differentiaalweeginrich-ting geen nauwkeurige continue meting mogelijk zijn. De relatief grote massa van de oscillerende delen vormt daarbij nog een extra belemmering voor een nauwkeurige meting.It is known per se to provide a dosing device with a control plate energized by a mechanical transmission by a hydraulic drive, which, moreover, is moved oscillatingly around an adjustment position to promote the flow of raw material. However, such a device is very heavy because of the hydraulic drive and therefore accurate positioning would not be possible when placed on a differential weighing device. The relatively large mass of the oscillating parts forms an additional obstacle for accurate measurement.

Een verdere verbetering van de uitvinding bestaat er daarom uit de aandrijfmiddelen vast te bevestigen aan de op een differentiaalweeginstallatie geplaatste behuizing van het doseerorgaan of daarin op te nemen. Op. deze wijze kan een maximale ontkoppeling ten opzichte van de omgeving worden verkregen, hetgeen de meetnauwkeurigheid bevordert.A further improvement of the invention therefore consists in fixedly mounting the drive means on the housing of the dosing member placed on a differential weighing installation. On. in this way maximum decoupling from the environment can be obtained, which improves the measuring accuracy.

Het is bovendien voordelig om de aandrijfmiddelen een elektrische motor te laten omvatten. Dit leidt tot een verdere reductie van het gewicht van de doseerinrichting en maakt daarmee een verhoogde meetnauwkeurigheid mogelijk. De elektrische motor kan bijvoorbeeld een servomotor of een lineaire motor zijn.It is also advantageous to have the drive means comprise an electric motor. This leads to a further reduction in the weight of the dosing device and thus enables increased measuring accuracy. For example, the electric motor can be a servo motor or a linear motor.

Zeer voordelig is daarbij om als elektrische motor een stappenmotor te kiezen. Zowel de positie als de snelheid van de as van een dergelijke motor kunnen met behulp van een eenvoudige stuurschakeling zeer nauwkeurig worden geregeld, terwijl een stappenmotor met een gering gewicht kan worden uitgevoerd.It is very advantageous to choose a stepper motor as an electric motor. Both the position and the speed of the shaft of such a motor can be controlled very precisely by means of a simple control circuit, while a stepper motor can be designed with a low weight.

In een voordelige uitvoeringsvorm is de doorlaatope-ning in hoofdzaak puntvormig, op zodanige wijze dat het oppervlak van de doorlaatopening bij het openen van de regelplaat progressief toeneemt ten opzichte van de verplaatsing van de regelplaat. Daardoor heeft de doorlaatopening, ook wanneer deze nagenoeg gesloten is, een gunstige vorm ten opzichte van een spieetvormige doorlaatopening, dat vooral bij het doseren van kleine hoeveelheden grondstof tot onnauwkeurigheden zou leiden. Bovendien leidt een dergelijke puntvormige doorlaatopening tot een constanter verloop van de relatieve toename van het oppervlak van de doorlaatopening ten opzichte van de verplaatsing van de regelplaat.In an advantageous embodiment, the passage opening is substantially pointed, in such a way that the area of the passage opening increases progressively relative to the displacement of the control plate when the control plate is opened. As a result, the passage opening, even when it is almost closed, has a favorable shape compared to a spit-shaped passage opening, which would lead to inaccuracies, especially when dosing small quantities of raw material. Moreover, such a pointed passage opening results in a more constant progression of the relative increase in the surface area of the passage opening relative to the displacement of the control plate.

Een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm ontstaat wanneer op de as van de stappenmotor een curveschijf is bevestigd, waarop een vast met de regelplaat verbonden volgorgaan aangrijpt, waarbij de curve een zodanige vorm heeft dat een hoekverdraaiing van de as van de stappenmotor leidt tot een progressief toenemende verplaatsing van de regelplaat. Ook door middel van een dergelijk verloop is een constanter verloop van de relatieve toename van het oppervlak van de doorlaatopening ten opzichte van de verplaatsing van de regelplaat mogelijk. Dit verloop en variaties daarop zijn op eenvoudige wijze te realiseren met behulp van een curveschijf, hoewel op zich een as-krukaan-drijving eveneens mogelijk is.A particularly advantageous embodiment arises when a cam disc is mounted on the shaft of the stepper motor, on which a follower fixedly connected to the control plate engages, the curve having such a shape that an angular rotation of the shaft of the stepper motor leads to a progressively increasing displacement of the control plate. Also by means of such a variation, a more constant variation of the relative increase in the surface area of the passage opening with respect to the displacement of the control plate is possible. This course and variations thereof can be realized in a simple manner with the aid of a cam disc, although an axle crank drive is also possible per se.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin.· fig. 1 een schematisch zijaanzicht toont van de doseer inrichting volgens de uitvinding, fig. 2 een verticale doorsnede toont van een uitvoeringsvorm van een doseerorgaan volgens de uitvinding langs de lijn II - II in fig 3, en fig. 3 een bovenaanzicht toont van het doseerorgaan.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, in which: Fig. 1 shows a schematic side view of the dosing device according to the invention, Fig. 2 shows a vertical section of an embodiment of a dosing member according to the invention along the line II-II in fig. 3, and fig. 3 shows a top view of the dosing member.

In figuur 1 is de doseer inrichting weergegeven met een voorraadhouder 1 en een daaraan bevestigd doseerorgaan 2. Het doseerorgaan 2 wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de figuren 2 en 3. De voorraadhouder 1 en het doseerorgaan 2 zijn geplaatst op een differentiaalweegin-stallatie 20.Figure 1 shows the dosing device with a storage container 1 and a dosing member 2 attached thereto. The dosing member 2 is explained in more detail below with reference to Figures 2 and 3. The storage container 1 and the dosing member 2 are placed on a differential weighing installation. 20.

In figuur 2 is het doseerorgaan 2 weergegeven met een behuizing 3 waardoorheen een doorvoerkanaal 4 leidt. In het huis bevindt zich een verschuifbare regelplaat 5, die een doorlaatopening begrenst. De regelplaat 5 kan worden bewogen door stappenmotor 7. Hiertoe is op de as van de stappenmotor een curveschijf 8 bevestigd, waarin een spiraalvormige sleuf 9 is aangebracht. In de sleuf 9 bevindt zich een volgnok 10, die vast aan de regelplaat 5 is bevestigd. Het curveschijfmechanisme wordt omsloten door een deksel 11, dat tevens dient als ondersteuning voor de stappenmotor 7. Een verende afdichting 13 waarborgt dat de te doseren grondstof de werking van het doseerorgaan niet kan verstoren.Figure 2 shows the metering member 2 with a housing 3 through which a feed-through channel 4 leads. There is a sliding control plate 5 in the housing, which defines a passage opening. The control plate 5 can be moved by stepper motor 7. For this purpose a cam disc 8, in which a spiral slot 9 is arranged, is mounted on the shaft of the stepper motor. In the slot 9 there is a follower cam 10, which is fixedly attached to the control plate 5. The cam disk mechanism is enclosed by a cover 11, which also serves as support for the stepper motor 7. A resilient seal 13 ensures that the raw material to be dosed cannot interfere with the operation of the dosing member.

Voor het doseren van de grondstof waarmee de niet tot het doseerorgaan behorende voorraadhouder l is gevuld, wordt de stappenmotor electrisch bediend. Door het in figuur 2 naar rechts verschuiven van de regelplaat 5 vormt een daarin aangebrachte puntvormige opening 15 samen met een in het huis aangebrachte uit-stroomopening 16 van het doorvoerkanaal 4 een puntvormige doorlaatopening voor de te doseren grondstof. De puntvorm bewerkstelligt dat reeds een kleine opening een voor het uitstromen van geringe hoeveelheden gunstige vorm heeft ten opzichte van een zeer smalle langwerpige opening met dezelfde totale oppervlakte.The stepper motor is electrically operated for dosing the raw material with which the storage container 1 not belonging to the dosing member is filled. By shifting the control plate 5 to the right in Figure 2, a pointed opening 15 arranged therein together with an outflow opening 16 of the feed-through channel 4 arranged in the housing forms a pointed opening for the raw material to be dosed. The point shape ensures that already a small opening has a shape favorable for outflowing of small amounts compared to a very narrow elongated opening with the same total surface area.

Om het uitstromen van de grondstof uit de houder 1 te bevorderen kan de regelplaat 5 ten opzichte van de voor de gewenste uitstroom ingestelde stand een oscillerende beweging uitvoeren. Dit geschiedt door de stappenmotor 7 steeds een geringe hoekverdraaiing te laten uitvoeren.In order to promote the outflow of the raw material from the holder 1, the control plate 5 can perform an oscillating movement relative to the position set for the desired outflow. This is done by always having the stepper motor 7 perform a slight angular rotation.

In figuur 3 is een bovenaanzicht van het doseerorgaan weergegeven, waarbij het deksel 11, stappenmotor 7 en houder 1 zijn weggelaten. Uit de figuur blijkt duidelijk de vorm van de opening 15 in de regelplaat 5 en van de uit-stroomopening van het doorvoerkanaal 4. Het zal duidelijk zijn dat dezelfde doorlaatopening ook kan worden verkregen door de opening 16 puntvormig uit te voeren en de opening 15 in de regelplaat rechthoekig. Tevens zijn variaties van de aangegeven openingsvormen denkbaar.Figure 3 shows a top view of the dosing member, with the lid 11, stepper motor 7 and holder 1 omitted. The figure clearly shows the shape of the opening 15 in the control plate 5 and of the outflow opening of the feed-through channel 4. It will be clear that the same passage opening can also be obtained by designing the opening 16 in a pointed manner and opening 15 in the control plate rectangular. Variations of the indicated opening forms are also conceivable.

De openingen 17 dienen voor het bevestigen van een voorraadhouder aan de behuizing 3.The openings 17 serve for attaching a storage container to the housing 3.

De vorm van de spiraalvormige sleuf 9 in de curve-schijf 8 is schematisch aangeduid en zodanig dat een hoekverdraaiing van de as van de stappenmotor een progressief toenemende verplaatsing van de regelplaat 5 tot gevolg heeft. Teneinde de massa van het doseerorgaan 2 zo laag mogelijk te houden, zijn de behuizing 3, regelplaat 5 en curveschijf 8 bij voorkeur in kunststof of aluminium uitgevoerd.The shape of the spiral slot 9 in the curve disk 8 is schematically indicated and such that an angular rotation of the shaft of the stepper motor results in a progressively increasing displacement of the control plate 5. In order to keep the mass of the dosing member 2 as low as possible, the housing 3, control plate 5 and cam disc 8 are preferably made of plastic or aluminum.

Het zal voor de vakman duidelijk zijn dat voor de hand liggende wijzigingen in de constructie binnen het bereik van de beschermingsomvang liggen. Zo kan bijvoorbeeld een regelplaat worden toegepast die niet schuivend, maar draaiend wordt aangedreven en direct aan de as van de stappenmo-tor is bevestigd.It will be apparent to those skilled in the art that obvious structural changes are within the scope of the scope of protection. For example, it is possible to use a control plate that is driven by a rotary, rather than sliding, and which is directly attached to the shaft of the stepper motor.

Claims

Fluid dosing device, comprising a storage container (1) and a dosing member (2) attached thereto, consisting of a housing (3) forming a feed-through channel (4) and of a feed-through channel and with a drive means (7 coupled discharge means (5) for the dosed discharge of a fluid, the storage container and housing being placed on a differential weighing installation (20), characterized in that the discharge means is formed by at least one control plate (5), which is feed-through channel can define at least one passage opening and which can be moved in its plane in such a way by the drive means that the surface of the passage opening changes.

Metering device according to claim 1, characterized in that the drive means (7) are fixedly attached to or included in the housing (3).

A fluid metering member (2), which consists of a housing (3) forming a feed-through channel (4) and of a discharge means (5) incorporated in the feed-through channel and coupled to a drive means (7) for the dosed discharge of the fluid, wherein the discharge means is formed by at least one control plate, which can define at least one passage opening in the passage channel and which can be moved in its plane by the driving means such that the surface of the passage opening changes, wherein the driving means are fixedly attached to the housing or included therein, characterized in that the drive means comprise an electric motor (7).

Metering device according to claim 3, characterized in that the electric motor is a stepper motor (7).

Metering device according to one of claims 3 and 4, characterized in that the passage opening (15, 16) is substantially pointed in such a way that the surface of the passage opening increases progressively when the control plate (5) is opened. relative to the displacement of the control plate.

Metering device according to any one of claims 3-5, characterized in that a curve disc (8) is mounted on the shaft of the stepper motor, on which a follower (10) fixedly connected to the control plate engages, the curve being a is shaped such that an angular rotation of the shaft of the stepper motor leads to a progressively increasing displacement of the control plate (5).