DE1074281B

DE1074281B - Anordnung zur Registrierung der Hohe und des Profils von Schuttgut in Behaltern

Info

Publication number: DE1074281B
Application number: DENDAT1074281D
Authority: DE
Inventors: phil nat Siegfried Fahrentholz Kiel Dr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-12-24
Publication date: 1960-01-28
Also published as: DE1150214B

Description

Anordnung zur Registrierung der Höhe und des Profils von Schüttgut in Behältern Es ist bereits bekannt, die Höhe des Flüssigkeitsstandes in Behältern mit Hilfe einer Echoloteinrichtung anzuzeigen oder ihren zeitlichen Ablauf zu registrieren. Die vorliegende Erfindung befaßt sich jedoch nicht mit Flüssigkeiten sondern mit schüttbaren Gütern. wie Kohle. Erz, Kies, Getreide, Hackfrüchten usw., die sich in einem Behälter nicht nach Art einer Flüssigkeit ausbreiten. sondern ein Profil bilden, das von der Art der Schüttung abhängt.
In einer vor dem Anmeldetage veröffentlichten Patentschrift ist schon ein Verfahren zur Feststellung des leeren Raumes zwischen der Oberfläche der Beschickungssäure tiiid der Gicht bei Schachtöfen. insbesondere bei Hochöfen, angegeben worden, das darin besteht, daß der Abstand der Oberfläche der Beschickungssäule von der Gicht mittels NVellen bestimmt wird, die von einer am Schachtverschluß angeordneten Vorrichtung abgesandt und von der Oberfläche der Beschicliungssäule zurückgeworfen werden. wobei die AAlellen, z. B. Schallwellen, mittels an sich bekannter Echoloteinrichtungen erzeugt und aufgenommen werden. In dieser Druckschrift wird auch die Möglichkeit erwähnt. »die gesamte Oberfläche der Beschickungssäule gewissermaßen abzutasten, so daß Meßfehler, die infolge von starken Unebenheiten der Oberfläche der Beschickungssäule auftreten könnten. eliminiert werden«. Eine nach diesem \7verfahren arbeitende Meßanlage ist jedoch nicht bekanntgeworden. so daß auch nicht ersichtlich ist, wie man sich die Abtastung der Oberfläche der Beschickungssäule vorzustellen hat. Man könnte allenfalls daran denken, die Abtastung in ähnlicher NVeise vorzunehmen, wie ein mit einer registrierenden Echolotvorrichtung ausgerüstetes Schiff den AIeeresboden abtastet, d. h. den Sender-Empfänger über das Schüttgut hinwegzufahren. Die Anordnung von bewegten Teilen über dem Schüttgut, insbesondere über der Beschickungssäule eines Hochofens. ist jedoch zu kornpliziert und fiir den rauhen Betrieb zu empfindlich Die erfindungsgemäße Anordnung vermeidet diese Nachteile.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Registrierung der Höhe und des Profils von Schüttgut (z. B. I(ohle, Erz, Kies, Getreide! in Behältern aller Art (z. B. Bunker, Silos, Laderäumen von Schiffen). insbesondere der Füllung eines Hochofen, mit Hilfe des Echolotes und zeichnet sich dadurch aus, daß über dem Schüttgut eine Reihe von senkrecht nach unten gerichteten Sende- und Empfangsorganen angeordnet sind, die nacheinander mit der Sende- und Empfangseinrichtung verbunden werden, und daß mit der Umschaltung von einem Sende- und Empfangsorgan auf das andere eine Relativbewegung des Schreiborgans gegenüber der Registrierfläche senkrecht zur Schreib- richtung naläufig verbunden ist, so daß die Meßergehnibse nebeneinander registiert werden und zusammen das Profil der Schüttung ergeben.
Es ist bereits eine mechanische Standanzeigevorrichtung für Schüttgut bdannt. bei welcher eine Reihe von Tastkörpern. die an je einem Seil hängen, auf das Schüttgut herabgelassen werden, wobei die Seile außerhalb des Behälters mit je einem Anzeigekörper verbunden sind. die zusammen eine rohe Abbildung des Profils des Schüttgutes ergeben. Die Anwendung dieses Prinzips auf das Echolotverfahren führt jedoch nicht zu der Erfindung. da es sich bei der erfindungsgemäß über dem Schüttgut anzubringenden Reihe von Sende- und Empfangsorganen nicht um für sich selbständige Echoloteinrichtungen. sondern nur um Teile einer solchen Einrichtung handelt. Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet überdies nicht mit einer Vielzahl von optischen Schauzeichen, sondern mit einer allen Sende- und Empfangsorganen gemeinsamen Registriervorrichtung. die außerdem nicht nur das zur Zeit gerade hestehende Profil anzeigt, sondern auch durch wiederholte Einschaltung der Meßanordnung den zeitlichen Ablauf der Profiländerungen festzuhalten gestattet. und zwar auch an einer vom Behälter weit entfernten Stelle.
Ein Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt.
Abb. 1 zeigt das Arbeitsschema der Anordnung, Abb. 2 eine Aufsicht und Abb. 2a eine Seitenansicht des Registriergerätes, während in Abb. 3 die Anordnung der Schwinger in einem Hochofen dargestellt ist.
Gemäß Abb. 1 sind über der Schüttung zehn Sender 1 bis 10 und ebenso viele Empfänger 1' bis 10' angeordnet. die an Kontakte K1 bzw. };2 geführt sind.
Ein Sender und ein Empfänger. beispielsweise 1 und 1', bilden jeweils zusammen eine Loteinrichtung. Diese zehn Loteinrichtungen werden nacheinander durch ein Paar von Schleifkontakten an die Sende- bzw. WIeßvinriclltung angeschaltet. Der Sendeimpuls wird durch die Entladung eines Kondensators 11 erzeugt. der von der Stromquelle 13 über einen Widerstand 12 aufgeladen wird und sich bei Schließen des I(ontaktes r über die jeweilige Au wicklung des magnetostriktiven Schwingers entlädt. so daß ein Impuls diesen Schwinger verläßt. Der Kontakt r wird in folgender ÄNeise durch die Registriereillrichtung selbst betätigt.
Diese besteht aus einem endloen Band 14. das ständig umläuft und mit einer Schreibfeder 15 versehen ist. die auf dem Registrierpapier 17 gleitet. Auf dem land ist ein Nocken 16 angeordnet. der einen Kontakt 18 betätigt. so daß das Senderelais R eingeschaltet wird. das einen Kontakt r besitzt. Im Augenblick. wo also der Kontakt 18 betätigt wird. schließt sich auch der Kontakt r. so daß ein Sendeinipuls den Schwinger verläßt. Zur gleichen Zeit befindet sich die Schreibfeder 15 etwa am oberen Rande des Registrierpapiers.
Im dargestellten Falle ist von den Sender-Empfänger-Kombinationen die Nummer 5 in Betrieb. Nach einigen Umläufen des Bandes werden die Kontaktbürsten 20 und 20' um einen Schritt weiter geschoben. so daß die nächste Sender-Enlpfänger-Kombination zur NVirkung kommt. Der von dem Schüttgut reflektierte Echoimpuls gelangt über die Kontaktbürste 20' und einen Verstärker 21 an das Reaistrierband. so daß die Schreibfeder 15 Spannung erhält und eine Registrierung auf dem Papier 17 erfolgt. Dieses Papier hesitzt eine Graphitschicht. die durch eine dünne Farhschicht abgedeckt ist. Diese Farbschicht wird durch die unter Spannung stehende Schreibfeder zerstört. so daß die darunterliegende schwarze Graphitschicht zum Norscheiu kommt. in Abb. 2 und 2a ist die Registriereinrichtung etwas austührlicher dargestellt. Das umlaufende Band 14 ist auf einem Schlitten 22 angeordnet, der in Führungen 23 und 24 quer über das Papier 17 gleiten kann. Das umlaufende Band wird über die untere Rolle von einem Niotor 25 mit der längsgenuteten Stelle 26 angetrieben. Auf dem Rahmen 27 des Gerätes sind die ortstesten Kontaktreihen K1 und K2 angeordnet. Über diese Kontaktreihen gleitet der Schlitten 22 mit den Bürsten 20 und 20' und bringt so die einzelnen Echoloteinrichtungen nacheinander zur ÄN'i rkung. Dabei wird auf dem Papier die Profilkurve 30 zusammen mit einer Nullinie 31 aufgezeichnet. Die letztere kommt dadurch zustande. daß der Sender den zugehörigen Empfänger auch unmittelbar beeinflußt. Die Bewiegung des Schlittens über das Papier erfolgt zweck mäßig ehenfalls selbsttätig durch einen nicht dargestellten NIotor. Die Registrierung erfolgt vorzugsweise nur während der einen Transportrichtung, wenn sich z. B. der Schlitten von rechts nach links bewegt.
Nach beendeter Überquerung wird das Papier durch Alltreil)en der oberen Rolle um eine Fensterhöhe weiter transportiert. so daß wieder frisches Registrier-Papier für die nächste Aufzeichnung zur Verfügung Gicht. Im Interesse der Papierersparnis kann es jedoch auch vorteilllaft sein, das Papier nur um einen geringen Bruchteil der Fensterhöhe weiter zu transportieren. so daß mehrere Profilkurven in eine Fenster-Reihe hineinfallen. Die Zuordnung der Nullinien zu den Profilkurven ist dann allerdings nicht mehr eindeutig. Wenn man sich nur für das Profil interebsiert, kann auch auf die Nullinie verzichtet werden, indem die Schreibfeder 15 (Abb. 1) etwas höher angeordnet ist. so daß sie bei der Auslösung des Sendeimpulses das Papier noch nicht erreicht hat.
In Abb. 3 ist die Anordnung der Schwinger in einem Hochofen dargestellt. Der Hochofen 35 wird nach ohen durch eine Glocke 36 verschlossen, die bei Eeschickung des Ofens abgesenkt wird, so daß das Schüttgut über den WIantei der Glocke herunterrutscht und von außen nach innen in den Ofen hineinfällt. Auf diese Weise bildet sich im Ofen ein Kratzer. dessen Profil durch die Registriereinrichtung aufgezeichnet wird. Die Schwinger 1 bis 10 und 1' bis 10' sind an einer Brücke 37 unter der Glocke angeordnet. Um das Profil in anderen Längsschnitten des Ofens zu erhalten. Iiann die Brücke schwenkbar sein. Es können aber auch zwei oder mehrere derartige Brücken angeordnet sein. die ein Kreuz oder einen Stern bilden.
Im ührigen braucht die Schüttung nicht die Form eines Kratzers zu haben. das Profil richtet sich vielmehr nach der Art der Fülleinrichtung. So kann die Glocke z. B.-. wie gestrichelt angedeutet, steuerbare Öffnungen besitzen, so daß auch bei angehohener Glocke - diesmal voP innen dasdas Schüttgut zugeführt wird und der Kratzer ausgefüllt und gegebenenfalls in einen Kegei verwandelt werden kann, wie gestrichelt angedeutet. Da die Schwinger von den heißen Gichtgasen umspült sind, müssen Maßnahmen vorgesehen sein, um sie entweder zu kühlen oder so auszubilden, daß ihnen die Temperatur von mehreren hundert Grad nichts anhaben kann. Es ist daher zweckmäßig, die Vidlung z. B. mit keramischen Perlen oder Asbest zu isolieren.
Als Lotfrequenz wird zweckmäßig Ultraschall im Gebiet von 10 bis 30 kHz verss-endet. obwohl unter Umständen besser auch hörbarer Schall benutzt werden kann. Um zu verhindern, daß auch Impulse aufgezeichnet werden, die von einer zweiten oder weiteren Reflexion herrühren, ist im Empfänger ein nichtlineares Glied, beispielsweise in Gestalt einer vorgespannten Röhre. vorhanden, die nur Impulse mit einer bestimmten Mindestamplitude durchläßt.
Audi kann zur Blockierung von Fehlechos eine die Empfangseinrichtung zeitweilig sperrende Hilfsschaltung benutzt werden.
Die Erfindung ist auf die dargestellte Ausführungsform nicht beschränkt. So kann z. B. die mechanische Betätigung des Sendekontaktes durch das umlaufende Rand durch induktive Beeinflussung ersetzt werden. indem auf dem Band ein Eisen- oder Magnetstück angebracht ist, das in einer ortsfesten Eisenkernspule einen Impuls induziert, der zur Betätigung des Senderelais benutzt wird. An Stelle von getrenilten Schwingern zum Senden und Empfangen kann gegebenenfalls auch der gleiche Schwinger für beide Zwecke dienen oder der benachbarte Sendeschnwinger auf Empfang geschaltet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Registrierung der Höhe und des Profils von Schüttgut in Behältern aller Art, insbesondere der Füllung eines Hochofens, mit Hilfe des Echolotes, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Schüttgut (3) eine Reihe von senkrecht nach unten gerichteten Sende- und Empfangsorganen (1 bis 10; 1' bis 10') angeordnet sind, die nacheinander mit der Sende- und Empfangseinrichtung (11, r; V, 14) verbunden werden, und daß mit der Umschaltung von einem Sende- und Empfangsorgan auf das andere eine Relativbewegung des Schreiborgans (14) gegenüber der Registrierfläche (17) senkrecht zur Schreibrichtung zwangläufig verbunden ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die die Echoimpulse aufzeichnende umlaufende Schreibeinrichtung (14) auf einem Schlitten (22) angeordnet ist, der quer über das Papier (17) gefiihrt wird und dabei auf Kontakten (K1, K9) gleitet, welche die einzelnen Sende-Empfänger (1 bis 10; 1' bis 10') nacheinander ein- und ausschalten.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Papiertransport senkrecht zur Bahn des Schlittens (22) und zu einem Zeitpunkt erfolgt, in dem keine Aufzeichnung stattfindet.
4. Anordnung nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auslösung des Sendeimpulses eine Nullinie (31) geschrieben wird, die als Bezugslinie Üir die Messung dient.
5. Anordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier (17) um weniger weitertransportiert wird, als dem Abstand zwischen der Nullinie (31) und der Profilkurve (30) entspricht, und daß gegebenenfalls die Aufzeichnung der Nullinie (31) unterbleibt.
6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der ständig umlaufende Träger (14) der Schreibfeder (15) selbst den Sendekontakt (18) auslöst, der den Zeitpunkt bestimmt, in dem der Lotimpuls den Sender (11, r) verläßt.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger der Schreibfeder (15) ein umlaufendes Band (14) dient, das einen Nocken (16) trägt, der einen auf dem Schlitten (22) angeordnen ortsfesten Kontakt betätigt.
8. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine auf dem Schlitten (22) ortsfest an- geordnete Eisenkernspule und ein auf dem Band (14) befestigtes Eisenstück, das beim Vorbeigleiten an der Eisenkernspule in dieser einen Impuls induziert, der den Sender auslöst.
9. Anordnung nach Anspruch 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibfeder (15) zur Zeit der Auslösung des Sendekontaktes (18) am oberen Papierrand steht und der Empfänger (1', 2' usw.) unmittelbar vom Sender (1, 2 usw.) beeinflußt wird.
10. Anordnung nach Anspruch 9, gekeunzeichnet durch ein nichtlineares Glied im Empfangsverstärker (V), das nur den ersten Echoimpuls hindurchläßt und schwäcllere Impulse, die von einer zweiten oder weiteren Reflexion herrühren, unterdrückt.
11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gleiche Schwinger sowohl zum Senden als auch zum Empfangen dient.
12. Anordnung nach Anspruch 1 bis 11 zur Uberwachung der Füllung eines Hochofens, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinger auf einer Brücke (37) unter der zwecks Beschickung des Hochofens (35) absenkbaren Glocke (36) untergebracht sind.
13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Reihen von Schwingern senkrecht zueinander in Form eines Kreuzes angeordnet sind.
14. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke (37) drehbar ist.
15. Anordnung nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen der als Sende- und Empfangsorgane (1 2... 1', 2') dienenden magnetostriktiven Schwinger mit keramischen Perlen isoliert sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 886 559, 808 167.