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Anordnung zur gewichtsmäßigen Bestimmung von auf einem stetigen Förderer
transportierten~Gut Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bestimmung von auf
einem stetigen Förderer transportierten Gut mit einem Zweiphaseninduktionszähler,
dessen Strompfad von einem elektrischen oder elektromechanischen Kraftmesser über
einen Verstärker in einer tonfrequenzgespeisten Gleichrichter-Kompensationsschaltung
gesteuert wird.
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Die bisher bekanntgewordenen Anordnungen, bei denen ein elektromechanischer
Kraftmesser als Wiegevorrichtung in einer mit Wechselstrom gespeisten Meßbrückenschaltung
angeordnet war, deren Ausgangsspannung über einen Verstärker auf den Induktionszähler
gegeben wurde, erbrachten keine befriedigenden Ergebnisse. Ein Grund liegt darin,
daß die meisten Wechselstrommeßbrücken kein scharf ausgeprägtes Minimum für den
Nullabgleich liefern.
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Außerdem haftet fast allen Wechselstrommeßbrücken und Kompensationsschaltungen
die Eigenart an, daß sich mit der Verstimmung der Meßbrücke die Phasenlage der Meßbrückenausgangsspannung
zur Meßbrückenspeisespannung (und damit auch zum Spannungspfad des Induktionszählers)
ändert. Wird ein Zweiphasen-Induktionszähler unter Zwischenschaltung eines geeigneten
Verstärkers an den Meßbrückenausgang gelegt, so bewirkt die Veränderlichkeit der
Phasenlage, daß der lineare Zusammenhang zwischen der Zählerscheibendrehzahl und
der Waagenbelastung verlorengeht, wodurch ein einwandfreier Integrationsvorgang
mittels eines Induktionszählers nicht mehr möglich ist.
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Der vorliegenden Vorrichtung haften diese Nachteile nicht an. Bei
einer Anordnung zur gewichtsmäßigen Bestimmung von auf einem stetigen Förderer transportierten
Gut mit einem Zweiphasen-Induktionszähler, dessen Strompfad von einem elektrischen
oder elektromechanischen Kraftmesser über einen Verstärker in einer tonfrequenzgespeisten
Gleichrichterkompensationsschaltung gesteuert wird, wird nämlich so vorgegangen,
daß erfindungsgemäß die Diagonalspannung der Gleichrichterkompensationsschaltung,
in an sich bekannter Weise über einen elektronischen Umformer in eine äquivalente
Niederfrequenzwechselspannung umgeformt, den Strompfad des Induktionszählers beaufschlagt
und daß der elektrische Umformer und der Spannungspfad des Induktionszählers von
der gleichen Wechselstromquelle gespeist sind.
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An sich sind elektronische Umformer bekannt, bei denen zwei von einerNiederfrequenzwechselspannung
gespeiste Elektronenröhren im Gegentakt angeordnet sind, deren Ausgangswechselspannung
der Meßspannung entspricht. Durch ihre Verwendung zur Um-
formung der Diagonalspannung
einer Gleichrichterkompensationsschaltung, in der ein elektrischer oder elektromechanischer
Kraftmesser liegt, wird die Genauigkeit der Gewichtsbestimmung von auf einem stetigen
Förderer transportierten Gut gegenüber den bisher hierfür bekanntgewordenen Einrichtungen
in erheblichem Maße verbessert. Dadurch, daß der Spannungspfad des Induktionszählers
mit konstanter Phasenlage zum Strompfadkreis an die Erregung des niederfrequenten
Wechselspannungsumformers angeschlossen ist, besteht eine lineare Charakteristik
zwischen Zählerdrehzahl und Belastung des Kraftmessers, wodurch eine einwandfreie
Integration gewährleistet ist.
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Zur Erfassung etwaiger Schwankungen der Transportgeschwindigkeit
des Förderers wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die auf den Spannungspfad
des Induktionszählers gegebene Wechselspannung proportional der Transportgeschwindigkeit
geändert, indem eine der jeweiligen Geschwindigkeit entsprechende Spannung in an
sich bekannter Weise von einem Gleichstrom-Tachometergenerator erzeugt und über
einen elektronischen Wechselspannungsumformer dem Spannungspfad des Zweiphasen-Induktionszählers
zugeführt wird.
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Das Eichen der gesamten Anordnung erfolgt in Weiterbildung der Erfindung
derart, daß nach dem Eineichen der Meßanlage die einer vorbestimmten Verstimmung
des Gewichtsmeßkreises zugeordnete Umlaufzeit für eine bestimmte Anzahl von Zählerscheibenumdrehungen
mittels einer Stoppuhr ermittelt und zur Nacheichung der gesamten Anordnung auf
den Sollabgleichzustand während des Betriebes mittels entsprechender Nachstellorgane
benutzt wird.
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Die Unteransprüche 2 bis 6 und 8 bis 10 sind nur als echte Unteransprüche
anzusehen, welche somit einen selbständigen Patentschutz nicht begründen.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen
erläutert. Die dabei beschriebenen magnetoelastischen Kraftmesser sind in einer
tonfrequenzgespeisten Gleichrichterkompensationsschaltung zum Wägen bei Förderbändern
allgemein bekannt und bilden somit nicht Gegenstand des Patentbegehrens. In den
Zeichnungen stellen dar Ab b. 1 eine Förderbandauswägeeinrichtung mil magnetoelastischem
Kraftmesser, Ab b. 2 eine Schaltung für den Zweiphasen-Induktionszähler zur Erfassung
der Gesamtmenge, Ab b. 3 eine Schaltung für den Zweiphasen-Induktionszähler zur
gleichzeitigen Berücksichtigung vol: Schwankungen der Bandgeschwindigkeit, A b b.
4 eine Schaltung mit Einrichtung zur Eichung der Meßanordnung, Abb. 5 eine Abwandlung
der Schaltung nach Abb. 2, A b b. 6 eine weitere Schaltungsabwandlung.
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In Ab b. 1 ist 10 ein Förderband, von welchem ein Tragrollensatz
20 als Meßrolle sich auf einem magnetoelastischen Kraftmesser 30 abstützt. Dieser
Kraftmesser 30 ist mit dem gleichen Bezugszeichen auch in der aus A b b. 2 ersichtlichen
Gleichrichterkompensationsschaltung dargestellt. Diese Kompensationsschaltung besteht
aus dem Tonfrequenzgenerator 100, dem bereits erwähnten Kraftmesser 30, dem Kompensationsglied
40 und den beiden Gleichrichtern 107 und 108, denen die Widerstände 104 und 105
vorgeschaltet sind. Das ferner im Gleichrichterzweig befindliche Potentiometer 103
dient zum Nullabgleich der Anordnung, wenn das Förderband ohne Materialbeschickung
läuft.
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Die über das Potentiometer 103 abgegriffene Diagonalspannung wird
über eine Filterkombination 109 einem Gitter einer Elektronenröhren-Gegentaktanordnung,
bestehend aus den Trioden 110 und 111, zugeführt. Die Anodenspannung für diese Trioden
11û und 111 wird über die primärseitige Mittelanzapfung des Transformators 113 eingespeist,
und zwar als niederfrequenter Wechselstrom (z. B. 50 Hz) von dem über die Klemmen
120 und 121 angeschlossenen Transformator 119. Das Potentiometer 112 gestattet die
Gegentaktanordnung derart abzugleichen, daß bei Nullabgleich (mittels 103) der Meßbrücke
sich die im Ausgangstransformator 113 primärseitig induzierten Halbwellenwechselstromspannungen
gegenseitig aufheben, sekundärseitig über die Filterkombination 114 also keine Wechselstromspannung
an dem Eingang des Verstärkers 115 liegt. Wird jedoch je nach Beaufschlagung des
Förderbandes und damit je nach Belastung des Kraftmessers 30 die Gleichrichterkompensationsschaltung
verstimmt, so wird durch die dieserVerstimmung entsprechende Diagonalspannung der
Meßbrücke der Arbeitspunkt der Röhre 110, bei gleichbleibendem Arbeitspunkt der
Röhre 111, verändert, wodurch sich eine der Diagonalspannung entsprechende Halbwellen-Niederfrequenzwechselspannung
auf der Sekundärseite des Transformators 113 bzw. am Verstärkereingang ergibt. Über
den Verstärker 115 wird diese Halbwellen-Niederfrequenzspannung (äquivalent der
Belastung des Kraftmessers 30) auf den Strompfad 116 des Induktionszählers 118 (Totaltonnenzählers)
gegeben, dessen Spannungspfad 117 parallel der Erregung (Eingangstrafoll9) der Gegentaktanordnung
110, 111, 112 liegt, so daß bei konstanter Transportgeschwindigkeit des Förderers
(zugeordnete konstante Spannung des Spannungs-
pfades 117) die Umdrehungen des Wechselstromzählers
direkt proportional sind den geförderten Totaltonnen, die unter Verwendung geeigneter
Zahnraduntersetzungen mittels Zählrollen angezeigt werden.
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Der in den Strompfad eingeschaltete Strommesser 122 dient zur Anzeige
der jeweiligen spezifischen Förderleistung (Tonnen je Stunde).
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Handelt es sich darum, kleinere Geschwindigkeitsschwankungen des
Förderbandes bei der Mengenmessung zu berücksichtigen, so wird an die Klemmen 120
und 121 des Transformators 119 die Spannung eines kleinen Wechselstromgenerators
geeigneter Frequenz gelegt, dessen Antrieb vom Förderband aus erfolgt.
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Bei größeren Geschwindigkeitsschwankungen des Förderbandes würde
sich bei Verwendung eines Wechselstromgenerators als Geschwindigkeitsgeber durch
die Frequenzabhängigkeit des Induktionszählers eine Ungenauigkeit des Zählvorganges
ergeben.
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Deshalb wird zur Erfassung der Förderbandgeschwindigkeit ein Gleichstromgenerator
verwendet, dessen Spannung über eine gleichartige Wechselstromgegentakt-Umformanordnung,
wie sie in Abb. 2 dargestellt ist, auf den Spannungspfad 117 des Zählers 118 geschaltet
wird.
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Eine derartige Förderbandleistungs- und Mengenmeßeinrichtung für
Förderer mit großem Bandgeschwindigkeitsbereich ist schematisch in A b b. 3 dargestellt.
Der Kraftmesser 30 zur Ermittlung der Förderbandbelastung ist in der tonfrequenzgespeisten
Gleich richterkompensationsschaltung 150 angeordnet, deren Ausgangsspannung auf
den elektronischen Niederfrequenz-Wechselspannungsumformer 151 geschaltet ist und
der seinerseits auf den Strompfad 116 des Zählers einwirkt. Die der Förderband-
(10)Geschwindigkeit proportionale Spannung des Gleichstromgenerators 152, der vermittels
der Förderbandtragrolle 50 angetrieben wird, ist ebenfalls auf einen elektronischen
Niederfrequenzwechselspannungsumformer 153 geschaltet, an dessen Ausgang der Spannungspfad
117 des Zählers 118 liegt. Beide Wechselspannungsumformer, 151 und 153, werden über
den Transformatorll9 mit 50Hz erregt, so daß unabhängig von der Förderbandbelastung
und unabhängig von der Förderbandgeschwindigkeit auf jeden Pfad des Zweiphasen-Induktionszählers
118 eine der zugtr ordneten Geberspannung äquivalente 50-Hz-Wechselstromamplitude
einwirkt, deren Phasenlage zueinander konstant bleibt.
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Geeicht wird die Meßeinrichtung in der üblichen Weise, indem die
über die Meßstrecke geförderte Materialmenge und die dieser zugeordnete Zählwerkanzeige
verglichen wird mit dem Ergebnis der nachfolgenden Verwiegung (des geförderten Materials)
auf einer geeichten Waage. Erforderlichenfalls wird dabei der im Strompfad liegende
Widerstand (123; Abb. 2) derart nachgestellt, daß die Zählwerkanzeige übereinstimmt
mit dem Ergebnis der Kontrollwägung (Eichabgleichung).
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Um die Förderbandmeßeinrichtung jederzeit in einfachster Weise auf
den einmalig vorgenommenen Eichabgleichzustand bringen zu können, sind zusätzliche
Widerstände und Schalter in die Meßbrücke und in den Zählkreis eingeschaltet, die
aus A b b. 4 ersichtlich sind. Die Meßbrücke hat im Zweig mit dem Kompensationsglied
40 einen zusätzlichen Widerstand 5, welcher vermittels des Schalters 6 (Eichtaste)
eingeschaltet oder kurzgeschlossen werden kann. Die
Ausgangsspannung
der Brückenschaltung wird wiederum über den elektronischen Wechselspannungs umformer
mit nachfolgendem Verstärker 124 auf den Strompfad 116 des Zweiphasen-Induktionszählers
118 gegeben. Der Spannungspfad 117 dieses Zählers liegt an dem Erregerkreis des
elektronischen Wechselspannungsumformers. Der Strompfad 116 hat zusätzlich einen
veränderlichen Widerstand 125 erhalten.
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Normalerweise ist der Schalter 6 geschlossen. Ist jedoch die Eichabgleichung
der Anlage beendet, dann wird bei nicht beaufschlagtem, jedoch laufendem Förderband
die Eichtaste 6 geöffnet; mittels einer Stoppuhr Wird sodann die Zeit ermittelt,
welche für zehn Zählerscheibenumdrehungen benötigt wird. Solange diese Zeit (Eichzeit)
auch bei späteren Kontrollen gleichbleibt, befindet sich das Gerät im Abgleichzustand.
Ergibt sich jedoch, z. B. bedingt durch Anderung der Röhrenemission, eine andere
Eichzeit, so wird durch Einstellung des Widerstandes 125 das Gerät wieder auf die
Soll-Eichzeit und damit auf den Eichzustand einreguliert. Auf diese einfache Weise
werden nicht nur alle Änderungen der Elektronik des Gerätes schnellstens erkannt
und beseitigt, sondern nach einmaliger exakter Abgleichung der Anlage und nachfolgender
Ermittlung der Eichzeit kann der Eichzustand jederzeit wiederhergestellt werden,
ohne daß die umständlichen Vergleichswägungen wiederholt werden müssen. Vor Ermittlung
der Eichzeit wird natürlich mittels des Potentiometers 103 das Gerät bei leer laufendem
Förderband auf exakten Null abgleich (stillstehende Zählerscheibe) gebracht.
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Diese Art des Nullabgleiches mittels des Potentiometers 103 hat jedoch
den Nachteil, daß sich damit die Meßbrückenempfindlichkeit ändert. Es muß also nach
jedem Nullabgleich die Eichzeit kontrolliert und erforderlichenfalls nachreguliert
werden. In Weiterbildung der Erfindung werden daher zur Konstanthaltung der Empfindlichkeit
des Meßbrückenkreises etwaige Nullabgleichungen des Gerätes in der Gegentaktstufe
des Wechselspannungsumformers vorgenommen. In Ab b. 5 ist diese Maßnahme in einem
Ausführungsbeispiel dargestellt.
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Abweichend von der in A b b. 2 wiedergegebenen Ausführung der Gleichrichterkompensationsschaltung
ist der Brückenzweig a-b ohne veränderlichen Abgriff herausgeführt, und der Nullabgleich
wird nunmehr in dem Gegentaktkreis des Wechselspannungsumformers durchgeführt. Hierzu
hat eine Röhre 111 der Gegentaktstufe einen veränderlichen Widerstand 126 erhalten,
der es gestattet, bei leer laufendem Förderband die Meßeinrichtung derart abzugleichen,
daß an dem Eingang des Verstärkers 115 keine Wechselspannung auftritt. Die Röhre
110 muß dann natürlich einen festen Kathodenwiderstand 112' erhalten.
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Als weiteres Beispiel für den Nullabgleich des Zählkreises außerhalb
der Gleichrichterkompensationsschaltung sei erwähnt die Einspeisung der Erregerspannung
auf die Anoden der Gegentaktröhren 110 und 111 über ein Potentiometer, welches an
Stelle des Mittelabgriffes des Transformators 113 zwischen den beidenAnodenwicklungen
dieses Trans formators 113 eingeschaltet werden könnte.
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Da es zur Ermöglichung einer starken Gegenkopplung zwecks Erzielung
einer langen zeitlichen Konstanz des Verstärkers 115 zweckmäßig ist, die Leistungsaufnahme
des Strompfades 116 des Zählers 118 so gering wie möglich zu halten, können alle
Empfindlichkeitsabgieichorgane (Widerstand 123 und
125) in den Spannungspfadkreis
117 des Zählers 118 verlegt werden, wie dies in A b b. 6 dargestellt ist.
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Gleichzeitig wird durch die Anordnung einer Phasenschieberkombination
127 in den Einspeisungskreis der Gegentakt-Wechselspannungsumformerstufe 124 der
Spannungs- und Strompfad des Zählers auf die günstige Phasenlage (cos ç = 1) gebracht.