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Verfahren und Einrichtung zur Feststellung der Füllhöhe von Vorratsbehältern
für Schüttgut
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur
selbsttätigen Feststellung der Füllhöhe von Vorratsbehältern mittels eines auf der
Füllung aufliegenden, senkrecht verschiebbaren Fühlers im allgemeinen, und im besonderen
auf solche Anzeigevorrichtungen bei Beschickungsbehaltern. denen das Gut aus einem
darüber angeordnetzen Vorratsbehälter zugeführt wird.
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Gemäß der Erfindung wird die selbsttätige Feststellung der Füllhöhe
von Bunkern mit einem Fühler vorgenomnei0. dessen Stange aus dem Bunker herausragt
und durch mechanische, hydraulische oder l)neumatische lAeeinflussung in vorzugsweise
regelmäßigen Abständen ein kurzes Stück gehoben und auf die Füllung herabgelassen
wird. Bei Füllung des Bunkers ist es auf diese Weise möglich, jederzeit an einer
im Bereich der aus dem Bunker herausragenden Fühlerstange angeordneten Skala die
jeweilige Füllhöhe festzustellen.
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Ist der Bunker gefüllt, so kann die selbsttätige schrittweise Aufwärtsbewegung
des Fühlers abgestellt werden und die Entleerung des Bunkers durch den mit der Füllung
absinkenden Fühler verfolgt werden.
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Bei hydraulischer oder pneumatischer Betätigung des Fühlers ist die
Fühlerstange gemäß der Erfindung in einem druckmittelbetätigten Kolben mit Spielraum
senkrecht verschiebbar angeordnet. Innerhalb dieses Kolbens ist eine aus einem elastischen
Stoff bestehende, die Fühlerstange mit Spielraum
umgreifende Manschette
vorgesehen, die mit dem Kolbenraum in Verbindung steht und unter dem Einfluß des
Druckmittels die Fühlerstange haftend umspannt. Es wird somit gleichzeitig der Kolben
gehoben und von diesem der Fühler um den Weg der Kolbenraumhöhe gehobene. Durch
Betätigung einer mittels aus dem Kolbenraum herausragenden Kolbenverlängerung hetätigten
Umschalteinrichtung wird dabei der untere Kolbenraum drucklos gemacht und der ohere
Kolbenraum unter Druck gesetzt. Während die haftende Umspannung der elastischen
Kolbenmanschette der Fühlerstange aufgeholien wird und somit die Fühlerstange durch
ihr l Eigengenwicht absinken kann, wird der Kolben wieder in die Ausgangsstellung
abwärts bewegt. Auf diese Weise wandert der Fühler mit der Bunkerfüllung, um schließlich
bei gefülltem Bunker durch Betätigung eines Anschlags oder Hebels die Betätigungseinrichtung
abzustellen, worauf dieser mit der Füllung absinkt und in der unteren Endstellung
wiederum durch Hebelumschaltung die Betätigungseinrichtung des Fühlers in Gang setzt.
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I)ie mechanische Betätigung des Fühlers kann durch Segmentzahnräder
oder Friktionsräder vorgenommen werden, die in Zähne der Fühlerstange eingreifen
oder diese durch Reibung stetig etwas anhelmen und fallen lassen.
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I)ie Höhe der Füllung des Bunkers kann durch Verstellung des die
Fühleraufwärtsbewegung in der ol)eren Endstellung abschaltenden Hebels od. dgl.
beliebig eingestellt werden. Ebenso ist die Mindestfüllung. bei welcher eine neue
Füllung des Bunkers erfolgen soll, in entsprechender Weise einstellbar, wol)ei in
jedem Fall ein optisches oder akustisches Signal, das gleichzeitig durch den Fühler
ausgelöst wird. diese Höchst- oder Niedrigstfüllung anzeigen kann.
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Die Anwendung des Erfindungsgedankens auf Beschrickungsbunker, unter
welcher Bezeichnung hier Bunker zu verstehen sind, aus denen das Schüttgut unmittelbar
zu einer Verwendungsstelle gelangt, beispielsweise zu einer Verbrennungs-, Ver-
oder Entgasungseinrichtung, und denen das Gut aus einem darüber angeordneten Vorratsbehälter
zugeführt wird, um einen Gasdurchtritt durch die Behälter zu verhindern, von denen
jeweils einer geschlossen ist, werden beide Bunker mit selbsttätig arl>eitenden
Fühlern versehen. Hierbei übernehmen die Fühler auch die Steuerung der Behälterverschlüsse
in der Weise, daß die Schließung des oberen Verschlusses des Beschickungsbehälters
nach Füllung durch den Vorratsbehälter und die Öffnung des oberen Verschlusses des
Vorratsbehälters zwecks Füllung sowie der umgekehrte Vorgang, die Schließung des
Verschlusses des Vorratsl>ehälters und Öffnung des Verschlusses des Beschickungsbehälters,
durch von den Fühlerstangen in ihren Endstellungen betätigte Hebel veranlaßt wird,
derart, daß erst nach erfolgter Schließung des einen Verschlusses der andere geöffnet
wird.
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Sämtliche Bewegungsvorgänge können hydraulisch oder auch pneumatisch
vorgenommen werden, wobei besonders die Anwendung von hydraulischen I)ruckmitteln
den Vorzug hat, daß man unabhängig vom elektrischen Strom ist und bei Versagen desselben
der Füllvorgang nicht gestört ist. Es ist aber auch möglich, sämtliche Bewegungsvorgänge
elektromotorisch erfolgen zu lassen oder auch beide N rten von Antriebsmitteln zu
verwenden, indem beispielsweise bei Anwendung hydraulischer oder pneumatischer Energie
die von den Fühlern betätigten Auschläge aus elektrischen Kontakten bestehen.
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Die selbsttätig arbeitende Fühlereinrichtung des Vorratsbehälters
kann schlußlich auch nach beendeter Füllung des Bunkers in ihrer Endstellung gleichzeitig
mit der Betätigung der Abschalteinrichtung einen Kontakt zum Abschalten des An triebs
der das Schüttgut 1 iefernden Zuhringereinrichtung betätigen.
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Eine beispielsweise Ausführungsform, die für die Durchführung der
Erfindung geeignet ist. ist in den : eichnungen schematisch dargestellt.
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Al)b. I zeigt einen Bunker mit einer im Sinn der Erfindung ausgerüsteten
Fühlereinrichtung im senkrechten Schnitt; Abb. 2 stellt einen senkrechten Schnitt
durch eine Fühlerantriebseinrichtung dar; Abb. 3 ist eine rein schematische Darstellung
zweier nacheinander zu füllender Bunker mit den Schalt- und Antriebseinrichtungen
der Fühler und Verschlußschieber.
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In ;Nl)l>. 1 ist der Beschrickungsbehälter 1 im Zustand der Füllung
Volt dem darüber angeordneten Vorratsbehälter 2 dargestellt. Oberhalb des Beschickungsbehälters
1 ist dieser mit einem Verschlußschieber 3 versehen. In den Behälter I ragt seitlich
eine Fühlerstange 4 senkrecht hinein, die unten einen Fuß 5 hat, mit welchem der
Fühler sich auf das Schüttgut 6 auflegt. Die Fühlerstange 4 durchsetzt gasdicht
die Bunkerwandung und mit Spielraum den Koll>eit eines außerltallt des Bunkers
angeordneten Zylinders /. .\m unteren Ende ist die Fühlerstange 4 mit einem verdickten
Kopf 8 versehen. T)as ol)ere Stangenende ist von einem Gehäuse 9 gasdicht nutmatitelt,
welches durch die Leitung 10 mit dem Oberteil des Beschickungsbehälters 1 verbunden
ist. Durch diese Leitung erfolgt ein Druckausgleich des Gehäuses 9 mit dem Bunker
1, wodurch der Durchtritt von staubhaltigem Gas durch den Sl<ielraum zwischen
Fühlerstange 4 und dem Kollteit des Hubzylinders 7 <raktisclt verhindert wird.
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Bei dem in Abb. 1 dargestellten Füllvorgang liegt der Fühlerfuß 5
auf dem Schüttgut 6 auf. mittels der Hubkolbeneinrichtung 7 wird der Fühler durch
ein bei ii eingeleitetes l)ruckinittel um die Arbeitshöhe des Kolbenraums gehoben,
wie strichpunktiert l>ei 5a angedeutet. Er fällt durch sein Eigengewicht wieder
auf die inzwischen höher wandernde Füllung 6 herunter. Der Kolben wird dann durch
das l)ei I2 eingeleitete l)rucktnittel nieder gesenkt, so daß sich der Hubvorgang
in gleichmäßigem Ablauf wiederholen kanii und der Fühler schrittweise mit der steigenden
Füllung des Bunkers aufwärts wandert. Die Umsteuerung des Druckmittels von der Zuleitung
ii auf die Zuleitung 12 des Zylin-
ders / erfolgt in der unteren
Stellung des Kolbens <?lurclt einen von diesem betätigten Hebel 13 und in der
oberen Stellung durch einen Hebel 14, die beide durch eine Kupplungsstange 15 verbunden
sind, in einer itoclt zäher zu beschreibenden Weise, von der Einrichtung 16 aus.
Die durch die Kupplungsstange 17 verbundenen Hebel 18, 19 werden von dem Stangenkopf
8 derart betätigt, daß in der untersten Stellung der Stange 4 durch die Umsteuereinrichtung
20 die Betätigungseinrichtung für die Aufwärtsbewegung der Stange in Gang gesetzt
und in der obersten Stellung abgeschaltet wird. Das Gehäuse g kann ein Glasfenster
haben, das die Stellung des Stangenendes X erkennen läßt.
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Wie aus Abb. 2 ersichtlich, ist der Kolben der Hubeinrichtung des
Fühlers geteilt ausgebildet. Der obere Teil 21 des Kolbens liegt passend in dem
Zyinder 7, währeitd der untere Teil 22, der durch Gewinde 23 mit dem oberen Teil
verbunden ist, einen kleineren Durchmesser hat. Zwischen einem Ring 24 und dem Kolbenteilen
21, 22 sind die Enden einer vorzugsweise aus Gummi oder einem anderen elastischen
Material bestehenden Manschette 25 eingespannt. Die Manschette 25 umgreift die den
Kolben mit Spielraum durchsetzende Fühlerstange 4 im drucklosen Zustand unter Bildung
eines freien Raums 26. Zwischen dem Ring 24 und der Manschette 25 ist ebenfalls
ein freier Ringraum 27 vorgesehen, der mit dem Ringraum 29 zwischen Unterkolbenteil
22 und dem Zylinder 7 durch die Öffnungen 28 verbunden ist. Um den Kolben und mit
diesem den Fühler zu heben, wird das Druckmittel bei 1 1 in den Zylinder eingeführt.
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Dadurch wirkt dieses über den Ringraum 29, Öffnungen 28 und Ringraum
27 auf die elastische Manschette 25 ein, die gegen die Fühlerstange 4 angedrückt
wird und diese klemmend umspannt.
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Gleichzeitig wird der Kolben nach oben geschoben und dadurch die Fühlerstange
4 mit angehoben.
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Der Kolltenoberteil 21 hat eine verjüngte Verlängerung 30, die den
Zylinder 7 in einer Stopfbüchse 31 durchsetzt. Eine Verlängerung 32 des Kolbenunterteils
22 durchsetzt den Zylinder 7 in einer Stopfltüchse 33. so daß das Innere des Zylinders
gut altgedichtet ist und die Fühlerstange 4 den Kolben mit Spielraum durchsetzen
kann. Ist der Kolben mit der Fühlerstange 4 in der oberen Endstellung angelangt,
so wird der Hebelanschlag 14 von der Erweiterung 34 des oberen Endes der Kolbenverlängerung
30 nach oben gedrückt und damit der Unterkolben 22 drucklos gemacht und die Druckmittelzufuhr
zu dem Oberkolben durch die Leitung 12 freigegeben. lurch das Druckloswerden des
unteren Zylinderraums wird die Hafttreibung der Manschette 25 gegen die Fühlerstange
4 aufgehoben. so daß die Staitge 4 durch ihr Eigengewicht absinkt.
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Gleichzeitig wird der Kolben durch das bei I2 zugeführte Druckmittel
abgesenkt und in der unteren Endstellung durch den von der Erweiterung 34 der Kolbenverlängerung
30 betätigten Hebelanschlag 13 die Umsteuerung der Druckmittelzufuhr vorgenommen.
Um die Aufhebung der Haftreibung der Manschette 25 gegen die Fühlerstange 4 mit
Sicherheit schnell zu erreichen, kann die aus Gummi oder ähnlichem Material hergestellte
Manschette mit Ringfedern 35 versehen sein.
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Auch kann die Haftreibung durch Aufrauhung oder Anbringung von rippenförmigen
Vorsprüngen od. dgl. entweder auf der Fühlerstange 4 oder der Haftfläche der Manschette
25 erhöht werden.
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Der Fühlerfuß 5 ist je nach Art des Schüttguts ausgebildet. Der in
Abb. 2 dargestellte Fuß ist für feinkörniges Gut vorgesehen und hat dementsprechend
eine große Auflagefläche, um das Maß des Absinkens in das Schüttgut auf ein Mindestmaß
herabzudrücken. In dem Fuß sind Löcher 36 vorgesehen, durch die etwa auf der Oberseite
sich lagerndes Gut entweichen kann. Für grobes Schüttgut ist ein Fühlerfuß mit kleiner
Auflagefläche zweckmäßig.
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Die Umsteuerung der Betätigungseinrichtung für die Aufwärtsbewegung
des Fühlers geht nun, wie aus Ahlt. 3 ersichtlich, wie folgt vor sich: Das Druckmittel
wird der Umsteuereinrichtung 40 durch die Leitung 38 zugeführt und gelangt bei der
in der Zeichnung dargestellten Lage durch das geöffnete Ventil 41 und Leitung 42
unter den Kolalten 43 der Hulteinrichtung. Der Kolben wird mit der Fühlerstange
39 in der bereits beschriebenen Weise hochgedrückt, und der Arm 34 der Verlängerung
des Kolbens 43, der der Erweiterung der Kolbenverlängerung in Abb. 2 entspricht,
drückt nunmehr den oberen Arm 14 des gegabelten Hebels 45 hoch. Dadurch werden die
vorher von dem unteren Arm 13 des Hebels 45 betätigten Ventilstangen 47, 48 umgestellt,
so daß nunmehr die Ventile 41, 44 geschlossen und die Ventile 49, 50 geöffnet werden.
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Dadurch wird die Druckmittelzufuhr zu der Unterseite der Kolbens unterbrochen
und das Druckmittel durch die Leitung 38, den oberen Raum des Ventils 41, die Verhindungsöffnung
51 und Ventil 49 in die zu der Oberseite des Kolbens 43 führende Leitung 52 gefiihrt
und der Kolben abwärts geschoben.
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Die Fühlerstange ist abwärts gefallen, wie bereits vorher beschrieben,
und das Druckmittel wird beim Abwärtsschieben des Kolbens 43 von der Unterseite
desselben durch Leitung 53, Ventil 50 und Leitung 54 abgeführt.
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Das Ausführungsbeispiel nach Altb. 3 sieht zwei übereinanderliegende
Bunker vor, von denen der untere, 37, zur Beschickung der Verwendungsstelle des
Schüttguts, beispielsweise einer Feuerungsstelle, Ent- oder Vergasungseinrichtung,
und der obere, 55, als Vorratsbehälter zum Nachfüllen des bis zu einer bestimmten
Mindestfüllung entleerten Beschickungsbunkers 37 dient. Beide Bunker sind oben durch
Schieber 56, 57 abschließbar, um einen Gasdurchtritt zu verhindern. Das Öffnen oder
Schließen der Verschlußschieber 56, 57 nach Entleerung oder Füllung der Behälter,
in Abhängigkeit von der Betätigung der Fühler, geht wie folgt vor sich: Es sei angenommen,
daß der Beschickungsbehälter 37 gerade von dem Vorratsbehälter 55 gefüllt worden
ist. Der Schielter 56 des Bunkers 37 ist geschlossen und der Schieber 57 des Bunkers
55 geöffnet. Bei der Füllung des Vorratsbehälters 37 ist
der Fühler
39 in der beschriebenen Weise mit dem Schüttgut nach oben gewandert. Nach Füllung
des Behälters 37 hat der Fühler 39 seine höchste Lage erreicht, wobei der Kopf 58
des Fühlers 39 einen Hebel 59 betätigt hat, wodurch die in dem Geläuse 60 angeordneten
Ventile 61, 62 geöffnet und die Ventile 63, 64 geschlossen worden sind. Aus der
Hauptleitung 65 gelangt das Druckmittel nun durch die Leitung 66, Ventil 62 und
Leitung 67 zu dem Druckraum einer Koll,enschiebereinrichtung 68. Der Kolben bringt
unter Vermittlung seiner Kolbenstange 69 dett Schieber 56 in die gezeichnete Schließstellung
Bei diesem Bewegungsvorgang hat gleichzeitig ein an der Kolbenstange 69 angebrachter
Mitnehmer 70 durch den Hebel 71 den Dreiwegehahn 72 und durch den Winkelhebel 73
das Ventil 87 iii die dargestellte Lage gebracht. Der Dreiwegehahn 72 ist dadurch
auf die Abflußleitung umgestellt werden und hat die Druckmittelzufuhr zu der Umsteuereinrichtung
40 des Fühlers 39 unterl>rochen.
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Der Fühler 39 steht still. l)er Fühler 173 des geleerten Vorratsbehälters
55 befindet sich in seiner untersten Endstellung, in welclter er mittels seines
Kopfes 74 den über die Kupplungsstange 76 mit dem Hebel 77 verbundenen Hebel 75
nach unten gedrückt hat. Dadurch sind die Ventile 78, 79 des Gehäuses 82 geschlossen
und die Ventile 80, 81 geöffnet worden. Das von der Hauptleitung 65 über die Leitung
83 fließende Druckmittel strömt durch Ventil So, Leitung 84 und das vorher durch
die Schließbewegung des Schiebers 56 des Behälters 37 geöffnete Ventil 87 und Leitung
85 zu dem Druckraum der Kolbenschiebereinrichtung 86. Der Kolben wird in die gezeichnete
Lage geschoben und öffnet dabei den mit diesem durch die Kolbenstange 88 gekuppelten
Schieber 57 des Vorratsbehälters 55. Der Schieber 57 des Behälters 55 kann also
nicht eher geöffnet werden, bis durch Schließung des Schiebers 56 des Behälters
37 der Weg des Druckmittels durch das Ventil 87 freigegeben worden ist.
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Mit der Öffnung des Schiebers 57 des Behälters 55 wird ein mit der
Kolbenstange 88 verbundener Mitnehmer 89 verschoben, durch den mittels des Hebels
go der Dreiwegehahn 91 derart betätigt wird, daß die Druckmittelzufuhr zu der Umsteuereinrichtung
94 für die Aufwärtsbewegung des Fühlers I73 durch die von der Leitung 83 abzweigende
Leitung 92 und Leitung 93 wieder freigegeben wird.
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Durch die Kolbenstange 88 des Schiebers 57 kann noch ein elektrischer
Kontakt betätigt werden, der nunmehr die Zufuhr des Schüttguts zu dem Vorrats-Behälter
55 durch Ingangsetzung der Antriebsmittel der Transporteinrichtungen veranlaßt,
falls nicht der Behälter 55 von einem weiteren, darüber liegenden größeren Bunker
aus gespeist wird. Durch den Mitnehmer 89 der Kolbenstange 88 wird bei der Öffnung
des Schiebers 57 gleichzeitig der Winkelhebel 95 freigegeben, durch den die gespannte
Rückzugfeder 96 das Ventil 97 schließt. Dieses Ventil 97 dient als Sperrglied in
der Druckmittelzufuhrleitung 98, 99 zu der Kolbenschiebereinrichtung 68, die somit
wiederum faden Schieber 56 nicht eher öffnen kann, bis durch Schließzeit des Schiebers
57 des Behälters 55 das Ventil 97 wieder geöffnet ist. Dieses ist erst dann der
Fall, wenn der Vorratsbehälter 55 gefüllt ist und der Kopf 74 des Fühlers 173 durch
Aufwärtsbewegung des 1 leltels 77 des Ventilgehäu-Ses 82 die Ventile desselben utngestellt
hat, so daß die Zufuhr des Druckmittels von der Leitung X3 durch den oberen Kaum
des geschlossenen Veatils 80, Verbindungsöffnung 102. Ventil 79 und Leitung 103
zu der Kolbenschiebereichtung 86 freigegeben worden ist. Dadurch wird der Schieber
57 wieder geschlossen und durch den Mitnehmer 89 der Kolbenstange 88 <1er der
Dreiwegehahn 91 und der Winkelhebel 95 des Ventils 97 Betätigt. Die Umsteuereinrichtung
94 für die Fühlerbewegung ist damit drucklos und durch das geöffnete Ventil 97 der
Weg des Druckmittel zu der Kolltenscltiebereinrichtung 68 zwecks Öffnens des Schiebers
56 des Beschickkungsbehälters 37 freigegeben.
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Der Schieber 56 kann einer nicht eher geöffnet werden. bis Behälter
37 so weit geleert ist, daß der mit dem Schüttgut altgeseiikte @ Fühler 39 durch
Umstellung der Ventile des Ventilgehäuses 60 mittels seines unten durch eine Kupplungsstange
100 mit dem unteren Hebel 5<) verbundenen Hebels lol die Druckmittelzufuhr durch
Leitung 66, Ventil 62 und Leitung 67 zu der Kolbenschiebereinrichtung 68 unterbrochen
hat und die Verbindung der Druckmittelzufullr zu <1er der Koll,ensch iebereinrichtung
68 über Leitung 66, Ventil 63, Leitung 98. Ventil 97 und Leitung 99 hergestellt
ist.
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In einer von der Hauptleitung 83 abzweigenden und zu der Kolbenschieltereinrichtung
86 führenden Leitung 106 ist ein Haupthahn 105 angeordnet, der dann von Hand betätigt
wird, wenn bei Ingangsetzung der Anlage der Schieber 57 des Behälters 55 gerade
geschlossen und dieser gefüllt ist. In einem solchen Fall kann infolge Unterbrechung
der Druckmittelzufuhr zu der Umsteuereinrichtung 94 die Anlage erst dann selbsttätig
anlaufen, wenn der Schieber 57 des Behälters 55 durch Betätigung des Haupthahns
105 geöffnet ist, worauf der Haupthahn wieder geschlossen werden muß.