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散裝固體的重力質量計量方法和差分計量秤.pdf

摘要
申請專利號:

CN201280061462.3

申請日:

2012.12.05

公開號:

CN103988058A

公開日:

2014.08.13

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授權

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IPC分類號: G01G11/08 主分類號: G01G11/08
申請人: 申克公司
發明人: B·阿倫貝里
地址: 德國達姆施塔特
優先權: 2011.12.12 DE 102011120728.0
專利代理機構: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277 代理人: 劉新宇
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201280061462.3

授權公告號:

||||||||||||

法律狀態公告日:

2019.01.25|||2019.01.25|||2016.09.14|||2014.09.10|||2014.08.13

法律狀態類型:

專利權人的姓名或者名稱、地址的變更|||專利申請權、專利權的轉移|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種用于借助具有待計量的散裝固體的容器(1)和體積輸送裝置(2)對散裝固體的重力質量進行計量的方法和適于實現此目的差分計量秤,來自容器的散裝固體借助體積輸送裝置(2)以質量流(F)輸送,質量流(F)時間上跟隨目標加料速度的目標值(W)并且被輸送。所述方法的特征在于散裝固體在離開輸送裝置(2)之后能夠穿過質量流測量裝置(11),并且質量流測量裝置(11)計算代表質量流的第二信號(Fm),并且第二調節裝置(12)基于代表質量流的第二信號(Fm)和第一控制信號(Y)計算第二控制信號(Y2),并且將所述信號傳遞給用于控制所述輸送裝置(2)的所述輸送裝置(2)的驅動器(7)。

權利要求書

權利要求書
1.  一種用于借助具有待計量的散裝固體的容器(1)和體積輸送裝置(2)對所述散裝固體的重力質量進行計量的方法,其中,來自所述容器的所述散裝固體通過所述體積輸送裝置(2)以質量流(F)輸送,所述質量流在時間上跟隨目標加料速度的目標值(W),為了確定所述質量流(F),確定代表由容器(1)和所包括的散裝固體形成的單元的總重量或者由所述容器(1)、所述體積輸送裝置(2)和所包括的散裝固體形成的單元的總重量的信號(M),之后,針對系統和/或散裝固體對所述信號(M)進行特別處理以計算代表所述質量流的第一信號(P),根據所述第一信號(P)和所述目標加料速度的目標值(W)計算第一控制信號(Y),
其特征在于,所述質量流(F)離開所述體積輸送裝置(2),測量代表所述質量流(F)的第二信號(Fm),以及基于代表所述質量流(F)的所述第二信號(Fm)和所述第一控制信號(Y)計算第二控制信號(Y2),并且將所述第二控制信號(Y2)供給至用于控制所述體積輸送裝置(2)的所述體積輸送裝置(2)的驅動器(7)。

2.  根據權利要求1所述的方法,其特征在于,代表所述質量流(F)的所述第二信號(Fm)隨所述質量流(F)的大小而單調遞增或者單調遞減。

3.  根據權利要求1或2所述的方法,其特征在于,代表所述質量流(F)的所述第二信號(Fm)比根據所述信號(M)計算的代表所述質量流的所述第一信號(P)更加快速地跟隨實際的質量流(F)。

4.  根據上述權利要求中的任一項所述的方法,其特征在于,代表所述質量流(F)的所述第二信號(Fm)根據依賴于電極(20a,20b,40a,40b)之間的體積密度的電容(C)來確定。

5.  根據上述權利要求中的任一項所述的方法,其特征在于,對于不同質量流確定根據所述信號(M)所計算出并代表所述質量流的所述第一信號(P)與代表所述質量流(F)的所述第二信號(Fm)之間的固定關系,并且所確定的固 定關系首先用于線性化或調節代表所述第二信號(Fm)的所述第二信號(Fm),并且僅在將代表所述質量流(F)的所述第二信號(Fm)線性化或調節之后,才利用所述固定關系根據線性化的或調節過的信號(Fm1)和所述第一控制信號(Y)計算所述第二控制信號(Y2)。

6.  一種差分計量秤,該差分計量秤包括具有待計量的散裝固體的容器(1)和體積輸送裝置(2),來自所述容器的所述散裝固體通過所述體積輸送裝置(2)以質量流(F)輸送,所述質量流在時間上跟隨目標加料速度的目標值(W),所述差分計量秤還包括重量確定單元(3)和差分濾波器裝置,所述差分濾波器裝置包括第一調節裝置(6),所述重量確定單元(3)設計為確定由容器(1)和所包括的散裝固體形成的單元的總重量或者由所述容器(1)、所述體積輸送裝置(2)和所包括的散裝固體形成的單元的總重量,并且所述重量確定單元(3)輸出代表所述總重量的信號(M)并將所述信號(M)傳送至所述差分濾波器裝置,并且所述差分濾波器裝置設計為根據所述信號(M)計算代表所述質量流的第一信號(P),并且根據代表所述質量流的所述第一信號(P)和所述目標加料速度的所述目標值(W)來計算第一控制信號(Y),
其特征在于,所述差分計量秤還包括第二調節裝置(12)和質量流測量裝置(11),所述質量流測量裝置(11)設計并布置成使得所述散裝固體在離開所述體積輸送裝置(2)之后能夠通過所述質量流測量裝置(11),并且所述質量流測量裝置(11)計算代表所述質量流的第二信號(Fm),并且所述第二調節裝置(12)基于代表所述質量流的所述第二信號(Fm)和所述第一控制信號(Y)計算第二控制信號(Y2),并且將所述第二控制信號(Y2)供給至用于控制所述體積輸送裝置(2)的所述體積輸送裝置(2)的驅動器(7)。

7.  根據權利要求6所述的差分計量秤,其特征在于,所述差分濾波器裝置還包括差分單元(4)和濾波器單元(5),所述差分單元(4)對由所述重量確定單元(3)輸出的所述信號(M)進行差分,所述濾波器單元(5)根據至少一種算法 濾波對差分得到的信號進行濾波,以計算代表所述質量流的所述第一信號(P),并且所述第一調節裝置(6)根據代表所述質量流的所述第一信號(P)和所述目標加料速度的所述目標值(W)來計算所述第一控制信號(Y)。

8.  根據權利要求6或7所述的差分計量秤,其特征在于,所述質量流測量裝置(11)安裝在所述體積輸送裝置(2)的質量流下降點的下方,并且所述第二調節裝置(12)能夠根據所述質量流測量裝置(11)和所述質量流下降點之間的距離對閉環控制的動態性進行操縱。

9.  根據權利要求6、7或8所述的差分計量秤,其特征在于,所述質量流測量裝置(11)設計為根據依賴于電極(20a,20b,40a,40b)之間的體積密度的電容(C)來確定代表所述質量流(F)的所述第二信號(Fm)。

10.  根據權利要求9所述的差分計量秤,其特征在于,所述電極(20a,20b,40a,40b)安裝于所述差分計量秤的已稱重單元或者未稱重單元,并且所述電極(20a,20b,40a,40b)制造成平面的或者彎曲的、以及/或者所述電極檢測各自沿不同方向的質量流、以及/或者所述電極(20a,20b,40a,40b)配置為在質量流穿過所述質量流測量裝置(11)的貫穿方向豎直地偏移、以及/或者能夠繞所述質量流(F)機械地轉動。

11.  根據權利要求6-8中的任一項所述的差分計量秤,其特征在于,所述質量流測量裝置(11)是根據現有技術用于對散裝固體進行流測量的裝置。

12.  根據權利要求6-11中的任一項所述的差分計量秤,其特征在于,所述質量流測量裝置(11)設計為評估經過所述散裝固體的所述質量流的聲音傳導以及/或者光傳送或光吸收的參數,以及/或者評估鐵磁性散裝固體的情況下的磁性性質,以及/或者評估對電磁微波和/或原子粒子的傳送行為。

13.  根據權利要求6-12中的任一項所述的差分計量秤,其特征在于,所述差分計量秤還包括識別裝置(30)和校正裝置(31),所述識別裝置(30)設計并布置為針對不同質量流確定代表所述質量流的所述第一信號(P)和代表加料 流的所述第二信號(Fm)的固定關系,并且所述校正裝置(31)設計并布置為基于所確定的固定關系對代表所述加料流的所述第二信號(Fm)進行線性化或調節,并且僅在對代表所述質量流(F)的所述第二信號(Fm)線性化或調節之后,將線性化或調節過的代表所述質量流(F)的第二信號(Fm1)供給至所述第二調節裝置(12),以使得所述第二調節裝置(12)僅基于線性化以及調節過的代表所述加料流(F)的第二信號(Fm1)和所述第一控制信號(Y)來計算所述第二控制信號(Y2)。

說明書

說明書散裝固體的重力質量計量方法和差分計量秤
技術領域
本發明涉及用于對散裝固體的重力質量進行計量的方法和適用于該方法的差分計量秤。
背景技術
如通常已知的,差分計量秤(也稱為重量損耗秤)通常用于散裝固體的重力質量計量。其原理可參照例如Vetter的"Handbuch Dosieren"[Metering Handbook],ISBN3-8027-2199-3;Chapter"Differential metering scales",此原理實質上非常簡單并且理論上沒有錯誤。
但是,傳統設計的差分計量秤存在兩個主要問題。
一方面,在一段時間之后必須重新填充容器,作為一種規則,該重新填充是以未知的加料速度發生。在此期間,無法根據重量隨時間的變化確定容器的加料速度并且出料裝置中體積密度的變化導致質量流中的誤差。
另一方面,僅能夠使用測量誤差確定容器重量。因而,必須抑制這些誤差,使得它們不會引起計量單元中的錯誤的控制信號。為此,通常將低通濾波器用作差分濾波器。然而,由于散裝固體出料所引起的重量損耗的干擾越大,就必須將濾波器的截止頻率設置得越低。這種設置導致對出料或輸送裝置中體積密度的快速變化的校正速度顯著減小,其中出料或輸送裝置使散裝固體從容器出料或輸送離開。此問題在具有低加料速度的粘性和細粒度散裝固體的計量中并且另外在具有高皮重(tare)負載的相對大的差分計量秤中更加顯著地發生。
特別是在差分計量秤的情況下會出現上述問題,在差分計量秤中,由于流動特性,重力出料或加料輸出與體積出料輸出的關系隨時間顯著改變。在能夠以可變結果從容器出料的高粘性或細粒度散裝固體的情況下尤其如此。 這些問題對差分計量秤的使用者是已知的并且長久以來都在尋找解決問題的方案。由于差分計量秤的所提到的問題,在散裝固體的流測量市場上存在很多其它測量技術,例如皮帶秤、螺旋秤、Coriolis(科里奧利)測量系統、利用散料流中的動量改變的測量系統和使用其它物理效應確定重量的測量技術,例如也參考例如Vetter的"Handbuch Dosieren",ISBN3-8027-2199-3;Chapter"Flow Metering Devices for Bulk Solids"的電磁技術。公開的DE 44 06 046 C2、WO2008/055485A1、US3635082、DE 20 18 618 A1、DE 33 15 476 A1、EP 0 669 522 A2和DE10 2006 052 637 A1還描述了測量介質流的不同裝置和方法。
所有這些測量系統是以下情況之一:當這些測量系統僅具有低測量誤差時,其生產是非常昂貴的,或者,這些測量系統由于采用的物理效應而在原理上具有對其它參數的交叉靈敏度,這于是導致顯著的測量誤差。為了將測量誤差降低至必要的程度,已經在很多技術中以相當大的成本和有限的成果做出了努力。
發明內容
本發明的目標是示出一種減小、優選為完全消除上述缺點的方案。
通過具有從屬權利要求的特征的散裝固體的重力質量計量方法和適合該方法的差分計量秤提供以此為目標的發明方案,因而優選的和/或有利的改進和實施方式是從屬權利要求的主題。
因此,本發明提出一種用于借助具有待計量的散裝固體的容器和體積輸送裝置對散裝固體的重力質量進行計量的方法,來自容器的散裝固體通過體積輸送裝置以質量流輸送,從而質量流時間上跟隨目標加料速度的目標值。為確定所述質量流,確定代表由容器和包括的散裝固體形成的單元的總重量或者由容器和體積輸送裝置和包括的散裝固體形成的單元的總重量的信號(M)。之后,具體地針對系統和/或散裝固體處理(尤其是進行差分和濾波)信 號以計算代表質量流的第一信號,根據第一信號和目標加料速度的目標值計算第一控制信號。在質量流離開輸送裝置后,測量代表質量流的第二信號,以及基于代表質量流的第二信號和第一控制信號計算第二控制信號,并且將第二控制信號供給至用于控制輸送裝置的輸送裝置的驅動器。
一種根據本發明的適用于上述方法的差分計量秤,包括具有待計量的散裝固體的容器和體積輸送裝置,來自容器的散裝固體通過該體積輸送裝置以質量流輸送,該質量流時間上跟隨目標加料速度的目標值。另外,根據本發明的差分計量秤具有重量確定單元和差分濾波器裝置,該差分濾波器裝置包括第一調節裝置。重量確定單元設計為確定由容器和包括的散裝固體形成的單元的總重量或者由容器、出料裝置和包括的散裝固體形成的單元的總重量,并且輸出代表總重量的信號并且將該信號傳送至差分濾波器裝置。差分濾波器裝置設計為根據該代表總重量的信號計算代表質量流的第一信號。其中的一個閉環控制器根據代表質量流的信號和加料速度的目標值計算第一控制信號。另外,該差分計量秤包括第二調節裝置和質量流測量裝置,從而將質量流測量裝置設計并布置為在散裝固體離開輸送裝置之后可以通過所述質量流測量裝置,并且所述質量流測量裝置計算代表質量流的第二信號。第二調節裝置基于表示質量流的第二信號和第一控制信號計算第二控制信號,并將該第二控制信號供給至用于控制輸送裝置的輸送裝置的驅動器。
因此,本發明使得即使在填充階段也可以調節(閉環)并且不僅是控制(開環)來自容器的實際的散裝固體流。此外,在差分濾波器裝置由于干擾而必須具有很低截止頻率的差分濾波器的情況下,也發生快速的閉環調節。
因此,本發明的用于對散裝固體的重力質量進行計量的方法和本發明的差分計量秤將差分稱重原理和質量流測量裝置相結合。這僅以可忽略的方式增大了用于本發明的差分計量秤的成本,但是為使用者創造了顯著的益處。
附圖說明
根據參考附圖對優選實施方式的以下描述,將體現本發明的其它特征和優點。在附圖中:
圖1是用于實施本發明的重力質量計量方法的本發明的差分計量秤的第一優選實施方式的示意圖;
圖2是用于實施本發明的重力質量計量方法的位于本發明的差分計量秤內的質量流測量裝置的第一優選實施方式的示意圖;
圖3是用于實施本發明的重力質量計量方法的本發明的差分計量秤的第二優選實施方式的示意圖;
圖4是用于實施本發明的重力質量計量方法的位于本發明的差分計量秤內的質量流測量裝置的第三優選實施方式的示意圖;以及
圖5是根據現有技術的差分計量秤的示意圖。
具體實施方式
為了更簡單地并且簡明地闡明本發明相比現有技術的區別,下文將首先利用圖5討論根據現有技術的差分計量秤,并且將討論基于以上描述的優選實施方式。出于此目的,指出為圖中相同的部件或者具有類似功能的部件賦予相同的附圖標記。
如圖5所示的用于散裝固體的連續計量的已知類型的差分測量秤具有容器1和體積出料或輸送裝置2,容器1具有待計量的散裝固體,散裝固體通過出料或輸送裝置2以在時間上跟隨目標值W的出料流F出料、或者從容器1輸送離開。因此,在整個說明書和權利要求書中,出料裝置還與輸送裝置等同。為了確定出料流F,通過重量確定單元3確定由容器1與此處包括的散裝固體所形成的單元的總重量或者由容器1和出料裝置2與此處包括的散裝固體所形成的單元的總重量,其中,整個說明書和權利要求書中的出料流F還與加料流或質量流等同。然后,將代表所述總重量的信號M從重量確定單元3輸 送至差分單元4,并且使用差分單元4進行差分。在差分單元4的輸出處將差分單元4上所提供的信號輸送至濾波器單元5,在濾波器單元5中根據至少一種算法(適宜情況下根據多種算法)對差分單元4傳送的信號進行濾波,以計算盡可能與實際加料流F對應的信號P。將此信號P(在下文中稱為代表質量流的第一信號)和加料速度的目標值W供給至調節裝置6。所述調節裝置6根據代表質量流的第一信號P和目標值W計算控制信號Y。
將控制信號Y供給至出料裝置2的驅動器7。出料裝置2的體積流量以這樣的方式設定:使得重力輸出流F盡可能地跟隨目標值W。
當容器1達到底部極限填充水平時,開始填充R(也稱為重新填充R),直到填充水平達到或超過上限填充水平為止。在重新填充期間,切換閉環控制器6,使得其輸出與當前確定的容器內的總重量匹配的控制信號Y。從而,在重新填充期間中斷對加料速度的閉環控制,即,在此重新填充期間出料裝置2內的體積密度的變化導致加料流F與目標值W的偏差。
現在,本發明還提供利用具有待計量的散裝固體的容器1和體積輸送裝置2對散裝固體的重力質量進行計量的方法,使用這些裝置以在時間上跟隨目標加料速度的目標值W的質量流F輸送來自容器的散裝固體,從而例如根據用于確定質量流F的圖1和圖3中的實施方式確定信號M,信號M代表由容器1與所包括的散裝固體形成的單元的總重量或者由容器1和出料裝置2與所包括的散裝固體形成的單元的總重量,然后,針對系統和/或散裝固體對信號M進行處理,特別是差分和濾波,以計算代表質量流的第一信號P,其中第一控制信號Y是根據此第一信號P和目標加料速度的目標值W計算的。
方便地,出于此目的的由本發明提供并且適于實施該方法的差分計量秤具有容器1和體積輸送裝置2,容器1具有待計量的散裝固體,可以使用體積輸送裝置2以在時間上跟隨目標加料速度的目標值W的質量流F對來自容器的散裝固體進行輸送。此外,差分計量秤具有重量確定單元3和差分濾波器裝置,從而將重量確定單元3設計為確定由容器1和包括于此的散裝固體所形成的單元的總重量或者由容器1和出料裝置2和包括于此的散裝固體所形成 的單元的總重量,其中差分計量秤還包括第一調節裝置6,并且差分計量秤輸出代表所述總重量的信號M并且將信號M輸送至差分濾波器裝置,從而將差分濾波器裝置設計為根據信號M經由隨時間的重量改變來計算代表質量流的第一信號P。閉環控制器6根據代表質量流的第一信號P和加料速度的目標值(W)計算第一控制信號Y。
根據圖1和圖3的實施方式,差分濾波器裝置方便地包括差分單元4和濾波器單元5。差分單元4對由重量確定單元3輸出的信號M進行差分,將差分信號輸送至根據至少一種算法對輸送的信號進行濾波的濾波器單元5,以計算代表加料流的第一信號P。為了使計算出的信號P盡可能地與實際加料流F相對應,濾波器單元5方便地使用多種算法進行濾波。最終,第一調節裝置6根據代表質量流的第一信號P和加料速度的目標值W來計算第一控制信號Y。可以將第一調節裝置6設計為PI(比例積分)控制器,但是,以其它形式,也可以包括可以計算適合于特定差分計量秤的第一控制信號Y的基本上任何類型的開環控制器或閉環控制器。
然而,根據本發明,與現有技術相反,不將第一控制信號Y直接供給至出料裝置2的驅動器7。
相反地,根據本發明,設置為在質量流F離開輸送裝置2之后測量代表質量流F的第二信號Fm,并且基于代表質量流F的第二信號Fm和第一控制信號Y計算第二控制信號Y2,并且將第二控制信號Y2供給至控制輸送裝置2的輸送裝置2的驅動器7。
根據本發明,出于此目的,通過第二調節裝置12和質量流測量裝置11對差分計量秤進行擴展,其中質量流測量裝置11在下文也稱為加料流測量裝置。將質量流測量裝置11設計并布置為使得在散裝固體離開輸送裝置2之后,加料流或質量流F能夠通過質量流測量裝置11,從而質量流測量裝置11計算出代表質量流的第二信號Fm。第二調節裝置12接收由第一調節裝置6確定的第一控制信號Y作為目標值,并且基于代表質量流的第二信號Fm和第一控制信號Y計算第二控制信號Y2。根據圖1的實施方式,出于此目的,質量流測 量裝置11將代表質量流的第二信號Fm供給至第二調節裝置12。將第二控制信號Y2供應至控制輸送裝置2的輸送裝置2的驅動器7,從而用于設定要輸送的質量流F。
因此,將第二調節裝置12方便地配置在第一調節裝置6和輸送裝置2的驅動器7之間。但是,指出第二調節裝置12也可以是第一調節裝置6的輸出側部件。
僅從閉環控制技術方面來看,本發明由此使用其它技術應用中已知的兩個閉環電路的串聯。
有利地,不需要對加料流測量裝置或質量流測量裝置11提出高精度要求,因為第一調節裝置6以較高的水平進行加料流的閉環控制。
但是,方便地,應該確保信號Fm不具有過多的誤差波動,這種過多的誤差波動會導致第二調節裝置12的不穩定。
經由疊加的閉環電路和閉環控制器6消除由溫度改變和/或濕度改變引起的信號Fm中的信號改變,其中,信號Fm中的信號改變是基于質量流測量裝置11的緩慢改變的測量誤差。
但是,在根據圖1變形的實施方式的第二調節裝置12中,可以有效并且快速地校正質量流的快速改變。
測量信號Fm必然隨實際質量流F單調遞增或單調遞減。恒定斜率dFm/dF不是絕對必要的,而是便于調節裝置6和12的工作。質量流測量裝置11的精確調節也不是必要的。
如上所述,如果測量信號Fm跟隨實際質量流F顯著快于信號P,則也能夠加速整個系統的動態性,結果是實際質量流F更加快速地跟隨目標值W。在恒定目標值W下,計量恒定性作為質量流F的標準偏差會大大減小,這在將質量流F供給至不容許質量流變化的后續步驟的情況下代表主要的優點。
結果,在每種情況下,在填充或重新填充R期間也確定和控制加料速度。因此,出料裝置2中的體積密度的快速改變不會引起重力質量流F的誤差。
由于質量流測量裝置11的減小的精度要求,因此,可以很簡單地構建所 述裝置。當然,也可以使用具有增大精度的已知的質量流測量裝置,也可以參照例如"Handbuch Dosieren",ISBN3-8027-2199-3;Chapter"Flow Metering Devices for Bulk Solids"。具體地,當重新填充階段持續相對長時間并且因此質量流測量裝置11的測量值的穩定性要求增加時,這將是特別令人關注的。
同樣有利的是將質量流測量裝置11盡可能近地安裝在輸送裝置2的質量流的下降點的下方,使得從輸送裝置2離開到確定測量信號Fm只經過短時間。結果,經由第二調節裝置12優化了閉環控制的動態性;即,可以使用更高的動態性來設定。
根據本發明,可以將很簡單的質量流測量裝置11設計為使其根據兩電極之間的基于體積密度的電容C來確定代表質量流F的第二信號Fm。根據圖2中示出的實施方式,例如,質量流F從出料裝置2穿過具有兩個電極20a和20b的裝置。電極20a和20b配置成例如板狀電極。可以使用已知的方法確定由兩個電極20a和20b形成的電容器的電容C,從而有利地確定由電極20a和20b形成的電容器對高頻信號的阻抗,以據此計算電容。由于電容還依賴于電極20a和20b之間的材料的相對介電常數εr,因此散裝固體所位于的區域具有比僅有空氣的區域高的相對介電常數εr。因此,電容C依賴于電極20a和20b之間的散裝固體量。
板之間的散裝固體的速率和量引起加料流測量裝置11內的加料流F。如果以恒定的加料流對該裝置進行操作,則加料流測量裝置的自由下降點處的下降速率是恒定的。由于使用本發明使用的加料流測量裝置不需要產生絕對準確的測量值,因此由確定的電容C產生與加料流成比例的信號Fm。
散裝固體的介電常數還依賴于各種材料性質。由于根據經驗這些性質僅緩慢地改變,因此,對于具有這些改變的電容C的信號Fm對于加料流產生在短期內足夠穩定的測量。
此外,優選的是將電極20a和20b靠近出料裝置2的質量流下降點安裝,這樣做的原因也是因為材料的量、由此在空氣中的相對材料密度以及由此對電容C的影響由于散裝固體的仍然低的流速而尤其高。
因此,可以將多個電極即電容器的兩個電極20a和20b設置為平面的或彎曲的,并使其適于鄰近質量流下降點的區域,從而這通常為輸送管。有利地,可以通過本領域技術人員已知的方法方便地選擇電極的尺寸和位置,使得由于散裝固體而產生的電容的改變盡可能大。同時,以使散裝固體的加料流F不受阻礙以防止輸送區域的堵塞的方式方便地選擇位置。
此外,可以配置額外的電極對以檢測沿不同方向穿過質量流測量裝置11的質量流。圖4示出例如在輸送管內的圓柱狀配置(即,用于在布置于鄰近質量流下降點的區域中的加料管41中輸送加料流F)的示例中,位于出料裝置2的質量流下降點之后的在水平截面內的合適配置的優選實施方式。支撐電極對20a和20b以及另一對電極40a和40b的絕緣管42插入示出的加料管41內部。電極對之間的電場沿兩個不同的水平方向檢測加料流F。電極對20a、20b之間的電容C和電極對40a、40b之間的電容C的測量可以以相同頻率在時間上一個接一個地發生或者以不同頻率同時發生。然后,由例如兩個電容C的測量結果的線性組合產生信號Fm的測量值,從而方便地使用測量的電容值C與參考狀態下的電容值的差。
電極對20a、20b和電極對40a、40b可以配置為豎直地偏移,例如沿流動方向,即沿質量流通過質量流測量裝置11的方向。此外,在例如根據圖4的具有多個電極對的配置中,也可以測量相鄰電極對之間的電容,并且由此利用層析成像法將測量的電容用于確定總測量值Fm。電極的數量的增大基本上會改善設置為流量計的質量流測量裝置的絕對精度,并且由此也改善質量流測量裝置11的絕對精度,但是復雜性和成本也增大。然而,在質量流測量裝置11不是至關重要的情況下,由于上述絕對精度的原因,低數量的電極更有可能是最優的。
作為使用多個電極進行評估的替代方式,例如也可以使一個或更多個電極(特別是電極對)繞位于中心的加料流F機械地轉動,以在幾個方向對其進行檢測。
本發明使用的電極還可以安裝在本發明的差分計量秤的已稱重單元上, 即總重量由重量確定單元3確定的單元上,或者為了使經由加料線的力分流最小化而安裝至差分計量秤的未稱重單元。
另一種可能的改進是,在測量電極附近配置具有與測量電極20a和20b類型相似的電容C2的另一電極對以使得加料流F不流過該額外的電極對。然后,此額外的電極對暴露于與測量電極對20a和20b相同的環境影響中。于是,針對通過加料流測量裝置11的加料流,電容C和C2的差值將供給因環境影響而減小的信號Fm。
根據本發明,當質量流的其它物理性質至少主要地與散裝固體的密度或質量具有固定關系時,簡單的加料流測量裝置11也可以確定這些物理性質。可能的情形是例如通過加料流的散裝固體的聲音傳導和/或光輸送或光吸收的參數評估、和/或鐵磁性散裝固體的磁性性質的評估和/或電磁微波和/或原子粒子的傳送行為的評估。對于材料性質的很多這樣的測量方法對于特定專業的本領域技術人員來說是已知的。用于測量散裝固體的其它物理性質所必需的合適的傳感器系統對于本領域特定技術人員來說是已知的。從原理上來說,可以使用在質量流的介紹中所描述的所有測量裝置,因而簡單的裝置是最優的。
在如圖2或圖4描述的質量流測量裝置11的情況下,將傳感器安裝成使得散裝固體、因此加料流F也流過這些傳感器的測量范圍。
即使不是絕對必要的(如上所述),但是特別是在目標值改變的情況下,如果質量流測量裝置11沒有太大皮重和范圍誤差,則是更有利的。因此,質量流測量裝置11的調節引起可變目標值W處加料行為的進一步改善。
根據現有技術,參照例如Vetter的"Handbuch Dosieren",ISBN3-8027-2199-3;Chapter"Weigh belt feeders with automatic control and correction device",通常將流量傳感器校準成使穿過傳感器的散裝固體收集在容器內。當將此技術應用于本發明時,為了調節質量流測量裝置11,可以將穿過質量流測量裝置11之后收集在額外的容器內的散裝固體和由質量流測量裝置11確定的全部散裝固體流之間的重量差用于校正質量流量計11的 測量結果(附圖中未示出)。
然而,為了調節質量流測量裝置11,例如,也可以將從容器1移除和通過質量流測量裝置11輸送的材料的總量與由質量流測量裝置11確定的總量進行比較,由此可以校準質量流測量裝置11(附圖中未示出)。
但是,該方法總是需要足夠大的散裝固體量,以使得根據容器1的重量差進行的總量的確定的測量誤差足夠小。因此,只能夠以相當長的時間間隔檢查和重新校準質量流測量裝置11。此外,該方法在每個測量間隔僅產生一個測量值,使得從原理上不能根據一次測量同時校正質量流測量裝置11的皮重和范圍誤差。因此,為了校正這兩個值,至少需要不同加料速度的兩次測量。
但是,也可以持續發生根據本發明的優選的可比較的調節。為此,例如,根據圖3所示的本發明的實施方式,可以將差分計量秤的信號P和質量流測量裝置的信號Fm供給至差分計量秤的額外識別裝置30。識別裝置30例如通過本領域技術人員已知的識別方法針對不同質量流確定兩個信號P和Fm的固定關系,從而便于將其作為特征存儲。因此,可以將確定的關系供給至差分計量秤的額外的校正裝置31。另外,為校正裝置31供給代表質量流F的當前第二信號Fm,然后,可以使用所確定的關系以使得校正單元31可以對當前信號Fm進行線性化或進行調節。于是,僅在對代表質量流F的第二信號Fm線性化或調節之后,才為調節裝置12供給代表質量流F的已線性化或調節的第二信號Fm1。因此,第二調節裝置12基于代表質量流F的已線性化或調節的第二信號Fm1計算第二控制信號Y2和第一控制信號Y。
本發明的方法的根據圖3的實施方式在差分計量秤的整個重力計量階段期間運行,并且由此在每個時間點確保散裝固體流的準確確定和計量的整體精度。在通過校正裝置31校正后所剩余的質量流測量裝置11的皮重和范圍誤差由較高水平的調節裝置6自動校正。兩種誤差起因的單獨的分解是不必要的。
附圖標記說明
1        容器
2        體積加料或出料裝置
3        重量確定單元
4        差分單元
5        濾波器單元
6        第一調節裝置
7        驅動器
11       質量流或加料流測量裝置
12       第二調節裝置
20a,20b  電極
40a,40b  電極
30       識別裝置
31       校正裝置
41       加料管
42       絕緣管
C,C2     電容
F        加料流/出料流/質量流
Fm       代表質量流的第二信號
Fm1      代表質量流的已線性化或調節的第二信號
M        代表總重量的信號
P        代表質量流的第一信號
R        填充/重新填充
W        目標值
Y        第一控制信號
Y2       第二控制信號
εr      相對介電常數

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