散裝固體的重力質(zhì)量計(jì)量方法和差分計(jì)量秤的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于借助具有待計(jì)量的散裝固體的容器(1)和體積輸送裝置(2)對(duì)散裝固體的重力質(zhì)量進(jìn)行計(jì)量的方法和適于實(shí)現(xiàn)此目的差分計(jì)量秤，來自容器的散裝固體借助體積輸送裝置(2)以質(zhì)量流(F)輸送，質(zhì)量流(F)時(shí)間上跟隨目標(biāo)加料速度的目標(biāo)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(zhì)量流測(cè)量裝置(11)，并且質(zhì)量流測(cè)量裝置(11)計(jì)算代表質(zhì)量流的第二信號(hào)(Fm)，并且第二調(diào)節(jié)裝置(12)基于代表質(zhì)量流的第二信號(hào)(Fm)和第一控制信號(hào)(Y)計(jì)算第二控制信號(hào)(Y2)，并且將所述信號(hào)傳遞給用于控制所述輸送裝置(2)的所述輸送裝置(2)的驅(qū)動(dòng)器(7)。
【專利說明】散裝固體的重力質(zhì)量計(jì)量方法和差分計(jì)量砰
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于對(duì)散裝固體的重力質(zhì)量進(jìn)行計(jì)量的方法和適用于該方法的差分計(jì)量秤。
【背景技術(shù)】
[0002]如通常已知的，差分計(jì)量秤(也稱為重量損耗秤)通常用于散裝固體的重力質(zhì)量計(jì)量。其原理可參照例如Vetter的〃Handbuch Dosieren"[MeteringHandbook], ISBN3-8027-2199-3 !ChaptefDifTerential metering scales",此原理實(shí)質(zhì)上非常簡(jiǎn)單并且理論上沒有錯(cuò)誤。
[0003]但是，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的差分計(jì)量秤存在兩個(gè)主要問題。
[0004]一方面，在一段時(shí)間之后必須重新填充容器，作為一種規(guī)則，該重新填充是以未知的加料速度發(fā)生。在此期間，無法根據(jù)重量隨時(shí)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(dǎo)致質(zhì)量流中的誤差。
[0005]另一方面，僅能夠使用測(cè)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(huì)引起計(jì)量單元中的錯(cuò)誤的控制信號(hào)。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(shè)置得越低。這種設(shè)置導(dǎo)致對(duì)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(xì)粒度散裝固體的計(jì)量中并且另外在具有高皮重(tare)負(fù)載的相對(duì)大的差分計(jì)量秤中更加顯著地發(fā)生。
[0006]特別是在差分計(jì)量秤的情況下會(huì)出現(xiàn)上述問題，在差分計(jì)量秤中，由于流動(dòng)特性，重力出料或加料輸出與體積出料輸出的關(guān)系隨時(shí)間顯著改變。在能夠以可變結(jié)果從容器出料的高粘性或細(xì)粒度散裝固體的情況下尤其如此。這些問題對(duì)差分計(jì)量秤的使用者是已知的并且長(zhǎng)久以來都在尋找解決問題的方案。由于差分計(jì)量秤的所提到的問題，在散裝固體的流測(cè)量市場(chǎng)上存在很多其它測(cè)量技術(shù)，例如皮帶秤、螺旋秤、Coriolis (科里奧利)測(cè)量系統(tǒng)、利用散料流中的動(dòng)量改變的測(cè)量系統(tǒng)和使用其它物理效應(yīng)確定重量的測(cè)量技術(shù)，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(shù)。公開的 DE 44 06 046C2、W02008/055485A1、US3635082、DE 20 18 618 Al、DE 33 15 476 Al、EP O 669 522 A2和DElO 2006 052 637 Al還描述了測(cè)量介質(zhì)流的不同裝置和方法。
[0007]所有這些測(cè)量系統(tǒng)是以下情況之一:當(dāng)這些測(cè)量系統(tǒng)僅具有低測(cè)量誤差時(shí)，其生產(chǎn)是非常昂貴的，或者，這些測(cè)量系統(tǒng)由于采用的物理效應(yīng)而在原理上具有對(duì)其它參數(shù)的交叉靈敏度，這于是導(dǎo)致顯著的測(cè)量誤差。為了將測(cè)量誤差降低至必要的程度，已經(jīng)在很多技術(shù)中以相當(dāng)大的成本和有限的成果做出了努力。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的目標(biāo)是示出一種減小、優(yōu)選為完全消除上述缺點(diǎn)的方案。
[0009]通過具有從屬權(quán)利要求的特征的散裝固體的重力質(zhì)量計(jì)量方法和適合該方法的差分計(jì)量秤提供以此為目標(biāo)的發(fā)明方案，因而優(yōu)選的和/或有利的改進(jìn)和實(shí)施方式是從屬權(quán)利要求的主題。
[0010]因此，本發(fā)明提出一種用于借助具有待計(jì)量的散裝固體的容器和體積輸送裝置對(duì)散裝固體的重力質(zhì)量進(jìn)行計(jì)量的方法，來自容器的散裝固體通過體積輸送裝置以質(zhì)量流輸送，從而質(zhì)量流時(shí)間上跟隨目標(biāo)加料速度的目標(biāo)值。為確定所述質(zhì)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(hào)(M)。之后，具體地針對(duì)系統(tǒng)和/或散裝固體處理(尤其是進(jìn)行差分和濾波)信號(hào)以計(jì)算代表質(zhì)量流的第一信號(hào)，根據(jù)第一信號(hào)和目標(biāo)加料速度的目標(biāo)值計(jì)算第一控制信號(hào)。在質(zhì)量流離開輸送裝置后，測(cè)量代表質(zhì)量流的第二信號(hào)，以及基于代表質(zhì)量流的第二信號(hào)和第一控制信號(hào)計(jì)算第二控制信號(hào)，并且將第二控制信號(hào)供給至用于控制輸送裝置的輸送裝置的驅(qū)動(dòng)器。
[0011]一種根據(jù)本發(fā)明的適用于上述方法的差分計(jì)量秤，包括具有待計(jì)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(zhì)量流輸送，該質(zhì)量流時(shí)間上跟隨目標(biāo)加料速度的目標(biāo)值。另外，根據(jù)本發(fā)明的差分計(jì)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(diào)節(jié)裝置。重量確定單元設(shè)計(jì)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(hào)并且將該信號(hào)傳送至差分濾波器裝置。差分濾波器裝置設(shè)計(jì)為根據(jù)該代表總重量的信號(hào)計(jì)算代表質(zhì)量流的第一信號(hào)。其中的一個(gè)閉環(huán)控制器根據(jù)代表質(zhì)量流的信號(hào)和加料速度的目標(biāo)值計(jì)算第一控制信號(hào)。另外，該差分計(jì)量秤包括第二調(diào)節(jié)裝置和質(zhì)量流測(cè)量裝置，從而將質(zhì)量流測(cè)量裝置設(shè)計(jì)并布置為在散裝固體離開輸送裝置之后可以通過所述質(zhì)量流測(cè)量裝置，并且所述質(zhì)量流測(cè)量裝置計(jì)算代表質(zhì)量流的第二信號(hào)。第二調(diào)節(jié)裝置基于表示質(zhì)量流的第二信號(hào)和第一控制信號(hào)計(jì)算第二控制信號(hào)，并將該第二控制信號(hào)供給至用于控制輸送裝置的輸送裝置的驅(qū)動(dòng)器。
[0012]因此，本發(fā)明使得即使在填充階段也可以調(diào)節(jié)(閉環(huán))并且不僅是控制(開環(huán))來自容器的實(shí)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(fā)生快速的閉環(huán)調(diào)節(jié)。
[0013]因此，本發(fā)明的用于對(duì)散裝固體的重力質(zhì)量進(jìn)行計(jì)量的方法和本發(fā)明的差分計(jì)量秤將差分稱重原理和質(zhì)量流測(cè)量裝置相結(jié)合。這僅以可忽略的方式增大了用于本發(fā)明的差分計(jì)量秤的成本，但是為使用者創(chuàng)造了顯著的益處。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]根據(jù)參考附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的以下描述，將體現(xiàn)本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中:
[0015]圖1是用于實(shí)施本發(fā)明的重力質(zhì)量計(jì)量方法的本發(fā)明的差分計(jì)量秤的第一優(yōu)選實(shí)施方式的示意圖；
[0016]圖2是用于實(shí)施本發(fā)明的重力質(zhì)量計(jì)量方法的位于本發(fā)明的差分計(jì)量秤內(nèi)的質(zhì)量流測(cè)量裝置的第一優(yōu)選實(shí)施方式的示意圖；[0017]圖3是用于實(shí)施本發(fā)明的重力質(zhì)量計(jì)量方法的本發(fā)明的差分計(jì)量秤的第二優(yōu)選實(shí)施方式的示意圖；
[0018]圖4是用于實(shí)施本發(fā)明的重力質(zhì)量計(jì)量方法的位于本發(fā)明的差分計(jì)量秤內(nèi)的質(zhì)量流測(cè)量裝置的第三優(yōu)選實(shí)施方式的示意圖；以及
[0019]圖5是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的差分計(jì)量秤的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了更簡(jiǎn)單地并且簡(jiǎn)明地闡明本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別，下文將首先利用圖5討論根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的差分計(jì)量秤，并且將討論基于以上描述的優(yōu)選實(shí)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(biāo)記。
[0021]如圖5所示的用于散裝固體的連續(xù)計(jì)量的已知類型的差分測(cè)量秤具有容器I和體積出料或輸送裝置2，容器I具有待計(jì)量的散裝固體，散裝固體通過出料或輸送裝置2以在時(shí)間上跟隨目標(biāo)值W的出料流F出料、或者從容器I輸送離開。因此，在整個(gè)說明書和權(quán)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I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I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(gè)說明書和權(quán)利要求書中的出料流F還與加料流或質(zhì)量流等同。然后，將代表所述總重量的信號(hào)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(jìn)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(hào)輸送至濾波器單元5，在濾波器單元5中根據(jù)至少一種算法(適宜情況下根據(jù)多種算法)對(duì)差分單元4傳送的信號(hào)進(jìn)行濾波，以計(jì)算盡可能與實(shí)際加料流F對(duì)應(yīng)的信號(hào)P。將此信號(hào)P(在下文中稱為代表質(zhì)量流的第一信號(hào))和加料速度的目標(biāo)值W供給至調(diào)節(jié)裝置6。所述調(diào)節(jié)裝置6根據(jù)代表質(zhì)量流的第一信號(hào)P和目標(biāo)值W計(jì)算控制信號(hào)Y。
[0022]將控制信號(hào)Y供給至出料裝置2的驅(qū)動(dòng)器7。出料裝置2的體積流量以這樣的方式設(shè)定:使得重力輸出流F盡可能地跟隨目標(biāo)值W。
[0023]當(dāng)容器I達(dá)到底部極限填充水平時(shí)，開始填充R(也稱為重新填充R)，直到填充水平達(dá)到或超過上限填充水平為止。在重新填充期間，切換閉環(huán)控制器6，使得其輸出與當(dāng)前確定的容器內(nèi)的總重量匹配的控制信號(hào)Y。從而，在重新填充期間中斷對(duì)加料速度的閉環(huán)控制，即，在此重新填充期間出料裝置2內(nèi)的體積密度的變化導(dǎo)致加料流F與目標(biāo)值W的偏差。
[0024]現(xiàn)在，本發(fā)明還提供利用具有待計(jì)量的散裝固體的容器I和體積輸送裝置2對(duì)散裝固體的重力質(zhì)量進(jìn)行計(jì)量的方法，使用這些裝置以在時(shí)間上跟隨目標(biāo)加料速度的目標(biāo)值W的質(zhì)量流F輸送來自容器的散裝固體，從而例如根據(jù)用于確定質(zhì)量流F的圖1和圖3中的實(shí)施方式確定信號(hào)M，信號(hào)M代表由容器I與所包括的散裝固體形成的單元的總重量或者由容器I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(duì)系統(tǒng)和/或散裝固體對(duì)信號(hào)M進(jìn)行處理，特別是差分和濾波，以計(jì)算代表質(zhì)量流的第一信號(hào)P，其中第一控制信號(hào)Y是根據(jù)此第一信號(hào)P和目標(biāo)加料速度的目標(biāo)值W計(jì)算的。
[0025]方便地，出于此目的的由本發(fā)明提供并且適于實(shí)施該方法的差分計(jì)量秤具有容器I和體積輸送裝置2，容器I具有待計(jì)量的散裝固體，可以使用體積輸送裝置2以在時(shí)間上跟隨目標(biāo)加料速度的目標(biāo)值W的質(zhì)量流F對(duì)來自容器的散裝固體進(jìn)行輸送。此外，差分計(jì)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(shè)計(jì)為確定由容器I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I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(jì)量秤還包括第一調(diào)節(jié)裝置6，并且差分計(jì)量秤輸出代表所述總重量的信號(hào)M并且將信號(hào)M輸送至差分濾波器裝置，從而將差分濾波器裝置設(shè)計(jì)為根據(jù)信號(hào)M經(jīng)由隨時(shí)間的重量改變來計(jì)算代表質(zhì)量流的第一信號(hào)P。閉環(huán)控制器6根據(jù)代表質(zhì)量流的第一信號(hào)P和加料速度的目標(biāo)值(W)計(jì)算第一控制信號(hào)Y。
[0026]根據(jù)圖1和圖3的實(shí)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(duì)由重量確定單元3輸出的信號(hào)M進(jìn)行差分，將差分信號(hào)輸送至根據(jù)至少一種算法對(duì)輸送的信號(hào)進(jìn)行濾波的濾波器單元5，以計(jì)算代表加料流的第一信號(hào)P。為了使計(jì)算出的信號(hào)P盡可能地與實(shí)際加料流F相對(duì)應(yīng)，濾波器單元5方便地使用多種算法進(jìn)行濾波。最終，第一調(diào)節(jié)裝置6根據(jù)代表質(zhì)量流的第一信號(hào)P和加料速度的目標(biāo)值W來計(jì)算第一控制信號(hào)Y。可以將第一調(diào)節(jié)裝置6設(shè)計(jì)為PI (比例積分)控制器，但是，以其它形式，也可以包括可以計(jì)算適合于特定差分計(jì)量秤的第一控制信號(hào)Y的基本上任何類型的開環(huán)控制器或閉環(huán)控制器。
[0027]然而，根據(jù)本發(fā)明，與現(xiàn)有技術(shù)相反，不將第一控制信號(hào)Y直接供給至出料裝置2的驅(qū)動(dòng)器7。
[0028]相反地，根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置為在質(zhì)量流F離開輸送裝置2之后測(cè)量代表質(zhì)量流F的第二信號(hào)Fm，并且基于代表質(zhì)量流F的第二信號(hào)Fm和第一控制信號(hào)Y計(jì)算第二控制信號(hào)Y2，并且將第二控制信號(hào)Y2供給至控制輸送裝置2的輸送裝置2的驅(qū)動(dòng)器7。
[0029]根據(jù)本發(fā)明，出于此目的，通過第二調(diào)節(jié)裝置12和質(zhì)量流測(cè)量裝置11對(duì)差分計(jì)量秤進(jìn)行擴(kuò)展，其中質(zhì)量流測(cè)量裝置11在下文也稱為加料流測(cè)量裝置。將質(zhì)量流測(cè)量裝置11設(shè)計(jì)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(zhì)量流F能夠通過質(zhì)量流測(cè)量裝置11，從而質(zhì)量流測(cè)量裝置11計(jì)算出代表質(zhì)量流的第二信號(hào)Fm。第二調(diào)節(jié)裝置12接收由第一調(diào)節(jié)裝置6確定的第一控制信號(hào)Y作為目標(biāo)值，并且基于代表質(zhì)量流的第二信號(hào)Fm和第一控制信號(hào)Y計(jì)算第二控制信號(hào)Y2。根據(jù)圖1的實(shí)施方式，出于此目的，質(zhì)量流測(cè)量裝置11將代表質(zhì)量流的第二信號(hào)Fm供給至第二調(diào)節(jié)裝置12。將第二控制信號(hào)Y2供應(yīng)至控制輸送裝置2的輸送裝置2的驅(qū)動(dòng)器7，從而用于設(shè)定要輸送的質(zhì)量流F。
[0030]因此，將第二調(diào)節(jié)裝置12方便地配置在第一調(diào)節(jié)裝置6和輸送裝置2的驅(qū)動(dòng)器7之間。但是，指出第二調(diào)節(jié)裝置12也可以是第一調(diào)節(jié)裝置6的輸出側(cè)部件。
[0031]僅從閉環(huán)控制技術(shù)方面來看，本發(fā)明由此使用其它技術(shù)應(yīng)用中已知的兩個(gè)閉環(huán)電路的串聯(lián)。
[0032]有利地，不需要對(duì)加料流測(cè)量裝置或質(zhì)量流測(cè)量裝置11提出高精度要求，因?yàn)榈谝徽{(diào)節(jié)裝置6以較高的水平進(jìn)行加料流的閉環(huán)控制。
[0033]但是，方便地，應(yīng)該確保信號(hào)Fm不具有過多的誤差波動(dòng)，這種過多的誤差波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致第二調(diào)節(jié)裝置12的不穩(wěn)定。
[0034]經(jīng)由疊加的閉環(huán)電路和閉環(huán)控制器6消除由溫度改變和/或濕度改變弓I起的信號(hào)Fm中的信號(hào)改變，其中，信號(hào)Fm中的信號(hào)改變是基于質(zhì)量流測(cè)量裝置11的緩慢改變的測(cè)量誤差。
[0035]但是，在根據(jù)圖1變形的實(shí)施方式的第二調(diào)節(jié)裝置12中，可以有效并且快速地校正質(zhì)量流的快速改變。
[0036]測(cè)量信號(hào)Fm必然隨實(shí)際質(zhì)量流F單調(diào)遞增或單調(diào)遞減。恒定斜率dFm/dF不是絕對(duì)必要的，而是便于調(diào)節(jié)裝置6和12的工作。質(zhì)量流測(cè)量裝置11的精確調(diào)節(jié)也不是必要的。
[0037]如上所述，如果測(cè)量信號(hào)Fm跟隨實(shí)際質(zhì)量流F顯著快于信號(hào)P，則也能夠加速整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性，結(jié)果是實(shí)際質(zhì)量流F更加快速地跟隨目標(biāo)值W。在恒定目標(biāo)值W下，計(jì)量恒定性作為質(zhì)量流F的標(biāo)準(zhǔn)偏差會(huì)大大減小，這在將質(zhì)量流F供給至不容許質(zhì)量流變化的后續(xù)步驟的情況下代表主要的優(yōu)點(diǎn)。
[0038]結(jié)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(huì)引起重力質(zhì)量流F的誤差。
[0039]由于質(zhì)量流測(cè)量裝置11的減小的精度要求，因此，可以很簡(jiǎn)單地構(gòu)建所述裝置。當(dāng)然，也可以使用具有增大精度的已知的質(zhì)量流測(cè)量裝置，也可以參照例如"HandbuchDosieren", ISBN3-8027-2199-3 ;Chapter"Flow Metering Devices for Bulk Solids"。具體地，當(dāng)重新填充階段持續(xù)相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間并且因此質(zhì)量流測(cè)量裝置11的測(cè)量值的穩(wěn)定性要求增加時(shí)，這將是特別令人關(guān)注的。
[0040]同樣有利的是將質(zhì)量流測(cè)量裝置11盡可能近地安裝在輸送裝置2的質(zhì)量流的下降點(diǎn)的下方，使得從輸送裝置2離開到確定測(cè)量信號(hào)Fm只經(jīng)過短時(shí)間。結(jié)果，經(jīng)由第二調(diào)節(jié)裝置12優(yōu)化了閉環(huán)控制的動(dòng)態(tài)性；即，可以使用更高的動(dòng)態(tài)性來設(shè)定。
[0041]根據(jù)本發(fā)明，可以將很簡(jiǎn)單的質(zhì)量流測(cè)量裝置11設(shè)計(jì)為使其根據(jù)兩電極之間的基于體積密度的電容C來確定代表質(zhì)量流F的第二信號(hào)Fm。根據(jù)圖2中示出的實(shí)施方式，例如，質(zhì)量流F從出料裝置2穿過具有兩個(gè)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(gè)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(duì)高頻信號(hào)的阻抗，以據(jù)此計(jì)算電容。由于電容還依賴于電極20a和20b之間的材料的相對(duì)介電常數(shù)、，因此散裝固體所位于的區(qū)域具有比僅有空氣的區(qū)域高的相對(duì)介電常數(shù)ε-因此，電容C依賴于電極20a和20b之間的散裝固體量。
[0042]板之間的散裝固體的速率和量引起加料流測(cè)量裝置11內(nèi)的加料流F。如果以恒定的加料流對(duì)該裝置進(jìn)行操作，則加料流測(cè)量裝置的自由下降點(diǎn)處的下降速率是恒定的。由于使用本發(fā)明使用的加料流測(cè)量裝置不需要產(chǎn)生絕對(duì)準(zhǔn)確的測(cè)量值，因此由確定的電容C產(chǎn)生與加料流成比例的信號(hào)Fm。
[0043]散裝固體的介電常數(shù)還依賴于各種材料性質(zhì)。由于根據(jù)經(jīng)驗(yàn)這些性質(zhì)僅緩慢地改變，因此，對(duì)于具有這些改變的電容C的信號(hào)Fm對(duì)于加料流產(chǎn)生在短期內(nèi)足夠穩(wěn)定的測(cè)量。
[0044]此外，優(yōu)選的是將電極20a和20b靠近出料裝置2的質(zhì)量流下降點(diǎn)安裝，這樣做的原因也是因?yàn)椴牧系牧?、由此在空氣中的相?duì)材料密度以及由此對(duì)電容C的影響由于散裝固體的仍然低的流速而尤其高。
[0045]因此，可以將多個(gè)電極即電容器的兩個(gè)電極20a和20b設(shè)置為平面的或彎曲的，并使其適于鄰近質(zhì)量流下降點(diǎn)的區(qū)域，從而這通常為輸送管。有利地，可以通過本領(lǐng)域技術(shù)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(chǎn)生的電容的改變盡可能大。同時(shí)，以使散裝固體的加料流F不受阻礙以防止輸送區(qū)域的堵塞的方式方便地選擇位置。
[0046]此外，可以配置額外的電極對(duì)以檢測(cè)沿不同方向穿過質(zhì)量流測(cè)量裝置11的質(zhì)量流。圖4示出例如在輸送管內(nèi)的圓柱狀配置(即，用于在布置于鄰近質(zhì)量流下降點(diǎn)的區(qū)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(zhì)量流下降點(diǎn)之后的在水平截面內(nèi)的合適配置的優(yōu)選實(shí)施方式。支撐電極對(duì)20a和20b以及另一對(duì)電極40a和40b的絕緣管42插入示出的加料管41內(nèi)部。電極對(duì)之間的電場(chǎng)沿兩個(gè)不同的水平方向檢測(cè)加料流F。電極對(duì)20a、20b之間的電容C和電極對(duì)40a、40b之間的電容C的測(cè)量可以以相同頻率在時(shí)間上一個(gè)接一個(gè)地發(fā)生或者以不同頻率同時(shí)發(fā)生。然后，由例如兩個(gè)電容C的測(cè)量結(jié)果的線性組合產(chǎn)生信號(hào)Fm的測(cè)量值，從而方便地使用測(cè)量的電容值C與參考狀態(tài)下的電容值的差。
[0047]電極對(duì)20a、20b和電極對(duì)40a、40b可以配置為豎直地偏移，例如沿流動(dòng)方向，即沿質(zhì)量流通過質(zhì)量流測(cè)量裝置11的方向。此外，在例如根據(jù)圖4的具有多個(gè)電極對(duì)的配置中，也可以測(cè)量相鄰電極對(duì)之間的電容，并且由此利用層析成像法將測(cè)量的電容用于確定總測(cè)量值Fm。電極的數(shù)量的增大基本上會(huì)改善設(shè)置為流量計(jì)的質(zhì)量流測(cè)量裝置的絕對(duì)精度，并且由此也改善質(zhì)量流測(cè)量裝置11的絕對(duì)精度，但是復(fù)雜性和成本也增大。然而，在質(zhì)量流測(cè)量裝置11不是至關(guān)重要的情況下，由于上述絕對(duì)精度的原因，低數(shù)量的電極更有可能是最優(yōu)的。
[0048]作為使用多個(gè)電極進(jìn)行評(píng)估的替代方式，例如也可以使一個(gè)或更多個(gè)電極(特別是電極對(duì))繞位于中心的加料流F機(jī)械地轉(zhuǎn)動(dòng)，以在幾個(gè)方向?qū)ζ溥M(jìn)行檢測(cè)。
[0049]本發(fā)明使用的電極還可以安裝在本發(fā)明的差分計(jì)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(jīng)由加料線的力分流最小化而安裝至差分計(jì)量秤的未稱重單元。
[0050]另一種可能的改進(jìn)是，在測(cè)量電極附近配置具有與測(cè)量電極20a和20b類型相似的電容C2的另一電極對(duì)以使得加料流F不流過該額外的電極對(duì)。然后，此額外的電極對(duì)暴露于與測(cè)量電極對(duì)20a和20b相同的環(huán)境影響中。于是，針對(duì)通過加料流測(cè)量裝置11的加料流，電容C和C2的差值將供給因環(huán)境影響而減小的信號(hào)Fm。
[0051]根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)質(zhì)量流的其它物理性質(zhì)至少主要地與散裝固體的密度或質(zhì)量具有固定關(guān)系時(shí)，簡(jiǎn)單的加料流測(cè)量裝置11也可以確定這些物理性質(zhì)?？赡艿那樾问抢缤ㄟ^加料流的散裝固體的聲音傳導(dǎo)和/或光輸送或光吸收的參數(shù)評(píng)估、和/或鐵磁性散裝固體的磁性性質(zhì)的評(píng)估和/或電磁微波和/或原子粒子的傳送行為的評(píng)估。對(duì)于材料性質(zhì)的很多這樣的測(cè)量方法對(duì)于特定專業(yè)的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是已知的。用于測(cè)量散裝固體的其它物理性質(zhì)所必需的合適的傳感器系統(tǒng)對(duì)于本領(lǐng)域特定技術(shù)人員來說是已知的。從原理上來說，可以使用在質(zhì)量流的介紹中所描述的所有測(cè)量裝置，因而簡(jiǎn)單的裝置是最優(yōu)的。
[0052]在如圖2或圖4描述的質(zhì)量流測(cè)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(cè)量范圍。
[0053]即使不是絕對(duì)必要的(如上所述)，但是特別是在目標(biāo)值改變的情況下，如果質(zhì)量流測(cè)量裝置11沒有太大皮重和范圍誤差，則是更有利的。因此，質(zhì)量流測(cè)量裝置11的調(diào)節(jié)弓I起可變目標(biāo)值W處加料行為的進(jìn)一步改善。
[0054]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，參照例如Vetter 的〃Handbuch Dosieren", ISBN3-8027-2199-3 ；Chapter^ffeigh belt feeders with automatic control and correction device〃，通常將流量傳感器校準(zhǔn)成使穿過傳感器的散裝固體收集在容器內(nèi)。當(dāng)將此技術(shù)應(yīng)用于本發(fā)明時(shí)，為了調(diào)節(jié)質(zhì)量流測(cè)量裝置11，可以將穿過質(zhì)量流測(cè)量裝置11之后收集在額外的容器內(nèi)的散裝固體和由質(zhì)量流測(cè)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(zhì)量流量計(jì)11的測(cè)量結(jié)果(附圖中未示出)。
[0055] 然而，為了調(diào)節(jié)質(zhì)量流測(cè)量裝置11，例如，也可以將從容器I移除和通過質(zhì)量流測(cè)量裝置11輸送的材料的總量與由質(zhì)量流測(cè)量裝置11確定的總量進(jìn)行比較，由此可以校準(zhǔn)質(zhì)量流測(cè)量裝置11 (附圖中未示出)。
[0056]但是，該方法總是需要足夠大的散裝固體量，以使得根據(jù)容器I的重量差進(jìn)行的總量的確定的測(cè)量誤差足夠小。因此，只能夠以相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間間隔檢查和重新校準(zhǔn)質(zhì)量流測(cè)量裝置11。此外，該方法在每個(gè)測(cè)量間隔僅產(chǎn)生一個(gè)測(cè)量值，使得從原理上不能根據(jù)一次測(cè)量同時(shí)校正質(zhì)量流測(cè)量裝置11的皮重和范圍誤差。因此，為了校正這兩個(gè)值，至少需要不同加料速度的兩次測(cè)量。
[0057]但是，也可以持續(xù)發(fā)生根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的可比較的調(diào)節(jié)。為此，例如，根據(jù)圖3所示的本發(fā)明的實(shí)施方式，可以將差分計(jì)量秤的信號(hào)P和質(zhì)量流測(cè)量裝置的信號(hào)Fm供給至差分計(jì)量秤的額外識(shí)別裝置30。識(shí)別裝置30例如通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的識(shí)別方法針對(duì)不同質(zhì)量流確定兩個(gè)信號(hào)P和Fm的固定關(guān)系，從而便于將其作為特征存儲(chǔ)。因此，可以將確定的關(guān)系供給至差分計(jì)量秤的額外的校正裝置31。另外，為校正裝置31供給代表質(zhì)量流F的當(dāng)前第二信號(hào)Fm，然后，可以使用所確定的關(guān)系以使得校正單元31可以對(duì)當(dāng)前信號(hào)Fm進(jìn)行線性化或進(jìn)行調(diào)節(jié)。于是，僅在對(duì)代表質(zhì)量流F的第二信號(hào)Fm線性化或調(diào)節(jié)之后，才為調(diào)節(jié)裝置12供給代表質(zhì)量流F的已線性化或調(diào)節(jié)的第二信號(hào)Fml。因此，第二調(diào)節(jié)裝置12基于代表質(zhì)量流F的已線性化或調(diào)節(jié)的第二信號(hào)Fml計(jì)算第二控制信號(hào)Y2和第一控制信號(hào)Y。
[0058]本發(fā)明的方法的根據(jù)圖3的實(shí)施方式在差分計(jì)量秤的整個(gè)重力計(jì)量階段期間運(yùn)行，并且由此在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)確保散裝固體流的準(zhǔn)確確定和計(jì)量的整體精度。在通過校正裝置31校正后所剩余的質(zhì)量流測(cè)量裝置11的皮重和范圍誤差由較高水平的調(diào)節(jié)裝置6自動(dòng)校正。兩種誤差起因的單獨(dú)的分解是不必要的。
[0059]附圖標(biāo)記說明
[0060]I容器
[0061]2體積加料或出料裝置
[0062]3重量確定單元
[0063]4差分單元
[0064]5濾波器單元
[0065]6第一調(diào)節(jié)裝置
[0066]7驅(qū)動(dòng)器
[0067]11質(zhì)量流或加料流測(cè)量裝置
[0068]12第二調(diào)節(jié)裝置
[0069]20a, 20b 電極
[0070]40a, 40b 電極[0071]30識(shí)別裝置
[0072]31校正裝置
[0073]41加料管
[0074]42絕緣管
[0075]C，C2電容
[0076]F加料流/出料流/質(zhì)量流
[0077]Fm代表質(zhì)量流的第二信號(hào)
[0078]Fml代表質(zhì)量流的已線性化或調(diào)節(jié)的第二信號(hào)
[0079]M代表總重量的信號(hào)
[0080]P代表質(zhì)量流的第一信號(hào)
[0081]R填充/重新填充 [0082]W目標(biāo)值
[0083]Y第一控制信號(hào)
[0084]Y2第二控制信號(hào)
[0085]ε r相對(duì)介電常數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種用于借助具有待計(jì)量的散裝固體的容器(I)和體積輸送裝置(2)對(duì)所述散裝固體的重力質(zhì)量進(jìn)行計(jì)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(zhì)量流(F)輸送，所述質(zhì)量流在時(shí)間上跟隨目標(biāo)加料速度的目標(biāo)值(W)，為了確定所述質(zhì)量流(F)，確定代表由容器(I)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(I)、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(hào)(M)，之后，針對(duì)系統(tǒng)和/或散裝固體對(duì)所述信號(hào)(M)進(jìn)行特別處理以計(jì)算代表所述質(zhì)量流的第一信號(hào)(P)，根據(jù)所述第一信號(hào)(P)和所述目標(biāo)加料速度的目標(biāo)值(W)計(jì)算第一控制信號(hào)(Y), 其特征在于，所述質(zhì)量流(F)離開所述體積輸送裝置(2)，測(cè)量代表所述質(zhì)量流(F)的第二信號(hào)(Fm)，以及基于代表所述質(zhì)量流(F)的所述第二信號(hào)(Fm)和所述第一控制信號(hào)(Y)計(jì)算第二控制信號(hào)(Y2)，并且將所述第二控制信號(hào)(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(qū)動(dòng)器(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，代表所述質(zhì)量流(F)的所述第二信號(hào)(Fm)隨所述質(zhì)量流(F)的大小而單調(diào)遞增或者單調(diào)遞減。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，代表所述質(zhì)量流(F)的所述第二信號(hào)(Fm)比根據(jù) 所述信號(hào)(M)計(jì)算的代表所述質(zhì)量流的所述第一信號(hào)(P)更加快速地跟隨實(shí)際的質(zhì)量流(F)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，代表所述質(zhì)量流(F)的所述第二信號(hào)(Fm)根據(jù)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(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)于不同質(zhì)量流確定根據(jù)所述信號(hào)(M)所計(jì)算出并代表所述質(zhì)量流的所述第一信號(hào)(P)與代表所述質(zhì)量流(F)的所述第二信號(hào)(Fm)之間的固定關(guān)系，并且所確定的固定關(guān)系首先用于線性化或調(diào)節(jié)代表所述第二信號(hào)(Fm)的所述第二信號(hào)(Fm)，并且僅在將代表所述質(zhì)量流(F)的所述第二信號(hào)(Fm)線性化或調(diào)節(jié)之后，才利用所述固定關(guān)系根據(jù)線性化的或調(diào)節(jié)過的信號(hào)(Fml)和所述第一控制信號(hào)(Y)計(jì)算所述第二控制信號(hào)(Y2)。
6.一種差分計(jì)量秤，該差分計(jì)量秤包括具有待計(jì)量的散裝固體的容器(I)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(zhì)量流(F)輸送，所述質(zhì)量流在時(shí)間上跟隨目標(biāo)加料速度的目標(biāo)值(W)，所述差分計(jì)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(diào)節(jié)裝置(6)，所述重量確定單元(3)設(shè)計(jì)為確定由容器(I)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(I)、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(hào)(M)并將所述信號(hào)(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(shè)計(jì)為根據(jù)所述信號(hào)(M)計(jì)算代表所述質(zhì)量流的第一信號(hào)(P)，并且根據(jù)代表所述質(zhì)量流的所述第一信號(hào)(P)和所述目標(biāo)加料速度的所述目標(biāo)值(W)來計(jì)算第一控制信號(hào)⑴， 其特征在于，所述差分計(jì)量秤還包括第二調(diào)節(jié)裝置(12)和質(zhì)量流測(cè)量裝置(11)，所述質(zhì)量流測(cè)量裝置(11)設(shè)計(jì)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(zhì)量流測(cè)量裝置(11)，并且所述質(zhì)量流測(cè)量裝置(11)計(jì)算代表所述質(zhì)量流的第二信號(hào)(Fm)，并且所述第二調(diào)節(jié)裝置(12)基于代表所述質(zhì)量流的所述第二信號(hào)(Fm)和所述第一控制信號(hào)(Y)計(jì)算第二控制信號(hào)(Y2)，并且將所述第二控制信號(hào)(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(qū)動(dòng)器(7)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的差分計(jì)量秤，其特征在于，所述差分濾波器裝置還包括差分單元⑷和濾波器單元(5)，所述差分單元(4)對(duì)由所述重量確定單元(3)輸出的所述信號(hào)(M)進(jìn)行差分，所述濾波器單元(5)根據(jù)至少一種算法濾波對(duì)差分得到的信號(hào)進(jìn)行濾波，以計(jì)算代表所述質(zhì)量流的所述第一信號(hào)(P)，并且所述第一調(diào)節(jié)裝置(6)根據(jù)代表所述質(zhì)量流的所述第一信號(hào)(P)和所述目標(biāo)加料速度的所述目標(biāo)值(W)來計(jì)算所述第一控制信號(hào)⑴。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的差分計(jì)量秤，其特征在于，所述質(zhì)量流測(cè)量裝置(11)安裝在所述體積輸送裝置(2)的質(zhì)量流下降點(diǎn)的下方，并且所述第二調(diào)節(jié)裝置(12)能夠根據(jù)所述質(zhì)量流測(cè)量裝置(11)和所述質(zhì)量流下降點(diǎn)之間的距離對(duì)閉環(huán)控制的動(dòng)態(tài)性進(jìn)行操縱。
9.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的差分計(jì)量秤，其特征在于，所述質(zhì)量流測(cè)量裝置(11)設(shè)計(jì)為根據(jù)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(zhì)量流(F)的所述第二信號(hào)(Fm)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的差分計(jì)量秤，其特征在于，所述電極(20a，20b，40a，40b)安裝于所述差分計(jì)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(cè)各自沿不同方向的質(zhì)量流、以及/或者所述電極(20a, 20b, 40a, 40 b)配置為在質(zhì)量流穿過所述質(zhì)量流測(cè)量裝置(11)的貫穿方向豎直地偏移、以及/或者能夠繞所述質(zhì)量流(F)機(jī)械地轉(zhuǎn)動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求6-8中的任一項(xiàng)所述的差分計(jì)量秤，其特征在于，所述質(zhì)量流測(cè)量裝置(11)是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)用于對(duì)散裝固體進(jìn)行流測(cè)量的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求6-11中的任一項(xiàng)所述的差分計(jì)量秤，其特征在于，所述質(zhì)量流測(cè)量裝置(11)設(shè)計(jì)為評(píng)估經(jīng)過所述散裝固體的所述質(zhì)量流的聲音傳導(dǎo)以及/或者光傳送或光吸收的參數(shù)，以及/或者評(píng)估鐵磁性散裝固體的情況下的磁性性質(zhì)，以及/或者評(píng)估對(duì)電磁微波和/或原子粒子的傳送行為。
13.根據(jù)權(quán)利要求6-12中的任一項(xiàng)所述的差分計(jì)量秤，其特征在于，所述差分計(jì)量秤還包括識(shí)別裝置(30)和校正裝置(31)，所述識(shí)別裝置(30)設(shè)計(jì)并布置為針對(duì)不同質(zhì)量流確定代表所述質(zhì)量流的所述第一信號(hào)(P)和代表加料流的所述第二信號(hào)(Fm)的固定關(guān)系，并且所述校正裝置(31)設(shè)計(jì)并布置為基于所確定的固定關(guān)系對(duì)代表所述加料流的所述第二信號(hào)(Fm)進(jìn)行線性化或調(diào)節(jié)，并且僅在對(duì)代表所述質(zhì)量流(F)的所述第二信號(hào)(Fm)線性化或調(diào)節(jié)之后，將線性化或調(diào)節(jié)過的代表所述質(zhì)量流(F)的第二信號(hào)(Fml)供給至所述第二調(diào)節(jié)裝置(12)，以使得所述第二調(diào)節(jié)裝置(12)僅基于線性化以及調(diào)節(jié)過的代表所述加料流(F)的第二信號(hào)(Fml)和所述第一控制信號(hào)(Y)來計(jì)算所述第二控制信號(hào)(Y2)。
【文檔編號(hào)】G01G11/08GK103988058SQ201280061462
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月12日
【發(fā)明者】B·阿倫貝里 申請(qǐng)人:申克公司