Grain / bulk material dosage, german text only
 
 

Volumetrische Dosierung, Zeitmethode und genauere Dosierung mit Messung der Gurtgeschwindigkeit

Bandwaagen für Gewichtsdosierung mit gleichzeitigem Abzug aller Komponenten

Aufwiegende Dosierung hintereinander mit stehendem und mit laufendem Sammelwiegeband

Materialfeuchte, Materialkorrektur und Wasserkorrektur

Mischanlage, Blockschaubild

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Volumetrische Dosierung Die primitivste Methode, mehrere Komponenten zu dosieren, ist die sogenannte volumetrische Methode, die in Wirklichkeit nur eine Zeitmethode ist. Die Abzugbänder, die das Material aus den Silos ziehen und aufs Sammelband werfen, laufen einfach eine bestimmte Zeit lang, wie es das Rezept vorgibt. Dabei ist stillschweigend angenommen, daß das Band das Material konstant abzieht. Für viele Misch - Anwendungen ist diese Methode ausreichend, aber es empfiehlt sich, von Zeit zu Zeit die Gesamtmenge und die Zusammensetzung der Mischung zu kontrollieren.	Der größte Vorteil der Zeitmethode neben ihrem geringen Preis ist die Tatsache, daß alle Komponenten für die Mischung gleichzeitig abgezogen werden können. Auf dieses Problem wird weiter unten näher eingegangen. Das Sammelband läuft während der Dosierung und liefert die abgezogenen Komponenten in den Mischer oder Aufzug oder in einen Vorbehälter, der als Trichterwaage ausgerüstet ist. In diesem Fall kann die Dosierung auf Toleranz überwacht werden, was zumindest grobe Fehler der Zeitmethode erkennt. Bei sternförmig angeordneten Silos ist natürlich überhaupt kein Sammelband notwendig.
. volumetrische Dosiermethode	Damit diese Methode einigermaßen zuverlässig arbeitet, muß mit einem Fühler am Auslauf festgestellt werden, ob tatsächlich Material fließt. Das sind meistens einfache, gebogene Blechstreifen an einem Gelenk, die bei Materialmangel einen Näherungsschalter verlassen.
Die genaue Fördermenge des Abzugbandes wird meist mit einer Schiebekulisse eingestellt. Bitte beachten Sie, daß das ganze Gewicht des Silo-Inhalts auf das Band drückt, die Tragrollen müssen unter dem Silo besonders dicht angeordnet sein, und die ganze Konstruktion muß die Kräfte vertragen. Für Schüttgüter, die so rieselfreudig sind, daß sie von allein ohne Bandantrieb ausfließen würden, sind Abzugbänder nicht geeignet.	Abzugband mit Kulisse

	Feuchtemessung mit Microwellensonden.  Bilder: Fa. Franz Ludwig, Mainz  Anordnung
Mikrowellensonde für die  Feuchtemessung an  Abzugbändern oder  Rutschen wie oben  schematisch  dargestellt.	Bauweise zum Einbau in den  Mischerboden oder in die  Stirnwand bei Doppelwellenmischern.
Feuchte - Meßgerät für bis zu 4 Silos	Einzel-Silo  Feuchtemeßgerät

 

mit Bandwaagen Die Dosierung mit Bandwaagen hat ebenfalls den Vorteil, daß alle Komponenten gleichzeitig abgezogen werden, aber sie sind verwogen. Bandwaagen sind natürlich erheblich teurer als gewöhnliche Abzugbänder und teurer als die weiter unten beschriebenen Aufwiegemethoden, aber der Vorteil der gleichzeitigen Verwiegung ist das oft wert. Allerdings: der Geschwindigkeitsvorteil kann leicht verloren gehen, und zwar dadurch, daß die Anlage im Keller nicht dosieren kann, solange der Aufzug nicht unten ist. Mit einem Zwischenbehälter kann das behoben werden, eine elegante Lösung ist auch: 2 Aufzüge auf beiden Seiten des Sammelbandes für 2 Mischer, die abwechselnd beschickt werden.

Bandwaage conveyor belt scale Eine Bandwaage sieht von außen aus wie ein gewöhnliches Abzugband, aber es ist üblicherweise länger. Das Material läuft über die Meßstrecke und der ATLAN Computer integriert das Material über die Bandgeschwindigkeit. Im Bild sehen Sie stilisiert die Wiegerolle in der Mitte der Meßstrecke, die mit einem Waagebalken ihre Kraft auf die Wägezelle überträgt. Der Waagebalken ist notwendig, um die Längskräfte abzufangen. Die Meßstrecke ist gleichmäßig mit Material belegt, über die Gurtspannung wird das Gewicht sehr genau auf die Meßrolle übertragen. Der ATLAN bekommt pro Waage zwei Signale: das Gewicht auf der Meßstrecke und Tachoimpulse vom Gurt. Es ist ohne Weiteres eine Genauigkeit von unter 0,5% erzielbar, wenn wenigstens 15 Sekunden lang dosiert wird. Nur sehr kleine Mengen sind naturgemäß mit Streuung behaftet. Im vornehmen Wiegebetrieb mit Zubringer statt des Silo-Abzugs sind sogar 0,1% Toleranz erzielbar, denn dabei entfallen die hohen Zugspannungen am Gurt. Bandwaagen brauchen viel Wartung. Dosierbandwaagen Im einfachsten Fall laufen die Bandwaagen verschieden lang, um das Rezept zu dosieren, aber es gibt auch die Möglichkeit, die Bandwaagen mit veränderlicher Geschwindigkeit so zu fahren, daß alle Bänder gleich lang laufen und dadurch schon ein Sandwich auf dem Sammelband erzeugen, das wird meist auch mit gestaffeltem Start kombiniert. Das Sandwich kommt dem folgenden Mischer sehr entgegen und ist die ideale Methode für kontinuierliche Mischanlagen. Solche Bandwaagen heißen Dosierbandwaagen, der Computer steuert die Bandgeschwindigkeit so, daß das Band schneller läuft, wenn weniger Material auf der Meßstrecke liegt und langsamer, wenn sie höher belegt ist. Dadurch wird ein gleichmäßiger Massenstrom erzeugt. Bei Mischanlagen müssen die Waagen der einzelnen Komponenten auch aufeinander Rücksicht nehmen und den Massenstrom verringern, wenn eines der Bänder Materialmangel hat, damit das Mischungsverhältnis nicht verfälscht wird. Dafür ist der ATLAN ideal, weil er in einem einzigen Gerät alle Informationen hat und alle Waagen gleichzeitig steuert, anstatt viele Einzelgeräte mit Feldbussen und ähnlich störanfälligen Techniken zu verknüpfen.

Andere kontinuierliche Waagen
Neben Bandwaagen gibt es noch Differential-Dosierwaagen mit Schnecken. Dabei wird der Vorratsbehälter auf eine sehr genaue, hoch auflösende Waage gestellt und der Computer stellt die Schneckengeschwindigkeit so ein, daß die Gewichtsabnahme gemäß dem Sollwert erfolgt. Während der Neubefüllung extrapoliert der Computer den letzten Entleer-Gradienten. Ein großer Vorratsbehälter braucht selten einen Füllzyklus, dafür muß die Waage eine höhere (relative) Auflösung haben, es ist also immer ein Kompromiß zu suchen. Statt der Schnecke können auch Zellenradschleusen usw. verwendet werden.

Eine andere gravimetrische Dosierung ist mit Coriolis - Waagen möglich. Dabei strömt das Schüttgut auf den Mittelpunkt einer waagerecht laufenden Scheibe und wird von der Fliehkraft nach außen geschleudert. Die Scheibe hat üblicherweise Schaufeln ähnlich wie ein Gebläse oder eine Zentrifugalpumpe. Das Drehmoment, das der Motor für die Rotation aufwenden muß, ist proportional dem weggeschleuderten Massenstrom. Dieses Verfahren wird oft für Getreide verwendet. Die Haupt-Fehlerquelle ist die Luft, die ebenfalls die Scheibe bremst. Billige Coriolis - Waagen verwenden die Stromaufnahme des Gleichstrommotors als Maß für das Drehmoment, genauere haben einen drehbar aufgehängten Motor mit Meßzelle für die Umfangskraft. Dabei entfällt der Fehler durch den Wirkungsgrad des Motors.

Prallplattenwaagen sind Bleche im Winkel von 45°, auf die von oben aus definierter Höhe das Material fällt. Das Auswertegerät integriert das Gewichtssignal über die Zeit.
 

Feuchtekorrektur  mit Bandwaagen

Die Integrationsmethode, die der ATLAN anwendet, ist ideal für die kontinuierliche Feuchtekorrektur, siehe weiter oben. Mit Bandwaagen ist die einzige wirklich physikalisch korrekte Feuchtekorrektur möglich, wenn die Feuchte stark schwankt.

Der Computer rechnet in jedem einzelnen Moment mit dem aktuellen Wasseranteil, ohne halbseidene Mittelwertsbildung. Und das Band ist auch ideal für die Feuchte - Meßsonden, weil es das Material kontinuierlich daran vorbei bewegt.

Aufwiegeverfahren

stehende Sammelbandwaage
Als Dosierorgane können in dieser Anordnung auch Klappen oder Schieber oder Schnecken verwendet werden, die Bänder im Bild sind nur eine der Möglichkeiten.

Ein stehendes Wiege - Sammelband muß viel Platz haben für die eingewogenen Komponenten. Es ist möglich, daß die gesamte Rezeptur aus einer einzigen Komponente besteht. Daher werden seitlich Bleche (grün gezeichnet) angeordnet. Es gibt zwar die Möglichkeit, bei großen Zuwaagen mit dem Band ein Stück vorzurücken, aber dafür muß vorne beim Auslauf auch genug Platz sein, sonst fällt bereits während der Dosierung Material hinunter, momit die Verwiegung verfälscht wird. Das Vorrücken hat mehrere Nachteile: Es muß ein drehzahl - veränderlicher Antrieb eingebaut werden, der viel Geld kostet. Beim Vorrücken geht ein Ruck auf die Waage, der das Wiege - Ergebnis beeinträchtigen kann.

Die Verwiegung mit dem stehenden Wiege - Sammelband wird zwar häufig angewendet, aber sie hat viele Nachteile. Die verlorene Höhe wegen des Platzbedarfs für die hohen Haufen ist einer davon. Der Antriebsmotor für die Entleerung muß außerordentlich groß ausgeführt werden, um die Losbrechkraft für das Gut an den Seitenblechen herzubringen, schließlich startet er unter Vollast. Und die Kräfte belasten die Wiegemechanik. Das stehende Sammelband muß statisch sehr robust und schwer konstruiert werden, und das ist eine Menge Tara für die Waage, mit niederfrequenten Schwingungen, die sich nur schwer ausfiltern lassen. Auch der schwere Antriebsmotor mitsamt seinem Getriebe muß mit gewogen werden.

Leider bauen viele Konstrukteure diese Art von Waagen mit 3 oder gar mehr Aufhängepunkten mit Wägezellen, und dadurch ist die ganze Konstruktion überbestimmt. Sie läßt sich nur schwer so justieren, daß alle Wägezellen mit derselben Kraft belastet werden. In der Praxis gibt es sogar richtige Fehlkonstruktionen, bei denen die Wägezelle in der Mitte des Bandes völlig überlastet wird. Und es ist gar nicht so einfach, die Überlastung zu erkennen, dazu sind teure Meßgeräte und gute Fachkenntnisse notwendig.

Die Segmentklappe ist das billigste Dosierorgan für verwogene Schüttgüter. Der Zylinder muß stark genug sein, die Klappe wieder zu schließen, das ist schwieriger als das Öffnen, obwohl das Gewicht des Gutes mit der ganzen Silohöhe darauf ruht. Oft wird ein Rüttler angebracht, um das Fließverhalten zu verbessern, aber der kann auch zur Verdichtung beitragen. Gefühl und Fachwissen sind gefordert.

Erfassung des fliegenden Materials

Zur Dosierung auf ein Sammelband oder in einen Behälter (Trichter) ist folgender technischer Zusammenhang wichtig: Das Material, das vom Dosierorgan zum Kegel bzw. Boden unterwegs ist, wird eigentlich nicht gewogen. Andererseits übt das Gut beim Auftreffen eine Kraft aus, die gewogen wird. Tatsächlich ist die Kraft genau so groß wie das Gewicht des "fliegenden" Gutes, solange ein gleichmäßiger Massenstrom eingehalten wird. Nur im ersten Moment, solange das Gut noch nicht aufgetroffen ist, könnte es zu einer Fehldosierung kommen.

Schädlich für die Dosiergenauigkeit ist jede Art von Unregelmäßigkeit im Massenstrom, wie sie durch zappelnde Schieber und Klappen verursacht werden, wie sie so gern als "Feinstrom" - Dosierung konstruiert werden.Auch Abzugbänder oder Schnecken mit "Feinstrom" - Geschwindigkeit sind ein Störfaktor. Mit solchen Fehlkonstruktionen muß der Feinstrom so weit reduziert werden, daß die Gesamtleistung der Anlage unbefriedigend ist.

Am schlimmsten jedoch sind Leitbleche und Prallbleche, die den freien Fall des Gutes umlenken sollen. Sie fangen die Kraft auf, die eigentlich auf die Waage drücken sollte, um das fliegende Material mit zu erfassen. Es hilft auch wenig, diese Leitbleche auf die Waage zu montieren, die oben beschriebene Gesetzmäßigkeit wird dadurch auf jeden Fall gestört.

Und solche Fehler lassen sich mit dem raffiniertesten Computerprogramm nicht mehr wegrechnen, auch wenn sich das so ein jungdynamischer WinNT - und Excel - Experte einbildet - "das kann doch kein Problem sein". Nur ein Hinweis auf die Komplexität: Bei Lieferbeton-Mischanlagen wird zB. 6 mal hintereinander das selbe Rezept gemischt, der Schüttkegel ist also 6 mal gleich hoch beim Dosierende. Bei Werksbeton-Mischanlagen kommen aber lauter verschiedene Rezepte hintereinander, was sich der Computer als "dynamischen Vorhalt" bei der einen Mischung ausgerechnet hat, kann bei der nächsten völlig danebengehen. Aber das hat halt in der Schule keiner gelernt, und der Schlosser, der die Prallbleche anschweißt, ist auch nicht zuständig für die Dosiergenauigkeit, "mir hamm ja an Kompjuta".

Es ist eine häufige Irrmeinung, daß der "Vorhalt" oder "Nachlauf" der Dosiersteuerung das fliegende Material berücksichtigen müsse. Das muß er nicht, er muß nur die Trägheit der Klappen und Schließer oder die Abschaltverzögerung der Bänder ausgleichen und die Trägheit der Waage, bzw. die Dämpfung, die wegen der Schwingungen eingebaut werden muß. Die Dämpfung führt immer dazu, daß die Anzeige etwas hinter dem tatsächlichen Gewicht auf der Waage nachhinkt. Und genau deshalb ist eine niederfrequente Schwingneigung der Waage so besonders lästig, weil dafür eine starke Dämpfung eingestellt werden muß.

laufendes Sammelband

Der wichtigste Vorteil dieser Konstruktion besteht darin, daß nie das ganze Mischgut auf dem Sammelband liegt, es kann daher filigraner konstruiert werden. Außerdem geht nicht auf der ganzen Länge die Bauhöhe verloren, es genügt eine Grube für den Auffangtrichter. Der Auffangtrichter wird mit dem Sammelband gemeinsam gewogen, das kann auch auf elektrischem Weg summiert werden. Der Antrieb für das Band ist bedeutend kleiner dimensionierbar, wie bei einer volumetrischen oder Bandwaagendosieranlage.

Die Gefahr, daß gerade in dem Moment der Abschaltmoment für das Dosierorgan liegt, wenn das Material vom Band in den Trichter fliegt und noch nicht aufgetroffen ist, ist relativ gering. Nur in diesem kurzen Moment ist Material im System, das nicht gewogen ist. Sobald es am Trichterboden auftrifft ersetzt die Aufprallkraft das Gewicht des Materials.
 

Feinstrom

ist die Reduzierung der Fördermenge am Ende des Dosiervorganges, knapp vor dem Erreichen des Sollgewichtes. Das dient dazu, die konstruktionsbedingten Trägheiten der Dosierorgane und die Dämpfung der Waage möglichst wenig auf die Dosiergenauigkeit wirken zu lassen.

Sehr schlecht ist der Feinstrom mit Segmentschiebern zu machen, wenn nicht ein zweistufiger Zylinder verwendet wird. Die Methode, den Schieber gegen Ende zappeln zu lassen und Haufen zu erzeugen, führt zu schlechteren Dosiergenauigkeiten als ohne Feinstrom.

SONDER - ENTWICKLUNG Fahrbare Betonmischanlage für Kontinue - Betrieb. Frequenzumrichter für Dosierbandwaagen, Zementschnecken und Wasser, stufenlos. Sandwich - Dosierung auf das S-Band. Keine verlorene Zeit für Mischer-Entleerung. Leistung 250 t/h LKW-Wechsel fliegend, das Haupt-Problem ist die Materialzubringung. Photo Pyhrn-Autobahn, nahe Wald am Schoberpaß. Die Materialzufuhr geschah hier vorwiegend über Förderbänder aus Siebmaschinen. Der Berg im Hintergrund ist mittlerweile durch die Mischanlage gelaufen, jetzt braust dort der Autoverkehr.

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