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May 22, 2023

So wählen Sie den richtigen Feeder aus

Christopher D. Lewis, Vertriebsinnendienst und Marketing, Eastern Instruments | 20. Juli 2021 Die Auswahl des richtigen Zufuhrsystems für Ihren Betrieb kann eine Herausforderung sein. Sie fragen sich vielleicht: „Bei allen Arten von.“

Christopher D. Lewis, Vertriebsinnendienst und Marketing, Eastern Instruments | 20. Juli 2021

Die Auswahl des richtigen Zufuhrsystems für Ihren Betrieb kann eine Herausforderung sein. Sie fragen sich vielleicht: „Welche Art von Futterspender benötige ich bei all den Arten von Futterspendern?“ Die Auswahl kann so überwältigend sein, dass es einfacher sein kann, sich einfach für einen Feeder-Typ zu entscheiden, den Sie kennen. Möglicherweise haben Sie in der Vergangenheit für Anwendungen einen bestimmten Feedertyp gekauft. Wenn es an der Zeit ist, eine neue Bewerbung anzufordern, anstatt sich durch die endlosen Möglichkeiten zu wühlen, bekommen Sie vielleicht einfach das Gleiche, was Sie zuvor getan haben. Immerhin hat es bei der letzten Anwendung funktioniert, oder?

Nun, wenn die Antwort „vielleicht“ lautet, könnten Sie vielleicht Hilfe bei der Durchsicht Ihrer Optionen gebrauchen. Wenn Sie die Optionen nicht durchgehen, kann es sein, dass Sie mit der gleichen alten Sache zurückbleiben, die Sie auf lange Sicht mehr Geld und Zeit kosten kann.

Als Erstes müssen Sie herausfinden, was Ihre Ziele sind und was Sie von Ihrem Feed-System erwarten. Dann können Sie (Wortspiel beabsichtigt) die Vor- und Nachteile für jeden der Feeder-Typen, die Sie in Betracht ziehen, abwägen, um sicherzustellen, dass Sie den richtigen Feeder für Ihren Betrieb auswählen.

Was erwarten Sie dann von Ihrem Feeder? Feeder werden typischerweise zum Dosieren und Mischen verwendet. Bei der Chargenbildung werden in der Regel entweder Behälter gefüllt oder eine bestimmte Menge einer Zutat in eine Mischung oder einen anderen Prozess gegeben. Dies bedeutet, dass der Durchfluss auf der Grundlage eines vorgegebenen Sollwerts oder einer vorgegebenen Chargenmenge gestartet und gestoppt werden kann. Beim Mischen ist eine Steuerung auf Basis der Durchflussrate und nicht auf Basis einer Gesamtmenge erforderlich. Daher wird bei kontinuierlichen oder Mischanwendungen versucht, eine Durchflussrate auf der Grundlage eines vom Benutzer eingegebenen Durchflusssollwerts und nicht auf der Grundlage eines Summensollwerts aufrechtzuerhalten. Die Anforderungen an Ihren Futterautomaten hängen zum Teil davon ab, wie gut Ihr Futterautomat das Dosieren und/oder Mischen ermöglicht.

Obwohl es eine Vielzahl von Arten von Dosiergeräten gibt, die für Dosier- und Mischvorgänge verwendet werden, werden wir hauptsächlich volumetrische und gravimetrische Dosiergeräte besprechen, da es sich dabei um die am häufigsten vorkommenden und am leichtesten erhältlichen Dosiergerätetypen handelt. Volumetrische Dosierer sind in der Regel eine einfachere Art der Produktzufuhr. Sie umfassen eine Vielzahl von Förderertypen wie Zellradschleusen, Bänder, Schneckenförderer usw. Sie sind normalerweise auf eine bestimmte Geschwindigkeit eingestellt und eine Rate wird aus der Geschwindigkeit des Förderers abgeleitet. Volumetrische Dosierer sind relativ wartungsarm und – obwohl sie häufig an unterschiedliche Produkte oder Zufuhrraten angepasst werden – erfordern sie normalerweise keine Kalibrierung, da sie das Produkt nicht wirklich messen. Sie sind relativ kostengünstiger als gravimetrische Dosiergeräte, gerade weil sie keine Wiegekomponente enthalten. Der Nachteil besteht natürlich darin, dass sie das Produkt nie wirklich messen und daher in der Regel weniger genau sind. Bei vielen Arten von volumetrischen Dosierern werden Variablen wie Dichte, Produktgröße oder sogar die Produkttemperatur als konstant angenommen. Wenn Änderungen des Feuchtigkeitsgehalts, der Umgebungstemperatur oder sogar Änderungen im Prozess selbst beginnen, sich auf die Dichte des Produkts auszuwirken, beginnt die Genauigkeit jedes Dosiergeräts, das volumenbasiert zuführt, ins Wanken zu geraten.

Im Gegensatz zu volumetrischen Dosierern messen gravimetrische Dosierer die Masse und damit das Gewicht des durch sie fließenden Produkts. Auf diese Weise können die meisten gravimetrischen Dosierer die Durchflussrate und/oder die Gesamtmenge des Produkts besser steuern und sind daher genauer als volumetrische Dosierer. Wenn Genauigkeit für Ihren Prozess wichtig ist, ist ein gravimetrischer Dosierer sicherlich die bessere Option. Was ist dann ein gravimetrischer Dosierer? Der Begriff „gravimetrischer Dosierer“ ist ein allgemeiner Begriff, der sich auf verschiedene Arten von Dosierern beziehen kann. Zu den bekanntesten Arten von gravimetrischen Dosierern zählen Differenzialdosierer und Wiegebänder. Obwohl diese Arten häufig und mit einigem Erfolg eingesetzt werden, gibt es Einschränkungen in ihrer Wirksamkeit. Diese Einschränkungen haben ihre Ursache in der Messmethode, die diese Feeder-Typen verwenden. Deshalb werden wir uns als Alternative auch mit einem dritten Typ von gravimetrischen Dosierern befassen, dem zentripetalkraftbasierten Dosierer, der eine tolle Alternative sowohl zu Wiegebändern als auch zu Differenzialdosierern sein kann.

Ein Differenzialdosierer enthält typischerweise eine Abgabevorrichtung, einen Trichter, der eine Produktmenge aufnimmt, einen Wiegemechanismus und eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis.

Differenzialdosierer bestehen typischerweise aus einer Fördervorrichtung – normalerweise einer Schnecke oder Schnecke – einem Trichter, der eine Menge des zuzuführenden Produkts enthält, und einem Wiegemechanismus – normalerweise einem Satz Wägezellen – zum Wiegen die Schnecke und der Trichter, wenn das Material aus ihnen herausfließt. Wenn das Produkt den Feeder verlässt, wird die Gewichtsänderung des Systems oder der Gewichtsverlust gemessen. Im Laufe der Zeit wird dieser Gewichtsverlust als Rate extrapoliert und die Geschwindigkeit des Abgabegeräts wird moduliert, um die gewünschte Rate aufrechtzuerhalten. Für Abfüll- oder Dosieranwendungen kann das Gewicht auch über die Zeit summiert werden.

Ein wesentliches Merkmal der Konstruktion von Dosierern mit Differenzialdosierung ist ihre Fähigkeit, gleichzeitig große Gewichtsmengen – das Gewicht eines gesamten mit Produkt gefüllten Dosiersystems – sowie kleine, inkrementelle Änderungen dieses Gewichts, die den Durchfluss darstellen, zu messen Preis Ihres Produkts. Wenn der Größenunterschied zwischen dem Gesamtsystemgewicht und dem Gewichtsverlust relativ gering ist, kann ein Gewichtsverlustsystem recht genau sein. Die Auflösung der Waage ist jedoch ein weitaus größeres Problem, da der Unterschied zwischen dem Systemgewicht und dem Gewichtsverlust größer wird, da mit zunehmender Vergrößerung auch der Messfehler, der auf der Auflösung der Wägezelle basiert, zunimmt.

Konventionelle Erkenntnisse würden also nahelegen, dass der Produkttrichter so klein wie möglich sein sollte, um sicherzustellen, dass die Differenz zwischen Systemgewicht und „Gewichtsverlust“ so gering wie möglich ist. Mit abnehmender Trichtergröße entsteht jedoch ein weiteres Problem, insbesondere bei längeren Chargen/Füllungen oder bei kontinuierlichen Prozessen. Was passiert, wenn der Trichter leer ist? Offensichtlich muss es gefüllt werden. Während sich der Trichter füllt, kann der Differenzialdosierer jedoch nicht mehr gravimetrisch weiterfördern. Der Dosierer muss entweder mit einer konstanten Geschwindigkeit in der Nähe des gewünschten Sollwerts weiterlaufen – und wird so zu einem volumetrischen Dosierer – oder die Durchflussrate wird während des Nachfüllens des Trichters drastisch reduziert, um Fehler aufgrund des Nachfüllvorgangs zu minimieren. Diese „toten Winkel“ in der Produktion können schwerwiegende Störungen bei der Zufuhr verursachen, die zu fehlerhaften Mischungen, Fehlbefüllungen oder sogar Produktverschwendung führen können.

Ein Wiegeband besteht typischerweise aus einem Bandförderer und einem Futterzuführsystem, typischerweise einem Trichter und einer Regelung mit geschlossenem Regelkreis.

Ein Wägeband besteht typischerweise aus einem Bandförderer und einem Zufuhrsystem – manchmal einem Trichter –, das dem Band eine gleichmäßige und konsistente Materialzufuhr zuführt. Ein Regelkreis misst sowohl die Bandgeschwindigkeit als auch das Gewicht des über das Band laufenden Materials. Unter Verwendung der Bandgeschwindigkeit und des gemessenen Gewichts als Eingaben kann die Bandgeschwindigkeit moduliert werden, um die Durchflussrate für den kontinuierlichen Betrieb zu steuern, oder für Chargen- und Abfüllvorgänge gestartet und gestoppt werden.

Während Wiegebänder nicht die Methode der Gewichtsabnahme verwenden, um die Durchflussrate und die Gesamtmenge der Produkte zu messen, verfügen sie über einen Abschnitt ihres Bandförderers, der mit Wägezellen ausgestattet ist. Da sie gleichzeitig sowohl das Bandfördersystem als auch das durchlaufende Produkt wiegen, unterliegen sie hinsichtlich der Waagenauflösung ähnlichen Einschränkungen wie die Differenzialdosierwaage. Darüber hinaus können sich Produktansammlungen auf den Walzen und anderen Schlüsselkomponenten auf die Messfähigkeiten und damit auf die Genauigkeit auswirken. Ein weiterer Nebeneffekt der Tatsache, dass das Wägeband mit Wägezellen ausgestattet ist, besteht darin, dass mehrere Sekunden – oder länger, abhängig von der Bandgeschwindigkeit – Material auf einmal gewogen wird. Dabei wird das Durchflusssignal konstruktionsbedingt gemittelt. Auf lange Sicht führt diese Mittelwertbildung möglicherweise nicht zu großen Ungenauigkeiten, bei kurzen Chargen oder Mischungen können die Ungenauigkeiten jedoch verheerende Folgen haben.

Ein zentripetalkraftbasierter Förderer funktioniert durch die Integration eines Durchflussmessgeräts mit gekrümmtem Weg und einer Steuervorrichtung wie einem Kontrolltor, einem Vibrationsförderer usw. in einem einzigen, multifunktionalen Förderer.

Ein auf Zentripetalkraft basierender Förderer funktioniert durch die Integration eines Durchflussmessgeräts mit einem Steuergerät wie einem Kontrolltor, einem Vibrationsförderer oder einem anderen Gerät in einem einzigen, multifunktionalen Förderer. Nachdem das Produkt durch den Steuervorrichtungsteil der Zuführung geflossen ist, fließt es durch den Durchflussmessteil, wo es um einen gekrümmten Fließweg gezwungen wird. Diese Bewegung erzeugt eine Zentripetalkraft, die dem Massenstrom des Produkts entspricht. Der Dosierer integriert dieses Massendurchflusssignal in ein geschlossenes Kreislaufsystem, in dem die Durchflussrate moduliert werden kann, um eine Durchflussrate aufrechtzuerhalten und den Durchfluss basierend auf einem Gesamtsollwert zu starten und zu stoppen.

Das Design zentripetalkraftbasierter Dosiergeräte bedeutet, dass sie nicht gleichzeitig das Gewicht des gesamten Dosiersystems und des durchfließenden Produkts messen müssen. Stattdessen messen zentripetalkraftbasierte Dosierer nur das Produkt, das gerade durch sie fließt. Somit kann der Messteil des Dosierers – typischerweise eine Wägezelle – speziell für die Anwendung und die Durchflussrate, für die der Dosierer verwendet wird, dimensioniert werden. Auf der Zentripetalkraft basierende Zuführgeräte sind von Natur aus weniger anfällig für Einschränkungen bei der Auflösung der Wägezelle, die – unter den richtigen Umständen – die Genauigkeit eines Zuführgeräts beeinträchtigen können. Zentripetalkraftbasierte Dosierer können auch über den gesamten Durchflussratenbereich für Dosierer dieser Größe linearisiert werden, wodurch sie über einen noch größeren Durchflussbereich noch genauer und mit einem noch höheren Turndown-Verhältnis arbeiten.

Darüber hinaus reagieren Dosierer mit Gewichtsverlust oft langsamer auf Änderungen der Durchflussrate als Dosierer mit Zentripetalkraft. Differenzialdosierer messen die gesamte Produktmenge, die durch sie hindurchfließt, und berechnen dann die Ableitung dieser Gesamtmenge, um die Durchflussrate zu berechnen. Eine Ableitungsrechnung verstärkt die Durchflussänderungen und übertreibt sie stark. Um diese Übertreibung auszugleichen, filtern oder glätten viele Differenzialdosierer das Geschwindigkeitssignal, was die Reaktionszeit des Dosierers verkürzt und die Verzögerung der Reaktionszeit des Dosierers erhöht. Umgekehrt können zentripetalkraftbasierte Förderer das Signal ihrer Wägezelle direkt mit dem Massendurchfluss korrelieren und verfügen daher über äußerst schnelle Reaktionszeiten. Aufgrund ihrer Konstruktion messen zentripetalkraftbasierte Dosierer die Durchflussrate und integrieren sie, um mathematisch den Gesamtdurchfluss zu berechnen. Dies ist das Gegenteil der Funktionsweise von Dosierern mit Verlustabnahme. Da die Durchflussrate direkt gemessen wird, erfolgt die Reaktion auf Änderungen der Durchflussrate nahezu augenblicklich. Das bedeutet, dass zentripetalkraftbasierte Dosierer eine äußerst präzise Steuerung der Durchflussrate ermöglichen, unabhängig davon, ob sie für lange, kontinuierliche Mischungen oder für kurze Chargen oder Füllungen verwendet werden.

Ein weiterer Vorteil der Messtechnik der zentripetalkraftbasierten Zuführung besteht darin, dass sie normalerweise keinen zusätzlichen Trichter oder Vorratstank erfordert. Das bedeutet, dass sie in der Regel direkt nach vorhandenen Behältern, Lagertanks oder Silos installiert werden können, ohne dass zusätzlicher vertikaler Raum erforderlich ist. Da zentripetalkraftbasierte Feeder direkt nach vorhandenen Lagerbehältern installiert werden können, bedeutet dies, dass die Stapelanforderungen für diese Feedertypen in der Regel äußerst gering sind. Da der Zufuhrtank oder -behälter außerdem nicht über Wägezellen verfügt, wird die gravimetrische Messung des Produkts unabhängig davon fortgesetzt, ob der Behälter oder das Silo gerade wieder aufgefüllt wird oder nicht.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass für Futtermittelanwendungen, bei denen die Genauigkeit bei der Auswahl eines Zuführgeräts möglicherweise nicht so wichtig ist wie die Kosten, ein volumetrischer Dosierer eine wirtschaftlich sinnvolle Lösung ist, insbesondere für gleichmäßigere und konsistentere Produkte, bei denen keine wesentlichen Änderungen auftreten würden Produkteigenschaften wie Dichte, Größe oder Form. Wenn es jedoch auf Genauigkeit ankommt, sind gravimetrische Dosiergeräte sicherlich die genauere und zuverlässigere Lösung. Differenzialdosierwaagen und Wiegebänder sind traditionell die erste Wahl bei der gravimetrischen Dosierung und können sich in bestimmten Situationen und Umständen als genau erweisen. Eine Alternative ist jedoch ein relativ neuer Typ von Dosierern, der so genannte zentripetalkraftbasierte Dosierer, der in fast allen Situationen genau arbeitet wie Differenzialdosierer und Waagen, aber auch in vielen Situationen, in denen Verluste auftreten, genau funktioniert Bei Gewichtsdosierern und Waagen ist dies nicht der Fall. Wenn Sie auf der Suche nach einem Feeder sind und Bedenken gegenüber den herkömmlichen Angeboten haben oder vielleicht etwas anderes ausprobieren möchten, ist ein zentripetalkraftbasierter Feeder vielleicht das Richtige für Ihre Anwendung.

Christopher D. Lewis arbeitet im Innendienst und Marketing für Eastern Instruments (Wilmington, NC). Für weitere Informationen rufen Sie 910-392-2490 an oder besuchen Sie Easterninstruments.com.

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