CH692152A5

CH692152A5 - Apparatus for monitoring and controlling the density of unbaked anode blocks.

Info

Publication number: CH692152A5
Application number: CH168797A
Authority: CH
Inventors: Heinz Caspelherr
Original assignee: Deutz Ag
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 2002-02-28
Also published as: DE19630874A1; DE19630874B4; FR2751991A1; FR2751991B1

Description

Die Erfindung ist auf eine Vorrichtung zur Überwachung und Steuerung der Dichte von ungebrannten Anodenblöcken, insbesondere für die Aluminium-Schmelzflusselektrolyse, bei ihrer Abformung und Verdichtung im Formkasten einer Rüttelmaschine, vorzugsweise einer Drehtischrüttelmaschine, gerichtet, wobei die Dichte der Anodenblöcke durch ständige Messung der Höhe des Anodenblocks während seiner Abformung berechnet und gesteuert wird und die Messung der Höhe mithilfe einer mit dem Deckgewicht des Formkastens verbundenen Deckgewichtsstange erfolgt. The invention is directed to a device for monitoring and controlling the density of unfired anode blocks, in particular for aluminum melt flow electrolysis, during their molding and compression in the molding box of a vibrating machine, preferably a rotary table vibrating machine, the density of the anode blocks being measured continuously by measuring the height of the Anode blocks are calculated and controlled during its taking and the height is measured using a cover weight rod connected to the cover weight of the molding box.

Um bei der Abformung von Anodenblöcken durch Rüttelverdichtung heisser körniger Rohmassen mit Bindemitteln zu gewährleisten, dass die abgeformten Anodenblöcke hinsichtlich ihrer Dichte und Endhöhe innerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen liegen und die Produktion von fehlerhaften Ausschussanodenblöcken selbst bei sich ändernden Parametern wie Temperatur, Bindemittelmenge und Körnungsaufbau der Rohmassen vermieden wird, wird in der DE 4 109 464 A1 vorgeschlagen, während des Abformvorgangs die Höhe der Anodenblöcke ständig zu messen und aus der ermittelten Höhe und dem Abfüllgewicht der Anodenblöcke die aktuelle Dichte zu berechnen. In order to ensure that anode blocks are molded by vibrating compaction of hot granular raw materials with binders, that the molded anode blocks are within the specified tolerance limits with regard to their density and final height and that the production of faulty scrap anode blocks is avoided even with changing parameters such as temperature, binder quantity and grain size of the raw materials is proposed in DE 4 109 464 A1 to continuously measure the height of the anode blocks during the molding process and to calculate the current density from the determined height and the filling weight of the anode blocks.

Die Berechnung geschieht in einem Mikroprozessor, in den die Daten der Höhenmessung einfliessen und der dann den Rüttelvorgang des gemessenen Anodenblocks und das Abfüllgewicht der jeweils nächstfolgenden Anodenblöcke steuert. Um während des Rüttelvorgangs die Höhe des Anodenblocks kontinuierlich zu messen, ist eine nach oben ragende Deckgewichtsstange mit dem Deckgewicht des Formkastens verbunden. Ein geeigneter Sensor, der am ortsfesten Maschinengerüst der Rüttelmaschine angeordnet ist, beispielsweise ein mit einem Reflektor zusammenarbeitender optoelektrischer Sensor, tastet während des Rüttelvorgangs (Verdichtungsvorgangs) die Position der Deckgewichtsstange ab. The calculation is carried out in a microprocessor, into which the data of the height measurement flow and which then controls the shaking process of the measured anode block and the filling weight of the next following anode block. In order to continuously measure the height of the anode block during the shaking process, an upright cover weight rod is connected to the cover weight of the molding box. A suitable sensor, which is arranged on the stationary machine frame of the vibrating machine, for example an optoelectric sensor working together with a reflector, scans the position of the cover weight rod during the vibrating process (compression process).

Aber auch andere Messsysteme, wie beispielsweise induktive oder kapazitive Wegaufnehmer, können zur Messung der Position der Deckgewichtsstange, d.h. der Höhe des Anodenblocks, zur Anwendung gelangen. Nachteilig bei diesen Systemen sind neben ihrer grossen Empfindlichkeit gegen Verschmutzung (Staub, Bindemitteldämpfe) und Erschütterungen, wie sie im Allgemeinen im rauen Betrieb von Rüttelmaschinen gegeben sind, ferner, dass sie einen grossen Messbereich, der bis zu 600 mm betragen kann, messtechnisch abdecken müssen und weiterhin, dass, da der Messsensor der genannten Messsysteme am ortsfesten Maschinengerüst der Rüttelmaschine angeordnet ist, die vertikale Rüttelbewegung des Rütteltisches in den Messwert mit einfliesst. Dies führt durch die damit verknüpften Änderungen des Abstandes zwischen dem ortsfesten Maschinengerüst und dem Rütteltisch häufig zu Fehlmessungen, die umso grösser sind, je grösser die Amplitude der Tischschwingung ist. But other measuring systems, such as inductive or capacitive displacement sensors, can also be used to measure the position of the cover weight rod, i.e. the height of the anode block. In addition to their great sensitivity to dirt (dust, binder vapors) and vibrations, such as are generally found in the rough operation of vibrators, these systems also have the disadvantage that they have to cover a large measuring range, which can be up to 600 mm and further that, since the measuring sensor of the measuring systems mentioned is arranged on the stationary machine frame of the vibrating machine, the vertical vibrating movement of the vibrating table is included in the measured value. Due to the associated changes in the distance between the stationary machine frame and the vibrating table, this often leads to incorrect measurements, which are greater the greater the amplitude of the table vibration.

Daher ist das bekannte System mit ortsfest am Maschinengerüst angeordnetem Sensor für weichere Federsysteme, wie sie in neueren Anlagen eingesetzt werden (Luftkissensysteme), zur Höhenmessung während des Vibrationsvorgangs nicht mehr geeignet. Therefore, the known system with a sensor fixed to the machine frame for softer spring systems, such as those used in newer systems (air cushion systems), is no longer suitable for height measurement during the vibration process.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die bekannte Vorrichtung der DE 4 109 464 A1 zur kontinuierlichen Höhenmessung der Blockanoden während ihrer Verdichtung beim Rüttelvorgang so weiterzubilden, dass eine einwandfreie kontinuierliche Höhenbestimmung der Blockanode ohne prozessbedingte Höhenmessungsschwankungen ermöglicht wird und weiterhin, dass die Messvorrichtung gegenüber Einflüssen, die im Betrieb der Rüttelmaschine begründet sind, wie Verschmutzung und Erschütterungen, weitgehend unempfindlich ist. It is an object of the invention to further develop the known device of DE 4 109 464 A1 for the continuous height measurement of the block anodes during their compression during the shaking process in such a way that a correct continuous height determination of the block anode is made possible without process-related fluctuations in height measurement and further that the measuring device is exposed to influences which are justified in the operation of the vibrating machine, such as contamination and vibrations.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. The stated object is achieved with the features of the characterizing part of claim 1. Advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims.

Durch die erfindungsgemässen Massnahmen, die Deckgewichtsstange, die über die gesamte Höhenmessstrecke mehrere unter ihrer Oberfläche eingearbeitete Messmarkierungen aufweist, von einem ringförmigen Formkörper, der einen berührungslos messenden, auf die Messmarkierungen ansprechenden elektronischen Sensor enthält und der auf der Haube des Formkastens montiert ist, berührungslos zu umschliessen, werden mit Vorteil die geschilderten Nachteile der bekannten Messanordnung aus der DE 4 109 464 A1 behoben. Denn durch die berührungslose Messung mit einem Sensor, der innerhalb eines ringförmigen Formkörpers eingearbeitet ist und der auf Messmarkierungen anspricht, die gleichfalls eingearbeitet sind, und zwar unter der Oberfläche der Deckgewichtsstange, ist ein Messsystem gegeben, das weitgehend gegenüber Verschmutzungen durch Bindemitteldämpfe und Stäube unempfindlich und störsicher im rauen Betrieb der Anodenabformung arbeitet. By means of the measures according to the invention, the cover weight rod, which has a plurality of measurement markings incorporated beneath its surface over the entire height measurement path, of a ring-shaped molded body which contains a non-contact measuring electronic sensor which responds to the measurement markings and which is mounted on the hood of the molded box enclose, the described disadvantages of the known measuring arrangement from DE 4 109 464 A1 are advantageously eliminated. Because the non-contact measurement with a sensor that is incorporated within a ring-shaped molded body and that responds to measurement markings that are also incorporated, namely below the surface of the cover weight rod, provides a measurement system that is largely insensitive to contamination by binder vapors and dusts and works in the rough operation of the anode impression.

Mit Vorteil sind bei diesem Messsystems mehrere Messmarkierungen in der Deckgewichtsstange eingearbeitet, sodass trotz der bis zu 600 mm langen Messstrecke mit hoher Empfindlichkeit die Höhe über die gesamte Messstrecke gemessen werden kann. With this measuring system, several measuring marks are advantageously incorporated in the cover weight rod so that the height can be measured over the entire measuring section with high sensitivity despite the measuring section up to 600 mm long.

Schliesslich wird durch die Massnahme, den Sensor nicht wie bei der bekannten Messanordnung der DE 4 109 464 A1 am ortsfesten Maschinengerüst der Rüttelmaschine anzuordnen, sondern auf die Haube des Formkastens zu montieren, erreicht, dass alle vertikalen Änderungen der Höhenlage der Deckgewichtsstange infolge von Vibrationen, Schwingungen und Höhenänderungen durch den Rüttelvorgang und/oder durch die Federelemente des Rütteltischs, die nicht von einer Höhenänderung der Blockanode verursacht werden, in gleicher Weise auch die Höhenlage des den elektronischen Sensor enthaltenden ringförmigen Formkörpers verändern, sodass diese Höhenänderungen nicht mehr in den Messwert einfliessen, sodass nun nur noch die tatsächliche Höhenänderung der Blockanode als Messwert erfasst wird. Finally, as a result of the measure not to arrange the sensor on the stationary machine frame of the vibrating machine as in the known measuring arrangement of DE 4 109 464 A1, but rather to mount it on the hood of the molding box, all vertical changes in the height position of the cover weight rod as a result of vibrations are achieved. Vibrations and changes in height caused by the vibrating process and / or by the spring elements of the vibrating table, which are not caused by a change in the height of the block anode, also change the height of the annular shaped body containing the electronic sensor, so that these changes in height no longer influence the measured value. so that now only the actual change in height of the block anode is recorded as a measured value.

Da der Sensor im ringförmigen Formkörper allen Rüttelbewegungen der Rüttelmaschine unterworfen wird, ist er besonders robust konstruiert und stellt damit ein gegenüber Erschütterungen unempfindliches elektronische Bauteil dar, das wartungsfrei zuverlässige Messwerte auch im schwingenden Zustand liefert. Since the sensor in the ring-shaped body is subjected to all the vibrations of the vibrating machine, it is of particularly robust construction and is therefore an electronic component that is insensitive to vibrations and that delivers reliable, maintenance-free measured values even when vibrating.

Wegen der aufgezwungenen Bewegung des Sensors infolge des Rüttelvorgangs ist die Übertragung der Messsignale vom Sensor zum Mikroprozessor nicht mit einer starren Leitung möglich. Erfindungsgemäss wird deshalb die Übertragung mit einer flexiblen Übertragungsleitung durchgeführt oder aber es wird mit Vorteil erfindungsgemäss die Übertragung drahtlos, beispielsweise über Funkwellen, vorgenommen. Because of the forced movement of the sensor as a result of the shaking process, the transmission of the measurement signals from the sensor to the microprocessor is not possible with a rigid line. According to the invention, the transmission is therefore carried out with a flexible transmission line, or the transmission is advantageously carried out wirelessly, for example via radio waves.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnungsfigur näher erläutert. Further advantages, details and features of the invention are explained in more detail using an exemplary embodiment with reference to a drawing figure.

In der Zeichnungsfigur ist schematisch ein Teil einer Rüttelmaschine in einem Vertikalschnitt dargestellt, und zwar im geschlossen Zustand während des Rüttelvorgangs. In the drawing figure, part of a vibrating machine is shown schematically in a vertical section, specifically in the closed state during the vibrating process.

Auf der Deckplatte 18 eines Rütteltisches 20 ist ein Formkasten 16 aufgesetzt, in dem die zu verdichtende heisse körnige Rohmasse mit Bindemittel 11 eingefüllt und mit dem Deckgewicht 17 belastet ist. Eine Haube 15 schliesst von oben den Formkasten gasdicht ab; unten liegt der Formkasten über eine Ringdichtung 19 gasdicht auf der Rütteltischplatte auf. Auf diese Weise wird verhindert, dass Bindemitteldämpfe, die während des Rüttelvorgangs aus der heissen körnigen Rohmasse mit Bindemittel 11 freigesetzt werden, unerwünscht austreten können. Durch Federelemente 23, auf die der Rütteltisch 20 auf einem Fundament 22 angeordnet ist, wird in Verbindung mit Schwingungserreger 21 der Rütteltisch 20 in vertikale Schwingungen versetzt, deren Amplitude durch die Federkonstante der Federelemente 23 festgelegt ist. Während des Rüttelvorgangs werden mit dem Rütteltisch 20 auch alle auf der Deckplatte 18 des Rütteltisches 20 angeordneten Anlagenteile (Formkasten 16, Haube 15, Deckgewicht 17, Deckgewichtsstange 10) sowie die eingefüllte körnige Rohmasse mit Bindemittel 11 gemeinsam in Schwingungen versetzt, wodurch die körnige Rohmasse mit Bindemittel 11 infolge der auf ihr liegenden Gewichtskraft von Deckgewicht und Deckgewichtsstange verdichtet und abgeformt wird. On the cover plate 18 of a vibrating table 20, a molding box 16 is placed, in which the hot granular raw material to be compressed is filled with binder 11 and loaded with the cover weight 17. A hood 15 closes the molding box from above in a gas-tight manner; the mold box lies gas-tight on the vibrating table top via an annular seal 19. In this way it is prevented that binder vapors which are released from the hot granular raw mass with binder 11 during the shaking process can escape undesirably. Spring elements 23, on which the vibrating table 20 is arranged on a foundation 22, in conjunction with vibration exciter 21, set the vibrating table 20 into vertical vibrations, the amplitude of which is determined by the spring constant of the spring elements 23. During the vibrating process, all the system parts arranged on the cover plate 18 of the vibrating table 20 (molded box 16, hood 15, covering weight 17, covering weight rod 10) and the filled-in granular raw mass with binder 11 are also vibrated together, so that the granular raw mass also Binder 11 is compressed and molded as a result of the weight of covering weight and covering weight rod lying on it.

Auf der Haube 15 ist nun erfindungsgemäss ein ringförmiger Formkörper 13 so angeordnet, dass er die Deckgewichtsstange 12 berührungslos umschliesst. Im Formkörper 13 ist ein elektronischer Sensor 14 so eingearbeitet, dass er auf Messmarkierungen 12, die unter der Oberfläche der speziell gefertigten Deckgewichtsstange 10 über eine gesamte Messstrecke angeordnet sind, anspricht und ein entsprechendes Messsignal über eine flexible Leitung 24 zu einem in der Zeichnung nicht dargestellten Mikroprozessor übermittelt. According to the invention, an annular shaped body 13 is now arranged on the hood 15 in such a way that it encloses the cover weight rod 12 without contact. In the molded body 13, an electronic sensor 14 is incorporated in such a way that it responds to measurement markings 12, which are arranged under the surface of the specially manufactured cover weight rod 10 over an entire measurement section, and a corresponding measurement signal via a flexible line 24 to a sensor not shown in the drawing Microprocessor transmitted.

Da der im Formkörper 13 enthaltene Sensor 14 in gleicher Weise wie die übrigen Anlagenteile, insbesondere in gleicher Weise wie die Deckgewichtsstange 10, in Schwingungen versetzt wird, wird als Messsignal nur die tatsächliche Höhenlage der Deckgewichtsstange übermittelt. Since the sensor 14 contained in the molded body 13 is made to vibrate in the same way as the other parts of the system, in particular in the same way as the cover weight rod 10, only the actual height of the cover weight rod is transmitted as the measurement signal.

Claims

1.Device for monitoring and controlling the density of unfired anode blocks, in particular for aluminum melt flow electrolysis, during their molding and compression in the molding box of a vibrating machine, preferably a rotary table vibrator, the density of the anode blocks being calculated by continuously measuring the height of the anode block during its molding and is controlled and the height is measured using a cover weight rod connected to the cover weight of the molding box, characterized in that the cover weight rod (10), which has a plurality of measurement markings (12) incorporated beneath its surface over the entire height measurement distance, from one on the hood (15) of the molding box (16) of a vibrating table (20) mounted annular shaped body (13), in which a non-contact measuring electronic sensor (14) responding to the measuring marks (12) is incorporated and the measuring signals of the sensor (14) in a microprocess flow into the sensor, is enclosed without contact.

2. Device according to claim 1, characterized in that the sensor (14) via a flexible transmission line (24) is detachably connected to the microprocessor.

3. Device according to claim 1, characterized in that the measurement signals of the sensor (14) can be transmitted wirelessly to the microprocessor.