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Verfahren und Vorrichtung zum Regeln einer Mühle mit Luftstromsichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zum Regeln einer Mühle, insbesondere
einer Trommelmühle, mit Luftstromsichtung, bei der ein die Mahlkammer durchquerender
Luftstrom das Mahlgut austrägt und zu einem Sichter befördert, wobei der Füllungsgrad
der Trommel einem zuvor festgelegten Arbeitspunkt entsprechend durch kontinuierlich
gesteuerte Mahlgutzufuhr im wesentlichen konstant gehalten wird und die Menge des
Luftstroms entsprechend seinem Zustand geregelt wird.
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Es sind an sich Verfahren und Vorrichtungen bekannt, mit denen der
Mühlenbetriebszustand auf einem gewünschten Arbeitspunkt konstant gehalten werden
kann, um eine möglichst weitgehende Zerkleinerung und eine bestimmte Verteilung
der Partikelgröße im ausgetragenen Mahlgut zu erzielen. Untersuchungen des Betriebsverhaltens
und der Steuerung der Luftstromaustragsvorrichtungen haben gezeigt, daß sich erhebliche
Produktionssteigerungen erzielen und Betriebsschwierigkeiten durch geeignete Regelung
der Luft im Belüftungssystem vermeiden lassen.
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Bei einer im Trockenverfahren arbeitenden Mühle beeinflußt die darin
verwendete Luft bzw. das sonstige gasförmige Medium den Mahlvorgang auf dreierlei
Weise: a) Die Luftgeschwindigkeit wirkt sich auf das Austragvermögen für die Mahlgutpartikel
aus, die mehr als einem bestimmten Strömungs-Schleppfähigkeits-Faktor (Größen-Schleppfähigkeits-Oberflächen-Faktor)
entsprechend zerkleinert sind.
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b) Der Massenstrom der Luft am Mahlkammeraasgang ist von Einfluß auf
die Fähigkeit, das Mahlgut suspendiert zu halten.
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c) Luft-Temperatur und -Feuchtigkeit beeinflussen die Fähigkeit des
Luftstroms, Feuchtigkeit oder sonstige Stoffe zu absorbieren oder abzulagern.
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Dabei soll zwecks günstigster Arbeitsweise der Mühle das gewünschte
Erzeugnis aus der Mühle ausgetragen, vom Luftstrom weiterbefördert und eine Ansammlung
von Luftfeuchtigkeit in der Mühle bzw. im Mahlgut vermieden werden. Dies wird nach
der Erfindung dadurch erreicht, daß der Luftstrom in Abhängigkeit von den sich ändernden
Vermahlungseigenschaften des aufgegebenen Mahlgutes kontinuierlich bezüglich seiner
Geschwindigkeit in der Mahlkammer, bezüglich seines Massestromes am Mahlkammerausgang
und bezüglich seiner Temperatur und Feuchtigkeit gesteuert wird. Beim Betrieb einer-
solchen Mühle in gemäßigtem Klima schwanken die atmosphärischen Bedingungen von
Tag zu Tag oder von Tag zu Nacht nicht sehr erheblich. Dabei ändern sich die hier
interessierenden Eigenschaften der Luft nicht so stark, daß sie einen merklichen
Einfluß auf den Wirkungsgrad der Mühle haben. Die dem Luftstrom durch Reibung innerhalb
der zu zerkleinernden Mühlenfüllungen und durch Reibung innerhalb der Luftführungen
zugeführte Wärmemenge reicht dabei aus, um eine Sättigung der umgewälzten Luft mit
Feuchtigkeit zu verhindern. Auch die Änderungen der Umgebungstemperatur und der
Temperatur des zugeführten Mahlgutes verändern hierbei die Lufteigenschaften nicht
in nennenswertem Maße.
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Bei einem Betrieb in einem Klima mit schrofferen Unterschieden kann
dagegen die Leistung der Mühle stark beeinträchtigt werden, weil die Luft das-Mahlgut
nicht genauso schnell, wie es erzeugt wird, aus der Mühle austragen kann. Auch eine
Feuchtigkeitsanreicherung kann hierbei in der Mühle entstehen, die sich nachteilig
auswirkt.
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Die eingangs erwähnten bekannten Regelungen beeinflussen nur den Füllungsgrad,
berücksichtigen aber nicht die für den Mühlenbetrieb wesentlichen Eigenschaften
des Luftstromes. Mit den angegebenen
Mitteln werden demgegenüber
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen,
mit welchen die Eigenschaften der umgewälzten Luft so eingestellt und geregelt werden,
saß sich unabhängig von Schwankungen der Umgebungstemperatur und der Feuchtigkeit
und auch unabhängig von Schwankungen im Charakter und im Zustand des Mühlenaufgabegutes
eine wirkungsvolle Austragung und Weiterleitung des Mahlgutes ergibt.
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Zweckmäßigerweise wird das Verfahren nach der Erfindung so ausgebildet,
daß die relative Feuchtigkeit der umgewälzten Luft durch Abziehen von Umlaufluft
und durch Ersetzen mit Frischluft innerhalb eines vorbestimmten Bereiches gehalten
wird, wobei die Temperatur der umgewälzten Luft vorzugsweise auf einem wesentlich
über der Temperatur der Umgebung liegenden Wert gehalten wird.
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Bei einer Mühle, bei der aus der vom Luftstrom ausgetragenen Mahlgutmenge
kontinuierlich ein als Grobgut angefallener Teil abgeführt wird, ist es zweckmäßig,
das Verfahren so auszugestalten, .daß zur indirekten Erfassung der Luftgeschwindigkeit
in der Mahlkammer die im Trichter je nach Zeiteinheit anfallende Grobgutmenge kontinuierlich
gemessen und mit einem dem idealen Arbeitspunkt entsprechenden Sollwert verglichen
wird, der einen festen Verhältniswert zwischen der aufgegebenen Mahlgutmenge und
der Grobgutmenge verkörpert.
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Das Verfahren nach der Erfindung kann in der Weise weitergebildet
werden, daß zur Einstellung des Massestromes der Transportluft am Mahlkammerausgang
zusätzlich zur Umluftmenge, die die in der Mühle erforderliche Luftgeschwindigkeit
aufrechterhält, eine zweite Luftmenge, vorzugsweise in Form von Luftstrahlen, zugeführt
wird, die groß genug ist, um zusammen mit der Umluftmenge zerkleinertes Mahlgut
von ausgewählter Größenordnung zum Sichter zu fördern.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,
bei der die Ansaugleitung eines Hauptlüfters mit einem an dem Mühlenaustragstutzen
angeschlossenen Sichter und einem Mahlgutsammler verbunden ist, kann so ausgebildet
werden, daß die Ansaugleitung des Hauptlüfters mit einer Drosselklappe versehen
ist, die mittels einer Verstelleinrichtung in Abhängigkeit von der Tragfähigkeit
der Luft betätigt wird, und daß von drei an der Druckseite des Hauptlüfters angeschlossenen
Leitungen eine als Luftrückführleitung mit dem Ein- ; laßstutzen der Mühle, eine
als Nebenschlußleitung mit dem Auslaßstutzen der Mühle und eine als Abströmleitung
über einen Absauglüfter und gegebenenfalls einen Staubabscheider mit der Außenluft
verbunden ist, wobei in der Abströmleitung eine Drosselklappe liegt, .die mittels
einer Verstelleinrichtung in Abhängigkeit vom Zustand der Luft eingestellt wird,
und daß an der Abzweigstelle von Luftrückführleitung und Nebenschlußleitung eine
Drosselklappe vorgesehen ist, die mittels einer Verstelleinrichtung in Abhängigkeit
von der Luftgeschwindigkeit in der Mahlkammer betätigt wird und auf das Verhältnis
der sich auf diese beiden Leitungen verteilenden Luft einwirkt.
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Dabei kann in der Abströmleitung zwischen dem Absauglüfter und der
Einmündung einer den Auslaß des Absauglüfters mit dem Einlaß verbindenden Rückführleitung
ein Venturi-Naßabscheider vorgegesehen sein. Zweckmäßigerweise ist dabei die Rückführleitung
mit einer Drosselklappe versehen, die durch eine Verstelleinnchtung in Abhängigkeit
von der relativen Feuchtigkeit der Luft bzw. der Staubkonzentration der Luft in.
der Luftrückführleitung zur Mühle betätigt wird.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich dadurch,
daß der Luftsichter als Steigsichter ausgebildet ist und die für ihn benötigte Luft
über eine mit Sichterventilator und einer einstellbaren Drosselklappe versehene
Leitung von der Luftrückführleitung unmittelbar an der Druckseite des Hauptlüfters
abgezweigt wird.
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Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn zum Konstanthalten der Förderleistung
des Hauptlüfters ein Differentialdruckfühler vorgesehen ist, der über einen Regler
auf die dem Hauptlüfter zugeordnete Drosselklappe einwirkt.
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Bei einer solchen Mahlanlage kann zur Sollwertverstellung des Reglers
ein in Abhängigkeit von der je Zeiteinheit zugeführten Mahlgutmenge arbeitender
elektrischer Signalgeber vorgesehen sein, der bewirkt, daß die Förderleistung des
Hauptlüfters bei Vergrößerung der durchschnittlich je Zeiteinheit zugeführten Mahlgutmenge
erhöht, bei Verkleinerung der durchschnittlich je Zeiteinheit zugeführten Mahlgutmenge
jedoch auf dem manuell eingestellten Wert gehalten wird.
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Zweckmäßigerweise wird eine solche Mahlgutanlage so ausgebildet, daß
für die Verstellung der an der Nebenschlußleitung vorgesehenen Drosselklappe eine
Regelvorrichtung vorgesehen ist, die dafür sorgt, daß die die Mahlkammer durchströmende
Luft im wesentlichen eine festgelegte, konstante Geschwindigkeit aufweist.
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Zur indirekten Erfassung der in der Mahlgutkammer herrschenden Luftgeschwindigkeit
und zur Erzeugung eines der Luftgeschwindigkeit proportionalen Signals kann dabei
ein Förderband zur Abfuhr des im Sichter ausgeschiedenen Grobgutes und und eine
Wägevorrichtung mit elektrischem Signalgeber dienen. Dabei wird zweckmäßigerweise
die Anordnung so getroffen, daß zur Festlegung des einer gewünschten Luftgeschwindigkeit
in der Mahlkammer entsprechenden Bezugswertes ein proportional zur Materialzufuhr
zur Mühle arbeitender elektrischer Signalerzeuger vorgesehen ist.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist die Anordnung
so getroffen, daß zur Betätigung der -in der Abströmleitung vorgesehenen Drosselklappe
in der Ansaugleitung des Hauptlüfters ein Temperaturfühler vorgesehen ist, der über
einen Stellmotor die Drosselklappe für steigende Temperaturen im öffnenden und für
fallende Temperaturen im schließenden Sinne verstellt.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Mahlanlage so auszubilden,
daß zur Betätigung der in der Abströmleitung vorgesehenen Drosselklappe ein Temperaturfühler
vorgesehen ist, der die Lufttemperatur am Auslaß des - Venturi Naßabscheiders mißt
und bei bleibenden Abweichungen dieses Meßwertes von einem zuvor festgelegten Bezugswert
über einen Stellmotor die Drosselklappe für steigende Temperaturen im öffnenden
und für fallende Temperaturen im schließenden Sinne verstellt.
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Schließlich kann die Mahlanlage nach der Erfindung auch noch in der
Weise abgeändert ergänzt werden, daß zur Betätigung einer im Belüftungskreis
vorgesehenen
Heizvorrichtung ein Temperaturfühler (T1, T#) vorgesehen ist, der beim Absinken
der Temperaturdiferenz zwischen der Temperatur am Auslaß des Venturi-Naßabscheiders
und der Temperatur am Einlaß des Hauptlüfters unter einen zuvor festgelegten Wert
die Heizvorrichtung einschaltet und so lange eingeschaltet hält, bis die Abschaltung
durch einen im Belüftungskreis angeordneten übertemperaturschalter erfolgt.
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Zum Stande der Technik sei hier noch erwähnt, daß Mühlenregelungen,
die in Abhängigkeit von den sich ändernden Vermahlungseigenschaften des aufgegebenen
Mahlgutes arbeiten, bereits bei Mühlenanlagen für Kesselfeuerungen bekanntgeworden
sind. Hierbei sind jedoch völlig andere Probleme zu lösen, da die maximale Austragsleistung
hierbei nebensächlich ist und es auf eine Anpassung der Kohlenstaubmühlen an den
Wärmebedarf des Kessels ankommt. Für Trommelmühlen zur Erzeugung von trockenem,
pulverförmigem Gut ist es ferner auch schon bekanntgeworden, den Luftstrom bezüglich
seiner Geschwindigkeit, seiner Temperatur und seiner Feuchtigkeit zu regeln. Eine
Steuerung der Tragfähigkeit, d. h. des Massestroms am Mahlkammerausgang, ist aber
noch nicht bekanntgeworden. Gerade diese zusätzliche Steuerung ist im vorliegenden
Falle besonders wichtig, .da andernfalls das gemahlene Gut in den Austragsleitungen
abgelagert wird, um von dort bis zu einem gewissen Grade in die Mühle zurückzufallen.
Dieses zurückfallende, feingemahlene Gut bildet eine Umlaufbelastung, die zu einem
übermahlen und zu einem Absinken der Mühlenleistung führt. Nur durch die Anwendung
der vorliegenden Erfindung lassen sich die angetriebenen idealen Betriebsbedingungen
erzielen.
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Nachstehend wird kurz erläutert, auf welche Weise die drei wesentlichen
Eigenschaften der Luft im gewünschten Sinne geregelt werden können.
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Regelung der Luftgeschwindigkeit Wird die Luftgeschwindigkeit in der
Mahlkammer konstant gehalten, so bleibt die ausgetragene Menge an Mahlgutpartikeln
konstant, die mehr als einem bestimmten Strömungs - Schleppfähigkeits - Faktor (Größen-Gewichts-Oberflächen-Faktor)
entsprechend zerkleinert sind. Wird außerdem der Mühlenbetriebszustand mittels einer
automatischen Aufgabesteuerung konstant gehalten, so bleibt auch der Füllungsgrad
der Mühle konstant, und die Gesamtmenge des ausgetragenen Mahlgutes hängt von der
Vermahlbarkeit des Aufgabegutes ab.
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Bei relativ gleichförmiger Vermahlbarkeit des Erzes erzielt man bei
konstanter Luftgeschwindigkeit eine im wesentlichen konstante, ausgetragene Mahlgutmenge.
Die Luftgeschwindigkeit wird nun so gewählt, daß eine bestimmte Menge in Übergröße
aus der Mühle abgezogen und gewünschtenfalls erneut in Umlauf gebracht wird.
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Änderungen des atmosphärischen Druckes und der Lufttemperatur verändern
die volumetrische Förderleistung des den Luftstrom bewegenden Lüfters und ändern
die in Übergröße anfallende Materialmenge. Zur Regelung der Luftgeschwindigkeit
wird daher die je Zeiteinheit in Übergröße anfallende Materialmenge gemessen und
die Luftzufuhr zur Mühle so gesteuert, daß sich eine konstante Materialmenge ergibt.
Bei gleichförmiger Mahlgutzufuhr kann beispielsweise die Steuerung mit Hilfe einer
integrierenden Wägevorrichtung erfolgen, welche ein elektrisches Signal erzeugt,
das entsprechend der in der Zeiteinheit zurückgeführten Menge von Partikeln in übergroße
über einen relaisgesteuerten Motor und eine Drosselklappe die durch die Mühle strömende
Luftmenge regelt. Für eine ausreichende Zeitkonstante kann in der Anlage ein Verzögerungs-
oder Integrationsglied vorgesehen sein. Durch Einstellung von Hand läßt sich ein
Bezugspunkt für die Regelung festlegen, um die Menge der in übergroße rückgeführten
Partikeln auf einen beliebigen, gewünschten Wert zu halten.
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Bei ungleichförmigem Mahlgut, das schwankende ausgetragene Mahlgutmengen
ergibt, kann dieser Bezugspunkt auf einem Wert gehalten werden, welcher der je Zeiteinheit
zugeführten Mahlgutmenge proportional ist.
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Die Regelung der Luftgeschwindigkeit kann auch durch Messung der Geschwindigkeit
des Luftstroms in der Rückführleitung oder des Druckabfalls in dieser Leitung erfolgen.
Günstiger aber ist die Regelung in Abhängigkeit von :der Menge der je Zeiteinheit
erzeugten übergroßen Partikeln, die sich mit einer Gesamtsteuerung gemäß der Erfindung
besser kombinieren läßt.
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Regelung des Luftmassestroms Bei sehr feiner Vermahlung erfordert
der Transport des Mahlgutes zum Sichter eine Luftmenge, die größer ist als die durch
die Mühle hindurchgeleitete Luft, und deshalb wird in den- Luftkreislauf hinter
der Mühle eine weitere Luftmenge eingespeist. Diese muß die durch die Mühle strömende
Luft mit einem solchen Betrag vergrößern, daß die Gesamtluftmenge unter angemessener
Sicherheit für das Gesamtgewicht des zu befördernden Mahlguts ausreicht. Im allgemeinen
kann 1 kg Mahlgut mit 1 bis 5 kg Luft befördert werden, wobei um so mehr Luft erforderlich
wird, je mehr die Durchschnittspartikelgröße des Mahlgutes wegen der unteren Grenzgeschwindigkeit
der größeren Partikeln im Luftstrom anwächst. Wenn die zu transportierenden Mahlgutpartikeln
größer werden, muß der Luftstrom auch dem Umstand Rechnung tragen, daß die Beschleunigung
der Partikeln auf Grenzgeschwindigkeit eine beachtliche Zeit erfordert. Demzufolge
ist die Durchschnittsgeschwindigkeit der Partikeln in den dicht bei der Mühle angeordneten
Teilen der Austragleitungen merklich geringer, und dort ergibt sich im Verhältnis
von Feststoffen zu Luft, welches größer ist als an irgendeiner anderen Stelle des
Mühlensystems. Hier liegt also ein kritischer Punkt der Anlage.
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Um dem Rechnung zu tragen, wird die hinter dem Mahlgut einzuspeisende
Luft so dicht wie möglich neben dem Mühlenauslaß eingeleitet, und zwar an den Seitenwänden
und der Bodenfläche der Hauptluftführung, sowie mit höherer Geschwindigkeit, als
sie der Hauptluftstrom aufweist. So wird eine örtliche Konzentration von Feststoffen
im Luftstrom werhindert.
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Die Regelung des Luftmassestroms am Mahlkammerausgang kann mit Hilfe
des Druckabfalls an einem geeigneten Abschnitt der Luftführungen erfolgen. Zwischen
der Luftleitung vor dem Sichten und der die Luft zum Hauptleiter zurückführenden
Leitung
wird mittels eines Differenzdruckreglers die Drosselklappe des Hauptlüfters so eingestellt,
daß eine bestimmte Druckdifferenz aufrechterhalten wird. Bei gleichförmigem Mahlgut
kann die Steuerung von Hand erfolgen.
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Bei nicht gleichförmigem Mahlgut wird der Bezugspunkt der Steuerung
selbsttätig proportional zum Zuwachs der je Zeiteinheit zugeführten Mahlgutmenge
vergrößert. Hierzu kann ein gewichtsabhängiges Signal dienen, das von einer mit
dem Aufgabeförderband gekuppelten Wägevorrichtung abgeleitet wird.
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Regelung von Temperatur und Feuchtigkeit Die Luftfeuchtigkeit, ihre
Temperatur und die Sättigung mit Staub sind einesteils voneinander abhängig, andernteils
auf den Wirkungsgrad von Einfluß, und daher sollte die durch einen Zyklon-Sammler
strömende Luft eine relative Feuchtigkeit von 40 bis 80% und eine etwas über die
Umgebungstemperatur liegende Eigentemperatur aufweisen. Die Lufttemperatur darf
aber nicht zu wesentlichen Wärmeverlusten durch Strahlung führen. Durch die Luftrückführleitungen
darf nur möglichst wenig Luft abströmen, jedoch immerhin so viel, daß in der Luftleitung
am Mühleneinlaß ein geringer Unterdruck erzeugt wird; allerdings soll hierbei dem
Luftstrom von außen keine zusätzliche Wärme zugeführt werden. Unter diesen Umständen
enthält die Luft in den Rückführleitungen nur eine geringe Staubmenge, verbraucht
die Mahlanlage die geringstmögliche Energie und wird der Mahlvorgang in der Mühle
nicht durch Ablagerung von Feuchtigkeit ungünstig beeinf(ußt.
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Das Belüftungssystem ist daher so zu regeln, daß Änderungen der Temperatur
und der Feuchtigkeit der Außenluft kompensiert werden, wobei gleichzeitig auch Änderungen
des Feuchtigkeitsgehaltes und der Temperatur des zugeführten Mahlgutes zu berücksichtigen
sind.
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Wenn längere Zeit bei außerordentlich trockenem Klima kaltes Wetter
herrscht, kann es vorkommen, daß die obenerwähnte minimale Abfuhr der Luft nicht
mehr ausreicht, um die Staubmenge in, der Luftrückführleitung gering zu halten.
In diesem Falle kann man die Luftabfuhr von Hand heraufsetzen. Ist Wasser verfügbar,
so kann es in die Anlage eingebracht werden. Beide Möglichkeiten lassen sich selbsttätig
steuern, und zwar in Abhängigkeit von einer im Luftkreis angeordneten Meßvorrichtung
für die relative Feuchtigkeit, welche die Abströmdrossel öffnet oder der Anlage
Feuchtigkeit zuführt.
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Bei kaltem und/oder nassem Klima kann die Feuchtigkeitszunahme in
der Mühle den Betrieb beeinträchtigen, da dann die feinen Partikeln aneinander oder
an den Mühlenwandungen kleben. Bis zu 2 bis 50/w Feuchtigkeit sind in der Mühlenanlage
zulässig. Bei größerem Feuchtigkeitsgehalt kann der Luftstrom dazu verwendet werden,
einen entsprechenden Feuchtigkeitsüberschuß zu verdampfen, doch muß hierzu die an
der Mahlgutzufuhrrutsche der Mühle zugeführte Luft ungesättigt sein. Dann braucht
von außen keine Wärme zugeführt zu werden, da bei geringer relativer Feuchtigkeit
die ungesättigte Luft durch Reibung in der Mühlenfüllung und im Belüftungssystem
erwärmt wird; auch das zugeführte Mahlgut kann, sofern es kalt ist, die Lufttemperatur
nicht auf einen unter dem Taupunkt liegenden Wert herabdrücken. Bei größerem Feuchtigkeitsgehalt
des Mahlgutes jedoch muß die Luft aufgeheizt werden.
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Die Hauptaufgabe der geregelten Luftaufbereitung besteht darin, die
Temperatur der im Belüftungssystem umgewälzten Luft unabhängig von Temperatur- und
Feuchtigkeitsschwankungen der Umgebungsluft und des zugeführten Mahlgutes konstant
oberhalb des Taupunktes zu halten. Zur Taupunktbestimmung kann ein feuchtes Thermometer
in der Abströmleitung dienen. Falls ein Venturi-Naßabscheider oder -Wäscher vorgesehen
ist, kann er zur psychrometrischen Feuchtemessung dienen, wozu die an der Abströmseite
herrschende Temperatur der gesättigten Luft verwendbar ist. Ein weiterer wichtiger
Vorteil, der sich bei der Verwendung des Venturi-Wäschers als Psychrometer ergibt,
besteht in der Möglichkeit, die Steuerung ohne komplizierte Meßvorrichtungen durchzuführen.
Erforderlich ist lediglich ein Differentialthermostat, welcher die Temperaturdifferenz
zwischen der Luft vor dem Hauptlüfter und der Luft hinter dem Venturi-Wäscher mißt.
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Ist kein Venturi-Wäscher vorhanden, so empfiehlt es sich, das benötigte
Psychrometer durch entsprechende Filter gegen den Staub in der Anlage zu schützen.
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Die Regelung erfolgt derart, daß im Normalbetrieb die erwähnte Temperaturdifferenz
aufrechterhalten wird. Dabei ergibt sich die geringstmögliche abströmende Luftmenge.
Bei einem Anstieg der relativen Feuchtigkeit betätigt der Regler einen Motor, der
eine Drosselklappe in der Nebenschlußleitung so verstellt, daß die Menge der abströmenden
Luft vergrößert wird. Bei einem Absinken der relativen Feuchtigkeit wird eine andere
Drosselklappe betätigt, welche gesättigte Luft von der Austrittsseite des Venturi-Wäschers
in den Luftstrom zurückleitet.
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Läßt sich die Regelung der Temperatur nicht mehr allein durch eine
Verstellung von Drosselklappen vornehmen, so muß der Anlage Wärme zugeführt werden.
Beispielsweise kann ein Brenner mit Hilfe eines Differentialthermostaten gesteuert
werden. Da die Lufttemperatur nur bis zu einem bestimmten Wert ansteigen darf, dient
ein weiterer, in der Luftrückführleitung hinter der Beheizungseinrichtung liegender
Thermostat zur Begrenzung der Brennerleistung auf eine bestimmte maximale Temperatur.
Die Regelung mit Drosselklappen allein besitzt bereits einen umfangreichen Arbeitsbereich,
der aber durch eine solche Beheizung noch erheblich vergrößert werden kann. Die
obere Grenze des Arbeitsbereiches der Anlage wird .durch den Wert bestimmt, bei
dem der Taupunkt der Luft bei maximal zulässiger Betriebstemperatur den Taupunkt
der Umgebung übersteigt.
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Einige Ausführungsbeispiele für eine Anlage nach der Erfindung sind
in den Zeichnungen dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung
der hauptsächlichen Bauelemente des Mahlwerkes und des Belüftungssystems, F i g.
2 eine ähnliche schematische Darstellung einer Regelung für den Mühlenbetrieb in
sehr trockenem Klima, F i g. 2 a das Schema einer Steuerung, wobei die Luft mit
einem Venturi-Wäscher aufbereitet wird, F i g. 3 eine Steuerung für den Mühlenbetrieb
mit sehr gleichförmig anfallendem Mahlgut und
F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung für eine mit offenem Kreis arbeitende Mühle.
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Eine im Trockenverfahren arbeitende Mühle 11 wird von einem Elektromotor
12 angetrieben. Das gemahlene Gut wird mit einem Luftstrom aus der Mühle ausgetragen
und gelangt in ein Sammelsystem, zu dem ein Austragrohr 13, ein Sichter 14, eine
Leitung 15 und ein Sammler 16 gehört. Das gemahlene Gut strömt über das Austragrohr
13 in den Sichter 14, welcher das noch in Übergröße vorhandene, körnige Mahlgut
absondert und die Luft mit dem mitgeführten Mahlgut über die Leitung 15 ,dem Zyklonsammler
16 zuführt. Die vom Mahlgut befreite Luft wird über eine Leitung 17 zu einem Hauptlüfter
18 zurückgeleitet, dessen Druckleitung in vier Zweigleitungen aufgespalten ist.
Von diesen führt die eine über einen Luftrückführkana119 zur Mahlgutzufuhrrutsche
20 an der Einlaßseite der Mühle, während eine weitere Zweigleitung 21 die Mühle
umgeht und in das Austragrohr 13 einmündet. Eine bestimmte Menge der vom Lüfter
(18) geförderten Luft wird mit einem Absauglüfter 22 über eine Abströmleitung 23
abgeführt. In. letzterer ist ein Venturi-Naßabscheider oder -Wäscher 24 vorgesehen,
der aus der abströmenden Luft den mitgeführten Staub beseitigt. In einer Nebenschlußleitung
25 der Abströmleitung 23 befindet sich eine Drosselklappe 26, welche die über die
Leitung 23 angesaugte Luftmenge so einzuregeln erlaubt, daß die durch den Venturi-Wäscher
24 hindurchgeführte Luftmenge unabhängig vom Luftstrom in der Abströmleitung 23
konstant gehalten wird. In der Abströmleitung des Wäschers 24 liegt eine Drosselklappe
27 zur Steuerung der vom Lüfter 22 geförderten Luftmenge.
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Ein weiterer Teil der vom Hauptlüfter 18 geförderten Luft wird über
eine Leitung 29 von einem Sichterlüfter 28 abgesaugt, um eine durch eine Drossel
28 a eingestellte Luftmenge über eine Leitung 30 aufwärts durch den Sichter 14 zu
fördern.
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Die gesamte Förderleistung des Hauptlüfters 18 wird mit einer Drossel
31 eingestellt; die Verteilung der Luft auf die Leitungen 19 und 21 erfolgt
mittels einer Steuerklappe 32.
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Das im Sichter 14 abgesonderte Grobmahlgut wird einem Förderer 33
zugeführt, welcher das in übergröße ausgetragene Mahlgut über einen Trichter 34
und die Mahlgutzufuhrrutsche 20 zur Einlaßseite der Mühle 11 zurückführt. Dieses
in Übergröße ausgetragene Mahlgut kann aber auch einer weiteren Mahlstufe zugeführt
oder als Mahlrückstand abgeführt werden.
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Für die Zufuhr des Mahlgutes zur Mühle dient ein Förderer 35 mit konstanter
Fördergeschwindigkeit. Das Mahlgut wird in eingestellten Mengen mit der Aufgabevorrichtung
36 von einem Vorratsbehälter 37 zugeführt. Es kann aber auch in an sich bekannter
Weise ständig gleichmäßig aufgegeben, der Förderer aber mit veränderlicher Geschwindigkeit
angetrieben werden.
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Eine automatischeMahlgutzufuhrsteuerung38 sorgt in an sich bekannter
Weise dafür, daß auf das Förderband 35 jeweils so viel Mahlgut gelangt, daß ein
konstanter Füllungsgrad der Mühle aufrechterhalten wird. Dies geschieht mit Hilfe
von Steuersignalen, die von den Mühlengeräuschen oder der Leistungsaufnahme des
Mühlenmotors 12 abgeleitet werden.
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Der Absauglüfter 22 ist so eingestellt, daß sich an der Mahlgutzufuhrrutsche
20 ein etwas unter dem Atmosphärendruck liegender Luftdruck ergibt. An der Stelle
39 tritt daher Frischluft in die Mahlanlage ein, welche die vom Lüfter 22 abgeführte
Luftmenge ausgleicht und verhindert, daß Staub aus der Mühle in die Umgebung gelangt.
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Die schematisch in F i g. 2 dargestellte Steuerung ist für sehr trockenes
Klima bestimmt, wo die Erzstücke groß sind und das zugeführte Mahlgut ziemlich gleichförmig
anfällt. Eine Änderung der Vermahlbarkeit im Betriebe braucht hier nicht berücksichtigt
zu werden.
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Ein automatischer Regler 60 erhält von einer Wägevorrichtung 52 ein
Signal, und bei gleichförmigem Erz und konstantem Durchsatz durch die Mühle 11 ergibt
sich auch eine im wesentlichen. konstante rückgeführte Menge an in Übergröße ausgetragenem
Mahlgut mittels des Förderbandes 33. Auch die gesamte Menge der durch das Austragrohr
13 geförderten Feststoffe ist im wesentlichen konstant. Dementsprechend hat eine
Änderung des von der Wägevorrichtung 52 kommenden Signals ihre Ursache lediglich
in einer Änderung der Geschwindigkeit der durch die Mühle 11 hindurchströmenden
Luft. Der Regler 60 wird so eingestellt, daß eine konstante Menge des Mahlgutes
je Zeiteinheit über das Förderband 33 zurückgeführt wird, wo eine Verstellung der
Steuerklappe 32 dann vorgenommen wird, wenn die rückgeförderte Mahlgutmenge
ständig oberhalb oder unterhalb eines Bezugswertes liegt, auf den der Regler eingestellt
ist.
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Dieser Regler erhält nun von der Wägevorrichtung 52 ein Signal, und
wenn aus diesem Signal hervorgeht, daß die Geschwindigkeit der durch die Mühle 11
hindurchströmenden Luft zu groß ist, so wird die Klappe 32 derart verstellt, daß
sie weniger Luft durch die Leitung 19 und entsprechend mehr Luft durch die Leitung
21 hindurchströmen läßt, wobei sich die Geschwindigkeit der Luft in der Mühle 11
vermindert. Wird andererseits das von der Wägevorrichtung 52 kommende Signal kleiner,
so wird die Klappe 32 in entgegengesetzter Richtung verstellt, so daß mehr Luft
durch die Leitung 19 strömt und sich die Geschwindigkeit der Luft in der Mühle vergrößert.
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Eine Verstellung der Klappe 32 bei jeder Korrektur um mehr als etwa
10 %- des gesamten Einstellhubes ist durch entsprechende Ausbildung des Reglers
60 unmöglich, und außerdem ist für eine genügende Verzögerung zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Verstellungen gesorgt, um die Regelung jeweils in einen Gleichgewichtszustand gelangen
zu lassen. Auf diese Weise werden plötzliche Änderungen des Luftumlaufes durch Verstellung
der Klappe 32 vermieden. Eine Neigung zur überkorrektur und einer sich daraus ergebenden
Pendelung ist so wirksam vorgebeugt.
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Zur Regelung des Luftmassestromes am Mahlkammerausgang dient die Vorrichtung
61, der als Regelgröße Drucksignale aus den Leitungen 15 und 17 zugeführt werden.
Die Druckdifferenz zwischen diesen beiden Leitungen ist der Massegeschwindigkeit
der vom Lüfter 18 geförderten Luft proportional. Dabei hat die Steuerung nur die
Aufgabe, die Massegeschwindigkeit der insgesamt die Anlage durchströmenden Luft
auf einem zuvor festgelegten konstanten Wert zu halten.
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Bei ständig sehr trockener Luft, beispielsweise bei einem Betrieb
in bestimmten Gegenden des afrika_-nischen
Hochlandes wird im allgemeinen
keine Steuerung hinsichtlich der Feuchtigkeit erforderlich sein. Für den Betrieb
in feuchter Luft (Regenzeit) kann die Anlage nach F i g. 2 auch einen Brenner und
eine zugehörige Steuerung erhalten. Ein solcher Brenner wird im Nebenschluß an die
Leitung 19 angeschlossen und mit einer Regelung betrieben, die aus der Leitung 19
ein Temperatursignal und von der Umgebungsluft beim Eintritt in die Anlage ein zweites
Signal erhält. Sinkt die Differenz dieser beiden Temperaturen unter einem bestimmten
Wert, so setzt der Regler den Brenner in Betrieb; der die Luft in der Anlage aufheizt,
bis die Temperaturdifferenz wieder den erforderlichen Wert erreicht. Dabei kann
eine Begrenzung der Brennerleistung für eine maximal zulässige Betriebstemperatur
vorgesehen sein, wobei die Überschreitung der Temperatur die Anlage unwirtschaftlich
machen würde.
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Eine wichtige Aufgabe der Regelung bei einer Anlage nach F i g. 2
ist die überwachung des Sättigungsgrades des Staubluftgemisches. Bei sehr geringer
Luftfeuchtigkeit fällt bekanntlich der Wirkungsgrad von Zyklonsammlern ab, und wenn
beträchtliche Mengen von sehr fein zerkleinertem Mahlgut anfallen, kann infolgedessen
in der Luftrückführleitung so viel Staub auftreten, daß ein Verschleiß der Flügel
des Hauptlüfters 18 auftritt und infolgedessen auch die umgewälzte Luftmenge zu
gering wird. Die relative Feuchtigkeit der Umgebungsluft, bei der der Wirkungsgrad
der Zyklone unter einen Wert absinkt, welcher der maximal zulässigen Staubmenge
in der Luftrückführleitung entspricht, läßsich für jeden speziellen Arbeitsgang
leicht feststellen. Der automatische Regler 62 empfängt ein der relativen Feuchtigkeit
entsprechendes Steuersignal und kann so ausgebildet sein, daß sie die Drosselklappß
26 immer dann in Schließstellung verstellt und die Abfuhr über die Leitung 23 vergrößert,
wenn die Feuchtigkeit sich einem Wert nähert, welcher zu einer vergrößerten Staubumwälzung
in der Anlage führt.
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An Stelle eines Steuersignals, das nur indirekt den Feuchtigkeitszustand
in der Leitung 19 wiedergibt, kann auch ein der Staubkonzentration in der Leitung
proportionales Steuersignal verwendet werden. Zur Gewinnung kann ein Rauchdichtemesser
mit einer Photozelle dienen, die von einem die Leitung 19 ganz oder teilweise durchquerenden
Lichtstrahl beaufschlagt wird. Der Regler 62 kann statt dessen auch ein Ventil
64 in einer Wasserleitung betätigen, welche über einen Düsenkopf 65 der Leitung
15 vor dem Zyklon 16 Feuchtigkeit zuführt. Dadurch wird die Arbeitsweise des Zyklons
verbessert und die Staubmenge in den Luftrückführleitungen verringert.
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Die Anlage kann auch so abgewandelt werden, wie F i g. 2 a zeigt,
wobei die relative Feuchtigkeit in der Anlage durch Zufuhr von gesättigter Luft
aus dem Venturi-Naßabscheider oder -Wäscher 24 geregelt wird.
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Eine Anlage mit einer Regelung für gemäßigtes Klima und relativ gleichförmiges
Mahlgut ist in F i g. 3 dargestellt. Die Regler 66 und 67 entsprechen den Reglern
60 und 61 in F i g. 2, während der Regler 68 auf einen Brenner 56 einwirkt, der
über Nebenschlußleitungen 57 und 58 mit der Luftrückführleitung 19 verbunden ist.
Dem Regler 68 werden Temperatursignale als Meßgröße zugeführt, und er zündet den
Brenner bzw. stellt ihn ab in derselben Weise, wie dies oben bereits im Zusammenhang
mit F i g. 2 erläutert wurde. Die drei dargestellten Regler halten bei Zufuhr eines
relativ gleichförmigen Mahlgutes die Luftgeschwindigkeit in der Mahlkammer, den
Luftmassestrom am Mahlkammerausgang und Temperatur sowie Feuchtigkeit der Luft auf
Werten, die eine volle Ausnutzung der Mühle gestatten.
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Bei der Anlage gemäß F i g. 3 ist der Brenner 56 mit der Luftrückführleitung
19 verbunden, kann aber gegebenenfalls auch in der Nebenschlußleitung 21 angeordnet
sein, was unter Umständen Vorteile bietet. Beispielsweise bei grober Zerkleinerung
des relativ kalten Erzes kommt bei Zufuhr der notwendigen Wärme in die Nebenschlußleitung
21 das kalte Mahlgut mit den heißesten Teilen des Luftstroms nur für eine wesentlich
kürzere Zeitdauer in Berührung. Die gröberen Partikeln werden daher im Sichter 14
aus dem Luftstrom entfernt, ehe sie vollständig aufgeheizt sind, was eine Wärmeersparnis
bedeutet. Normalerweise aber erfolgt die Aufheizung in der Rückführleitung 19, da
dann in der Mahlgutzufuhrrutsche 20 und in der Mühle 11 größere Feuchtigkeitsmengen
verdampft werden können; die der Anlage zugeführte Feuchtigkeit darf dabei in weiten
Grenzen schwanken.
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Mit der Anlage nach F i g. 2 a kann der Zustand der Luft praktisch
unter beliebigen Betriebsbedingungen konstant gehalten werden; die Mühle ist für
Erze bestimmt, die sich relativ gleichförmig vermahlen lassen.
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Der Venturi-Wäscher 24 dient zur psychrometrischen Feuchtemessung,
und die im Nebenschluß zur Abströmleitung angeordnete Drosselklappe 26 wird von
einer mit Thermostaten versehenen Temperaturregler 80 betätigt, und zwar derart,
daß in der Anlage eine konstante, mit trockenem Thermometer gemessene Temperatur
aufrechterhalten wird.
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Die mit feuchtem Thermometer gemessene Temperatur wird mit einem Thermostaten
80a geregelt, welche auf der gesättigten Seite des Venturi-Wäschers 24 angeordnet
ist. Er steuert die Menge der gesättigten Luft, die vom Ausgang des Venturi-Wäschers
24 über die Leitung 82 in die Anlage zurückströmt. Dabei dient zur Steuerung der
Luft die über einem Stellmotor 81 a betätigteDrosselklappe 81.
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Ein von der Luftströmung betätigter Schalter 84 sorgt dafür, daß über
die Leitung 82 nicht solche Luftmengen zugeführt werden, daß an der Mahlgutzufuhrrutsche
ein Herausblasen auftritt. Der Schalter 84 unterbricht über ein Relais 85 den Kreis
des Drosselklappen-Stellmotors 81a und verhindert ein zu weites Öffnen der Drosselklappe,
wenn der bei der Mahlgutzufuhrrutsche einströmende Luftstrom sich einem bestimmten
Mindestwert nähert.
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Die Beheizungsvorrichtung 56 wird durch die von einem Differentialthermostaten
80 b gemessene Temperaturdifferenz zwischen der mit feuchtem bzw. trockenem Thermometer
gemessenen Temperatur gesteuert. Steigt die Feuchtigkeit zu stark an, um mit den
Drosselklappen 81 und 26 korrigiert werden zu können, so wird die vorerwähnte Temperaturdifferenz
zu klein, und hierbei bewirkt der Differentialthermostat 80 b das Zünden des Brenners
56, bis die Temperaturdifferenz wieder einen angemessenen Wert besitzt.
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Dem Brenner 56 ist ferner ein Thermostat 56a
zugeordnet, welcher
die Brennerleistung immer dann begrenzt, wenn die Lufttemperatur in der Luftrückführleitung
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ihren maximal zulässigen Wert erreicht.
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Die vorstehend beschriebene Regelung erhält jede gewünschte relative
Feuchtigkeit im Belüftungssystem aufrecht. Der Thermostat 80 wird so eingestellt,
daß eine erfahrungsgemäß günstige Arbeitstemperatur eingehalten wird. Dieser Thermostat
kann gegebenenfalls ein Differentialthermostat sein, der auf den Unterschied zwischen
der Umgebungstemperatur und der Lufttemperatur in der Leitung anspricht. Unter normalen
gemäßigten klimatischen Bedingungen kommt als Betriebstemperatur eine solche von
etwa 60° C in Frage. Soll die relative Feuchtigkeit in der Anlage etwa 50% betragen
(dies würde bei den vorgenannten Bedingungen einer Differenz von etwa 14° C zwischen
den mit feuchtem und trockenem Thermometer gemessenen Temperaturen entsprechen),
so wird der Thermostat 80a so eingestellt, daß sich am Venturiauslaß eine mit feuchtem
Thermometer gemessene Temperatur ergibt, die konstant 14° C unter der Temperatur
liegt, die am Thermostaten 80 eingestellt ist. Ist der letztere beispielsweise
so eingestellt, daß eine mit trockenem Thermometer gemessene Temperatur von 60°
C aufrechterhalten wird, so wird der Thermostat 80a so eingestellt, daß die mit
feuchtem Thermometer gemessene Temperatur auf 46° C gehalten wird. Wenn für den
Thermostaten 80 ein Differentialthermostat verwendet wird, so sollte auch für den
Thermostaten 80a ein Differentialthermostat verwendet werden, für den dann die gleichen
Betrachtungen bezüglich der relativen Einstellungen gelten.
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Wenn mit dem zugeführten Mahlgut der Anlage größere Feuchtigkeitsmengen
zugeführt werden, als sich durch die Drosselklappen 81 -und 26 ausgleichen läßt,
so können die diese Drosselklappen steuernden Thermostaten die Anlage nicht mehr
auf den bestimmten, mit feuchtem und mit trockenem Thermometer gemessenen Temperaturen
halten. Dann vermindert sich die Differenz zwischen diesen Temperaturwerten, und
bei einer bestimmten Temperaturdifferenz, die einer gewünschten relativen Feuchtib
keit entspricht, wird der Brenner 56 so lange betrieben, bis die gewünschte relative
Feuchtigkeit wieder hergestellt ist.
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Sind beispielsweise die Thermostaten 80 und 80 a auf um 14° C unterschiedliche
Temperaturen eingestellt, so ist es zweckmäßig, den Brenner zu zünden, wenn die
Differenz der mit feuchtem bzw. trockenem Thermometer gemessenen Temperaturen auf
weniger als etwa 11° C abgesunken ist. Eine gewisse Differenz zwischen den von den
Thermostaten 80 und 80a eingestellten relativen Feuchtigkeitswerten und der mit
Hilfe des Brenners 56 aufrechterhaltenen relativen Feuchtigkeit sollte immer bestehen,
um ein zufälliges Zünden des Brenners bei einer Verstellung der Drosselklappen 27
und 81 zu verhindern.
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Schließlich zeigt F i g. 4 eine Steuerung mit offenem Kreis. Die Hauptbestandteile
der Regeleinrichtung sind aus den vorher beschriebenen Beispielen bekannt und tragen
auch die gleichen Bezugszeichen. Unterschiedlich bei dieser Regelung ist jedoch,
daß die Luftrückführleitung zu dem Sichter 14 durch eine Lufteinlaßleitung 110 ersetzt
ist und daß die Nebenschlußleitung mit einer steuernden Drosselklappe 111 dafür
sorgt, daß dem Mühlenaustragrohr 13 über ein Anschlußstück in richtiger Menge Luft
zugeführt wird. Obwohl es im allgemeinen wegen der konstant bleibenden 100o/oigen
Abfuhr der Luft nicht so wesentlich ist, im offenen Kreis statt im geschlossenen
Kreis zu arbeiten, so gibt es doch in Gegenden mit ständig hoher relativer Luftfeuchtigkeit
und hoher Temperatur hierfür Anwendungsmöglichkeiten. Auch in Fällen, in denen giftige
Gase oder Feststoffe bei der Zerkleinerung frei werden, kann es notwendig sein,
im offenen Kreis zu arbeiten, um die Anhäufung von giftigen oder schädlichen Stoffen
in und außerhalb des Mühlengebäudes zu verhindern.