DE19548558A1 - Verfahren zur Anlage zur Druckbehandlung körnigen Gutes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zum Betrieb einer Hochdruck-Walzenpresse zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes, mit zwei gegenläufig angetriebenen und durch einen Walzenspalt voneinander ge­ trennten Walzen, von denen eine als Loswalze ausgebildet ist, deren Lager­ böcke gegen Hydraulikzylinder abgestützt sind, mit denen der Walzenan­ preßdruck aufgebracht wird.

Bei der Druckzerkleinerung körnigen Mahlgutes im Spalt einer Hochdruck-Walzenpresse muß das dem Walzenspalt über einen Aufgabeschacht zuge­ führte Aufgabegut von den gegenläufig angetriebenen Walzen erfaßt und durch Reibung in den Walzenspalt eingezogen werden. Dabei werden die einzelnen Partikel des in den Walzenspalt eingezogenen Mahlgutes in einem Gutbett, d. h. in einer zwischen den beiden Walzenoberflächen zusammen­ gedrückten Materialschüttung bei Anwendung eines sehr hohen Druckes ge­ genseitig zerquetscht, so daß man hierbei von der sogenannten Gutbettzer­ kleinerung spricht. Die Hochdruckpressung führt im Mahlgut teils zur Parti­ kelzerstörung, teils zur Erzeugung von Anrissen im Partikelinneren und äußert sich sichtbar in der Bildung von Agglomeraten (sogenannten Schül­ pen), die sich mit vergleichsweise geringem Energieaufwand desagglomerie­ ren bzw. auflösen lassen.

Bei Gutbettzerkleinerungs-Hochdruck-Walzenpressen ist eine der beiden Walzen als Festwalze ausgebildet, die sich direkt gegen eine Endwand des Maschinenrahmens abstützt, während sich die andere Walze als Loswalze über ihre beiden zugehörigen Lagerböcke gegen Hydraulikzylinder abstützt, mit denen der Walzenanpreßdruck aufgebracht wird. Bisher hat man derar­ tige Hochdruck-Walzenpressen bzw. -Walzenmühlen derart betrieben, daß die Menge des durch Reibung in den Walzenspalt eingezogenen Gutmateria­ les die Walzenspaltweite bestimmt, d. h. steigt die in den Walzenspalt ein­ gezogene Gutmenge, vergrößert sich der Walzenspalt, und umgekehrt. Um bei dieser Betriebsweise nicht Gefahr zu laufen, daß insbesondere bei gro­ ßen Walzenspaltweiten das Gutmaterial nicht genügend gepreßt wird, ist es bekannt (DE-A-2 26 158), die sich im Betrieb einstellende Walzenspaltwei­ te und den Anpreßdruck der Walzen ständig zu messen und bei einer Ab­ weichung von einer vorgegebenen Funktionsgleichung Anpreßdruck = f (Walzenspaltweite) so lange einen Regeleingriff auf den Druck in den die Loswalze abstützenden Hydraulikzylindern vorzunehmen, bis die Meßwerte wieder der Funktionsgleichung entsprechen. Bei dieser bekannten Betriebs­ weise wird aber immer noch die sich jeweils ergebende Walzenspaltweite hingenommen, die keineswegs der aktuellen Beschickungsmenge des dem Walzenspalt zuzuführenden Gutmateriales entsprechen muß, sondern die ab­ gesehen von der Änderung der Gutdurchsatzmenge auch von der Änderung der jeweiligen Art und Korngröße des jeweiligen Aufgabegutes abhängen kann.

Jedenfalls kann die bekannte Betriebsweise einer Hochdruck-Walzenpresse bzw. -Walzenmühle nicht oder nur langsam, d. h. wenn überhaupt nur mit erheblicher Zeitverzögerung auf die sich in Menge und/oder Korngröße än­ dernde Gutmaterialbeschickung reagieren, besonders wenn die Änderungen rasch erfolgen. D.h., schwillt die Gutzuführungsmenge rasch an, ist die Ge­ fahr nicht ausgeschlossen, daß der Gutaufgabeschacht der Walzenpresse überläuft, und nimmt umgekehrt die Gutzuführungsmenge drastisch ab, ist die Gefahr nicht ausgeschlossen, daß der Gutaufgabeschacht leerläuft und der Walzenspalt zusammenbricht. Dieses Problem könnte durch einen dem Gutaufgabeschacht der Walzenpresse unmittelbar vorgeschalteten Vorrats­ behälter als Zwischenpuffer gemindert werden, der zum Ausgleich von er­ heblichen Schwankungen der Gutmaterialzuführungsmenge aber sehr groß­ volumig sein müßte. Ein solcher Vorratsbehälter sehr großen Volumens steht aber längst nicht immer zur Verfügung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zum Betrieb einer Hochdruck-Walzenpresse zur Gutbettzerkleinerung körni­ gen Gutes zu schaffen, wobei auch bei starken Schwankungen in der Gutma­ terialbeschickung ein einwandfreier Betrieb mit optimaler Druckbeanspru­ chung des Gutmaterials gewährleistet ist, ohne einen dem Gutaufgabeschacht der Walzenpresse vorgeschalteten großvolumigen Vorratsbehälter einsetzen und/oder in die Drehzahl bzw. Umfangsgeschwindigkeit der sich drehenden Walzen eingreifen zu müssen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung verfahrensmäßig mit den Maß­ nahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 und vorrichtungsmäßig mit den Maßnahmen der Ansprüche 2 und 3 gelöst.

Charakteristisch für das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Gutbettzerkleinerungs-Hochdruck-Walzenpresse ist, daß in der Gutmaterial­ beschickung die zum Walzenspalt bzw. zum Gutaufgabeschacht geführte Gutmaterialmenge gemessen wird, z. B. durch Einschaltung einer Dosier­ bandwaage, und daß in Abhängigkeit dieser Meßgröße die Walzenspaltweite im Sinne einer Spalterweiterung oder Spaltverengung zur Erreichung der erforderlichen Durchsatzleistung der Walzenpresse gesteuert wird. Als Meßgröße bei dieser Walzenspaltweitensteuerung kann statt der in der Gut­ materialbeschickung gemessenen Gutmaterialmenge auch die Gutbetthöhe über dem Walzenspalt herangezogen werden. Erfindungsgemäß wird ein direkter Einfluß auf die Walzenspaltweite in Abhängigkeit der Durchsatz­ menge in der Gutmaterialbeschickung genommen, d. h., wird die Material­ aufgabegutmenge reduziert, verkleinert sich der Walzenspalt über die beiden den Walzenanpreßdruck aufbringenden Hydraulikzylinder, und erhöht sich in der Materialbeschickung die Gutaufgabemenge, so wird die Walzenspalt­ weite dadurch vergrößert, indem quer zum Walzenspalt zwischen den ein­ ander gegenüberliegenden Lagerböcken zwei Hydraulik-Spreizzylinder ein­ gebaut sind, die dann durch Druckölbeaufschlagung den Walzenspalt ent­ sprechend vergrößern.

Besonders auch beim Anfahren der Hochdruck-Walzenpresse erzeugen die beiden Hydraulik-Spreizzylinder gleich von Anfang an die richtige erforder­ liche Walzenspaltweite. Die bisher bei Walzenpressen bekannt gewesenen Spreizzylinder zwischen den Walzen erfüllten dagegen einzig und allein den Zweck, beim Abschalten der Walzenpresse - beispielsweise aufgrund einer Störung - die Loswalze zurückzufahren, so daß der Walzenspalt freigeräumt werden kann.

Damit die beiden den Walzenanpreßdruck aufbringenden Hydraulikzylinder und die beiden Hydraulik-Spreizzylinder nicht gegeneinander arbeiten, sind nach einem besonderen Merkmal der Erfindung alle vier Hydraulik-Zylinder in einem gemeinsamen Hydraulikölkreislauf angeordnet, mit Hydrauliköl­ ventilen, die von einer Überwachungs- und Steuereinheit so geregelt sind, daß die Drücke in den beiden den Walzenanpreßdruck aufbringenden Hy­ draulikzylindern und in den beiden Hydraulik-Spreizzylindern im Verhältnis zueinander so sind, daß die Walzenspaltweite der der Walzenpresse zuge­ führten Gutmaterialmenge entspricht, und daß außerdem der Walzenanpreß­ druck einer vorgegebenen Funktionsgleichung Anpreßdruck = f (Walzen­ spaltweite) genügt, um bei jeder sich im Betrieb der Walzenpresse in Ab­ hängigkeit der Gutbeschickung einstellenden Walzenspaltweite immer je­ weils eine optimale Druckbeanspruchung bzw. Gutbettzerkleinerung im Walzenspalt zu erreichen. Insgesamt gewährleistet die Erfindung einen sicheren und gleichmäßigen Betrieb einer Gutbettzerkleinerungs-Hochdruck-Walzenpresse auch bei sich rasch ändernden Gutmaterialbeschickungen, ins­ besondere bei sich rasch ändernden Gutzuführungsmengen.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläu­ tert.

Es zeigt

Fig. 1 die Ansicht einer Hochdruck-Walzenpresse zur Druckzer­ kleinerung körnigen Gutes, mit Gutaufgabeschacht, Vor­ ratshehälter und Dosierbandwaage;

Fig. 2 die Draufsicht auf die Hochdruck-Walzenpresse der Fig. 1, mit weggelassenem Gutaufgabeschacht und vorgeschalteten Aggregaten, und

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Weite des Walzenspaltes von der zur Walzenpresse zugeführten Gut­ materialmenge sowie der Abhängigkeit des Walzenanpreß­ druckes von der Walzenspaltweite.

Nach den Fig. 1 und 2 weist die Hochdruck-Walzenpresse zur Gutbettzer­ kleinerung körnigen Gutes einen Maschinenrahmen (10) auf, in dem zwei gegenläufig rotierende Walzen (11, 12) drehbar gelagert sind, die zwischen sich einen Walzenspalt s bilden und von denen die Walze (11) als Festwalze und die Walze (12) als Loswalze ausgebildet sind. Die Festwalze (11) stützt sich mit ihren Lagerböcken (13 und 14) unmittelbar an einer Endwand des Maschinenrahmens ab, während die Loswalze (12) mit ihren Lagerböcken (15 und 16) auf Gleitbahnen des Maschinenrahmens aufliegt und dort mit ihren Lagerböcken quer zum Walzenspalt translatorisch hin- und hergleiten kann. Die Lagerböcke (15 und 16) der Loswalze (12) sind gegen Hydraulik­ zylinder (17 und 18) abgestützt, mit denen die Walzenpreßkraft zur Druck­ beanspruchung des im Walzenspalt befindlichen zu zerkleinernden Gutes aufgebracht wird. Die Drehantriebe der beiden Walzen sind in den Fig. 1 und 2 weggelassen.

Das zu zerkleinernde Gut (19), nämlich Frischgut und/oder vom Sichter einer Kreislaufmahlanlage kommendes Grobgut bzw. Grieße, wird über eine Dosierbandwaage (20) und über einen Vorratsbehälter (21) dem Gutaufga­ beschacht (22) der Walzenpresse zugeführt, von dem es in den Walzenspalt s eingezogen wird. Das gutbettzerkleinerte und in der Regel agglomerierte Gut (23) wird aus dem Walzenspalt nach unten abgezogen.

Quer zum Walzenspalt sind zwischen den einander gegenüberliegenden La­ gerböcken (13 und 15) und (14 und 16) zwei Hydraulik-Spreizzylinder (24 und 25) eingebaut. Mit Hilfe der beiden den Arbeitsdruck aufbringenden Hydraulikzylindern (17 und 18) und der beiden Hydraulik-Spreizzylinder (24 und 25) wird aktiv auf die jeweils aktuell erforderliche Walzenspaltweite s eingegriffen. Dazu ist eine Überwachungs- und Steuereinheit (26) vorge­ sehen, deren Eingang über eine Signalleitung (27) mit dem die Durchsatzlei­ stung z. B. in t/h messenden Sensor (28) der Dosierbandwaage (20) verbun­ den ist. In der Graphik der Fig. 3 ist die zur Walzenpresse geführte gemes­ sene Gutmaterialmenge Q [t/h] auf der Abszisse aufgetragen. Die Ausgänge der Überwachungs- und Steuereinheit (26) stehen über Steuerleitungen (29, 30 usw.) mit den beiden Hydraulikzylindern (17, 18) sowie bzw. mit den beiden Hydraulik-Spreizzylindern (24, 25) in Verbindung.

In Abhängigkeit der vom Sensor (28) gemessenen Gutmaterialmenge Q wird die Walzenspaltweite s im Sinne einer Spalterweiterung oder Spaltverengung zur Erreichung der erforderlichen Durchsatzleistung der Walzenpresse (10) gesteuert. Diese Abhängigkeit ist in Fig. 3 anhand einer Kurve bzw. Gera­ den (G) graphisch schematisch dargestellt. In Abhängigkeit der sich durch diese Maßnahme ergebenden Walzenspaltweite s wird dann der Druck in den Hydraulikzylindern (17, 18) zur Abstützung der Loswalze (12) so ge­ steuert bzw. geregelt, daß der Walzenanpreßdruck p einer vorgegebenen Funktionsgleichung Anpreßdruck p = f (Walzenspaltweite s) genügt. Diese Abhängigkeit des Walzenanpreßdruckes p [bar] von der Walzenspaltweite s [mm] ist in Fig. 3 anhand der gestrichelten Linie ebenfalls graphisch darge­ stellt. Für die eingestellte Walzenspaltweite s ergibt sich dann für die beiden Hydraulikzylinder (17, 18) der Arbeitspunkt A mit dem entsprechend erfor­ derlichen aktuellen Walzenanpreßdruck p. So ist z. B. für die von der Durchsatzleistung her erforderlichen Walzenspaltweite s von 25 mm im Ar­ beitspunkt A ein Walzenanpreßdruck p von z. B. etwa 78 bar ermittelt wor­ den.

Damit die vier Hydraulik-Zylinder nicht störend gegeneinander arbeiten, sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die beiden den Walzenan­ preßdruck aufbringenden Hydraulikzylinder (17, 18) und die beiden Hy­ draulik-Spreizzylinder (24, 25) zweckmäßigerweise in einem gemeinsamen Hydraulikölkreislauf angeordnet mit Hydraulikölventilen, die von der Überwachungs- und Steuereinheit (26) so geregelt sind, daß die Drücke in den Hydraulikzylindern und Spreizzylindern im Verhältnis zueinander so sind, daß die Walzenspaltweite s der der Walzenpresse zugeführten Gutma­ terialmenge Q entspricht und außerdem der Walzenanpreßdruck p der vor­ gegebenen Funktionsgleichung Anpreßdruck p = f (Walzenspaltweite s) ge­ nügt. Dabei sind die Hydraulikölventile mit Vorteil Proportionalventile.

Durch den erfindungsgemäßen Betrieb einer Hochdruck-Walzenpresse zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes kann sehr schnell auf Änderungen in der Gutmaterialbeschickung (19) reagiert werden, ohne daß die Gefahr eines Gutmaterialstaus oder eines Leerlaufens der Walzenpresse entsteht. Die Er­ findung entfaltet ihre Wirkung insbesondere auch dann, wenn der dem Gut­ aufgabeschacht (22) der Walzenpresse (10) vorgeschaltete Vorratsbehälter (21) nur ein kleines Speichervolumen aufweist. Zusätzlich zur erfindungs­ gemäßen Steuerung bzw. Regelung kann der Vorratsbehälter (21) noch mit einem Sensor (31) für einen vorgegebenen maximalen Gutfüllstand und mit einem Sensor (32) für einen vorgegebenen minimalen Gutfüllstand aus­ gerüstet sein, und in Abhängigkeit dieser Sensoren können Regeleingriffe z. B. auf die Dosierbandwaage (20) vorgenommen werden.

Als weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich auch die gleichzeitige Rege­ lung der Parallelität des Walzenspaltes s.

Claims (3)

1. Verfahren zum Betrieb einer Hochdruck-Walzenpresse (10) zur Druck­ zerkleinerung körnigen Gutes, mit zwei gegenläufig angetriebenen und durch einen Walzenspalt s voneinander getrennten Walzen (11, 12), von denen eine als Loswalze (12) ausgebildet ist, deren Lagerböcke ge­ gen Hydraulikzylinder (17, 18) abgestützt sind, mit denen der Walzen­ anpreßdruck p aufgebracht wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) In Abhängigkeit der gemessenen Gutmaterialmenge Q, die zum Walzenspalt der Hochdruck-Walzenpresse (10) geführt wird, wird die Walzenspaltweite s im Sinne einer Spalterweiterung oder Spaltverengung zur Erreichung der erforderlichen Durch­ satzleistung der Walzenpresse (10) mittels vier Hydraulikzylin­ dern gesteuert;
• b) in Abhängigkeit der sich durch die Maßnahme a) ergebenden Walzenspaltweite s wird der Druck in den Hydraulikzylindern (17, 18) zur Abstützung der Loslager-Lagerböcke (15, 16) so gesteuert bzw. geregelt, daß der Walzenanpreßdruck p einer vorgegebenen Funktionsgleichung Anpreßdruck p = f (Walzen­ spaltweite s) genügt.

2. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, enthaltend eine Hochdruck-Walzenpresse (10) zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes, mit zwei gegenläufig angetriebenen und durch einen Walzen­ spalt voneinander getrennten Walzen (11, 12), von denen eine als Los­ walze (12) ausgebildet ist, deren Lagerböcke (15, 16) gegen Hydrau­ likzylinder (17, 18) abgestützt sind, mit denen der Walzenpreßdruck aufgebracht wird, und mit einer dem Gutaufgabeschacht (22) der Walzenpresse vorgeschalteten Dosierbandwaage (20), gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) quer zum Walzenspalt s sind zwischen den einander gegen­ überliegenden Lagerböcken zwei Hydraulik-Spreizzylinder (24 und 25) eingebaut;
• b) die Dosierbandwaage (20) ist über eine Signalleitung (27) zur Übermittlung der zur Walzenpresse geführten gemessenen Gut­ materialmenge Q mit dem Eingang einer Überwachungs- und Steuereinheit (26) verbunden;
• c) die Ausgänge der Überwachungs- und Steuereinheit (26) stehen über Steuerleitungen (29, 30) mit den beiden den Walzenan­ preßdruck p aufbringenden Hydraulikzylindern (17, 18) und mit den beiden Hydraulik-Spreizzylindern (24, 25) in Verbindung.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden den Walzenanpreßdruck aufbringenden Hydraulikzylinder (17, 18) und die beiden Hydraulik-Spreizzylinder (24, 25) in einem gemeinsamen Hy­ draulikölkreislauf angeordnet sind mit Hydraulikölventilen, die von der Überwachungs- und Steuereinheit (26) so geregelt sind, daß die Drücke in den Hydraulikzylindern und Spreizzylindern im Verhältnis zueinan­ der so sind, daß die Walzenspaltweite s der der Walzenpresse (10) zu­ geführten Gutmaterialmenge Q entspricht und außerdem der Walzenan­ preßdruck p der vorgegebenen Funktionsgleichung Anpreßdruck p = f (Walzenspaltweite s) genügt.