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Die
Erfindung betrifft eine luftgepulste Setzmaschine für die Aufbereitung
von Feststoffgemischen, insbesondere von Kohle oder anderen Mineralien,
mit einer oder mehreren mit Trennflüssigkeit gefüllten Setzkammern,
in denen ein Setzbett aus den aufzubereitenden Feststoffen durch
pulsierende Hubbewegungen der Trennflüssigkeit nach der Dichte der
Feststoffe geschichtet wird und in denen zur Anhebung des Setzbettes
wenigstens eine unten offene Luftkammer angeordnet ist, deren Pulsluftzuleitungen
durch Ventile periodisch geöffnet
und geschlossen werden.
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Durch
die Pulsluftzuleitungen wird die Pulsluft in die meistens unterhalb
des Setzbettes angeordneten Luftkammern periodisch eingeleitet und auch
wieder periodisch abgeführt,
wodurch die Trennflüssigkeit
in den Setzkammern in eine pulsierende Hubbewegung in Form einer
Schwingung versetzt wird. Die Pulsluft wird einem Windkessel bzw. Arbeitsluftkessel
entnommen, in den durch ein Arbeitsluftgebläse Druckluft gedrückt und
dabei ein Arbeitsdruck von 0,4 bis 0,5 bar aufrecht erhalten wird.
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Die
Steuerung der pulsierenden Hubbewegung der Trennflüssigkeit
geschieht bei bekannten Setzmaschinen durch die Steuerung der Pulsluft
mit Hilfe der Ventile, indem abwechselnd über ein Ventil (Einlaßventil)
Druckluft in die Luftkammer einströmt und diese dann über ein
anderes Ventil (Auslaßventil) aus
der Luftkammer in die Atmosphäre
ausströmt.
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Die
Betätigung
dieser Ventile erfolgt hierbei bisher durch Druckluft, die aus einem
separaten Steuerluft-Druckluftnetz entnommen wird.
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Nach
einer Beschreibung aus dem Firmenprospekt "Batac-Setzmaschinen" (4-202 d, 6-89) der KHD Humboldt Wedag
AG werden die Ventile, ein Lufteinlaßventil und ein Luftauslaßventil,
pneumatisch aus einem derartigen separaten Steuerluft-Druckluftnetz
bewegt. Die Steuerung erfolgt dabei über elektropneumatische Ventile,
die ihrerseits durch ein elektrisches Taktgebersystem angesteuert werden.
Die Arbeitszyklen liegen je nach Anwendungsart zwischen 0,75 bis
1,3 Sekunden, das entspricht 70 bis 40 Hübe/Minute.
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Obwohl
diese Art der Steuerung eine weitgehende und differenzierbare Unterteilung
der Luftein- und -ausströmzeiten
in den Luftkammern der Setzmaschine erlaubt, wobei ohne Betriebsunterbrechung
auf einfache Weise das Setzhubdiagramm jederzeit den vorliegenden
Aufgabenverhältnissen
angepaßt
werden kann, besteht der Umstand, daß die Ventile über ein
separates Steuerluft-Druckluftnetz versorgt werden müssen. Denn
die Energiekosten sind hoch, um Druckluft in der benötigten Menge
und mit dem benötigten
Druck bereitzustellen, da insbesondere während der Betätigung der
Ventile jeweils "überschüssige" Steuerpreßluft aus
dem Steuerluft-Druckluftnetz herausgedrückt wird.
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Um
diesen Mangel zu mindern und den Energiebedarf bei der Betätigung der
Einlaß-
und Auslaßventile
abzusenken, wird in der
DE
43 02 672 C2 vorgeschlagen, bei einer Setzmaschine die
Einlaß- und
Auslaßventile
für die
Pulsluft als Tellerventile auszubilden, diese mit einem pneumatisch
beaufschlagten Ventilantrieb zu koppeln und unter Zwischenschaltung
eines elektromagnetischen Steuerventils den Ventilantrieb mit der
Druckluftzufuhr für die
Setzmaschine, der Pulsluft, zu verbinden.
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Da
innerhalb kurzer Zeitintervalle große Luftmengen durch die Öffnungen
der Druckluftleitungen strömen
müssen,
sind diese Öffnungen
und die ihnen zugeordneten Ventilteller entsprechend groß ausgeführt, was
zur Folge hat, daß zum
Betätigen
der Ventile entsprechend große
Kräfte
(die Druckdifferenz zwischen der Druckluft und der Atmosphärenluft
multipliziert mit der Ventiltellergröße) überwunden werden müssen, was
einer empfindlichen Regelung bzw. Steuerung der Ventile entgegensteht
und aufwendige Vorrichtungen zur Betätigung der Ventile erfordert. Da
zur Betätigung
der Ventile bei dieser bekannten Setzmaschine keine Druckluft mit
4 bis 5 bar aus einem separaten Druckluftnetz sondern die Druckluft aus
der Pulsluftleitung mit 0,4 bis 0,5 bar entnommen wird, also Luft
mit dem gleichen Druck, der auch auf die Ventile wirkt, müssen die
mit 0,4 bis 0,5 bar pneumatisch beaufschlagten Ventilantriebe zusätzlich besonders
groß gegenüber der
Ventiltellergröße ausgeführt werden,
um die benötigten
großen
Kräfte
zur Betätigung
der Ventile aufzubringen, was die Ventilsteuerung weiter kompliziert.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, die Betätigungsvorrichtung der Ventile
einer luftgepulsten Setzmaschine der beschriebenen Gattung so weiter zu
bilden, daß die
bisherigen Schwierigkeiten und Nachteile, insbesondere was die Energiekosten
beim Betrieb der Setzmaschine bzw. der Ventile und was die Baugröße der Vorrichtungen
zur Betätigung
der Ventile betrifft, minimiert werden, wobei mit einfachen Mitteln
eine empfindliche Steuerung der Ventile möglich sein soll.
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Die
gestellte Aufgabe wird gelöst
mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Nach
der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der
Erfindung ist die bisher bei bekannten Setzmaschinen durchgeführte elektropneumatische
Steuerung der Arbeitsluft durch eine elektrohydraulische Steuerung
ausgetauscht. D. h., es wird nun zur Steuerung der Ventile überhaupt
keine Druckluft mehr benötigt,
sondern die Steuerung erfolgt über
ein hydraulisches Leitungsnetz.
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Hierzu
sind die Einlaß-
und Auslaßventile
für die
Pulsluft der Setzmaschine mit doppelt wirkenden Hydraulikzylindern
verbunden, die aus dem hydraulischen Leitungsnetz mit einem Arbeitsdruck
zwischen 20 und 50 bar, vorzugsweise ca. 40 bar, beidseitig je nach
der Ventilbewegung (Öffnen
oder Schließen) beaufschlagt
werden. Der benötigte
Arbeitsdruck im hydraulischen Leitungsnetz wird von einem kleinen Hydraulikaggregat,
beispielsweise einer Axialkolbenpumpe, die von einem Elektromotor
angetrieben wird, in das Leitungsnetz eingespeist.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im elektrohydraulischen
Steuerungssystem und zwar in das hydraulische Leitungsnetz ein hydraulischer
Speicher installiert. Durch diesen hydraulischen Speicher werden
kurzfristige Bedarfsspitzen ausgeglichen, so daß im Vergleich zum realen Volumenstrom,
der bei diesen Bedarfsspitzen benötigt wird, ein kleineres Hydraulikaggregat,
das nicht auf diese Spitzenleistung ausgelegt ist, ausreicht.
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Der
hydraulische Speicher enthält
gemäß einer
vorteilhaften Ausbildung der Erfindung eine mit einem Gas gefüllte Blase – als Gas
hat sich hier besonders Stickstoff bewährt – deren Gasdruck mit dem hydraulischen
Leitungsdruck im Gleichgewicht steht und die, da Gas im Gegensatz
zu Flüssigkeiten
komprimierbar ist, bei Druckschwankungen als Feder und Energiespeicher
im hydraulischen Leitungssystem wirkt.
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Kurzfristig
benötigte
Druckspitzen sind somit nicht mehr vom Hydraulikaggregat aufzubringen, sondern
werden dem hydraulischen Speicher mit Hilfe der Gasblase entnommen.
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Gegenüber den
bekannten Setzmaschinen mit elektropneumatisch durchgeführter Steuerung, bei
denen entweder ein separates Steuerluftsystem mit separatem teuren
Kompressor installiert ist oder, wenn als Steuerluft die Pulsluft
verwendet wird, extrem große
Ventilbetätigungsvorrichtungen
benötigt werden,
sind bei der Setzmaschine gemäß der Erfindung
mit elektrohydraulisch durchgeführter
Steuerung mit Vorteil bei einem geringen Energieverbrauch nur kleine
Apparaturen (Hydraulikaggregat, Hydraulikzylinder) und vereinfachte
Verrohrungen und Armaturen notwendig, um mit hoher Empfindlichkeit
die Steuerung der Einlaß-
und Auslaßventile
durchzuführen.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden
Erläuterungen
zu einem in einer schematischen Zeichnungsfigur dargestellten Ausführungsbeispiel
eines elektrohydraulischen Steuerungssystems.
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Die
Zeichnungsfigur zeigt schematisch das Leitungsnetz eines elektrohydraulischen
Steuerungssystems für
eine Luftkammer einer Setzmaschine.
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In
der Zeichnung ist schematisch das Ende einer Pulsluftzuleitung 10 einer
Luftkammer dargestellt, die sich an ihrem Ende in Richtung der Tellerventile 13, 14 in
eine Einlaßöffnung und
in eine Auslaßöffnung verzweigt.
Die Öffnungen
werden durch darüber
angeordnete Tellerventile 13, 14 periodisch verschlossen
und geöffnet,
so daß die
Pulsluft in Pfeilrichtung 11 in die Luftkammer einströmen und
in Pfeilrichtung 12 aus der Luftkammer ausströmen kann.
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Die
Betätigung
der Tellerventile, das Einlaßventil 13 und
das Auslaßventil 14,
geschieht durch mit den Ventilen in Wirkverbindung stehende Hydraulikzylinder 15,
die über
Leitungen 16, 17 mit dem elektrohydraulischen
Steuerungssystem verbunden sind. Dieses elektrohydraulische Steuerungssystem besteht
aus einem hydraulischen Leitungsnetz, in dessen Leitungen 18, 19 aus
einem Hydraulikbehälter 18 mit
Rücklauffilter 21 und
Hydraulikpumpe 22 die Hydraulikflüssigkeit mit dem erforderlichen
Druck gepreßt
wird, der dann über
die verbindenden Leitungen 16, 17 auf die Hydraulikzylinder 15 wirkt,
deren Kolben die daran angeordneten Tellerventile 13, 14 verstellt.
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Innerhalb
der Leitungen 16, 17, 18 angeordnete
Ventile, ein Druckminderventil 23 und ein Rückschlagventil 24,
sowie ein elektronisches Taktgebersystem 26 sorgen für die zeitlich
genau abgestimmte Beaufschlagung der Hydraulikzylinder 15 mit
dem erforderlichen Arbeitsdruck von vorzugsweise ca. 40 bar in den
periodischen Intervallen, die zum Heben und Senken der Tellerventile 13, 14 im
gewünschten Zyklus
erforderlich sind.
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Im
hydraulischen Leitungsnetz mit den Leitungen 18, 19,
die gleichzeitig die Hydraulikzylinder mehrerer weiterer Luftkammern
versorgen, ist erfindungsgemäß ein hydraulischer
Speicher 25 angeordnet. Dieser Speicher 25 enthält eine
mit einem Gas, vorzugsweise mit Stickstoff, gefüllte Blase, die über eine
Fülleinrichtung
(in der Zeichnung nicht dargestellt) soweit mit Gas gefüllt wird,
daß der
Gasdruck dem Arbeitsdruck der Hydraulikflüssigkeit entspricht.
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Durch
auftretende Druckspitzen verdrängte Hydraulikflüssigkeit
kann nun in diesen Speicher 25 einfließen, ohne aus dem Drucksystem
austreten zu müssen.
Da das Gas in der Blase des Speichers 25 komprimierbar
ist, wobei eine leichte Druckerhöhung auftritt,
kann die Hydraulikflüssigkeit
sich in diesem Speicher 25 ausdehnen, ohne daß ein Druckabfall
innerhalb des hydraulischen Leitungssystems stattfindet. Der Speicher 25 wirkt
mit seiner Gasblase somit wie eine Feder, die sich je nach Bedarf
zusammenzieht oder die sich ausdehnt, ohne daß eine wesentliche Druckänderung
bei den geringen Hydraulikflüssigkeitsmengen,
die auch bei großen
Druckänderungen
im hydraulischen Leitungsnetz in den Speicher 25 ein- oder
ausströmen,
aufgebaut wird.
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Je
nach Größe des Speichers 25 bzw.
seiner Gasblase sowie des voreingestellten Gasdrucks, der größer als
der Betriebsdruck im hydraulischen Leitungsnetz sein kann, kann
die Federwirkung entsprechend steif oder weich eingestellt werden,
so daß unterschiedlich
große
Druckspitzen, die je nach Zusammensetzung des Setzbettes des eingestellten
Hubdiagramms unterschiedlich ausfallen können, entsprechend "abgefedert" werden können.