DE2260768B2 - Steuereinrichtung für einen kontinuierlich arbeitenden Mischer - Google Patents

Steuereinrichtung für einen kontinuierlich arbeitenden Mischer

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für einen kontinuierlich arbeitenden Mischer mit as einem an seinen Enden mit einem Ein- bzw. Auslaß versehenen Gehäuse und einem darin drehbaren Mischerrotor, mit einem im Mischerauslaß angeordneten Temperaturfühler, einem den Wert des Fühlers mit dem Wert eines Sollwertgebers vergleichenden Vergleicher sowie einem vom Ausgangswert des Vergleichers gesteuerten, den Druck vor dem Mischerauslaß beeinflussenden Abgabeorgan.
In der DT-AS 12 88 294 ist ein Mischer beschrieben, bei dem das gemischte Material am Mischerauslaß jeweils in einer solchen Menge abgegeben wird, wie zu mischendes Material dem Mischereinlaß zugeführt wird. Es stellt sich dabei am Mischerauslaß ein Druck des gemischten Materials ein, der vom Austrittswiderstand am Mischerauslaß abhängig ist.
Hiervon macht nun eine in der DT-AS 16 79 829 beschriebene Steuereinrichtung für einen derartigen kontinuierlich arbeitenden Mischer Gebrauch. Diese Steuereinrichtung beruht weiterhin auf der Tatsache, daß sich auf Grund des Druckes am Mischerauslaß dort auch eine bestimmte Temperatur des gemischten Materials einstellt. Die Temperatur des gemischten Materials am Mischerauslaß ist also eine Funktion des dort herrschenden Druckes. Da nun der am Mischerauslaß herrschende Druck die jeweils vor dem Mischerauslaß anstehende Materialmenge beeinflußt, die mit steigendem Druck zunimmt, ergibt sich eine mit steigendem Druck zunehmende Energieaufnahme des zu mischenden Materials in dem Mischer, was dann zu der Temperaturerhöhung führt.
Bei der Steuereinrichtung gemäß der DT-AS Ib 79 829 wird durch einen in den Mischerauslaß hineinragenden Temperaturfühler die dort herrschende Temperatur gemessen und mit einem wahlweise einstellbaren Sollwert verglichen. Solange sich aus diesem Vergleich eine Abweichung ergibt, wird aus dieser Abweichung eine Regelgröße erzeugt, die direkt den Mischcrauslaß beeinflußt, und zwar so, daß im Falle einer gewünschten erhöhten Temperatur der Austrittswiderstand im Mischerauslaß erhöht wird. Einer solchen Erhöhung des Austrittswiderstandes folgt nun die Temperatur im Mischer nur sehr langsam, möglicherweise erst nach einigen Minuten, da die Verweilzeit in dem Mischer in dieser Größenordnung liegt Hieraus ergibt sich nun die äußerst unerwünschte Gefahr einer Übersteuerung und des Auftretens von Temperaturschwankungen am Mischerauslaß in einem erheblichen Bereich, wodurch das Einschwingen in die gewünschte Endtemperatur entweder sehr verzögert wird oder auch gar nicht zustande'kommt In jedem Falle ergibt sich hierbei ein Verbrauch von Material, das dabei nicht den gewünschten Bedingungen unterworfen worden ist. mit anderen Worten, ein echter Materialverlust
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einschwingvorgang auf einen veränderten Betriebszustand erheblich zu verkürzen und schnell auf den gewünschten, lieu eingestellten Wert abklingen zu lassen.
Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß eine Einrichtung zum Messen der Änderung des Mischerdrehmoments und zur Abgabe eines entsprechenden Signals vorgesehen isi, die zusätzlich an den Vergleicher zwecks Kombination des Signals mit den übrigen diesem zugeführten Werten angeschlossen ist.
Durch die Ausnutzung des Kriteriums der Drehmomentänderung des Mischers ergibt sich eine wesentlich schnellere Annäherung an eine neu eingestellte Temperatur unter Vermeidung von Temperaturschwankungen, da sich im Mischer nach erfolgter Änderung des Austnttswiderstandes auf Grund der Einstellung eines anderen Temperatursollwertes viel schneller eine Stabilisierung des geänderten Drehmoments ergibt, als das mit diesem veränderten Drehmoment gemischte Material am Mischerausgang erscheint.
Nachstehend wird die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen Mischer im Schnitt mit an seinem Auslaß angebrachter Schnecke als Abgabeorgan,
F i g. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 1.
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-II1 gemäß Fig.l.
F ; g. 4 den Antrieb des Mischers und
F i g. 5 die Steuereinrichtung im Blockschaltbild.
Unter Bezugnahme auf die Fig.l bis 3 wird zuerst der Mischer beschrieben. Der kontinuierlich arbeitende Mischer umfaßt ein Gehäuse 1, in dem zwei parallele, seitlich in Verbindung stehende, zylindrische Kammern 2 untergebracht sind, die an ihrem einen Ende einen gemeinsamen Auslaß 3 besitzen. Mit Knetschaufeln versehene Rotoren 4 sind in der Kammer 2 angeordnet. Das Material, das gemischt werden soll, wird in einen vertikalen Einlaß 5 eingefüllt. Dieser führt zu den Schnecken 6, die auf den Rotoren 4 sitzen und die das Material durch die Eingangsöffnung 2a der beiden Kammern drücken. Die Rotoren 4 sind für eine gegeneinander gerichtete Drehung über ein Getriebe miteinander verbunden und werden von einem in Fig.4 schematisch dargestellten Antriebssystem aus angetrieben, wobei das Antriebssystem aus einem Elektromotor 8 und einem die Drehzahl herabsetzenden Getriebe 8a besteht. Jeder der Rotoren hat Knetschaufeln 9 mit zwei gegensinnig gerichteten, sich in der Mitte treffenden Schaufelteilen.
Der Mischerauslaß 3 erstreckt sich quer zu der Kammer 2 und überlappt sich hauptsächlich mit den daran anschließenden Teilen der Knetschaufeln 9. Mit einer gegenläufigen Drehbewegung der Rotoren 4 wird eine Kraft von den Knetschaufeln auf das gemischte Material ausgeübt, um es durch den Mischerauslaß 3 zu stoßen. Dabei findet das gemischte Material am" Mischer-
auslaß 3 einen größeren oder kleineren Auslaßwiderstand vor, je nach der Drehzahl der als Abgabeorgan dienenden Schnecke 13.
Wie insbesondere in den F i g. 1 md 3 dargestellt ist, ist der Mischerauslaß 3 direkt und feststehend mit dem Einlaß 10 eines Schneckengehäuses 12 verbunden, das im wesentlichen aus einem Hohlzylinder 11 besteht und in dem eine Schnecke 13 drehbar gelagen ist. Diese Schnecke 13 ist mit einem in seiner Geschwindigkeit regelbaren Motor 14 durch Übertragungselemente verbunden, durch die die Drehgeschwindigkeit der Schnekke 13 ständig kontrollierbar ist Das Gehäuse 12 hat einen Aus'ilS 15. Der Motor 14 kann nach einem hydraulischen Prinzip arbeiten. Jedoch kann auch jeder andere Motor verwendet werden, der eine passende Drehzahl liefert und in seiner Geschwindigkeit regelbar ist. Angrenzend an den Einlaß 10 des Schneckengehäuses 12 und den Auslaß 3 des Machers baut sich gegen die Schnecke 13 ein Druck auf, je nachdem, wie schnell die Schnecke 13 das ihr zugeführte Material abtransportiert, was wiederum von der Drehzahl der Schnecke abhängig ist.
Wenn der kontinuierlich arbeitende Mischer eingeschaltet wird, so ist es vorzuziehen, seinen Auslaß vollständig zu schließen, bis das dem Mischer zugeführte Material ungefähr den gewünschten Endzustand erreicht hat. Hierfür ist, wie insbesondere in der F i g. 3 dargestellt, ein Schließventil 16 vorgesehen Dieses Schließventil 16 kann ein Schiebeventil sei«, das zwischen dem Auslaß 3 und dem Einlaß 10 des Schneckengehäuses 12 angeordnet ist. Dieses Ventil wird geschlossen, sobald der Mischer eingeschaltet wird, es wird jedoch bald darauf geöffnet und dann nicht dazu ve-wendet, den Durchsatz des gemischten Materials zu drosseln oder zurückzuhalten. Wenn der Mischer arbeitet, ist dieses Ventil offen. Das Zurückhalten des Materials bewirkt dann die Schnecke 13.
Wie in der F i g. 3 dargestellt, ist der Mischer starr mit seiner Basis 17 auf einem Fundament 18 und der Hohlzylinder 11 der Schnecke t3 auf einem Basisteil 19 befestigt. Die Schnecke 13 ist im Hinblick auf den Mischer quer angeordnet.
Bei der Arbeit des in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Mischers kommt das durch den Auslaß 3 abgegebene Material in Kontakt mit der Schnecke 13. Dabei wird der Druck am Mischerauslaß 3 durch die Drehzahl der Schnecke 13 bestimmt.
F i g. 3 zeigt weiter einen Temperaturfühler 20 in Forn eines Thermoelements, das über Leitungen 21 mit einem Kontrollsystem 22 für den in der F i g. 1 dargestellten Motor verbunden ist. Die Kontrolleinrichtung 22 muß so ausgebildet sein, daß sie die Drehzahl der Schnecke 13 regelt.
Die Wirkungsweise der Erfindung ergibt sich aus der F i g. 5. Die Kontrolleinrichtung 22 (F i g. 1) steuert den Antriebsmotor 14 der Schnecke 13 nicht nur in Abhängigkeit von der Temperatur des vom Mischer abgegebenen Materials, die durch den Temperaturfühler 20 auf die Kontrolleinrichtung 22 über die Leitung 21 übertragen wird, sondern auch in Abhängigkeit von der Änderung des Drehmoments des Mischers. Dazu wird durch den Drehmomentmesser 24, der über die Leitung 23 mit dem Motor 8 verbunden ist, das Drehmoment gemessen und in der Kontrolleinrichtung 22 in ein die Drehmomentänderung anzeigendes Signal umgewandelt.
Gemäß F i g. 5 wird ein Signal über die Leitung 32 von dem die Temperatur festlegenden Potentiometer
34 (Sollwertgeber) abgeleitet Dieses Signal ist einer bestimmten Temperatur des am Mischerauslaß 3 austretenden Materials proportional, die als Sollwert für das gemischte Material gewünscht wird. Ein Signal das proportional dem Drehmoment des Mischers ist wird von dem Drehmomentmesser 24 abgegeben.
Dieses Signal wird über die Leitung 25 zu dem Integrator 27 und über die Leitung 26 zu dem Vergleicher
35 geführt. Das Ausgangssigna! des Integrators 27 wird ίο auf der Leitung 30 zu dem Eingang des Integrators 27 zurückgeführt und dann auch über die Leitung 28 zu dem Vergleicher 35 geführt. Die Kombination des Integrators 27 und des Vergleichers 35 bildet eine Korn pensationseinrichtung, die auf ihrer Ausgangsleitung 36 ein Signal abgibt, das den niederfrequenten Anteil der Drehmomentänderung des Mischers repräsentiert. Bei konstantem Drehmoment ist das Signal auf der Leitung
36 Null.
Der Temperaturfühler 20 mißt die Temperatur des
ao vom Mischer ausgestoßenen Materials und erzeugt ein Signal auf der Leitung 21, das der gemessenen Temperatur direkt proportional ist.
Das auf eine bestimmte Temperatur (Sollwert) fest eingestellte Potentiometer 34 ist so eingestellt, daß sein
»5 Ausgangssignal auf der Leitung 32 identisch ist mit dem auf der Leitung 21, wenn die Temperatur, die von dem Temperaturfühler 20 gemessen wird, der gewünschten Temperatur, die auf dem Potentiometer 34 eingestellt ist (Sollwert), gleich ist.
Das Signal auf der Leitung 21 wird zu einem Filter 40 geführt, das für niedrige Frequenzen durchlässig ist. Der Ausgang des Filters ist über eine Leitung 42 an den Vergleicher 50 angeschlossen. Von den anderen zwei Eingängen des Vergleichers 50 ist der eine an die Leitung 32 (Sollwert) und der andere an die Leitung 36 (Drehmomentänderung) angeschlossen. Der Ausgang des Vergleichers 50 ist einerseits über die Leitung 52 an den Integrator 54 und andererseits über die Leitung 58 an den Verstärker 60 angeschlossen. Der Addierer 64 faßt dann die vom Integrator 54 über die Leitung 56 kommenden Signale mit dem Signal des Verstärkers 60. das über die Leitung 62 kommt, zusammen. Das sich daraus ergebende Signal wird über die Leitung 66 zu dem die Schnecke antreibenden Motor 14 als dessen Geschwindigkeit steuerndes Signal geführt. Durch den Integrator 54 wird das Fehlersignal auf der Leitung 52 in einer solchen Art behandelt, daß dieses schließlich auf Null reduziert wird. Da im Gleichgewichtszustand das Signal auf der Leitung 36 (Drehmomentänderung) Null ist, wird die auf der Leitung 42 signalisierte Temperatur am Mischerauslaß 3 gleich der Sollwerttemperatur, signalisiert auf der Leitung 32. Es gibt also keinen Temperaturfehler im Gleichgewichtszustand.
Eine Änderung des Sollwert? der Temperatur am Mischerausgang kann eine neue Geschwindigkeit der Schnecke herbeiführen, die höher, niedriger oder gleich der Geschwindigkeit vor der Änderung ist. Wenn beispielsweise eine höhere Sollwerttemperatur am Potentiometer 34 eingestellt wird, ergibt sich auf der Leitung 32 gegenüber dem Signal auf der Leitung 42 ein Unterschied, der durch den Vergleicher in ein Signal auf der Leitung 52 umgewandelt wird. Dieses Signal bewirkt eine Verringerung der Schneckendrehzahl, die dann zu einer Erhöhung des Druckes im Mischerauslaß 3 führt.
Dies hat zur Folge, daß sich der Mischer entsprechend weiter füllt, so daß das von ihm gemischte Material über eine längere Verweilzeit im Mischer verbleibt und dementsprechend mehr Energie aufnimmt, was zu einer
sehr schnell feststellbaren Änderung des Drehmoments im Sinne einer Drehmomenterhöhung führt. Diese Drehmomentänderung äußert sich in einem entsprechenden Signal auf der Leitung 36, das als zusätzliches Signal dem Vergleicher 50 zugeführt wird und diesem meldet, daß im Mischer bereits eine Änderung der dort vorliegenden Verhältnisse eingetreten ist. Dieses Signal verringert das sich aus der Differenz der Signale auf den Leitungen 32 und 42 ergebende Regelsignal und damit die Intensität der Regelung, so daß es zu keiner hohen Regelschwankung kommen kann. Wenn dann die Änderung des Drehmoments, was einige Zeit vor
Erreichen der gewünschten Endtemperatur eintritt, abgeklungen ist, ergibt sich auf der Leitung 36 wieder das Signal Null, womit sich die dann noch bestehende Differenz der Signale auf den Leitungen 32 und 42 wieder auswirken kann. Nur ist diese Differenz inzwischen wesentlich kleiner geworden. Es ergibt sich dann der vorstehend beschriebene Effekt der Auswirkung einer erneuten Drehmomentänderung des Mischers von neuem, wobei allerdings darauf hinzuweisen ist, daß diese Vorgänge gleichmäßig ineinander übergehen und nicht etwa stufenweise erfolgen, d. h., die Endtemperatur wird in einer stetigen Annäherung erreicht.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Steuereinrichtung für einen kontinuierlich arbeitenden Mischer mit einem an seinen Enden mit einem Ein- bzw. Auslaß versehenen Gehäuse und einem darin drehbaren Mischerrotor, mit einem im Mischerauslaß angeordneten Temperaturfühler, einem den Wert des Fühlers mit dem Wert eines Sollwertgebers vergleichenden Vergleicher sowie einem vom Ausgangswert des Vei gleichers gesteuerten, den Druck vor dem Mischerauslaß beeinflussenden Abgabeorgan, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (22) zum Messen der Änderung des Mischerdrehmoments und zur Abgabe eines entsprechenden Signals vorgesehen ist, die zusätzlich an den Vergleicher (50) zwecks Kombination des Signals mit den übrigen diesem zugeführten Werten angeschlossen ist.
DE2260768A 1971-12-14 1972-12-12 Steuereinrichtung für einen kontinuierlich arbeitenden Mischer Ceased DE2260768B2 (de)

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