DE2551369A1

DE2551369A1 - Vorrichtung zum regeln des extrusionswiderstandes von einem stabaehnlichen koerper durch eine pressduese

Info

Publication number: DE2551369A1
Application number: DE19752551369
Authority: DE
Inventors: Anthony Holmes Furman
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1974-11-18
Filing date: 1975-11-15
Publication date: 1976-05-20
Also published as: US3989433A; GB1528053A

Description

Vorrichtung zum Regeln des Extrusionswiderstandes von einem stabähnlichen Körper durch eine Preßdüse

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren sum Extrudieren eines bindigen, zusammenhängenden, stabähnlichen und Kohle enthaltenden Körpers direkt in eine Kohlenvergasungseinrichtung, wobei der Körper für eine Verteilung in der Vergasungseinrichtung in Briketts unterteilt wird.

Es wird eine verbesserte Strangpre^inrichtung für die Herstellung eines stabähnlichen Körpers aus einer kohlehaltigen Peststoffmischung vorgeschlagen. Weiterhin werden R^egelungsmechanismen angegeben für eine automatische Regelung des Durchtrittswiderstandes, den der stabähnliche (oder sich zur Stabform

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entwickelnde) Körper durch eine Preßdüse bzw. einen -stempel erfährt.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind Teile der Stempelwand nahe dem Auslaßende des Stempels für eine innere Verschiebung als eine Punktion der Arbeit ausgelegt, die zum Antrieb der Extruderschnecke erforderlich ist. Zusätzlich sind Mittel vorgesehen für eine direkte visuelle Prüfung des kohlehaltigen und die Düse verlassenden Körpers, wodurch in Abhängigkeit von dem Aussehen des extrudierten Körpers bestimmt werden kann, ob der Extrusionsprozeß zufriedenstellend durchgeführt ist.

Weiterhin werden andere Ausführungsbeispiele vorgeschlagen, bei denen Wandabschnitte des bewegbaren Preßstempels mit einem longitudinal verschiebbaren Stempel und Regelungsmitteln gekoppelt sind zum Einstellen der Länge der sich verfestigenden kohlehaltigen Mischung, die mit der Oberfläche des verschiebbaren Stempels in Kontakt ist. Diese Einstellung der Stempellänge wird entweder als eine Funktion der hydraulichen Druckbedingungen, die zur Beibehaltung der Position des verschiebbaren Stempels erforderlich sind, oder alternativ als eine Funktion der zum Antrieb der Extruderschnecke erforderlichen Arbeit durchgeführt.

Die Ausführung^; eispiele zum Einstellen der Stempellänge sind in der gleichzeitig eingereichten deutschen Patentanmeldung P (Zeichen der Anmelderin: 3759-RD-7OO7, Überschrift: Preßdüse mit variabler Länge) vorgeschlagen.

Obwohl hier hydrauliche Mechanismen vorgeschlagen werden zur Einstellung der Länge des verschiebbaren Preßstempels, können auch andere äquivalente (beispielsweise elektromechanische) Mittel verwendet werden. Auch die speziellen kommerziell verfügbaren Abtast- und Regelungsvorrichtungen werden lediglich zu Beschreibungszwecken angegeben.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung 1st für die Herstellung stabähnlicher Briketts aus verschiedenen Zusammensetzungen und mit verschiedenen Charakteristiken verwendbar, wobei entweder

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quellende oder nichtquellende Feststoffkohle zusammen mit einem geeigneten Bindermaterial und mit oder ohne den Zusatz anderer Materialien, beispielsweise Mitteln zum Verhindern des Quellens, verwendet werden kann. Vorzugsweise behalten die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung hergestellten Briketts ihre Form bei und können sich zumindest durch eine Temperaturbehandlung bei etwa 510⁰C (95O°F) selbst tragen. Während einer Aussetzung auf eine derartige Temperatur tritt üblicherweise eine Entgasung auf, wobei ein verkohltes Brikett zurück bleibt.

Auch wenn die vorliegende Erfindung in Verbindung mit der Herstellung eines massiven Stabextrudates dargestellt wird, kann auch ein hohles Stabextrudat in vorteilhafter Weise durch Modifikation der Extruderschnecke hergestellt werden, um eine zentral angeordnete Stabverlängerung (nicht gezeigt) zur Bildung des Loches zu schaffen. Materialien zur Herstellung der Strangpreßvorrichtung, einer Sichtöffnung, Antriebsmittel, Heizmittel, Regelungsmittel und Ausstoßmittel usw. sind an sich bekannt.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Figur 1 ist eine teilweise weggeschnittene schematische Darstellung des Stempelaufbaues gemäß der Erfindung in Verbindung mit Mitteln zum Einstellen der Länge des Preßstempels.

Figur 2 ist eine dreidimensionale Ansicht und zeigt die Anordnung einer Anzahl von schwenkbar an der Stempelwand angebrachten Stempelwandabschnitte.

Figur 3 ist eine schematische Darstellung der Abtast- und Regeleinrichtung für eine nach innen gerichtete Vorspannung der bewegbaren Stempelwandabschnitte gemäß der Erfindung in Abhängigkeit von einem Parameter, der die in dem Extrusionsprozeß erbrachte Arbeit reflektiert.

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Figur H ist eine schematische Darstellung der Abtast- und Regeleinrichtung für eine nach innen gerichtete Vorspannung der bewegbaren Stempelwandabschnitte, die zusammen mit einer möglicherweise betätigbaren Steuereinrichtung für die Stempelposition gezeigt sind] in beiden Fällen wird ein Regelsignal durch eine hydrauliche Druckrückkopplung von der Stempelpositionssteuerung erzeugt.

Figur 5 ist eine schematische Darstellung der Abtast- und Regeleinrichtung zum Einstellen der nach innen bewegbaren Abschnitte der Stempelwand und zum Einstellen der Stempellänge in Abhängigkeit von einem Parameter, der die in dem Extrusionsprozeß erbrachte Arbeit reflektiert. Die in den Figuren ¹J und 5 gezeigten elektrischen Verbindungen sind tatsächlich zahlreiche Drähte umfassende Kabel, die für eine vollständige elektrische Schaltung zwischen den einzelnen Elementen sorgen.

In Figur 1 ist eine Strangpreßeinrichtung 10 mit einem Antriebsmotor 11 gezeigt, der mit einer Extruderschnecke 12 durch eine Steuerung IJ für eine variable Drehzahl gekoppelt ist. Die Extrude rechne cke 12 ist in einem Extruderzylinder Ik angeordnet, der mit einer Verlängerung 16 gezeigt ist. Die Elemente lH und

16 können selbstverständlich aus einer einheitlichen Konstruktion anstatt aus verbundenen Stücken hergestellt sein. Die gezeigte Konstruktion erleichtert jedoch eine einfache Auswechselung des äußeren Endos des Extruderzylinders, da dieser Teil der größten Abnutzung ausgesetzt ist. Eine Preßdüse bzw. -stempel

17 mit im wesentlichen konstantem zylindrischem Innenquerschnitt ist mit einem Teil seiner inneren Oberfläche in teleskopartigem Eingriff mit der äußeren Wandoberfläche des Zylinderabschnittes l6 angeordnet und wird durch eine auf eine Platte 18 gegen eine Schulter 19 des Stempels 17 unter dem Einfluß hydraulicher Betätigungszylinder 21, 21' ausgeübten Kraft auf dem Zylinderabschnitt 16 eingestellt. Obwohl die Verwendung eines Paares von solchen Stempelbetätigungsgliedern als ausreichend befunden wurde, kann auch eine größere Anzahl verwendet werden. Die Kolben 22, 22' der Stempelbetätigungsglieder sind feststehend und an einer

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Platte 23 befestigt, die in gezeigter Weise auch zur festen Anordnung des Zylinderab3chnittes l6 dient.

Wenn beispielsweise in den Zylinder 21 ein Hydraulikmittel unter Druck in den Bereich 24 hinter dem Kolben 22 (gleichzeitig wird Hydraulikmittel aus dem Bereich 24' vor dem Kolben 22 abgezogen) eingeführt wird, werden der Zylinder 21 und dadurch die Platte und der Stempel 17 in Richtung auf die Platte 23 bewegt. Dieser Vorgang verkleinert die Größe des inneren Stempelbereiches,der für einen Kontakt mit der kohlehaltigen Mischung zur Verfügung steht, wenn diese innerhalb des Stempels unter Einwirkung der Extruderschnecke 12 verdichtet bzw. konsolidiert wird. Ein derartiger Vorgang erzeugt einen verkleinerten Reibungswiderstand zwischen dem sich verfestigenden Körper und dem Preßstempel, wodurch ein weniger dichter stabähnlicher Körper entsteht. Der umgekehrte Vorgang (Beseitigung des Hydraulikmittels aus dem Bereich 24 und Einführung des Hydraulikmittels in den Bereich 24') gestattet, daß sich der Preßstempel I7 unter der Einwirkung der Reibungskraft, die zwischen der sich verfestigenden kohlehaltigen Mischung und der inneren Oberfläche des Preßstempels 17 wirksam ist, gleitend von der Platte 23 wegbewegt.

Die Wirkungsweise des einstellbaren Preßstempels 17 unter Betriebsbedingungen wird in Verbindung mit den Figuren 4 und 5 näher erläutert.

Wie in den Figuren 1, 2 und 3 gezeigt ist, muß die sich verfestigende kohlehaltige Mischung, die durch den Preßstempel I7 hindurchführt, in Wechselwirkung mit bewegbaren Stempelwandabschnitten (beispielsweise schwenkbare angebrachte Elemente 28a, 28b, 28c, 28d) treten, die hier als Klappen bezeichnet werden. Diese Klappen können durch Stäbe 29a, 29b, 29c bzw. 29d in bezug auf den Preßstempel 17 nach innen gedrückt oder vorgespannt werden. Diese Stäbe sind an Kolben befestigt, die in den Gehäusen der feststehenden hydraulischen Klappenbetätigungsglieder (es sind nur Betätigungsglieder 31b und 31d gezeigt) bewegbar sind. In Abhängigkeit von der Größe der nach innen gerichteten Kraft,

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die durch die Stäbe auf die Klappen ausgeübt wird, kann ein veränderbarer Widerstand auf den Strom der sich verfestigenden (oder verfestigten) kohlehaltigen Mischung aus dem Preßstempel 17 ausgeübt werden.

Somit wird in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Extrudereinrichtung 10 eine Kohle und einen Binder dafür enthaltende Peststoffmischung in den Zylinder I^ aus einer damit in Strömungsverbindung stehenden Beschickungseinrichtung 26 geführt, unter der Wirkung der Flügel der Extruderschnecke 12 in Richtung auf den Preßstempel 17 bewegt und aus dem Zylinderabschnitt Ιό, der mit einer Messerkante 27 versehen ist, heraus in den Preßstempel 17 gedruckt. Innerhalb des Preßstempels 17 entsteht durch die kombinierte Wirkung der Kraft, die durch die Extruderschnecke 12 ausgeübt wird, und der Reibung, die zwischen der sich bewegenden kohlehaltigen Masse und der inneren Oberfläche des Stempels 17 entwickelt wird, eine Verfestigung zu einem stabähnlichen Körper. Die durch die kohlehaltige Masse auftretende Gesamtreibung wird durch die einstellbare Länge des Stempels 17 und durch die Größe der nach innen gerichteten Kraft bestimmt, die von den Klappen 28a, 28b, 28c und 28d auf den stabähnlichen Körper ausgeübt wird. An verschiedenen Stellen auf der Länge des Extruderzylinders und des Preßstempels 17 sind Mittel gezeigt zum selektiven und gesteuerten Erhitzen der kohlehaltigen Mischung, wenn sie sich für eine Verfestigung in dem Stempel 17 entlang dem Extrusionspfad bewegt. Diese Heizmittel, die mit Bezugszeichen 32, 33 und 3^ bezeichnet sind, sind mit Einlaß- und Auslaßöffnungen versehen, durch die das Wärmeübertragungsmittel zirkuliert.

Wenn der stabähnliche kohlehaltige Körper die Klappen berührt und an diesen entlang strömt und aus der Düse 17 innerhalb des Gehäuses 36 austritt, kann der Zustand seiner Oberfläche durch eine abgedichtete Sichtöffnung 37 betrachtet werden, die mit einem transparenten Wandabschnitt aus Glas oder Kunststoff ausgerüstet ist. Wenn der austretende stabähnliche Körper nicht genügend dicht ist (was durch eine visuelle Prüfung seiner Ober-

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fläche ermittelt werden kann), dann können Einstellungen in dem System vorgenommen werden, die im folgenden noch näher beschrieben werden, um diesen Zustand zu korrigieren.

Der zusammenhängende stabähnliche Körper tritt in einen Zerhackermechanismus 38 ein, in dem ein Guillotineblatt 39 automatisch den Stab in Briketts ^l unterteilt. Wenn die Strangpreßeinrichtung 10 zum Beschicken eines Kohlevergasers verwendet wird, fallen die Briketts 4l direkt in das Innere des nicht gezeigten Vergasers und in diesem Fall ist das Innere der Vorrichtung 38 den Druck/Temperaturbedingungen des Vergasers ausgesetzt und muß dementsprechend aufgebaut sein.

Gemäß Figur 3> in der die nach innen bewegbaren Stempelwandabschnitte 28a, 28b, 28c und 28d die alleinigen Mittel sind, auf denen die Ausübung des steuerbaren Widerstandes auf die sich bewegende kohlehaltige Masse beruht, ist der Preßstempel 17 zu Beginn leer und die Klappen sind soweit nach innen gerichtet, wie es durch die Konstruktion gestattet ist. Ventile 51, 52, 53 und 54 sind manuell eingestellt und für die meisten Betriebsbedingungen sind die Ventile 51 und 5^ geöffnet, während die Ventile 52 und 53 geschlossen sind. Eine gleichzeitige Einstellung der Klappen nach innen wird in der Weise durchgeführt, daß eine Pumpe 56 gestartet wird, um die Hydraulikschaltung unter Druck zussetzen, das Ventil 57 manuell geöffnet und das Meßventil 58 für einen Druck eingestellt wird, auf dem die Einheit erwartungsgemäß für die gegebene verwendete Kohle arbeitet. Bevorzugte Betriebsdrucke können auf einfache Weise durch Versuche ermittelt werden. Für eine einfache Erläuterung wird nur die Wirkungsweise von einer Vereinigung von Klappe und Betätigungszylinder beschrieben. Selbstverständlich kann eine vorgewählte Anzahl derartiger Kombinationen verwendet und gleichzeitig betätigt werden. Wenn die Pumpe 56 arbeitet, tritt unter Druck stehendes Hydraulikmittel in das hydraulische Betätigungsglied 31d außen von dem Kolben 59d ein und bewirkt eine Verschiebung des Kolbens in Richtung auf die Stempelwand und verschiebt weiterhin unter dem Schub der Welle 29d die schwenkbare Klappe 28d in bezug auf den Stempel nach innen.

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Gleichzeitig verläßt Hydraulikmittel das hydraulische Betätigungsmittel innen von dem Kolben 59d.

Wenn die Klappen mit inrer vollen möglichen Verschiebung nach innen bewegt sind, begrenzen sie den Strom der pulverförmigen kohlehaltigen Mischung, die in den Preßstempel eintritt, bis sich ein massiver Stab zu entwickeln beginnt. Wenn sich der Stab verfestigt, übt er eine Kraft gegen die Klappen aus und verschiebt sie in die nahezu vollständig geöffnete Position. Der Begriff "vollständig geöffnet" bedeuted offen für die in Figur 2 gezeigte Position, in der die Klappenstellung mit dem Innendurchmesser des Preßstempels zusammeru-fällt. Wenn die Klappen in ihre nahezu vollständig geöffnete Position bewegt worden sind, sollte der sich entwickelnde Stab die gewünschte Dichte und Bindigkeit bzw. Klebefähigkeit erreicht haben. Die Entwicklung dieses Körpers und die Zunahme der Bindigkeit und Dichte kann durchdie Sichtöffnung 37 beobachtet werden (beispielsweise Oberflächenglätte und Glanz). Zur gleichen Zeit werden die sich verändernden üichtecharakteristiken durch eine Veränderung in der Anzeige eines Meßrelais Gl angezeigt, das den Strombedarf des Schneckenmotors 11 reflektiert. Somit kann der Operateur auf zwei Quellen einer visuellen Beobachtung aufbauen, um die Eignung des Betätigungsschalters 62 zu beurteilen, um von einem manuellen Betrieb auf eine automatische Regelung umzuschalten.

Wenn der Schalter 62 so geschaltet ist, daß von einem manuellen Betrief auf eine automatische Regelung übergegangen wird, wenn ein sich verfestigender stabähnlicher Körper aus dem Preßstempel ausgestoßen zu werden beginnt, beginnt die automatische Regelung der Kraft, die durch die Klappen auf den sich verfestigenden Körper ausgeübt wird, wirksam zu werden, d.h. die Ventile 51 und 54 öffnen und die Ventile 52 und 53 schließen. Auf Wunsch können bei einem manuellen Betrieb die Ventile 51 und 54 geschlossen und die Ventile 52 und 53 geöffnet werden, um die Klappen in eine weiter geöffnete oder vollständig geöffnete Position zu drücken.

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Wenn ein zu großer DrucK durch die Klappen auf den austretenden stabähnlichen Körper ausgeübt wird, zieht der Motor 11 einen größeren als normalen Strom, und dieser Zustand wird durch ein Meßrelais 61 abgetastet. Das Meßrelais öl ist mit einstellbaren oberen und unteren Stellpunkten ausgerüstet zum Schließen von getrennten Schalterkontakten (nicht gezeigt). Wenn ein zu hoher Motorstrom gezogen wird, wird der dem oberen Einstellpunkt entsprechende Schalterkontakt des Meßrelais ausgelöst, wodurch ein elektrisches Signal zu einer Zeitsteuerung bzw. einem Timer 63 fließen kann.

Der Timer 63 sorgt für einen unterbrochenen Durchfluß des empfangenen elektrischen Signals, d.h. das elektrische Signal kann in die elektrische Schaltungsanordnung eintreten, den sich der einen hohen Einstellpunkt aufweisende Schalter mit dem Meßventil 58 teilt, wodurca eine Verschiebung dieses Ventiles in eine weiter geöffnete Position für eine vorgewählte Zeitperiode herbeigeführt wird. Diese vorgewählte Zeit sorgt für eine Verzögerungsperiode, während der das System auf die veränderten Umstände ansprechen und eine Rückkopplungsinformation liefern kann, die diese veränderten Umstände reflektiert. Diese Vorsichtsmaßnahme verhindert ein "Suchen bzw. Hunting" in dem System. Das Meßventil 58 startet (d.h. es bewegt sich in eine weiter geöffnete Position) und stoppt in Abhängigkeit von dem Betrieb der Zeitsteuerung 63. Wenn eine weiter geöffnete Position des Meßventiles 58 erreicht wird, wird der Druck in dem Hydrauliksystem verringert, wodurch die nach innen gerichtete Kraft vermindert wird, die durch die Klappen über die hydraulischen Betätigungsglieder (d.h. ßetätigungsglied 3Id und vergleichbare Einheiten) ausgeübt wird.

Das Ventil 57 ist selbstverständlich zumindest zu Beginn des automatischen Betriebes manuell in die offene Stellu_ng gebracht worden. Das Hydraulikmittel wird unter Druck in die gezeigte Hydraulikschaltung (oder hydraulische Strömungsmitteleinspeisung) eingeführt. Die Verschiebungspumpe 56 kann kontinuierlich arbeiten oder automatisch betätigt werden. Wenn die Pumpe 56 arbeitet, wird Strömungsmittel unter Druck in die hydraulischen Kläppenbe-

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tätigungen (d.h. Einheit 3Id) durch eine Beipaßschaltung 6k (über Ventile 57 und 58), die zu einem Reservoir 66 führt, oder, wenn der Druck aus einem gewissen Grund hoch genug geworden ist, über ein Druckentlastungsventil (PRV) 67 in das ölreservoir 66 eingelassen und aus diesem herausgeführt.

Die dadurch erfolgende stufenweise Einstellung des Meßventiles 58 in eine weiter geöffnete Stellung führt somit zu einer Verminderung des Reibungswiderstandes, den die sich verfestigende Kohlemiscnung erfährt. Diese verkleinerte Reibung vermindert ihrerseits die Dichte des in dem Preßstempel gebildeten Stabes. Die Belastung des Motors 11 wird dadurch in den gewünschten Betriebsbereich vermindert, bis der dem hohen Einstellungspunkt entsprechende Schalter des Meßrelais öffnet und ein weiterer intermittierender Betrieb des Meßventils 58 aufhört. Das Meßventil behält die erreichte Einstellung bei, bis eine weitere automatische Einstellung auftritt.

Unter Betriebsbedingungen, bei denen eine unzureichende nach innen gerichtete Kraft durch die Klappen ausgeübt wird, ist der gezogene Motorstrom zu klein. Wenn das Motorrelais 6l diesen Zustand abtastet, wird der dem unteren Einstellungspunkt entsprechende Schalter des Meßrelais ausgelöst. Ein elektrisches Signal wird zum Timer 63 für einen intermittierenden Durchfluß (wie es oben beschrieben wurde) in die der kleinen Kraft (wobei die Klappen nach innen vorgespannt werden) entsprechenden Schaltung geschickt. Über diese Schaltung erreicht ein elektrisches Signal das Ventil 58, wodurch dieses Ventil stufenweise in eine weiter geschlossene Position bewegt wird, so daß der hydraulische Druck des Systems ansteigt. Diese Druckerhöhung vergrößert die von den Klappen ausgeübte nach innen gerichtete Kraft und der durch die verfestigte kohlehaltige Mischung entwickelte Reibungswiderstand wird vergrößert. Infolgedessen ist die Dichte des in dem Preßstempel gebildeten Stabes erhöht und die Belastung für den Motor wird ihrerseits vergrößert. Wenn das Ventil des vom Motor gezogenen Stromes in den gewünschten Betriebsbereich eintritt, wird der dem unteren Einstellungspunkt entsprechende

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Schalter geöffnet und das Eingangsignal zum Timer 63 abgeschaltet. Das Meßventil 58 behält seine eingestellte Position bei, bis eine Neueinstellung als eine Folge der automatischen Regelfunktion auftritt.

Bei der in Figur 4 schematisch dargestellten Extrusions- und Regelstruktur sind selektiv betätigbare Regelungssysteme vorgesehen, durch die die Stempellänge und der nach innen gerichtete Druck, der von den Klappen gemäß der Erfindung ausgeübt wird, automatisch gesteuert werden können. In der gezeigten Anordnung werden diese Steuerarten durch entsprechendes manuelles Einstellen von zweipoligen Umschaltern 71 (für den Hochdruckkreis) und 72 (für den Niederdruckkreis) gewählt. Wenn die automatische Einstellung gewählt ist, sind gewisse andere Einstellungen, die Ventile in dem Hydrauliksystem öffnen oder schließen, erforderlich, wie es im folgenden beschrieben wird.

Beim Anlauf einer Extrusionsvorrichtung, die sowohl die Einwärtsverschiebung von Teilen der Stempelwand nahe ihrem Auslaßende als auch die Einstellung der Stempellänge aufweist, wird die Einstellung dieser Mechanismen durch manuelle Handhabung der entsprechenden Hydraulik3chaltung durchgeführt. Zunächst wird der Preßstempel 17 in die Nähe der vollständig verlängerten Position oder (wenn eine Betriebsinformation für die bestimmte verwendete Kohle verfügbar ist) auf eine gewisse vorgewählte Position kurz vor der vollständig verlängerten Position gebracht. Anschließend werden die Klappen (d.h. das Element 28d und ähnliche Elemente) in die volle "Innen-"Position bewegt. Sowohl das Einstellen des Preßstempels als auch die Einstellung der Klappen wird manuell in der beschriebenen Weise durchgeführt. Zum Einstellen des Stempels 3ind die Ventile 73, 7^ geschlossen (Ventile 76 und 77 bleiben offen). Wenn die Pumpe 56 arbeitet und dfe Magnetventile 51 und 54 manuell geöffnet sind, wird Hydraulikmittel in erforderlicher Menge in das Volumen 24 eingeführt und aus dem Volumen 24' beseitigt. Diese manuelle Einstellung des Magnetventiles wird beibehalten, bis der Preßstempel 17 richtig angeordnet bzw. eingestellt ist. Als nächstes werden die Ventile 76 und 77 ge-

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schlossen und die Ventile 73 und 7^ in ihre geöffnete Stellung gebracht. Wenn die Pumpe 56 wiederum arbeitet und die Magnetventile 51 und 54 manuell in ihre geöffnete Position gebracht sind, wird der Kolben 59d in Richtung auf den Preßstempel 17 geschoben und erzeugt die entsprechende Neueinstellung der Klappe 28d über die Kolbenstange 29d. Auch wenn hier verständlicherweise nur die Steuersequenzen für ein hydraulisches Stempelbetätigungsglied und ein hydraulisches Klappenbetätigungsglied beschrieben

so
werden, würden tatsächlich selbstverständlich zahlreiche dieser Mechanismen verwendet, wobei die hydraulischen Stempelbetätigungsglieder gleichzeitig und die hydraulischen Klappenbetätigungsglieder gleichzeitig neu eingestellt werden.

Wenn die bewegbaren Stempel und Klappen einmal für einen Start eingestellt worden sind, wird die Kohle und einen Binder dafür aufweisende FeststoffmiBchungvon einer Beschickungseinrichtung 26 in den Zylinder Ik eingeführt und aus der Zylinderverlängerung heraus in den Preßstempel 17 gedrückt. Die Anordnung der Klappen schränkt den Durchtritt der B'eststoffmischung ein, bis sich ein massiver Stab zu entwickeln beginnt. Wenn der Stab sich verfestigt, stellt er die Klappen bis zu ihrer nahezu voll geöffneten Position ein. Zur gleichen Zeit übt der sich entwickelnde Stab eine Reibungskraft über der Innenfläche der Wand des Preßstempels 17 aus. Die Magnetventile 51 und ^k bleiben in der offenen Stellung, die Ventile 76 und 77 sind geschlossen und die Ventile 73 und fk sind geöffnet.

Um die automatische Steuerung bzw. Regelung in Betrieb zu setzen, wird der manuelle Schalter 78 geschlossen, um den Durchfluß elektrischer Signale vom Timer 63 zu ermöglichen, wenn derartige Signale erzeugt werden. Als nächstes werden die doppelpoligen Umschalter 71 und 72 derart angeordnet, daß die elektrischen Signale vom Timer 63 zürn Meßventil 58 hindurch fließen. Zu allen Zeiten wird der Druck im Hydraulikzylinder 21 (Volumen 2k) über die Leitung 79 abgetastet und durch den Wandler 81 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Eine entsprechende Gleichstrom-Eingangsgröße zum Wandler 81 wird von einer nicht gezeigten Leistungseinspeisung geliefert. Das Spannungssignal am Ausgang vom Wandler -

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81 wird gleichzeitig einem Recorder bzw. Aufzeichner 82 zur Erzeugung einer visuellen Anzeige und einem Meßrelais 83 zugeführt, das einstellbare hohe und tiefe Stellpunkte aufweist für das Schließen getrennter nicht gezeigter Schaltkontakte. Das Meßrelais 83 funktioniert ähnlich wie das Meßrelais 6l.

Ein Relais nach Art eines Meßgerätes wird bevorzugt, da es die Einstellung eines hohen und tiefen Schaltpunktes erleichtert und eine zweite (zusätzlich zu dem Recorder 82) Sichtanzeige für das Ausmaß liefert, bis zu dem eine Stabverdichtung aufgetreten ist.

Falls sich der Zustand entwickeln sollte, bei dem die Summe der Kräfte, die durch die Klappen gegen die Staboberflächen ausgeübt werden,und der Reibung zwischen dem sich entwickelnden Stab und der Innenband des Preßstempels 17 zu hoch wird, steigt das elektrische Signal vom Wandler 81 auf einen Wert an , der bewirkt, daß der hohe Einstellpunkt des Meßrelais 83 auslöst und den nicht gezeigten Schalter schließt, der ein elektrisches Signal an den Timer 63 schickt.

Der Timer 63 sorgt für einen unterbrochenen Durchtritt (wie oben beschrieben) des von ihm aufgenommenen elektrischen Signales und wenn das Meßventil 58 das elektrische Signal vom Timer 63 empfängt, wird das Meßventil 58 stufenweise in eine weiter geöffnete Position verschoben. Diese aufeinanderfolgenden Vorgänge verringern graduell den Druck in dem Hydrauliksystem, da;» Druckentlastungsventil wird umgangen und der hydraulische Druck in den Klappenbetätigungsgliedern und dadurch die von den Klappen ausgeübte Kraft werden verringert. Wenn von den Klappen eine kleinere Kraft auf den Stab ausgeübt wird, besteht eine Verminderung im Widerstand gegenüber dem Durchtritt des sich bildenden Stabes durch den Preßstempel 17· Widerum wird der vom Wandler 8l abgetastete Druck verkleinert, wodurch das Spannungssignal vom Wandler zum Meßrelais 83 abnimmt, was eine öffnung des den hohen Einstellungspunkt darstellenden Schalters zur Folge hat, der weitere Einstellungen des Meßventiles 58 beendet.

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Wenn selbst bei voll geöffneten Klappen der sich entwickelnde Stab dennoch einen zu großen Widerstand gegen einen Durchtritt durch den Preßstempel bzw. die Preßdüse 17 erzeugt, wird dieser Zustand auf dem Recorder 82 angezeigt, wodurch dem Operateur deutlich gemacht v/ird, daß eine weitere Einstellung (Einstellung der Stempellänge) erforderlich ist. Die doppelpoligen Umschalter 71, 72 werden manuell umgeschaltet, um für eine automatische Steuerung der Einstellung der Preßdüse 17 über die Magnetventile 51, 52, 53, 5'* zu sorgen. Dieser Vorgang führt zunächst zur Schließung der Ventile 51, 54 im Vergleich zu ihren vorherigen offenen Stellungen. Das Ventil 57 wird in seine geschlossene Position verschoben, wodurch die Pumpe 56 den Hydraulikdruck des Systems auf den Wert erhöhen kann, der durch die ...instellung des Druckentlastungsventils(PRV) bestimmt ist. Die Ventile 73 und 74 werden geschlossen und die Ventile 76 und 77 werden geöffnet. Der durch den Sensor 81 abgetastete Druck wird selbstverständlich zu hoch sein und deshalb eine übertragung eines Signals zum Motorrelais 83 zur Folge haben, das den hohen Einstellungspunkt auslöst und den entsprechenden Schalter betätigt, um ein Signal zum Timer 63 zu schicken. Der intermittierende Durchfluß dieses Signals zu den Magnetventilen führt zu einer Öffnung der Magnetventile 51 und 54 (Magnetventile 52 und 53 bleiben geschlossen), iiin schrittweises öffnen und Schließen der Ventile 51 und 54 erzeugt eine schrittweise Bewegung der Platte 18 in Richtung auf die Platte 23, woraus eine graduelle Verkürzung der mit dem sich entwickelnden Stab in Kontakt stehenden Länge der Preßdüse 17 resultiert. Das Ergebnis ist ein progressiv abnehmender Reibungswiderstand zwischen der inneren Oberfläche der Stempelwand und dem sich verfestigenden Stab. Diese schrittweise Neueinstellung setzt sich fort, bis das Spannungssignal vorn Wandler 81 zum Meßrelais 83 genügend abgenommen hat, so daß der dem hohen Einstellungspunkt entsprechende Schalter aes Meßrelais öffnet. Ein weiterer intermittierender Betrieb der Magnetventile 51 und 54 wird beendet und die Ventile bleiben geöffnet. Die doppelpoligen Umschalter 71> 72 werden dann neu geschaltet, um für eine Steuerung der Größe des Klappendruckes über einen gesteuerten Betrieb des Meßventiles 58 zu sorgen.

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Das Ventil 57 und die Magnetventile 51 und 5^ werden erneut geöffnet. Von diesem Punkt an sollte die automatische Steuerung über den Klappendruck ausreichen.

Wenn die doppelpoligen Umschalter 7I₅ 72 für eine Klappensteuerung angeordnet sind (Ventile Jv, 77 sind geschlossen und Ventile 73, 7*1 sind offen), falls der Wandler 81 einen zu niedrigen Druck abtastet, der eine unzureicnende Dichte in dem sich entwickelnden kohlenaltigen Stab anzeigt, ist das Spannungssignal vom Wandler 81 zum Meßgerät 83 so klein, daß der tiefe Einstellungspunkt auslöst, einen Schalter schließt und ein elektrisches Signal zum Timer 63 für einen intermittierenden Signaldurchfluß zur Niederdruckschaltung schickt. Das Meßventil 58 wird intermittierend in eine weiter geschlossene Position gebracht, in der der Druck in dem Hydrauliksystem ansteigt, wodurch die auf die Klappenbetätigungsglieder ausgeübte Kraft ernöht wird, um die Klappen gegen den kohlehaltigen Stab zu schieben. Dieser erhöhte Druck führt zu einer Beendigung der Neueinstellung des Meßventiles 58, wie es oben beschrieben wurde. Wenn bei der Betrachtung durch die Sichtöffnung 37 der Operateur jedoch sieht, daß der durch die Klappen ausgeübte Druck die Klappen bis zu einem Punkt nach innen eingestellt hat, daß die Klappen das Extruüat übermäßig deformieren, dann wird er mit der axialen Neueinstellung der Preßdüse 17 fortfahren. Das bedeutet, daß die doppelpoligen Umschalter 7I und 72 wieder eingestellt werden, um eine Betätigung der Magnetventile zu ermöglichen, die Ventile 73 und 74 werden geschlossen, die Ventile 76 und 77 werden geöffnet und das Ventil 57 wird geschlossen. Wie bereits ausgeführt wurde, schließt die Neueinstellung der zweipoligen Umschalter automatisch die Magnetventile 5I und 54. Anschließend beginnt der Wandler 8l seinen Betrieb über die Niederdruckschaltung, um für eine intermittierende öffnung der Magnetventile 52 und 53 zu sorgen, die eine Verschiebung nach außen (Platte l8 bewegt sich von der Platte 23 weg) der Preßdüse I7 bis zu dem erforderlichen Ausmaß fünrt.

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Ein alternativer Mechanismus für die automatische Steuerung der Kombination von Klappen und einstellbarer Preßdüse ist in Figur 5 gezeigt. Wie in den Figuren 3 und 4 sind zur Vereinfachung der Zeichnung nur Teilabschnitte der Preßdüse und des Extruders und nur jeweils eine der Klappen, Klappenbetatigungsglieder und hydraulische Stempelbetätigungsglxeder gezeigt. Das hydraulische System einschließlich der Magnetventile ist das gleiche, wie es in Figur 4 beschrieben wurde. Der entscheidende Unterschied dieses alternativen Verfahrens besteht in der automatischen Steuerung in Abhängigkeit von der Arbeit, die zum Drehen der Extruderschnecke erforderlich ist, wie bei der automatischen Steuerung gemäß Figur 3.

Somit wird also in Figur 5 der vom Motor 11 gezogene Strom durch das Meßrelais 61 abgetastet, wie es in Verbindung mit Figur 3 beschrieben wurde. Wenn ein überhöhter Widerstand durch den sich entwickelnden stabähnlichen Körper bei seinem Durchtritt durch die Preßdüse 17 auftritt, nimmt der Motorstrom zu, da der Motor 11 härter arbeiten muß. Wenn der entgegengesetzte Zustand auftritt, d.h. wenn der Widerstand durch den sich entwickelnden stabähnlichen Körper zu klein ist, wird auf den Motor 11 eine kleinere Belastung ausgeübt, um die Extruderschnecke zu drehen, und infolgedessen ist der gezogene Motorstrom gering. Die Auslösung der Einstellpunkte (hoch und tief), das dadurch bedingte Schließen der Relaisschalter, der Betrieb des Timers 63 und die Arbeitsweise des hydraulischen Systems in Abhängigkeit von einem zu hohen oder zu niedrigen gezogenen Motorstrom sind die gleichen, wie es in Verbindung mit Figur k in bezug auf eine zu hohe oder zu niedrige Druckrückkopplung beschrieben wurde.

Wie in Verbindung mit Figur 4 beschrieben wurde, wird, wenn ein zu hoher Motorstrom auftritt, zunächst der Versuch gemacht, diesen Zustand durch die Verwendung der automatischen Steuerung über das Meßventil 58 zu korrigieren, wie es in Verbindung mit Figur ¹I beschrieben wurde. Wenn selbst bei voll geöffneten Klappen ein immerJhoch zu hoher Widerstand besteht, um den kohlehaltigen Stab durch die Preßdüse zu transportieren, werden die doppelpoligen Umschalter 71, 72 manuell umgeschaltet, um die automaitsche

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Steuerung unter Verwendung der Magnetventile 5I₃ 52, 53 und mit entsprechenden Einstellungen für das Ventil 57 und die Ventile 73, 74, 76 und 77 zu erregen, wie es bereits beschrieben wurde. Nach einer geeigneten Neueinstellung der Länge der Preßdüse 17 werden die zweipoligen Umschalter 71, 72 neu angeordnet, um für eine Steuerung der auf den kohlehaltigen Stab über die Klappen ausgeübten Kräfte zu sorgen, wie es in Verbindung mit Figur 4 beschrieben wurde. Ähnlich ist auch die Arbeitsweise der Steuersysteme, wenn der gezogene Motorstrom zu klein ist, der gleiche, wie er vorstehend bereits beschrieben wurden.

Am besten werden gemäß der vorliegenden Erfindung schwenkbar verbundene Klappen verwendet; vier Klappen für Preßdüsen mit kleinerem Durchmesser (etwa 5 cm) und sechs Klappen für Preßdüsen mit einem größeren Durchmesser als etwa 10 cm; die innenseitige Oberfläche der Klappe paßt sich der Umrißform der Preßdüse an, an der die Klappe befestigt ist; die Klappenlänge ist wenigstens so lang wie der Durchmesser und die Klappenbreite ist etwa gleich dem halben Radius der Preßdüse. Weiterhin ist eine bevorzugte Anordnung für das Erhitzen der Preßdüse, des Zylinders und aes Beschickungsbereiches gezeigt.

Wenn die Klappen in Kombination mit der axial einstellbaren Preßdüse verwendet werden, sollte das Ausmaß der in der Preßdüse zur Verfügung stehenden axialen Einstellung etwa das eineinhalbfache des Durchmessers der Preßdüse betragen.

Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es vorteilhalft, daß die in die Vorrichtung eintretenden Materialpartikelchen zumindest relativ frei strömen können.

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Claims

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Ansprüche

1. Vorrichtung zum Extrudieren eines bindigen, zusammenhängenden, stabähnlichen und Kohle enthaltenden Körpers, in der eine Extruderschnecke innerhalb eines Extruderzylinders angeordnet ist, der seinerseits mit im Abstand zueinander angeordneten Beschickungs- und Ausstoßstrukturen in Verbindung steht, wobei die Beschickungsstruktur Mittel aufweist zum Zuführen einer pulverförmige Kohle und einen Binder enthaltenden Mischung in den Extruderzylinder und die Ausstoßstruktur eine Preßdüse ist zum Aufnehmen und Formen der aus dem Extruderzylinder unter Druck ausgestoßenen Mischung, und in der benachbart zu dem Extruderzylinder Mittel zum Erhitzen wenigstens eines Teiles des Extruderzylinders vorgesehen sind, stromabwärts von der Düse Mittel zum Zerhacken des austretenden stabännlichen Körpers in kleinere Stücke angeordnet sind und Mittel zum Antrieb der Extruderschnecke vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßdüse (17) einen im wesentlichen konstanten zylindrischen Innenquerschnitt besitzt und ihre Wand wenigstens einen

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bewegbaren Abschnitt für eine Einwärtsverschiebung aufweist und Mittel (29, 31 ) zum gesteuerten Verändern der Kraft vorgesehen sina, mit der die bewegbaren Wandabschnitte nach innen verschiebbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die bewegbaren Wandabschnitte (2 8a-d) schwenkbar mit der Wand der Düse (17) verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die die Kraft verändernde Vorrichtung Mittel aufweist für eine automatische Betätigung als Punktion der von diesen ausgeübten Kraft zum Antrieb der Extruderschnecke (12).

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. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Extruderschnecke durch einen Elektromotor (11) angetrieben ist und die die Kraft verändernde Vorrichtung hydraulisch betätigte Vorspannmittel aufweist, die mit den bewegbaren Wandabschnitten in Kontakt stehen, mit dem Motor elektrisch verbundene Mittel den gezogenen Motorstrom abtasten, eine Einspeisung für das Hydraulikmittel in Strömungsverbindung mit den Vorspannmitteln in einem Hydraulikkreis stehen und Mittel elektrisch mit der Abtasteinrichtung verbunden und mit dem Hydraulikkreis verbunden sind zum Verändern des Druckes des hydraulischen Strömungsmittels in dem riydraulikkreis.

. Vorrichtung nacn Anspruch ^, dadurch gekennzeichnet , daß die den Druck verändernde Vorrichtung ein Relais (61), eine Zeitsteuerung bzw. einen Timer (63) und ein Meßventil (138) umfaßt, wobei das Relais (6l) mit der Abtastvorrichtung verbunden ist und mit hohen und tiefen Einstellungspunkten versehene Schalter aufweist, die mit dem Eingangskreis des Timers (63) verbunden sind, das Meßventil (58) elektrisch mit der Ausgangsschaltung des Timers (63) verbunden und in Strömungsverbindung sowohl mit der hydraulischen Strömungsmitteleinspeisung als auch den Vorspannmitteln steht.

. Vorrichtung nacn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Teil der inneren Oberfläche der Wand der Preßdüse (17) in Teleskopeingriff mit der äußeren

Oberfläche der Wand des Extruderzylinders (14) steht und mit der Preßdüse (17) verbundene Mittel vorgesehen sind zum gesteuerten Verändern der Größe der inneren Oberfläche der Preßdüse, die für einen Kontakt mit der sich verfestigenden kohleenthaltenden Mischung zur Verfügung steht, wobei die Veränderungsvorricntung für eine Relativbewegung zwischen der Preßdüse und dem Extruderzylinder ausgelegt ist.

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7. Vorrichtung nach Anspruch C, dadurch ge kenn ζ e i c h η e t , daß die Verankerungsvorrichtung Mittel aufweist für ihre automatische Betätigung als eine Funktion der Kraft, die zur Halterung der Preßdüse in einer gegebenen Position relativ zum Extruderzylinder erforderlich ist.

8. Vorrichtung nacn Anspruch 7₅ dadurch gekennzeichnet , daß die Veränderungsvorrichtung hydraulisch oetätigte Einstellmittel aufweist, die mit der Preßdüse verbunden sind, mit den Einstellmitteln eine Anordnung in Strömungsverbindung steht, die den hydraulischen Druck darin abtastet und in Abhängigkeit davon ein Spannungssignal erzeugt, und mit dieser Anordnung Mittel elektrisch verbunden sind, die die riydraulikeinspeisung in Strömungsverbindung mit der Einstellvorrichtung bringt zum Betätigen der Einstellmittel für eine Neueinstellung der Preßdüse.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung zur selektiven Herstellung einer Strömungsverbindung ein Relais, eine Zeitsteuerung bzw. einen Timer und zahlreiche elektrisch betätigbare Ventile umfaßt, wobei das Relais mit der Abtast- und Erzeugereinrichtung verbunden ist und hohe und tiefe Einstellungspunkte aufweisende Schalter umfaßt, die mit der Eingangsschaltung des Timers verbunden sind, und die Ventile elektrisch mit der

und

Ausgangsschaltung des Timers verbunden sind in Strömungsverbin- * dung mit sowohl der hydraulischen Strömungsmitteleinspeisung als auch den Einstellmitteln stehen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die die Kraft verändernden Mittel und die die Innenfläche verändernden Mittel wahlweise betätigbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die die Innenfläche verändernde Vorrichtung Mittel umfaßt für deren automatische Betätigung als eine Punktion der Kraft, die durch die Antriebsvorrichtung für

die Extruderschnecke ausgeübt ist.

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12. Verfahren zum Extrudieren eines bindigen, zusammenhängenden, stabähnlichen und Kohle enthaltenden Körpers, wobei eine pulverförmige Kohle und einenBinder enthaltende Mischung in einen Extruderzylinder neben seinem einen Ende eingeführt wird, die Mischung durch die Rotation einer Extruderschnecke durch den Extruderzylinder hindurch bewegt und an seinem Außenende durch eine Preßdüse herausgedrückt wird, wobei die Mischung zu dem gewünschten zusammenhängenden, stabähnlichen bindigen Körper verdichtet und nach dem Austritt aus der Düse zerteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des Durchlaufes des stabähnlichen Körpers durch die Preßdüse an zahlreichen Stellen Kräfte im wesentlichen senkrecht zur äußeren Oberfläche des stabähnlichen Körpers ausgeübt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Größe der im wesentlichen senkrecht zum stabähnlichen Körper ausgeübten Kräfte automatisch gesteuert wird.

Ik. Verfahren nach Anspruch 13> dadurch gekennzeichnet , daß die automatische Steuerung in Abhängigkeit von der Kraft ausgeführt wird, die zur Überwindung der Reibung zwischen der sich verfestigenden, Kohle enthaltenden Mischung und der inneren Oberfläche der Preßdüse erforderlich ist.

IS. Verfahren nach Anspruch 13> dadurch gekennzeichnet , daß die automatische Steuerung in Abhängigkeit von der Kraft durchgeführt wird, die zum Drehen der Extruderschnecke erforderlich ist.

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