DE3321716A1

DE3321716A1 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung von granulaten

Info

Publication number: DE3321716A1
Application number: DE19833321716
Authority: DE
Inventors: Dieter 4514 Ostercappeln Ahlert
Original assignee: Dierks and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Dierks and Soehne GmbH and Co KG
Priority date: 1983-06-16
Filing date: 1983-06-16
Publication date: 1984-12-20
Also published as: DE3321716C2

Description

Dierks & Söhne GmbH & Co. KG Dipl.-Ing. Dr. iur. V. Busse

Sandbachstraße 1 n!"!""!"⁹" c^ietrL^{Ch Busse}

.. Dipl.-Ing. Egon Bunemann

4500 Osnabrück T

D-4 500 Osnabrück GroShandelsring 6 Postfach 1226 Fernsprecher (05 Λ1) 58 60 81 u. 58 60 82 Telegramme: patgewar Osnabrück

15. Juni 1983
EB/Rh

Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Granulaten

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Granulaten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein diesbezügliches Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
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Bei der Herstellung von Granulaten ergeben sich von den verwendeten Materialien und deren Verarbeitung her Unsicherheiten hinsichtlich-des Granuliervorgangs und dessen Ergebnisses, die zu unbrauchbaren Ergebnissen führen können und früher auch unvorteilhafte Gegenmaßnahmen herausforderten, wie etwa die überschüssige Zugabe von Granuliermitteln, verlängerte Mischzeiten u. dgl. Insbesondere bei Überwachung des verarbeiteten Gutes anhand der aufzubringenden Mischleistungen ergab sich keine zuverlässige Überwachung des Herstellungs-

15 Vorgangs.

Eine verbesserte Handhabung wurde durch die Entwicklung trägheitsarmer Sonden erzielt, die in den Strom des Mischgutes hineinragen bzw. einfahrbar sind und dann nicht lediglich einen groben Mittelwert für die vom Mischgut auf die Sonde ausgeübten Staukräfte, sondern auch impulsförmige Signale verschiedener Frequenz in Abhängigkeit von der Aufprallenergie der einzelnen Partikel liefern und der Fließeigenschaft des Materials. Damit können dem Mischgutstrom mehrere unterscheidbare Meßwerte mit einer Sonde entnommen werden, die detaillierteren Aufschluß über den Zustand des Mischgutes liefern und auch sehr viel verläßlicher sind als herkömmliche Meßwerte für die Stromaufnahme des Mischwerkzeugs

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Damit i'stes möglich geworden, einen gewünschten Endzustand beim Granulieren verläßlich festzustellen und weitere unnötige oder gar schädliche Bearbeitungen des Granulats zu vermeiden. In einfachen Arbeitsgängen kann damit auch selbsttätig ein befriedigendes Ergebnis erzielt werden, insbesondere, wenn durch ausreichende bzw. überschüssige Eingabe von Mitteln gewährleistet wird, daß das Mischgut den angestrebten Zustand sicher durchläuft. Eine Vielzahl anderer Verfahren sind allerdings auf diese Weise nicht -selbsttätig durchführbar, da sich auch bei einstufigen Granuliervorgängen Unsicherheiten im Verfahrensverlauf ergeben können und da ggf. auch weitere Verfahrensstufen vorzusehen sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Herstellung von Granulaten und/oder ein· Herstellungsverfahren zu schaffen, welche wirtschaftlicher, präziser und zuverlässiger zu arbeiten erlauben und kompliziertere Granuliervorgänge für eine weitestgehend selbsttätige Arbeitsweise beherrschbar machen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung nach dem Anspruch 1 bzw", einem Verfahren nach dem Anspruch gelöst.

Die überwachung der Granulätbildung auf Erreichen eines gewünschten Endzustands hin hat sich als ungenügend und in vielen Fällen äußerst ungünstig herausgestellt. Für ein verläßliches Erreichen des Endzustands ist häufig im überschuß Granulierflüssigkeit zuzugeben, die später wieder zu beseitigen ist und auf das Verfahren verzögernd wirkt, abgesehen von der bisweilen festzustellenden Beeinträchtigung der Materialqualität. Demgegenüber erweist es sich als zweckmäßig, über eine entsprechende Programmsteuerung zwischenzeitliche Ansprechwerte vorzusehen, deren Erreichen oder Nichterreichen dann fallweise zur Steuerung für das weitere Verfahren dient. So kann beispielsweise eine schnelle

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Granulatbildung ein Indiz für ausreichend vorhandene Granulierflüssigkeit sein, so daß weitere oder größere Flüssigkeitszugaben entbehrlich sind und ein schneller Verfahrensablauf ohne überschüssige Flüssigkeit erreichbar ist. Andererseits kann aber auch durch Zwisahenwertmessung vermieden werden,daß das Verfahrensergebnis mangels Granulierflüssigkeit verfehlt wird. Die Überwachung des Granulierens durch jeweils abzurufende Ansprechwerte kann einen zusätzlichen Bedarf an Granulierflüssigkeit aufweisen, so daß das Granulat mit der erforderlichen Flüssigkeitsmenge erzielt wird. Für andere Zugabestoffe oder Behandlungen gilt" ähnliches.

Zweckmäßig sieht eine entsprechende Programmsteuerung zeitlieh aufeinanderfolgende Überwachungspunkte vor, für die ein einheitlicher Ansprechwert angesetzt wird, so daß auch die zeitliche Dauer bis zum Erreichen eines Ansprechwertes ein Kriterium für die dann zu ergreifenden Maßnahmen sein kann.

In gleicher Weise können mit einer Programmsteuerung und nacheinander abzurufenden Ansprechwerten auch mehrstufige Herstellungsvorgänge abgewickelt werden, wenn etwa Granulate aufgebaut und nachfolgend zerkleinert und/oder ummantelt werden, wobei sich jeweils Änderungen im Mittelwert der Signale, in deren Impulsamplituden und in deren Impulsfrequenz ergeben, die für den Verfahrensablauf, insbesondere die Viskosität, Granulatgröße und Granulatdichte, aufschlußreich sind..So kann beispielsweise zunächst ein Granulataufbau erfolgen, bei dem ein zunächst gleichmäßig ansteigendes Signal bei weiterem 0 Anstieg sehr starke Impulsnadeln erhält, die Indiz für den Aufprall einzelner Granulatpratikel wachsender Masse sein können. Bei diesem Vorgang kann der Granulataufbau anhand von der Überwachung zwischenzeitlicher Ansprechwerte kontrolliert und durch .Zugaben von Granuliermittel gesteuert werden. Bei Erreichen eines gewünschten Endzustandes, zu dem die Programmsteuerung Ansprechwerte vorgibt, wird Ummantelungsmittel eingegeben und gleichzeitig ein neuer Satz von Ansprechwerten für die überwachung des UmmantelungsVorgangs vorgegeben.

Die Beeinflussung des Herstellungsganges in Abhängigkeit von der Vorgabe von Ansprechwerten und der diesbezüglichen überwachung des Gutes kann die verschiedensten Steuerungsvorgänge auslösen, neben der Zugabe von Granuliermittel auch die Drehzahlsteuerung des Mischwerkzeugs, eine Steuerung eines evtl. vorhandenen Zerkleinerungswerkzeugs, evtl. Beheizungen oder Belüftungen und nicht zuletzt die Steuerung einer Entleerung beim Erreichen eines gewünschten Endzustandes .

Eire dazu vorzusehende Prograitmsteuervorrichtung wird zweckmäßig veränderlich programmierbar ausgebildet, um insbesondere bei der Herstellung von Heilmittelgranulaten unterschiedliche Stoffe und Verfahrensgänge vorgebbar zu machen. Zweckmäßig wird die Programmsteuerung empirisch festgelegt und nach einem Probeverfahren festgehalten. Derartige Möglichkeiten sind mit einem Digitalrechner gut realisierbar.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von Granulaten,
Fig. 2 Meßdiagramm zu einem Granuliervorgang,

Fig. 3 Funktionsdiagramm für die Steuerung der Vorrichtung nach ,Fig. 1 und

Fig. 4 Schaltkarte zur Steuerung der Vorrichtung nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte, insgesamt mit 1 bezeichnete Vorrichtung zum Herstellen von Heilmittel-Granulaten umfaßt einen Mischbehälter 2 mit einem innenliegenden bodenseitig umlaufenden Mischwerkzeug 3, welches im Mischbehälter eine trombenförmige Mischbewegung zu erzeugen vermag, d.h. eine räumliche Bewegung des Mischgutes, die aus der Überlagerung einer kreisförmigen Bewegung (parallel zum Mischwerkzeug urn,·

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die vertikale Mittelachse des Behälters) und aus einer außenseitig hochsteigenden und zur Mitte des Behälters hin niederfallenden Bewegung des Mischguts darstellbar ist. Die dabei auftretende gute Durchmischung eignet sich bekanntermaßen gut zur Herstellung von Granulaten. Das Mischwerkzeug 3 wird dabei durch einen Elektromotor 4 unter dem Behälter 2 angetrieben und ist in einem Schrank 5 untergebracht.

Bekannte weitere Einrichtungen der Vorrichtung sind ein Zerkleinerungswerkzeug 6 mit einem zugehörigen Zerkleinerungsantrieb 7, eine Flüssigkeitszuführung 8 mit einem Dosiergerät 9 sowie weitere Ab- und Zuleitungen 10 und 11 für die bedarfsweise Zuführung von festen Stoffen, Warmluft, Kühlluft u. dgl. Der Behälter kann also mit den verschiedensten Einrichtungen für Misch-, Granulier- und Trocknungsvorgänge ausgestattet sein.

Für die Überwachung und Steuerung der behälterinternen Vorgänge kommt einer Meßsonde 12 wesentliche Bedeutung

zu, die im Behälterdeckel in einer Hülse verschieblich und damit rückziehbar gelagert ist, in der dargestellten Lage aber mit einem massearmen Fühler 13 in den Behälter hineinragt.
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Für das Vor- und Rückfahren der Meßsonde 12 sind weder Antrieb noch Steuerungsleitungen dargestellt, da diese sich ohne weiteres verstehen bzw. bei in der Meßstellung fest installierter Sonde entbehrlich sind. Die·von der Sonde aufgenommenen Signale sind- anhand der Fig. 2 veranschaulicht und werden noch näher erläutert.

Die Signale der Meßsonde 12 werden einec Prograransteuervorrichtung 14 über eine Leitung 15 zugeführt. Von der Programmsteuervorrichtung (14) gehen Steuerleitungen 16,17 und 18 zur Dosiereinrichtung 9, zum Zerkleinerungsantrieb 7 bzw. zum Mischermotor 4 .Die Programmsteuervorrichtung 1 4 ist an einen Zeitgeber

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angeschlossen. Weiterhin ist die ProgramiiBteuervorrichtung 14 mit einem Programmiergerät 20 verbunden, welches Änderungen des Programms ermöglicht.

Wesentliche Grundlage für die Arbeit der Progratnrasteuervorrichtung 14 sind die von der Sonde 12 ausgehenden Signale. Der trägheitsarme Fühler 13 ragt dabei in die trombenförmige Strömung des Mischguts hinein und liefert ein Meßsignal, das nicht nur von der Viskosität und Geschwindigkeit des

10- Mischguts ausgehend als Mittelwert verwendbar ist, sondern das nach Ansprechgeschwindigkeit und Ansprechempfindlichkeit auch impulsförmige Signale entsprechend dem Aufprall diskreter Partikelchen liefert. Gegenüber früheren, von der Stromaufnahme des Mischermotors 4 ausgehenden Meßwerten ergibt sich hiermit nicht nur eine direktere und genauere Messung, sondern auch ein zusätzlicher Aufschluß über den Zustand des Mischguts.

Das in Fig. 2 aufgezeichnete elektrische Signal der Sonde in Abhängigkeit von der Zeit protokolliert ausschnittsweise einen Granuliervorgang, bei dem zunächst ein relativ gleichförmiges und niedriges Signal einen hochviskosen Zustand des Mischguts infolge einer Anreicherung mit Granulierflüssigkeit anzeigt. Mit fortschreitendem Granulieren nimmt die Viskositä des Mischgutes entsprechend dem Kurvenanstieg zu und darüber hinaus löst sich das Meßsignal in stark ausschlagende Impulse auf und läßt erkennen, daß das Mischgut größere Granulate bildet.

Zu einem vorgegebenen Zeitpunkt - bei 21 in Fig. 2 - ist der Granuliervorgang abgeschlossen worden und dem Inhalt des Behälters 2 ein Gleitmittel eingegeben worden. Daraufhin hat sich die Viskosität des Gutes zunächst langsam und dann schneller vermindert, wobei die Korngröße des Granulats und damit auch die Impulshöhe unter Einwirkung des Zerkleinerungswerkzeugs gleichzeitig abnimmt. Ersichtlich können hier aufschlußreiche·Informationen aus dem Signal sowohl aus dessenMittelwert wie auch aus dessen impulsförmiger

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Schwankung - unterscheidbar nach Impulshöhe und Impulsfrequenz - gewonnen werden.

Damit ist es. aber nicht nur möglich, in herkömmlicher Weise einen gewünschten Endzustand zu überwachen und dann den Herstellungsvorgang beim Granulieren, Ummanteln usw. abzuschließen, es können vielmehr auch aussagekräftige Zwischenwerte aufgenommen werden, um daraus Steuerbefehle abzuleiten.

Für den Verfahrensablauf ist es damit möglich, mehrere Endwerte" vorzusehen, um zunächst ein Granulieren und dann ein Ummanteln mit Gleitmittel oder irgendeinen anderen mehrstufigen Vorgang zuverlässig durchzuführen. Mindestens gleichwertig sind aber die Vorteile bei der Zwischenüberwachung solcher Vorgänge. Es ist bisher in vielen Fällen als unvermeidlich hingenommen, daß etwa in Granuliervorgängen Granulierflüssigkeit in überschüssigem Maße zugegeben wird. Dieses ist jetzt vermeidbar,;'indem Zwischenwerte den Zustand des Gutes bei vorgegebenen Schaltzeitpunkten überwachen und einen' etwaigen Mangel an Granulierflüssigkeit anzeigen. Damit kann die Zugabe von Granulierflüssigkeit auf das erforderliche Maß beschränkt werden. Die Zugabe von Granulierflüssigkeit kann in einer quantisierten Menge erfolgen, um■nach einer vorgegebenen Zeit eine erneute Probe zu nehmen, bedarfsweise die gleiche Meng=noch einmal nachzugeben usw., bis der Sollzustand erreicht ist und die Granulation ohne weitere Flüssigkeitszugabe fortgesetzt werden" kann.

Ganz entsprechend wie bei der Zugabe von Granulierflüssigkeit kann mit der Dosierung der Mischbewegung, mit der Zerhackerein-Wirkung des Zerkleinerungswerkzeugs 6, mit der Zugabe von Gleitmittel und ggf. mit sonstigen Einwirkungerrdurch Beheizung, Kühlung, Belüftung usw. verfahren werden. Dabei läßt sich nicht nur gegenüber herkömmlichen Verfahrensgängen Material und Leistung sparen, sondern auch an Qualität und an Verarbeitungszeit gewinnen.

Die Fig. 3 gibt zur Veranschaulichung des zuvor gesagten

ein Flußdiagramm wieder, das sich bereits aus den eingeschriebenen Kennworten versteht. Der mit Trockenstoffen beschickte Behälter wird auf seine Beschickung überwacht, dann kann ein selbsttätig ablaufendes Verfahren gestartet werden. Bei diesem Verfahren laufen verschiedene Betriebsprogramme für Mischermotor, Zerhackermotor und Granulierflüssigkeit unter Einwirkung eines vorgegebenen Zeitrasters ab, wobei die Programmsteuerung 14 mit Hilfe der Sonde 12 einen ersten Schaltpunkt überwacht und diesen durch wiederkehrende Prüfungen und zwischenzeitliche Auslösung von Flüssigkeitszugabe, Mischerbewegungen und/oder Zer-_r hackermotoreinsatz ansteuert. Bei Erreichen des gewünschten Endpunktes wird ein zweiter Schaltpunkt für die Programmsteuerung abgerufenem durch dosierte, ggf. wiederholte Zugabe von Gleitmittel, Einsatz von Mischer und/oder Zerhackermotor dieser Schaltzeitpunkt anzusteuern.

Ist dann ein angestrebtes ummanteltes Feingranulat erreicht, wird die Materialentleerung freigegeben, die als Signal für die Möglichkeit der Materialentnahme angezeigt werden kann, aber bedarfsweise auch selbsttätig durchführbar ist.

Die Fig. 4 zeigt eine Schaltkarte mit eingeschriebener Minutenteilung, die eine von der Programmsteuerung optisch lesbare Programmierung enthält und deren Spuren unterschiedliche Steuerfunktionen verdeutlichen. Diese Schaltkarte zeigt die Einschaltungen von Mischermotor und Zerhackermotor in verschiedenen Drehzahlstufen und die wiederholte Freigabe fürdie Zugabe von Granulierflüssigkeit zwischen der zweiten und der siebten Minute bzw". Gleitmittel zwischen der neunten und der vierzehnten Minute. Diese Zugaben werden von der Programmsteuerung anhand der vorgegebenen Schaltpunkte überwacht und gesteuert. Eine solche Schaltkarte ist aufgrund versuchsweise gefundener bzw. erprobter Daten· zu erstellen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, versuchsweise angesetzte Daten direkt für das Herstellungsverfahren in einer elektronischen Programmsteuerung abzuspeichern, sobald ein Versuch befriedigende Ergebnisse zeigt. ΓΟΡΥ

Claims

Dierks _& Söhne GmbH _& Co. KG "^. Vision

Sandbachstraße 1 Dipl.-Ing. Egon Bünemann

4500 Osnabrück D-4500 Osnabrück

Großhandelsring 6 Postfach 1226 Fernsprecher (05 41) 58 60 81 u. 58 6082 Telegramme: patgewar Osnabrück

15. Juni 1983
EB/Rh

Patentansprüche:

Vorrichtung zur Herstellung von Granulaten, insbesondere Heilmittelgranulaten, in einem Behälter mit einem eine trombenförmige Mischbewegung ermöglichenden Mischwerkzeug, zumindest einer steuerbaren Eingabeeinrichtung für flüssige 5 oder schüttfähige Stoffe, einer zumindest während vorgebbarer Meßzeiten in das Mischgut hineinragenden, trägheitsarmen Sonde und einer Auswerte- und Steuerungseinrichtung zur Aufnahme der-von der Sonde ausgehenden, nach Mittelwert, Impulsfrequenz und/oder Impulsamplituden veränderlichen Signale, Überwachung der Signale auf das Erreichen vorgegebener Ansprechwerte für Impulsamplitude, Impulsfrequenz und/oder Mittelwert der Signale und Abgabe von Steuersignalen für das Mischwerkzeug und/oder die Eingabeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung eine Programmsteuervorrichtung (14) zur Überwachung nacheinander abzurufender Ansprechwerte und zur zwischenzeitlichen Ausgabe von Steuerbefehlen für das Mischwerkzeug (3,4) und/oder die Eingabeeinrichtung (8,9) umfaßt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmsteuervorrichtung (14) einen Zeitgeber (19) zum wiederholten Abruf eines Ansprechwertes in vorbestimmten Zeitabständen umfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmsteuervorrichtung (14) abhängig vcm Über-

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wachungsergebnis einen neuen Ansprechwert abruft.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Programrnsteuejrvorrichtung ausgangsseitig mit einem Zerkleinerungswerkzeug (6,7) zusammengeschaltet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet ,daß -die Progranmsteuervorrichtung (1 4)ausgangs seitig mit einer Entleerungseinrichtung zusammengeschältet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,daß die Prograitmsteuervorrichtung (14) über eine Eingabeeinrichtung (20) veränderlich programmierbar ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmsteuervorrichtung (14) direkt nach einem Musterverfahren programmierbar ist.
8. Verfahren zur Herstellung von Granulaten, insbesondere Heilmittelgranulaten, durch Eingabe von Ausgangsstoffen in einen Mischbehälter, Zugabe von Granuliermitteln und/oder Zusatzmitteln und Mischen der Stoffe in einer'trombenförmigen Mischbewegung unter zumindest zeitweiser überwachung des Mischgutes durch eine trägheitsarme Sonde, Überwachung der von der Sonde ausgehenden Signale auf das Erreichen vorgegebener Ansprechwerte für Mittelwert, Irrpulsfrequenz und/oder Impulsamplitude der Signale und Abgabe von Steuersignalen, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen zumindest eines ersten Ansprechwertes und Ausgabe eines zugehörigen Steuerbefehls ein weiterer Ansprechwert vorgegeben wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die überwachung auf einen ersten oder weiteren Ansprechwert im Zuge eines zeitlich wiederkehrenden Meßzyklus erfolgt,

1O. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen eines ersten Ansprechwertes zeitgesteuerte Steuerbefehle ausgegeben werden.