DE3347720A1

DE3347720A1 - Regelvorrichtung einer bauplatten-herstellungsanlage

Info

Publication number: DE3347720A1
Application number: DE19833347720
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr. 8700 Würzburg Neuhauser; Günter 7212 Deißlingen Schrell
Original assignee: Gebr Knauf Westdeutsche Gipswerke
Current assignee: Knauf Gips KG
Priority date: 1983-12-31
Filing date: 1983-12-31
Publication date: 1985-09-05
Also published as: DE3347720C2

Description

Titel: Regelvorrichtung einer Bauplatten-Herstel-
lungsanlage Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung einer Bauplatten-Herstellungsanlage, bei der in Fertigungsrichtung hintereinnder vorgesehen sind Zufuhreinrichtungen für Bindemittel, Abbindebeeinflusser, weitere Zuschlagstoffe und Wasser zu einem kontinuierlichen Mischer, eine Formeinrichtung zur Bildung eines Plattengebildes aus der vom Mischer abgegebenen Mischung, eine Fördereinrichtung zum Fördern und Abbindenlassen des Plattengebildes und ein Fördergerät sowie ein Trockner für einzelne Platten, wobei mindestens ein verstellbares Durchlaßorgan in der Zufuhreinrichtung für Abbindebeeinflusser angeordnet ist und eine Messung des Abbindezustandes der Mischung dem Plattengebilde zugeordnet ist.
Das Plattengebilde ist entweder eine Reihe von einander folgenden einzelnen Platten oder insbesondere ein Plattenstrang, der in einzelne Platten unterteilt wird, wozu eine Abtrenrlcirlrichtung zum Unterteilen des Plattenstranges in einzelne P7.u-I;-ten vorgesehen ist. Der Abbindebeeinflusser ist vorzugsweise ein Beschleuniger, kann aber auch ein Verzögerer sein. Es können auch zwei oder mehr Abbindebeeinflusser mit äe einem Durchlaßorgan vorgesehen sein.
Wesentlich bei einer solchen Herstellungs-Anlage ist, daß das Bindemittel schnell abbindet, damit z.B. die Platten an einer ggf. vorhandenen Abtrenneinrichtung sauber geschnitten werden können und/oder die Abbindereaktion beim Einlaufen in den Trockner abgeschlossen ist. Während des Herstellungsablaufes kann es bisweilen vorkommen, daß sich die Abbindezeiten des Bindemittels ändern, zum Beispiel bei Verstellungen und beim Anfahren der Anlage. Eine Verlängerung der Abbindezeiten wird bisher meist erst an der Trenneinrichtung bemerkt, wenn diese den Plattenstrang nicht mehr ordnungsgemäß schneidet oder gar erst nach Trocknung der Platten. Der Plattenstrang muß deswegen in den Ausschuß gefahren werden. Es wird dann dem Mischer mehr Abbindebeschleuniger zudosiert. Eine Verkürzung der Abbindezeit läßt sich bisher durch direkte Messung am Plattengebilde kaum feststellen, so daß über lange Zeit zu viel an Abbindebeschleuniger verbraucht wird. Die Bestimmung der Abbindezeiten erfolgt bisher an den Herstellungsanlagen, indem beim Mischer Proben der Mischung entnommen und untersucht werden.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Regelvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die laufend das Abbin verhalten der Mischung des Plattengebildes genau und ohne Beeinträchtigung des Plattenbandes mißt und in Abhängigkeit von dieser Messung das Durchlaßorgan für den Abbindebeeinflusser betätigt. Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung ist, diese Aufgabe lösend, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Wärmestrahlungs-Meßkopf bei der Formeinrichtung dem Plattengebilde zugeordnet ist, ein weiterer Wärmestrahlungs-Meßkopf mit Abstand hinter dem ersten angeordnet ist, die beiden Meßköpfe auf ein Regelgerät arbeiten und dieses das Durchlaßorgan verstellt bzw. regelt.
Bekanntlich erwärmen sich Bindemittel beim Abbinden; eine exotherme Reaktion läuft ab. Diese ist bei wesentlichen Bindemitteln, wie z.B. Gips und Zement, eine Hydratationsreaktion. Die Temperaturerhöhung läßt sich für das einzelne Bindemittel feststellen. Für die Temperaturerhöhung der Bindemittelmischung sind u.a. der Reinheitsgrad und die Menge des abbindefähigen Materials und das Wasser/Bindemittel-Verhältnis bestimmend.
Der Wärmestrahlungs-Meßkopf arbeitet kontinuierlich und zerstörungsfrei. Durch die beiden Meßköpfe wird die Temperaturerhöhung entlang einer bestimmten Länge des Plattengebildes bzw.
während einer bestimmten Zeitspanne des Abbindevorganges gemessen. Die zweite Messung kann auch an den Platten kurz vor Einlauf in den Trockner erfolgen. Wenn diese Temperaturerhöhung von einem Sollwert abweicht, wird mittels des elektronimhen Regelgerätes das Durchlaßorgan entsprechend der Abweichung verstellt. Die Regelvorrichtung arbeitet beständig und genau und beeinträchtigt das Plattengebilde nicht.
Es gibt Herstellungsanlagen, bei denen die Formeinrichtung einzelne Platten abgibt. Es ist je nach Art der Strang- oder Plattenbildung denkbar, den ersten Meßkopf vor oder im Wirkungsbereich der Formeinrichtung anzuordnen. Die zu messende Oberfläche soll möglichst konstante Ref-lexionseigenschaften haben. Deshalb ist der erste Meßkopf in der Regel hinter der Formeinrichtung angeordnet.
Die Information über ein unerwünschtes Abbindeverhalten sollte möglichst frühzeitig erfolgen, was dafür spricht, den weiteren Meßkopf möglichst nahe am ersten Meßkopf anzuordnen.
Die gemessene Temperaturdifferenz sollte signifikant, reproduzierbar und eindeutig sein, was dafür spricht, den zweiten Meßkopf möglichst weit ab vom ersten anzuordnen. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn der weitere Meßkopf als zweiter Meßkopf im mittleren Drittel zwischen Formeinrichtung und einer Abtrenneinrichtung einem Plattenstrang zugeordnet ist. Das mittlere Drittel berücksichtigt den Gesichtspunkt "frühzeitig" und den Gesichtspunkt "möglichst weitab" und der weitere Meßkopf ist in der Regel etwa in der Mitte zwischen Formeinrichtung und Abtrenneinrichtung angeordnet. Die hier geschilderte Bauweise ist vornehmlich für die Herstellung von Gipskartonplatten oder anderen ummantelten Platten unter Anwendung einer Abtrenneinrichtung geeignet.
Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn am Eingang des Trockners ein Wärmestrahlungs-Meßkopf den Platten zugeordnet ist, dieser und der erste Meßkopf auf das Regelgerät arbeiten und dieses das Durchlaßorgan regelt bzw. einstellt. Dieser Meßkopf mißt die Temperatur am Trocknereingang und bestimmt die gesamte Temperaturdifferenz der Hydratation. Der Wert dieser Information besteht darin, mitzuteilen, ob die Hydratation des Bindemittels beim Trocknereingang abgeschlossen ist oder nicht. Außerdem dient diese Information zusätzlich dazu, um bei einer automatischen Trocknersteuerung die Temperatur der Platten am Trocknereingang einzugeben. Dies ist eine wichtige Größe, die zur Bestimmung der aufzuwendenden Energie bei der Trocknung und demnach zur Einstellung des Trockners dient. Diese Bauweise ist besonders bei der Herstellung von Gipsfaserplatten von Interesse.
Dis Temperatur hinter der Formeinrichtung wird gespeichert und z.B. mittels Impulsgeber als Funktion der Geschwindigkeit der Fördereinrichtung und des Abstandes des weiteren Meßkopfes mit den Temperaturen beim zweiten Meßkopf und ggf.
beim dritten Meßkopf verglichen. Aus der betrieblichen Praxis weiß man, daß die Temperaturdifferenz bei einer bestimmten Fördergeschwindigkeit ein bestimmter Betrag sein soll.
Bei einer schnell laufenden Anlage ist eine geringe Temperaturdifferenz zu erwarten. Eine Einrichtung zur Messung der Fördergeschwindigkeit kann also u. U. günstig sein.
Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es noch, wenn als Wärmestrahlungs-Meßkopf angewendet wird ein Infrarot-Strahlungspyrometer geeignet für Temperaturen von 0 bis 700 C, vorzugsweise von 20 bis 600 C. Für die praktische Temperaturmessung wird aus dem Gesamtspektrum der Strahlungsenergie der Wellenlängenbereich zwischen 0,6 m bis 20pm m (Infrarotbereich) herangezogen. Die wichtigste Einflußgröße ist der Emissionsgrad. Seine Größe hängt vom Material und dessen Oberflächenzustand ab. Die Fähigkeit eines Körpers, Infrarot-Energie abzustrahlen, bezeichnet man als Emission. Der Emissionsfaktor für Karton beträgt 0,9. (Zum Vergleich: schwarzer Körper 1, Messing matt 0,2). Die Infrarot-Meßköpfe sind so konzipiert, daß Tageslicht, C02 oder Wasserdampf sowie ein geringer Farbwechsel des Meßobjektes keinen wesentlichen Einfluß auf das Meßergebnis ausüben. Zu diesem Zweck sind sie z.B. mit einem Spektralfilter versehen, der den Spektralbereich von 8 m oder 2,1 - zum m herausfiltert, in dem CO2 und H20 nicht absorbieren.
An sich läßt sich die erfindungsgemäße Regelvorrichtung bei allen Bauplatten-Herstellungsanlagen anwenden, bei denen Abbindevorgänge mit Temperaturerhöhungen verbunden sind, z. B.
bei Anlagen für Zementleichtbauplatten. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Herstellungsanlage eine Gipsplatten-Herstellungsanlage ist. Bei der Gipsplattenherstellung verläuft nämlich der Abbindeprozeß sehr rasch, binnen Minuten, weshalb eine Steuerung besonders zweckmäßig ist. Dies ist vornehmlich bei der Herstellung von ummantelten Gipsbauplatten, z.B. Gipskartonplatten, und von Gipsfaserplatten der Fall, bei denen die Abbindevorgänge besonders rasch ablaufen.
Bei der Gipsplattenherstellung lautet die Hydratationsreaktion: CaSO4 ° 1/2 H20 + 1 1/2 H20 = CaS04 ° 2 H20. Die Funktion Temperatur gegen Zeit ist sigmoid und die Temperaturerhöhung beträgt größenordnungsmäßig bei adiabatischer Vorgangsweise 20 bis 250 C. Das abbindefähige Material ist Halbhydrat und Anhydrit III, wenn Stuckgips verwendet wird. Die zu messende Temperaturdifferenz hängt von der Bandgeschwindigkeit und der Länge der einzelnen Teilstrecken der Anlage ab und sollte z.B. mindestens 20 C betragen.
In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und zeigt Fig. 1 eine perspektivische schematische Ansicht einer Bauplatten-Herstellungsanlage und Fig. 2 eine Regelvorrichtung der Bauplatten-Herstellungsl anlage gemäß Fig. 1.
Die Herstellungsanlage gemäß Zeichnung dient zur Herstellung von Gipskartonplatten und weist eine Zufunreinrichtung 1 fEir Stuckgips, eine Zufuhreinrichtung 2 für einen Abbindebeeinflusser und eine Zufuhreinrichtung 3 für weitere Zuschlagstoffe auf, die jeweils ein Silo umfassen. Es können auch mehrere Zufuhreinrichtimgen für mehrere Abbindebeschleuniger und/oder -verzögerer vorgesehen sein. Es ist auch eine Zufuhreinrichtung 4 für Wasser in Form eines Rohres vorgesehen.
Eine Fördereinrichtung 5 ist als Bandförderer mit endlos umlaufendem Transportband ausgebildet und wird am Anfang mit einem Unterkarton 6 belegt, der durch einen Kantenformer I läuft und dann unter einen Mischer 8 kommt, an den die Zufuhreinrichtungen 1, 2, 3, 4 angeschlossen sind.
Aus dem Mischer 8 tritt eine pastöse Mischung, die in einer als Formwalze ausgebildeten Formeinrichtung 9 mit einem Oberkarton 10 belegt und zu einem Plattenstrang geformt wird.
Der Plattenstrang passiert dicht hinter der Formeinrichtung einen ersten Wärmestrahlungs-Meßkopf 11 und in einem Abstand X dahinter einen zweiten Wärmestrahlungs-Meßkopf 12.
Nach Passieren der in der Zeichnung verkürzt dargestellten Abbindestrecke gelangt der Plattenstrang zu einer als Abktxntschere ausgebildeten Abtrenneinrichtung 13. Die anfallenden Platten werden mittels eines nachfolgenden Fördergerätes 14- in zwei parallele Reihen gelegt, passieren einen dritten Wärmestrahlungs-Meßkopf 15, treten dann in einen verkürzt c'largestellten Mehretagentrockner 16 und gelangen nach diesem zu einer Stapeleinrichtung 17.
Die Meßergebnisse der drei Meßköpfe 11, 12 und 15 werdeii iil)tEL strichpunktierte Leitungen Anzeigegeräten 18 zugeführt, welche die jeweils gemessenen Temperaturen digital anzeigen.
Die Meßergebnisse werden weiterhin einem elektronischen Regelgerät 19 zugeführt, das einen Speicher und einen einstellbaren Differenzregler umfaßt. Dem Regelgerät 19 wird auch das Ausgangssignal eines Impulsgebers 20 zugeführt, der der Fördereinrichtung 5 zugeordnet ist. Die Temperatur des ersttn Meßkopfes 11 wird gespeichert und über den Impulsgeber 20 als Funktion der Bandgeschwindigkeit und des Abstandes X mit den Werten des zweiten Meßkopfes 12 und des dritten Meßkopfes 15 verglichen.
Fällt nun während des Betriebes die Temperaturdifferenz unter einen eingestellten Sollwert, so wird über eine Regelstrecke 23 veranlaßt, daß der Abbindebeschleuniger dem Mischerbrei zudosiert oder dessen bereits vorab eingestellte Dosiermenge erhöht wird. Auf diese Weise bindet der Gips schneller ab und hat an der Schere die erforderliche mechanische Festigkeit erlangt, um zu Platten bestimmter Länge zugeschnitten zu werden. Außerdem wird die Information geringe Temperaturerhöhung - langer Gips" - mittels einer Anzeige 21 optisch und akustisch dem Betriebsführer als Störmeldung angezeigt. Das so gemessene Abbindeverhalten kann über einen Schreiber 22 oder Drucker protokolliert werden.
Der dritte Meßkopf 15 kann, muß aber nicht installiert sein.
Er dient zur Kontrolle der Hydratation. Ist diese nicht vor Einlauf in den Trockner zumindest weitgehend abgeschlossen, so können erheblich Nachteile resultieren. Die Hydratation wird nämlich durch die Heißgase im Trockner unterbunden. Der Gips ist also nicht vollständig hydratisiert. Dies kann Qualitätsminderungen in der Platte zur Folge haben. Schlechte Kar-tonhaftung sowie Brüchigkeiten stören den Betriebsablauf.
Verformte bzw. verworfene Platten können Verstopfungen durch blockieren des Trockners verursachen. Außerdem vermittelt der dritte Meßkopf 15 eine Information über die Platteneingangstemperatur. Die aufzuwendende Trocknerleistung ist selbstverständlich von dieser abhängig. Bei einer automatischen Trocknersteuerung läßt sich die Meßgröße in dieser Steuerung mit einbeziehen.
Die Regelstrecke 23 umfaßt ein verstellbares Durchlaßorgan 24 an der Zufuhreinrichtung 2 des Abbindebeeinflussers. Das verstellbare Durchlaßorgan ist z.B. ein Schneckendosiergerät, ein Steuerventil, eine Zellradschleuse, eine Bandwaage oder eine Schültelrinne. Der Abbindebeeinflusser ist z.B. fest (Pulver, Granulat) oder flüssig, ein Verzögerer und/oder zumeist ein Abbindebeschleuniger. Es kann auch zusätzlich eine licht gezeigte Regelstrecke von der Regeleinrichtung 19 zum Trockner führen. Geeignete Infrarot-Meßköpfe werden auf dem Markt angeboten.
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Claims

Patentansprüche 1. Regelvorrichtung einer Bauplatten-Herstellungsanlage, bei der in Fertigungsrichtung hintereinander vorgesehen sind Zufuhreinrichtungen für Bindemittel, Abbindebeeinflusser, weitere Zuschlagstoffe und Wasser zu einem kontinuierlichen Mischer, eine Formeinrichtung zur Bildung eines Plattengebildes aus der vom Mischer abgegebenen Mischung, eine Fördereinrichtung zum Fördern und Abbindenlassen des Plattengebildes und ein Fördergerät sowie ein Trockner für einzelne Platten, wobei mindestens ein verstellbares Durchlaßorgan in der Zufuhreinrichtung für Abbindebeeinflusser angeordnet ist und eine Messung des Abbindezustandes der Mischung dem Plattengebilde zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Wårmestrahlungs-Meßkopf (11) bei der Formeinrichtung (9) dem Plattengebilde zugeordnet ist, ein weiterer Wärmestrahlungs-Meßkopf (12, 15) mit Abstand hinter dem ersten angeordnet ist, die beiden Meßköpfe auf ein Regelgerät (19) arbeiten und dieses das Durchlaßorgan (24) regelt.
2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Meßkopf (12) im mittleren Drittel zwischen Formeinrichtung (9) und einer Abtrenneinrichtung (13) einem Plattenstrang zugeordnet ist.
3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang des Trockners (16) ein Wärmestrahlungs-Meßkopf (15) den Platten zugeordnet ist, dieser und der erste Meßkopf (11) auf das Regelgerät (19) arbeiten und dieses das Durchlaßorgan (24) regelt.
4. Regelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmestrahlungs-Meßkopf (11, 12, 15) angewendet wird ein Infrarot-Strahlungspyrometer geeignet für Temperaturen von 0 - 700 C, vorzugsweise von 20 - 600 C.
5. Regelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellungsanlage eine Gipsplatten-Herstellungsanlage ist.