-
Anlage zum Patentgesuch der
-
Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft Einrichtung zur selbsttätigen
Regelung der Durchsatzleistung bei der tweistufigen Zerkleinerung spröder Materialien
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Durchsatzleistung
bei der zweistufigen Zerkleinerung spröder Materialien, insbesondere zur selbsttätigen
Anpassung des Materialdurchsatzes einer Zweiwalzenmaschine an die Mahlleistung einer
nachgeschalteten Mahlanlage zur Mahlung der Materialien auf Endfeinheit.
-
Man hat in letzter Zeit erhebliche Anstrengungen unternommen, die
sehr geringe Energieausnutzung in Zerkleinerungsmaschinen, insbesondere in Rohrmühlen
zu steigern. So ist eine zweistufige Zerkleinerung spröden Mahlgutes bekannt (EP-Patentanmeldung
0 084 383), bei der das Mahlgut nicht wie sonst üblich direkt in einer Rohrmühle
gemahlen wird, sondern zunächst in einer ersten Stufe unter relativ hohem Druck
gepreßt wird, was teils zur Partikelzerstörung, teils zur Erzeugung von Anrissen
im Partikel inneren führt und sich sichtbar in der Bildung von Agglomeraten äußert,
die dann in der zweiten Stufe in der Rohrmühle mit vergleichsweise geringem Energieaufwand
zerstört werden können. Zur Durchführung der Zerkleinerung in der ersten Stufe eignet
sich eine Zweiwalzenmaschine
beziehungsweise Walzenpresse, die bei
der Materjaipressung unter relativ hohem Druck Agglomerate (Schülpen) erzeugt, deren
Mahlbarkeit verglichen mit ungepreßtem Material erheblich verbessert ist, so daß
das zweistufige Zerkleinerungsverfahren insgesamt zu einer deutlichen Verminderung
des ssezifischen Energiebedarfs führt. In der der Mahlanlage zur Mahlung des Materials
auf Endfeinheit vorgeschalteten Zweiwalzenmaschinen werden die einzelnen Partikel
in einem Gutbett, das heißt in einer zwischen zwei Flächen zusammengedrückten Materialschüttung
gegenseitig zerquetscht, so daß man bei der ersten Stufe von einer sogenannten Gutbettzerkleinerung
spricht, die im Spalt der Zweiwalzenmaschine realisiert wird. In der der Zweiwalzenmaschine
nachgeschalteten Mahlaniage wird das Pressenaustragsgut desagglomeriert beziehungsweise
auf Fertiggutfeinheit nachzarkleinert.
-
Die Feinheit des Fertiggutes, zum Beispiel Zement, wird von der zweiten
Stufe der Zerkleinerung, das heißt von der Mahlanlage mit oder ohne Sichter bestimmt,
in der sich der Umlauf- und Grießemassenstrom und damit der Fertiggutmassenstrom
durch eine selbsttätige Regelung so einstellen lassen, daß die gewünschte Endfeinheit
des Fertiggutes (Produktqualität) erreicht wird.
-
Betriebsschwankungen oder Produktumstellungen in der Mahlanlage verändern
deren Durchsatzleistung, auf welche die Durchsatzleistung der vorgeschalteten Zweiwalzenmaschine
Rücksicht nehmen muß, sofern nicht zwischen Zweiwalzenmaschine und Mahlanlage ein
Zwischenspeicherbehälter angeordnet ist.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für eine zweistufige
Zerkleinerung der eingangs genannten Art eine Regeleinrichtung zu schaffen, mit
der die Durchsatzleistung der vorgeschalteten Zweiwalzenmaschine an die sich durch
Betriebsschwankungen
oder Produktumstellungen ändernde Durchsatzleistung der nachyeschalteten Mahlanlage
selbsttätig angepaßt werden kann.
-
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer Regeleinrichtung
gelöst, die mit vorteilhaeten Ausgestaltungen in den Ansprüchen 1 bis 7 gekennzeichnet
ist.
-
Durch die erfindungsgemäße Regeleinrichtung läßt sieh bei der zweistufigen
Zerkleinerung spröder Materialien mit einer Mahlanlage als zweite Stufe und einer
vorgeschalteten Zweiwalzenmaschine als erste Stufe, ohne Eingriff in den eigenen
Regelkreis der Mahlanlage, über die Dosierbandwaage der Zweiwalzenmaschine die jeweilige
Durchsatzänderung der Mahlanlage auf die Walzenmaschine übertragen. Das Signal des
Reglers der Dosierbandwaage dient dann nach Anpassung als Sollwert für die Drehzahlregelung
der Zweiwalzenmaschine, indem nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Regler
der Dosierbandwaage über eine Signalleitung mit einem Regler der Zweiwalzenmaschine
verbunden ist, wobei der aus dem Regler der Dosierbandwaage erhaltene Massenstrom-Istwert
dem Regler der Zweiwalzenmaschine als Sollwert aufgeschaltet wird. Die Verstellung
der Walzendrehzahl der Zweiwalzenmaschine kann auf elektrischem oder hydraulischem
Wege erfolgen.
-
Zur Gewährleistung eines gleichmäßigen Durchsatzes der Zweiwalzenmaschine,
falls dieser kein Aufgabegutbunker vorgeschaltet ist, ist es notwendig, daß nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung der Zweiwalzenmaschine zur Kontrolle beziehungsweise
zur Messung des durchgesetzten Massenstromes eine Meßeinrichtung wie Bandwaage,
Prallplatte oder dergleichen mit einem Meßwertgeber nachgeschaltet ist, der über
eine Signalleitung mit dem
Regler der Zweiwalzenmaschine verbunden
ist, wobei bei einer Abweichung des gemessenen Massenstrom-Istwertes der Zweiwalzenmaschine
vom Sollwert ein Regeleingriff auf die Walzendrehzahl der 7weiwalzenmaschine erfolgt.
-
Die Erfindung und Jeren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand
der in den Figuren schematisch aargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert:
Es zeigt: Fig. 1 das Fließbild einer zweistufigen Zerkleinerung spröder Materialien
mit einer Mahlanlage als zweite Stufe und einer vorgeschalteten Zweiwalzenmaschine
als erste Stufe und mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung, Fig. 2 und Fig.
3 Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung mit elektrischer Regelung
der Walzendrehzahl der Zweiwalzenmaschine der Fig. 1, Fig. 4 eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung mit hydraulischer Regelung der Walzendrehzahl
der Zweiwalzenmaschine und i Fig. 5 eine1 andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anpassungsregelung mit einem der Zweiwalzenmaschine vorgeschalteten Autgabegutbunker.
-
Die zweistufige Zerkleinerung spröder Materialien wie zum Beispiel
Zementklinker 20 nach Fig. 1 weist als zweite
Stufe eine Mahlanlage
mit Rohrmühle 10 und Sichter 11 auf, der den Umlaufmassenstrom 12 in Fertiggut 13,
das heißt Endfeinheit aufweisenden Zement, und Grieße 14 trennt, die der Rohrmühle
10 zu weiteren Mahlung zusammen mit dem Frischgut 15 aufgegeben werden. Dieser Mahlkreislauf
weist einen schematisch dargestellten Regler 16 auf, dem neben nicht angegebenen
anderen Parametern über eine Signalleitung 17 der Istwert des Massenstromes des
Fertigguts 13 aufgegeben wird. Der Mahlanlage ist eine Zweiwalzenmaschine mit zwei
Walzen 18 und 19 vorgeschaltet, denen das zu zerkleinernde Aufgabegut 20, zum Beispiel
nicht vorzerkleinerter Zementklinker mit einer Korngröße bis beispielsweise 100
mm über eine Dosierbandwaage 21 aufgegeben wird. Die Korngröße eines wesentlichen
Teils des Aufgabeguts 20 ist größer als die Weite des Walzenspalts von zum Beispiel
20 mm zwischen den Walzen 18 und 19, die einen Durchmesser von beispielsweise 900
mm haben. Die auf das Mahlgut wirkende Preßkraft der Walzen der Walzenmaschine betrugt
mehr als 2 t/cm Walzenlänge, beispielsweise 6 bs 8,6 t/cm, so daß das Aufgabegut
20 im Spalt zwischen den Walzen 18 und 19 durch eine kombinierte Einzelkornzerkleinerung
und Gutbettzerkleinerung zerkleinert wird. Der Zementklinker tritt aus dem Walzenspalt
zerkleinert und teilweise agglomeriert, das heißt zu Schülpen 22 verpreßt aus. Die
Schülpen 22 werden in der nachgeschalteten Rohrmühle 10 desagglomeriert und dabei
auf die Endfeinheit des Zements gemahlen.
-
Die Dosierbandwaage 21 weist einen Regler 23 auf, der über eine Signalleitung
24 mit dem Regler 16 der Mahlanlage in Verbindung steht, aus dem man den Massenstrom-Sollwert
für den Regler 23 der Dosierbandwaage 21 erhält. Gleichzeitig ist der Regler 23
der Dosierbandwaage über eine Signalleitung 25 mit einem Regler 26 der Zweiwalzenmaschine
18, 19 verbunden, wobei der aus dem Regler 23 der
Dosierbandwaage
erhaltene Massenstrom-Istwert dem Regler 26 der Zweiwalzenmaschine als Sollwert
sufgeschaltet wird. Der Zweiwalzenmaschine 18, 19, ist zur Kontrolle beziehungsweise
zur Messung des durchgesetzten Massenstromes eine Meßeinrichtung, in Fig. 1 eine
Bandwaage 27 mit Meßwertgebei 28 nachgeschaltet, der über eine Signalleitung 29
mit dem Regler 26 der Zweiwalzenmaschine 18, 19 verbunden ist, wobei bei einer Abweichung
des gemessenen Massenstrom-Istwertes der Zweiwalzenmaschine vom Sollwert über die
Signalleitung 30 ein Regeleingriff auf die Walzendrehzahl der Zweiwalzenmaschine
18, 19 erfolgt.
-
Auf diese Weise wird die Durchsatzleistung der Zweiwalzenmaschine
ständig an die sich durch Betriebsschwankungen oder Produktumstellungen ändernde
Durchsatzleistung der nachgeschalteten Mahlanlage jeweils genau angepaßt.
-
In den Figuren 2 bis 5 weisen die mit Fig. 1 übereinstimmenden Teile
die gleichen Bezugsziffern auf.
-
Fig. 2 zeigt darüberhinaus, daß die Medeinrichtung zur Messung des
Massenstrom-Istwertes der Zweiwalzenmaschine 18, 19 aus. einer unterhalb des Walzenspaltes
angeordneten Prallplatte 31 bestehen kann, die an die Stelle der Bandwaage 27 der
Fig. 1 tritt. Die Prallplatte 31 mißt den tatsächlichen Materialdurchsatz durch
die Walzenmaschine 18, 19 und der gemessene Massenstrom wird über den Meßwertgeber
28 und über die Signalleitung 29 als Istwert zum Regler 26 der Walzenmaschine zurückgeführt.
Dieser Istwert wird, wie bei Fig. 1, mit dem vom Regler 23 der Dosierbandwaage 21
über Signalleitung 25 kommenden Sollwert verglichen. Zum Regeleingriff auf die Walzendrehzahl
der Zweiwalzenmaschine dient als Stellglied ein Frequenzumformer 32, der in der
Stromzutührungsleitung 33a, 33b des elektromotorischen Antriebes 34 (Drehstromantrieb)
der Zweiwalzenmaschine angeordnet ist. Der Antriebsmotor 34
treibt
über ein Verzweigungsgetriebe 35 mit Abtriebswellen 36, 37 die Walzen 18, 19 der
Walzenmaschine an.
-
Die Zweiwalzenmasch-ne 18, 19 kann statt mit nur einem Antriebsmotor
auch mit zwei Antriebsmotoren 38, 39 (Drehstromantriebt) ausgerüstet werden, von
denen jeder eine Walze antreibt, wie das in Fig. 3 zu sehen ist. Die Durchsatz-
beziehungsweise Drehzahlregelung erfolgt bei der Ausführungsform in Fig. 3 dann
analog zu Fig. 2. Als Meßeinrichtung zur Messung des durch die Zweiwalzenmaschine
durchgesetzten Massenstrom-Istwertes dient beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 im
Unterschied zu Fig. 2 die Bandwaage 27.
-
Im Falle einer hydraulischen Drehzahlverstellung der Zweiwalzenmaschine
dient nach Fig. 4 zum Regeleingriff auf die Walzendrehzahl als Stellglied ein Servoventil
40, das im Hydraulikkreislauf 41 eines hydraulischen Walzenantriebes vor dem Hydraulikmotor
42 angeordnet ist.
-
Mit 43 ist die Hydraulikpumpe, mit 44 deren Drehstromantrieb angezeigt.
Der Hydraulikmotor 42 treibt geber das Verzweigungsgetriebe 35 die Walzen 18, 19
der Zweiwalzenmaschine an. Das Servoventil 40 beziehungsweise der Pumpenregler zum
Beispiel mit PID-Charakteristik wird so beeinflußt, daß über den Hydraulikmotor
42 die Drehzahl der Walzen 18, 19 im Sinne der Durchsatzänderung variiert werden
kann. Der dadurch sich tatsächlich einstellende Durchsatz der Walzenmaschine 18,
19 wird nach Fig. 4 mittels Prallplatte 31 gemessen, über den Meßwertgeber 28 und
Signalleitung 29 als Massenstrom-Istwert zum Regler 26 zurückgefühst und dort mit
dem Sollwert verglichen, der über die Signalleitung 25 dem Regler 23 der Dosierbandwaage
21 zugeleitet wird. Das Ausgangssignal des Reglers 26 wird über Signalleitung 30
dem Servoventil 40 zugeleitet.
-
Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist zwischen der Dosierbandwaage
21 und der Zweiwalzenmaschine 18, 19 ein Aufgabegut-Bunker 45 angeordet, der eine
Minium-MaximumFüllstandsmesseinrichtung 46, 47 aufweist, die über einen Min-Max-Meßwertgeber
48 und 'ignalleitung 49 mit dem Regler 23 der Dosierbandwaage 21 in Wirkverbindung
steht, wobei der aus dem Regler 16 der Mahlanlage erhaltene Massenstrom-Sollwert
über Signalleitungen 24 und 24a dem Regler 23 für die Dosierbandwaage sowie dem
Regler 26 für die Walzendrehzahl der Zweiwalzenmaschine 18, 19 aufgeschaltet wird.
Die Füllstandsregelung des Bunkers 45 sorgt dafür, daß im Bunker ein mittlerer Füllstand
eingehalten wird, wodurch eine vom Durchsatz unabhängige, gleichmäßige Beschickung
der Zweiwalzenmaschine gewährleistet ist. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 mit
dem der Zweiwalzenmaschine 18, 19 vorgeschalteten Bunker 45 ist die in den vorstehenden
Abschnitten zu den Figuren 1 bis 4 beschriebene Maßnahme der Rückführung des am
Ausgang der Walzenmaschine gemessenen tatsächlichen Durchsatzes (Istwertrückführung)
nicht mehr erforderlich.