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Verfahren zum Verpressen von pulverförmigen
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oder staubförmigen Materialien.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verpressen von pulverförmigen
oder staubförmigen Materialien wie Gips, Flugasche, Talkum, Ammoniumsulfat und dergleichen
zu Granulat oder Pellets, bei dem das zu verpressende Material befeuchtet und anschließend
in einer Presse auf eine mit Bohrungen versehene Matrize aufgebracht wird, durch
die es mit Hilfe von auf der Matrize ablaufenden Rollen unter Verdichtung hindurchgedrückt
wird, wobei die Rollen oder die Matrize von einem Motor angetrieben wird.
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Viele pulverförmige Materialien müssen zur Weiterverarbeitung, zum
Transport und dergleichen zu Granulaten, Pellets oder dergleichen verpreßt werden,
da sie sich in dieser Form leichter lagern, transportieren oder weiterverarbeiten
lassen. Bleibt das Material nämlich pulver- oder staubförmig, so nimmt es einen
größeren Raum ein, staubt bei der Bearbeitung und kann sogar zu Explosionsgefahr
neigen, wenn es brennbar ist. Zum Verpressen eignen sich dabei sogenannte Kollerpressen,
Flachmatrizenpressen und Ringmatrizenpressen. Allen diesen Pressen ist gemeinsam,
daß das Material auf eine Matrize aufgebracht wird, die mit Bohrungen versehen ist.
Auf der Matrize laufen dann angetriebene Rollen ab, die das pulverförmige Material
durch die Bohrungen hindurchdrücken, wo es zum Granulat verdichtet wird.
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Solche Pressen finden für viele Zwecke und Materialien Verwendung.
So lassen sich z.B. Gips, Flugasche, Talkum, Ammoniumsulfat und dergleichen mit
solchen Pressen verpressen. Die Verpressung ist dabei insbesondere wichtig, seitdem
Gips bei der Entschwefelung von Kraftwerksabgasen in großen Mengen anfällt, wenn
die in den Abgasen enthaltene Schwefelsäure zu Gips neutralisiert wird, der dabei
extrem feinkörnig, nämlich pulverförmig bzw. staubförmig anfällt. Das Entsprechende
gilt für Flugasche.
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Bei der Verpressung sind nun sehr große Probleme aufgetreten. Die
Pelletierbarkeit dieser Materialien ist nämlich in starkem Maße von der Material
feuchtigkeit abhängig. Um einen ungestörten Pelletierprozeß aufrechterhalten zu
können und eine gleichmäßige Qualität zu erzielen, muß die Feuchtigkeit des Materials
auf einem konstanten Wert gehalten werden. Bei zu nassem Material werden die Pellets
zu weich, oder es entstehen Klumpen.
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Bei zu trockenem Material besteht die Gefahr, daß sich die Matrize
zusetzt.
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Das angelieferte Material hat in der Regel einen stark schwankenden
Wasseranteil, bei Gips z.B. von ca. 6 bis 12%. Um dennoch eine gleichmäßige Feuchtigkeitsverteilung
zu erreichen, wird das Material durch Wasserzugabe auf einen festen Wert aufgefeuchtet.
Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die Feuchtigkeit und den Gewichtsstrom kontinuierlich
zu messen. Aus diesen Werten und dem vorgegebenen Feuchtigkeits-Sollwert berechnet
man die erforderliche Zugabe an Wasser, das dem staubförmigen Material vor Eintritt
in die Presse zugemischt wird.
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Bislang sind keine zuverlässigen kontinuierlichen Feuchte-Meßverfahren
bekannt, die für ein solches Verfahren offenbar erforderlich sind und die unabhängig
von den sonstigen Materialeigenschaften wie Farbe und Dielektrizitäts-Konstante
arbeiten. Die optischen Meßverfahren sind farbabhängig. Die Meßverfahren zur Bestimmung
der Dielektrizitäts-Ronstante, die mit Elektroden arbeiten, neigen zu Anbackungen.
Außerdem sind die entsprechenden Feuchtemeßgeräte sehr teuer; man muß mindestens
für vernünf-tige industrielle Anwendungen mit einem Preis von 30.000,-- »M rechnen.
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Wenn in dieser Anmeldung von "Feuchtigkeit", "befeuchten" und dergleichen
gesprochen wird, so ist dabei nicht ausschließlich an den Gehalt bzw. die Zugabe
von Wasser gedacht. Eine Befeuchtung im Sinne des Verfahrens kann auch die Befeuchtung
oder Benetzung mit anderen Flüssigkeiten sein, wie z.B. öl, Glyzerin, Laugen, Lösungsmitteln
und dergleichen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen,
mit dem die eingangs genannten Materialien auf einfache Weise zuverlässig verpreßt
werden können.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Antriebsleistung
des Motors zur Regelung der Befeuchtung verwendet wird.
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Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß, wie Pelletierversuche
mit Flachmatrizenpressen gezeigt haben, die Leistungsaufnahme des Pressenantriebs
bei trockenem Material größer und bei nassem Material kleiner ist. Mißt man nun
die Leistungsaufnahme, so kann man mit
wachsender Leistungsaufnahme
auch die zugegebene Flüssigkeitsmenge erhöhen, wodurch dann die Feuchtigkeit erhöht
wird und die Antriebsleistung wieder abfällt.
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Auf diese Weise kann die Feuchtigkeit auf einen optimalen Wert des
Materials eingeregelt werden. Die stark schwankende Feuchtigkeit des ursprünglich
angelieferten Materials wird auf diese Weise ausgeglichen.
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Es wurde hierder Fall betrachtet, daß die Rollen angetrieben sind
und daß die Matrize stillsteht. Andererseits ist es aber auch möglich, die Rollen
feststehen zu lassen und die Matrize anzutreiben. Das erfindungsgemäße Verfahren
kann dabei in vorteilhafter Weise genauso wie beim umgekehrten Fall des Antriebs
verwendet werden.
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Meistens wird man zweckmäßigerweise als Motor für den Antrieb der
Rollen bzw. der Matrizen einen elektrischen Motor verwenden. In diesem Falle kann
die Leistungsaufnahme des elektrischen Motors zur Regelung verwendet werden. Dazu
kann z.B. der Betriebsstrom des Motors bzw.
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Änderungen desselben gemessen und zur Regelung verwendet werden. Es
kann aber auch der Leistungsfaktor cos bzw. Änderungen desselben gemessen und zur
Regelung verwendet werden.
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Statt der elektrischen Leistungsmessung kann die Antriebsleistung
des Motors in vielen Fällen vorteilhafterweise auch mechanisch bestimmt werden.
Dies kann durch Messung des Schlupfs von Kupplungen, Riemenantrieben und dergleichen,
durch die Bestimmung der Drehzahländerung aufgrund von Schlupf, durch die Messung
des Drehmoments mit Hilfe von Meßdosen für Drehmomente oder durch Messung des Riemenzugs
geschehen.
Auch andere Arten der mechanischen Messung der Antriebs leistung sind möglich.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Sollwerteinsteller vorgesehen
wird, an dem ein Sollwert einzustellen ist, von dem der reziproke Wert der gemessenen
Leistungsaufnahme subtrahiert wird, wobei die Differenz zur Regelung der Befeuchtung
verwendet wird. Dabei ist ( - 1 - 1) . QG proportional zu -p wobei Xw = Sollwerteinstellung
Endfeuchtigkeit P = Leistungsaufnahme des Pressenantriebs QG = Durchlaufmenge vor
der Presse QW = Wasserzugabe.
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Anstelle der Leisungsaufnahme kann auch der Strom oder der Leistungsfaktor
cos # für die Regelung verwendet werden.
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Bei trockenem Material wie z.B. Gips steigt die Leistungsaufnahme,
der reziproke Wert der Leistung fällt und die Differenz zum Sollwert wird größer
und damit die Flüssigkeitszugabe erhöht. Mittels des Sollwerteinstellers kann die
Endfeuchtigkeit der aus der Presse austretenden Pellets eingestellt werden.
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Wenn in der Presse kein Material ist, nimmt der Antriebsmotor eine
geringe Leerlaufleistung auf, die eine Flüssigkeitszugabe bewirken würde. Es ist
deshalb zweckmäßig, die Leerlaufleistung durch eine geeignete Meßelektronik zu unterdrücken
oder von vornherein den Regelbereich nach unten und oben auf geeignete Weise zu
begrenzen.
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Ändert sich aus irgendwelchen Gründen die Durchlaufmenge des Materials,
so wird vorteilhafterweise die Durchlaufmenge des Materials bestimmt und multiplikativ
mit der Steuergröße für die Befeuchtung verknüpft. Steigt dann die Durchlaufmenge
des Materials, so wird entsprechend auch die Flüssigkeitszugabe erhöht, damit auch
in diesem Falle das Material die gewünschte Feuchtigkeit erreicht bzw. beibehält.
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Die Durchlaufmenge des Materials kann z.B. mit einer Bandwaage gewogen
werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dabei dadurch aus, daß
die Flüssigkeitszugabe bei steigender Antriebsleistung erhöht wird.
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Zum Funktionsablauf wäre noch zu sagen, daß dann, wenn trockeneres
Material in die Presse kommt, die Leistungsaufnahme und damit die zusätzliche Flüssigkeitszugabe
ansteigt, bis sich ein Gleichgewicht zwischen Leistungserhöhung und Flüssigkeitszugabe
eingestellt hat.
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Es hat sich nun gezeigt, daß dieses Verfahren nicht nur einfacher
ist als das Verfahren, bei dem die Feuchtigkeit des Materials gemessen wird. Vielmehr
ist auch die Reaktionszeit der Steuerung bzw. Regelung auf Feuchteveränderungen
im Material kleiner als beim Falle der Feuchtemessung.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf
die beigefügte Zeichnung anhand von vorteilhaften Ausführungsformen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 schematisch ein Schaltschema für die Regelung, und
Fig. 2 ein weiteres Schaltschema.
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In einem elektronischen Bauteil 1, das mit dem einen Eingang eines
Differenzverstärkers 3 verbunden ist, werden Leistungsaufnahme, Strom oder Leistungsfaktor
cos des Pressenantriebs gemessen und der reziproke Wert gebildet. Am anderen Eingang
des Differenzverstärkers 3 ist ein Sollwertgeber 2 angeschlossen. Bei der Ausführungsform
der Fig. 1 ist der Ausgang des Differenzverstärkers 3 mit einem Eingang eines Multiplizierers
4 verbunden, an dessen anderem Eingang bei 5 ein Signal angelegt wird, das der durchlaufenden
Menge Q entspricht.
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Der Ausqanq des MultiPliziers 4 ist dann mit einem elektrisch betätigten
Ventil 6 verbunden, das die Wasserzugabe regelt.
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Die Schaltung der Fig. 2 ist im wesentlichen identisch mit derjenigen
der Fig. 1. Es ist lediglich für den Fall, daß kleine Schwankungen in der Leistungsaufnahme
der Presse bei sich ändernder Feuchte im Material stören, zwischen dem Multiplizierer
4 und dem Differenzverstärker 3 bzw. der Subtraktionseinheit 3 ein Regelgerät 7
eingesetzt, dessen Charakteristiken mit Hilfe eines Einstellgerätes 8 beeinflußt
werden können.
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