DE3623833A1 - Verfahren zum regeln und ruehrwerksmuehle zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zum regeln und ruehrwerksmuehle zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln einer
einen, Mahlkörper enthaltenden, Mahlbehälter mit einem Produkt
einlass und einem Produktauslass aufweisenden Rührwerksmühle, bei
dem wenigstens ein Betriebsparameter derselben ermittelt und in
Abhängigkeit davon zumindest ein Parameter einer Regelstrecke
geregelt wird, sowie auf eine Rührwerksmühle zur Durchführung
des Verfahrens.
Derartige Verfahren sind beispielsweise in den DE-A-29 32 783
oder 30 38 794 beschrieben. In beiden Fällen sind mehrere mit
einander verknüpfte Regelstrecken vorgesehen. Damit konnte die
Leistung von Rührwerksmühlen in überraschendem Masse erhöht
werden, nachdem Fachleute vorher im wesentlichen davon ausge
gangen sind, dass Rührwerksmühlen relativ einfache Geräte sind,
an denen höchstens eine einfache Regelung mit einen einzigen
Kreis ausreichend ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Regelver
fahren noch zu verbessern, und dies gelingt erfindungsgemäss
dadurch, dass als Parameter die Produktfeinheit ermittelt wird,
dass der ermittelte Wert für die Produktfeinheit in die Regel
verknüpfung für die Regelstrecke eingebracht wird, und dass
in Abhängigkeit von der ermittelten Produktfeinheit wenigstens
ein die spezifische Mahlleistung bestimmender Parameter geregelt
wird. Erfindungsgemäss werden also drei Schritte nacheinander
bzw. gleichzeitig ausgeführt, wobei so einerseits einer der
wichtigsten Parameter zur Regelung herangezogen wird, und wobei
unter den verschiedenen, Bedingungen einer Rührwerksmühle be
stimmenden Parametern eine ganz besondere Gruppe, nämlich die
jenigen, die die spezifische Mahlleistung bestimmen, zum Regeln
herausgegriffen werden.
Dies ist absolut kein Zufall, sondern geht auf intensive Unter
suchungen der Anmelderin zurück. Unter "spezifische Mahllei
stung" ist - entsprechend dem allgemeinen Wortgebrauch - die
Mahlleistung pro Produkteinheit zu verstehen. In den durchge
führten Untersuchungen, hat es sich nämlich herausgestellt, dass
Betriebsparameter wie die Kühlleistung an Rotor und/oder Stator,
die Viskosität der Mahlgutdispersion u.dgl. nur einen geringen
Einfluss auf das Endergebnis haben, obwohl in zahlreichen Schrif
ten die verschiedensten Vorschläge etwa hinsichtlich der Kühlung
gemacht wurden. Die durchgeführten Untersuchungen ergaben viel
mehr, dass es besonders günstig ist, wenn der Lückengrad der
Mahlkörper im Mahlbehälter, vorzugsweise durch Verändern des
Arbeitsvolumen desselben, geregelt wird. Eine andere Möglichkeit
zur Regelung des Lückengrades könnte in der Veränderung der
Mahlkörpergrösse bestehen, wie später noch anhand der Fig. 2
erläutert wird, ebenso aber auch in der Auffüllung des Mahlraumes
mit zusätzlichen Mahlkörpern gleicher Grösse, was beispielsweise
auch von Hand aus geschehen mag.
Das oben definierte Regelverfahren kann aber auch an bereits be
stehenden Rührwerksmühlen angewandt werden, die über keine Ein
richtung zur Veränderung des Lückengrades im Mahlbehälter ver
fügen. In diesem Falle ist vorgesehen, dass die Drehzahl wenig
stens eines Antriebes, z.B. der das Produkt zuführenden Pumpe
und/oder des Rührwerkes, geregelt wird. Dieser Lösung ist zwar
die Regelung des Lückengrades vorzuziehen, weil die Regelung
der Pumpendrehzahl bedeutet, dass bei ungenügender Produktfein
heit der Durchsatz verringert werden muss, somit der Nachteil
der Durchsatzverminderung in Kauf zu nehmen ist. Anderseits ist
die Regelung der Drehzahl des Rührwerkes für gewöhnlich mit einem
höheren Aufwand verbunden, als die Regelung des Lückengrades der
Mahlkörper, insbesondere wenn die letztere durch Verändern des
Arbeitsvolumens des Mahlbehälters vorgenommen wird. Wenn also die
Regelung der Drehzahl bei gegebenen anderen Möglichkeiten erst in
zweiter Linie in Betracht zu ziehen ist, so muss doch dazu er
wähnt werden, dass die erwähnte Drehzahlregelung zu recht guten
Ergebnissen, etwa im Vergleich zu einer Kühlleistungsregelung,
führt. Falls aber der Lückengrad im Mahlbehälter geregelt werden
kann, so ist es vorteilhaft, wenn eine Kombination der erwähnten
Regelungen in der Weise vorgenommen wird, dass sequentiell
zunächst der Lückengrad der Mahlkörper und erst bei Erreichen der
Grenzen des Regelbereiches - gegebenenfalls mit überschneidendem
Uebergang - die Drehzahl geregelt wird. Auf diese Weise kann eine
gute Optimierung erhalten werden.
Weitere Einzelheiten ergeben sich anhand der nachfolgenden Be
schreibung von drei, in den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung jeweils
schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen.
In Fig. 1 ist eine Rührwerksmühle 1 dargestellt, deren mittle
rer Teil weggebrochen ist. Diese Rührwerksmühle 1 weist einen
Mahlbehälter 2 auf, in den ein in einer Flüssigkeit dispergier
tes Produkt über ein Produkteinlassrohr 3 einführbar ist. Es
sei hier vermerkt, dass das Mahlgut nicht unbedingt in einer
Flüssigkeit dispergiert zu sein braucht, zumal es bereits be
kannt ist, auch Gase, z.B. inerte Gase, als Fluid vorzusehen.
Nach dem Einströmen über das Produkteinlassrohr 3 tritt das
Mahlgut über eine Einlasstrennvorrichtung (Sieb) 4 in einen
Mahlraum 5 innerhalb des Mahlbehälters 2, der zu einem Teil
mit Mahlkugeln 6 gefüllt ist, die von einem Rührwerk 7 in Be
wegung versetzt werden. Hierzu weist das Rührwerk 7 einen An
triebsmotor 8 auf, der nicht notwendigerweise ein Elektromotor
sein muss, zumal es bereits bekanntgeworden ist, hydraulische
Motoren zu verwenden (US-PS 37 70 214), deren Drehzahl leichter
regelbar ist. Schliesslich tritt das Mahlgut am unteren Ende
des Mahlbehälters 2 über einen Auslasstrennspalt 9 in einen
Auslasskanal 10, über den es dann, beispielsweise mit Hilfe
einer Pumpe 11 abgeführt wird. Wenn auch in diesem Ausführungs
beispiel der Produktfluss von oben nach unten, d.h. vom Ein
lassrohr 3 zum Auslasskanal 10 verläuft, so sei doch darauf
hingewiesen, dass die Erfindung darauf keineswegs beschränkt
ist, und es im allgemeinen sogar bevorzugt ist, wenn das Pro
dukt von unten nach oben strömt. Ueberdies kann beispielsweise
die Pumpe 11 einlasseitig statt auslasseitig angeordnet sein.
Die Anordnung und Konstruktion der den Auslasstrennspalt 10
bildenden Auslasstrennvorrichtung 12 entspricht der
DE-A-33 18 312. Demnach ist die Trennvorrichtung 12 von einer
den Trennspalt 9 an der Innenseite begrenzenden rotierenden
Scheibe gebildet, die in einem Druckkolben 13 gelagert ist,
mit dessen Hilfe das Arbeitsvolumen des Mahlraumes 5 verändert,
und damit der Lückengrad, d.h. das Verhältnis des von den Mahl
körpern 6 im Mahlraum 5 eingenommenen Volumens zu dem von Mahl
körpern freien Volumen geregelt werden kann. Die Verstellung
des Kolbens 13 erfolgt in der einen Richtung, durch Zufuhr von
Druckmedium über eine Leitung 14 in einen Zylinderraum 15, in
der anderen Richtung über eine Leitung 16, die in einen Zylin
der 17 mit einem Hilfskolben 18 mündet. Beide Steuerleitungen
14, 16 werden von einer lediglich schematisch dargestellten,
an sich bekannten Steuereinrichtung 19 mit Druckmedium versorgt,
die durch elektrische Signale gesteuert wird, und so einen elek
tro-fluidischen Wandler darstellt. Der Antrieb der Scheibe 12
erfolgt über ein Antriebsrad 20 und Riemen 21 von einem nicht
dargestellten Motor aus.
Die bisher geschilderten Bauteile sind - wenn auch aus verschie
denen Literaturstellen - an sich bekannt. Die Verbindung vom
Auslasskanal 10, der sich mit dem Kolben 13 mitbewegt, zur Pumpe
11 erfolgt über einen Balg 22 und eine Leitung 23. Der Balg 22
ist innerhalb eines Gehäuses 24 angeordnet, das in seinem un
teren Teil als durch einen Deckel 25 abgeschlossener Behälter
raum 26 ausgebildet ist. In diesen Behälterraum 26 mündet eine,
gegebenenfalls durch ein nicht dargestelltes Ventil absperrbare,
Abzweigleitung 27, die mit dem Auslassleitungssystem 10, 22, 23
verbunden ist und einen (kleinen) Teil des aus dem Mahlbehälter
5 herausgeführten Produktes dem Raum 26 zuführt.
Demnach erhält der Behälterraum 26 einen Teil des bereits fertig
gemahlenen Produktes, doch sei an dieser Stelle erwähnt, dass
die Abzweigleitung 27 gewünschtenfalls auch beispielsweise von
der Mitte des Mahlbehälters 2 ausgehen kann. Da, wie nachstehend
beschrieben, die Abzweigleitung 27 in diesem Ausführungsbeispiel
den Anfangsteil einer Nebenschlussleitung bildet, an der eine
Messanordnung zum Ermitteln der Produktfeinheit vorgesehen ist,
bedeutet die Entnahme des Endproduktes für die Messung eine
genauere Ermittlung der im Betrieb der Rührwerksmühle 1 erzielten
Produktfeinheit, anderseits kann selbstverständlich bei Abwei
chungen von einer gewünschten Produktfeinheit das einmal der
Messung unterzogene Ausgangsprodukt auch bei der schnellsten
Nachregelung der Mühle 1 zumindest in dieser Passage nicht mehr
beeinflusst werden. Wird dagegen die Abzweigleitung 27 direkt
an den Mahlbehälter 2 angeschlossen (beispielsweise als in den
Mahlbehälter wieder zurückführenden Nebenschlussleitung), so
wird zwar eine intermediäre Produktfeinheit im Zuge des Mahl
prozesses ermittelt, doch kann eine sofort darauf einsetzende
Regelung noch verhindern, dass es zu schlechtem Mahlprodukt
oder zur Notwendigkeit einer zweiten Passage kommt. In der Pra
xis wird man einen Kompromiss suchen müssen, der nicht unbedingt
in der Mitte liegen muss, wobei es auf die Grösse der Regelzeit
konstante, auf das Produkt und auf die an verschiedenen Stellen
erzielbare Messgenauigkeit ankommt.
Im Behälterraum wird das über die Abzweigleitung 27 zugeführte
Produkt mit einer Verdünnungsflüssigkeit vermischt, die über
eine Leitung 28 herangeführt wird. Die Verdünnungsflüssigkeit
kann beispielsweise Wasser sein, wobei der Anteil des über die
Leitung 28 zugeführten Verdünnungsmittels im allgemeinen relativ
hoch sein wird. Daher mag es sein, dass die freien Querschnitte
der Leitungen 27, 28 sehr unterschiedlich sind, die Abzweiglei
tung 27 beispielsweise einen Drosselquerschnitt besitzt.
Zum Vermischen der von den Leitungen 27, 28 zugeführten Flüssig
keiten mag ein Mischrührer 29 vorgesehen sein, der entweder einen
eigenen Antrieb besitzt, oder, wie im dargestellten Ausführungs
beispiel, von einem der Antriebe der Rührwerksmühle 1 - hier vom
Antrieb für die Trennscheibe 12 - angetrieben wird. Die so er
haltene homogene, dünne Dispersion wird mit Hilfe einer Pumpe 30
über eine Leitung 31 abgezogen. Innerhalb der Leitung 31 ist eine
Schaukammer 32 mit lichtdurchlässigen Wänden vorgesehen, die auf
grund einer relativ niedrigen Pumpgeschwindigkeit der Pumpe 30
verhältnismässig ruhig und blasenfrei von der verdünnten Disper
sion durchflossen wird. Die Pumpe 30 fördert schliesslich die
Dispersion, zweckmässig über ein Rückschlagventil 33, wieder in
die Rohrleitung 23, doch mag es auch sein, dass eine solche
Rückführung wegen einer allfälligen zu hohen Verdünnung nicht
erwünscht ist und die Leitung 31 hinter der Pumpe 30 ins Freie
bzw. einen Behälter bzw. ein Klärbecken mündet.
An der Leitung 31 ist ein Laserrohr 34, vorzugsweise eines re
lativ energieschwachen Lasers, wie eines Helium-Neon-Lasers
vorgesehen, an dessen Brewster-Platten 35 ein voll reflektie
render Spiegel 36 und ein teilweise durchlässiger Spiegel 37
angeordnet sind. Diese Spiegel können beispielsweise als Hohl
spiegel ausgebildet sein. Der durch den teilweise durchlässigen
Spiegel 37 hindurchgesandte Strahl 38 monochromatischen, kohä
renten Lichtes ist sehr dünn und trifft innerhalb der Schau
kammer 32 auf die einzelnen vorbeigeführten Partikel der Dis
persion. Tritt ein relativ grosses Teilchen in den Laserstrahl,
so ergibt sich an seinen Seiten eine starke Strahlablenkung,
wogegen bei kleineren Teilchen die Strahlablenkung geringer
ist. Das so mehr oder weniger abgelenkte Laserlicht wird über
ein Objektiv 39 auf ein Target 40 geworfen, dessen Mitte auf
die Achse des Strahles 38 ausgerichtet ist.
Zur Anpassung an verschiedene Feinheitsbereiche des Mahlgutes
muss entweder das Target 40 jeweils ausgewechselt werden oder,
was bevorzugt ist, das Objektiv 39 besteht aus einem Grundobjek
tiv 41 und einem afokalen Vorsatz 42 veränderlicher Brennweite,
wodurch die vom Objektiv 39 erzielte Vergrösserung an den je
weiligen Feinheitsbereich angepasst werden kann.
Wegen der Ablenkung des Lichtes nach allen Seiten, kann das
Target 40 mehrere konzentrische Ringanordnungen 43, 43′, 43′′,
lichtelektrischer Wandler enthalten, wie dies für Entfernungs
messer, aber auch für die wahlweise Punktlicht- oder Integral
messung an Kameras bereits vorgeschlagen ist. Die lichtelektri
schen Wandler 43, 43′, 43′′, müssen dabei nicht selbst kreisför
mig sein, sondern es können mehrere solcher Wandler entlang eines
jeweiligen Kreises angeordnet sein, wobei in Fig. 1, diese Kreise
gegenüber der Fläche des Targets 40 erhaben auf unterschiedlichem
Niveau dargestellt sind, nur um die Anordnung zu verdeutlichen,
die für gewöhnlich in einer einzigen Ebene liegen wird.
Der Ausdruck "Target" wurde aber bewusst deswegen gewählt, weil
diese Wandlereinheit auch vom, meist als "Target" bezeichneten
Aufnahmeschirm einer Videokamera gebildet sein kann. In diesem
Falle wird entweder die normale Horizontal- und Vertikalablen
kung beibehalten, wobei eine nachgeschaltete Rechenstufe 44 aus
den Ablenkkoordinaten (d.i. praktisch aus der Grösse des je
weiligen Ablenksignales) die Zusammengehörigkeit zu einem der
Kreise 43, 43′, 43′′, jeweils errechnet, oder die Ablenkung gegen
über dem Normalfall geändert wird und in Kreis- bzw. Spiralform
erfolgt. Wenn hier auch nur drei Kreise 43, 43′, 43′′ beispiels
halber angeführt sind, so sei doch darauf hingewiesen, dass jede
beliebige Anzahl möglich ist. Im Falle der Verwendung des Auf
nahmeschirmes einer Videokamera als Target 40 kann - bei Vorhan
densein eines Objektives veränderlicher Vergrösserung, z.B. ge
gebenenfalls auch eines Wechselobjektivsystems - gleich das vor
handene Objektivsystem der Kamera als Objektiv 39 verwendet wer
den.
Aus den obigen Erläuterungen ergibt sich, dass mit Hilfe der ge
zeigten Messeinrichtung 34 bis 43 eine absolute Ermittlung der
Feinheit der Mahlgutpartikel möglich ist. Dennoch mag es erwünscht
sein, eine Referenzmessung vorzunehmen. Zu diesem Zwecke ist im
Strahlengange des Laserstrahles 38 ein geneigter, halbdurchläs
siger Spiegel 45 vorgesehen, der einen Teil des Lichtes ausblen
det. Im Strahlengang des so geschaffenen Laserstrahles 138 liegt
eine weitere Schaukammer 132, die an eine Leitung 131 angeschlos
sen ist. In der Leitung 131 ist eine Pumpe 130 vorgesehen, die
eine ähnlich verdünnte Dispersion aus einem Behälter 126 för
dert. In den Behälter 126 mündet einerseits eine an das Einlass
rohr 3 angeschlossene Abzweigleitung 127 und anderseits eine
Abzweigung 128 der Leitung 28. Anstelle eines mechanischen Mi
schers ist hier die Anordnung so getroffen, dass die Leitung 128
zusammen mit der sie im Mündungsbereich umgebenden Leitung 127
eine Flüssigkeitsstrahlpumpe 129 bildet, die einerseits eine
Sogwirkung auf die Abzweigleitung 127 ausübt, anderseits auch
für eine Vermischung und Verwirbelung der beiden Flüssigkeiten
sorgt. Gegebenenfalls kann das Düsensystem 129, wie für Wirbel
kammern an sich bekannt, im Sinne einer besseren Verwirbelung
ausgebildet sein.
In jedem Falle wird sich die ergebende Flüssigkeitsmischung im
Behälter 126 beruhigen und über die Pumpe 130 dem Schauglas 132
zugeführt werden, hinter dem ein ähnliches Objektiv 139 und ein
ähnliches Target 140 angeordnet sind. Die Ausgänge der Targets
40, 140 werden der Auswertestufe 44 zugeführt, die ein Aus
gangssignal an eine Regelstufe 46 abgibt, die beispielsweise
einen Mikroprozessor enthalten kann. Von dieser Regelstufe 46
wird dann entsprechend dem eingangs zitierten Stande der Technik
sowohl der elektro-fluidische Wandler 19, als auch ein Stell
kreis 47 zur Regelung der Drehzahl eines die Pumpe 11 für das
Mahlgut antreibenden Motors 48, wie auch ein Drehzahlregelkreis
49 für den Rührwerksmotor 8 geregelt, welch letzterer beispiels
weise die aus dem Stande der Technik bekannte Frequenzwandler
stufe 50 sowie einen Motorsteuerkreis 51 enthalten kann. Es wur
de bereits erwähnt, dass Regelung dabei vereinfacht ist, wenn
anstelle eines Elektromotors 8 ein hydraulischer Motor verwendet
wird. Die Regelung erfolgt dabei in dem Sinne, dass bei unge
nügender Feinheit die in den Mahlbehälter 2 eingebrachte abso
lute Mahlleistung entweder erhöht wird oder der Durchsatz des
Mahlgutes durch den Mahlbehälter 2 durch Verminderung der Dreh
zahl des Motors 48 verringert wird. Da das letztere weniger er
wünscht ist, beinhaltet vorzugsweise die Regelstufe 46 einen
Sequenzregler (der vom Programm des erwähnten Mikroprozessors
gebildet sein kann), wobei bevorzugt zunächst der elektro-flui
dische Wandler 19 geregelt wird und dabei im Falle ungenügender
Produktfeinheit der Kolben 13 hochgefahren wird. Erst wenn der
Kolben 13 gegen die Grenze seines Regelbereiches, d.h. gegen
seine oberste Stellung hin (wie dargestellt) gelangt, wird eine
der Drehzahlen der Motoren 8 und/oder 48 verändert werden. Dies
kann schon vor dem Erreichen der obersten Stellung durch den
Kolben 13 erfolgen, bevorzugt in der Weise, dass ab einer ge
wissen, einen Schwellwert darstellenden, Stellung des Kolbens 13
die Drehzahl zu einem gewissen Prozentsatz verändert wird, der
sich mit zunehmender Höhe des Kolbens 13 dann steigert (allen
falls in Stufen) bis in der obersten Grenzstellung des Kolbens 13
die Drehzahlregelung voll wirksam ist. Dabei ist es bevorzugt,
wenn auch die Drehzahl der beiden Motoren 8, 48 sequentiell ge
regelt wird, indem erst die Drehzahl des Motors 8 erhöht wird,
und nun in ähnlicher Weise ein Uebergang auf die Drehzahlregelung
des Motors 48 erfolgt, d.h. bei Erreichen eines Grenzwertes des
Regelbereiches für den Motor 8 wird die Drehzahl des Motors 48
für die Pumpe 11 zur weiteren Ausregelung herabgesetzt. Um die
jeweilige Stellung des Kolbens 13 zu bestimmen, kann entweder die
Steueranordnung 19 so ausgebildet sein, dass die jeweilige Fluid
menge, die über die Leitungen 14 bzw. 16 gesandt wurde, in Form
eines Signales vorliegt, das an den Regelkreis 46 übermittelt
wird. Beispielsweise kann hierzu die verbindende Leitung 52 als
Datenbus ausgebildet sein, oder es ist eine gesonderte (nicht
dargestellte) Leitung vorgesehen. Eine andere Möglichkeit besteht
darin, am unteren Ende der als Lagerung für die Trennscheibe 12
dienenden, verbreiterten Kolbenstange oder der Welle der Trenn
scheibe 12 selbst einen Messwertgeber vorzusehen, ähnlich, wie
dies einerseits aus dem Stande der Technik bekannt ist, ander
seits anhand der Fig. 3 später noch beschrieben wird.
Die Messung der Produktfeinheit wurde oben anhand der Fig. 1 und
einer elektro-optischen Messanordnung veranschaulicht. Es sind
aber zahlreiche verschiedene Methoden möglich, um die Feinheit
des Produktes direkt oder indirekt zu ermitteln. Wenn man davon
ausgeht, dass bei groben Partikeln die notwendigerweise dazwi
schen verbleibenden Lücken - selbst bei grösster Packungsdichte
der einzelnen Partikeln - relativ gross bleiben müssen, hingegen
bei kleineren Partikeln entsprechend kleiner sein können, so
wird verständlich, dass sich mit kleiner werdender Partikelgrös
se auch verschiedene physikalische Eigenschaften der Dispersion
dieser Partikel verändern werden. Solche physikalischen Eigen
schaften sind etwa der elektrische Leitwert, der Wert des Wider
standes für hindurchgeleitete Wellen, z.B. Ultraschallwellen,
oder auch die Viskosität. Fig. 2 veranschaulicht ein besonderes
Ausführungsbeispiel, das u.a. dadurch bemerkenswert ist, dass
in diesem Falle die erhaltene Produktfeinheit anhand einer Vis
kositätsmessung ermittelt wird. In dieser Fig. 2 haben Teile
gleicher Funktion die selben Bezugszeichen wie in Fig. 1, Teile
ähnlicher Funktion die selben Bezugszeichen aber mit einem Buch
staben versehen.
Dabei ist anstelle einer Rührwerksmühle 1 mit vertikaler Welle 53
(Fig. 1) eine Rührwerksmühle 1 a mit horizontaler Welle 53 a für
ein Rührwerk 7 a vorgesehen. Dieses Rührwerk 7 a ist im Gegensatz
zu Fig. 1 ohne Werkzeuge 54 ausgebildet (sog. Ringspaltmühle) und
besitzt eine Kühlung durch schraubenförmig um den Mahlbehälter 2 a
herumgeführte Kühlrohre 55 a anstelle des in Fig. 1 dargestellten
Kühlmantels 55, der dort einen Einlassstutzen 56 und einen Aus
lassstutzen 57 aufweist. Ueberdies weist auch der Rotor 7 a Kühl
kanäle 58 auf.
Zur Veränderung des Arbeitsvolumens des Mahlbehälters 2 a ist je
doch nicht ein Kolben 13 vorgesehen, sondern es ist innerhalb
eines Zylinders 17 a ein Betätigungskolben 18 a mittels einer im
wesentlichen gleichartig wie in Fig. 1 aufgebauten Steuerung
19 verschiebbar. Der Kolben 18 a ist nun mit dem konischen Rotor
7 a verbunden, so dass der Spalt zwischen der Aussenfläche des
Rotors 7 a und der Innenfläche des Mahlbehälters 2 a beim Verschie
ben des Rotors 7 a in der einen Richtung verschmälert wird, in
der anderen Richtung erweitert wird.
Diese Anordnung gehört aber ebenso zum eingangs zitierten Stande
der Technik, wie eine ausserhalb des Mahlbehälters 2 geführte
Mahlkörper-Umlaufleitung 59, die einerseits an den Produktein
lass 3 a und anderseits an den Produktauslass 10 a des Mahlbe
hälters 2 a angeschlossen ist. Ebenso ist es bekannt, neben der
eigentlichen Produktpumpe 11 a am Einlass 3 a bzw. am Auslass 10 a
zusätzliche Pumpen 11 b, 11 c anzuordnen, wobei durch entspre
chende Regelung ihrer beiden Motoren 48 b, 48 c beispielsweise
über die Pumpe 11 b zeitweise mehr zugeführt und über die Pumpe
11 c weniger abgeführt werden kann oder umgekehrt. Eine solche
Differenz ist zwar nur in einem beschränkten Ausmasse möglich,
zumal sich dadurch innerhalb des Mahlbehälters 2 a ein Druck auf-
oder abbaut, doch ergibt sich ein Ausgleich dadurch, dass die
Pumpen 11 b, 11 c als Schneckenpumpen ausgebildet sind, die vor
allem die festen Bestandteile zwangsläufig mitnehmen, wogegen
für die flüssigen Bestandteile die Förderung eher kraftschlüssig
erfolgt. Dies bewirkt, dass durch die erwähnte Differenz der
Drehzahlen der Motoren 48 b, 48 c, praktisch die Anzahl der im
Mahlbehälter 2 a enthaltenen Mahlkörper geregelt werden kann
und damit der oben erwähnte Lückengrad. Eine weitere Regelungs
möglichkeit zur Veränderung des Lückengrades wird später noch
beschrieben. Zum bekannten Stande der Technik gehört aber noch,
dass ein Prozessorsystem 146 mit mehreren Sollwerteingängen 60
vorgesehen ist. Solche Sollwerteingänge sind selbstverständlich
auch bei Anordnung nach Fig. 1 vorgesehen, dort aber nicht darge
stellt. Beispielsweise mag entsprechend der Beschreibung der
DE-OS 30 38 794 der eine Sollwerteingang 60 zur Vorgabe einer
bestimmten Stellung des Kolbens 18 a, der andere zur Einstellung
der Drehzahl des Motors 8 und die weiteren Eingänge zur Verän
derung der Drehzahl der Motoren 48 b, 48 c vorgesehen sein.
Abweichend vom Stande der Technik fördert die Pumpe 11 a über
eine Leitung 61 in einen Rührbehälter 126 a, von wo das zugeführ
te Produkt über eine Leitung 62 der Umlaufleitung 59 zugeführt
wird. Anderseits ist ein ähnlicher Behälter 26 a mit dem Pro
duktauslass 10 a in der Weise verbunden, dass er hinter einem
die Mahlkörper 6 vom Produkt trennenden Vibrationssieb 63 und
einer Zentrifuge 64 (zum Abtrennen von Bruchstücken der Mahl
körper) angeordnet ist. Beide Behälter 26 a, 126 a dienen zunächst
zur Bestimmung der Viskosität, aus der aber dann aufgrund eines
entsprechenden, im Prozessorsystem 146 vorgesehenen Rechenpro
grammes auf die Feinheit des Mahlgutes geschlossen wird. Hierzu
sind die nachstehend erläuterten Voraussetzungen zu beachten.
Beide Behälter 26 a, 126 a sind völlig gleichartig aufgebaut, be
sitzen völlig gleichartige Rührwerke 129, die beide von gleich
artigen Motoren 65 antreibbar sind. Die Motoren sind vorzugs
weise Gleichstrommotoren mit Permanentmagnet und eisenfreiem
Anker, z.B. kollektorlose Motoren, wobei der Zusammenhang zwi
schen den durch die Rührwerke 129 zu überwindenden Widerstand
und der Stromaufnahme der Motoren 65 zweckmässig linear ist,
obwohl im Falle einer Nichtlinearität und bekannter Charakte
ristik der Motoren das im Prozessor 146 vorgesehene Rechen
programm einen entsprechenden Ausgleich schaffen kann. Aus die
sem Grunde brauchen auch die Motoren nicht unbedingt in der
geschilderten Weise aufgebaut sein.
Da überdies die Viskosität eine Funktion der Temperatur ist,
die aber auf die Produktfeinheit natürlich keinen Einfluss be
sitzt, muss dieser Faktor ausgeschaltet werden, und hierzu sind
Temperatursensoren 66 an die Behälter 26 a, 126 a angeschlossen.
Zur Messung der Stromaufnahme der Motoren 65 sind entsprechende
Messkreise 67 vorgesehen. Die Berechnung der Viskosität aus
diesen Daten erfolgt in bekannter Weise (vgl. die PCT-Veröffent
lichung WO 83/00101) unter Berücksichtigung der Drehzahl der
Rührwerke 129, der Nusseltzahl, der Reynoldzahl, des Drehmomentes
der Rührwerke 129 und gewisser Gegebenheiten, wie einer Konstan
te, die vom Aufbau des Rührwerkes selbst abhängig ist und dem
spezifischen Gewicht des Mahlgutes. Wie in Fig. 2 ersichtlich,
sind die Messkreise 67 über zwei Leitungen einerseits mit dem
jeweiligen Motor 65, anderseits mit dem Prozessorsystem 146 ver
bunden, wobei die eine Leitung zur Messung der Drehzahl, die
andere zur Messung der Stromaufnahme (Drehmoment) dient.
Aus dem Vergleich der Viskositäten des zugeführten und des ab
geführten Produktes unter Ausschaltung der Temperatur als Ein
flussgrösse (die beim abgeführten Produkt aufgrund der einge
brachten und in Wärme umgewandelten Mahlleistung normalerweise
höher sein wird) lässt sich ein Rückschluss auf die erzielte
Produktfeinheit ziehen bzw. kann z.B. über einen weiteren Soll
werteingang 60 eine gewünschte Viskositätsdifferenz eingegeben
werden.
Es wurde oben bereits erwähnt, dass über das Prozessorsystem 146
eine Anzahl von Regelstrecken beeinflussbar sind, wobei die Re
gelung im Prinzip in ähnlicher Weise erfolgen wird, wie dies
anhand der Fig. 1 beschrieben wurde. Dies bedeutet, dass bevor
zugt der Lückengrad geregelt wird, und dies kann bei der in
Fig. 2 dargestellten Ausführung einerseits durch Verschiebung des
Kolbens 18 a und anderseits durch Beeinflussung der Drehzahlen der
Motoren 48 b, 48 c erfolgen, die dann im Sinne einer bestimmten
Drehzahldifferenz beeinflusst werden. Obwohl es für manche An
wendungen oder Konstruktionsformen möglicherweise umgekehrt
günstiger sein kann, wird es im allgemeinen bevorzugt sein, wenn
erst der Kolben 18 a über den elektro-fluidischen Wandler 19
geregelt wird, bevor eine Regelung der Drehzahlen der Motoren
48 b, 48 c erfolgen wird. Es wurde oben bereits erwähnt, dass
die Regelung der Drehzahlen der Motoren 8 bzw. 48 (in dieser
Reihenfolge) zweckmässig erst in letzter Linie erfolgt.
In der Ausführung gemäss Fig. 2 ist aber noch eine dritte Mög
lichkeit vorgesehen, um den Lückengrad innerhalb des Mahlbe
hälters 2 a zu verändern. Es ist an sich bekannt, bei Rührwerks
mühlen spezielle Einlässe vorzusehen, um zur Veränderung des
Lückengrades (insbesondere im Falle der Vergrösserung desselben
aufgrund des Verschleisses von Mahlkörpern), d.h. im wesentlichen
zur Konstanthaltung desselben, Mahlkörper von Hand aus eingeführt
werden können. In der vorliegenden Ausführung kann die Umlauf
leistung 59 aber zu einer Automatisierung und zum vollständigen
Verändern des Lückengrades während des Betriebes der Rührwerks
mühle 1 a ausgenützt werden. Hierzu sind oberhalb einer im An
schluss an das Vibrationssieb 63 vorgesehenen, z.B. im Quer
schnitt rechteckförmigen bzw. im Längsschnitt gegen die Leitung
62 hin konvergierenden (z.B. trapezförmigen) Rohrleitung 68
mehrere siloartige Mahlkörperbehälter 69 vorgesehen, von denen
wieder Mahlkörper einer anderen Grösse, gegebenenfalls auch
eines anderen Typs (vor allem verschiedenen Materials) enthält.
Die Anzahl der vorgesehenen Behälter 69 entspricht den jeweili
gen Gegebenheiten und kann diesen angepasst werden. Die durch
automatisch betätigbare Verschlüsse 70 verschliessbaren Auslässe
der Behälter 69 münden in einen zur Rohrleitung 68 führenden
Trichter 71.
Die Rohrleitung 68 ist nun aus der mit vollen Linien dargestell
ten Lage in eine strichliert dargestellte Lage 68′ bringbar, in
der ihre Oberseite auf einen Mischtrichter 72 ausgerichtet ist,
in den auch die Leitung 62 mündet. Das Innere der Rohrleitung
68 hingegen weist auf eine lediglich schematisch angedeutete
Wasch- und Separiereinrichtung 73. Ist daher die Rohrleitung 68
in der strichliert dargestellten Lage 68′, so werden die vom
Vibrationssieb 63 abgestossenen Mahlkörper 6 der Wasch- und Se
pariereinrichtung 73 zugeführt, in der sie von einer allfälligen
Restbelag an vom Sieb 63 abgetrennten und dem Behälter 26 a zu
geführtem Produkt gesäubert, anschliessend, beispielsweise mit
tels mehrerer Siebe, nach Grössen sortiert und zweckmässig auch
automatisch wiederum in die Behälter 69 rückgeführt werden, wie
dies durch eine Linie 74 schematisch angedeutet ist. Die Rück
führung kann natürlich auch von Hand aus erfolgen bzw. können
die rückgeführten Mahlkörper besonderen (nicht dargestellten)
Behältern zugeführt werden.
Wenn die Rohrleitung 68 in die Position 68′ gebracht wird, was
durch ein entsprechendes Stellglied 75 (Läufermotor, Tauchspu
lenmagnete od.dgl.) geschehen kann, so erfolgt dies aufgrund
eines Steuerbefehles des Prozessorsystems 146. Gleichzeitig gibt
der Prozessor 146 einen Befehl über wenigstens eine von mehreren
Ausgangsleitungen 76 aus, wodurch ein Verschluss 70 eines Behäl
ters (gewünschtenfalls von zwei Behältern 69) geöffnet und eine
vorbestimmte Anzahl von Kugeln einer Grösse, die vom Prozessor
146 ermittelt worden ist in den Trichter 71, von dort auf die
Oberseite der geneigten Rohrleitung 68 und über diese in den
Mischtrichter 72 geführt wird. Falls sich also herausstellt,
dass die erzielte Produktfeinheit nicht den Wünschen entspricht,
kann innerhalb eines Umlaufes durch die Umlaufleitung 59 die
gesamte Anzahl von Mahlkörpern ausgewechselt werden, wobei der
jeweilige Verschluss 70 so lange offen gehalten wird (gegebenen
falls ist an dieser Stelle eine Dosiereinrichtung vorgesehen),
bis die vom Prozessor 146 bestimmte Menge an Kugeln in die Um
laufleitung 59 eingebracht wurde. Diese Menge kann gegenüber
der vorherigen unterschiedlich sein, so dass also der Lücken
grad sowohl durch Veränderung der Mahlkörperdurchmesser wie
durch Aenderung der Anzahl der Mahlkörper geregelt werden kann.
Ueberdies bestehen ja noch die oben erwähnten Möglichkeiten
der Regelung über den Kolben 18 a und mit Hilfe einer vom Pro
zessorsystem 146 bestimmten Drehzahldifferenz der Motoren 48 b,
48 c. Auch ist es möglich, gegebenenfalls nur einzelne Kugeln
zuzugeben, und hierfür mag eine gesonderte, nicht dargestellte,
Leitung an den Trichter 71 angeschlossen und mit dem Mischtrich
ter 72 verbunden sein, wobei entsprechende Absperreinrichtungen
bzw. Ventile über den Prozessor 146 gesteuert werden.
Mit all diesen Regelmöglichkeiten sollte man eigentlich ohne zu
sätzliche Regelung der Drehzahl der Motoren 8 bzw. 48 auskommen,
doch ist ersichtlich, dass das Prozessorsystem 146 auch mit die
sen verbunden ist.
Wie sich aus den obigen Erläuterungen ergibt, muss das Prozessor
system 146 ein Rechenprogramm zur Ermittlung der Produktfeinheit
aufgrund der von den Messanordnungen 66, 67 gelieferten Messda
ten. Wenn aber nun schon ein derartiger rechnerischer Aufwand
getrieben wird, so kann damit überhaupt auf eine besondere Mess
anordnung verzichtet werden, wobei entsprechender Platz und die
Kosten teurer Messgeräte vermieden werden, indem gewissermassen
die Rührwerksmühle selbst als Messanordnung herangezogen wird,
wie dies die Fig. 3 veranschaulicht.
Zu diesem Zwecke ist es notwendig, die Charakteristiken einer
Rührwerksmühle 1 b genau zu kennen und ein entsprechendes mathe
matisches Modell des Betriebes zu erstellen. Ferner werden alle
wesentlichen Betriebsparameter einer so geregelten Rührwerks
mühle 1 b erfasst, die im wesentlichen ähnlich der Rührwerksmüh
le 1 der Fig. 1 aufgebaut ist, so dass sich in Fig. 3 für die
meisten Teile die selben Bezugszeichen vorfinden wie in Fig. 1,
allenfalls mit dem Buchstaben "b" versehen. Dabei ist neben dem
Statorkühlmantel 55 mit dem Einlass 56 und dem Auslass 57 auch
ein Rotorkühlkreis vorgesehen, wobei Kühlflüssigkeit, im allge
meinen Wasser über einen Kühlmitteleinlass 77 zugeführt wird,
das Innere des Rotors 7 b durchläuft und über ein Rohr 78 einer
Dreheinführung 79 am oberen Ende der Mühle 1 b zugeführt wird
und über einen Kühlmittelauslass 80 wiederum verlässt. Es ist
ersichtlich, dass in beiden Einlässen 56, 77 Ventile 81, 82
veränderlichen Querschnittes vorgesehen sind, die über entspre
chende Stellglieder 83, 84 steuerbar sind. Jedem Ventil 81, 82
ist vorzugsweise ein Positionsgeber 85 zugeordnet, der als Po
tentiometer angedeutet ist.
Weitere Messanordnungen können in einem Druckmesser 86 für den
Druck des zugeführten flüssigen Produktes, in einem Temperatur
messer 87 für die Eingangstemperatur desselben, einem Tempe
raturmesser 88 für die Ausgangstemperatur des Produktes, einem
Tachogenerator 89 für die Drehzahl des Motors 48 bzw. der Pumpe
11, in Temperatursensoren 90 für die Ein- bzw. Ausgangstempera
tur des Statorkühlkreises, in Temperatursensoren 92 für die
Ein- bzw. Ausgangstemperatur des Rotorkühlkreises, in einem
Tachogenerator 93 für die Drehzahl des Rührwerkes 7 b, einer
Messanordnung 167 für die Stromaufnahme des Motors 8 und einem
- beispielsweise von einem Drehpotentiometer gebildeten - Mess
wertgeber 94 für die jeweilige Position des Kolbens 13 bestehen.
Die Ausgangssignale all dieser Messwertgeber werden einer zwei
teiligen Rechenstufe 95 zugeführt. Diese Rechenstufe 95 mag in
ihrem einen Teil in Form einer, in der Regeltechnik als "Beo
bachter" bezeichneten Rechenstufe aufgebaut sein, an die sich
als zweiter Teil eine, in der Regeltechnik als "Parameteridenti
fikator" bezeichnete Rechenstufe anschliesst. Solche Rechenstu
fen werden dazu benützt, aus vorhandenen Messwerten aufgrund
eines eingespeicherten mathematischen Modelles, die allenfalls
noch fehlenden Messwerte zu berechnen. Wenn daher eine Anzahl
von Eingangswerten n in die Rechenstufe 95 eingegeben wird, so
ergeben sich am Ausgange derselben zumindest eine Anzahl von
n+1 Ausgangswerten. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass die Rechen
stufe 95 eine grosse Anzahl von Eingängen besitzt, was mit einem
entsprechenden Verdrahtungsaufwand verbunden ist. Dieser Ver
drahtungsaufwand kann durch Multiplexen bzw. durch Verwendung
eines Datenbuses, über den die Messignale sequentiell abgeru
fen werden, vermindert werden. Im Prinzip ist es möglich, dass
die Rechenstufe 95 eine entsprechend vergrösserte Anzahl von
Ausgangsleitungen besitzt, wobei eine dieser Leitungen 96 ein
Ausgangssignal führt, das der errechneten Produktfeinheit ent
spricht. Diese Leitung 96 könnte die Eingangsleitung einer
Komparatorstufe 97 bilden, der an ihrem anderen Eingang ein
Sollwertsignal von einem Sollwertgeber 98 zugeführt wird. Ueber
eine Ausgangsleitung 99 könnte dann beispielsweise der elektro
fluidische Wandler 19 gesteuert werden bzw. die Regelung analog
zu der der Fig. 1 vorgenommen werden.
Bevorzugt erfolgt jedoch die Regelung gemäss dem in Fig. 3 mit
vollen Linien dargestellten Schema. Wenn nämlich schon die zwei
teilige Rechenstufe 95 vorhanden ist, so können deren Ausgänge
(nur einer ist dargestellt) jeweils mit einer Komparatorstufe
197 verbunden sein, die das Sollwertsignal über den Sollwertge
ber (z.B. einen Speicher) 98 erhält. Dabei kann die Anordnung
so getroffen sein, dass die Rechenstufe 95 - gesteuert von einem
Taktgenerator 100 - die Ausgangssignale sequentiell an eine einzi
ge Komparatorstufe 197 abgibt, wobei, ebenfalls über den Taktge
nerator 100, aus dem Sollwertspeicher 98 sequentiell die zugehö
rigen Sollwerte abgerufen werden. Auf diese Weise kann man mit
einer einzigen Komparatorstufe 197 das Auslangen finden.
Der zweite Teil ("Parameteridentifikator") der Rechenstufe 95
besitzt eine Ausgangsleitung 101, an die - z.B. über einen Zwi
schenspeicher 102 - eine Rechenstufe 103 zur adaptiven Berechnung
der jeweils vorzugebenden Sollwerte angeschlossen ist. Es ver
steht sich, dass durch die Aenderung der Betriebsbedingungen nach
einer gewissen Anlaufzeit, dann im Verlaufe des Betriebes durch
Verringerung der Viskosität des Produktes bzw. Abnützung der
Mahlkörper eine gewisse Adaption zweckmässig ist. Der Ausgang der
Rechenstufe 103 ist dann mit dem Sollwertgeber 98 verbunden, um
im Speicher die jeweils obsoleten Sollwerte durch die aktuellen
zu ersetzen. Die Berechnung wird dabei von einem Speicher 104
beeinflusst, der die von einer Eingabevorrichtung 105 erhaltenen
Daten über gewünschte Betriebsverläufe enthält.
Gleichgültig, ob das Ausgangssignal der Rechenstufe 95 sequen
tiell einer einzigen Komparatorstufe 197 zugeführt wird oder
ob für jeden Ausgangswert eine Komparatorstufe vorgesehen ist
(eine dritte Möglichkeit besteht darin, dass die Stufen 95 und
197 sowie gegebenenfalls weitere der dargestellten Stufen Teile
eines einzigen Prozessorsystems, etwa nach Art des Systems 146
der Fig. 2, sind), wird jedes der so erhaltenen Differenzsignale
anschliessend gewichtet. Dies bedeutet, dass es einer Multipli
kation mit einem im jeweils zugeordneten Faktor unterworfen
wird. Dies geschieht am einfachsten, indem an dem Ausgang der
bzw. jeder Komparatorstufe 197 ein Verstärker 106 regelbarer
Verstärkung angeschlossen ist. Dieser Verstärker 106 erhält
ein dem jeweiligen Faktor entsprechendes Signal über eine Steu
erleitung 107, an der ein Speicher 108 für sämtliche den je
weiligen Ausgangssignalen der Rechenstufe 95 bzw. der Kompa
ratorstufe 197 zugeordneten Gewichtungsfaktoren angeschlossen
ist. Falls - wie dargestellt - die Signale von den Stufen 95,
197 sequentiell abgegeben werden, so wird zweckmässig auch der
Speicher 108 über den Taktgenerator 100 sequentiell abgerufen.
Auch die Gewichtungsfaktoren des Speichers 108 können sich im
Zuge des Betriebes der Rührwerksmühle 1 b verändern. Deshalb ist
auch der Speicher 1908 an die Ausgangsleitung 101 angeschlossen,
doch bedarf es hierzu nicht unbedingt einer eigenen Rechenstufe
(vgl. 103), wie dies für den Speicher 98 dargestellt wurde. Eine
günstigere Alternative besteht darin, einen Tabellenspeicher 109
vorzusehen, der sämtliche Werte - in diesem Falle sämtliche Ge
wichtungsfaktoren - enthält, und aus dem aufgrund des über die
Leitung 101 zugeführten Signales der jeweils entsprechende Wert
abgerufen und dem Speicher 108 zugeführt wird, wo er den vor
hergehenden Gewichtungsfaktor für ein bestimmtes Ausgangssignal
der Komparatorstufe 197 ersetzt. Aus dieser Funktion lässt sich
bereits ersehen, dass die verwendeten Speicher 98, 104, 108
zweckmässig in Form von Schieberegistern realisiert sind.
Die mit Hilfe der Verstärkerstufe 106 gewichteten Differenzsig
nale der Komparatorstufe 197 werden einer Kumulations- und Re
gelstufe 110 zugeführt, in der sämtliche Ausgangssignale der
Rechenstufe 95 nach entsprechender Bearbeitung durch die Stufen
197 und 106 aufkumuliert und zu einem Regelsignal verarbeitet
werden. Dabei ergeben sich gemäss dem dargestellten Ausführungs
beispiel fünf Ausgangsleitungen, über die in erster Linie der
elektro-fluidische Wandler 19, in zweiter Linie die Drehzahl
eines der Motoren 8, 48 und in letzter Linie die Ventile 81, 82
gesteuert werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass die in Fig. 3 dargestellte Rege
lung mit der zweiteiligen Rechenstufe 95, der Komparatorstufe
197, der Gewichtung der Ausgangssignale mit Hilfe der Verstärker
stufe 106 und der Kumulations- und Regelstufe 110 wegen der so
erzielbaren hohen Regelgenauigkeit ganz unabhängig davon von
Vorteil ist, ob dabei ein der Produktfeinheit entsprechendes
Signal benützt wird oder nicht. Anderseits versteht es sich aus
den obigen Erläuterungen, dass auf diese Weise das Produktfein
heitssignal ohne hohen messtechnischen Aufwand erhalten werden
kann, der gerade zum Messen einer derartig diffizilen Grösse
notwendig ist. Ferner sei darauf hingewiesen, dass eine Kugel
austauschvorrichtung, wie sie anhand der Teile 68 bis 71 der
Fig. 2 gezeigt wurde, ebenfalls unabhängig von der Messung der
Produktfeinheit mit Vorteil insbesondere dort anwendbar ist, wo
eine Umlaufleitung 59 vorgesehen ist, gegebenenfalls aber auch
bei Rührwerksmühlen mit einem entsprechenden Kugelein- und
-auslass.
Im Rahmen der Erfindung sind selbstverständlich sämtliche er
läuterten Merkmale untereinander austauschbar bzw. miteinan
der kombinierbar, wobei es beispielsweise möglich ist, anstelle
der Potentiometer 85 zum Erhalt einer Kenngrösse über den Durch
flussquerschnitt der Ventile 81, 82 allenfalls Durchflussmengen
messer zu verwenden. Falls das Kühlmittel mit Hilfe von Pumpen
durch die Leitungen gebracht wird, können selbstverständlich
auch deren Drehzahlen, allenfalls deren Drücke der Rechenstufe 95
eingegeben werden. Anderseits mag man zur Vereinfachung gewünsch
tenfalls auf die Eingabe des einen oder anderen Messwertes ver
zichten. Wenn auch in allen Ausführungsbeispielen eine automa
tische Regelung mit Hilfe entsprechender Regelkreise bzw. (für
Prozessleitsysteme besser:) Regelverknüpfungen gezeigt ist,
so versteht es sich, dass die anhand der Ausführungsbeispiele
erläuterten Verfahren an sich auch von Hand aus durchgeführt
werden könnten.
Claims (10)
1. Verfahren zum Regeln einer einen, Mahlkörper ent
haltenden, Mahlbehälter mit einem Produkteinlass und einem
Produktauslass aufweisenden Rührwerksmühle, bei dem wenigstens
ein Betriebsparameter derselben ermittelt und in Abhängigkeit
davon zumindest ein Parameter einer Regelstrecke geregelt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter die Produktfeinheit
ermittelt wird, dass der ermittelte Wert für die Produktfeinheit
in die Regelverknüpfung für die Regelstrecke eingebracht wird,
und dass in Abhängigkeit von der ermittelten Produktfeinheit
wenigstens ein die spezifische Mahlleistung bestimmender Para
meter geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Lückengrad der Mahlkörper im Mahlbehälter, vorzugsweise
durch Verändern des Arbeitsvolumens desselben, geregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Drehzahl wenigstens eines Antriebes, z.B. der
das Produkt zuführenden Pumpe und/oder des Rührwerkes, geregelt
wird, und dass vorzugsweise sequentiell zunächst der Lückengrad
der Mahlkörper und erst bei Erreichen der Grenzen des Regelbe
reiches - gegebenenfalls mit überschneidendem Uebergang - die
Drehzahl geregelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, dass zum Bestimmen der Produktfeinheit aus dem Mahlbe
hälter kommendes Produkt einer Messung unterzogen wird, und dass
gegebenenfalls eine Vergleichsmessung an dem dem Mahlbehälter
zugeführten Produkt vorgenommen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Produktfeinheit ausgehend von einem ma
thematischen Modell der Betriebscharakteristiken ermittelt wird,
dass vorzugsweise unter Vorgabe einer der gewünschten Betriebs weise die Soll-Ist-Abweichungen für jeden ermittelten Betriebs parameter erst bestimmt und dann gewichtet werden, worauf die ge wichteten Parameterwerte kumuliert werden und aufgrund der kumu lierten Parameterwerte eine Regelung vorgenommen wird,
und dass insbesondere zusätzlich wenigstens ein Betriebsparameter einer adaptiven Regelverknüpfung zum Verändern mindestens eines Soll-Wertes zugeführt wird.
dass vorzugsweise unter Vorgabe einer der gewünschten Betriebs weise die Soll-Ist-Abweichungen für jeden ermittelten Betriebs parameter erst bestimmt und dann gewichtet werden, worauf die ge wichteten Parameterwerte kumuliert werden und aufgrund der kumu lierten Parameterwerte eine Regelung vorgenommen wird,
und dass insbesondere zusätzlich wenigstens ein Betriebsparameter einer adaptiven Regelverknüpfung zum Verändern mindestens eines Soll-Wertes zugeführt wird.
6. Rührwerksmühle zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem über einen Motor antreib
baren Rührwerk, das in einem, frei bewegliche Mahlkörper auf
nehmenden Mahlbehälter mit einem Produkteinlass und einem Produkt
auslass für ein mittels einer Pumpe zuführbare, das Mahlgut ent
haltendes Fluid angeordnet ist, wobei wenigstens eine Regelver
knüpfung einer Einrichtung zur Bestimmung eines Betriebspara
meters mit einem Stellglied zwecks Optimierung der Betriebsbe
dingungen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- a) eine Einrichtung (26, 126; 26 a, 126 a; 95) zum Bestimmen der Produktfeinheit vorgesehen ist, dass
- b) deren Ausgangssignal in die Regelverknüpfung (46; 146; 110) einführbar ist, und dass
- c) als Regelstrecke wenigstens eine die spezifische Mahl leistung bestimmende Einrichtung (8, 13, 48; 83, 84) vorgesehen ist.
7. Rührwerksmühle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, dass - gesehen in Transportrichtung des Produktes - in einem
nach dem Produkteinlass (3) vorgesehenen Bereich eine Abzweig
leitung (27), vorzugsweise eine Nebenschlussleitung, vorgesehen
ist, an der eine Messanordnung (32-43) für die Produktfeinheit
angeordnet ist.
8. Rührwerksmühle nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge
kennzeichnet, dass die die Mahlleistung bestimmende Einrichtung
von einem die Mahlkörperdichte verändernden Vorrichtung (13, 17,
18; 11 b, 11 c, 17 a, 18 a; 68-71), insbesondere mit einem Kolben-
Zylinder-Aggregat (13, 17, 18; 17 a, 18 a) zum Verändern des Mahl
raumvolumens, gebildet ist.
9. Rührwerksmühle nach Anspruch 6 oder 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die die Mahlleistung bestimmende
Einrichtung von wenigstens einer Drehzahlregeleinrichtung (47,
50; 146; 110), z.B. für die Pumpe (11; 11 a) und/oder das Rühr
werk (7; 7 a; 7 b), gebildet ist, und dass vorzugsweise eine Se
quenzverknüpfung vorgesehen ist, wodurch dass Stellsignal erst
der die Mahlkörperdichte verändernde Vorrichtung (13, 17, 18;
11 b, 11 c, 17 a, 18 a; 68-71) zuführbar ist und bei Erreichen der
Grenzen ihres Regelbereiches, gegebenenfalls mit überschneiden
dem Uebergang, dieses Stellsignal der Drehzahlregeleinrichtung
(47, 50; 146; 110) zuführbar ist.
10. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge mehrerer die Betriebs
parameter der Rührwerksmühle überwachender Messwertgeber (85-94)
an eine Rechenstufe (95) zur Errechnung wenigstens eines weiteren
Parameters, insbesondere der Produktfeinheit, angeschlossen sind,
dass vorzugsweise das Ausgangssignal dieser Rechenstufe (95) einer Komparatorstufe (97, 197) zuführbar ist, die ein weiteres Eingangssignal von einer Sollwertgeberstufe (98) erhält, worauf das Ausgangssignal der Komparatorstufe (197) einer Verstärker stufe (106) einstellbarer Verstärkung zuführbar ist, deren Ver stärkung für jeden in der Komparatorstufe (197) verglichenen Parameter gesondert mit Hilfe einer Einstelleinrichtung (108) - die insbesondere an die Rechenstufe (95) zur Auswahl des jewei ligen Verstärkungsfaktors einstellbar ist - welche verstärkten Signale einer Kumulations- und Regelstufe (110) zum Erzeugen eines Stellsignales zuführbar ist,
und dass zweckmässig an die Rechenstufe (95) ein adaptiver Re gelkreis (101-105) angeschlossen ist, dessen Ausgang mit der Sollwertgeberstufe (98) zur Anpassung der der Komparatorstufe (197) zugeführten Sollwerte angeschlossen ist.
dass vorzugsweise das Ausgangssignal dieser Rechenstufe (95) einer Komparatorstufe (97, 197) zuführbar ist, die ein weiteres Eingangssignal von einer Sollwertgeberstufe (98) erhält, worauf das Ausgangssignal der Komparatorstufe (197) einer Verstärker stufe (106) einstellbarer Verstärkung zuführbar ist, deren Ver stärkung für jeden in der Komparatorstufe (197) verglichenen Parameter gesondert mit Hilfe einer Einstelleinrichtung (108) - die insbesondere an die Rechenstufe (95) zur Auswahl des jewei ligen Verstärkungsfaktors einstellbar ist - welche verstärkten Signale einer Kumulations- und Regelstufe (110) zum Erzeugen eines Stellsignales zuführbar ist,
und dass zweckmässig an die Rechenstufe (95) ein adaptiver Re gelkreis (101-105) angeschlossen ist, dessen Ausgang mit der Sollwertgeberstufe (98) zur Anpassung der der Komparatorstufe (197) zugeführten Sollwerte angeschlossen ist.
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