DE3839780A1 - Verfahren zum steuern und/oder regeln einer ruehrwerksmuehle und ruehrwerksmuehle zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, nach Patent 32 49 964, und auf eine Rührwerks­ mühle zur Durchführung des Verfahrens.

In der DE-OS 32 45 825 sind zwei Ausführungsformen einer Rühr­ werksmühle beschrieben, in welcher Maßnahmen zur Vergleichmäßi­ gung des Mahlkörperdruckes innerhalb des Mahlbehälters getroffen sind. Um eine Regelung durchführen zu können, wird der Mahlkör­ perdruck innerhalb des Mahlbehälters an einer Stelle - dies wird bei Hochleistungsmühlen regelmäßig ein Bereich gegen die Auslaß- Trenneinrichtung zu sein - gemessen und bei Ansteigen des Druckes über einen zulässigen Wert daraus geschlossen, daß die Mahlkör­ perverteilung des Mahlbehälters ungleichmäßig ist, worauf die erwähnten Maßnahmen zur Vergleichmäßigung des Mahlkörperdruckes betätigt werden. Dieser Vorschlag findet sich übrigens auch in der DE-OS 34 04 985.

Gemäß der DE-PS 36 14 980 wird der Mahlkörperdruck durch eine indirekte Messung bestimmt, wobei man davon ausgehen darf, daß das Ansammeln der Mahlkörper an einer bestimmten Stelle, z. B. in Bereiche der Auslaß-Trenneinrichtung, zu einem erhöhten Durchlaßwiderstand gegen das Durchpumpen des Mahlgutes führt. Es wird daher nicht der Mahlkörperdruck unmittelbar, sondern der Mahlgutdruck an einer an sich beliebigen Stelle, insbesonde­ re vor dem Einlaß in den Mahlbehälter, gemessen.

Als indirekter Parameter für das Ansammeln von Mahlkörpern an einer bestimmten Stelle im Mahlbehälter wird in dieser Schrift auch eine örtliche größere Erhitzung des Mahlbehälters selbst erwähnt. Derlei indirekte Meßmethoden führen aber unter Umstän­ den zu einer unklaren Aussage bzw. zu einer inadäquaten Regelung.

Vor allem die Messung über die Temperatur besitzt selbstredend eine relativ große Zeitkonstante, so daß ein rasches Ausregeln nicht möglich ist.

Aber auch bei den Vorschlägen nach den zuerst genannten Litera­ turstellen sind der Regelgeschwindigkeit (und damit auch der Regelgenauigkeit) Grenzen gesetzt. Es wird nämlich an der je­ weiligen Stelle der Absolutwert des Druckes gemessen, der aber auch Schwankungen von Seiten der Produktpumpe ausgesetzt sein kann. Darüberhinaus ist es erforderlich, eine verhältnismäßig große Regelhysterese vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Regelgeschwindig­ keit bzw. -genauigkeit bei einem Verfahren der eingangs genann­ ten Art zu erhöhen. Dies gelingt durch die kennzeichnenden Merk­ male des Anspruches 1.

Eine erfindungsgemäße Rührwerksmühle zur Durchführung dieses Verfahrens zeichnet sich durch die Merkmale des Anspruches 5 aus.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nach­ folgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch darge­ stellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen die

Fig. 1 bis 3 je ein Ausführungsbeispiel in einem schematischen Längsschnitt.

Fig. 1 zeigt eine prinzipiell ähnliche Darstellung wie in Fig. 2 der DE-OS 32 45 825. Dies bedeutet, daß an einer Rührwerksmühle 1 innerhalb eines Mahlbehälters 2 ein von einem Motor 33 ange­ triebener Rotor 3 vorgesehen ist, der über einen Regel- und Stellkreis 4 und den auf verschiedene Geschwindigkeiten einstell­ baren Motor 33 verschieden rasch antreibbar ist. An sich würde schon die bei rascher Drehzahl sich innerhalb des Mahlgutes aus­ bildende Trombe eine Verteilung der Mahlkörper innerhalb des Mahlbehälters 2 verbessern. Wie aber in der erwähnten DE-OS be­ schrieben ist, besitzt der Rotor 3 scheibenförmige Werkzeuge 17, die jeweils zwischen scheibenförmigen Statorwerkzeugen 16 ange­ ordnet sind. Dadurch ergeben sich - bei Zuführung des Mahlgutes über einen Einlaß 5 - Ringräume 19, in denen der Mahlgutstrom der auf die Mahlkörper wirkenden Fliehkraft entgegengerichtet ist. Wenn daher die jeweils unter den Räumen 19 gelegenen Räume 20 mit Beruhigungsanordnungen versehen sind, sei es mit Stiften 25, sei es durch größere Dimensionierung dieser Räume 20, so wird die Drehzahl des Rotors 3 im verstärkten Maße dazu einge­ setzt, eine gleichmäßige Verteilung der Mahlkörper innerhalb des Mahlbehälters 2 zu erreichen. Es sei übrigens bemerkt, daß nach einem anderen bekannten Vorschlag die Abschnitte 19, in denen die Richtung von Mahlgut und Mahlkörpern einander entge­ gengesetzt ist, auch dadurch erreicht werden kann, daß für je­ den der Abschnitte 19 ein eigener Mahlguteinlaß vorgesehen ist, wogegen der Auslaß sich in der Mitte eines (hohl ausgebildeten) Rotors befindet.

Um nun die Fliehkrafteinwirkung auf die Mahlkörper einstellen zu können, ist in bekannter Weise entweder die Drehzahl des Motors 33 veränderbar und/oder eine Kolbenanordnung 38, 42 vorgesehen, über die der Rotor relativ zum Mahlbehälter 2 verschiebbar ist. Die Position des Rotors wird dabei über einen Positionsgeber 53, 55 dem Regel- und Stellkreis 4 mitgeteilt.

Zur Überwachung der Mahlkörperverteilung innerhalb des Mahlbehäl­ ters 2 ist bekanntermaßen ein Drucksensor 47 im Bereiche des Auslaßes 10 bzw. einer Auslaßtrenneinrichtung 11 innerhalb des Mahlbehälters 2 angeordnet, welche Auslaß-Trenneinrichtung ihr Gegenstück in einer Einlaßtrenneinrichtung 12 besitzt. All diese Teile sind bereits in der DE-OS 32 45 825 beschrieben.

Um nun die Ansprechgeschwindigkeit bzw. -genauigkeit zu erhöhen, wird erfindungsgemäß innerhalb des Mahlbehälters 2 mindestens ein zweiter Drucksensor 46 angeordnet, wobei es vorteilhaft ist, den einen Drucksensor 47 im Bereiche des Auslaßes 10, den ande­ ren Drucksensor 46 im Bereiche des Einlasses 5 innerhalb des Mahlbehälters 2 anzuordnen. Dadurch läßt sich mit Hilfe eines Differenzbildners 13 gerade der Druckunterschied innerhalb des Mahlbehälters 2 feststellen, der eindeutig nur auf eine ungleich­ mäßige Verteilung der Mahlkörper innerhalb des Mahlbehälters 2 zurückzuführen sein kann, da allfällige Druckunterschiede sei­ tens einer an den Einlaß 5 angeschlossenen Mahlgutpumpe sich auf beiden Sensoren 46, 47 in gleicher Weise auswirken, wogegen eine ungleichmäßige Mahlkörperverteilung im Mahlraum 2 ein all­ fällig am Ausgange des Differenzbildners 13 auftretendes Diffe­ renzsignal und dessen Wert bestimmt, welche letzteres Signal dann in bekannter Weise unmittelbar zur Regelung der Drehzahl des Motors 33 und/oder der Position des Kolbens 38 zur Verstel­ lung des Rotors 3 benützt wird.

Es versteht sich, daß es an sich gleichgültig ist, welches der genannten Mittel zur Vergleichmäßigung der Mahlkörpervertei­ lung innerhalb des Mahlbehälters 2 herangezogen wird, zumal in der schon genannten DE-OS 32 45 825 auch andere Einrichtungen hierfür (Magnetkreise) geoffenbart sind.

Die Erfindung läßt sich allerdings auch auf eine indirekte Messung anwenden, wie dies anhand der Fig. 2 gezeigt werden soll. Dabei sind Teile gleicher Funktion mit den selben Bezugszeichen beziffert, wie in Fig. 1.

In bekannter Weise ist an den Mahlguteinlaß 5 eine von einer Pum­ pe P wegführende Leitung 6 angeschlossen. Innerhalb dieser Lei­ tung 6 befindet sich ein Drucksensor 47 a, wobei Ansammlungen der Mahlkörper 15 im Bereiche der Auslaß-Trenneinrichtung 11 dazu führen, daß sich eine größere Mahlkörperdichte und damit ein größerer Widerstand gegen den Mahlgutdurchfluß ergibt. Der Vor­ teil dieser indirekten Messung besteht lediglich darin, daß am Drucksensor 47 a auch dann ein Signal erhalten wird, wenn die Müh­ le 1 a nicht im Hochleistungsbetrieb, sondern mit so geringer Strömungsgeschwindigkeit des Mahlgutes betrieben wird, daß die Mahlkörper 15 sich im Bereiche des Einlasses 5 ansammeln können.

Auch hier wird aber die Druckmessung am Sensor 47 a durch man­ cherlei Einflüße beeinträchtigt, so daß es notwendig sein wird, einen vorbestimmten Hysteresebereich für die Regelung vorzusehen. Dadurch wiederum leidet die Regelungsgeschwindigkeit und -genau­ igkeit.

Um daher die Regelung in dieser Hinsicht zu verbessern, wird ein zweiter Druckmesser 46 a im Bereiche des Ausganges 10 der Mühle 1 angeordnet, dessen Ausgangssignal, ebenso wie das des Sensors 47 a, den Differenzbildner 13 zugeführt wird, der sein Ausgangssignal an einem Regelkreis 4 a abgibt, an dessen Ausgang ein Frequenz-Spannungswandler 7 zur Regelung der Geschwindigkeit des Motors 33 zugeordnet ist. Je nach der vom Regelkreis 4 a abge­ gebenen Spannung wird also dem Motor 33 eine entsprechende, die Drehgeschwindigkeit bestimmende Frequenz zugeführt.

In Fig. 3 ist eine Abwandlung jener Ausbildung einer Rührwerks­ mühle 1 b dargestellt, wie sie prinzipiell aus der DE-OS 34 04 985 bekannt geworden ist. Dort sind nämlich mehrere doppelkonische Ausbildungen dargestellt, wobei der jeweilige Doppelkonus im Be­ reiche der einander zugekehrten Abschnitte größten Durchmessers der beiden ihn bildenden Konen in einer Mittelebene M abgerundet ist. Der Doppelkonus nach Fig. 3 unterscheidet sich nun von der bekannten Ausführung dadurch, daß der dem Auslaß 10 bzw. der Auslaß-Trenneinrichtung 11 zugekehrte Konusteil - im Querschnitt gesehen - von stärker gekrümmten Flächen 8 gebildet ist, als der dem Einlasse 5 zugekehrte Konus mit seinen Konusflächen 9. Ledig­ lich am Ende besitzt der von den Konusflächen 9 gebildete untere Konus wieder im Bereiche seiner Spitze eine größere Krümmung 14, d.h. er besitzt über seine axiale Länge eine immer steilere Koni­ zität seiner an die Flächen 9 und 14 angelegten Tangenten.

Obwohl es auch bei einer Rotorausbildung gemäß Fig. 3 möglich wäre, mehrere solcher Doppelkonen axial hintereinander anzuord­ nen, ist die dargestellte Ausbildung deswegen besonders vorteil­ haft, weil eine solche pinienzapfenförmige oder ogivenartige Ausbildung sich speziell für die Fertigung aus sprödem, aber hartem und verschleißfestem Material, wie Keramik, eignet.

Im Gegensatz zur Ausbildung nach Fig. 1, wird hier nicht der Ro­ tor 3 b, sondern der Mahlbehälter 2 a zur Ausbildung oberer und unterer Räume unterschiedlicher Dimension 19 bzw. 20 verstellt. Hierzu ist mit dem Mahlbehälter eine Tragplatte 21 verbunden, an der eine Anzahl von Innengewindekörpern 22 befestigt sind. In diese Innengewinde greifen Gewindespindeln 23 ein, die an einer ortsfesten Platte 24 axial unverschieblich aber drehbar gelagert sind, und an ihrer Oberseite mit Kettenrädern 26 verbunden sind. Sämtliche Kettenräder 26 sind von einem Elektromotor 34 und ein mit ihm verbundenes Kettenrad 35 über eine Kette 36 antreibbar, so daß der Mahlbehälter 2 a relativ zu den an der Platte 24 axial unverschieblich in (lediglich angedeuteten) Lagern 37 gehaltenen Rotor 3 b verschiebbar ist.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zeigt, daß eine Differenz­ messung mittels eines einzigen Drucksensors dadurch möglich ist, daß diesem Drucksensor ein Differentiator 13 a nachgeschaltet ist. Dadurch werden also die zeitlichen Unterschiede des Drucksignales ermittelt, denn der durch die Pumpe P (vgl. Fig. 2) gegebene, im wesentlichen konstant sein sollende Pumpendruck ist ja für die Überwachung der Mahlkörperverteilung ohne Belang. Über die Dif­ ferenzierstufe 13 a erfolgt dann die Bildung eines entsprechenden Stellsignales über den schon besprochenen Regel- und Stellkreis 4 für die Betätigung des Motors 34.

Die Erfindung läßt sich selbstverständlich auf verschiedenste Weise modifizieren. Beispielsweise könnte eine Differenzierstufe 13 a auch noch am Ausgange eines Differenzverstärkers 13 vorge­ sehen sein. In den meisten Fällen wird es aber genügen, mit einen einzigen Differenzbildner auszukommen. Ferner könnte umgekehrt auch bei einer Ausbildung nach Fig. 3 zumindest ein zweiter Drucksensor 46 vorgesehen sein, wobei eben das Differenzsignal der beiden Drucksensoren dann der Differenzierstufe 13 a zugeführt wird. Schließlich ist es denkbar, mehr als nur zwei Drucksenso­ ren innerhalb des jeweiligen Mahlbehälters anzuordnen. Beispiels­ weise können an deren Ausgängen Differentierstufen 13 a vorgesehen sein, von wo die Signale einem Korrelator zur Bestimmung der Mahlkörperverteilung innerhalb des Mahlbehälters zugeführt wer­ den. Eine weitere Variante besteht gemäß Fig. 3 darin, der Differenzierstufe 13 a, deren Ausgangssignal im allgemeinen in Form eines Nadelimpulses vorliegt, einen Spitzenwertdetektor 27 nachzuschalten. Dieser Spitzenwertdetektor 27 kann beispielsweise von einem Schwellwertschalter gebildet sein, insbesondere einem solchen mit geringer Hysterese.

Claims (8)

1. Verfahren zum Steuern und/oder Regeln einer Rühr­ werksmühle mit einem Mahlbehälter und einem in diesem angeord­ neten Rührwerksrotor, bei dem ein Mahlgutstrom von einer Ein­ laßtrenneinrichtung zu einer Auslaßtrenneinrichtung des Mahl­ körper enthaltenden Mahlbehälters erzeugt und der im Mahlbehälter herrschende Druck gemessen wird, und darauf eine Vergleich­ mäßigung des Mahlkörperdrucks im Mahlraum in Abhängigkeit vom gemessenen Druck durchgeführt wird, nach Patent 32 49 964, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei verschiedene Druck­ werte gemessen werden, daß die Differenz der gemessenen Druck­ werte gebildet, und daß die Vergleichmäßigung in Abhängigkeit von der Differenz der Druckwerte vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei verschiedenen Druckwerte in zeitlicher Aufeinanderfolge am gleichen Ort gemessen und anschließend dif­ ferenziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mindestens zwei verschiedenen Druckwerte an verschiedenen Orten unterschiedlichen Druckes gemessen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Meßorte innerhalb des Mahlbehälters liegen, bei­ spielsweise der eine gegen den Einlaß- der andere gegen den Auslaß zu.

5. Rührwerksmühle zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Mahlbehälter und einem in diesem angeordneten Rührwerksrotor, wobei ein Mahlgut­ strom von einer Einlaßtrenneinrichtung zu einer Auslaßtrennein­ richtung des Mahlkörper enthaltenden Mahlbehälters erzeugt wird und mindestens ein Drucksensor für den im Mahlbehälter herrschen­ den Druck vorgesehen ist, dessen Signale einer Auswerteeinrich­ tung zwecks Vergleichmäßigung des Mahlkörperdruckes im Mahlraum zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Differenzbil­ dungseinrichtung (13; 13 a) vorgesehen ist, mit der ein Differenz­ signal aus verschiedenen, an unterschiedlichen Orten und/oder zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommenen Drucksignalen gewinnbar ist, und daß der Ausgang dieser Differenzbildungseinrichtung (13; 13 a) der Auswerteeinrichtung (4; 4 a) zuführbar ist.

6. Rührwerksmühle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Differenzbildungseinrichtung eine Differenzierstufe (13 a) umfaßt (Fig. 3).

7. Rührwerksmühle nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Differenzbildungseinrichtung (13) minde­ stens zwei Eingänge besitzt, von denen jeder mit einem an Orten unterschiedlichen Druckes angeordneten Drucksensoren (46, 47) verbunden ist.

8. Rührwerksmühle nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest zwei Drucksensoren innerhalb des Mahlbehälters (2; 2 a), und zwar der eine gegen den Eingang (5) zu, der andere gegen den Ausgang (10) zu, angeordnet sind (Fig. 1, 2).