EP0306921A2 - Verfahren zum Regeln einer Rührwerksmühle - Google Patents

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EP0306921A2
EP0306921A2 EP88114616A EP88114616A EP0306921A2 EP 0306921 A2 EP0306921 A2 EP 0306921A2 EP 88114616 A EP88114616 A EP 88114616A EP 88114616 A EP88114616 A EP 88114616A EP 0306921 A2 EP0306921 A2 EP 0306921A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
product
agitator mill
ground
mill
agitator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP88114616A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0306921A3 (de
Inventor
Wolfgang Heinritz
Peter Schertenleib
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Erich Netzsch GmbH and Co Holding KG
Original Assignee
Erich Netzsch GmbH and Co Holding KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Erich Netzsch GmbH and Co Holding KG filed Critical Erich Netzsch GmbH and Co Holding KG
Publication of EP0306921A2 publication Critical patent/EP0306921A2/de
Publication of EP0306921A3 publication Critical patent/EP0306921A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/16—Mills in which a fixed container houses stirring means tumbling the charge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C25/00—Control arrangements specially adapted for crushing or disintegrating

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling an agitator mill, in which a property of the ground product determines a predetermined period of time after the mill has started up and the speed of a product feed pump or the agitator and / or the grinding media filling level and / or the product retention time In accordance with the determined value of the property can be set.
  • Such a method is known from DE-A 36 23 833. It has already been stated there that various control methods are known (DE-A 29 32 783 and 30 38 794), in which a plurality of interlinked control systems are provided.
  • the fineness of the ground product is determined as a property and the value determined is introduced into the control link for the controlled system.
  • the gap size of the grinding media in the grinding container (which is also referred to as grinding media filling level) is primarily set there.
  • the person skilled in the art is familiar with how the grinding element gap degree or filling degree can be adjusted (see, for example, also DE-A 22 40 751 and DE-A 36 23 833).
  • the product fineness is used as the essential parameter for controlling the agitator mill.
  • measuring the fineness of the product is problematic.
  • a very complex device is provided for this, in which the deflection of a laser beam is measured will.
  • the product fineness should be calculated on the basis of a mathematical model solely from the operating data of the agitator mill. Both methods mentioned for determining the product fineness are very complex and expensive if sufficiently precise measured values are to be achieved.
  • the invention is based on the object of developing a generic method for controlling an agitator mill in such a way that good qualities of the ground product are ensured with the simplest possible operation with little expenditure on equipment.
  • this object is achieved in that a predetermined period of time after the mill has started up is measured at least one of the following properties of the ground product, namely gloss, transparency, color strength, capillary flow behavior, viscosity or pH, and at least one of the following operating parameters of the agitator mill the measured value is set, namely the speed of a mill feed pump, the speed of an agitator of the mill, the degree of filling of the grinding media or the grinding time in the agitator mill.
  • the gloss of the ground product can be determined in a simple manner by means of light rays and reflection measurements, for example as described in the lexicon ULLMANN, Verlag Chemie, Weinheim, 4th edition, 1978, volume 15, page 700.
  • the transparency of ground product can also be determined in a simple, conventional manner by measuring the absorbance. A light beam of precisely defined composition is directed onto a defined layer of the ground product and the light passing through is measured.
  • the measurement of the color strength is also known per se to the person skilled in the art.
  • the product is irradiated with defined light and the spectral emission is measured for certain wavelengths with regard to their intensity.
  • a measuring method for determining the color strength can be found, for example, in the publication SENSOR REPORT, 4/1987, pages 8 to 13 (essay by Henri Hencke).
  • the measurement of the capillary flow behavior is also known per se to the person skilled in the art. This process is used in particular in the manufacture of textile dyes. For this purpose, a line-shaped color sample with a precisely defined amount is applied to the surface of a non-woven material and the width of the line is then measured, which gives a measure of the flowability of the dye.
  • the measurement of the viscosity is also known per se to the person skilled in the art. Although the viscosity also depends on the fineness of the ground product, it also includes other phenomena, such as adhesive forces between the individual regrind bodies. Solvents and binders as well as other additives also influence the viscosity.
  • Microorganisms are also processed in agitator mills today. According to the invention, the measurement of the pH value plays an important role here. Microorganisms, in particular their cell envelope, are not reduced in size, but only broken down, as a result of which the cell contents can escape and can be separated according to the composition. In a first approximation, the measured pH value gives a guideline for the degree of digestion when processing microorganisms. Acids are released during cell disruption. The more acid is released, the higher the cell disruption. It can therefore be assumed that the cell disruption is completed at a pH of about 3 to 4.
  • the agitator mill can thus be controlled on the basis of a measurement of the pH value and, if, for example, the desired pH value has not yet been reached, the throughput Speed or the operating time can be changed.
  • the measurement of a pH value is known to the person skilled in the art. For example, an electrical conductivity or resistance measurement can be carried out.
  • At least one of the properties of the ground material is measured after a predetermined period of time after the agitator mill has started up. Several properties can also be measured if they are considered essential for the given product.
  • the operation of the agitator mill is then controlled in accordance with the measured values of the properties mentioned.
  • At least one of the above-mentioned operating parameters of the agitator mill is automatically set by a computer in accordance with the measurement result. If, for example, a predetermined period of time after the agitator mill has started up, it is found that the gloss of the ground product does not correspond to a desired value, then at least one of the operating parameters is optionally changed in accordance with previously empirically determined data in such a way that the desired value is achieved for the gloss. The same applies to the other properties or operating parameters.
  • the speed of a product feed pump regulated according to the invention essentially determines the throughput through the agitator mill, that is to say the amount of product ground per unit of time.
  • the product residence time is to be understood as the mean period of time in which the products in the agitator mill are exposed to the grinding process.
  • the product dwell time depends on the speed of the product feed pump, but is not necessarily determined by this alone.
  • the residence time of the product in the agitator mill can be extended without changing the speed of the product feed pump in that ground products at the outlet of the mill are fed back into the inlet of the mill and subjected to a renewed grinding process.
  • degree of filling of grinding media corresponds to the term “degree of gap”. It gives the ratio of the volume occupied by the grinding media in the grinding chamber to the volume free of grinding media.
  • the measured variables gloss, transparency, color strength, capillary flow behavior or viscosity used according to the invention for the control of the agitator mill also depend on the fineness of the product.
  • other properties of the product go into them. For example, when measuring the fineness of the product, an average grain size and possibly the average deviation from it are determined.
  • the properties of gloss, color strength, transparency, capillary flow behavior and viscosity depend in a complicated way on the particle size distribution, the surface conditions or agglomerations, whereby chemical influences can still occur.
  • the measured variables used according to the invention are thus not only much easier to measure than the fineness of the product, but also provide more precise information about the quality of the ground product which is actually of interest.
  • a particularly simple operation of the agitator mill results from the fact that, in previous experiments, optimally coordinated operating values for each of the product groups were determined with respect to the speed of the feed pump, the degree of filling of the grinding media and the dwell time.
  • optimally coordinated operating values for each of the product groups were determined with respect to the speed of the feed pump, the degree of filling of the grinding media and the dwell time.
  • the speed of the pump, the degree of filling and possibly the dwell time must be coordinated.
  • these functional dependencies between the individual operating parameters for achieving the best results are determined experimentally and stored in advance for each product group in the memory of a computer performing the method according to the invention and are later used in a grinding process to control the agitator mill.
  • the grinding media filling level of the agitator mill is not set primarily and, depending on this, the speed of the feed pump, but conversely the speed of the feed pump is set primarily as a determining operating variable to maximum throughput .
  • This maximum throughput corresponds to an associated value for the degree of filling, which, as described above, is determined experimentally in advance has been. In general, if the throughput (ie the speed of the feed pump) increases, the degree of filling is also increased proportionally if the fineness of the product is to remain the same.
  • the product dwell time does not only depend on the speed of the pump , but additionally set by means of a by-pass, via which ground product is removed from the exit of the agitator mill and returned to its entrance, so that it remains longer in the mill.
  • the removal of ground products from the mill for the aforementioned measurement purposes or for recycling does not necessarily have to take place at the exit of the agitator mill, but can also be carried out at a point between the entrance and exit of the mill.
  • a device according to the invention in which the specified functions are carried out, also corresponds to the method features described above.
  • FIG. 1 schematically shows an agitator mill 10 known per se (see, for example, DE-A 22 40 751).
  • the housing and the support the agitator mill 10 are indicated with the reference numerals 12 and 12 '.
  • the agitator mill has a displaceable pressure piston 14 known as such, with which the volume of the grinding chamber and thus the degree of filling can be changed.
  • the ground product is transferred from the agitator mill 10 into a collecting container 16.
  • the invention relates to the control of the operating parameters of the agitator mill 10, namely the speed of the feed pump, the degree of filling of the grinding media and the dwell time of the product to be ground in the agitator mill, depending on certain measured variables, namely the gloss, the transparency and the color strength of the ground product .
  • Fig. 1 shows the components required for this control.
  • the material to be ground is conveyed to the inlet E of the agitator mill via a feed pump 18 and feed lines 20, 26.
  • a pressure indicator and switch 22 and a valve 24 according to FIG. 1 are arranged on the inlet side.
  • the product After passing through the grinding chamber 28 and carrying out the grinding process, the product is conveyed to the collecting container 16 via the outlet A, the line 30 and the 3-way valve 32.
  • the current consumption of the agitator mill 10 is displayed and regulated by means of a current indicator and regulator 34.
  • the temperature of the ground material is displayed by means of a temperature indicator and controller 36 and regulated accordingly.
  • a level controller 38 and a flow indicator and controller 40 are speed-controlled via the speed indicator and regulator 18 ', the feed pump 18 and a further speed indicator and regulator 42, a further feed pump 44, whereby the throughput is determined by the agitator mill 10.
  • the speeds of the product feed pumps 18 and 44 first determine both the throughput through the grinding chamber 28 of the agitator mill 10 and the residence time of the products in the grinding chamber. 1, the 3-way valve 32 can be flipped over, so that ground product conveyed from outlet A can be returned via inlet 48 to inlet E of the grinding chamber. As a result, the dwell time of the products to be ground can be changed without changing the speed of the feed pumps 18, 44.
  • the operating parameters “speed of the pump”, “degree of filling of the grinding media” in the grinding chamber 28 and “residence time” have an effect on the gloss, the transparency and the color strength of the ground product.
  • the product temperature, the agitator current (flow indicator and regulator 34) and the grinding chamber pressure also have an impact on the properties of the ground product mentioned.
  • a first product group is the rotary printing inks, which are mainly used for printing newspapers.
  • Rotary printing inks contain carbon black as a colorant and fatty acids or stearin pitch as well as root or other resins as a binder.
  • Mineral oil distillates serve as oils.
  • Such rotary printing inks have a very low viscosity in the range of 100 p.
  • a second product group are the so-called heat set inks for offset printing.
  • Such heat set colors have organic or inorganic pigments as colorants.
  • Hard resins or alkyd resins are used as binders.
  • the viscosity of such heat set colors is typically 120 p.
  • the third product group differentiates between sheet printing and sheet offset inks.
  • Organic or inorganic pigments are also used here.
  • Medium and highly viscous alkyd resins and hard resins (phenolic resins) serve as binders. Drying oils such as wood oil or mineral oil are used.
  • the viscosity of such sheet printing and sheet offset inks is relatively high and is in the range from 170 to 250 p.
  • the colors are typically used for offset printing of maps, brochures, posters etc.
  • Each of the product groups described above is characterized in that the oil printing inks belonging to them require very similar operating parameters when operating the agitator mill in order to achieve good values in terms of gloss, transparency and color strength.
  • the optimum operating parameters are determined experimentally in advance for a particular agitator mill and stored in the memory of a computer (not shown) controlling the control elements according to FIG. 1.
  • the operator enters into the computer which product group the product to be ground belongs to.
  • the computer then automatically takes the optimal operating parameters for all control elements shown in FIG. 1 from the memory and adjusts them accordingly.
  • the user may only enter the product group and, in addition, optionally add individual operating parameters, such as, for. B. the throughput, the maximum product temperature and the maximum grinding chamber pressure.
  • the grinding process then starts with the preselected initial operating parameters. After a waiting period, which results from the dwell time of the product in the grinding chamber, it is indicated that a measurement of the ground product with regard to gloss and / or transparency and / or color strength makes sense, depending on which of the values mentioned for the product just ground is of interest.
  • the measurement is carried out using the methods known per se and is necessary because the above-described experimental preliminary determination of the optimal operating parameters for the individual product groups only provides relatively rough reference values.
  • the products to be ground can be supplied with different quality, so that corrections may be necessary during a grinding process.
  • the operation of the agitator mill 10 is controlled in such a way that the throughput and the degree of filling of the grinding media are always set proportionally to one another, in such a way that the throughput is always set to a maximum value and the degree of filling is then adjusted proportionately.
  • the proportionality factor has been previously determined and saved for the individual product groups.
  • the gloss of the ground product is essential, but not only determined by its fineness.
  • a good surface structure and a correspondingly good gloss also essentially depend on the fact that a very narrow grain size distribution is achieved, i.e. The ground product grains must be concentrated in the narrowest possible interval around the mean value of the fineness.
  • Such a grain size distribution which is favorable for the gloss is achieved with the arrangement according to FIG. 1 in that a bypass 48 is provided, via which product ground by means of the 3-way valve 32 is returned from the outlet A of the grinding chamber 28 to its inlet E. can, so that the residence time of the ground product in the grinding chamber is increased. It is also possible to vary the dwell time using a buffer mode.
  • the control of an agitator mill according to the invention was described above on the basis of the measured properties of gloss, transparency and color strength of the ground product.
  • the control of the agitator mill can accordingly be carried out by measuring the capillary flow behavior and the viscosity (the measurement of which is described above). For each regrind and product, it is determined which of the properties gloss, transparency, color strength, viscosity and capillary flow behavior is important.
  • desired target values are then specified with regard to these properties and compared with those measured a predetermined period of time after the agitator mill has started up. If there is a deviation, at least one of the operating parameters of the agitator mill is changed so that it can be expected that the property of the ground product is now closer to the target value. In the case of large deviations, a major change in an operating parameter takes place, whereas in the case of minor deviations, correspondingly smaller corrections of the operating parameter are required.
  • the required values are determined experimentally for each regrind and product and saved in the computer.
  • the pH value serves as an essential property for controlling the agitator mill.
  • the measured pH value provides information about the degree of digestion when processing microorganisms.
  • other properties mentioned above can also be essential and can be determined and used to control the agitator mill.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)

Abstract

Die Betriebsparameter einer Rührwerksmühle, wie insbesondere deren Durchsatz, Mahlkörper-Füllgrad und die Verweilzeit des Produktes, werden in Abhängigkeit des Glanzes, der Transparenz, der Farbstärke, der Viskosität, des Fließverhaltens oder des pH-Wertes des gemahlenen Produktes geregelt. Hierzu werden für bestimmte Produktgruppen vorab günstige Betriebsparameter ermittelt und während des Betriebs aufgrund von Meßergebnissen so geändert, daß bei maximalem Durchsatz der Mahlkörper-Füllgrad und die Verweilzeit so eingestellt werden, daß gewünschte Werte bezüglich obiger Eigenschaften des Produktes erzielt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Rührwerks­mühle, bei dem eine Eigenschaft des gemahlenen Produktes eine vorgegebene Zeitspanne nach Anlaufen der Mühle ermittelt und die Drehzahl einer Produkt-Förderpumpe oder des Rührwerkes und/oder der Mahlkörper-Füllgrad und/oder die Produkt-Verweil­zeit nach Maßgabe des ermittelten Wertes der Eigenschaft eingestellt werden.
  • Ein solches Verfahren ist aus der DE-A 36 23 833 bekannt. Dort ist bereits ausgeführt, daß verschiedene Regel-Verfahren be­kannt sind (DE-A 29 32 783 und 30 38 794), bei denen mehrere miteinander verknüpfte Regelstrecken vorgesehen sind. Bei der gattungsbildenden DE-A 36 23 833 wird als Eigenschaft des ge­mahlenen Produktes dessen Feinheit ermittelt und der ermittelte Wert in die Regelverknüpfung für die Regelstrecke eingebracht. Entsprechend der gemessenen Produktfeinheit wird dort primär der Lückengrad der Mahlkörper im Mahlbehälter (was auch als Mahlkörper-Füllgrad bezeichnet wird) eingestellt. Dem Fachmann ist geläufig, wie der Mahlkörper-Lückengrad bzw. -Füllgrad einstellbar ist (siehe z. B. auch DE-A 22 40 751 und DE-A 36 23 833).
  • Bei der DE-A 36 23 833 wird die Produktfeinheit als die wesent­liche Meßgröße zum Regeln der Rührwerksmühle herangezogen. Die Messung der Produktfeinheit ist aber problematisch. In der ge­nannten Druckschrift ist hierfür eine sehr aufwendige Einrich­tung vorgesehen, in der die Ablenkung eines Laserstrahls gemes­ sen wird. Gemäß einer anderen Variante dieser Entgegenhaltung soll die Produktfeinheit ausgehend von einem mathematischen Mo­dell allein aus den Betriebsdaten der Rührwerksmühle berechnet werden. Beide genannten Verfahren zum Bestimmen der Produktfein­heit sind sehr aufwendig und teuer, wenn hinreichend genaue Meßwerte erzielt werden sollen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Regeln einer Rührwerksmühle derart weiterzubil­den, daß bei möglichst einfacher Bedienung mit geringem appara­tiven Aufwand gute Qualitäten des gemahlenen Produktes gewähr­leistet sind.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine vorgegebene Zeitspanne nach Anlaufen der Mühle zumindest eine der nachfolgenden Eigenschaften des gemahlenen Produktes, näm­lich Glanz, Transparenz, Farbstärke, Kapillarfließverhalten, Viskosität oder pH-Wert, gemessen wird und zumindest einer der folgenden Betriebsparameter der Rührwerksmühle gemäß dem Meß­wert eingestellt wird, nämlich die Drehzahl einer Mahlgut-För­derpumpe, die Drehzahl eines Rührwerkes der Mühle, der Mahl­körper-Füllgrad oder die Mahlgut-Verweilzeit in der Rührwerks­mühle.
  • Alle genannten Eigenschaften des gemahlenen Produktes sind we­sentlich leichter zu messen als die Produktfeinheit.
  • Der Glanz des gemahlenen Produktes läßt sich in einfacher Weise mittels Lichtstrahlen und Reflexionsmessungen ermitteln, bei­spielsweise wie es im Lexikon ULLMANN, Verlag Chemie, Weinheim, 4. Aufl., 1978, Band 15, Seite 700, beschrieben ist.
  • Auch die Transparenz von gemahlenem Produkt läßt sich in einfa­cher, herkömmlicher Weise durch Messung der Extinktion ermit­teln. Ein Lichtstrahl genau definierter Zusammensetzung wird auf eine definierte Schicht des gemahlenen Produktes gerichtet und das durchtretende Licht wird vermessen.
  • Auch die Messung der Farbstärke ist als solche dem Fachmann be­kannt. Hierzu wird das Produkt mit definiertem Licht bestrahlt und die spektrale Emission wird für bestimmte Wellenlängen hin­sichtlich ihrer Intensität gemessen. Ein Meßverfahren zum be­stimmen der Farbstärke findet sich zum Beispiel in der Veröf­fentlichung SENSOR REPORT, 4/1987, S. 8 bis 13 (Aufsatz von Henri Hencke).
  • Auch die Messung des Kapillarfließverhaltens ist als solche dem Fachmann bekannt. Dieses Verfahren wird insbesondere bei der Herstellung von Textilfarben eingesetzt. Hierzu trägt man auf der Oberfläche eines Fließstoffes eine strichförmige Farbprobe mit genau definierter Menge auf und mißt dann die Breite des Striches, woraus sich ein Maß für die Fließfähigkeit des Farbstoffes ergibt.
  • Die Messung der Viskosität ist dem Fachmann ebenfalls als sol­che bekannt. Die Viskosität hängt zwar auch von der Feinheit des gemahlenen Produktes ab, beinhaltet aber auch noch andere Erscheinungen, wie Adhäsionskräfte zwischen den einzelnen Mahl­gutkörperchen. Auch Lösungsmittel und Bindemittel sowie andere Zusätze beeinflussen die Viskosität.
  • Auch Mikroorganismen werden heute in Rührwerksmühlen verarbei­tet. Hier spielt erfindungsgemäß die Messung des pH-Wertes eine wesentliche Rolle. Dabei werden Mikroorganismen, insbesondere deren Zellhülle, nicht verkleinert, sondern nur aufgespalten, wodurch der Zellinhalt entweichen kann und entsprechend der Zusammensetzung getrennt werden kann. Der gemessene pH-Wert gibt in erster Näherung einen Richtwert für den Aufschlußgrad bei der Bearbeitung von Mikroorganismen. Beim Zellaufschluß werden Säuren freigesetzt. Je mehr Säure freigesetzt wird, desto höher ist der Zellaufschluß. Man kann also davon ausge­hen, daß bei einem pH-Wert von etwa 3 bis 4 der Zellaufschluß abgeschlossen ist. Somit kann anhand einer Messung des pH-Wer­tes die Rührwerksmühle gesteuert werden und dann, wenn z.B. der gewünschte pH-Wert noch nicht erreicht ist, der Durchsatz, die Drehzahl oder die Betriebszeit verändert werden. Die Messung eines pH-Wertes ist dem Fachmann bekannt. Zum Beispiel kann eine elektrische Leit- oder Widerstandsmessung durchgeführt werden.
  • Erfindungsgemäß wird also zumindest eine der genannten Eigen­schaften des gemahlenen Gutes nach einer vorgegebenen Zeitspan­ne nach Anlaufen der Rührwerksmühle gemessen. Es können auch mehrere Eigenschaften gemessen werden, wenn diese für das ge­gebene Produkt als wesentlich erachtet werden. Entsprechend den Meßwerten der genannten Eigenschaften wird dann nachfolgend der Betrieb der Rührwerksmühle gesteuert. Dabei wird zumindest ei­ner der obengenannten Betriebsparameter der Rührwerksmühle au­tomatisch von einem Rechner gemäß dem Meßergebnis eingestellt. Wird beispielsweise eine vorgegebene Zeitspanne nach Anlaufen der Rührwerksmühle festgestellt, daß der Glanz des gemahlenen Produktes nicht einem gewünschten Wert entspricht, so wird ent­sprechend zuvor empirisch ermittelter Daten zumindest einer der Betriebsparameter wahlweise verändert und zwar so, daß für den Glanz der gewünschte Wert erzielt wird. Entsprechendes gilt für die anderen Eigenschaften bzw. Betriebsparameter.
  • Die erfindungsgemäß geregelte Drehzahl einer Produkt-Förderpum­pe bestimmt im wesentlichen den Durchsatz durch die Rührwerks­mühle, also die pro Zeiteinheit gemahlene Produktmenge.
  • Es versteht sich, daß unter Produkt-Verweilzeit diejenige mitt­lere Zeitspanne zu verstehen ist, in welcher die Produkte in der Rührwerksmühle dem Mahlprozess ausgesetzt sind. Die Pro­dukt-Verweilzeit hängt zwar von der Drehzahl der Produkt-För­derpumpe ab, ist aber nicht notwendig allein durch diese be­stimmt. Beispielsweise kann ohne Änderung der Drehzahl der Pro­dukt-Förderpumpe die Verweilzeit des Produktes in der Rühr­werksmühle dadurch verlängert werden, daß gemahlene Produkte am Ausgang der Mühle über einen Beiweg in den Eingang der Mühle rückgeführt und einem erneuten Mahlvorgang unterworfen werden.
  • Der Begriff "Mahlkörper-Füllgrad" entspricht dem Begriff "Lückengrad". Er gibt das Verhältnis des von den Mahlkörpern im Mahlraum eingenommenen Volumens zu dem von Mahlkörpern freien Volumen an.
  • Die erfindungsgemäß für die Regelung der Rührwerksmühle heran­gezogenen Meßgrößen Glanz, Transparenz, Farbstärke, Kapillar­fließverhalten oder Viskosität, hängen zwar auch von der Fein­heit des Produktes ab. Darüberhinaus gehen in sie aber noch an­dere Eigenschaften des Produktes ein. So wird zum Beispiel bei der Messung der Produktfeinheit eine mittlere Korngröße und ge­gebenenfalls die mittlere Abweichung hiervon bestimmt. Die Ei­genschaften Glanz, Farbstärke, Transparenz, Kapillarfließver­halten und Viskosität hängen aber in komplizierter Weise von der Korngrößenverteilung, den Oberflächenzuständen oder Zusam­menballungen ab, wobei noch chemische Einflüsse auftreten kön­nen. Die erfindungsgemäß herangezogenen Meßgrößen sind somit nicht nur wesentlich einfacher meßbar als die Produktfeinheit, sondern geben auch einen genaueren Aufschluß über die eigent­lich interessierende Qualität des gemahlenen Produktes.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver­fahrens ist vorgesehen, daß
    • a) jeweils für eine vorgegebene Gruppe von Produkten und die beim Mahlen dieser Produkte gewünschten genannten Eigen­schaften zugehörige Werte der genannten Betriebsparameter der Rührwerksmühle in einem Speicher eines Rechners abge­speichert werden,
    • b) vor Beginn eines Mahlvorganges zumindest die Produkt-Grup­pe, der das zu mahlende Produkt angehört und gegebenen­falls ein Wert für den anfänglichen Durchsatz der Rühr­werksmühle in den Rechner eingegeben werden, welcher ins­besondere den anfänglichen Durchsatz und den Mahlkörper-­Füllgrad an der Rührwerksmühle einstellt,
    • c) nach einer vorgegebenen Zeitspanne eine Messung von zumin­dest einer der genannten Eigenschaften des gemahlenen Pro­duktes durchgeführt wird, und
    • d) gemäß dem Meßergebnis der Rechner die genannten Betriebs­parameter der Rührwerksmühle entsprechend den abgespei­cherten Werten einstellt.
  • Bei der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist erkannt und berücksichtigt, daß jeweils bestimmte Gruppen von Produkten weitgehend ähnliche Einstellungen der Rührwerksmühle erfordern. Zum Beispiel können für die Herstel­lung von Oeldruckfarben die drei folgenden Produktgruppen unterschieden werden: Rotationsdruckfarben, sogenannte Heat-Set-­Farben und Bogendruck- oder Bogen-Offset-Farben.
  • Eine besonders einfache Bedienung der Rührwerksmühle ergibt sich dadurch, daß vorab in vorangegangenen Experimenten für jede der Produkt-Gruppen optimal aufeinander abgestimmte Be­triebswerte bezüglich der Drehzahl der Förderpumpe, des Mahl­körper-Füllgrades und der Verweilzeit ermittelt werden. Um hinsichtlich Glanz, Transparenz, Farbstärke, Viskosität und Kapillarfließverhalten optimale Produkte zu mahlen, sind für die vorstehend genannten Meßgrößen nicht beliebige Werte ver­wendbar. Vielmehr müssen die Drehzahl der Pumpe, der Füllgrad und gegebenenfalls die Verweilzeit aufeinander abgestimmt sein. Diese funktionalen Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Betriebsparametern zur Erzielung bester Ergebnisse werden, wie gesagt, experimentell ermittelt und für jede Produktgruppe im Speicher eines das erfindungsgemäße Verfahren durchführenden Rechners vorab gespeichert und später bei einem Mahlvorgang zur Regelung der Rührwerksmühle verwendet.
  • Im weiteren Unterschied zur gattungsbildenden DE-A 36 23 833 wird in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nicht der Mahlkörper-Füllgrad der Rührwerksmühle primär und in Abhängigkeit davon die Drehzahl der Förderpumpe eingestellt, sondern umgekehrt die Drehzahl der Förderpumpe primär als bestimmende Betriebs­größe auf maximalen Durchsatz eingestellt. Diesem maximalen Durchsatz entspricht ein zugehöriger Wert für den Füllgrad, welcher, wie oben beschrieben, vorab experimentell ermittelt worden ist. Allgemein gilt, daß bei einer Erhöhung des Durch­satzes (also einer Erhöhung der Drehzahl der Förderpumpe) pro­portional auch der Füllgrad erhöht wird, wenn die Produktfein­heit gleich bleiben soll.
  • Da die Eigenschaften des gemahlenen Produktes nicht nur von der Drehzahl der Pumpe und dem Mahlkörper-Füllgrad abhängen, son­dern auch gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Erkenntnis von der Verweilzeit, wird in einer weiteren Ausgestaltung des er­findungsgemäßen Verfahrens die Produkt-Verweilzeit nicht nur über die Drehzahl der Pumpe, sondern zusätzlich durch einen Beiweg (By-Pass) eingestellt, über welchen gemahlenes Produkt am Ausgang der Rührwerksmühle entnommen und wieder in deren Eingang rückgeführt wird, so daß es länger in der Mühle verweilt.
  • Die Entnahme von gemahlenen Produkten aus der Mühle zu den vor­stehend genannten Meßzwecken oder zur Rückführung muß nicht notwendig am Ausgang der Rührwerksmühle erfolgen, sondern kann auch an einer Stelle zwischen Eingang und Ausgang der Mühle durchgeführt werden.
  • Den vorstehend beschriebenen Verfahrensmerkmalen entspricht auch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, in der die angegebenen Funktionen ausgeführt werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher er­läutert. Es zeigt:
    • Fig. 1 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäß geregelten Rührwerksmühle einschließlich der wesentlichen Schalt­und Regelorgane; und
    • Fig. 2 schematisch den Zusammenhang zwischen dem Füllgrad und dem Durchsatz einer Rührwerksmühle.
  • Fig. 1 zeigt schematisch eine an sich bekannte Rührwerksmühle 10 (siehe z. B. DE-A 22 40 751). Das Gehäuse und die Abstützung der Rührwerksmühle 10 sind mit dem Bezugszeichen 12 bzw. 12′ angedeutet. Die Rührwerksmühle weist einen als solchen be­kannten verschiebbaren Druckkolben 14 auf, mit dem das Volumen des Mahlraumes und damit der Füllgrad veränderbar sind.
  • Das gemahlene Produkt wird aus der Rührwerksmühle 10 in einen Auffangbehälter 16 überführt.
  • Die Einzelheiten der Rührwerksmühle können hier als bekannt vorausgesetzt werden und sind beispielsweise den bereits er­wähnten Druckschriften zu entnehmen.
  • Die Erfindung betrifft die Steuerung der Betriebsparameter der Rührwerksmühle 10, nämlich der Drehzahl der Förderpumpe, des Mahlkörper-Füllgrades und der Verweilzeit des zu mahlenden Pro­duktes in der Rührwerksmühle, in Abhängigkeit von bestimmten Meßgrößen, nämlich dem Glanz, der Transparenz und der Farb­stärke des gemahlenen Produktes.
  • Fig. 1 zeigt die für diese Steuerung erforderlichen Bauteile.
  • Das zu mahlenden Gut wird über eine Förderpumpe 18 und Förder­leitungen 20, 26 zum Einlaß E der Rührwerksmühle gefördert. Auf der Einlaßseite sind ein Druckanzeiger und -schalter 22 sowie ein Ventil 24 gemäß Fig. 1 angeordnet.
  • Nach Passieren des Mahlraumes 28 und Durchführen des Mahlvorgan­ges wird das Produkt über den Auslaß A, die Leitung 30 und das 3-Wege-Ventil 32 zum Auffangbehälter 16 gefördert.
  • Die Stromaufnahme der Rührwerksmühle 10 wird mittels eines Stromanzeigers und -reglers 34 angezeigt und geregelt.
  • Die Temperatur des Mahlgutes wird mittels eines Temperaturanzei­gers und -reglers 36 angezeigt und entsprechend geregelt. Mittels eines Füllstandsreglers 38 und eines Durchsatzanzeigers und -reglers 40 werden über den Drehzahlanzeiger und -regler 18′ die Förderpumpe 18 sowie über einen weiteren Drehzahlan­zeiger und -regler 42 eine weitere Förderpumpe 44 drehzahlge­regelt, wodurch der Durchsatz durch die Rührwerksmühle 10 be­stimmt ist.
  • Die Drehzahlen der Produkt-Förderpumpen 18 und 44 bestimmen zu­nächst sowohl den Durchsatz durch den Mahlraum 28 der Rühr­werksmühle 10 als auch die Verweilzeit der Produkte im Mahlraum. Gemäß Fig. 1 ist das 3-Wege-Ventil 32 umlegbar, so daß aus dem Auslaß A gefördertes, gemahlenes Produkt über den Beiweg 48 zum Einlaß E des Mahlraumes rückgeführt werden kann. Hierdurch kann die Verweilzeit der zu mahlenden Produkte ohne Änderung der Drehzahl der Förderpumpen 18, 44 geändert werden.
  • Die Betriebsparameter "Drehzahl der Pumpe", "Mahlkörper-Füll­grad" im Mahlraum 28 und "Verweilzeit" wirken sich auf den Glanz, die Transparenz und die Farbstärke des gemahlenen Pro­duktes aus. Daneben haben auch die Produkt-Temperatur, der Rührwerksstrom (Stromanzeiger und -regler 34) und der Mahlraum­druck Auswirkungen auf die genannten Eigenschaften des gemahle­nen Produktes.
  • Es werden beim nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel drei Produktgruppen unterschieden, deren zugehörige Produkte jeweils ähnliche Betriebsparameter zum Erzielen optimaler Werte bezüglich Glanz, Transparenz und Farbstärke aufweisen.
  • Eine erste Produktgruppe sind die Rotationsdruckfarben, die hauptsächlich beim Drucken von Zeitungen Verwendung finden. Rotationsdruckfarben weisen als Farbmittel Ruß auf und als Bin­demittel Fettsäuren oder Stearinpech sowie Wurzel- oder andere Harze. Als Öle dienen Mineralöldestillate. Solche Rotations­druckfarben haben eine sehr geringe Viskosität im Bereich von 100 p.
  • Eine zweite Produktgruppe sind die sogenannten Heat-Set-Farben für den Offset-Druck. Solche Heat-Set-Farben weisen als Farb­mittel organische oder anorganische Pigmente auf. Als Bindemit­tel werden Hartharze oder Alkydharze verwendet. Die Viskosität solcher Heat-Set-Farben liegt typischerweise bei 120 p.
  • Als dritte Produktgruppe werden Bogendruck- und Bogen-Offset-­Farben unterschieden. Auch hier werden organische oder anor­ganische Pigmente verwendet. Als Bindemittel dienen mittlere und höher viskose Alkydharze sowie Hartharze (Phenolharze). Es werden trocknende Öle, wie Holzöl oder Mineralöl verwendet. Die Viskosität solcher Bogendruck- und Bogen-Offset-Farben ist relativ hoch und liegt im Bereich von 170 bis 250 p. Die Farben werden typischerweise zum Offset-Druck von Landkarten, Prospek­ten, Plakaten etc. verwendet.
  • Jede der vorstehend beschriebenen Produktgruppen zeichnet sich dadurch aus, daß die zu ihnen gehörenden Öldruckfarben sehr ähnliche Betriebsparameter beim Betrieb der Rührwerksmühle er­fordern, um gute Werte hinsichtlich Glanz, Transparenz und Farbstärke zu erzielen. Die optimalen Betriebsparameter werden für eine bestimmte Rührwerksmühle vorab experimentell ermittelt und im Speicher eines die Regelorgane gemäß Fig. 1 steuernden Rechners (nicht gezeigt) gespeichert.
  • Soll ein Mahlvorgang durchgeführt werden, so gibt der Bediener in den Rechner ein, zu welcher Produktgruppe das zu mahlende Produkt gehört. Der Rechner entnimmt dann dem Speicher automa­tisch die optimalen Betriebsparameter für alle in Fig. 1 ge­zeigten Regelorgane und stellt diese entsprechend ein.
  • Alternativ ist es auch möglich, daß der Benutzer nur die Pro­duktgruppe eingibt und überdies noch wahlweise einzelne Be­triebsparameter ergänzt, wie z. B. den Durchsatz, die maximale Produkttemperatur und den maximalen Mahlraumdruck.
  • Sodann startet der Mahlvorgang mit den vorgewählten anfängli­chen Betriebsparametern. Nach Ablauf einer Wartezeit, die sich aus der Verweilzeit des Produktes im Mahlraum ergibt, wird an­gezeigt, daß eine Messung des gemahlenen Produktes hinsichtlich Glanz und/oder Transparenz und/oder Farbstärke sinnvoll ist, je nachdem, welcher der genannten Werte bei dem gerade gemahlenen Produkt von Interesse ist. Die Messung wird mit den eingangs genannten, an sich bekannten Verfahren durchgeführt und ist deshalb erforderlich, weil die oben beschriebene experimentelle Vorabbestimmung der optimalen Betriebsparameter für die einzel­nen Produktgruppen nur relativ grobe Anhaltswerte liefert. Die zu mahlenden Produkte können mit unterschiedlicher Qualität ge­liefert werden, so daß während eines Mahlvorganges Korrekturen erforderlich sein können.
  • Fig. 2 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Mahlkörper-Füllgrad (in %) und dem Durchsatz durch die Rührwerksmühle (in kg/min), welcher durch die Drehzal der Pumpe 18 bestimmt ist. Für ein gegebenes Produkt werden im wesentlichen gleichbleibende Ergeb­nisse bezüglich Glanz, Transparenz und Farbstärke bei einem bestimmten Füllgrad und einem zugehörigen, bestimmten Durchsatz erhalten. In Fig. 2 sind diese optimalen Werte bezüglich Füll­grad und Durchsatz durch die Punkte A und B angedeutet. Wird der Durchsatz erhöht, also z. B. vom optimalen Wert B auf den maximalen Wert B′ (Fig. 2), so muß, wenn die Qualitätseigen­schaften des gemahlenen Produktes gleichbleiben sollen, auch der Füllgrad proportional erhöht werden, also gemäß Fig. 2 vom Wert A auf den Wert A′.
  • Die Regelung des Betriebs der Rührwerksmühle 10 erfolgt so, daß der Durchsatz und der Mahlkörper-Füllgrad immer proportional zueinander eingestellt werden und zwar so, daß der Durchsatz immer auf einen maximalen Wert eingestellt und danach der Füllgrad entsprechend proportional nachgestellt wird. Der Pro­portionalitätsfaktor ist für die einzelnen Produktgruppen zuvor ermittelt und abgespeichert worden.
  • Der Glanz des gemahlenen Produktes ist wesentlich, aber nicht nur durch dessen Feinheit bestimmt. Eine gute Oberflächenstruk­tur und ein entsprechend guter Glanz hängen auch wesentlich da­von ab, daß eine sehr enge Korngrößenverteilung erzielt wird, d.h. die gemahlenen Produkt-Körner müssen in einem möglichst engen Intervall um den Mittelwert der Feinheit konzentriert sein. Eine derart für den Glanz günstige Korngrößenverteilung wird mit der Anordnung gemäß Fig. 1 dadurch erzielt, daß ein Beiweg 48 vorgesehen ist, über den mittels des 3-Weg-Ventils 32 gemahlenes Produkt aus dem Auslaß A des Mahlraumes 28 zu dessen Einlaß E rückgeführt werden kann, so daß de Verweilzeit des gemahlenen Produktes im Mahlraum erhöht wird. Es ist auch möglich, die Verweilzeit über einen Zwischenspeicherbetrieb zu variieren.
  • Vorstehend wurde die erfindungsgemäße Steuerung einer Rühr­werksmühle anhand der gemessenen Eigenschaften Glanz, Trans­parenz und Farbstürke des gemahlenen Produktes beschrieben. Entsprechend läßt sich die Regelung der Rührwerksmühle durch Messung des Kapillarfließverhaltens und der Viskosität (deren Messung oben beschrieben ist) durchführen. Für jedes Mahlgut und -produkt wird festgelegt, welche der Eigenschaften Glanz, Transparenz, Farbstärke, Viskosität und Kapillarfließverhalten wichtig ist. Für das zu mahlende Produkt werden dann jeweils gewünschte Soll-Werte bezüglich dieser Eigenschaften vorgegeben und mit den eine vorgegebene Zeitspanne nach Anlaufen der Rühr­werksmühle gemessenen verglichen. Bei Abweichung wird zumindest einer der genannten Betriebsparameter der Rührwerksmühle so ge­ändert, daß zu erwarten ist, daß nunmehr die Eigenschaft des gemahlenen Produktes näher am Soll-Wert liegt. Bei starken Ab­weichungen erfolgt entsprechend eine starke Änderung eines Be­triebsparameters, während bei geringfügigen Abweichungen ent­sprechend geringere Korrekturen des Betriebsparameters erfor­derlich sind.
  • Die erforderlichen Werte werden experimentell für jedes Mahlgut und -produkt ermittelt und im Rechner abgespeichert.
  • Werden Mikroorganismen mit einer Rührwerksmühle bearbeitet, insbesondere für den sogenannten Zellaufschluß, so dient der pH-Wert als wesentliche Eigenschaft für die Steuerung der Rühr­werksmühle. Der gemessene pH-Wert ergibt in erster Näherung eine Information über den Aufschlußgrad bei der bearbeitung von Mikroorganismen. Neben dem pH-Wert können auch andere der oben­genannten Eigenschaften wesentlich sein und bestimmt werden und mit für die Steuerung der Rührwerksmühle herangezogen werden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Regeln des Betriebs einer Rührwerksmühle, in der ein Mahlgut gemahlen wird,
dadurch gekenzeichnet,
daß eine vorgegebene Zeitspanne nach Anlaufen der Mühle zumin­dest eine der nachfolgenden Eigenschaften des gemahlenen Pro­duktes, nämlich Glanz, Transparenz, Farbstärke, Kapillarfließ­verhalten, Viskosität oder pH-Wert, gemessen wird und zumindest einer der folgenden Betriebsparameter der Rührwerksmühle gemäß dem Meßwert eingestellt wird, nämlich die Drehzahl einer Mahl­gut-Förderpumpe, die Drehzahl eines Rührwerkes der Mühle, der Mahlkörper-Füllgrad oder die Mahlgut-Verweilzeit in der Rühr­werksmühle.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
a) jeweils für eine vorgegebene Gruppe von Produkten und die beim Mahlen dieser Produkte gewünschten genannten Eigen­schaften zugehörige Werte der genannten Betriebsparameter der Rührwerksmühle in einem Speicher eines Rechners abge­speichert werden,
b) vor Beginn eines Mahlvorganges zumindest die Produkt-Grup­pe, der das zu mahlende Produkt angehört und gegebenen­falls ein Wert für den anfänglichen Durchsatz der Rühr­werksmühle in den Rechner eingegeben werden, welcher ins­besondere den anfänglichen Durchsatz und den Mahlkörper-­Füllgrad an der Rührwerksmühle einstellt,
c) nach einer vorgegebenen Zeitspanne eine Messung von zumin­dest einer der genannten Eigenschaften des gemahlenen Pro­duktes durchgeführt wird, und
d) gemäß dem Meßergebnis der Rechner die genannten Betriebs­parameter der Rührwerksmühle entsprechend den abgespei­cherten Werten einstellt.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schritte c) und d) mehr als einmal hintereinander aus­geführt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Einstellung durch den Rechner gemäß dem Meßergebnis die Drehzahl der Produkt-Förderpumpe auf einen Maximalwert und der Mahlkörper-Füllgrad in Abhängigkeit vom Maximalwert der Drehzahl entsprechend den abgespeicherten zugehörigen Werten eingestellt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekenzeichnet,
daß die Produkt-Verweilzeit mittels eines Beiweges eingestellt wird, über den gemahlenes Produkt in die Rührwerksmühle rückge­führt wird.
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EP0306921A3 (de) 1989-10-18

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