EP0478566B1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung der drehzahl bei rührwerkskugelmühlen - Google Patents

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EP0478566B1 EP90906898A EP90906898A EP0478566B1 EP 0478566 B1 EP0478566 B1 EP 0478566B1 EP 90906898 A EP90906898 A EP 90906898A EP 90906898 A EP90906898 A EP 90906898A EP 0478566 B1 EP0478566 B1 EP 0478566B1
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for process control in agitator ball mills, which have a grinding chamber with grinding balls contained therein, a rotatably mounted agitator body arranged in the grinding chamber and a drive for the agitator body, the speed n of the agitator body being measured.
  • Agitator ball mills are e.g. used for incorporating solid powders into liquid media (dispersing) and for wet grinding of solid substances.
  • agitator ball mills usually run either at a fixed speed or at a variable speed, which is displayed on a corresponding measuring instrument.
  • the torque of the agitator shaft depends both on the internal parameters of the agitator ball mill and on the nature of the material to be ground in the grinding chamber. In the known agitator ball mills there are therefore changes in the torque of the agitator shaft. At high torques there is a risk of overloading the drive motor for the agitator shaft.
  • the invention has for its object to provide a method for controlling the speed of agitator ball mills, which ensures better process control.
  • the invention can be applied to vertically or horizontally operable stirred ball mills with continuous or discontinuous operation. With agitator ball mills, it is advantageous both for use in the laboratory and for production.
  • the speed n can be measured either by known mechanical or inductive methods.
  • the torque M can, as is also known, e.g. can be determined by strain gauges, by using screw-type measuring shafts, by eddy current methods, by determining a reaction torque or by measuring the current consumption of an electric motor taking into account the motor characteristic.
  • the latter method is particularly advantageous when using a disc motor as the drive of the agitator body.
  • the measurement data are preferably put into a computing unit. This calculates the value for the mechanical stirring power P based on the equation given above. The values are compared with the specified nominal value for n, M or P. The speed n is then regulated by a control pulse dependent on the comparison result via a controller unit.
  • the measured or calculated values for one or more of the variables n, M and P and, if appropriate, the predetermined target value can be stored for documentation and / or further processing. They can be made available as analog signals or in digitized form by an external computer or an x / t recorder. The computer can also take over process control tasks as a control device in connection with a corresponding peripheral device.
  • the values are expediently displayed in order to enable the measured or calculated variables n, M and P and the control process to be checked.
  • a device for performing the method according to the invention has measuring devices for measuring the speed n and the torque M of the agitator body of the agitator ball mill and a control device with which the speed n can be regulated so that the speed n, the torque M or the mechanical stirring power P after of the above given equation.
  • the setpoints are in the control device can be entered for sizes n, M and P.
  • the control device is connected to the measuring devices for transmitting the measurement data and to the drive of the agitator body for regulating the speed n.
  • the control device can have electronic modules for determining the mechanical stirring power P as a function of the measured values for the variables n and M and an electronic control part for controlling the speed n.
  • control device can include an external computer for determining the mechanical stirring power P as a function of the measured values for the variables n and M and a speed sensor for regulating the speed n.
  • control device can have a memory in which the measured or calculated values for one or more of the variables n, M and P and / or the predetermined target value can be stored for documentation and / or further processing.
  • the control device can also have a display device with which the values mentioned can be represented on a pointer scale or digitally.
  • the drawing shows a schematic diagram for controlling the speed of an agitator ball mill.
  • the agitator ball mill as shown in the drawing in part in section, consists of a grinding chamber 2 with grinding balls 3 contained therein, a rotatably mounted agitator body 4 arranged in the grinding chamber 2 and an electric motor 5 for driving the agitator body.
  • the measuring device 7 can e.g. Inductively determine the speed n.
  • the torque M can e.g. can be measured by the current consumption of an electric motor.
  • the measurement data for the quantities n and M are shown in the drawing by arrows, transmitted from the measuring devices 7 and 8 to a control device 9.
  • the measured values for the quantities n and M are stored in the control device 9.
  • a computing unit (not shown in the drawing) of the control device 9 the measured values for the quantities n and M are converted into equations the value for the mechanical stirring power P is determined.
  • Setpoints for the sizes n, M or P can be entered into the control device 9, as shown by arrows in the drawing.
  • the entered target value is also stored in the control device 9.
  • the measured values are compared with the entered target value.
  • the speed n is regulated by a control unit, not shown in the drawing, by means of a control pulse dependent on the comparison result.
  • the speed control is illustrated schematically in the drawing by an arrow.
  • the control device also has pointer scales, not shown in the drawing, for displaying the values for the quantities n, M and P.
  • the pointer scales are expediently arranged side by side like the sizes P, n and M in the equation given above.

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Abstract

Bei einem Verfahren und einer entsprechenden Vorrichtung zur Regelung der Drehzahl bei Rührwerkskugelmühlen, die eine Mahlkammer mit darin enthaltenen Mahlkugeln, einen in der Mahlkammer angeordneten, drehbar gelagerten Rührwerkskörper und einen Antrieb für den Rührwerkskörper aufweisen, wobei die Drehzahl n des Rührwerkskörpers gemessen wird, wird zur Verbesserung der Prozeßkontrolle das Drehmoment M des Rührwerkskörpers gemessen und die Drehzahl n so geregelt, daß die Drehzahl n, das Drehmoment M oder die mechanische Rührleistung P nach der Beziehung P = 2π.n.M (π = 3,141...) vorgegebene Sollwerte erfüllen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prozeßkontrolle bei Rührwerkskugelmühlen, die eine Mahlkammer mit darin enthaltenen Mahlkugeln, einen in der Mahlkammer angeordneten, drehbar gelagerten Rührwerkskörper und einen Antrieb für den Rührwerkskörper aufweisen, wobei die Drehzahl n des Rührwerkskörpers gemessen wird.
  • Rührwerkskugelmühlen werden z.B. zum Einarbeiten von Feststoffpulvern in flüssige Medien (dispergieren) sowie zur Naßmahlung von festen Stoffen verwendet.
  • Üblicherweise laufen diese Rührwerkskugelmühlen entweder mit einer fest eingestellten Drehzahl oder aber mit einer veränderlichen Drehzahl, wobei diese an einem entsprechenden Meßinstrument angezeigt wird.
  • Das Drehmoment der Rührwelle ist sowohl von inneren Parametern der Rührwerkskugelmühle als auch von der Beschaffenheit des in der Mahlkammer befindlichen Mahlgutes abhängig. Bei den bekannten Rührwerkskugelmühlen kommt es daher zu Änderungen des Drehmomentes der Rührwelle. Bei hohen Drehmomenten besteht die Gefahr der Überlastung des Antriebsmotors für die Rührwelle.
  • Der Dispergier- bzw. Zerkleinerungserfolg beim Betreiben einer Rührwerkskugelmühle ist von dem Betrag der mechanischen Rührleistung P abhängig. P bestimmt sich aus der Drehzahl n und dem Drehmoment M der Rührwelle nach der folgenden Gleichung
    Figure imgb0001
    mit
    Figure imgb0002
  • Bei den bekannten Rührwerkskugelmühlen ist selbst bei konstantem n aufgrund der Änderungen von M die Rührleistung Änderungen unterworfen, so daß die Ergebnisse des Dispergier- bzw. Zerkleinerungsprozesses nicht gleichbleibend sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung der Drehzahl bei Rührwerkskugelmühlen zu schaffen, das eine bessere Prozeßkontrolle gewährleistet.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art das Drehmoment M des Rührwerkskörpers gemessen wird und die Drehzahl n so geregelt wird, daß die Drehzahl n, das Drehmoment M oder die mechanische Rührleistung P nach der Beziehung
    • P = 27c-n-M (7t = 3,141...)
    vorgegebene Sollwerte erfüllen.
  • Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens kann durch Regelung der Drehzahl n entweder diese, das Drehmoment M oder die mechanische Rührleistung P konstantgehalten werden. Dies ermöglicht eine gegenüber herkömmlichen Rührwerkskugelmühlen entscheidend verbesserte Prozesskontrolle.
  • Die Erfindung kann auf vertikal oder horizontal betreibbare Rührwerkskugelmühlen mit kontinuierlichem oder diskontinuierlichem Betrieb angewendet werden. Sie ist bei Rührwerkskugelmühlen sowohl für den Gebrauch im Labor als auch für die Produktion vorteilhaft.
  • Die Drehzahl n kann entweder durch bekannte mechanische oder induktive Verfahren gemessen werden.
  • Das Drehmoment M kann, wie ebenfalls bekannt, z.B. durch Dehn-Meßstreifen, durch Nutzung von Schraubmeßwellen, durch Wirbelstromverfahren, durch Bestimmung eines Reaktionsdrehmomentes oder aber durch Messung der Stromaufnahme eines Elektromotors unter Berücksichtigung der Motorkennlinie bestimmt werden. Das letztgenannte Verfahren ist insbesondere bei Verwendung eines Scheibenläufermotors als Antrieb des Rührwerkskörpers von Vorteil.
  • Es ist zwar schon bekannt, bei Rührwerkskugelmühlen die Stromaufnahme des Antriebsmotors zu registrieren und anzuzeigen. Damit soll aber eine Überlastung des Motors bei zu hohem Drehmoment auf die Rührwelle vorzeitig erkannt werden.
  • Zur Bestimmung der mechanischen Rührleistung aus den gemessenen Werten für die Drehzahl n und das Drehmoment M werden vorzugsweise die Meßdaten in eine Recheneinheit gegeben. Diese errechnet den Wert für die mechanische Rührleistung P aufgrund der oben angegebenen Gleichung. Die Werte werden mit dem vorgegebenen Sollwert für n, M oder P verglichen. Die Drehzahl n wird dann durch einen von dem Vergleichsergebnis abhängigen Steuerimpuls über eine Reglereinheit geregelt.
  • Die gemessenen bzw. errechneten Werte für eine oder mehrere der Größen n, M und P und gegebenenfalls der vorgegebene Sollwert können zur Dokumentation und/oder Weiterverarbeitung gespeichert werden. Sie können als Analogsignale oder in digitalisierter Form durch einen externen Rechner bzw. einen x/t-Schreiber verfügbar gemacht werden. Der Rechner kann auch in Verbindung mit einer entsprechenden Peripherie Prozesskontrollaufgaben als Steuereinrichtung übernehmen.
  • Die Werte werden zweckmäßigerweise angezeigt, um eine Kontrolle der gemessenen bzw. errechneten Größen n, M und P und des Regelvorgangs zu ermöglichen.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist Meßeinrichtungen zur Messung der Drehzahl n und des Drehmoments M des Rührwerkskörpers der Rührwerkskugelmühle und eine Steuereinrichtung auf, mit der die Drehzahl n so regelbar ist, daß die Drehzahl n, das Drehmoment M oder die mechanische Rührleistung P nach der oben angegebenen Gleichung vorgegebene Sollwerte erfüllen.
  • In einer bevorzugten Ausführung einer solchen Vorrichtung sind in die Steuereinrichtung die Sollwerte für die Größen n, M und P eingebbar. Die Steuereinrichtung ist mit den Meßeinrichtungen zur Übertragung der Meßdaten und mit dem Antrieb des Rührwerkskörpers zur Regelung der Drehzahl n verbunden.
  • Die Steuereinrichtung kann elektronische Bausteine zur Bestimmung der mechanischen Rührleistung P in Abhängigkeit von den Meßwerten für die Größen n und M und ein elektronisches Regelteil zur Regelung der Drehzahl n aufweisen.
  • Die Steuereinrichtung kann andererseits einen externen Rechner zur Bestimmung der mechanischen Rührleistung P in Abhängigkeit von den Meßwerten für die Größen n und M und einen Drehzahlgeber zur Regelung der Drehzahl n umfassen.
  • Weiterhin kann die Steuereinrichtung einen Speicher aufweisen, in den die gemessenen bzw. errechneten Werte für eine oder mehrere der Größen n, M und P und/oder der vorgegebene Sollwert zur Dokumentation und/oder Weiterverarbeitung einspeicherbar sind.
  • Die Steuereinrichtung kann auch eine Anzeigevorrichtung aufweisen, mit der die erwähnten Werte auf einer Zeigerskala oder digital darstellbar sind.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeipiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung dargestellt.
  • Die Zeichnung zeigt eine Prinzipskizze fürdie Regelung der Drehzahl bei einer Rührwerkskugelmühle.
  • Die Rührwerkskugelmühle 1 besteht, wie in der Zeichnung zum Teil im Schnitt dargestellt ist, aus einer Mahlkammer 2 mit darin enthaltenen Mahlkugeln 3, einem in der Mahlkammer2 angeordneten, drehbar gelagerten Rührwerkskörper4 und einem Elektromotor 5 zum Antrieb des Rührwerkskörpers.
  • An der Rührwelle 6 des Rührwerkskörpers 4 befinden sich eine Meßeinrichtung 7 für die Drehzahl n und eine Meßeinrichtung 8 für das Drehmoment M. Die Meßeinrichtung 7 kann z.B. induktiv die Drehzahl n bestimmen. In der Meßeinrichtung 8 kann das Drehmoment M z.B. durch die Stromaufnahme eines Elektromotors gemessen werden.
  • Die Meßdaten für die Größen n und M werden, in der Zeichnung durch Pfeile dargestellt, von den Meßeinrichtungen 7 und 8 auf eine Steuereinrichtung 9 übertragen.
  • In der Steuereinrichtung 9 werden die Meßwerte für die Größen n und M gespeichert. In einer in der Zeichnung nicht dargestellten Recheneinheit der Steuereinrichtung 9 wird aus den Meßwerten für die Größen n und M aufgrund der Gleichung
    Figure imgb0003
    der Wert für die mechanische Rührleistung P ermittelt.
  • In die Steuereinrichtung 9 sind, wie in der Zeichnung durch Pfeile dargestellt, Sollwerte für die Größen n, M oder P eingebbar. Der eingegebene Sollwert wird ebenfalls in der Steuereinrichtung 9 gespeichert. Die gemessenen Werte werden mit dem eingegebenen Sollwert verglichen.
  • Durch einen vom Vergleichsergebnis abhängigen Steuerimpuls wird die Drehzahl n durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Reglereinheit geregelt. Die Drehzahlregelung ist in der Zeichnung schematisch durch einen Pfeil illustriert.
  • Die Steuereinrichtung weist ferner ebenfalls in derZeichnung nicht dargestellte Zeigerskalen zurAnzeige der Werte für die Größen n, M und P auf. Die Zeigerskalen sind zweckmäßigerweise nebeneinander wie die Größen P, n und M in der oben angegebenen Gleichung angeordnet.

Claims (11)

1. Verfahren zur Prozeßkontrolle bei Rührwerkskugelmühlen, die eine Mahlkammer mit darin enthaltenen Mahlkugeln, einen in der Mahlkammer angeordneten, drehbar gelagerten Rührwerkskörper und einen Antrieb für den Rührwerkskörper aufweisen, wobei die Drehzahl n des Rührwerkskörpers gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment M des Rührwerkskörpers gemessen wird und die Drehzahl n so geregelt wird, daß die Drehzahl n, das Drehmoment M oder die mechanische Rührleistung P nach der Beziehung
Figure imgb0004
vorgegebene Sollwerte erfüllen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdaten für die Drehzahl n und das Drehmoment M in eine Recheneinheit gegeben werden, die die mechanische Rührleistung P bestimmt und diese Werte mit dem vorgegebenen Sollwert vergleicht, und daß die Drehzahl n durch einen vom Vergleichsergebnis abhängigen Steuerimpuls über eine Reglereinheit geregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen bzw. errechneten Werte für eine oder mehrere der Größen n, M und P und/oder der vorgegebene Sollwert zur Dokumentation und/oder Weiterverarbeitung gespeichert werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen bzw. errechneten Werte für eine oder mehrere der Größen n, M oder P und/oder der vorgegebene Sollwert angezeigt werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem derAnsprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Meßeinrichtungen (7, 8) zur Messung der Drehzahl n und des Drehmomentes M des Rührwerkskörpers (4) der Rührwerkskugelmühle (1) und eine Steuereinrichtung (9), mit der die Drehzahl n so regelbar ist, daß die Drehzahl n, das Drehmoment M oder die mechanische Rührleistung P nach der Beziehung
Figure imgb0005
vorgegebene Sollwerte erfüllen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Steuereinrichtung (9) die Sollwerte für die Größen n, M und P eingebbar sind und daß die Steuereinrichtung (9) mit den Meßeinrichtungen (7, 8) für die Messung der Drehzahl n und des Drehmoments M zur Übertragung der Meßdaten und mit dem Antrieb (5) des Rührwerkskörpers (4) zur Regelung der Drehzahl n verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) elektronische Bauteile zur Bestimmung der mechanischen Rührleistung P in Abhängigkeit von den Meßwerten für die Größen n und M und ein elektronisches Regelteil zur Regelung der Drehzahl n aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) einen externen Rechner zur Bestimmung der mechanischen Rührleistung P in Abhängigkeit von den Meßwerten für die Größen n und M und einen Drehzahlgeber zur Regelung der Drehzahl n aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Speicher aufweist, in den die gemessenen bzw. errechneten Werte für eine oder mehrere der Größen n, Mund P und/oder der vorgegebene Sollwert eingebbar sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Anzeigevorrichtung aufweist, mit der die gemessenen bzw. errechneten Werte für eine oder mehrere der Größen n, M oder P und/oder der vorgegebene Sollwert anzeigbar sind.
EP90906898A 1989-06-21 1990-05-14 Verfahren und vorrichtung zur regelung der drehzahl bei rührwerkskugelmühlen Expired - Lifetime EP0478566B2 (de)

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