EP2075072A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung der Mahlkugelbewegung in einer Kugelringmühle - Google Patents

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EP2075072A1
EP2075072A1 EP07025134A EP07025134A EP2075072A1 EP 2075072 A1 EP2075072 A1 EP 2075072A1 EP 07025134 A EP07025134 A EP 07025134A EP 07025134 A EP07025134 A EP 07025134A EP 2075072 A1 EP2075072 A1 EP 2075072A1
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EP
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grinding
sensor system
ball
ring
mill
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Jörn Knabbe
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Claudius Peters Projects GmbH
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Claudius Peters Technologies GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C25/00Control arrangements specially adapted for crushing or disintegrating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B02C15/12Mills with at least two discs or rings and interposed balls or rollers mounted like ball or roller bearings
    • B02C15/123Mills with at least two discs or rings and interposed balls or rollers mounted like ball or roller bearings with rings and interposed rollers

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for monitoring the Mahlkugelterrorism in a ball mill.
  • the material to be grounded reaches a grinder via a central feeder.
  • the grinder comprises a plurality of grinding balls, a grinding ring and a pressure ring.
  • the grinding balls are guided in a Mahlspur between grinding and pressure ring, wherein the grinding balls move due to a difference in the rotational speeds of the grinding and pressure ring along the Mahlspur.
  • the dispatcher brings ground material into the mill. This is then captured by the balls, cut on the lower Mahlring and driven outward from the Mahlring. There it is lifted by a stream of air and fed to a separator. Coarse fractions are fed through this back to the milling process; sufficiently fine ground material can be removed from the mill.
  • Ball ring mills are mainly used for grinding coarse-grained grinding stock such as coal or gypsum.
  • coarse-grained grinding stock such as coal or gypsum.
  • the ball ring mills In order to grind coarse-grained meal with a large throughput, the ball ring mills must be made stable. The components of the ball ring mill are large and have a considerable weight.
  • the grinding balls are set in motion relative to the grinding ring and the pressure ring, and grinding material carried out between the grinding balls and the grinding ring is comminuted.
  • the pressure ring is designed so that it presses the grinding balls against the grinding ring.
  • the speed at which the grinding balls move relative to the grinding or pressure ring is approximately half the difference between the rotational speeds of the grinding and pressure ring.
  • blockages can occur, for example due to overfilling of the grinding chamber, so that the grinding balls come to a standstill with respect to the grinding or pressure ring and grind along the respective other ring. A grinding effect can no longer be achieved and it comes to a standstill of the grinding plant and thus production loss.
  • the invention has for its object to provide a device and a method for monitoring the Mahlkugelterrorism in a ball mill to detect blockages within the grinder can.
  • the object is solved by the features of the independent claims 1 and 14.
  • Advantageous embodiments can be found in the subclaims.
  • a ball mill with a grinder which comprises a plurality of grinding balls, which are guided between a grinding ring and a pressure ring in a milling track, and the grinding balls move along the grinding track due to a difference in the rotational speeds of the grinding and pressure ring
  • at least one sensor system for contactless detection of the passage of a grinding ball past the sensor system is provided.
  • the method according to the invention provides for monitoring the movement of the grinding balls along the milling track in a ball-ring mill by detecting the passage of a grinding ball past a sensor system from this sensor system.
  • the difference between the rotational speeds of the grinding and pressure ring is generally known. From this, it is possible to determine the rotational speed of one or all grinding balls on the milling track in the event that there is no disturbance, and thus also the setpoint frequency of the passing of one or all grinding balls on the sensor system.
  • the sensor system provides the actual frequency of passing all the grinding balls on the sensor system in the form of electrical pulses. By comparing this actual frequency with the desired frequency, it is possible to detect a blockage of the grinding balls: If the determined actual frequency falls well below the calculated setpoint frequency, this means a malfunction in the grinding mechanism, as a rule a blockade of the grinding balls.
  • the period between two pulses can also be used as the comparison value.
  • the length of the pulses does not matter. It still does not matter if with the sensor system the grinding balls themselves or the free spaces between two grinding balls are detected. It is only important that a difference between grinding balls and the free spaces between two grinding balls can be determined by the sensor system.
  • Touch-sensitive switches which convert a mechanical pulse into an electrical one, are not very suitable for this purpose, because they would have only a short service life due to the many switching operations when used according to the invention. Furthermore, environmental factors, such as dust inside the ball ring mills and possibly high temperatures, when the ball ring mills are used, for example, for calcining gypsum, would further shorten the life of a mechanical sensor system.
  • the invention has recognized this. According to the invention, it is therefore intended to use non-contact sensor system, which are not subject to wear due to the large number of switching operations.
  • Non-contact in this context does not mean that the sensor system must not come into contact with the grinding balls. It simply means that this eventual mechanical contact is not used to generate a switching signal.
  • the sensor system according to the invention can in principle be designed in one or more parts.
  • the term "one-piece” includes systems in which the excitation and detector components are combined in a common housing, and systems in which only a single component for generating the excitation signal and its detection is provided.
  • a sensor system is then "multi-part” if at least the excitation component can be arranged separately from the detector component.
  • One-piece sensor systems are preferably known in the prior art proximity switch. These switches trigger a pulse as soon as an object enters its detection area. For this purpose, inductive, capacitive, magnetic, optical, acoustic or electromagnetic (especially in the microwave range) effects are exploited.
  • the final choice of the type of the one-piece sensor system is also influenced by the material to be ground: in the case of electrically conductive materials, no optically operating sensor systems can be used in the microwave range, in the case of light-impermeable material.
  • Multi-part sensor systems preferably comprise a radiation source and a radiation detector.
  • the radiation source emits radiation that passes along a beam path to the radiation detector and is registered there.
  • the radiation can thereby pass directly from the radiation source to the radiation detector, or be deflected by additional components, such as mirrors, one or more times.
  • the beam path is such that it is temporarily interrupted or deflected by the grinding balls.
  • interrupting means that a beam path that runs from the radiation source to the radiation detector in the undisturbed state is disturbed so that no radiation emitted by the radiation source impinges on the radiation detector. The nature of the disturbance is irrelevant.
  • Redirecting means that the radiation of the radiation source, which does not impinge on the radiation detector in the undisturbed state, is first deflected by the grinding balls so that it can be registered by the radiation detector.
  • the radiation source may preferably be a microwave source and the radiation detector may be a microwave detector. It can also be provided that the radiation source is a light source and the radiation detector is a light detector.
  • the sensor system can be arranged with at least one part between the grinding and pressure ring and outside the milling track. Between grinding and pressure ring here means that the part of the sensor system is located on a plane between the grinding and pressure ring. "Outside the milling track" expresses that this part of the sensor system should not interfere with the grinding balls, i. should not get in contact with these. On which side of the Mahlspur the part of the sensor system is arranged, is arbitrary.
  • an audible and / or visual warning can be issued to the operator of the ball ring mill. It is preferred if the sensor system is connected to the control unit of the ball ring mill. Thus, it can be automatically responded to established blockages of the grinding balls. Since blockages are often associated with an overfilling of the grinding chamber, for example, the Mahlgutzu- and -abschreib be influenced to prevent blockages or eliminate. Also other parameters such as the rotational speed of grinding and / or rotating ring or the temperature in the ball ring mill can be controlled accordingly.
  • the speed of each individual grinding ball along the grinding track can be determined individually, depending on the arrangement of the range finder, with continuous measurement.
  • the wear of each grinding ball can also be estimated: an uneven speed profile may indicate damage to the ball surface or - generally - a lack of concentricity of a grinding ball.
  • Such a rangefinder may be based on radar technology. It is also possible in multi-part sensor systems to equip the radiation source with an additional radiation detector. In the cases in which the beam path is interrupted by the radiation source to the actual radiation detector by a grinding ball and reflected back to the radiation source, the additional detector can determine the duration of the radiation and thus the distance of a grinding ball to the radiation source. Continuous measurement can be used to calculate the instantaneous velocity of a grinding ball from the distance values. Speed variations in a grinding ball or comparison to the other grinding balls can indicate problems.
  • the grinder 1 is shown a ball ring mill.
  • the grinder comprises a Mahlring 2 and a pressure ring 3, and a plurality of grinding balls 4.
  • Both Mahl- 2 as Also pressure ring 3 have a circumferential groove 5, 6, in which the grinding balls 4 are guided.
  • the grinding balls 4 are held by the grooves 5, 6 on the Mahlspur 10.
  • only the grinding ring 2 rotates, which is indicated by the arrow 7, while the pressure ring 3 rests.
  • the grinding balls 4 roll both on the grinding ring 2 and on the pressure ring 3. They move in the undisturbed state with approximately half the rotational speed 7 of the grinding ring 2 along the grinding track 10, indicated by arrow. 9
  • the sensor system 11 is designed as a proximity sensor 12.
  • the proximity sensor 12 is disposed between grinding and pressure ring 3 and is located so far away from the grinding track 10 that it does not come into physical contact with the grinding balls 4. However, the minimum distance between grinding balls 4 and proximity sensor 12 is chosen so that the grinding balls 4 pass when passing the proximity sensor 12 in its effective range 13, and thus trigger pulses.
  • the pulses are triggered at the proximity sensor 12 at regular intervals.
  • the desired value for these distances can be calculated from the length of the grinding track 10 and the speed 9 of the grinding balls 4. Deviations of the distances of the pulses of the proximity sensor 12 from this target value mean disturbances of the grinder.
  • the target / actual comparison is performed in a control unit 23 (see FIG. Fig. 6 ), which can also influence the operating parameters of the ball ring mill, such as material feed rate, rotational speed and temperature.
  • FIG. 2 a, b illustrated grinder 1 substantially corresponds to the Fig. 1 from.
  • the pressure ring 3 rotates at the same speed, although in opposite directions to the grinding ring 2, which is indicated by the speed arrows 7 and 8. This has the consequence that the grinding balls rotate 4 in undisturbed operation exclusively and perform little or no translatory movement.
  • the sensor system 11 is integrated in the pressure ring 3 and moves with this - in the speed 8 - with.
  • the sensor system 11 is designed as a proximity sensor 12 and is arranged in the region of the channel 6 of the pressure ring 3.
  • the proximity sensor 12 can come into direct contact with the grinding balls 4. However, a resulting mechanical contact triggers no impulse. Rather, the grinding balls 4 move through the effective region 13 of the proximity sensor 12, whereby - with smooth operation - regularly a pulse is triggered.
  • Fig. 3 a, b is a grinder 1 shown, which is the grinder Fig. 1 a, b corresponds.
  • the sensor system 11 is embodied here in two parts and consists of a radiation source 14 and a radiation detector 15.
  • the radiation emitted by the radiation source 14 is - in the illustrated position of the grinder - intercepted by a grinding ball 4 and therefore does not reach the radiation detector 15 So only puts the track 16 back.
  • the sensor system 11 is arranged so that - with undisturbed movement of the grinding balls 4 along the grinding track 10 - temporarily the radiation from the radiation source 14 along the beam path 17 can get into the radiation detector 15 and thus triggers a regular pulse will be able to be ascertained about the blockages in the grinder.
  • the radiation source 14 is equipped with an additional radiation detector 18. Through this detector 18, it is possible to continuously determine the length of the path 16 and thus the distance of the grinding path 17 interrupting the grinding ball 4 to the radiation source 14. From this, the instantaneous speed of the grinding ball 4 interrupting the beam path 17 can be determined. Detected speed variations may indicate problems such as local damage to the grinding ball surface (which can lead to lack of concentricity) or general wear of a grinding ball 4 (which may be reflected in increased slippage of the worn grinding ball against grinding and pressure ring, and thus lower speed).
  • the sensor system 11 in FIG Fig. 4 a, b is also made in two parts. Unlike the embodiment in Fig. 3 a, b but here the radiation of the radiation source 14 is temporarily deflected by the grinding balls 4 during smooth operation of the grinder 1 so that it impinges on the radiation detector 15 and triggers an impulse. This is illustrated by the beam path 17. In any other positioning of the grinding balls 4 relative to the sensor system 11, the radiation is arbitrary, but not deflected in the manner shown and thus does not trigger a pulse.
  • the sensor system 11 in FIG Fig. 5 a, b operates with a strain gauge 19.
  • the pressure plate 3 of the grinder 1 presses the balls 4 due to the springs 18 on the Mahlring 2. Since the springs 18 as well as the grinding balls 4 act only selectively on the pressure ring 3, it comes to dynamic deformation of the pressure ring 3. Such deformation is - greatly exaggerated - represented by the lines 20. Via a strain gauge 19, the instantaneous deformation of the pressure ring 3 can be recorded and processed according to the invention into a pulse.
  • a ball mill 99 according to the invention is shown.
  • the illustrated embodiment comprises a sensor system 11 according to the invention Fig. 2 ,
  • a sensor system 11 according to the invention Fig. 2 .
  • the material to be grounded passes through the controllable allocator 22 and the supply line 21 into the grinder 1.
  • the regulation takes place via a control unit 23.
  • Their control lines are not shown for reasons of clarity.
  • the grinder 1 contains grinding balls 4, as well as grinding and pressure ring 2.3.
  • Springs 18 press the pressure ring 3 against the grinding balls 4 and - as a result - the grinding balls 4 against the grinding ring 2.
  • the grinding ring 2 is rotated by a motor 24 in rotation.
  • the motor 24 is controlled and monitored by the control unit 23.
  • the grinding balls 4 roll both on the grinding ring 2 and on the pressure ring 3. They move in the undisturbed state with approximately half the rotational speed of the grinding ring 2.
  • the material to be ground is crushed between grinding balls 4 and grinding ring 3 and carried to the outside.
  • a collecting grid 25 Through which also finely ground material does not fall can.
  • a circumferential flow channel 26 Below the collecting grid 25 is a circumferential flow channel 26. At one point of the flow channel 26 air is blown.
  • a blower 27 is provided, which is controllable by the control unit 23. Before the air from the blower 27 enters the flow channel 26, it flows through a heating element 28, in which it can be heated as needed. The heating element 28 is also controlled by the control unit 23.
  • the milled material lying on the collecting grid 25 is entrained and thus also enters the sifter 30.
  • grinding stock is not yet the desired one Has fineness, filtered out and fed to the grinder 1. Coarse material is ground again.
  • the millbase which has reached the desired fineness, is passed together with the air through the outlet 31 and can be further processed.
  • the control unit 23 is connected to the sensor system 11, the allocator 22, the motor 24, the blower 27, the heating element 28 and the classifier 30. All these elements are controlled and monitored by the control unit 23.
  • the control unit 23 is thus able to detect disturbances in the operation of the ball-ring mill 99 and, according to the invention, to control the components of the ball-ring mill 99 in order to eliminate the disturbance, i. on ball mill 99 operating parameters, such as material feed rate, rotational speed and temperature, to influence.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung der Mahlkugelnbewegung in einer Kugelringmühle (99), bei der Mahlkugeln (4) sich entlang einer Mahlspur (10) bewegen. Dazu ist ein Sensorsystem (11) zur berührungslosen Erfassung des Vorbeilaufens einer Mahlkugel am (4) Sensorsystem (11) vorgesehen ist. Durch Auswertung des Sensorsignals können Störungen im Betrieb der Kugelringmühle (99) festgestellt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung der Mahlkugelbewegung in einer Kugelringmühle.
  • Bei Kugelringmühlen gelangt das Mahlgut über einen zentralen Zuteiler in ein Mahlwerk. Das Mahlwerk umfasst eine Mehrzahl von Mahlkugeln, einen Mahlring und einen Druckring. Die Mahlkugeln werden in einer Mahlspur zwischen Mahl- und Druckring geführt, wobei sich die Mahlkugeln aufgrund einer Differenz der Umdrehungsgeschwindigkeiten von Mahl- und Druckring entlang der Mahlspur bewegen.
  • Der Zuteiler bringt Mahlgut in die Mühle ein. Dieses wird dann von den Kugeln erfasst, auf dem unteren Mahlring zerteilt und nach außen aus dem Mahlring getrieben. Dort wird es von einem Luftstrom angehoben und einem Sichter zugeführt. Grobanteile werden durch diesen wieder dem Mahlprozess zugeführt; ausreichend feines Mahlgut kann der Mühle entnommen werden.
  • Kugelringmühlen kommen vorwiegend zum Einsatz beim Mahlen von grobkörnigem Mahlgut wie beispielsweise Kohle oder Gips. Insbesondere bei der Verwendung in großen Prozessanlagen sollen erhebliche Mengen von Mahlgut durchgesetzt werden. Um grobkörniges Mahlgut mit einem großen Durchsatz mahlen zu können, müssen die Kugelringmühlen stabil ausgeführt sein. Die Bauteile der Kugelringmühle sind groß und haben ein erhebliches Gewicht.
  • Im Betrieb der Kugelringmühle werden die Mahlkugeln gegenüber dem Mahl- und dem Druckring in Bewegung gesetzt und zwischen den Mahlkugeln und dem Mahlring durchgeführtes Mahlgut wird zerkleinert. Der Druckring ist dabei so ausgelegt, dass er die Mahlkugeln gegen den Mahlring andrückt.
  • Die Geschwindigkeit in der sich die Mahlkugeln relativ gegenüber dem Mahl- bzw. dem Druckring bewegen, beträgt in etwa die Hälfte der Differenz der Umdrehungsgeschwindigkeiten von Mahl- und Druckring. Während des Betriebs kann es - bspw. aufgrund einer Überfüllung des Mahlraumes - zu Blockaden kommen, so dass die Mahlkugeln gegenüber dem Mahl- oder dem Druckring zum Stillstand kommen und an dem jeweils anderen Ring entlang schleifen. Eine Mahlwirkung kann nicht mehr erzielt werden und es kommt zum Stillstand der Mahlanlage und damit zu Produktionsausfall.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung der Mahlkugelbewegung in einer Kugelringmühle zu schaffen, um Blockaden innerhalb des Mahlwerkes erkennen zu können. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 14. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
  • Bei einer Kugelringmühle mit einem Mahlwerk, welches eine Mehrzahl von Mahlkugeln, die zwischen einem Mahlring und einem Druckring in einer Mahlspur geführt werden, umfasst, und sich die Mahlkugeln aufgrund einer Differenz der Umdrehungsgeschwindigkeiten von Mahl- und Druckring entlang der Mahlspur bewegen, ist erfindungsgemäß wenigstens ein Sensorsystem zur berührungslosen Erfassung des Vorbeilaufens einer Mahlkugel am Sensorsystem vorgesehen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, die Bewegung der Mahlkugeln entlang der Mahlspur in einer Kugelringmühle zu überwachen, indem das Vorbeilaufen einer Mahlkugel an einem Sensorsystem von diesem Sensorsystem erfasst wird.
  • Bei Kugelringmühlen ist in der Regel die Differenz der Umdrehungsgeschwindigkeiten von Mahl- und Druckring bekannt. Daraus lässt sich die Umlaufgeschwindigkeit einer bzw. aller Mahlkugeln auf der Mahlspur für den Fall, dass keine Störung vorliegt, bestimmen und damit auch die Sollfrequenz des Vorbeilaufens einer bzw. aller Mahlkugeln am Sensorsystem.
  • Das Sensorsystem liefert die tatsächliche Frequenz des Vorbeilaufens aller Mahlkugeln am Sensorsystem in Form von elektrischen Impulsen. Durch einen Vergleich dieser Ist-Frequenz mit der Soll-Frequenz lässt sich eine Blockade der Mahlkugeln feststellen: Fällt die ermittelte Ist-Frequenz deutlich unter die berechnete Soll-Frequenz, so bedeutet dies eine Störung im Mahlwerk, in der Regel eine Blockade der Mahlkugeln.
  • Alternativ zum Vergleich der Frequenzen (die Anzahl der Impulse über einen festgelegten Zeitraum) kann beispielsweise auch der Zeitraum zwischen zwei Impulsen als Vergleichswert herangezogen werden. Die Länge der Impulse spielt dabei keine Rolle. Es ist weiterhin unerheblich, ob mit dem Sensorsystem die Mahlkugeln selbst oder die Freiräume zwischen zwei Mahlkugeln detektiert werden. Wichtig ist lediglich, dass durch das Sensorsystem ein Unterschied zwischen Mahlkugeln und den Freiräumen zwischen zwei Mahlkugeln festgestellt werden kann.
  • Berührungsempfindliche Schalter, die einen mechanischen Impuls in einem elektrischen umwandeln, sind für diesen Einsatzzweck wenig geeignet, da sie aufgrund der vielen Schaltvorgänge bei erfindungsgemäßer Nutzung nur eine geringe Lebensdauer aufweisen würden. Weiterhin würden Umgebungsfaktoren, wie Staub innerhalb der Kugelringmühlen und evtl. hohe Temperaturen, wenn die Kugelringmühlen bspw. zum Kalzinieren von Gips verwendet wird, die Lebensdauer eines mechanischen Sensorsystems weiter verkürzen. Die Erfindung hat dies erkannt. Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, berührungslose Sensorsystem einzusetzen, die keiner Abnutzung aufgrund der Vielzahl an Schaltvorgängen unterliegen. Berührungslos bedeutet in diesem Zusammenhang nicht, dass das Sensorsystem nicht in Kontakt mit den Mahlkugeln kommen darf. Es bedeutet lediglich, dass dieser eventuelle mechanische Kontakt nicht dazu verwendet wird, ein Schaltsignal zu erzeugen.
  • Das erfindungsgemäße Sensorsystem kann grundsätzlich ein- oder mehrteilig ausgeführt sein. Der Begriff "einteilig" umfasst Systeme, bei denen Erreger- und Detektorkomponente in einem gemeinsamen Gehäuse zusammengefasst sind, sowie Systeme, bei denen lediglich eine einzelne Komponente zur Erzeugung des Erregersignals und dessen Detektierung vorgesehen ist. Ein Sensorsystem ist dann "mehrteilig", wenn zumindest die Erregerkomponente getrennt von der Detektorkomponente angeordnet werden kann.
  • Bei einteiligen Sensorsystemen handelt es sich vorzugsweise um im Stand der Technik bekannte Näherungsschalter. Diese Schalter lösen einen Impuls aus, sobald ein Objekt in ihren Detektionsbereich gelangt. Hierfür werden induktive, kapazitive, magnetische, optische, akustische oder elektromagnetische (vor allem im Mikrowellenbereich) Effekte ausgenutzt. Die letztendliche Wahl der Art des einteiligen Sensorsystems wird auch durch das zu mahlende Gut beeinflusst: bei elektrisch leitfähigen Materialien können keine im Mikrowellenbereich, bei lichtundurchlässigem Material keine optisch arbeitenden Sensorsysteme eingesetzt werden.
  • Mehrteilige Sensorsysteme umfassen vorzugsweise eine Strahlungsquellen und einen Strahlungsdetektor. Die Strahlungsquelle sendet eine Strahlung aus, die entlang eines Strahlenganges zum Strahlungsdetektor gelangt und dort registriert wird. Die Strahlung kann dabei auf direktem Wege von der Strahlungsquelle zum Strahlungsdetektor gelangen, oder aber durch zusätzliche Komponenten, wie z.B. Spiegel, ein- oder mehrfach umgelenkt werden. Erfindungsgemäß verläuft der Strahlengang aber so, dass er zeitweise durch die Mahlkugeln unterbrochen oder umgelenkt wird. "Unterbrechen" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass ein Strahlengang, der im ungestörten Zustand von der Strahlungsquelle zum Strahlungsdetektor verläuft, so gestört wird, dass keine von der Strahlungsquelle ausgesandte Strahlung auf den Strahlungsdetektor auftrifft. Die Art der Störung ist unerheblich. "Umlenken" bedeutet, dass die Strahlung der Strahlungsquelle, die im ungestörten Zustand nicht auf den Strahlungsdetektor auftrifft, erst durch die Mahlkugeln so umgelenkt wird, dass sie vom Strahlungsdetektor registriert werden kann.
  • Bei mehrteiligen Sensorsystemen können vorzugsweise die Strahlungsquelle eine Mikrowellenquelle und der Strahlungsdetektor ein Mikrowellendetektor sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Strahlungsquelle eine Lichtquelle und der Strahlungsdetektor ein Lichtdetektor ist.
  • Das Sensorsystem kann mit wenigstens einem Teil zwischen Mahl- und Druckring und außerhalb der Mahlspur angeordnet sein. Zwischen Mahl- und Druckring bedeutet hier, dass sich der Teil des Sensorsystems auf einer Ebene befindet, die zwischen Mahl- und Druckring liegt. "Außerhalb der Mahlspur" bringt zum Ausdruck, dass dieser Teil des Sensorsystems nicht mit den Mahlkugeln interferieren soll, d.h. nicht in Kontakt mit diesen geraten soll. Auf welcher Seite der Mahlspur der Teil des Sensorsystems angeordnet wird, ist beliebig.
  • Es kann auch vorgesehen sein, einen Teil des Sensorsystems in den Mahl- oder Druckring zu integrieren. Dass sich das Sensorsystem ggf. mit dem Mahl- oder Druckring mitbewegt, muss bei der Bestimmung der Soll-Werte für die Impulse des Sensorsystems berücksichtigt werden.
  • Bei Abweichungen der Soll- und Ist-Werte für die Impulse kann eine akustische und/oder optische Warnung an den Bediener der Kugelringmühle ausgegeben werden. Bevorzugt ist es, wenn das Sensorsystem mit der Steuerungseinheit der Kugelringmühle verbunden ist. So kann auf festgestellte Blockaden der Mahlkugeln automatisch reagiert werden. Da Blockaden häufig mit einer Überfüllung des Mahlraumes zusammenhängen, kann bspw. die Mahlgutzu- und -abfuhr beeinflusst werden, um Blockaden zu verhindern oder zu beseitigen. Auch andere Parameter wie z.B die Drehgeschwindigkeit von Mahl- und/oder Drehring oder die Temperatur in der Kugelringmühle können entsprechend geregelt werden.
  • Wird anstelle eines Näherungssensors ein Entfernungsmesser verwendet, so kann - je nach Anordnung des Entfernungsmessers - bei kontinuierlicher Messung die Geschwindigkeit jeder einzelnen Mahlkugel entlang der Mahlspur individuell ermittelt werden. Indem die Geschwindigkeit jeder Mahlkugel ermittelt werden kann, kann neben Betriebsstörungen wie Blockaden auch die Abnutzung jeder einzelnen Mahlkugel abgeschätzt werden: ein ungleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil kann auf eine Beschädigung der Kugeloberfläche oder - generell - einen mangelnden Rundlauf einer Mahlkugel hindeuten.
  • Ein solcher Entfernungsmesser kann auf Radar-Technologie basieren. Es ist auch möglich bei mehrteiligen Sensorsystemen die Strahlungsquelle mit einem zusätzlichen Strahlungsdetektor auszustatten. In den Fällen, in denen der Strahlengang von der Strahlungsquelle zum eigentlichen Strahlungsdetektor durch eine Mahlkugel unterbrochen und zur Strahlungsquelle zurück reflektiert wird, kann durch den zusätzlichen Detektor die Laufzeit der Strahlung und damit die Entfernung der einen Mahlkugel zur Strahlungsquelle ermittelt werden. Durch kontinuierliche Messung lässt sich aus den Entfernungswerten die momentane Geschwindigkeit der einen Mahlkugel berechnen. Geschwindigkeitsschwankungen bei einer Mahlkugel oder der Vergleich zu den jeweils anderen Mahlkugeln können auf Probleme hindeuten.
  • Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die voranstehenden Ausführungen zur erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand vorteilhafter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
  • Fig. 1a,b
    eine Vorderansicht und Draufsicht des Mahlwerks einer ersten beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kugelringmühle mit einem einteiligen Sensorsystem;
    Fig. 2a,b
    eine Vorderansicht und Draufsicht des Mahlwerks einer zweiten beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kugelringmühle mit einem einteiligen Sensorsystem;
    Fig. 3a,b
    eine Vorderansicht und Draufsicht des Mahlwerks einer dritten beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kugelringmühle mit einem zweiteiligen Sensorsystem;
    Fig. 4a,b
    eine Vorderansicht und Draufsicht des Mahlwerks einer vierten beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kugelringmühle mit einem zweiteiligen Sensorsystem;
    Fig. 5a,b
    eine Vorderansicht und Draufsicht des Mahlwerks einer fünften beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kugelringmühle mit einem einteiligen Sensorsystem; und
    Fig. 6
    eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kugelringmühle mit dem einteiligen Sensorsystem aus Fig. 2.
  • In Fig. 1a, b ist das Mahlwerk 1 einer Kugelringmühle dargestellt. Das Mahlwerk umfasst einen Mahlring 2 und einen Druckring 3, sowie mehrere Mahlkugeln 4. Sowohl Mahl- 2 als auch Druckring 3 weisen eine umlaufende Rinne 5, 6 auf, in der die Mahlkugeln 4 geführt sind. Die Mahlkugeln 4 werden durch die Rinnen 5, 6 auf der Mahlspur 10 gehalten. In diesem Ausführungsbeispiel rotiert lediglich der Mahlring 2, was durch den Pfeil 7 angedeutet ist, während der Druckring 3 ruht. Die Mahlkugeln 4 rollen sowohl auf dem Mahlring 2 als auch auf dem Druckring 3. Sie bewegen sich im ungestörten Zustand mit circa der halben Drehgeschwindigkeit 7 des Mahlrings 2 entlang der Mahlspur 10, angedeutet durch Pfeil 9.
  • Ihre Bewegung entlang der Mahlspur 10 führt die Mahlkugeln 4 am Sensorsystem 11 vorbei. Das Sensorsystem 11 ist als Näherungssensor 12 ausgeführt. Der Näherungssensor 12 ist zwischen Mahl- 2 und Druckring 3 angeordnet und befindet sich soweit entfernt von der Mahlspur 10, dass er in keinen physischen Kontakt zu den Mahlkugeln 4 tritt. Der minimale Abstand zwischen Mahlkugeln 4 und Näherungssensor 12 ist aber so gewählt, dass die Mahlkugeln 4 beim Vorbeilaufen am Näherungssensor 12 in dessen Wirkbereich 13 gelangen, und so Impulse auslösen.
  • Bei reibungslosem Betrieb des Mahlwerks 1 werden die Impulse am Näherungssensor 12 in regelmäßigen Abständen ausgelöst. Der Sollwert für diese Abstände lässt sich aus der Länge der Mahlspur 10 und der Geschwindigkeit 9 der Mahlkugeln 4 berechnen. Abweichungen der Abstände der Impulse des Näherungssensor 12 von diesem Sollwert bedeuten Störungen des Mahlwerks. Der Soll-/Ist-Vergleich wird in einer Steuerungseinheit 23 (s. Fig. 6) vorgenommen, die auch auf die Betriebsparameter der Kugelringmühle, wie Materialzufuhrrate, Drehgeschwindigkeit und Temperatur, Einfluss nehmen kann.
  • Das in Fig. 2 a,b dargestellte Mahlwerk 1 entspricht im Wesentlichen dem aus Fig. 1 a,b. Allerdings rotiert hier der Druckring 3 in gleicher Geschwindigkeit, wenn auch gegenläufig zum Mahlring 2, was durch die Geschwindigkeitspfeile 7 und 8 angedeutet ist. Dies hat zur Folge, dass die Mahlkugeln 4 bei ungestörtem Betrieb ausschließlich rotieren und keine oder nur eine geringe translatorische Bewegung vollführen.
  • Das Sensorsystem 11 ist in den Druckring 3 integriert und bewegt sich mit diesem - in der Geschwindigkeit 8 - mit. Das Sensorsystem 11 ist als Näherungssensor 12 ausgeführt und ist im Bereich der Rinne 6 des Druckrings 3 angeordnet. Der Näherungssensor 12 kann in direkten Kontakt mit den Mahlkugeln 4 kommen. Ein dabei entstehender mechanische Kontakt löst aber keinen Impuls aus. Vielmehr bewegen sich die Mahlkugeln 4 durch den Wirkbereich 13 des Näherungssensors 12, wodurch - bei reibungslosem Betrieb - regelmäßig ein Impuls ausgelöst wird.
  • In Fig. 3 a,b ist ein Mahlwerk 1 dargestellt, welches dem Mahlwerk aus Fig. 1 a,b entspricht. Das Sensorsystem 11 ist hier aber zweiteilig ausgeführt und besteht aus einer Strahlungsquelle 14 und einem Strahlungsdetektor 15. Die von der Strahlungsquelle 14 ausgesandte Strahlung wird - in der dargestellten Position des Mahlwerkes - von einer Mahlkugel 4 abgefangen und gelangt daher nicht in den Strahlungsdetektor 15. Sie legt also nur die Strecke 16 zurück. Das Sensorsystem 11 ist aber so angeordnet, dass - bei ungestörter Bewegung der Mahlkugeln 4 entlang der Mahlspur 10 - zeitweise die Strahlung von der Strahlungsquelle 14 entlang des Strahlengangs 17 bis in den Strahlungsdetektor 15 gelangen kann und somit ein regelmäßiger Impuls auslöst wird, über den Blockaden im Mahlwerk festgestellt werden können.
  • Die Strahlungsquelle 14 ist mit einem zusätzlichen Strahlungsdetektor 18 ausgestattet. Durch diesen Detektor 18 ist es möglich, kontinuierlich Länge der Strecke 16 und damit die Entfernung der den Strahlengang 17 unterbrechenden Mahlkugel 4 zur Strahlungsquelle 14 zu bestimmen. Daraus lässt sich die momentane Geschwindigkeit der der den Strahlengang 17 unterbrechenden Mahlkugel 4 bestimmen. Festgestellte Geschwindigkeitsschwankungen können auf Probleme hinweisen, wie z.B. lokale Beschädigungen der Mahlkugeloberfläche (was zu mangelndem Rundlauf führen kann) oder allgemeine Abnutzung einer Mahlkugel 4 (was sich in erhöhtem Schlupf der abgenutzten Mahlkugel gegenüber Mahl- und Druckring, und damit geringerer Geschwindigkeit widerspiegeln kann).
  • Das Sensorsystem 11 in Fig. 4 a,b ist ebenfalls zweiteilig ausgeführt. Anders als beim Ausführungsbeispiel in Fig. 3 a,b wird hier aber die Strahlung der Strahlungsquelle 14 durch die Mahlkugeln 4 bei reibungslosem Betrieb des Mahlwerks 1 zeitweise so umgelenkt, dass sie auf den Strahlungsdetektor 15 auftrifft und einen Impuls auslöst. Dies wird durch den Strahlengang 17 verdeutlicht. Bei jeder anderen Positionierung der Mahlkugeln 4 gegenüber dem Sensorsystem 11 wird die Strahlung beliebiger, jedoch nicht auf die dargestellte Weise abgelenkt und löst folglich auch keinen Impuls aus.
  • Das Sensorsystem 11 in Fig. 5 a,b arbeitet mit einem Dehnungsmessstreifen 19. Die Druckplatte 3 des Mahlwerks 1 drückt aufgrund der Federn 18 die Mahlkugeln 4 auf den Mahlring 2. Da die Federn 18 ebenso wie die Mahlkugeln 4 nur punktuell auf den Druckring 3 wirken, kommt es zu dynamischen Verformungen des Druckrings 3. Eine solche Verformung ist - stark überhöht - durch die Linien 20 dargestellt. Über einen Dehnungsmessstreifen 19 kann die momentane Verformung des Druckrings 3 aufgezeichnet und erfindungsgemäß zu einem Impuls verarbeitet werden.
  • In Fig. 6 ist einer erfindungsgemäße Kugelringmühle 99 dargestellt. Die dargestellte Ausführungsform umfasst ein erfindungsgemäßes Sensorsystem 11 gemäß Fig. 2. Zur Erläuterung des Sensorsystems wird daher auf obige Ausführung verwiesen.
  • Das zu mahlende Gut gelangt über den regelbaren Zuteiler 22 und die Zufuhrleitung 21 in das Mahlwerk 1. Die Regelung erfolgt über eine Steuereinheit 23. Deren Steuerungsleitungen sind aufgrund der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
  • Das Mahlwerk 1 enthält Mahlkugeln 4, sowie Mahl- und Druckring 2,3. Federn 18 drücken den Druckring 3 gegen die Mahlkugeln 4 und - in der Folge - die Mahlkugeln 4 gegen den Mahlring 2. Der Mahlring 2 wird durch einen Motor 24 in Rotation versetzt. Der Motor 24 wird durch die Steuereinheit 23 gesteuert und überwacht. Die Mahlkugeln 4 rollen sowohl auf dem Mahlring 2 als auch auf dem Druckring 3. Sie bewegen sich im ungestörten Zustand mit circa der halben Drehgeschwindigkeit des Mahlrings 2. Das Mahlgut wird zwischen Mahlkugeln 4 und Mahlring 3 zerkleinert und nach außen getragen.
  • Außen um den Mahlring 2 herum befindet sich ein Auffanggitter 25, durch welches auch feingemahlenes Gut nicht fallen kann. Unterhalb des Auffanggitters 25 befindet sich ein umlaufender Strömungskanal 26. An einer Stelle des Strömungskanals 26 wird Luft eingeblasen. Dazu ist ein Gebläse 27 vorgesehen, welches durch die Steuereinheit 23 regelbar ist. Bevor die Luft von dem Gebläse 27 in den Strömungskanal 26 gelangt, strömt sie durch ein Heizelement 28, in dem sie - je nach Bedarf - erhitzt werden kann. Das Heizelement 28 wird ebenfalls durch die Steuereinheit 23 gesteuert.
  • Die Luft strömt durch das Auffanggitter 25 und entlang eines umlaufenden Aufsteigekanals 29 in einen Sichter 30. Dabei wird das auf dem Auffanggitter 25 liegende, gemahlene Gut mitgerissen und gelangt so ebenfalls in den Sichter 30. Im Sichter 30 wird Mahlgut, welches noch nicht die gewünschte Feinheit aufweist, ausgefiltert und dem Mahlwerk 1 zugeführt. Zu grobes Gut wird also erneut gemahlen.
  • Das Mahlgut, welches die gewünschte Feinheit erreicht hat, wird zusammen mit der Luft durch den Auslass 31 geleitet und kann weiterverarbeitet werden.
  • Die Steuereinheit 23 ist verbunden mit dem Sensorsystem 11, dem Zuteiler 22, dem Motor 24, dem Gebläse 27, dem Heizelement 28 und dem Sichter 30. All diese Elemente werden von der Steuereinheit 23 geregelt und überwacht. Die Steuereinheit 23 ist also in der Lage, Störungen im Betrieb der Kugelringmühle 99 festzustellen und zur Beseitigung der Störung die Komponenten der Kugelringmühle 99 erfindungsgemäß zu steuern, d.h. auf Betriebsparameter der Kugelringmühle 99, wie Materialzufuhrrate, Drehgeschwindigkeit und Temperatur, Einfluss zu nehmen.

Claims (16)

  1. Kugelringmühle (99) mit einem Mahlwerk (1), umfassend eine Mehrzahl von Mahlkugeln (4), die zwischen einem Mahlring (2) und einem Druckring (3) in einer Mahlspur (10)geführt werden, wobei sich die Mahlkugeln (4) aufgrund einer Differenz der Umdrehungsgeschwindigkeiten (7, 8) von Mahl- und Druckring (2, 3) entlang der Mahlspur (10) bewegen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens ein Sensorsystem (11) zur berührungslosen Erfassung des Vorbeilaufens einer Mahlkugel (4) am Sensorsystem (11) vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Sensorsystem (11) einteilig ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Sensorsystem (11) ein induktiver, kapazitiver, magnetischer, optischer, akustischer oder elektromagnetischer Näherungsschalter (12) ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Sensorsystem (11) einen Dehnungsmessstreifen (19) umfasst.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Sensorsystem (11) mehrteilig ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Sensorsystem (11) eine Strahlungsquelle (14) und einen Strahlungsdetektor (15) umfasst.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Strahlengang (17) von der Strahlungsquelle (14) zum Strahlungsdetektor (15) direkt ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Strahlengang (17) von der Strahlungsquelle (14) zum Strahlungsdetektor (15) wenigstens zeitweise umgelenkt ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Strahlungsquelle (14) eine Mikrowellenquelle und der Strahlungsdetektor (15) ein Mikrowellendetektor ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Strahlungsquelle (14) eine Lichtquelle und der Strahlungsdetektor (15) ein Lichtdetektor ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Sensorsystem (11) wenigstens teilweise zwischen Mahl- und Druckring (2, 3) und außerhalb der Mahlspur (10) angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Sensorsystem (11) wenigstens teilweise in den Mahl- und/oder Druckring (2, 3) integriert ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Steuerungseinheit für die Kugelringmühle (99) vorgesehen ist und das Sensorsystem (11) mit dieser Steuerungseinheit verbunden ist.
  14. Verfahren zur Überwachung der Bewegung von Mahlkugeln (4) entlang einer Mahlspur (10) in einer Kugelringmühle (99),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Vorbeilaufen einer Mahlkugel (4) an einem Sensorsystem (11) von diesem Sensorsystem (11) berührungslos erfasst wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14,
    gekennzeichnet durch
    Einspeisen eines Messsignals des Sensorsystems (11) in die Steuerung der Kugelringmühle (99) und Verwendung zur Parameterbestimmung für den Betrieb der Kugelringmühle (99), umfassend Materialzufuhrrate, Drehgeschwindigkeit und/oder Temperatur.
  16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass als Sensorsystem (11) ein Sensorsystem (11) gemäß Ansprüchen 2 bis 12 verwendet wird.
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