EP3782732A1 - Walze mit einem sensor - Google Patents

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EP3782732A1
EP3782732A1 EP19193455.3A EP19193455A EP3782732A1 EP 3782732 A1 EP3782732 A1 EP 3782732A1 EP 19193455 A EP19193455 A EP 19193455A EP 3782732 A1 EP3782732 A1 EP 3782732A1
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EP
European Patent Office
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sensor
grinding
grinding roller
roller
rollers
Prior art date
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EP19193455.3A
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English (en)
French (fr)
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EP3782732B1 (de
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Martin Neff
Marcos LUQUIN
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Buehler AG
Original Assignee
Buehler AG
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Publication date
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Application filed by Buehler AG filed Critical Buehler AG
Priority to ES19193455T priority patent/ES2930874T3/es
Priority to KR1020227006504A priority patent/KR102645805B1/ko
Priority to US17/753,105 priority patent/US20220288599A1/en
Priority to BR112022003191A priority patent/BR112022003191A2/pt
Priority to JP2022512718A priority patent/JP7357147B2/ja
Priority to CN202080056508.7A priority patent/CN114206505B/zh
Priority to PCT/EP2020/072253 priority patent/WO2021037525A1/de
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    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/28—Details
    • B02C4/30—Shape or construction of rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/28—Details
    • B02C4/42—Driving mechanisms; Roller speed control
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    • B02C25/00—Control arrangements specially adapted for crushing or disintegrating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
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    • B02C4/28—Details
    • B02C4/32—Adjusting, applying pressure to, or controlling the distance between, milling members
    • B02C4/38—Adjusting, applying pressure to, or controlling the distance between, milling members in grain mills

Definitions

  • the present invention relates to a sensor for a roller of a roller pair, in particular a grinding roller pair such as a grain roller pair, the sensor being integrated into the roller and having an improved cover cap.
  • Grinding rollers such as those used in grain milling, for example, require constant monitoring. For example, it can happen that a so-called dry run occurs, in which neighboring grinding rollers touch each other and the drive power of the motor is converted into heat in an uncontrolled manner. If this condition lasts too long, the temperature of the grinding roller can rise to a critical level and possibly cause a fire.
  • a common precautionary measure in the prior art is to monitor the temperature of a grinding roller with the aid of one or more sensors and to issue a warning when an ignitable temperature is reached.
  • Optical systems are often used for this purpose to detect the circumferential surface of the grinding roller. The problem with this, however, is that these optical systems are located outside the grinding rollers in the product space through which the ground material also flows. For this reason, optical systems of this type are extremely susceptible to contamination.
  • pressure sensors or sensors for measuring the surface properties of a grinding roller are known, with the aid of which the contact pressure between two adjacent grinding rollers or the wear of a grinding roller can be measured. Furthermore, for example, from the WO 2007/025395 A1 Known vibration sensors for grinding rollers.
  • All these sensors are also arranged outside the grinding rollers.
  • the present invention further relates to a pair of grinding rollers, in particular a pair of grain rollers, comprising at least one grinding roller according to the invention.
  • the present invention further relates to a product processing plant, in particular a grain mill, containing at least one pair of grinding rollers according to the invention.
  • a product processing plant in particular a grain mill, containing at least one pair of grinding rollers according to the invention.
  • it can also be a material bed mill in the milling industry, a flaking mill, e.g. for oil production from oilseeds or for flaking grain, or a shot-rolling mill, e.g. in the oilseed oil or feed industry, whose rollers are also within the meaning of the present invention as “grinding rollers" or “grinding roller pairs" are to be understood.
  • the present invention further relates to a method for operating a product processing system according to the invention, comprising the step of detecting the state of a grinding roller according to the invention by means of the sensor arranged in the grinding roller.
  • the present invention further relates to a sensor cap made of ceramic material that is configured or adapted for use as a cap for enclosing a sensor in a receiving opening of a grinding roller, as well as a kit consisting of a sensor cap described here and a fastening device, this fastening device preferably consisting of a Ring is made of a metallic material.
  • processing a product means grinding, comminuting and / or flaking Bulk goods, in particular grain, grain milling products and grain end products from milling or special milling understood as stated above, for which, for example, the pairs of grinding rollers or flaking rollers described in more detail below can be used as roller pairs.
  • Grinding rollers in the context of the present invention are designed to grind granular material to be ground, which is usually guided between a pair of grinding rollers made up of two grinding rollers. Grinding rollers, in particular the grinding rollers of the pairs of grinding rollers according to the invention, usually have an essentially inelastic surface (in particular on their peripheral surface), which for this purpose can contain or consist of metal, such as steel, in particular stainless steel. There is usually a relatively fixed and often hydraulically controlled grinding gap between the grinding rollers of the grinding roller pair. In many grinding plants, the material to be ground is guided essentially vertically downwards through such a grinding gap.
  • the ground material is fed to the grinding rollers of a pair of grinding rollers by means of its gravity, and this feed can optionally be supported pneumatically.
  • the grist is usually granular and moves as a fluid stream through the grinding gap.
  • regrind is usually understood to be powder, granulate or pellet-shaped product which is used in the processing of grain, grain milling products and grain end products from milling (in particular grinding of soft wheat, durum, rye, maize and / or barley) or special milling (especially peeling and / or grinding of soy, buckwheat, barley, spelled, millet / sorghum, pseudocereals and / or pulses), the production of feed for farm animals and pets, fish and crustaceans, the processing of oilseeds, the processing of biomass and production of energy pellets, industrial malting and milling plants; the processing of cocoa beans, nuts and coffee beans, the production of fertilizers, in the pharmaceutical industry or in solid chemistry.
  • milling in particular grinding of soft wheat, durum, rye, maize and / or barley
  • special milling especially peeling and / or grinding of soy, buckwheat, barley, spelled, millet / sorghum, pseudocereals and
  • At least one roller in particular both rollers of the grinding roller pair, in particular at least one grinding roller, in particular both grinding rollers of the grinding roller pair, can for example be designed as a smooth roller or as a corrugated roller or as a basic roller body with screwed-on plates. Smooth rollers can be cylindrical or cambered. Corrugating rollers can have various corrugation geometries, such as roof-shaped or trapezoidal corrugation geometries, and / or have segments placed on the circumferential surface.
  • At least one roller in particular both rollers of the grinding roller pair, in particular at least one grinding roller, in particular both grinding rollers of the grinding roller pair, can have a length in the range from 100 mm to 2500 mm and a diameter in the range from 200 mm to 800 mm.
  • the circumferential surface of the roller in particular the grinding roller, is preferably inextricably connected to the roller body and, in particular, is formed in one piece with it. This allows simple production and reliable and robust processing, in particular grinding, of the product.
  • the at least one sensor is designed to record measured values which characterize a state of at least one of the rollers, in particular both rollers of the roller pair.
  • this can be a state of a circumferential surface of at least one of the rollers, in particular of both rollers of the roller pair.
  • the state can, for example, be a temperature, a pressure, a force (force component (s) in one or more directions), wear, a vibration, a deformation (expansion and / or deflection path), a rotational speed, a rotational acceleration, an ambient humidity, a Position or an orientation of at least one of the rollers, in particular both rollers of the roller pair.
  • At least one roller of the roller pair contains at least one sensor. If the roller rotates during operation, the sensor also rotates. In particular, the at least one sensor is arranged within a bottom surface of the roller. The at least one sensor is therefore not located in the product space through which the product, in particular the ground material, also flows.
  • a product processing system with at least one such roller, in particular a grinding system with at least one such grinding roller, is therefore significantly less susceptible to contamination.
  • the measurement can take place directly in the roller, which makes the measurement much more precise.
  • the sensor can be designed, for example, as a MEMS sensor (MEMS: Micro-Electro-Mechanical System).
  • MEMS Micro-Electro-Mechanical System
  • the sensor is preferably in data connection with at least one data transmitter, the data transmitter being designed for contactless transmission of the measured values of the at least one sensor to a data receiver.
  • the data transmitter is preferably arranged on or in the same roller as the sensor that is in data connection therewith.
  • the data transmitter particularly preferably contains an antenna.
  • the measured values can be transmitted without contact to a data receiver that is not part of the roller.
  • a data receiver that is not part of the roller.
  • it can be a stationary data receiver, with respect to which the at least one sensor is moved when the roller rotates.
  • the contactless transmission means that complex rotary feedthroughs for cables, which would otherwise be necessary, can be avoided.
  • At least one roller in particular both rollers, contains a plurality of the sensors described above, in particular at least two, preferably at least four, more preferably at least six sensors, which are contained in the roller. More preferably, several sensors are in data connection with the at least one data transmitter.
  • the sensors can be arranged at different positions along an axis of rotation of the roller and / or at different angles around this axis of rotation. The more sensors the roller contains and the more evenly they are distributed, the more meaningful the measured values they record.
  • the sensors are preferably arranged uniformly in the circumferential direction, which creates a rotational equilibrium.
  • the roller can contain several temperature sensors and deformation sensors.
  • all existing sensors can be of the same type, that is to say designed as temperature sensors, for example.
  • at least one roller, in particular both rollers can contain sensors of different types.
  • one or both rollers contain or contain both several sensors and at least one data transmitter, it is preferred if the at least one data transmitter is designed for contactless transmission of the measured values from several of the sensors, more preferably from all sensors, to a data receiver.
  • At least one roller, in particular both rollers preferably contains at most only one, particularly preferably exactly one, data transmitter for the contactless transmission of the measured values. The fewer data transmitters the roller contains, the simpler the structure of this roller is.
  • this roller in particular both rollers, preferably contains at least one multiplexer, which is arranged and designed for the alternating transmission of the measured values recorded by the sensors to the data transmitter.
  • the contactless transmission can take place, for example, by infrared radiation, by light pulses, by radio frequency signals, by inductive coupling or a combination thereof.
  • at least one roller in particular both rollers, can contain at least one signal converter, in particular at least one A / D converter, for converting the measured values recorded by the at least one sensor.
  • at least one signal converter can be assigned to each sensor, which converts the measured values detected by this sensor. The converted signals can then be fed to a multiplexer as described above. If the signal converter is an A / D converter, the multiplexer can switch on be a digital multiplexer. In a second possible variant, the signal converter can also be arranged between a multiplexer as described above and the data transmitter. In this case the multiplexer can be an analog multiplexer.
  • At least one roller in particular both rollers, in particular a roller body described further below, preferably contains at least one roller, in particular both rollers, at least one energy receiver and / or at least one energy generator.
  • an energy supply of the at least one sensor and / or at least one multiplexer (in particular at least one multiplexer as described above) and / or at least one signal converter (in particular at least one signal converter as described above) and / or the at least one data transmitter (in particular the at or data transmitter contained in the roller) and / or at least one data transmitter of a measuring device described below can be achieved.
  • it can contain or contain, in particular, a rechargeable battery, with the aid of which the aforementioned energy supply can be achieved.
  • a rechargeable battery Conventional and rechargeable batteries (accumulators) are known.
  • the energy receiver can be an inductive energy receiver.
  • the energy receiver can for example have at least one receiving coil, with the aid of which electromagnetic energy can be inductively coupled.
  • the energy receiver can also be designed to receive light energy.
  • the energy generator can be designed to generate energy from the movement of the roller (in particular using thermoelectric effects such as the Seebeck effect, Peltier effect or Thomson effect, for example with the help of a thermocouple; or using vibrations or movements of the roller, for example with the aid of at least one piezo element).
  • At least one roller in particular both rollers, contains at least one circuit board (in particular a MEMS circuit board) on which the at least one sensor and / or at least one multiplexer (in particular at least one multiplexer as described above) and / or at least one signal converter (in particular at least one signal converter as described above) and / or the at least one data transmitter (in particular the data transmitter contained on or in the roller) and / or at least one energy receiver (in particular at least one energy receiver as described above) and / or at least one energy generator (in particular at least one as described above energy generator) are arranged.
  • the circuit board can contain measuring lines via which the sensors are connected to the multiplexer.
  • Such a circuit board has the advantage that the components mentioned can be arranged very compactly on it and that the circuit board can be manufactured as a separate assembly and, at least in some exemplary embodiments, can be replaced again if necessary.
  • the sensors can also be connected to the data transmitter and / or the multiplexer via a cable harness.
  • At least one roller in particular both rollers, comprises a roller body with at least one receiving opening, into which the sensor can, in particular, be detachably inserted or inserted.
  • the senor is permanently inserted in the receiving opening. In this way, the sensor can be more secure with the roller body get connected. In addition, unauthorized removal of the sensor can be prevented, which could impair security.
  • the sensor can for example be cast (for example with the aid of a resin) or welded into the receiving opening. This also avoids the risk of explosions, so that the ATEX guidelines of the European Union in particular can be met.
  • the receiving opening is preferably formed by a cylindrical bore which has a diameter in the range from 5 mm to 40 mm, preferably from 5 mm to 25 mm, particularly preferably from 10 mm to 20 mm, in the opening area of the bore preferably a range of 10 to 50 mm, preferably 20 to 40 mm, with a slightly larger diameter and particularly preferably a thread for firmly receiving the cap made of ceramic material described below.
  • This bore preferably extends parallel to an axis of rotation of the roller body.
  • the receiving opening is preferably arranged in an outer region of the roller body.
  • the receiving opening can be located in a cylinder-ring-shaped area of the roller body.
  • the receiving opening extends essentially along the length of the roller body parallel to the axis of rotation, for example along at least 10%, preferably at least 20%, particularly preferably between 50% and 100% of the total length of the roller body, 100% corresponding to a through hole.
  • the at least one receiving opening is preferably arranged in such a way that a mass balance is taken into account, since it is thereby possible to dispense with balancing the roller.
  • two or more receiving openings can also be used be present, which are preferably arranged uniformly in the circumferential direction; This also means that balancing can be dispensed with.
  • two non-coaxial receiving openings, each with more than 50% of the total length of the roller body, each with a sensor, can be present, preferably on opposite end faces of the grinding roller, so that with two sensors the temperature profile for rollers that are longer than the sensors can be measured.
  • the sensor is preferably designed in the shape of a rod. According to the invention, it is also possible to arrange several sensors in the form of a single rod-shaped measuring device which can be introduced into the receiving opening.
  • the problem of the prior art is solved of securely arranging the sensor in the receiving opening of the roller and also reliably protecting it from conceivable extreme operating conditions and also ensuring reliable transmission of the radio signals from the sensor to a data receiver arranged outside the roller.
  • the senor is enclosed in the receiving opening by means of a cap made of ceramic material.
  • the inventive cap made of ceramic material has better temperature resistance and also enables improved transmission of the radio signals from the sensor to a data receiver arranged outside the roller.
  • the ceramic material to be used according to the invention should be permeable to electromagnetic waves in the relevant range of radio signal transmission (in particular at around 2.4 GHz).
  • the ceramic material has a high relative permittivity, preferably in the range from 5 to 50, particularly preferably in the range from 25 to 30.
  • zirconium oxide (ZrO 2 ), aluminum oxide (AL 2 O 3 ) or silicon nitride (Si 3 N 4 ) can be used as ceramic material.
  • the ceramic material zirconium oxide (ZrO 2 ) is particularly preferred.
  • the cap made of ceramic material preferably has an external thread, an internal thread or both an external thread and an internal thread.
  • the internal thread With the help of the internal thread, a secure fastening of the cap on the sensor or the measuring device can be achieved.
  • the cap With the aid of the external thread, the cap can be securely fastened in the receiving opening (if it has a corresponding mating thread in the opening area).
  • the inventive cap made of ceramic material is preferably cylindrical and has, at least in one section, an interior space for receiving the sensor or the data transmitter.
  • the cap according to the invention made of ceramic material is closed at one end so that the cap, when it is arranged in the receiving opening of the roller, closes this receiving opening from the surroundings.
  • This end preferably has parts Arrangement of a tool for assembling or disassembling the cap with the sensor or the measuring device. These parts can, for example, be depressions in which corresponding components of the tool can be firmly arranged.
  • the cap made of ceramic material preferably has a length in the range from 10 to 50 mm, preferably 15 to 40 mm and particularly preferably 20 to 30 mm.
  • the cap made of ceramic material also preferably has an outside diameter in the range from 10 to 50 mm, preferably 15 to 40 mm and particularly preferably 20 to 30 mm.
  • the ceramic material cap furthermore preferably has an interior space for receiving the sensor or the data transmitter, which has a length in the range from 5 to 20 mm, preferably 10 to 15 mm, and a diameter in the range from 10 to 30 mm, preferably 15 to 25 mm, wherein the diameter can vary over the length of the interior within the specified range.
  • the cap made of ceramic material is additionally fixed by means of a fastening device on the outer end of the receiving opening of the roller.
  • This fastening device is preferably a ring made of a metallic material, for example steel.
  • the fastening device has a geometry which ensures that the fastening device is fixed on the cap made of ceramic material and that it is fixed in the receiving opening of the roller.
  • the fastening device can be a ring with an outside diameter in the range from 20 to 30 mm and an inside diameter in the range from 10 to 20 mm, the width of the ring being in the range from 3 to 10 mm.
  • the senor or the data transmitter is at least in a section of a material with high electrical conductivity (greater than 10 6 S / m), preferably a metal, for example aluminum or copper, to improve the exit or reception of a Surrounded by radio signal.
  • This material is preferably provided in the form of a film or a ring which surrounds the sensor or the data transmitter, preferably in the head area (ie the area which is inserted into the interior of the cap made of ceramic material).
  • the present invention further relates to a product processing plant, in particular a grain mill, containing at least one pair of grinding rollers with a roller according to the invention.
  • the product processing system for processing a product contains at least one pair of rollers described above, in particular a pair of grinding rollers.
  • a gap is formed between the rollers of the roller pair.
  • a grinding gap is formed between the grinding rollers of a pair of grinding rollers.
  • only one of the two rollers of the roller pairing has to be designed according to the invention;
  • the invention also covers embodiments in which both rollers of the roller pair are designed according to the invention, that is to say contain at least one sensor as described above. In particular when grinding regrind, this regrind is guided essentially vertically downwards through such a grinding gap.
  • this material to be ground is preferably fed to the grinding rollers by means of its gravity, and this can optionally be supported pneumatically.
  • the product, in particular the bulk material, in particular the ground material can be granular and move as a fluid flow through the grinding gap.
  • the product processing system can have at least one, in particular idle, data receiver for receiving the measured values transmitted by the data transmitter of at least one of the rollers, in particular both rollers, of the roller pair.
  • the grinding system can be, for example, a single roller frame of a grain mill or a whole grain mill with at least one roller frame, at least one roller frame containing at least one grinding roller described above.
  • it can be a material bed mill in the milling, a flaking mill for oil production from oilseeds or a shot mill in the oil or animal feed industry.
  • the present invention further relates to a method for operating such a product processing system, comprising the step of detecting the state of a grinding roller according to the invention by means of the sensor arranged in the grinding roller.
  • the method comprises a step in which the data receiver of the product processing system receives measured values transmitted from a data transmitter at least one of the rollers, in particular both rollers, of the roller pair.
  • the data received in this way can then be further processed and evaluated.
  • they can be fed to a control unit of the product processing system, in particular the grinding system, from where they can be passed on to an optional higher-level control system.
  • a control unit of the product processing system in particular the grinding system
  • the entire product processing system in particular the entire grinding system, or a part thereof, can be controlled and / or regulated.
  • the control unit can output a warning message if a predefined warning criterion is met.
  • the warning criterion can consist, for example, in the measured value of at least one of the sensors exceeding a limit value specified for this sensor.
  • the warning criterion can consist in the fact that the difference between the largest measured value and the smallest measured value, which are measured by a predetermined number of sensors, exceeds a predetermined limit value. If the warning criterion is met, a warning signal can be output (for example optically and / or acoustically) and / or the product processing system can be brought to a standstill (for example by the control unit).
  • the control unit can visualize the measured values recorded by the at least one sensor or data obtained therefrom.
  • the step of detecting the state of the grinding roller is particularly preferably carried out continuously during operation of the product processing system, so that any problem can be detected and remedied promptly.
  • Fig. 1 shows a schematic view of a grinding roller 1 according to the invention with a sensor 2 arranged therein.
  • the grinding roller 1 according to this embodiment has four receiving openings 1a (in Fig. 2 shown in more detail), in which a sensor 2 or a measuring device with several sensors can be arranged.
  • the receiving openings 1a are arranged symmetrically (to avoid imbalances) in the circumferential area of the roller, ie close to the outer surface of the roller, in order to determine the physical values corresponding to the roller surface.
  • Fig. 2 shows a schematic view of a receiving opening 1a of a grinding roller 1 according to the invention with a sensor 2 arranged therein.
  • the sensor 2 is located completely in the receiving opening 1a.
  • a cap 4 made of ceramic material, preferably zirconium oxide, is fixed on the head 3 of the sensor 2.
  • the cap 4 made of ceramic material closes the receiving opening 1a from the environment and thus protects the sensor 2 or prevents any product contamination due to damage to the sensor 2.
  • the cap 4 made of ceramic material is fixed with the aid of a fastening device 5, preferably a steel ring, on the outer end of the receiving opening 1a.
  • the senor 2 In order to improve the exit or reception of a radio signal, the sensor 2 according to this embodiment is surrounded in the area of its head 3 by a material 6 with high electrical conductivity, preferably a metal. According to the embodiment shown here, the material 6 with high electrical conductivity surrounds the head 3 of the sensor 2 in the form of a film or a ring.
  • Fig. 3 shows a schematic view of a cap 4 according to the invention made of ceramic material.
  • the cap 4 has an interior space (in the form of a blind hole) for receiving the sensor 2 and is designed at its closed end in such a way that a fastening device such as that in FIG Fig. 4 Ring 5 shown can be fixed.
  • Fig. 4 shows a schematic view of a fastening device 5 according to the invention, here in the form of a metal ring.
  • the fastening device 5 is designed in such a way that it is mounted on a cap 4 made of ceramic material such as that in FIG Fig. 3 Cap 4 shown can be fixed.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mahlwalze (1) zur Verwendung in einem Mahlwalzenpaar, insbesondere einem Getreidewalzenpaar, umfassend mindestens einen Sensor (2) zur Erfassung von Messwerten, die einen Zustand der Mahlwalze charakterisieren, wobei der Sensor (2) in einer Aufnahmeöffnung (1a) der Mahlwalze (1) angeordnet ist, mindestens einen Datensender (3) zur berührungslosen Übertragung der Messwerte des mindestens einen Sensors (2) an einen Datenempfänger, wobei der Sensor (2) mittels einer Kappe (4) aus Keramikmaterial in der Aufnahmeöffnung (1a) eingeschlossen ist. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Mahlwalzenpaar, eine ein derartiges Mahlwalzenpaar umfassende Produktionsanlage, eine entsprechende Kappe (4), einen Bausatz aus einer entsprechenden Kappe (4) und einer Befestigungsvorrichtung (5), sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Produktverarbeitungsanlage.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor für eine Walze eines Walzenpaars, insbesondere eines Mahlwalzenpaars wie ein Getreidewalzenpaar, wobei der Sensor in die Walze integriert und eine verbesserte Abdeckkappe aufweist.
  • Mahlwalzen, so wie sie beispielsweise in der Getreidemüllerei verwendet werden, bedürfen einer ständigen Überwachung. So kann es beispielsweise vorkommen, dass ein sogenannter Trockenlauf auftritt, bei dem benachbarte Mahlwalzen einander berühren und die Antriebsleistung des Motors unkontrolliert in Wärme umgewandelt wird. Dauert dieser Zustand zu lange an, kann die Temperatur der Mahlwalze in einen kritischen Bereich steigen und möglicherweise einen Brand verursachen.
  • Eine übliche Vorsichtsmassnahme im Stand der Technik besteht darin, die Temperatur einer Mahlwalze mit Hilfe eines oder mehrerer Sensoren zu überwachen und beim Erreichen einer zündfähigen Temperatur eine Warnmeldung auszugeben. Häufig werden hierfür optische Systeme zur Detektion der Umfangsfläche der Mahlwalze herangezogen. Problematisch hieran ist jedoch, dass diese optischen Systeme sich ausserhalb der Mahlwalzen im Produktraum befinden, durch den auch das Mahlgut strömt. Aus diesem Grunde sind derartige optische Systeme äusserst anfällig gegenüber Verschmutzungen.
  • Aus der DE 102 26 411 A1 ist es bekannt, die Temperatur der Umfangsfläche einer Mahlwalze mit Hilfe von Temperatursensoren berührungslos zu messen. Auf Grund des Abstandes zwischen Sensor und Umfangsfläche der Mahlwalze kann die tatsächliche Temperatur der Umfangsfläche zum Teil erheblich von der gemessenen Temperatur abweichen. Diese Abweichungen müssen dann basierend auf reinen Erfahrungswerten bei der Auswertung berücksichtigt werden, was umständlich und auch fehleranfällig ist.
  • Auch die DE 198 19 614 A1 offenbart Temperaturfühler, die in einem Abstand zu den Mahlwalzen angeordnet sind.
  • Des Weiteren sind auch Drucksensoren oder Sensoren zur Messung der Oberflächenbeschaffenheit einer Mahlwalze bekannt, mit deren Hilfe der Anpressdruck zwischen zwei benachbarten Mahlwalzen oder der Verschleiss einer Mahlwalze gemessen werden kann. Ferner sind beispielsweise aus der WO 2007/025395 A1 Vibrationssensoren für Mahlwalzen bekannt.
  • All diese Sensoren sind ebenfalls ausserhalb der Mahlwalzen angeordnet.
  • Zur Ausräumung der Nachteile, welche mit einer Anordnung von Sensoren ausserhalb der Mahlwalzen verbunden sind, wurde in der WO 2014/195 309 A1 vorgeschlagen, den oder die Sensoren in eine Mahlwalze zu integrieren.
  • Es war die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschriebenen Nachteile des Stands der Technik zu überwinden.
  • Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäss durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Im Detail betrifft die vorliegende Erfindung eine Mahlwalze zur Verwendung in einem Mahlwalzenpaar, insbesondere einem Getreidewalzenpaar, umfassend
    • mindestens einen Sensor zur Erfassung von Messwerten, die einen Zustand der Mahlwalze charakterisieren, wobei der Sensor in einer Aufnahmeöffnung der Mahlwalze angeordnet ist,
    • mindestens einen Datensender zur berührungslosen Übertragung der Messwerte des mindestens einen Sensors an einen Datenempfänger,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor mittels einer Kappe aus Keramikmaterial in der Aufnahmeöffnung eingeschlossen ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Mahlwalzenpaar, insbesondere Getreidewalzenpaar, umfassend mindestens eine erfindungsgemässe Mahlwalze.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Produktverarbeitungsanlage, insbesondere Getreidemühle, enthaltend mindestens ein erfindungsgemässes Mahlwalzenpaar. Alternativ kann es sich auch um eine Gutbettmühle in der Müllerei, ein Flockierwalzwerk, z.B. zur Öl-Produktion aus Ölsaaten oder zum Getreideflockieren, oder um ein Schrotwalzwerk handeln, z.B. in der Ölsaatenöl- oder Futtermittelindustrie, deren beziehungsweise dessen Walzen auch im Sinne der vorliegenden Erfindung als "Mahlwalzen" bzw. "Mahlwalzenpaare" zu verstehen sind.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemässen Produktverarbeitungsanlage, umfassend den Schritt der Erfassung des Zustands einer erfindungsgemässen Mahlwalze mittels des in der Mahlwalze angeordneten Sensors.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Sensorkappe aus Keramikmaterial, die für den Einsatz als Kappe zum Einschliessen eines Sensors in einer Aufnahmeöffnung einer Mahlwalze konfiguriert oder angepasst ist, sowie auch einen Bausatz bestehend aus einer hier beschriebenen Sensorkappe und einer Befestigungsvorrichtung, wobei diese Befestigungsvorrichtung bevorzugt aus einem Ring aus einem metallischen Material besteht.
  • Unter "Verarbeitung eines Produktes" wird im Sinne der vorliegenden Erfindung das Mahlen, Zerkleinern und/oder Flockieren von Schüttgut, insbesondere Getreide, Getreidevermahlungsprodukten und Getreideendprodukten der Müllerei oder Spezialmüllerei wie oben ausgeführt verstanden, wofür als Walzenpaare beispielsweise die weiter unten noch detaillierter beschriebenen Paare von Mahlwalzen oder Flockierwalzen eingesetzt werden können.
  • Mahlwalzen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind dafür ausgelegt, körniges Mahlgut zu vermahlen, welches üblicherweise zwischen einem Mahlwalzenpaar aus zwei Mahlwalzen geführt wird. Mahlwalzen, insbesondere die Mahlwalzen der erfindungsgemässen Mahlwalzenpaare, verfügen üblicherweise über eine im Wesentlichen unelastische Oberfläche (insbesondere an ihrer Umfangsfläche), die zu diesem Zweck beispielsweise Metall enthalten kann oder daraus bestehen kann, wie etwa Stahl, insbesondere Edelstahl. Zwischen den Mahlwalzen der Mahlwalzenpaarung besteht üblicherweise ein relativ fester und häufig hydraulisch geregelter Mahlspalt. In vielen Mahlanlagen wird das Mahlgut im Wesentlichen vertikal abwärts durch einen solchen Mahlspalt geführt. Zudem wird das Mahlgut in vielen Mahlanlagen den Mahlwalzen einer Mahlwalzenpaarung mittels seiner Schwerkraft zugeführt, wobei diese Zuführung optional pneumatisch unterstützt werden kann. Das Mahlgut ist üblicherweise körnig und bewegt sich als Fluidstrom durch den Mahlspalt. Durch diese Eigenschaften unterscheiden sich eine Mahlwalze (insbesondere eine Mahlwalze eines erfindungsgemässen Mahlwalzenpaars) und eine mindestens eine solche Mahlwalze enthaltende Mahlanlage beispielsweise von vielen Walzen, welche üblicherweise zum Transport von Papier verwendet werden.
  • Gemäss der vorliegenden Erfindung wird als Mahlgut üblicherweise pulver-, granulat- oder pelletförmiges Produkt verstanden, welches bei der Verarbeitung von Getreide, Getreidevermahlungsprodukten und Getreideendprodukten der Müllerei (insbesondere Vermählen von Weichweizen, Durum, Roggen, Mais und/oder Gerste) oder Spezialmüllerei (insbesondere Schälen und/oder Vermählen von Soja, Buchweizen, Gerste, Dinkel, Hirse/Sorghum, Pseudocerealien und/oder Hülsenfrüchten), der Herstellung von Futter für Nutz- und Haustiere, Fische und Krustentiere, der Verarbeitung von Ölsaaten, der Verarbeitung von Biomasse und Herstellung von Energiepellets, industriellen Mälzerei und Schroterei-Anlagen; der Verarbeitung von Kakaobohnen, Nüssen und Kaffeebohnen, der Herstellung von Düngemitteln, in der Pharmaindustrie oder in der Feststoffchemie Einsatz findet.
  • Mindestens eine Walze, insbesondere beide Walzen des Mahlwalzenpaars, insbesondere mindestens eine Mahlwalze, insbesondere beide Mahlwalzen des Mahlwalzenpaars, kann bzw. können beispielsweise als Glattwalze oder als Riffelwalze oder als Walzengrundkörper mit aufgeschraubten Platten ausgebildet sein. Glattwalzen können zylindrisch oder bombiert sein. Riffelwalzen können verschiedene Riffelgeometrien, wie z.B. dachförmigen oder trapezförmigen Riffelgeometrien, aufweisen und/oder an der Umfangsfläche aufgesetzte Segmente aufweisen.
  • Mindestens eine Walze, insbesondere beide Walzen des Mahlwalzenpaars, insbesondere mindestens eine Mahlwalze, insbesondere beide Mahlwalzen des Mahlwalzenpaars, kann bzw. können eine Länge im Bereich von 100 mm bis 2500 mm und einen Durchmesser im Bereich von 200 mm bis 800 mm aufweisen.
  • Die Umfangsfläche der Walze, insbesondere der Mahlwalze, ist bevorzugt unlösbar mit dem Walzenkörper verbunden und insbesondere einstückig damit ausgebildet. Dies erlaubt eine einfache Herstellung und eine zuverlässige und robuste Verarbeitung, insbesondere Vermahlung, des Produktes.
  • Der mindestens eine Sensor ist zur Erfassung von Messwerten ausgebildet, die einen Zustand mindestens einer der Walzen, insbesondere beider Walzen des Walzenpaars charakterisieren. Insbesondere kann es sich dabei um einen Zustand einer Umfangsfläche mindestens einer der Walzen, insbesondere beider Walzen des Walzenpaars handeln. Der Zustand kann beispielsweise eine Temperatur, ein Druck, eine Kraft (Kraftkomponente(n) in einer oder mehreren Richtungen), ein Verschleiss, eine Vibration, eine Deformation (Ausdehnung und/oder Auslenkweg), eine Drehgeschwindigkeit, eine Drehbeschleunigung, eine Umgebungsfeuchtigkeit, eine Position oder eine Orientierung mindestens einer der Walzen, insbesondere beider Walzen des Walzenpaars sein.
  • Mindestens eine Walze des Walzenpaars, insbesondere mindestens eine Mahlwalze des Mahlwalzenpaars, enthält mindestens einen Sensor. Wenn die Walze beim Betrieb rotiert, so rotiert auch der Sensor mit. Insbesondere ist der mindestens eine Sensor innerhalb einer Bodenfläche der Walze angeordnet. Daher befindet sich der mindestens eine Sensor nicht im Produktraum, durch den auch das Produkt, insbesondere das Mahlgut, strömt. Eine Produktverarbeitungsanlage mit mindestens einer solchen Walze, insbesondere eine Mahlanlage mit mindestens einer solchen Mahlwalze, ist somit deutlich weniger anfällig gegenüber Verschmutzungen. Zudem kann die Messung direkt in der Walze erfolgen, was die Messung deutlich präziser macht.
  • Der Sensor kann beispielsweise als MEMS-Sensor ausgebildet sein (MEMS: Micro-Electro-Mechanical System).
  • Bevorzugt steht der Sensor in Datenverbindung mit mindestens einem Datensender, wobei der Datensender zur berührungslosen Übertragung der Messwerte des mindestens einen Sensors an einen Datenempfänger ausgebildet ist. Erfindungsgemäss bevorzugt ist der Datensender an oder in derselben Walze wie der damit in Datenverbindung stehende Sensor angeordnet. Besonders bevorzugt beinhaltet der Datensender eine Antenne.
  • Die Messwerte können mit Hilfe des mindestens einen Datensenders berührungslos an einen Datenempfänger übertragen werden, der nicht Bestandteil der Walze ist. Insbesondere kann es sich um einen ruhenden Datenempfänger handeln, gegenüber dem der mindestens eine Sensor bei Rotation der Walze bewegt wird. Durch die berührungslose Übertragung können aufwendige Drehdurchführungen für Kabel vermieden werden, die ansonsten nötig wären.
  • Vorteilhafterweise enthält mindestens eine Walze, insbesondere beide Walzen, mehrere der vorstehend beschriebene Sensoren, insbesondere mindestens zwei, bevorzugt mindestens vier, weiter bevorzugt mindestens sechs Sensoren, die in der Walze enthalten sind. Weiter bevorzugt stehen mehrere Sensoren in Datenverbindung mit dem mindestens einen Datensender. Die Sensoren können an verschiedenen Positionen entlang einer Rotationsachse der Walze und/oder an verschiedenen Winkeln um diese Rotationsachse herum angeordnet sein. Je mehr Sensoren die Walze enthält und je gleichmässiger diese verteilt sind, desto aussagekräftiger sind die von ihnen erfassten Messwerte. Bevorzugt sind die Sensoren in Umfangsrichtung gleichmässig angeordnet, wodurch ein Rotationsgleichgewicht entsteht.
  • Mindestens ein Sensor kann ausgebildet sein als
    • Temperatursensor, wobei bevorzugt mehrere Temperatursensoren vorhanden sind, welche entlang einer Rotationsachse der Walze angeordnet sind, um ein Temperaturprofil entlang diese Richtung ermitteln zu können;
    • Drucksensor;
    • Kraftsensor (zur Bestimmung der Kraftkomponente(n) in einer oder mehreren Richtungen);
    • Verschleisssensor;
    • Vibrationssensor, insbesondere zum Ermitteln eines Wickelns, also einer Anhaftung des verarbeiteten Produktes an der Umfangsfläche der Walze, was Verarbeiten, insbesondere Vermahlen, an dieser Position behindert;
    • Deformationssensor (zur Bestimmung einer Ausdehnung und/oder eines Auslenkwegs);
    • Drehgeschwindigkeitssensor, insbesondere zum Ermitteln eines Stillstandes der Walze;
    • Drehbeschleunigungssensor;
    • Sensor zum Ermitteln einer Umgebungsfeuchtigkeit, der bevorzugt an einer Stirnseite der Walze angeordnet ist;
    • gyroskopischer Sensor zum Ermitteln der Position und/oder der Orientierung der Walze, insbesondere zum Ermitteln der von der Position und/oder der Orientierung abhängigen Breite eines Spaltes zwischen den beiden Walzen der Walzenpaarung sowie der Parallelität der Walzen;
    • Sensor zum Ermitteln der Breite eines Spaltes zwischen den beiden Walzen der Walzenpaarung, insbesondere eines Mahlspaltes zwischen den beiden Mahlwalzen der Mahlwalzenpaarung, beispielsweise ein in einer Stirnseite der Walze angeordneter Sensors, insbesondere ein MEMS-Sensor.
  • Erfindungsgemäss sind beliebige Kombinationen der vorstehend beschriebenen Sensoren möglich. Beispielsweise kann die Walze mehrere Temperatursensoren und Deformationssensoren enthalten. Gemäss einer weiteren Ausführungsform können alle vorhandenen Sensoren vom gleichen Typ sein, also beispielsweise als Temperatursensor ausgebildet sein. Gemäss einer weiteren Ausführungsform kann mindestens eine Walze, insbesondere beide Walzen, Sensoren verschiedener Typen enthalten.
  • Falls eine oder beide Walzen sowohl mehrere Sensoren als auch mindestens einen Datensender enthält bzw. enthalten, so ist es bevorzugt, wenn der mindestens eine Datensender zur berührungslosen Übertragung der Messwerte von mehreren der Sensoren, weiter bevorzugt von allen Sensoren, an einen Datenempfänger ausgebildet ist. Bevorzugt enthält mindestens eine Walze, insbesondere beide Walzen, jeweils höchstens nur einen einzigen, besonders bevorzugt genau einen einzigen Datensender zur berührungslosen Übertragung der Messwerte. Je weniger Datensender die Walze enthält, desto einfacher ist der Aufbau dieser Walze.
  • Insbesondere wenn mindestens eine Walze nur einen einzigen Datensender enthält, so enthält diese Walze, insbesondere beide Walzen, bevorzugt mindestens einen Multiplexer, der zur abwechselnden Übermittlung der von den Sensoren erfassten Messwerte an den Datensender angeordnet und ausgebildet ist.
  • Die berührungslose Übertragung kann beispielsweise durch Infrarotstrahlung, durch Lichtpulse, durch Radiofrequenzsignale, durch induktive Kopplung oder durch eine Kombination davon erfolgen.
  • Die berührungslose Übertragung der Messwerte umfasst hier und im Folgenden stets auch die Übertragung von Daten, welche durch eine entsprechende Verarbeitung der Messwerte gewonnen werden und die somit auf den Messwerten beruhen. Beispielsweise kann mindestens eine Walze, insbesondere beide Walzen, mindestens einen Signalwandler, insbesondere mindestens einen A/D-Wandler, zur Umwandlung der von dem mindestens einen Sensor erfassten Messwerte enthalten. In einer ersten möglichen Variante kann jedem Sensor mindestens ein Signalwandler zugeordnet sein, der die von diesem Sensor erfassten Messwerte umwandelt. Anschliessend können die umgewandelten Signale einem wie bereits oben beschriebenen Multiplexer zugeführt werden. Handelt es sich bei den Signalwandlern um einen A/D-Wandler, so kann der Multiplexer ein digitaler Multiplexer sein. In einer zweiten möglichen Variante kann der Signalwandler auch zwischen einem wie oben beschriebenen Multiplexer und dem Datensender angeordnet sein. In diesem Falle kann der Multiplexer ein analoger Multiplexer sein.
  • Bevorzugt enthält mindestens eine Walze, insbesondere beide Walzen, insbesondere ein weiter unten beschriebener Walzenkörper mindestens einer Walze, insbesondere beider Walzen, mindestens einen Energieempfänger und/oder mindestens einen Energieerzeuger. Damit kann eine Energieversorgung des mindestens einen Sensors und/oder mindestens eines Multiplexers (insbesondere mindestens eines wie oben beschriebenen Multiplexers) und/oder mindestens eines Signalwandlers (insbesondere mindestens eines wie oben beschriebenen Signalwandlers) und/oder des mindestens einen Datensenders (insbesondere des an oder in der Walze enthaltenen Datensenders) und/oder mindestens eines Datensenders einer weiter unten beschriebenen Messeinrichtung erreicht werden.
  • Insbesondere kann es sich um eine insbesondere wieder aufladbare Batterie enthält bzw. enthalten, mit deren Hilfe die genannte Energieversorgung erreicht werden kann. Herkömmliche und wieder aufladbare Batterien (Akkumulatoren) sind bekannt.
  • Alternativ kann es sich um einen induktiven Energieempfänger handeln. In dieser Variante kann der Energieempfänger beispielsweise mindestens eine Empfangsspule aufweisen, mit deren Hilfe elektromagnetische Energie induktiv eingekoppelt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Energieempfänger aber auch zum Empfang von Lichtenergie ausgebildet sein. In einer weiteren Variante kann der Energieerzeuger zur Energiegewinnung aus der Bewegung der Walze ausgebildet sein (insbesondere unter Ausnutzung von thermoelektrischen Effekten, wie z.B. des Seebeck-Effektes, Peltier-Effektes oder Thomson-Effektes, beispielsweise mit Hilfe eines Thermoelementes; oder unter Ausnutzung von Vibrationen oder Bewegungen der Walze, wie z.B. mit Hilfe mindestens eines Piezoelementes).
  • Vorteilhafterweise enthält mindestens eine Walze, insbesondere beide Walzen, mindestens eine Leiterplatte (insbesondere eine MEMS-Leiterplatte), auf welcher der mindestens eine Sensor und/oder mindestens ein Multiplexer (insbesondere mindestens ein wie oben beschriebener Multiplexer) und/oder mindestens ein Signalwandler (insbesondere mindestens ein wie oben beschriebener Signalwandler) und/oder der mindestens eine Datensender (insbesondere der an oder in der Walze enthaltene Datensender) und/oder mindestens ein Energieempfänger (insbesondere mindestens ein wie oben beschriebener Energieempfänger) und/oder mindestens ein Energieerzeuger (insbesondere mindestens ein wie oben beschriebener Energieerzeuger) angeordnet sind. Die Leiterplatte kann Messleitungen enthalten, über die die Sensoren mit dem Multiplexer verbunden sind. Eine solche Leiterplatte hat den Vorteil, dass die genannten Bauteile hierauf sehr kompakt angeordnet werden können und dass die Leiterplatte als separate Baugruppe gefertigt und zumindest in einigen Ausführungsbeispielen bei Bedarf wieder ausgetauscht werden kann.
  • Alternativ zu einer Leiterplatte können die Sensoren aber auch über einen Kabelbaum mit dem Datensender und/oder dem Multiplexer verbunden sein.
  • Erfindungsgemäss umfasst mindestens eine Walze, insbesondere beide Walzen, einen Walzenkörper mit mindestens einer Aufnahmeöffnung, in welche der Sensor insbesondere lösbar einsetzbar oder eingesetzt ist.
  • In einer anderen Ausführungsform kann es jedoch auch sinnvoll sein, wenn der Sensor unlösbar in der Aufnahmeöffnung eingesetzt ist. Auf diese Weise kann der Sensor sicherer mit dem Walzenkörper verbunden werden. Zudem kann ein unbefugtes Entfernen des Sensors verhindert werden, was die Sicherheit beeinträchtigen könnte. Der Sensor kann beispielsweise in der Aufnahmeöffnung vergossen (beispielsweise mit Hilfe eines Harzes) oder eingeschweisst sein. Hierdurch kann auch das Risiko von Explosionen vermieden, so dass insbesondere die ATEX-Leitlinien der Europäischen Union erfüllt werden können.
  • Die Aufnahmeöffnung ist erfindungsgemäss bevorzugt durch eine zylinderförmige Bohrung gebildet, die einen Durchmesser im Bereich von 5 mm bis 40 mm, bevorzugt von 5 mm bis 25 mm, besonders bevorzugt von 10 mm bis 20 mm aufweist, wobei im Öffnungsbereich der Bohrung vorzugsweise ein Bereich von 10 bis 50 mm, vorzugsweise 20 bis 40 mm, mit einem etwas grösseren Durchmesser und besonders bevorzugt einem Gewinde zur festen Aufnahme der nachstehend beschrieben Kappe aus Keramikmaterial vorgesehen ist.
  • Diese Bohrung erstreckt sich vorzugsweise parallel zu einer Rotationsachse des Walzenkörpers. Um den Zustand einer Umfangsfläche bestimmen zu können, ist die Aufnahmeöffnung bevorzugt in einem Aussenbereich des Walzenkörpers angeordnet. So kann sich die Aufnahmeöffnung beispielsweise in einem zylinderringförmigen Bereich des Walzenkörpers befinden.
  • Erfindungsgemäss bevorzugt erstreckt sich die Aufnahmeöffnung im Wesentlichen entlang der Länge des Walzenkörpers parallel zur Rotationsachse, beispielsweise entlang von mindestens 10 %, bevorzugt mindestens 20 %, besonders bevorzugt zwischen 50 % und 100% der gesamten Länge des Walzenkörpers, wobei 100% einer Durchgangsbohrung entsprechen. Bevorzugt ist die mindestens eine Aufnahmeöffnung so angeordnet, dass ein Massenausgleich berücksichtigt ist, da hierdurch auf ein Auswuchten der Walze verzichtet werden kann. Alternativ können auch zwei oder mehr Aufnahmeöffnungen vorhanden sein, die bevorzugt in Umfangsrichtung gleichmässig angeordnet sind; auch hierdurch kann auf ein Auswuchten verzichtet werden. Alternativ oder zusätzlich dazu können zwei im wesentlichen koaxiale Aufnahmeöffnungen mit weniger als 50% der gesamten Länge des Walzenkörpers mit je einem Sensor vorhanden sein. Alternativ oder zusätzlich dazu können zwei nicht-koaxiale Aufnahmeöffnungen mit je mehr als 50% der gesamten Länge des Walzenkörpers mit je einem Sensor vorhanden sein, bevorzugt an gegenüberliegenden Stirnseiten der Mahlwalze, womit mit zwei Sensoren auch der Temperaturverlauf bei Walzen, die länger als die Sensoren sind, gemessen werden kann.
  • Der Sensor ist vorzugsweise stabförmig ausgebildet. Es ist erfindungsgemäss auch möglich, mehrere Sensoren in Form einer einzigen stabförmigen Messeinrichtung anzuordnen, welche in die Aufnahmeöffnung eingebracht werden kann.
  • Gemäss der vorliegenden Erfindung wird das Problems des Stands der Technik gelöst, den Sensor sicher in der Aufnahmeöffnung der Walze anzuordnen und auch vor denkbaren extremen Betriebsbedingungen zuverlässig zu schützen und zudem eine zuverlässige Übermittlung der Funksignale des Sensors zu einem ausserhalb der Walze angeordneten Datenempfänger zu gewährleisten.
  • Dies wird erfindungsgemäss erreicht, indem der Sensor mittels einer Kappe aus Keramikmaterial in der Aufnahmeöffnung eingeschlossen ist.
  • Im Vergleich zu beispielsweise Kunststoffkappen weist die erfindungsgemässe Kappe aus Keramikmaterial eine bessere Temperaturbeständigkeit auf und ermöglicht zudem eine verbesserte Übermittlung der Funksignale des Sensors zu einem ausserhalb der Walze angeordneten Datenempfänger.
  • Als Keramikmaterial kann erfindungsgemäss jedes Keramikmaterial eingesetzt werden, das lebensmittelverträglich (gemäss den Vorschriften EN10/2011, 84/500/EWG), schlagfest (keine Materialabsplitterung unter den Betriebsbedingungen der Walze) und temperaturfest (mindestens bis zu Temperatur von 400°C) ist. Zudem sollte das erfindungsgemäss einzusetzende Keramikmaterial für elektromagnetische Wellen im relevanten Bereich der Funksignalübertragung (insbesondere bei etwa 2.4 Ghz) durchlässig sein. Erfindungsgemäss weist das Keramikmaterial eine hohe relative Permittivität auf, bevorzugt im Bereich von 5 bis 50, besonders bevorzugt im Bereich von 25 bis 30.
  • Erfindungsgemäss können als Keramikmaterial Zirkonoxid (ZrO2), Aluminiumoxid (AL2O3) oder Siliciumnitrid (Si3N4) herangezogen werden. Erfindungsgemäss besonders bevorzugt ist das Keramikmaterial Zirkonoxid (ZrO2).
  • Erfindungsgemäss bevorzugt weist die Kappe aus Keramikmaterial ein Aussengewinde, ein Innengewinde oder sowohl ein Aussengewinde als auch ein Innengewinde auf. Mit Hilfe des Innengewindes kann eine sichere Befestigung der Kappe auf dem Sensor beziehungsweise der Messeinrichtung erreicht werden. Mit Hilfe des Aussengewindes kann eine sichere Befestigung der Kappe in der Aufnahmeöffnung (wenn diese im Öffnungsbereich ein entsprechendes Gegengewinde aufweist) erreicht werden.
  • Die erfindungsgemässe Kappe aus Keramikmaterial ist vorzugsweise zylinderförmig und weist zumindest in einem Abschnitt einen Innenraum zur Aufnahme des Sensors beziehungsweise des Datensenders auf.
  • Zu einem Ende hin ist die erfindungsgemässe Kappe aus Keramikmaterial abgeschlossen, damit die Kappe, wenn sie in der Aufnahmeöffnung der Walze angeordnet ist, diese Aufnahmeöffnung zur Umgebung hin abschliesst. Dieses Ende weist vorzugsweise Teile zur Anordnung eines Werkzeugs zur Montage beziehungsweise Demontage der Kappe mit dem Sensor beziehungsweise der Messeinrichtung auf. Bei diesen Teilen kann es sich beispielsweise um Vertiefungen handeln, in welche entsprechende Komponenten des Werkzeugs fest angeordnet werden können.
  • Erfindungsgemäss bevorzugt weist die Kappe aus Keramikmaterial eine Länge im Bereich von 10 bis 50 mm, vorzugsweise 15 bis 40 mm und besonders bevorzugt 20 bis 30 mm auf. Erfindungsgemäss weiterhin bevorzugt weist die Kappe aus Keramikmaterial einen Aussendurchmesser im Bereich von 10 bis 50 mm, vorzugsweise 15 bis 40 mm und besonders bevorzugt 20 bis 30 mm auf. Erfindungsgemäss weiterhin bevorzugt weist die Kappe aus Keramikmaterial einen Innenraum zur Aufnahme des Sensors beziehungsweise des Datensenders auf, welcher eine Länge im Bereich von 5 bis 20 mm, vorzugsweise 10 bis 15 mm, und einen Durchmesser im Bereich von 10 bis 30 mm, vorzugsweise 15 bis 25 mm aufweist, wobei der Durchmesser über die Länge des Innenraums innerhalb des angegebenen Bereich variieren kann.
  • Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kappe aus Keramikmaterial zusätzlich mittels einer Befestigungsvorrichtung am äusseren Ende der Aufnahmeöffnung der Walze fixiert. Vorzugsweise handelt es sich bei dieser Befestigungsvorrichtung um einen Ring aus einem metallischen Material, beispielsweise Stahl. Die Befestigungsvorrichtung weist eine Geometrie auf, welche eine Fixierung der Befestigungsvorrichtung auf der Kappe aus Keramikmaterial und eine Fixierung in der Aufnahmeöffnung der Walze gewährleistet. Beispielsweise kann die Befestigungsvorrichtung ein Ring mit einem Aussendurchmesser im Bereich von 20 bis 30 mm und einem Innendurchmesser im Bereich von 10 bis 20 mm sein, wobei die Breite des Rings im Bereich von 3 bis 10 mm liegen sollte.
  • Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Sensor beziehungsweise der Datensender zumindest in einem Abschnitt von einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit (grösser 106 S/m), vorzugsweise einem Metall, beispielsweise Aluminium oder Kupfer, zur Verbesserung des Austritts beziehungsweise Empfangs eines Funksignals umgeben. Vorzugsweise wird dieses Material in Form einer Folie oder eines Rings bereitgestellt, welches den Sensor beziehungsweise den Datensender vorzugsweise im Kopfbereich (d.h. dem Bereich, welcher in den Innenraum der Kappe aus Keramikmaterial eingeführt wird) umgibt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Produktverarbeitungsanlage, insbesondere Getreidemühle, enthaltend mindestens ein Mahlwalzenpaar mit einer erfindungsgemässen Walze.
  • Die Produktverarbeitungsanlage für die Verarbeitung eines Produktes, insbesondere eine Mahlanlage für das Vermahlen von Mahlgut, enthält mindestens ein vorstehend beschriebenes Walzenpaar, insbesondere ein Mahlwalzenpaar. Zwischen den Walzen des Walzenpaars ist ein Spalt gebildet. Insbesondere ist zwischen den Mahlwalzen eines Mahlwalzenpaars ein Mahlspalt gebildet. Im Rahmen der Erfindung muss nur eine der beiden Walzen der Walzenpaarung erfindungsgemäss ausgebildet sein; die Erfindung erfasst jedoch auch Ausführungsformen, in denen beide Walzen des Walzenpaars erfindungsgemäss ausgebildet sind, also mindestens einen wie oben beschriebenen Sensor enthalten. Insbesondere beim Vermahlen von Mahlgut wird dieses Mahlgut im Wesentlichen vertikal abwärts durch einen solchen Mahlspalt geführt. Zudem wird insbesondere beim Vermahlen von Mahlgut dieses Mahlgut den Mahlwalzen bevorzugt mittels seiner Schwerkraft zugeführt, wobei dies optional pneumatisch unterstützt werden kann. Das Produkt, insbesondere das Schüttgut, insbesondere das Mahlgut, kann körnig sein und sich als Fluidstrom durch den Mahlspalt bewegen.
  • Zusätzlich kann die Produktverarbeitungsanlage mindestens einen insbesondere ruhenden Datenempfänger zum Empfangen der vom Datensender mindestens einer der Walzen, insbesondere beider Walzen, des Walzenpaars übertragenen Messwerte aufweisen. Mit einer solchen Produktverarbeitungsanlage können die bereits oben beschriebenen Vorteile erreicht werden. Insbesondere wenn die Mahlanlage mehrere verschiedene Walzenpaare enthält, denen das Produkt aus dem gleichen Produkteinlass zugeführt wird, kann es vorteilhaft sein, wenn nur eines der Walzenpaare erfindungsgemäss ausgebildet ist.
  • Bei der Mahlanlage kann es sich beispielsweise um einen einzelnen Walzenstuhl einer Getreidemühle oder auch um eine ganze Getreidemühle mit mindestens einem Walzenstuhl handeln, wobei mindestens ein Walzenstuhl mindestens eine vorstehend beschriebene Mahlwalze enthält. Alternativ kann es sich um eine Gutbettmühle in der Müllerei, ein Flockierwalzwerk zur Öl-Produktion aus Ölsaaten oder ein Schrotwalzwerk in der Öl- oder Futtermittelindustrie handeln.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Produktverarbeitungsanlage, umfassend den Schritt der Erfassung des Zustands einer erfindungsgemässen Mahlwalze mittels des in der Mahlwalze angeordneten Sensors.
  • Das Verfahren umfasst einen Schritt, in dem mit dem Datenempfänger der Produktverarbeitungsanlage von einem Datensender mindestens einer der Walzen, insbesondere beider Walzen, des Walzenpaars übertragene Messwerte empfangen werden.
  • Die somit empfangenen Daten können anschliessend weiterverarbeitet und ausgewertet werden. Zu diesem Zweck können sie einer Steuereinheit der Produktverarbeitungsanlage, insbesondere der Mahlanlage, zugeführt werden, von wo aus sie noch weiter an ein optionales übergeordnetes Leitsystem weitergegeben werden können. Mit Hilfe der Steuereinheit und/oder des Leitsystem kann die gesamte Produktverarbeitungsanlage, insbesondere die gesamte Mahlanlage, oder ein Teil davon gesteuert und/oder geregelt werden.
  • Insbesondere kann von der Steuereinheit eine Warnmeldung ausgegeben werden, falls ein vorgegebenes Warnkriterium erfüllt ist. Das Warnkriterium kann beispielsweise darin bestehen, dass der Messwert mindestens eines der Sensoren einen für diesen Sensor vorgegebenen Grenzwert überschreitet. In einer anderen Variante kann das Warnkriterium darin bestehen, dass die Differenz zwischen dem grössten Messwert und dem kleinsten Messwert, die von einer vorgegebenen Menge von Sensoren gemessen werden, einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt. Falls das Warnkriterium erfüllt ist, kann ein Warnsignal ausgegeben werden (beispielsweise optisch und/oder akustisch) und/oder die Produktverarbeitungsanlage kann zum Stillstand gebracht werden (beispielsweise durch die Steuereinheit). Ausserdem kann die Steuereinheit die von dem mindestens einen Sensor erfassten Messwerte oder daraus gewonnene Daten visualisieren.
  • Erfindungsgemäss besonders bevorzugt wird der Schritt der Erfassung des Zustands der Mahlwalze kontinuierlich während des Betriebs der Produktverarbeitungsanlage durchgeführt, sodass ein etwaiges Problem zeitnah erfasst und behoben werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf nicht einschränkende Ausführungsbeispiele und Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Ansicht einer erfindungsgemässen Mahlwalze mit darin angeordnetem Sensor
    Fig. 2
    eine schematische Ansicht einer Aufnahmeöffnung einer erfindungsgemässen Mahlwalze mit darin angeordnetem Sensor
    Fig. 3
    eine schematische Ansicht einer erfindungsgemässen Kappe aus Keramikmaterial
    Fig. 4
    eine schematische Ansicht einer erfindungsgemässen Befestigungsvorrichtung
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemässen Mahlwalze 1 mit darin angeordnetem Sensor 2. Derartige Mahlwalzen 1 sind hinlänglich bekannt. Die Mahlwalze 1 gemäss dieser Ausführungsform weist vier Aufnahmeöffnungen 1a (in Fig. 2 näher gezeigt) auf, in welche ein Sensor 2 oder eine Messeinrichtung mit mehreren Sensoren angeordnet werden kann. Die Aufnahmeöffnungen 1a befinden sich symmetrisch angeordnet (zur Vermeidung von Unwuchten) im Umfangbereich der Walze, d.h. nah an der Mantelfläche der Walze, um die der Walzenoberfläche entsprechenden physikalischen Werte zu ermitteln.
  • Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Aufnahmeöffnung 1a einer erfindungsgemässen Mahlwalze 1 mit darin angeordnetem Sensor 2. Der Sensor 2 befindet sich vollständig in der Aufnahmeöffnung 1a. Auf dem Kopf 3 des Sensors 2 ist eine Kappe 4 aus Keramikmaterial, vorzugsweise Zirkonoxid, fixiert. Die Kappe 4 aus Keramikmaterial schliesst die Aufnahmeöffnung 1a von der Umgebung ab und schützt somit den Sensor 2 beziehungsweise verhindert etwaige Produktverunreinigungen aufgrund einer Beschädigung des Sensors 2.
  • Die Kappe 4 aus Keramikmaterial ist mit Hilfe einer Befestigungsvorrichtung 5, vorzugsweise einem Stahlring, am äusseren Ende der Aufnahmeöffnung 1a fixiert.
  • Zur Verbesserung des Austritts beziehungsweise Empfangs eines Funksignals ist der Sensor 2 gemäss dieser Ausführungsform im Bereich seines Kopfes 3 von einem Material 6 mit hoher elektrischer Leitfähigkeit umgeben, vorzugsweise einem Metall. Gemäss der hier gezeigten Ausführungsform umgibt das Material 6 mit hoher elektrischer Leitfähigkeit den Kopf 3 des Sensors 2 in Form einer Folie oder eines Rings.
  • Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemässen Kappe 4 aus Keramikmaterial. Die Kappe 4 weist einen Innenraum (in Form einer Blindbohrung) zur Aufnahme des Sensors 2 auf und ist an ihrem geschlossenen Ende derart ausgestaltet, dass darauf eine Befestigungsvorrichtung wie der in Fig. 4 gezeigte Ring 5 fixiert werden kann.
  • Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemässen Befestigungsvorrichtung 5, hier in Form eines Metallrings. Die Befestigungsvorrichtung 5 ist derart ausgestaltet, dass sie auf einer Kappe 4 aus Keramikmaterial wie der in Fig. 3 gezeigten Kappe 4 fixiert werden kann.

Claims (15)

  1. Mahlwalze (1) zur Verwendung in einem Mahlwalzenpaar, insbesondere einem Getreidewalzenpaar, umfassend
    - mindestens einen Sensor (2) zur Erfassung von Messwerten, die einen Zustand der Mahlwalze charakterisieren, wobei der Sensor (2) in einer Aufnahmeöffnung (1a) der Mahlwalze (1) angeordnet ist,
    - mindestens einen Datensender (3) zur berührungslosen Übertragung der Messwerte des mindestens einen Sensors (2) an einen Datenempfänger,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) mittels einer Kappe (4) aus Keramikmaterial in der Aufnahmeöffnung (1a) eingeschlossen ist.
  2. Mahlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (4) aus Keramikmaterial mittels einer Befestigungsvorrichtung (5) am äusseren Ende der Aufnahmeöffnung (1a) fixiert ist.
  3. Mahlwalze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Befestigungsvorrichtung (5) um einen Ring aus einem metallischen Material handelt.
  4. Mahlwalze nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (4) aus Keramikmaterial aus Zirkonoxid (ZrO2) gefertigt ist.
  5. Mahlwalze nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) zumindest in einem Abschnitt von einem Material (6) mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, vorzugsweise einem Metall, zur Verbesserung des Austritts beziehungsweise Empfangs eines Funksignals umgeben ist.
  6. Mahlwalze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) im Bereich seines Kopfes (3) von dem Material (6) mit hoher elektrischer Leitfähigkeit umgeben ist.
  7. Mahlwalze nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (6) mit hoher elektrischer Leitfähigkeit den Sensor (2) in Form einer Folie oder eines Rings umgibt.
  8. Mahlwalze nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) mindestens eine Einheit zur Energieversorgung des Sensors (2) aufweist, vorzugsweise eine Batterie.
  9. Mahlwalze nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) mindestens ein elektronisches Bauteil zur Datenübermittlung, Signalumwandlung oder beidem aufweist.
  10. Mahlwalzenpaar, insbesondere Getreidewalzenpaar, umfassend mindestens eine Mahlwalze (1) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9.
  11. Produktverarbeitungsanlage, insbesondere Getreidemühle, enthaltend mindestens ein Mahlwalzenpaar gemäss Anspruch 10.
  12. Verfahren zum Betreiben einer Produktverarbeitungsanlage gemäss Anspruch 11, umfassend den Schritt der Erfassung des Zustands einer Mahlwalze (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8 mittels des in der Mahlwalze (1) angeordneten Sensors (2) .
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Erfassung des Zustands der Mahlwalze (1) kontinuierlich während des Betriebs der Produktverarbeitungsanlage durchgeführt wird.
  14. Sensorkappe (4) aus Keramikmaterial, die für den Einsatz als Kappe (4) zum Einschliessen eines Sensors (2) in einer Aufnahmeöffnung (1a) einer Mahlwalze (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9 konfiguriert oder angepasst ist.
  15. Bausatz, bestehend aus einer Sensorkappe (4) nach Anspruch 14 und einer Befestigungsvorrichtung (5), insbesondere einer Befestigungsvorrichtung (5) bestehend aus einem Ring aus einem metallischen Material.
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