WO2011085717A1 - Device and method for monitoring the compacting of a coal filling - Google Patents

Device and method for monitoring the compacting of a coal filling Download PDF

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WO2011085717A1
WO2011085717A1 PCT/DE2011/000018 DE2011000018W WO2011085717A1 WO 2011085717 A1 WO2011085717 A1 WO 2011085717A1 DE 2011000018 W DE2011000018 W DE 2011000018W WO 2011085717 A1 WO2011085717 A1 WO 2011085717A1
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coal
measuring device
solidification
ramming
tamping
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PCT/DE2011/000018
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Franz Steiner
Thorsten Hoffmann
Stefan Schneider
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Flsmidth A/S
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B45/00—Other details
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B45/00—Other details
    • C10B45/02—Devices for producing compact unified coal charges outside the oven

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling the solidification of a coal bed in the production of a zukokenden coal cake by
  • the invention further relates to a method for controlling the solidification of a coal cake.
  • coal mixtures are used from different coals, which have a different origin, which were exposed to different weather conditions and worked up differently and have correspondingly different compositions, grain sizes and moisture content.
  • Pounding elements are based on experience. After being added to the mold, the coal bed is successively solidified with the tamping elements for a fixed period of time, then coal is again placed on the solidified block, thus gradually forming the coal cake.
  • the object of the invention is to improve the quality of the coal cake.
  • the object is achieved by a measuring device for determining a measured value which is characteristic of the interaction of a ramming element with the coal bed and which depends on the solidification of the bed of coal.
  • the coal is loose. Under the impulse action, the carbon grains deform and the bed is gradually compacted and solidified. With increasing solidification of the coal cake, the movement of the tamping element changes during and after the impact. While it is slowed down at the beginning of the loose coal under plastic deformation of the carbon grains still relatively strong, with increasing compression of the elastic abutting portion of the tamping element increases more and more and its kinetic energy is less and less used for plastic deformation. The ramming element retains an ever greater proportion of the kinetic energy and bounces back.
  • the measuring device Based on the knowledge obtained by the measuring device on the strength of the coal cake, it can be determined during solidification, whether the coal cake has already been sufficiently solidified.
  • the number of pulses to be delivered to the coal cake can be adjusted to the actual firmness of the coal cake. Further, it can be prevented that the coal cake is further tamped after reaching a sufficiently high strength and so the process time is unnecessarily prolonged, and also the risk is reduced that the coal cake is crushed by the impulse application.
  • New, as yet unknown mixtures of different types of coal can be solidified in a controlled manner.
  • the measuring device is provided in one embodiment of the invention for detecting one or more kinematic variables and / or a plurality of measured values of a kinematic variable of the tamping element.
  • the strength can be determined on the basis of the movement sequence of the tamping element, on the basis of the speed and / or acceleration or deceleration of the tamping element before, during and / or after impact, and / or on the basis of the extreme value of the acceleration or deceleration.
  • the speed of the tamping element changes with increasing Hardening of the coal cake faster and faster. Accordingly, the tamping element is braked within an ever shorter period of time, if necessary - in the case of elastic shock - its direction of movement reversed and the maximum acceleration ever greater.
  • the period of time during which the ramming element is decelerated and the maximum acceleration of the ramming element are measures of the strength of the coal cake.
  • the ratio of the speed of the ramming element to that before impacting is a measure of the strength of the block.
  • the ramming element emits less and less energy through plastic deformation by striking the block.
  • the ram recovers from the block at an ever-increasing rate.
  • the height that the ramming element reaches when jumping back could also be a measure of the strength of the block.
  • the measuring device is provided for determining the length of the Abbremsweges the tamping element.
  • the time of the impact is the moment in which the speed of the tamping element abruptly changes.
  • the subsequently covered distance is a measure of how far the ramming element compresses the coal charge or the block and thus also a measure of their or its strength.
  • the measuring device determines the value dependent on the consolidation from a plurality of possibly weighted measured values.
  • the device has a control which, depending on the measured values, regulates the size of the action of the ramming element on the coal bed and / or the addition of coal into the mold. If the ramming element is a monkey hammer, it is regulated with which
  • Frequency he lifted and dropped again and / or from what height he is dropped. If a hydraulically, pneumatically or electrically driven hammer is used, the size of the pulses can be adjusted in addition to the beat frequency.
  • the device is in one Particularly preferred embodiment of the invention for an optical measurement provided.
  • the device comprises a camera with which the movement of the ramming element is filmed.
  • a marking and / or a scaling is preferably provided on the ramming element.
  • the device comprises a laser Doppler vibrometer.
  • a laser beam is directed onto the surface of the ramming element.
  • the movement sequence of the tamping element is determined in an interferometric manner in a manner known per se.
  • the measurement can be done in the direction of movement or perpendicular thereto. If the laser beam is directed onto its surface in the direction in which the tamping element moves, a vibrometer provided for a one-point measurement is used. In order to determine the movement of the tamping element from a direction perpendicular to the direction of movement of the tamping element, a laser Doppler vibrometer provided for a measurement in a surface plane is used.
  • the camera, the laser Doppler vibrometer or the acceleration sensor is connected to a computer, the filmed motion or the measurements by means of software with the strength of the formed
  • the controller uses this information and regulates depending on the impulse and / or the coal dosage.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention in side view
  • FIG. 3 shows the device according to the invention according to FIG. 1 in another side view
  • 4 shows another device according to the invention in the side view of FIG. 3
  • Fig. 5 shows a further device according to the invention in the side view
  • Fig. 1 shows a box-shaped, upwardly open mold 1, which has a solid base plate and is provided for receiving a bed of coal 2.
  • a hammer device is arranged, which comprises a horizontal bar 8, on which several drop hammers 3 are guided in such a way that they can be lifted and dropped again.
  • the horizontal bar 8 is adjustable in height.
  • the drop hammers 3 are arranged side by side so that they cover with their underside almost the entire surface of the coal bed 2, when they are placed on them.
  • Fig. 3 shows a device according to the invention with a measuring device 4 for detecting the movement sequence of the falling hammer 3.
  • the device 4 comprises a laser Doppler vibrometer 6, which is provided for a measurement in a surface plane and its laser beams 1 1 on a side surface of the drop hammer 3 are directed.
  • the laser Doppler vibrometer 6 is rigidly connected to the horizontal bar 8 (not shown here). With the laser Doppler vibrometer 6, the speed and / or the acceleration of the drop hammer 3 can be determined.
  • the device 4 also has a computer 13 connected to the laser Doppler vibrometer 6, which is set up to evaluate the data supplied by the laser Doppler vibrometer 6, and a controller 9 for the hammer device, which is connected to the computer 13 provided data.
  • coal 2 is first poured into the mold 1 and then started with the pulse application by the hammers 3. With the device 4 while the movement of the falling hammer 3 is detected and determined by evaluating this information, the strength of a forming block. As shown in Fig. 2a and b, the falling hammer 3 penetrates the beginning of the compression of the loose bed 2 something in the coal bed 2 a. The coal bed 2 is packed ever denser with plastic deformation of the carbon particles. When the hammer 3 on the coal charge 2, this is braked accordingly.
  • Fig. 6a shows in a diagram the dependence of the velocity v of the falling hammer 3 from the time t, before, during and after the impact at time A on the coal bed 2 in the event that a large part of the pulse of the drop hammer 3 in plastic deformation the coal bed 2 is converted.
  • the acceleration shown in Fig. 6b shows until the monkey is completely decelerated and then is zero.
  • a block is formed and the carbon grains deform less and less.
  • the plastic impact fraction decreases more and more, and the fall hammer 3 is slowed down less and less during the impact.
  • the elastic impact component accordingly increases more and more.
  • the strength of the block can be determined on the basis of the speed and / or acceleration profile or the maximum acceleration of the drop hammer.
  • the strength can also be determined by measurements of the ratio of the amount of maximum speed of the drop hammer 3 to that after impact. It is also dependent from the speed of the drop hammer 3 before impact, the height reached by the fall hammer 3 when springing back, is a measure of the strength.
  • control 9 causes the refilling of coal to form another layer of the coal cake.
  • the hammer device is accordingly brought into a higher position.
  • the controller can additionally be designed such that, depending on the degree of consolidation of the coal cake, it can also set the frequency and / or the magnitude of the impulse application by the drop hammers 3. It is also conceivable that it also regulates the amount of coal to be added.
  • coal and the subsequent solidification is continued until a sufficient height of the coal cake is determined on the basis of the position of the hammer device and the impact height of the drop hammer 3 on the forming block.
  • the coal cake is then placed in the coke oven.
  • the devices 4a and 4b shown in FIGS. 4 and 5 can also be used to detect the movement sequence.
  • the movement sequence of the drop hammer 3 is determined with a laser Doppler vibrometer 6a, which measures in the direction of movement of the drop hammer.
  • a laser beam 1 l a is directed to the top of the fall hammer 3.
  • the movement sequence can also be detected with a camera 5, which films the movement of the drop hammer 3 from the side.
  • a marking 10 is arranged on the ramming element 3 in the region 12 detected by the camera 5.
  • a scaling can be attached on the monkey 3.
  • the movement sequence can be determined, for example, as a function of scaling points moving past a filmed area.
  • the movement of hydraulically, pneumatically or electrically driven hammers, a pressing element known from DE 10 2006 029 768 or a striking plate described in DE 10 2006 030 524 can also be determined with the device 4,4a and 4b according to the invention.
  • an acceleration sensor is also suitable for detecting the course of movement of the drop hammer 3 shown here, the driven hammers and the latter pressing element and the striking plate. This could be attached directly to a ramming element and send measurement data by radio to the computer 13.
  • the device according to the invention can be provided with a plurality of devices 4, 4a and 4b, so that the motion sequences of a plurality of tamping elements can be determined.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

The invention relates to a device for monitoring the compacting of a coal filling (2) in the production of a coal cake to be coked by stamping the coal filling (2) in a mold (1), the device having a measuring apparatus for determining a measured value that is characteristic of the interaction of a stamping element (3) with the coal filling (2) and that depends on the compacting of the coal filling (2). The measuring apparatus (4) is intended to detect one or more kinematic variables and/or a plurality of measured values of a kinematic variable of the stamping element (3).

Description

Beschreibung: „Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle der Verfestigung einer Kohleschüttung"  Description: "Apparatus and method for controlling the solidification of a coal bed"
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontrolle der Verfestigung einer Kohleschüttung bei der Herstellung eines zu verkokenden Kohlekuchens durch The invention relates to a device for controlling the solidification of a coal bed in the production of a zukokenden coal cake by
Stampfen der Kohleschüttung in einer Form. Pounding the coal bedding in a mold.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Kontrolle der Verfestigung eines Kohlekuchens. The invention further relates to a method for controlling the solidification of a coal cake.
Zur Herstellung des Kokskohlekuchens werden Kohlemischungen aus verschiedenen Kohlen verwendet, die eine unterschiedliche Herkunft haben, die unterschiedlichen Witterungen ausgesetzt sowie unterschiedlich aufgearbeitet wurden und entsprechend unterschiedliche Zusammensetzungen, Körnungen und Feuchtgehalte aufweisen. Das Mischverhältnis der Kohlen sowie die Dauer und Intensität einer mechanischen Behandlung der Kohleschüttungen mit den To produce the Kokskohlekuchens coal mixtures are used from different coals, which have a different origin, which were exposed to different weather conditions and worked up differently and have correspondingly different compositions, grain sizes and moisture content. The mixing ratio of the coals and the duration and intensity of a mechanical treatment of the coal beds with the
Stampfelementen beruhen auf Erfahrungswerten. Nach der Zugabe in die Form wird die Kohleschüttung sukzessive über einen festgesetzten Zeitraum mit den Stampfelementen verfestigt, anschließend wieder Kohle auf den verfestigten Block gegeben und so nach und nach der Kohlekuchen geformt. Pounding elements are based on experience. After being added to the mold, the coal bed is successively solidified with the tamping elements for a fixed period of time, then coal is again placed on the solidified block, thus gradually forming the coal cake.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Qualität des Kohlekuchens zu ver- bessern. The object of the invention is to improve the quality of the coal cake.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Messeinrichtung zur Ermittlung einer für die Wechselwirkung eines Stampfelements mit der Kohleschüttung charakteristischen, von der Verfestigung der Kohleschüttung abhängigen Mess- werts gelöst. According to the invention, the object is achieved by a measuring device for determining a measured value which is characteristic of the interaction of a ramming element with the coal bed and which depends on the solidification of the bed of coal.
Zu Beginn der Verdichtung liegt die Kohle locker auf. Unter der Impulseinwirkung verformen sich die Kohlekörner und die Schüttung wird nach und nach verdichtet und verfestigt. Mit zunehmender Verfestigung des Kohlekuchens ändert sich der Bewegungsablauf des Stampfelements beim und nach dem Aufschlag. Während es zu Beginn von der lockeren Kohle unter plastischer Verformung der Kohlekörner noch relativ stark abgebremst wird, nimmt mit zunehmender Verdichtung der elastische Stoßanteil des Stampfelements immer mehr zu und seine kinetische Energie wird immer weniger zur plastischen Verformung genutzt. Das Stampfelement behält einen immer größeren Anteil der kinetischen Energie und springt zurück. At the beginning of the compression, the coal is loose. Under the impulse action, the carbon grains deform and the bed is gradually compacted and solidified. With increasing solidification of the coal cake, the movement of the tamping element changes during and after the impact. While it is slowed down at the beginning of the loose coal under plastic deformation of the carbon grains still relatively strong, with increasing compression of the elastic abutting portion of the tamping element increases more and more and its kinetic energy is less and less used for plastic deformation. The ramming element retains an ever greater proportion of the kinetic energy and bounces back.
Anhand der Kenntnisse, die mittels der Messeinrichtung über die Festigkeit des Kohlekuchens erlangt werden, lässt sich während der Verfestigung feststellen, ob der Kohlekuchen schon ausreichend verfestigt worden ist. Die Anzahl der auf den Kohlekuchen abzugebenden Impulse kann an die tatsächliche Festigkeit des Kohlekuchens angepasst werden. Ferner kann verhindert werden, dass der Kohlekuchen nach Erreichen einer ausreichend hohen Festigkeit weiter gestampft wird und so die Verfahrensdauer unnötig verlängert wird, und auch die Gefahr verringert wird, dass der Kohlekuchen durch die Impulsbeaufschlagung zerschlagen wird.  Based on the knowledge obtained by the measuring device on the strength of the coal cake, it can be determined during solidification, whether the coal cake has already been sufficiently solidified. The number of pulses to be delivered to the coal cake can be adjusted to the actual firmness of the coal cake. Further, it can be prevented that the coal cake is further tamped after reaching a sufficiently high strength and so the process time is unnecessarily prolonged, and also the risk is reduced that the coal cake is crushed by the impulse application.
Neue, noch unbekannte Mischungen von verschiedenen Kohlesorten können kontrollierter verfestigt werden.  New, as yet unknown mixtures of different types of coal can be solidified in a controlled manner.
Ferner können Information darüber gewonnen werden, ob eine Einrichtung, an der das Stampfelement befestigt ist und die das Stampfelement bewegt, wie vorgesehen funktioniert oder ggf. Reparaturen durchzuführen sind. Furthermore, information can be obtained as to whether a device to which the ramming element is attached and which moves the ramming element, works as intended or if necessary to carry out repairs.
Zur Bestimmung der Festigkeit der Kohleschüttung bzw. eines sich bildenden Blocks ist die Messeinrichtung in einer Ausgestaltung der Erfindung zur Erfassung einer oder mehrerer kinematischer Größen und/oder mehrerer Messwerte einer kinematischen Größe des Stampfelements vorgesehen. In order to determine the strength of the coal bed or a forming block, the measuring device is provided in one embodiment of the invention for detecting one or more kinematic variables and / or a plurality of measured values of a kinematic variable of the tamping element.
Die Festigkeit kann anhand des Bewegungsablaufs des Stampfelements, anhand der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung bzw. Abbremsung des Stampfelements vor, bei und/oder nach dem Aufschlagen, und/oder anhand des Extremwertes der Beschleunigung bzw. Abbremsung, bestimmt werden. The strength can be determined on the basis of the movement sequence of the tamping element, on the basis of the speed and / or acceleration or deceleration of the tamping element before, during and / or after impact, and / or on the basis of the extreme value of the acceleration or deceleration.
Während das Stampfelement von der lockeren Kohleschüttung noch relativ stark abgebremst wird und sich seine Geschwindigkeit bei und nach dem Aufschlagen noch verhältnismäßig langsam ändert und entsprechend die Beschleunigung relativ langsam größer wird und einen verhältnismäßig geringen Maximalwert erreicht, ändert sich die Geschwindigkeit des Stampfelements mit zunehmender Verfestigung des Kohlekuchens immer schneller. Entsprechend wird das Stampfelement innerhalb eines immer kürzeren Zeitraums abgebremst, ggf. - beim elastischen Stoß - seine Bewegungsrichtung umgekehrt und die maximale Beschleunigung immer größer. While the ramming of the loose coal bed is still relatively slowed down and its speed changes relatively slowly during and after impact and accordingly the acceleration is relatively slow larger and reaches a relatively low maximum value, the speed of the tamping element changes with increasing Hardening of the coal cake faster and faster. Accordingly, the tamping element is braked within an ever shorter period of time, if necessary - in the case of elastic shock - its direction of movement reversed and the maximum acceleration ever greater.
Entsprechend sind der Zeitraum, während dem das Stampfelement abgebremst wird, und die maximale Beschleunigung des Stampfelements Maße für die Festigkeit des Kohlekuchens. Accordingly, the period of time during which the ramming element is decelerated and the maximum acceleration of the ramming element are measures of the strength of the coal cake.
Außerdem ist das Verhältnis der Geschwindigkeit des Stampfelements zu derjenigen vor dem Aufschlagen ein Maß für die Festigkeit des Blocks. Mit zunehmen- der Festigkeit des Blocks gibt das Stampfelement durch das Aufschlagen auf den Block immer weniger Energie durch plastische Verformung ab. Da der elastische Stoßanteil immer größer wird, springt das Stampfelement mit immer größer werdender Geschwindigkeit von dem Block zurück.  In addition, the ratio of the speed of the ramming element to that before impacting is a measure of the strength of the block. With increasing strength of the block, the ramming element emits less and less energy through plastic deformation by striking the block. As the elastic portion of the impact increases, the ram recovers from the block at an ever-increasing rate.
Entsprechend könnte auch die Höhe, die das Stampfelement beim Zurück- springen erreicht, ein Maß für die Festigkeit des Blocks sein. Accordingly, the height that the ramming element reaches when jumping back could also be a measure of the strength of the block.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Messeinrichtung zur Ermittlung der Länge des Abbremsweges des Stampfelements vorgesehen. Der Zeitpunkt des Aufschlags ist der Moment, in dem sich die Geschwindigkeit des Stampfelements schlagartig ändert. Die anschließend zurückgelegte Strecke ist ein Maß dafür, wie weit das Stampfelement die Kohleschüttung bzw. den Block zusammendrückt und somit auch ein Maß für ihre bzw. seine Festigkeit. In one embodiment of the invention, the measuring device is provided for determining the length of the Abbremsweges the tamping element. The time of the impact is the moment in which the speed of the tamping element abruptly changes. The subsequently covered distance is a measure of how far the ramming element compresses the coal charge or the block and thus also a measure of their or its strength.
Zweckmäßigerweise ermittelt die Messeinrichtung den von der Festigung abhängi- gen Wert aus mehreren, ggf. gewichteten, Messwerten. Expediently, the measuring device determines the value dependent on the consolidation from a plurality of possibly weighted measured values.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Steuerung auf, die abhängig von den Messwerten die Größe der Einwirkung des Stampfelements auf die Kohleschüttung und/oder die Zugabe von Kohle in die Form regelt. Handelt es sich bei Stampfelement um einen Fallhammer, wird geregelt, mit welcher In one embodiment of the invention, the device has a control which, depending on the measured values, regulates the size of the action of the ramming element on the coal bed and / or the addition of coal into the mold. If the ramming element is a monkey hammer, it is regulated with which
Frequenz er gehoben und wieder fallengelassen und/oder aus welcher Höhe er fallengelassen wird. Wird ein hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch angetriebener Hammer verwendet, lässt sich neben der Schlagfrequenz auch die Größe der Impulse einstellen.  Frequency he lifted and dropped again and / or from what height he is dropped. If a hydraulically, pneumatically or electrically driven hammer is used, the size of the pulses can be adjusted in addition to the beat frequency.
Während es vorstellbar wäre, die Bewegung des Stampfelements mechanisch oder mit einem Beschleunigungssensor zu bestimmen, ist die Einrichtung in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung für eine optische Messung vorgesehen. While it would be conceivable to determine the movement of the ramming element mechanically or with an acceleration sensor, the device is in one Particularly preferred embodiment of the invention for an optical measurement provided.
Zweckmäßigerweise umfasst die Einrichtung eine Kamera, mit der die Bewegung des Stampfelementes gefilmt wird. Um die Bewegung einfach und genau erfassen zu können, ist auf dem Stampfelement vorzugsweise eine Markierung und/oder eine Skalierung vorgesehen. Conveniently, the device comprises a camera with which the movement of the ramming element is filmed. In order to detect the movement simply and accurately, a marking and / or a scaling is preferably provided on the ramming element.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Einrichtung ein Laser-Doppler-Vibrometer. Zur Erfassung des Bewegungsablaufs wird ein Laserstrahl auf die Oberfläche des Stampfelements gerichtet. Anhand der Reflexion des Laserstrahls und einer Überlagerung mit einem Messstrahl wird in an sich bekannter Weise interferometrisch der Bewegungsablauf des Stampfelementes, insbesondere auch seine Bewegungsrichtung, bestimmt. In the preferred embodiment of the invention, the device comprises a laser Doppler vibrometer. To detect the movement, a laser beam is directed onto the surface of the ramming element. On the basis of the reflection of the laser beam and an overlay with a measuring beam, the movement sequence of the tamping element, in particular its direction of movement, is determined in an interferometric manner in a manner known per se.
Die Messung kann in der Bewegungsrichtung oder senkrecht dazu erfolgen. Wird der Laserstrahl in der Richtung, in der sich das Stampfelement bewegt, auf dessen Oberfläche gerichtet, wird ein für eine Ein-Punkt-Messung vorgesehenes Vibro- meter verwendet. Zur Bestimmung der Bewegung des Stampfelements aus einer zur Bewegungsrichtung des Stampfelements senkrechten Richtung wird ein für eine Messung in einer Oberflächenebene vorgesehenes Laser-Doppler-Vibrometer verwendet. The measurement can be done in the direction of movement or perpendicular thereto. If the laser beam is directed onto its surface in the direction in which the tamping element moves, a vibrometer provided for a one-point measurement is used. In order to determine the movement of the tamping element from a direction perpendicular to the direction of movement of the tamping element, a laser Doppler vibrometer provided for a measurement in a surface plane is used.
Zweckmäßigerweise ist die Kamera, das Laser-Doppler-Vibrometer oder der Beschleunigungssensor mit einem Computer verbunden, der die gefilmte Bewegung bzw. die Messungen mit Hilfe einer Software mit der Festigkeit des gebildetenConveniently, the camera, the laser Doppler vibrometer or the acceleration sensor is connected to a computer, the filmed motion or the measurements by means of software with the strength of the formed
Blocks in Beziehung setzt. Die Steuerung greift auf diese Informationen zurück und regelt in Abhängigkeit davon die Impulsbeaufschlagung und/oder die Kohledosierung. Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch: Blocks. The controller uses this information and regulates depending on the impulse and / or the coal dosage. The invention will now be explained in more detail with reference to embodiments and the accompanying, relating to these embodiments drawings. They show schematically:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Seitenansicht, 1 shows a device according to the invention in side view,
Fig. 2 eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 2 is a detail view of the device according to the invention,
Fig. 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Fig. 1 in einer anderen Seitenansicht, Fig. 4 eine andere erfindungsgemäße Vorrichtung in der Seitenansicht nach Fig. 3, 3 shows the device according to the invention according to FIG. 1 in another side view, 4 shows another device according to the invention in the side view of FIG. 3,
Fig. 5 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung in der Seitenansicht nach  Fig. 5 shows a further device according to the invention in the side view
Fig. 3, und  Fig. 3, and
Fig. 6 Geschwindigkeit und Beschleunigung eines Stampfelements in Fig. 6 speed and acceleration of a ramming element in
Abhängigkeit von der Zeit in Diagrammen.  Dependence on time in charts.
Fig. 1 zeigt eine kastenförmige, nach oben offene Form 1 , die eine massive Basisplatte aufweist und für die Aufnahme einer Schüttung 2 aus Kohle vorgesehen ist. Innerhalb der Form ist eine Hammereinrichtung angeordnet, die einen horizontalen Balken 8 umfasst, an dem mehrere Fallhämmer 3 derart geführt sind, dass sie angehoben und wieder fallengelassen werden können. Der horizontale Balken 8 ist in seiner Höhe verstellbar. Die Fallhämmer 3 sind derart nebeneinander angeordnet, dass sie mit ihrer Unterseite nahezu die gesamte Oberfläche der Kohle- schüttung 2 abdecken, wenn sie auf sie aufgesetzt werden. Fig. 1 shows a box-shaped, upwardly open mold 1, which has a solid base plate and is provided for receiving a bed of coal 2. Within the mold, a hammer device is arranged, which comprises a horizontal bar 8, on which several drop hammers 3 are guided in such a way that they can be lifted and dropped again. The horizontal bar 8 is adjustable in height. The drop hammers 3 are arranged side by side so that they cover with their underside almost the entire surface of the coal bed 2, when they are placed on them.
Zum Verdichten und Verfestigen der Kohleschüttung 2 werden die Fallhämmer 3, wie durch den Doppelpfeil angedeutet ist, durch die Hammereinrichtung immer wieder angehoben und auf die Kohleschüttung fallengelassen. Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Messeinrichtung 4 zur Erfassung des Bewegungsablaufs des Fallhammers 3. Die Einrichtung 4 umfasst ein Laser-Doppler-Vibrometer 6, das für eine Messung in einer Oberflächenebene vorgesehen ist und dessen Laserstrahlen 1 1 auf eine Seitenfläche des Fallhammers 3 gerichtet sind. Das Laser-Doppler-Vibrometer 6 ist starr mit dem horizontalen Balken 8 verbunden (hier nicht gezeigt). Mit dem Laser-Doppler-Vibrometer 6 lässt sich die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Fallhammers 3 bestimmen.  For compacting and solidifying the coal bed 2, the drop hammers 3, as indicated by the double arrow, repeatedly raised by the hammer device and dropped onto the coal bed. Fig. 3 shows a device according to the invention with a measuring device 4 for detecting the movement sequence of the falling hammer 3. The device 4 comprises a laser Doppler vibrometer 6, which is provided for a measurement in a surface plane and its laser beams 1 1 on a side surface of the drop hammer 3 are directed. The laser Doppler vibrometer 6 is rigidly connected to the horizontal bar 8 (not shown here). With the laser Doppler vibrometer 6, the speed and / or the acceleration of the drop hammer 3 can be determined.
Die Einrichtung 4 weist ferner einen mit dem Laser-Doppler-Vibrometer 6 verbundenen Computer 13 auf, der zur Auswertung der von dem Laser-Doppler- Vibrometer 6 gelieferten Daten eingerichtet ist und einer Steuerung 9 für die Hammereinrichtung, die auf die von dem Computer 13 bereitgestellten Daten zurückgreifen kann.  The device 4 also has a computer 13 connected to the laser Doppler vibrometer 6, which is set up to evaluate the data supplied by the laser Doppler vibrometer 6, and a controller 9 for the hammer device, which is connected to the computer 13 provided data.
Zum Formen eines Kohlekuchens wird zunächst Kohle 2 in die Form 1 geschüttet und anschließend mit der Impulsbeaufschlagung durch die Fallhämmer 3 begonnen. Mit der Einrichtung 4 wird dabei der Bewegungsablauf des Fallhammers 3 erfasst und unter Auswertung diese Information die Festigkeit eines sich bildenden Blocks bestimmt. Wie in Fig. 2a und b dargestellt ist, dringt der Fallhammer 3 zu Beginn der Verdichtung der lockeren Schüttung 2 noch etwas in die Kohleschüttung 2 ein. Die Kohle- schüttung 2 wird dabei unter plastischer Verformung der Kohlekörner immer dichter gepackt. Beim Aufschlagen des Fallhammers 3 auf die Kohleschüttung 2 wird dieser entsprechend abgebremst. To form a coal cake, coal 2 is first poured into the mold 1 and then started with the pulse application by the hammers 3. With the device 4 while the movement of the falling hammer 3 is detected and determined by evaluating this information, the strength of a forming block. As shown in Fig. 2a and b, the falling hammer 3 penetrates the beginning of the compression of the loose bed 2 something in the coal bed 2 a. The coal bed 2 is packed ever denser with plastic deformation of the carbon particles. When the hammer 3 on the coal charge 2, this is braked accordingly.
Fig. 6a zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit der Geschwindigkeit v des Fallhammers 3 von der Zeit t, vor, bei und nach dem Aufschlagen zum Zeitpunkt A auf die Kohleschüttung 2 für den Fall, dass ein großer Teil des Impulses des Fallhammers 3 in plastische Verformung der Kohleschüttung 2 umgewandelt wird. Nach dem Aufschlagen wird der Fallhammer 3 wird immer mehr abgebremst, bis er schließlich zur Ruhe kommt. Entsprechend zeigt die in Fig. 6b gezeigte Beschleunigung so lange an, bis der Fallhammer vollständig abgebremst ist und beträgt dann Null. Mit zunehmender Verdichtung und Verfestigung der Kohleschüttung 2 bildet sich ein Block und die Kohlekörner verformen sich immer weniger. Entsprechend nimmt bei der Wechselwirkung zwischen dem Fallhammer 3 und der Kohleschüttung 2 der plastische Stoßanteil immer mehr ab und der Fallhammer 3 wird beim Aufschlagen immer weniger abgebremst. Der elastische Stoßanteil nimmt ent- sprechend immer mehr zu.  Fig. 6a shows in a diagram the dependence of the velocity v of the falling hammer 3 from the time t, before, during and after the impact at time A on the coal bed 2 in the event that a large part of the pulse of the drop hammer 3 in plastic deformation the coal bed 2 is converted. After striking the monkey 3 is slowed down more and more, until it finally comes to rest. Accordingly, the acceleration shown in Fig. 6b shows until the monkey is completely decelerated and then is zero. With increasing compression and solidification of the coal bed 2, a block is formed and the carbon grains deform less and less. Accordingly, in the interaction between the drop hammer 3 and the carbon charge 2, the plastic impact fraction decreases more and more, and the fall hammer 3 is slowed down less and less during the impact. The elastic impact component accordingly increases more and more.
Ist, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Kohleschüttung 2' bereits zu einem Block verfestigt, verformt dieser sich fast nicht mehr. Der Fallhammer 3 schlägt auf ihm auf, gibt verhältnismäßig wenig Energie an ihn ab und springt wieder zurück.  Is, as shown in Fig. 2, a coal bed 2 'already solidified into a block, this deformed almost no longer. The monkey 3 strikes him, gives him relatively little energy and jumps back again.
Wie aus den Fig. 6c und 6d hervorgeht, unterscheidet sich der Verlauf der Ge- schwindigkeit und der Beschleunigung des Fallhammers 3 in diesem Fall von dem in den Fig. 6a und 6b gezeigten Verläufen deutlich. Die Geschwindigkeit v des Fallhammers ändert sich mit dem Aufschlagen abrupt. Der Fallhammer 3 bewegt sich danach in die umgekehrte Richtung. Entsprechend wird er innerhalb eines vergleichsweise kürzeren Zeitraums wesentlich stärker beschleunigt als zu Beginn der Verfestigung.  As can be seen from FIGS. 6c and 6d, the course of the speed and the acceleration of the drop hammer 3 in this case clearly differs from the progress shown in FIGS. 6a and 6b. The speed v of the monkey changes abruptly with the impact. The monkey 3 then moves in the reverse direction. Accordingly, it is accelerated much more rapidly within a comparatively shorter period of time than at the beginning of solidification.
Folglich lässt sich die Festigkeit des Blocks anhand des Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsprofils oder der Maximalbeschleunigung des Fallhammers bestimmen.  Consequently, the strength of the block can be determined on the basis of the speed and / or acceleration profile or the maximum acceleration of the drop hammer.
Alternativ oder ergänzend dazu lässt sich die Festigkeit auch durch Messungen des Verhältnisses des Betrages der maximalen Geschwindigkeit des Fallhammers 3 vor zu demjenigen nach dem Aufschlagen bestimmen. Ferner ist in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fallhammers 3 vor dem Aufschlagen die Höhe, die der Fallhammer 3 beim Zurückspringen erreicht, ein Maß für die Festigkeit. Alternatively or additionally, the strength can also be determined by measurements of the ratio of the amount of maximum speed of the drop hammer 3 to that after impact. It is also dependent from the speed of the drop hammer 3 before impact, the height reached by the fall hammer 3 when springing back, is a measure of the strength.
Wird eine ausreichend hohe Festigkeit des Blocks festgestellt, veranlasst die Steue- rung 9 das Nachfüllen von Kohle zur Bildung einer weiteren Lage des Kohlekuchens. Die Hammereinrichtung wird entsprechend in eine höhere Position gebracht. If a sufficiently high strength of the block is found, the control 9 causes the refilling of coal to form another layer of the coal cake. The hammer device is accordingly brought into a higher position.
Die Steuerung kann zusätzlich derart ausgelegt sein, dass sie, je nach Ver- festigungsgrad des Kohlekuchens, auch die Frequenz und/oder die Größe der Impulsbeaufschlagung durch die Fallhämmer 3 einstellen kann. Ferner ist denkbar, dass sie auch die Menge an zuzugebender Kohle regelt. The controller can additionally be designed such that, depending on the degree of consolidation of the coal cake, it can also set the frequency and / or the magnitude of the impulse application by the drop hammers 3. It is also conceivable that it also regulates the amount of coal to be added.
Das Zugeben von Kohle und die anschließende Verfestigung wird solange fortgeführt, bis anhand der Position der Hammereinrichtung und der Aufschlagshöhe des Fallhammers 3 auf den sich bildenden Block eine ausreichende Höhe des Kohlekuchens festgestellt wird. Der Kohlekuchen wird dann in den Kokereiofen gegeben.  The addition of coal and the subsequent solidification is continued until a sufficient height of the coal cake is determined on the basis of the position of the hammer device and the impact height of the drop hammer 3 on the forming block. The coal cake is then placed in the coke oven.
Alternativ können zur Erfassung des Bewegungsablaufs auch die Einrichtungen 4a und 4b verwendet werden, die in den Fig. 4 bzw. 5 dargestellt sind. Alternatively, the devices 4a and 4b shown in FIGS. 4 and 5 can also be used to detect the movement sequence.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 wird der Bewegungsablauf des Fallhammers 3 mit einem Laser-Doppler-Vibrometer 6a, das in der Bewegungsrichtung des Fallhammers misst, bestimmt. Ein Laserstrahl 1 l a wird dazu von oben auf den Fallhammer 3 gerichtet.  In the embodiment according to FIG. 4, the movement sequence of the drop hammer 3 is determined with a laser Doppler vibrometer 6a, which measures in the direction of movement of the drop hammer. A laser beam 1 l a is directed to the top of the fall hammer 3.
Der Bewegungsablauf kann ferner mit einer Kamera 5 erfasst werden, die die Bewegung des Fallhammers 3 von der Seite aus filmt. Um eine genaue Auswertung einer solchen Aufnahme zu ermöglichen, ist auf dem Stampfelement 3 in dem von der Kamera 5 erfassten Bereich 12 eine Markierung 10 angeordnet. The movement sequence can also be detected with a camera 5, which films the movement of the drop hammer 3 from the side. In order to enable a precise evaluation of such a recording, a marking 10 is arranged on the ramming element 3 in the region 12 detected by the camera 5.
Auf dem Fallhammer 3 kann auch eine Skalierung angebracht sein. Der Bewegungsablauf lässt sich beispielsweise in Abhängigkeit von sich an einem gefilmten Bereich vorbeibewegenden Skalierungspunkten bestimmen. On the monkey 3, a scaling can be attached. The movement sequence can be determined, for example, as a function of scaling points moving past a filmed area.
Alternativ lässt sich mit der erfindungsgemäßen Einrichtung 4,4a und 4b auch der Bewegungsablauf von hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch angetriebenen Hammern, eines aus der DE 10 2006 029 768 bekannten Presselements oder einer in der DE 10 2006 030 524 beschriebenen Schlagplatte bestimmen. Ferner kommt zur Erfassung des Bewegungsablaufs des hier gezeigten Fallhammers 3, den angetriebenen Hammern sowie des letztgenannten Presselements und der Schlagplatte auch ein Beschleunigungssensor infrage. Dieser könnte direkt an einem Stampfelement befestigt sein und Messdaten per Funk an den Computer 13 senden. Alternatively, the movement of hydraulically, pneumatically or electrically driven hammers, a pressing element known from DE 10 2006 029 768 or a striking plate described in DE 10 2006 030 524 can also be determined with the device 4,4a and 4b according to the invention. Furthermore, an acceleration sensor is also suitable for detecting the course of movement of the drop hammer 3 shown here, the driven hammers and the latter pressing element and the striking plate. This could be attached directly to a ramming element and send measurement data by radio to the computer 13.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit mehreren Einrichtungen 4,4a und 4b versehen sein, so dass sich die Bewegungsabläufe mehrerer Stampfelemente bestimmen lassen. The device according to the invention can be provided with a plurality of devices 4, 4a and 4b, so that the motion sequences of a plurality of tamping elements can be determined.

Claims

Palentansprüche: Palentansprüche:
1 . Vorrichtung zur Kontrolle der Verfestigung einer Kohleschüttung (2) bei der Herstellung eines zu verkokenden Kohlekuchens durch Stampfen der 1 . Apparatus for controlling the solidification of a coal bed (2) in the production of a coal cake to be baked by pounding the
Kohleschüttung (2) in einer Form (1 ),  Coal bed (2) in a mold (1),
gekennzeichnet durch eine Messeinrichtung (4,4a,4b) zur Ermittlung eines für die Wechselwirkung eines Stampfelements (3) mit der Kohleschüttung (2) charakteristischen, von der Verfestigung der Kohleschüttung (2) abhängigen Messwerts.  characterized by a measuring device (4, 4a, 4b) for determining a measured value which is characteristic of the interaction of a ramming element (3) with the carbon charge (2) and dependent on the solidification of the coal charge (2).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2. Apparatus according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Messeinrichtung (4,4a, 4b) zur Erfassung einer oder mehrerer kinematischer Größen und/oder mehrerer Messwerte einer kinematischen Größe des Stampfelements (3) vorgesehen ist.  in that the measuring device (4, 4a, 4b) is provided for detecting one or more kinematic variables and / or a plurality of measured values of a kinematic variable of the tamping element (3).
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, 3. Device according to one of claims 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Messeinrichtung (4,4a,4b) für eine optische Messung vorgesehen ist.  the measuring device (4, 4a, 4b) is provided for an optical measurement.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. Device according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Messeinrichtung (4,4a,4b) eine Kamera (5) und/oder ein Laser- Doppler-Vibrometer (6) und/oder einen Beschleunigungssensor umfasst.  in that the measuring device (4, 4a, 4b) comprises a camera (5) and / or a laser Doppler vibrometer (6) and / or an acceleration sensor.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5. Apparatus according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Laser-Doppler-Vibrometer (6) für eine Messung in Bewegungsrichtung des Stampfelements (3) oder in einer dazu senkrechten Richtung vorgesehen ist.  in that the laser Doppler vibrometer (6) is provided for a measurement in the direction of movement of the ramming element (3) or in a direction perpendicular thereto.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 6. Device according to one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Messeinrichtung (4,4a,4b) zur Erfassung des Bewegungsablaufs des Stampfelements (3), zur Erfassung des Extremwertes der Beschleunigung bzw. Abbremsung des Stampfelements (3) und/oder zur Erfassung der Geschwindigkeit des Stampfelements (3) vor und nach der Wechselwirkung mit der Kohleschüttung (2) und/oder zur Ermittlung der Länge des Abbrems- weges des Stampfelements (3) vorgesehen ist. in that the measuring device (4, 4a, 4b) detects the course of movement of the ramming element (3), detects the extreme value of the acceleration or deceleration of the ramming element (3) and / or detects the speed of the ramming element (3) before and after Interaction with the coal bed (2) and / or for determining the length of the Abbrems- path of the tamping element (3) is provided.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 7. Device according to one of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Messeinrichtung (4,4a,4b) einen von der Verfestigung abhängigen Wert aus mehreren, ggf. gewichteten, Messwerten ermittelt.  the measuring device (4, 4a, 4b) determines a value dependent on the solidification from a plurality of possibly weighted measured values.
Verfahren zur Kontrolle der Verfestigung einer Kohleschüttung (2) bei der Herstellung eines zu verkokenden Kohlekuchens durch Stampfen der Kohleschüttung in einer Form (1 ), Method for controlling the solidification of a coal bed (2) in the production of a coal cake to be baked by stamping the bed of coal in a mold (1),
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass durch eine Messeinrichtung (4,4a,4b) ein für die Wechselwirkung eines Stampfelements (3) mit der Kohleschüttung (2) charakteristischen, von der Verfestigung der Kohleschüttung (2) abhängiger Messwert ermittelt wird.  in that a measured value which is characteristic of the interaction of a ramming element (3) with the carbon charge (2) and that is dependent on the solidification of the coal charge (2) is determined by a measuring device (4, 4a, 4b).
Verfahren nach Anspruch 8, Method according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Messeinrichtung (4,4a,4b) eine oder mehrere kinematische Größen und/oder mehrere Messwerte einer kinematischen Größe des Stampfelements erfasst.  the measuring device (4, 4a, 4b) detects one or more kinematic variables and / or a plurality of measured values of a kinematic variable of the tamping element.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, 10. The method according to claim 8 or 9,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Messeinrichtung (4,4a,4b) den Bewegungsablauf des Stampfelements (3), den Extremwert der Beschleunigung bzw. Abbremsung des Stampfelements (3) und/oder die Geschwindigkeit des Stampfelements (3) vor und nach der Wechselwirkung mit der Kohleschüttung (2) erfasst und/oder die Länge des Abbremsweges des Stampfelements (3) ermittelt.  in that the measuring device (4, 4a, 4b) determines the movement sequence of the tamping element (3), the extreme value of the acceleration or deceleration of the tamping element (3) and / or the speed of the tamping element (3) before and after the interaction with the carbon charge (2 ) detected and / or determines the length of the Abbremsweges the ramming element (3).
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, 1 1. Method according to one of claims 9 or 10,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Messeinrichtung (4,4a,4b) den von der Verfestigung abhängigen Wert aus mehreren, ggf. gewichteten Messwerten, ermittelt.  the measuring device (4, 4a, 4b) determines the value dependent on the solidification from a plurality of possibly weighted measured values.
12. Verfahren zur Herstellung eines Kohlekuchens für die Verkokung, bei dem eine Kohleschüttung (2) in einer Form (1 ) durch Impulse eines auf die Kohleschüffung (2) einwirkenden Stampfelements (3) verdichtet und zu einem Block verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, 12. A method for producing a coal cake for coking, in which a coal bed (2) compressed in a mold (1) by impulses of a tamping element (3) acting on the coal prospecting (2) and solidified into a block, characterized
dass die Verfestigung nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12 ermittelt wird und die Impulseinwirkung durch das Stampfelement in Abhängigkeit von einem ermittelten Messwert gesteuert wird.  in that the solidification is determined by the method according to one of Claims 8 to 12, and the impulse action by the ramming element is controlled as a function of a determined measured value.
Verfahren nach Anspruch 12, Method according to claim 12,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Dauer und/oder die Frequenz und/oder die Größe der Einwirkung des Stampfelements (3) auf die Kohleschüttung (2) gesteuert wird.  the duration and / or the frequency and / or the magnitude of the action of the ramming element (3) on the coal bed (2) is controlled.
14. Vorrichtung zur Verfestigung einer Kohleschüttung, die mit einer 14. Apparatus for solidifying a coal bed, with a
Kontrollvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 versehen ist.  Control device according to one of claims 1 to 7 is provided.
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