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ÖSTERREICHISCHES PATENTAMT Verfahren zum Steuern der Beschickung einer Rohrmühle
Eine Rohrmühle ist, da sie langsam und mit verhältnismässig grossem Mahlgutinhalt arbeitet, nur sehr schwerfallig regelbar. Das heisst, es ist schwer, die Rohrmühle mit einer solchen Menge zu mahlenden Gutes zu beschicken, dass deren Mahlgutinhalt je nach Beschaffenheit des Mahlgutes in einem optimalen Verhältnis zu dem Inhalt an Kugeln steht. Die Beschaffenheit des Mahlgutes, d. h. hier die sogenannte Mahlbarkeit, Ist eine Kenngrösse des jeweilig zu mahlenden Materiales. Ist der Mahlgutinhalt der Mühle zu gross, so ist die Wirksamkeit der Kugeln gehemmt. Ist der Mahlgutinhalt zu klein, so besteht teilweiser Leerlauf. In beiden Fällen ist der Durchsatz an Mahlgut in der Zeiteinheit kleiner als der Soll-Durchsatz.
Ferner ist der auf die Gewichtseinheit des Durchsatzes bezogene Stromverbrauch des Antriebes in beiden Fällen grösser als er sein sollte.
Die Steuerung der Beschickung einer Rohrmühle erfolgt im allgemeinen nach dem elektroakustischen Verfahren (elektrisches Ohr), denn aus dem Geräusch der Mühle lassen sich Rückschlüsse auf die momentanenArbeitsbedingungen der Mühle ziehen. Durch die lange Verweilzeit des Mahlgutes in der Mühle und durch die naturgegebene Unvollkommenheit des elektroakustischen Verfahrens sind die Abweichungen der Mahlleistung der Mühle von der Soll-Leistung beträchtlich. Dies ist umso mehr der Fall, wenn das zu mahlende Gut in der Mahlbarkeit nicht konstant bleibt, sondern starken Veränderungen unterworfen ist.
Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich ein trägheitsloseres und ein hinsichtlich des vom jeweiligen Material abhängigen Soll-Durchsatzes genaueres Beschicken der Rohrmühle durchführen lässt.
Gemäss der Erfindung wird bei einer Rohrmühle, bei welcher im Sinne des Mahlgutflusses eine Schlagmühle vorgeschaltet ist, die auf die Zeiteinheit bezogene Beschickungsmenge der Rohrmühle in Abhängigkeit von der jeweils mit derKenngrösse der Mahlbarkeit des Gutes veränderlichen Optimalbedingung der Rohrmühle gesteuert, wobei die angeführte Kenngrösse durch Bildung des Quotienten aus der momentanen Antriebsleistung der Schlagmühle und deren momentanen Beschickungsmenge in der Zeiteinheit und Angleichung des Quotienten an einen vorbestimmten Belastungszustand der Schlagmühle fortlaufend ermittelt wird.
Vorteilhafterweise wird dabei das Steuerverfahren in der Weise durchgeführt, dass bei selbsttätiger Steuerung die Stromaufnahme des Motors der Schlagmühle in der Zeiteinheit durch einen Regler konstant gehalten wird, und dass der Konstantwert der Stromaufnahme mit einem von dem Belastungszustand der Rohrmühle abhängigen Korrekturwert überlagert wird.
Einer Rohrmühle eine Schlagmühle (Hammer- oder Prallmühle) vorzuordnen, ist an sich bekannt.
Dies ist immer dann vorteilhaft, wenn das Mahlgut vorzerkleinert bzw. vorgemahlen werden soll ; d. h. wenn die allein für die Feinmahlung vorteilhafte Rohrmühle sonst mit zu grobstückigem Mahlgut beschickt werden müsste. Bei der bekannten Anordnung werden die beiden Mühlen unabhängig voneinander betrieben ; sie besitzen je eine regelbare Beschickungsvorrichtung. Die Schlagmühle arbeitet im allgemeinen auf Vorrat.
Bei einem Mahlgut, das man ohnehin vormahlen würde, kann man, da die Beschickung beider Mühlen von den gleichen Messwerten gesteuert wird, die Beschickung der Schlagmühle selbsttätig derart steu- ern, dass derAustrag derSchlagmühle gleich der jeweilig optimalenBeschickungsmenge derrohimühle ist.
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Bei einem Mahlgut, das nicht vorgemahlen zu werden braucht, kann man zweckrhässig von dem vor der Rohrmühle anstehenden Mahlgut eine im Verhältnis zum Durchsatz der Rohrmühle kleine Menge entnehmen. Hiebei dient die Schlagmühle allein als Kommandogeber der Beschickungsvorrichtung der Rohrmühle. Die Schlagmühle kann hier als Testmühle bezeichnet werden. Ihr Durchsatz kann, durch einen Konstantmengenregler gesteuert, gleichbleibend sein, oder er kann veränderlich sein.
Bei dem oben genannten erfindungsgemässen Verfahren besteht keine Steuerung im Sinne eines geschlossenen Regelkreises. Das heisst, die Rohrmühle, deren von der Art des Mahlgutes abhängige, jeweils optimale Beschickungsmenge in der Zeiteinheit im ununterbrochenen Lauf der Mühle jeweils von der Schlagmühle bestimmt wird, vermag bei dem genannten Verfahren noch nicht der Schlagmühle zurückzu- melden, ob deren Steuerung genau richtig ist. So kommt es beispielsweise vor, dass eine stark verschlissene Schlagmühle eine fehlerhafte Steuerung bewirkt. Andere Gründe einer fehlerhaften Steuerung werden in der Beschreibung des Ausführungsbeispieles genannt.
Wenn auch eine geringfügig fehlerhafte Steuerung sich an der Rohrmühle erst in Zeiträumen von Stunden auswirkt, so blieb es bisher nicht erspart, durch einen Eingriff von Hand zeitweise die Beschickung der Rohrmühle zu ändern, was nur unvollkommen gelang und grosse Unregelmässigkeiten zur Folge hatte.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt bei der Maximalabweichung im Belastungszustand der Rohrmühle eine Kontaktgabe, die den Kennwert der Mahlbarkeit theoretisch im Sinne eines Schwererwerdens des Mahlgutes verändert. Der Belastungszustand kann entweder an der Stromaufnahme des Rohrmühlenantriebesoder an der Stromaufnahme einer nachgeordneten Fördereinrichtung, beispielsweise eines Auf- wärtsförderers, gemessen werden. Er kann aber auch an der Mahlfeinheit des Austrages der Rohrmühle gemessen werden.
In der Zeichnung sind in der Art von Schaltbildern Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsge- mässen Verfahrens als Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine Rohrmühle mit vorgeordneter Schlagmühle, deren Austrag gleich der Beschickung der Rohrmühle ist, Fig. 2 eine Rohr- . mühle mit vorgeordneter Schlagmühle, durch die nur ein kleiner Teil der Beschickung der Rohrmühle geleitet wird, Fig. 3 die Einrichtung nach Fig. 1, jedoch mit nachgeschalteter Klassiervorrichtung, Fig. 4 für die Einrichtung nach Fig. 3 ein Sankey-Diagramm für ein gleichbleibend schwer zu mahlendes Mahlgut, Fig. 5 für die Einrichtung nach Fig. 3 einSankey-Diagramm für ein gleichbleibend leicht zu mahlendes Mahlgut, Fig. 6 für die Einrichtung nach Fig.
3 ein Zeit-Durchsatz-Diagramm der Schlagmühle und der Rohrmühle bei gleichbleibendem Mahlgut, Fig. 7 die Einrichtung nach Fig. 1, jedoch mit einer imAustrag derRohrmühle angeordneten Vorrichtung zur Messung der Mahlfeinheit, Fig. 8 schematisch die in Fig. 7 symbolisch angedeutete Vorrichtung zum Messen der MàhlfeiIÙ1eit.
Bei der Einrichtung nach Fig. 1 wird das beispielsweise aus einem Mahlgutbunker 1 ausfliessende Mahlgut hintereinander durch eine Schlagmühle 2 und eine Rohrmühle 3 geführt. Vor der Schlagmühle liegt eine über eine Kommandoleitung 4 von der Schlagmühle 2 gesteuerte Beschickungsvorrichtung 5.
Der Austrag der Schlagmühle 2 ist direkt mit der Rohrmühle 3 verbunden.
Bei der Einrichtung nach Fig. 2 wird nur ein kleiner Teil des aus dem Mahlgutbunker 1 ausfliessendenMahlgutes über die Schlagmühle 2 geleitet. Die Schlagmühle ist in ihrer Durchsatzleistung wesentlich kleiner als die Rohrmühle 3. Sie dient hier als Testmühle. Ein Konstantmengenzuteiler 2'bewirkt, dass die Schlagmühle unabhängig vom Durchsatz der Rohrmühle immer eine konstante Mahlgutmenge erhält.
Über eine Kommandoleitung 4 wird die Beschickungsvorrichtung 5 der Rohrmühle gesteuert. Der Austrag der Schlagmühle kann, wie gezeichnet, direkt in die Rohrmühle führen. Er kann auch in die Beschickungsvorrichtung der Rohrmühle führen. Die Einrichtung nach Fig. 2 ist dann vorteilhaft, wenn das Mahlgut nicht vorgemahlen zu werden braucht.
Beim Mahlen eines Gutes, das wie in Fig. 1 sowohl die Schlagmühle als auch die Rohrmühle durchläuft, bestehen Beziehungen, die im folgenden angeführt sind, und in denen die verwendeten Buchstaben folgende Bedeutung besitzen : Ql die Beschickungsmenge der Schlagmühle in der Zeiteinheit,
Q2 der Austrag der Schlagmühle in der Zeiteinheit, Q die Beschickungsmenge der Rohrmühle in der Zeiteinheit,
L der Stromverbrauch der Schlagmühle in der Zeiteinheit.
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GrundMahlbarkeit man kennt, die Rohrmühle ihre optimale Beschickungsmenge erhält. Bei besserer Mahlbarkeit des Gutes soll
Qs > Q, bei schlechterer Mahlbarkeit Qg < Q sein.
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Folglich kann man schreiben Q, =QAQ (l) Hierin ist
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hängig ist, muss für die Bildung der Kenngrösse der Wert Ql als Parameter berücksichtigt werden.
Die Bildung der Kenngrösse soll mit bekannten Rechenmaschinen erfolgen, oder es kann ein Bedie- nungsmann beispielsweise aus Kurventafeln den Kennwert ablesen. Im ersteren Fall wird man den jeweils
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einstellt, kann man schreiben Q = Ql (3) Nun wäreQ an sich gleich Q. Aber es gibt Mahlgut, das sich in der Schlagmühle verhältnismässig leicht grobzerkleinern lässt, dagegen in der Rohrmühle weniger leicht feinzerkleinern lässt. Auch das Umgekehrte kann der Fall sein. In einem solchen Fall ist ein Erfahrungsfaktor a zu berücksichtigen, wobei os
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vergrössert.
Sofern die Schlagmühle keinen Siebaustrag besitzt, sondern deren Austrag zu einem Abscheiderführt, leitet man das vom Abscheider zurückgehaltene, noch zu grobe Mahlgut in bekannter Weise wieder in die Schlagmühle zurück. Wesentlich ist dabei, dass der Wert Q erst hinter dem Abscheider gemessen wird.
Um eine genaue Steuerung der Beschickungsmenge der Rohrmühle zu erhalten, ist ausser dem besagten Faktor a ein weiterer Einfluss zu berücksichtigen, nämlich die Verschiedenheit der Veränderung der Wirkungsgrade der beidenMühlen inAbhängigkeit vom Belastungszustand und von der Mahlbarkeit des Mahl- gutes, d. h. die Verschiedenheit der Kennlinien der beiden Mahlarten. Entsprechende Steuerungskorrekturen von Hand vorzunehmen, ist schwierig und setzt ein hohes Können und eine ständige Bedienungssorgfalt des Müllers voraus. Im weiteren wird daher beschrieben, wie die Beschickung mit vollautomatischer Steuerung durchführbar ist.
In Fig. 3 sind die Bezugszeichen 1 - 5 mit denen in Fig. 1 identisch.
Der Austrag der Rohrmühle 3 führt zu einer Klassiervorrichtung 6. beispielsweise einem Windsichter.
Der in der Klassiervorrichtung anfallende Rückstand wird über eine Leitung 7 zum Eingang der Rohrmühle zurückgeführt. Die stark ausgezogene Linie zwischen dem Austrag der Rohrmühle und der Klassiervorrichtung stellt einen Becherelevator 8 dar. 9 ist der Austrag des Fertigproduktes. 10 und 11 sind zusätzliche Steuerleitungen.
Gemäss obigem besteht die Beziehung
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Infolge der noch zu beschreibenden Korrektur der Steuerung ist es nicht mehr erforderlich, in der Gleichung (2) den Parameter Q zu berücksichtigen. Man kann schreiben
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Diese Funktion wird von einem zum Kreissymbol 2 der Schlagmühle gehörenden Regler an sich bekannter einfacher Art erfüllt, der den Stromverbrauch L in der Zeiteinheit, d. h. die aufgenommene elektrische Leistung der Schlagmühle 2, konstant zu halten bestrebt ist. Der Regler gibt dazu selbsttätig über die Steuerleitung 4 ein Kommando an die Beschickungsvorrichtung 5, die die Beschickung Ql vergrössert, wenn das Mahlgut leichter mahlbar geworden ist, und die Ql verkleinert, wenn das Mahlgut schwerer mahlbar geworden ist.
Der Quotient L/Ql als Kennwert der Mahlbarkeit ist nämlich bei schwerer zu zerkleinerndem Mahlgut grösser als bei leichter zerkleinerbarem.
Hat der Regler das Ql eingeregelt, wobei das entsprechende Mahlgut im Kennwert der Mahlbarkeit zunächst konstant bleiben möge, so lässt sich an Hand des Sankey-Diagramms nach Fig. 4 folgendes feststellen :
An der Stelle 2 (die Ziffern entsprechen den Ziffern in Fig. 3) tritt das Mahlgut Q2 = a aus der Schlagmühle aus. Es ist dabei gemäss obigem unbeachtlich, ob die Schlagmühle einen Siebaustrag besitzt oder einen Abscheider, der den Rückstand in die Schlagmühle zurückleitet. In dem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, auch den Kompensationsfaktor ct in Gleichung (4) zu vernachlässigen. Deshalb ist auch Q3, d. h. die Beschickung der Rohrmühle, gleich a.
Zu der Beschickung Qs kommt aber noch die Beschickung der Rohrmühle von der Klassiervorrichtung 6 aus, u. zw. der nb : 3r die Leitung 7 fliessende Rückstand. Bei schwer mahlbarem Mahlgut, das bei der Aufzeichnung der Fig. 4 zugrundegelegt wurde, kann die Rückstandsmenge d etwa das Dreifache von a betragen. Somit ist die Bruttobeschickung der Rohrmühle b = a + d. Der Austrag der Rohrmühle ist ebenfalls gleich b. Der über den Elevator 8 in die Klassiervorrichtung 6 transportierte Austrag der Rohrmühle 3 wird dort zerlegt in das Netto-Fertigprodukt 9 von der Menge c und in den Tara-Rückstand von der Menge d. Bei der vereinfachenden Annahme, dass das Mahlgut bei der Betrachtung des Flussbildes in der Mahlbarkeit konstant ist, kann man c = a setzen.
Die Anlage befindet sich dabei allerdings nur in einem sehr kurzen Augenblick im Gleichgewicht. Ohne am Mahlgut oder an der Steuerung irgendetwas zu verändern, bleibt das Gleichgewicht durch die Unregelmässigkeiten in der Rohrmühle, durch die Verschiedenartigkeit der Kennlinien der beiden Mühlenarten 2 und 3 und auch der Klassiervorrichtung 6 und durch andere Einflüsse nicht bestehen. Die Durchsatzmenge 6 wächst oder fällt allmählich. Nach der Erfindung ist in einer beispielsweisen Durchführung des Verfahrens der Antriebsmotor der Rohrmühle 3 stromseitig mit einem Maximalkontaktschalter (Stromwächter) und einem Minimalkontaktschalter versehen. Über die Steuerleitung 11 (Fig. 3) gelangen die Schaltimpulse zum Regler der Schlagmühle 2, um diesen zu veranlassen, die zu grosse Abweichung der Mühlenbelastung von der Soll-Belastung zu beheben.
Dies wird noch im Zusammenhang mit Fig. 6 erklärt.
Fig. 5, die in allen Einzelheiten der Fig. 4 entspricht, bezieht sich auf Mahlgut, dessen Kennwert der'Mahlbarkeit verhältnismässig klein ist, also auf leichter mahlbares Mahlgut. Da ein solches Mahlgut schon beim ersten Durchgang durch die Mühle weitgehend fertiggemahlen wird, ist d im. Verhältnis zu a kleiner als bei dem schwerer mahlbarem Mahlgut nach Fig. 2. Entsprechend ist a an b stärker beteiligt.
In Fig. 6 wurde bei einem stabilen Gleichgewicht die D-Linie (Durchsatz) eine gerade Linie 15 parallel zur Abszisse t (Zeit) sein. Bei dem wirklichen labilen Gleichgewicht würde sie von dem auf der Ordinate angenommenenAusgangspunkt aus entsprechend der Linie 16 so lange ansteigen, bis die Mühle erstickt wäre. Die Linien 15 und 16 sind möglich, obwohl die reglergesteuerte D-Linie 17 der Schlagmüh- le 2 tatsächlich eine Parallele zur Abszisse ist. Um den Sollzustand der Linie 15 angenähert zu erreichen, wird die Linie 16 zu einer Zickzacklinie 18 abgeknickt. Dies geschieht dadurch, dass im Punkte A der besagte Maxim. a1schalter anspricht und den Regler der Schlagmühle 2 veranlasst, eine kleinere Antriebsleistung des Motors auszuregeln.
Dies wirkt sich in einer Abnahme des D-Wertes aus, so dass die Linie 17 in die Linie 19 übergeht. In einem Zeitabschnitt, der mehrere Stunden betragen kann, erreicht die Linie 18 den Punkt B. Der Minimalschalter spricht nunmehr an und bewirkt, dass die Beeinflussung des Reglers der Schlagmühle aufhört. Die Linie 19 geht hiedurch wieder in die Linie 17 über. Dies wiederholt sich in den besagten Zeitabständen.
Ein anderer Motor, der ebenfalls geeignet ist, stromseitig die beiden Schalter, d. h. den Maximalschalter und den Minimalschalter, zu besitzen, ist der Motor des Elevators 8. Fördert der Elevator naam-
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betriebes sind noch weitere Quellen der Kontaktgabe denkbar, so z. B. dieimfolgendenbesehriebene.
In Fig. 7 sind die Bezugszeichen 1 - 5 mit denen in Fig. 1 identisch. Vom Austrag 20 der Rohrmühle 3 führt eine Leitung 21 zu einer Vorrichtung 22 zur Messung der Mahlfeinheit. Unter Mahlfeinheit wird hier der Quotient des Anteiles des Mahlgutes verstanden, dessen Körnung grösser als verlangt ist, zu dem
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Anteil des Mahlgutes, dessen Körnung die gewünschte Feinheit besitzt oder noch kleiner ist. Eine Leiturg 23 führt das zur Messung dienende Mahlgut zurück an den Austrag 20. Eine Messleitung 24 verbindet die Vorrichtung 22 mit der Schlagmühle 2, d. h. mit deren Steuervorrichtung.
Diese Vorrichtung 22 kann etwa gemäss dem Schema nach Fig. 8 ausgeführt sein. In Fig. 8 ist unter dem Ausfalltrichter 25 ein kleiner Bandförderer 26 angeordnet, der nur mit wenigen kleinen Schalen 27 bestückt ist. Der Bandförderer kann sich entweder stetig bewegen, oder er ist mit einem Zeitschaltwerk versehen, das dafür sorgt, dass eine Klassiervorrichtung 28 (Sichter oder Sieb) in Zeitabständen die Füllung jeweils einer der Schalen 27 erhält. Die Klassiervorrichtung leitet jene Füllung in Abhängigkeit von der Mahlfeinheit entweder in den Feinaustrag 29 oder in den Grobaustrag 30. Beide letztgenannte Austräge beaufschlagen Schalen 31 bzw. 32, die auf einer elektrischen Messdose 33 oder einer selbsttätig anzeigenden Waage gehaltert sind.
Die Schalen 31 und 32 besitzen je eine Vorrichtung, die sie nach erfolgter Messung des Inhaltes kippen, wie das stirchpunktiert angedeutet ist. Der Inhalt der Schalen wird über die Leitung 23 dem Austrag 20 wieder zugeführt. Die Messdosen 33 liegen in der Zeichnung an Leitungen, in denen je ein Mengenanzeiger 34 und 35 angeordnet ist, und die zu einem Quotientenmesser 36 führen. Die Vorrichtung zum Messen der Mahlfeinheit nach Fig. 8 arbeitet intermittierend. Es können auch kontinuierlich arbeitende Vorrichtungen verwendet werden. Jedoch ist diese für den trägen Betrieb der Rohrmühle nicht erforderlich. Die Anordnung nach Fig. 8 kann sogar mit Rücksicht auf den trägen Betrieb der Rohrmühle noch wesentlich vereinfacht werden.
Zur Gesamtwirkungsweise wird noch bemerkt, dass der Quotientenmesser 36 mit einem Maximal- und einem Minimalkontakt versehen ist. Spricht einer dieser Kontakte an, so erfolgt über die Messleitung 24 ein Kommando an die Schlagmühle 2, das die Beschickung entsprechend dem Diagramm nach Fig. 6 stufenweise vergrössert oder verkleinert.
Die in Fig. 3 eingezeichnete Steuerleitung 10 bewirkt eine Anpassung der Klassiervorrichtung 6 an den jeweiligen Durchsatz, der zwischen bm'ax und bmin schwankt. sowie eine Anpassung an die Art des Mahlgutes. Ein Windsichter als Klassiervorrichtung besitzt bekanntlich Wirbelflügel, die die Veränderlichkeit des Belastungswirkungsgrades des Sichters aufheben sollen. Die Wirbelflügel werden im allgemeinen von Hand gesteuert. Der Müller beobachtet dazu die relative Beschickungsmenge des Sichters ; ferner entnimmt er dem Elevator eine Probe, um festzustellen, ob das gemahlene Gut mehr oder weniger fertiggemahlenes Feinmehl (Kalk, Zement od. dgl.) enthält. Hienach steuert er den Sichter. Nach der Erfindung wird die relative Beschickungsmenge selbsttätig ermittelt (Maximum und Minimum).
Ferner kann man aus dem Kennwert, der ebenfalls selbsttätig ermittelt ist, folgern, mit welcher Mahlfeinheit das Gut die Rohrmühle verlassen wird. In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die beiden Grössen oder gegebenenfalls auch nur eine davon zu benutzen, über die Steuerleitung 10 den Windsichter selbsttätig zu steuern. Eine Schwierigkeit besteht dabei insofern, dass das Mahlgut, dessen Kennwert in der Schlagmühle 2 ermittelt wird, erst in die Rohrmühle 3 eintritt. Der Kennwert darf daher nicht sofort dem Sichter mitgeteilt werden ; vielmehr ist erst derzeitverzug des Rohrmühlendurchlaufes zu berücksichtigen, den man nur roh schätzen kann. Da aber die Steuerung des Sichters ohnehin nur in sehr groben Grenzen geschieht, ist die erfindungsgemässe Methode ausreichend genau.
Würde man die Anpassung der Klassiervorrichtung ganz ausser acht lassen, so würde dies nicht nur zu einem ungleichmässigen Fertiggut, sondern auch zu einer zeitweiligen Leistungsabnahme der Mahlanlage führen. Dies letztere dadurch, dass ein Teil des Fertiggutes unnötig oft zur Rohrmühle zurückgeleitet wird.
Wenn auch in den Ausführungsbeispielen allein auf die Anordnungen der auf Fig. 1 zurückzuführenden Figuren Bezug genommen wird, so soll dies nicht ausschliessen, die vorstehenden Betrachtungen auch auf die Anordnung nach Fig. 2 anzuwenden.
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