DE102021204391A1 - Verfahren zur partikelgrößenabhängigen Optimierung eines Siebes bezüglich der Produktqualität - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Siebvorrichtung 10, wobei die Siebvorrichtung 10 wenigstens vier Cluster von Unwuchterregereinheiten U aufweist, wobei jeder Cluster wenigstens zwei Unwuchterregereinheiten U aufweist, wobei jeder Cluster jeweils über einen Kopplungspunkt zur Beaufschlagung der Siebvorrichtung 10 mit Schwingungen ausgebildet ist, wobei zwei vordere Cluster näher zum Materialauftrag 30 angeordnet sind, wobei zwei hintere Cluster näher zum Grobmaterialaustrag 40 angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenversatz φ zwischen den Unwuchterregereinheiten U innerhalb eines Clusters wird, wobei als Eingangsmessgröße eine der auf die Siebvorrichtung 10 aufgetragene Partikelgröße korrelierte Messgröße erfasst wird, wobei der Phasenversatz φ bei sinkender Partikelgröße erniedrigt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft en Verfahren zur Ansteuerung eines Siebes, um die Abtrennung kleiner Partikel in Abhängigkeit von der aufgetragenen Partikelgröße zu optimieren.
• Aus der DE 10 2017 218 371 B3 und aus der DE 10 2018 205 997 A1 sind Siebsysteme mit gruppenweise angeordneten Schwingungsanregern bekannt. Diese gruppenweise Anordnung ermöglicht eine starke Anpassungsfähigkeit der Betriebsweise der Siebvorrichtung, welche bei den klassischen Linearschwingern, Ellipsenschwingern oder Kreisschwingern nicht möglich ist. Diese Gruppe von Siebvorrichtungen ermöglicht damit ganz neue Ansteuerschemata.
• Aus der DE 10 2019 204 845 B3 ist ein Verfahren zum Einstellen und Regeln wenigstens einer Schwingungsmode einer Siebvorrichtung bekannt.
• Aus der DE 10 2019 214 864 B3 ist ein Verfahren zum Ansteuern und Regeln einer Siebvorrichtung bekannt.
• Wünschenswert wäre es, eine Siebvorrichtung anhand von konkreten Messgrößen, die eine Korrelation zu Edukteigenschaften aufweisen, so anpassen zu können, dass gezielt die Produkteigenschaften einstellbar sind.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereit zu stellen, um zielgerichtet die Produkteigenschaften in Abhängigkeit von Edukteigenschaften zu optimieren.
• Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Steuerung einer Siebvorrichtung. Die für das Verfahren verwendete Siebvorrichtung weist wenigstens und bevorzugt genau vier Cluster von Unwuchterregereinheiten aufweist, wobei jeder Cluster wenigstens zwei Unwuchterregereinheiten auf. Jeder Cluster ist jeweils über einen Kopplungspunkt zur Beaufschlagung der Siebvorrichtung mit Schwingungen ausgebildet. Zwei vordere Cluster sind näher zum Materialauftrag angeordnet und zwei hintere Cluster sind näher zum Grobmaterialaustrag angeordnet. Am Materialauftrag wird das zu siebende Material auf das Sieb der Siebvorrichtung aufgetragen. Das grobe Material, welches nicht durch das Sieb fällt, wandert über das Sieb und gelangt zum Grobmaterialaustrag. Das feine Material fällt durch das Sieb und gelangt so zum Feinmaterialaustrag.
• Erfindungsgemäß wird der Phasenversatz zwischen den Unwuchterregereinheiten innerhalb eines Clusters gesteuert. Dieses ermöglicht eine sehr variable Anpassung der Siebeigenschaften und ist durch die Anordnung von Unwuchterregereinheiten in Clustern einfach möglich.
• Erfindungsgemäß wird als Eingangsmessgröße eine der auf die Siebvorrichtung aufgetragene Partikelgröße korrelierte Messgröße erfasst, wobei der Phasenversatz bei sinkender Partikelgröße erniedrigt wird. Sinkt die Partikelgröße, so steigt der Anteil, welcher durch das Sieb fällt. Damit sinkt der Anteil, welcher oberhalb des Siebes verbleibt. Um also die kleinere Fraktion zuverlässig auszusieben, kann der Transport verlangsamt werden, in dem der Phasenversatz erniedrigt wird. Die Beladung des Siebes sinkt durch den größeren Anteil der kleinen Fraktion, welche durch das Sieb fällt und steigt durch die langsamere Transportgeschwindigkeit. Im Optimalfall können sich diese beiden Effekte gegenseitig aufheben.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als Eingangsmessgröße die Leistungsaufnahme eines vorgelagerten Brechers oder einer vorgelagerten Mühle erfasst. Üblicherweise steigt die Leistungsaufnahme, wenn das zugeführte Material härter wird. Ergebnis davon ist auch, dass die Zerkleinerung meist weniger effizient erfolgt, was in einer Verschiebung der mittleren Partikelgröße zu größeren Partikeln zur Folge hat. Daher kann die Leistungsaufnahme als eine der Partikelgröße korrelierte Größe angesehen werden.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als Eingangsmessgröße die mittels einer Kamera optisch erfasste mittlere Partikelgröße der an der Oberfläche befindlichen Partikel auf einer Zuführvorrichtung verwendet. Beispielsweise kann eine Kamera über einem Förderband angeordnet sein, welches das zu siebende Material der Siebvorrichtung zuführt. Da auf diese Weise nur die Partikelgrößenverteilung der oben auf einer Schüttung liegenden Partikel erfasst wird, weiter verfälscht durch partiell verdeckt liegende Partikel, ist eine exakte Messung nicht möglich. Diese Größe kann aber als Korrelationsgröße gut verwendet werden, wenn ein Ansteigen oder Abfallen der so erfassten Größe festgestellt werden kann.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als Eingangsmessgröße die in dem zugeführten Massestrom akustisch ermittelte Partikelgröße verwendet. Diese Methode ist vergleichswiese genau, da hierdurch über Schallreflexionen an den Grenzflächen Aussagen auch im Volumen getroffen werden können. Da jedoch eine Sonde im Strom des Materials angeordnet sein muss, ist dieses auch die aufwändigste und anfälligste Methode.
• Selbstverständlich ist es auch möglich, die zuvor genannten Erfassungen von der Partikelgröße korrelierten Messgrößen zu kombinieren, um ein präziseres Bild zu erhalten.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Phasenversatz φ erst ab einer vorgegebenen Partikelgrößengrenze bei sinkender Partikelgröße erniedrigt und wird oberhalb der vorgegebenen Partikelgrößengrenze konstant gehalten.
• Nachfolgend ist die für das erfindungsgemäße Verfahren einzusetzende Vorrichtung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• 1 Vorrichtung
• 2 erster Betriebszustand
• 3 zweiter Betriebszustand
• 4 Verfahren
• In 1 ist eine Siebvorrichtung 10 gezeigt. Diese weist ein Sieb 20, beispielsweise ein Lochblech auf. Am Materialauftrag 30 wird Material aufgegeben und über das Sieb 20 gefördert. Theoretisch fallen dabei alle Bestandteile durch das Sieb 20 hindurch, deren Größe kleiner als die Größe der Sieblöcher ist, und so zum Feinmaterialausgang 50 gebracht. Alles was größer ist wird über das Sieb 20 und zum Grobmaterialausgang 40 gefördert.
• Um die Siebvorrichtung 10 und damit das Sieb 20 zu bewegen weist die Siebvorrichtung acht Unwuchterregereinheiten U auf, die in vier Clustern zu je zwei Unwuchterregereinheiten U angeordnet sind, wobei jeweils zwei Unwuchterregereinheiten U in einem Cluster jeweils über einen gemeinsamen Kopplungspunkt zur Beaufschlagung der Siebvorrichtung 10 mit Schwingungen ausgebildet sind. Hierdurch wird effektiv eine Schwingung die durch Überlagerung der durch die beiden Unwuchterregereinheiten U erzeugten Schwingungen erzeugt wird auf die Siebvorrichtung 10 aufgeprägt.
• Das gezeigte Beispiel ist die einfachste Ausführung mit je zwei Unwuchterregereinheiten U je Cluster und vier Clustern, einem vorderen linken Cluster 60, einen vorderen rechten Cluster 70, einen hinteren Cluster 80 und einen hinteren rechten Cluster 90. Selbstverständlich können die Cluster auch drei oder mehr Unwuchterregereinheiten U aufweisen und beispielsweise können noch zusätzlich in der Mitte zwei weitere Cluster von Unwuchterregereinheiten U angeordnet werden.
• In 2 und 3 sind zwei Betriebsweisen eines Clusters von Unwuchterregereinheiten U gezeigt. Der Pfeil innerhalb der von Unwuchterregereinheiten U zeigt den jeweiligen Kraftvektor an, die Pfeile außerhalb die Drehrichtung der von Unwuchterregereinheiten U.
• 2 zeigen beide Kraftvektoren vertikal nach oben und die von Unwuchterregereinheiten U rotieren entgegengesetzt zueinander. Ein Phasenversatz ist nicht realisiert (0 °), die Cluster-Anregung erfolgt somit in vertikaler Richtung, was zu einer sehr geringen Materialbewegung über das Sieb führt. 2 beschreibt einen Betriebszustand, welcher beispielsweise für eine Reinigungsfunktion einstellbar/regelbar ist, insbesondere in Verbindung mit einer Variation der Drehzahl der jeweiligen Unwuchterregereinheit.
• In 3 ist ein anderer Betriebszustand gezeigt. In diesem Fall weist der eine (der in der Darstellung linke) Kraftvektor nach oben, und der zweite (der in der Darstellung rechte) Kraftvektor weist nach links, insbesondere orthogonal zum ersten Kraftvektor. Die Unwuchterregereinheiten rotieren entgegengesetzt zueinander. Der Phasenversatz beträgt im hier gezeigten Betriebszustand 90 °. Die resultierende Cluster-Anregung wirkt in einem Winkel von 45 ° gegenüber der Horizontalen und führt somit zu einem vergleichsweise schnellen Materialtransport über das Sieb.
• 4 zeigt stark schematisch und lediglich zu Verdeutlichung des Gedankens die Aufnahme einer Brecherleistung BL eines Brechers, der der Siebvorrichtung vorgeschaltet ist. In einem ersten Zeitintervall ist der Brecherleistung BL gegenüber dem Normalzustand erhöht, in einem späteren zweiten Zeitintervall ist die Brecherleistung BL gegenüber dem Normalzustand erniedrigt, wie in der oberen Grafik zu sehen. Der mittlere Wert wird als Normalzustand, als gewünschter Betriebszustand beispielhaft angesehen. Während des ersten Zeitintervalls ist das zugeführte Material härter, sodass bei einer höheren Brecherleistung der mittlere Durchmesser d und damit die Partikelgröße größer wird. Während des zweiten Zeitintervalls ist das zugeführte Material weicher, sodass bei einer geringeren Brecherleistung der mittlere Durchmesser d und damit die Partikelgröße kleiner wird. Durch den Zeitversatz durch den Transport vom Brecher zum kommt es zu einem Zeitversatz zwischen der Brecherleistung BL und dem Durchmesser d an der Siebvorrichtung wie am zeitlichen Versatz zwischen der oberen und der mittleren Auftragung zu erkennen ist. Der Phasenversatz φ wird wie in der dritten Auftragung zu sehen im zweiten Zeitintervall bei einer gestiegenen Partikelgröße erniedrigt. In dem ersten Zeitintervall, in dem die Partikelgröße erhöht ist, bleibt der Phasenversatz φ hingegen unverändert.
• Bezugszeichenliste

BL

Brecherleistung

d

Durchmesser

U

Unwuchterregereinheit

φ

Phasenversatz

10

Siebvorrichtung

20

Sieb

30

Materialauftrag

40

Grobmaterialaustrag

50

Feinmaterialaustrag

60

vorderer linker Cluster

70

vorderer rechter Cluster

80

hinterer linker Cluster

90

hinter rechter Cluster

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 102017218371 B3 [0002]
• DE 102018205997 A1 [0002]
• DE 102019204845 B3 [0003]
• DE 102019214864 B3 [0004]

Claims (5)

1. Verfahren zur Steuerung einer Siebvorrichtung (10), wobei die Siebvorrichtung (10) wenigstens vier Cluster von Unwuchterregereinheiten (U) aufweist, wobei jeder Cluster wenigstens zwei Unwuchterregereinheiten (U) aufweist, wobei jeder Cluster jeweils über einen Kopplungspunkt zur Beaufschlagung der Siebvorrichtung (10) mit Schwingungen ausgebildet ist, wobei zwei vordere Cluster näher zum Materialauftrag (30) angeordnet sind, wobei zwei hintere Cluster näher zum Grobmaterialaustrag (40) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenversatz φ zwischen den Unwuchterregereinheiten (U) innerhalb eines Clusters gesteuert wird, wobei als Eingangsmessgröße eine der auf die Siebvorrichtung (10) aufgetragene Partikelgröße korrelierte Messgröße erfasst wird, wobei der Phasenversatz φ bei sinkender Partikelgröße erniedrigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Eingangsmessgröße die Leistungsaufnahme eines vorgelagerten Brechers oder einer vorgelagerten Mühle erfasst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Eingangsmessgröße die mittels einer Kamera optisch erfasste mittlere Partikelgröße der an der Oberfläche befindlichen Partikel auf einer Zuführvorrichtung verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Eingangsmessgröße die in dem zugeführten Massestrom akustisch ermittelte Partikelgröße verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenversatz φ erst ab einer vorgegebenen Partikelgrößengrenze bei sinkender Partikelgröße erniedrigt wird und oberhalb der vorgegebenen Partikelgrößengrenze konstant gehalten wird.

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