DE102021204391A1 - Process for particle size-dependent optimization of a sieve with regard to product quality - 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.The present invention relates to a method for controlling a screening device 10, the screening device 10 having at least four clusters of imbalance exciter units U, each cluster having at least two imbalance exciter units U, each cluster being configured via a coupling point for subjecting the screening device 10 to vibrations, with two front clusters being arranged closer to material application 30, with two rear clusters being arranged closer to coarse material discharge 40, characterized in that the phase offset φ between the imbalance exciter units U is within a cluster, with one of the particle sizes applied to screening device 10 correlating as an input measurement variable Measured variable is recorded, the phase shift φ is reduced with decreasing particle size.

Description

Die Erfindung betrifft en Verfahren zur Ansteuerung eines Siebes, um die Abtrennung kleiner Partikel in Abhängigkeit von der aufgetragenen Partikelgröße zu optimieren.The invention relates to a method for controlling a screen in order to optimize the separation of small particles depending on the particle size applied.

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.From the DE 10 2017 218 371 B3 and from the DE 10 2018 205 997 A1 Screen systems with vibration exciters arranged in groups are known. This arrangement in groups enables the operation of the screening device to be highly adaptable, which is not possible with the classic linear, elliptical or circular vibrators. This group of screening devices thus enables completely new control schemes.

Aus der DE 10 2019 204 845 B3 ist ein Verfahren zum Einstellen und Regeln wenigstens einer Schwingungsmode einer Siebvorrichtung bekannt.From the DE 10 2019 204 845 B3 a method for setting and controlling at least one vibration mode of a screening device is known.

Aus der DE 10 2019 214 864 B3 ist ein Verfahren zum Ansteuern und Regeln einer Siebvorrichtung bekannt.From the DE 10 2019 214 864 B3 a method for controlling and regulating a screening device is known.

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.It would be desirable to be able to adapt a screening device based on specific measured variables that have a correlation to educt properties in such a way that the product properties can be set in a targeted manner.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereit zu stellen, um zielgerichtet die Produkteigenschaften in Abhängigkeit von Edukteigenschaften zu optimieren.The object of the invention is to provide a method in order to optimize the product properties in a targeted manner as a function of the starting material properties.

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.This problem is solved by the method with the features specified in claim 1 . Advantageous developments result from the dependent claims, the following description and the drawings.

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.The method according to the invention serves to control a screening device. The screening device used for the method has at least and preferably exactly four clusters of imbalance exciter units, with each cluster having at least two imbalance exciter units. Each cluster is formed via a coupling point for subjecting the screening device to vibrations. Two front clusters are located closer to material application and two rear clusters are located closer to coarse material discharge. At the material application, the material to be screened is applied to the screen of the screening device. The coarse material that does not fall through the screen migrates over the screen and reaches the coarse material discharge. The fine material falls through the sieve and thus reaches the fine material discharge.

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.According to the invention, the phase offset between the imbalance exciter units within a cluster is controlled. This enables a very variable adjustment of the screen properties and is easily possible by arranging the imbalance exciter units in clusters.

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.According to the invention, a measured variable that correlates to the particle size applied to the screening device is recorded as the input measured variable, with the phase offset being reduced as the particle size decreases. If the particle size decreases, the proportion that falls through the sieve increases. This reduces the proportion that remains above the screen. In order to reliably screen out the smaller fraction, the transport can be slowed down by reducing the phase shift. The loading of the screen decreases due to the larger proportion of the small fraction that falls through the screen and increases due to the slower transport speed. Ideally, these two effects can cancel each other out.

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 a further embodiment of the invention, the power consumption of an upstream crusher or an upstream mill is recorded as the input measurement variable. Typically, power consumption increases as the material being fed becomes harder. Another result of this is that the comminution is usually less efficient, which results in a shift in the average particle size towards larger particles. Therefore, the power consumption can be viewed as a quantity correlated to the particle size.

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 a further embodiment of the invention, the average particle size of the particles located on the surface on a feed device, optically recorded by means of a camera, is used as the input measurement variable. For example, a camera can be arranged above a conveyor belt which feeds the material to be screened to the screening device. Since in this way only the particle size distribution of the particles lying on top of a bed is recorded, further falsified by partially covered particles, an exact measurement is not possible. However, this variable can be used well as a correlation variable if an increase or decrease in the variable detected in this way can be determined.

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.In a further embodiment of the invention, the particle size determined acoustically in the supplied mass flow is used as the input measurement variable. This method is comparatively accurate, since it also allows statements to be made in the volume via sound reflections at the interfaces. However, since a probe can be placed in the stream of material must, this is also the most time-consuming and vulnerable method.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die zuvor genannten Erfassungen von der Partikelgröße korrelierten Messgrößen zu kombinieren, um ein präziseres Bild zu erhalten.Of course, it is also possible to combine the previously mentioned detections of measurement variables correlated with the particle size in order to obtain a more precise picture.

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.In a further embodiment of the invention, the phase shift φ is only reduced above a specified particle size limit as the particle size decreases and is kept constant above the specified particle size limit.

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

The device to be used for the method according to the invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment illustrated in the drawings.

• 1 contraption
• 2 first operating state
• 3 second operating state
• 4 procedure

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.In 1 a screening device 10 is shown. This has a screen 20, for example a perforated plate. Material is applied to the material order 30 and conveyed over the screen 20 . Theoretically, all components that are smaller than the size of the screen holes fall through the screen 20 and are thus brought to the fine material outlet 50 . Anything larger is conveyed over the screen 20 and to the coarse material outlet 40 .

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.In order to move the screening device 10 and thus the screen 20, the screening device has eight imbalance exciter units U, which are arranged in four clusters of two imbalance exciter units U each, with two imbalance exciter units U in each cluster each having a common coupling point for acting on the screening device 10 with Vibrations are formed. As a result, an oscillation that is generated by superimposition of the oscillations generated by the two unbalance exciter units U is effectively impressed on the screening device 10 .

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.The example shown is the simplest version with two unbalance exciter units U per cluster and four clusters, a front left cluster 60, a front right cluster 70, a rear cluster 80 and a rear right cluster 90. Of course, the clusters can also have three or more unbalance exciter units U and, for example, two additional clusters of imbalance exciter units U can also be arranged in the middle.

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.In 2 and 3 two modes of operation of a cluster of unbalance exciter units U are shown. The arrow inside of the unbalance exciter units U indicates the respective force vector, the arrows outside indicate the direction of rotation of the unbalance exciter units 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. 2 both force vectors point vertically upwards and those of unbalance exciter units U rotate in opposite directions to each other. A phase offset is not realized (0°), the cluster excitation is thus in the vertical direction, which leads to a very small movement of material over the screen. 2 describes an operating state which can be set/controlled, for example for a cleaning function, in particular in connection with a variation in the speed of the respective imbalance exciter unit.

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.In 3 another operating state is shown. In this case, one force vector (the one on the left in the illustration) points upwards, and the second force vector (the one on the right in the illustration) points to the left, in particular orthogonally to the first force vector. The imbalance exciter units rotate in opposite directions to each other. In the operating state shown here, the phase shift is 90°. The resulting cluster excitation acts at an angle of 45° to the horizontal and thus leads to comparatively fast material transport over the wire.

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. 4 shows highly diagrammatically and only to clarify the idea the recording of a crushing capacity BL of a crusher that is connected upstream of the screening device. In a first time interval, the crusher power BL is increased compared to the normal state, in a later, second time interval the crusher power BL is reduced compared to the normal state, as can be seen in the top graph. The mean value is regarded as the normal state, as the desired operating state, for example. During the first time interval, the material fed in is harder, so that with a higher crushing capacity, the average diameter d and thus the particle size becomes larger. During the second time interval, the material fed in is softer, so that with a lower crushing capacity, the average diameter d and thus the particle size becomes smaller. Due to the time delay caused by the transport from crusher to , there is a time delay between the crushing capacity BL and the diameter d on the screening device, as can be seen from the time delay between the upper and middle plot. As can be seen in the third plot, the phase shift φ is reduced in the second time interval as the particle size increases. In contrast, in the first time interval in which the particle size is increased, the phase shift φ remains unchanged.

BezugszeichenlisteReference List

BLBL

Brecherleistungcrusher performance

di.e

Durchmesserdiameter

Uu

Unwuchterregereinheitimbalance exciter unit

φφ

Phasenversatzphase shift

1010

Siebvorrichtungscreening device

2020

SiebSieve

3030

Materialauftragmaterial application

4040

Grobmaterialaustragcoarse material discharge

5050

Feinmaterialaustragfine material discharge

6060

vorderer linker Clusteranterior left cluster

7070

vorderer rechter Clusteranterior right cluster

8080

hinterer linker Clusterposterior left cluster

9090

hinter rechter Clusterbehind right cluster

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

• DE 102017218371 B3 [0002]DE 102017218371 B3 [0002]
• DE 102018205997 A1 [0002]DE 102018205997 A1 [0002]
• DE 102019204845 B3 [0003]DE 102019204845 B3 [0003]
• DE 102019214864 B3 [0004]DE 102019214864 B3 [0004]

Claims (5)

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.Method for controlling a screening device (10), the screening device (10) having at least four clusters of imbalance exciter units (U), each cluster having at least two imbalance exciter units (U), each cluster having a coupling point for acting on the screening device (10) is designed with vibrations, with two front clusters being arranged closer to the material application (30), with two rear clusters being arranged closer to the coarse material discharge (40), characterized in that the phase offset φ between the imbalance exciter units (U) is controlled within a cluster, a measured variable correlated to the particle size applied to the screening device (10) being recorded as the input measured variable, the phase offset φ being reduced as the particle size decreases. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Eingangsmessgröße die Leistungsaufnahme eines vorgelagerten Brechers oder einer vorgelagerten Mühle erfasst wird.procedure after claim 1 , characterized in that the power consumption of an upstream crusher or an upstream mill is recorded as the input variable. 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.procedure after claim 1 , characterized in that the mean particle size of the particles located on the surface, optically recorded by means of a camera, is used as the input measured variable on a feed device. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Eingangsmessgröße die in dem zugeführten Massestrom akustisch ermittelte Partikelgröße verwendet wird.procedure after claim 1 , characterized in that the particle size acoustically determined in the supplied mass flow is used as the input measurement variable. 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.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the phase offset φ is only reduced above a specified particle size limit as the particle size decreases and is kept constant above the specified particle size limit.

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