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Beechreibung Luftmengenregelung durch Filter Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Konstanthaltung des Luftdurchsatzes von mit wechselnden Staubmengen
beaufschlagten Aggregaten, beispielsweise Schnelläufermühlen, pneumatischen Transportsystemen
oder Windaichtern, bei denen die Förderluft am Ende der Pneumatik in einem Filter
gereinigt wird.
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Bei mittels Ventilatoren betriebenen luftdurchströmten Aggregaten
ändert sich meist die Luftmenge in Abhängigkeit vom jeweiligen Gutdurcheatz. Durch
erhöhte Gutaufgabe und den für die Gutbeschleunigung verbrauchten Druck sinkt die
Luftmenge und ändert dadurch beispielsweise die Kornverteilung des Mahlgutes von
Schnelläufermühlen oder den Abscheidegrad von Zyklonen oder die Trenngrenze von
Windsichter. Um die Luftmenge konstant zu halten, sind folgende Mabnahmen bekannt:
1. Statt Ventilatoren mit einer flachen Druck-Luftmengen-Kennlinie werden Geräte,
meist Drehkolbengebla6e, mit einer Kennlinie, die der von Pumpen ähnlich ist, eingesetzt.
Diese Geräte sind in der Anschaffung und Wartung teuer.
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2. Starke Drosselung eines in der Druckerzeugung überdimensionierten
Gebläses, so daP der durch das Gut verursachte Druckabfall anteilmäkig nicht sehr
groL ist. Nachteilig sind die laufenden höheren Betriebskosten.
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3. Pneumatische Leitungssysteme werden durch Wahl von Anlagenteilen,
Durchmessern, Leitungslängen und Leitungsführung so abgestimmt, daß eine durch Gutaufgabe
bedingte Widerstandserhö.hung - z.B. in einer Rohrleitung - durch eine Widerstandabnahme
bei Gutdurchfluß - z.B. in einem Zyklon - ausgeglichen wird. Dieses Verfahren ist
nur bei kleineren veränderlichen Widerständen und gleichbleibender Gutart anwendbar.
Für zählen und Sichter wird es daher praktisch nicht verwendet.
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4. Messung der Luftmenge über den Druckabfall einer MeLdüse und Regelung
der Luftmenge mittels eines Reglers, der eine Drosselklappe oder die Drehzahl des
Ventilators oder dessen Schaufeln verstellt. Da der Zusammenhang zwischen Meßdruck,
Gutbeladung der Luft, Widerstandscharakteristik der Maschinen, Leitungen und Abscheidern
jedoch nicht einfach ist und da durch Regeleingriffe ein Aufschaukeln von Schwingungen
im Regelkreis zustande kommen kann, muß für diesen Zweck meist eine relativ aufwendige
Regelung mit einem PID-Regler verwendet werden.
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Um die durch den Reinigungsvorgang beanspruchten Filterschläuche zu
schonen, ist es ferner bekannt, den Filterwiderstand zu messen und über einen Druckwächter
und Schaltrelais die Reinigung nur für die
Dauer des Überschreitens
eine vorgewählten Filterwiderstandes zu betreiben. Der jeweilige Filterwiderstand
sagt aber nichts aus über die durch ein vorgeschaltetes Aggregat strömende Luftmenge,
da er stärker von der Beladung des Filters mit Staut abhangt.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den Widerstand des Filters als
veranderliches Drosselorgan zu benutzen. Hierzu wird die durch ein Aggregat strömende
Luftmenge in bekannter Weise - z.B. mittels des Druckabfalls einer Meßdüse - gemessen
und über einen Bruckwächter mechanisch1 pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch
die Filterreinigung nur dann und nur solange in Betrieb gesetzt, wie die vorgewählt
Luftmenge unterschritten wird. Durch diese Regelung sind die Luftmengenschwankungen
höchstens 60 groß, wie dies in einem mit periodisch reinigendem Filter ausgestatteten
System bei konstantem Betrieb unvermeidbar ist. Dadurch wird erreicht, daL die Luftmenge
unabhängig von dem Gutdurchsatz oder der Gutart mit für die praktische Anwendung
meist genügender Genauigkeit gleich bleibt.
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GemaL einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird an Stelle der
MeLdüse der Druckabfall am Einlauf in die Maschine gemessen, wobei die MeLstelle
vorteilhaft an einem Ort geringer Staubbeladung angebracht wird. Dadurch wird die
MeLsicherheit erhöht und der am Einlauf zwangsläufig entstehende Druckabfall (Geschwindigkeitshöhe)
ausgenützt, so daL keine weiteren zusätzlichen Druckverluste in einer Meßdüse entstehen.
Für die Messung ist nur eine Meßstelle nötig (der Gesaatdruck ist gleich Null);
es kann demnach ein einfacher Druckwächtor, d.h. ohne Differenzdruckmessung, verwendet
werden.
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Da die Abnahme der Luftmenge nicht nur durch erhöhte Gutaufgabe, sondern
auch z.B. durch Gutansätze in den Maschinen oder Förderleitungen verursacht werden
kann, wird ferner vorgeschlagen, daß der Druckwächter oder der Antrieb der Reinigungsvorrichtung
bei einer die vorgesehene Dauer der Betätigung überschreitenden Zeitspanne ein Signal
auslösen, durch welches das Bedienungaperonal auf den Fehler aufmerksam gemacht
wird. Die Schaltung kann auch eo gewählt werden, daß bei längerem ungenügendem Luftdurchsatz
die Materialzufuhr abgestellt wird oder daß zusätzlich dazu ein Warnsignal ausgeldst
wird.
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Durch diese MaLnahme wird die Überwachung vereinfacht und eine der
Hauptursachen von Schäden an Anlagen beseitigt.
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Wie oben ausgeführt, übernimmt der Druckverlust des Filters die Funktion
einer Drosselung. Um die Verstellmöglichkeit und Betriebssicherheit zu erhöhen,
wird vorzugsweise ein Filter mit einer groLen Spanne zwischen dem Filterwiderstand
bei Reinluftbetrieb und den höchstmöglichen Filterwiderstand bei Überlastung (Blockiergrenze)
gewählt, also z.B. ein an sich bekanntes, mit Druckluftstößen in Rückblasverfahren
über Injektoren abreinigndes Filter. Vorteilhaft ibt, daß bei dieser Filterbauart
die Blockiergrenze sehr hoch liegt, eo daß auch bei gröLeren Widerstandeschwankungen
der Anlage eine sicherere Luftmengenregelung erreichbar ist. Bei vielen anderen
Filterbauarten würde diee zum Blokkieren des Filters führen. Unter Blockieren wird
hier eine eo starke Steigerung des Filterwiderstandes verstanden, daß die Rückspülung,
gleich welcher Art, infolge zu hohen Gegendruckes versagt. Das Filter arbeitet dann
ohne Abreinigung mit schnell bis zul Zusammenbruch abnehmendem Luftdurchsatz.
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Der Ventilator, welcher die ganze Anlage betreibt, ist für einen solchen
Druck auszuwählen bzw. in seiner Drehzahl einzustellen, daL bei der vorgewählten
Luftmenge der sich zur Kompersation der hiderstandschwankungen der Anlage einstellende
Filterwiderstand innerhalb des Arbeitsbereiches des Filters liegt.
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Falls bei großen zu erwartenden Schwankungen des Anlagenwiderstandes
oder falscher Ventilatorauswahl der Druckbereich des Filters nicht zur Kompensation
ausreicht, ist es nötig, eine zusätzliche Drossel an einer geeigneten Stelle des
Luftweges vorzunehmen.
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Zum richtigen Einstellen der Drossel ist es zweckmäßig, ein Manometer
für den Filterwiderstand anzubringen. Die Dros@el ist dann so einzustellen, da@
einerseits in keinem Betriebszustand die Blockiergrenze des Filters überschritten
wird, andererseits während der Arbeit die eingestellte Luftmenge niemals wesentlich
unterschritten wird. Es ist vor-Teilhaft, mittels des Druckwächters ein Kennlicht
zu schalten, welches dessen Betriebszustand anzeigt.
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Die Luftiengenregelung mittels des Filterwiderstandes kann bei Bedarf
an Stelle der einfachen"Ein-Aus"-Regelung über Regler und stufenlos verstellbare
Antriebsmotore den Reinigungsmechsnismus beispielaweise in schnelleren oder langsameren
Reinigungszyklen betätigen. Ebenso kann bei zu zahlreichen Reinigungen pro Zeiteinheit
ein Warnsignal usw. betätigt werden. An einfachsten ist die Regelung bei dem vorerwähnten
DruckluttstoL-Filter, da die Reinigu@gszyklen elektrisch gesteuert werden, also
ohne aufwendiges Verstellgetriebe. In diesem Fall genügt
an Stelle
des Druckwächters z.B. eine Ringwaage, welche ein die Impulsfolge bestimmendes Potentiometer
verstellt. Die Ansprechempfindlichkeit und Dämpfung des Regelkreises kann durch
entsprechende Gestaltung der Verbindung MeLstelle - Ringwaage (Drosseln, Druckausgleichsgefäße)
einfach gestaltet worden, so da diese die Luftmenge genauer konstant haltende Ausführung
nicht wesentlich teurer ist als eine "Ein - Aus" - Regelung.
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Um den einfachen Aufbau der Regelung zu verdeutlichen, ist in Fig.
1 schematisch eine "Ein - Aus" - Regelung eines im Durchluftverfahren arbeitenden
Windsichters mit einem SchlitzdUsen-Rtickblasfilter dargestellt.
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Fig. 2 zeigt das Schema einer Schnelläufermühle mit einen Druckluftstoß-Rückblasfilter,
welches als Bunker-Ansatzfilter arbeitet und bei dem eine kontinuierliche Regelung
angewendet wird.
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In Fig. 1 wird in den Windsichter (1) mittels der Aufgabeschnecke
(2), welche durch den Motor (3) angetrieben wird, das Slchtgut eingespeist.
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Der Sichter saugt die zum Sichten benötigte Luft aus dir aus an Stutzen
(4) an. Am MeLort (5), welcher in Bereich noch nicht gutbeladener Luft angebracht
ist, entspricht der Unterdruck etwa dem Staudruck (Geschwindigkeitshöhe). Das gesichtete
Grobgut wird bei (6) ausgetragen, das Feingut bläst der ii Sichter'eingebaute Ventilator
in den Zyklon (7), in dem der Hauptanteil des Gutes abgeschieden und von der Zellenschleuse
(8) ausgetragen wird. Die Zyklon-Abluft wird im Filter (9) gereinigt, der niedergeschlagene
Staub von der Zellenschleuse (10) ausgetragen. Ii Schem@ ist nur ein Filterschlauch
eines
Ringdüsen-Abblaafilters dargestellt, dessen Reinigung durch
einen von der Reinluftseite durch das Filtermedium blasenden Luftstrahl bewirkt
wird. Die hierzu nötige Luft wird vom Rückblas-Gebläse (11) erzeugt und durch die
Ringdüse (12) ausgeblasen, wobei letztere mittels eines Seiles von einem Getriebe-Motor
(13) am Filter entlang geführt wird.
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Erfindungsgemäß ist an dem Mekort (5) über eine MeLleitung ein Druckwächter
(14) angeschlossen. a<ie in Fig. 1 durch die geatricl. elten Wirkungslinien (mit
Pfeilen in Wirkrichtung) gezeigt, schaltet dieser elektrisch bei Unterschreiten
eines vorwählbaren Unterdruckeb, d.h. einer entsprechenden Luftmenge das Rückblasgebläse
(11) und den Getriebemotor (13) ein und bein Überschreiten des minimalen Unterdruckes
wieder aus. ("Ein - Aus" - Schaltung) Der Druckwachter (14) arbeitet vorzugsweise
über im Schaltkasten (15) angeordnete Relais. Dort kann vorteilhaft auch ein z.B.
Stro-Zeit abhängiges Relais angebracht sein, das beim Überschreiten der vorgewählten
Reinigungadauer beispielsweise eine Uarnhupe (16) betätigt oder/und die Stromzufuhr
des Aufgsbeschnekken-Motors (3) unterbricht.
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In Fig. 2 steht die schnellaufende Mühle (17), welche mittels einer
Dosierrinne (18) mit Aufhabegut beschicht wird, auf einem Mahlgutbunker (19) mit
Absackklappe (20) und eine Bunkeraufsatzfilter (21).
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Die Reinigung dieses an sich bekannten Filters wird durch Druckluftstöße
bewirkt, wobei die Druckluft sus dem Vorratskessel (22) über Druckluftventile (23)
kurzzeitig aus der Treibd@se (24) in die als Injektor (25) ausgebildeten reinluftseitigen
Filterschlauchenden eingeblasen
wird, dort zusätzlich Luft mitreißt
und in der Art einer in Achsrichtung des Filterschlauches fortschreitenden Stoßwellenfront
den von der anderen, der Staubluftseite, angesetzten Filterstaub-Kuchen ablöst.
Die Druckluftventile (23) werden von Magnetventilen (26) mittels Preßluft aus dem
Vorratekessel (22) betätigt; die Steuerung der Magnetventile erfolgt elektrisch
in ein ei Schaltschrank (27), in welchem die RUckblasfolge und die Rückblaszeitdauer
durch elektrische Mittel verstellbar ist.
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Erfindungsgemäß ist an Einlauf der MUhle (17) eine Druckmeßstelle
(28) angebracht, welche z.B. über ein verstellbares Feindrosselventil (29) und ein
im freien Volumen veränderliches Ausgleichsgefäß (30) an eine Ringwaage (31) angeschlossen
sein kann, wobei diese ein Potentiometer (32) verstellt. Das Potentiometer ist elektrisch
mit dem Schaltschrank (27) verbunden, in Fig. 2 ebenfalls durch gestrichtelte Linien,
mit Pfeilen in Wirkrichtung, dargestellt. Bei Abnahme der durch die Mühle (17) flie@ende@
Luftmenge sinkt der Druck an der Druckmeßstelle (28) und die Ringwaage (31) stellt
über das Potentiometer (32) im Schaltschrank (27) eine schnellere Folge der Abblasperioden
ein. Mittels des Drosselventils (29) und des Ausgleichsgefäßes (30) können die Empfindlichkeit
und die Eingriffszeiten der Regelung vorgewählt werden, so daß z.B. kurze Luftxengenschwankungen
keinen Einfluß auf die Ringwaage haben.
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Sofern das Potentiometer (32) eine schnellere als die normal vorgesehene
Abblasfolge einstellt, wird im Schaltschrank (27) ferner ein die Dosierrinne (18)
abschaltendes Relais betätigt. Dadurch werden Störungen in der Mühle (17) vermieden
(s.B. Plastifizieren von schmelzendei
Gut bei Luftmangel) und gleichzeitig
durch das viel stärkere Leerlaufgeräusch der Mühle (17) die Bedienung auf die UnregelmäLigkeit
aufmerksam gemacht. Die Koppelung der Druckmeßstelle (28) mit der Ringwaage (31)
kann durch andere zweckentsprechende Zwischenglieder (Rückschlagventile, bberdruckventile,
im Widerstand richtungsabhängige Drosseln usw.) jeder Regelcharakteristik angepaLt
werden, ebenso kann die Beeinflussung der Schaltfolge pneumatisch, mechanisch oder
elektrisch erfolgen.
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Die in Fig. 1 und 2 gezeigten Beispiele stellen nur zwei Voll verschiedenen
anwendungsfällen dar, die mit dieser Luftmengenregelung einfach und billig lösbar
sind. Die Schwankungen des Luftdurchsatzes sind durch dieses Verfahren weit besser
als bei einer nicht geregelten periodischen Filterreinigung konstant zu halten.
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Selbst bei der komplizierten kontinuierlichen Regelung des Filterwiderstandes,
die dem Aufwand nach dem der bekannten Regelungen näher kommt, bleibt nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren der Vorteil, daL kein @ zusätzlicher Druckverbrauch durch die Drosselung
durch eine Meßdüse und Drosselklappe entsteht und daß vor allem das Filtermedium
geschont wird. Die Reinigung ist z.B. nicht in Betrieb, d.h. das Filtermedium wird
nicht zusätzlich beansprucht, eo lange durch die Aggregate kein Gut fließt. Bei
Stsubdurchsatz erfolgt die Reinigung nicht kontinuierlich, sondern so selten wie
möglich.