DE1808998A1

DE1808998A1 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Befeuchtung von Mischguetern

Info

Publication number: DE1808998A1
Application number: DE19681808998
Authority: DE
Inventors: Kurt Ahrenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-11-15
Filing date: 1968-11-15
Publication date: 1971-01-28
Also published as: DE1808998B2; CH517541A; CA934751A; NL6916738A; US3727894A; FR2023425A1; BE741734A; GB1255426A; DE1808998C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen befeuchtung von Misohgütern, welches sich gemäß dem Hauptpatent ί/Λ^/.? ·- dadurch

auszeichnet, daß die von der Plastizität des Misohgutes abhängige Stromaufnahme des Antriebsmotors für die Mischwerkzeuge eines Aufbereitungsaggregates gemessen und demgemäß über an sich bekannte Ventile die Befeuchtung geregelt wird.

Versuche haben gezeigt, daß das vorstehend angegebene Verfahren bei manchen Anwendungsfällen noch zu keiner hinreichend genauen Peuchtigkeitsdosierung führt, um bei einer

009885/0940

18089S8

bestimmten Konsistenz und Einwaage des Mischgutes ein Ausgangsmaterial mit vorbestimmter, eng tolerierter Plastizität zu erreichen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur automatischen Befeuchtung von Mischgütern bis zum Erreichen einer vorgegebenen Stromaufnahme des Antriebs für die Mischwerkzeuge dahingehend zu verbessern, daß das verfahrensgemäljKaufbereitete Mischgut eine in noch engeren Grenzen tolerierte und reproduzierte Plastizität aufweist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Feuchtigkeitszugabe in Abhängigkeit von der Wirkstromaufnahme eines zusätzlich zum Hauptmischwerkzeug vorgesehenen, separat angetriebenen, schnellaufenden, trägheitsarmen Hilfswerkzeuges bei konstanter Einwaage erfolgt. Dieses Hilfswerkzeug rotiert mit einer um ein Vielfaches höheren Geschwindigkeit als das Hauptmischwerkzeug, beispielsweise mit einer Umfangsgeschwindigkeit von iO bis 70 m/s. Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung ergeben sich im wesentlichen die folgenden Vorteile:

Durch das hochtourige Hilfs- bzw. Zusatzwerkzeug wird die dem Mischgut aufgegebene Feuchtigkeit schneller verteilt und das Misohgut selbst vollständiger homogenisiert, wodurch es verzögerungsfreier in einen stationären Zustand überführt wird, so daß die Wirkstromaufnahme tatsächlich «Is echtes, von der

009885/0940

speziellen Meßstelle unabhängiges Maß für die Plastizität bzw. Verformbarkeit des gesamten Mischgutes anzusehen ist. Da naturgemäß bei einem schneller laufenden Zusatzwerkzeug das gesamte Iteaktionsdrehmoment des Mischgutes wächst, steigt die Stromaufnahme des Antriebsmotors für das Zusatzwerkzeug, wodurch ein wesentlich feinfühliger und differenzierterer Soll- Ist-Wertvergleich der Stromaufnähme, d.h. der tatsächlich vorhandenen und der angestrebten Plastizität des Mischgutes möglich ist. Dies gilt umsomehr, als das schnellaufende Zusatzwerkzeug separut angetrieben wird und trägheitsarm ausgebildet*ist, da dies die Meßempfindlichkeit wesentlich steigert.

Eine besonders trägheitsarme Ausbildung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ergibt sich dadurch, daß dem Ililfswerkzeug ein Antriebsmotor direkt vorgeschaltet ist. Dadurch, daß kein Getriebe zwischen den Motor und das Hilfswerkieug zwischengeschaltet ist, wird nicht nur das Trägheitsmoment des Antriebes herabgesetzt, sondern es werden gleichzeitig Reibungsverluste und Fremdeinflüsse wie das Spiel zwischen den Zahnrädern vermieden.

Die Aufbereitung eines Mischgutes mit reproduzierbaren Verformungseigenschaften kann mit einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft dadurch gesteigert werden, daß der Antriebsmotor für das Hilfswerkzeug ein weitgehend lastunabhängiges Drehzahlverhalten aufweist. Soll nämlich die Wirkstromaufnahme des Antriebsmotors

00-988 5/094 0

ein genaues Maß für das integrale Reaktionsmoment sein, daß das Mischgut auf das Zusatzwerkzeug ausübt, so setzt dies voraus, daß der Motor in dem interessierenden Meßbereich ein sogenanntes Nebenschlußverhalten aufweist, d.h. belastungsabhängig seine Drehzahl hält. In diesem Falle ist die Wirkstromaufnahme des Motors direkt proportional zu dessen abtriebsseitig zur Verfügung stehendem Drehmoment, um das von der Plastizität des Mischgutes abhängige Reaktionsmoment zu überwinden. Die Proportionalität zwischen der Wirkstromaufnahme des Motors und dem plastizitätsbedingten Reaktionsdrehmoment des Mischgutes ist also lediglich dann gegeben, wenn das Drehmoment des Motors nioht teilweise zur Beschleunigung der Drehmassen des Motors und des mit ihm gekoppelten Zusatzwerkzeuges verbraucht wird und die Meßgenauigkeit nicht durch ein Drehzahl abhängiges Reibungsmoment beeinträchtigt wird.

Je nach der Konsistenz des Mischgutes, das beispielsweise aus Formsand, Keramikmaterial, Beton, Kalksandsteinmassen oder Pressmassen bestehen kann , ergeben sich teils unterschiedliche Bereiche des Mischgutwiderstandes und der Wirkstromaufnahme. Es ist daher auch vorteilhaft, den Hilfswerkzeugmotor drehzahlveränderlich, vorzugsweise polumschaltbar auszubilden. Auf diese Weise können je nach der Mischgutkonsistenz verschiedene Drehzahlen getriebelos, durch einfache Polumschaltung erstellt werden.

Es hat sich als mechanisch end konstruktiv besonders vorteil-

009885/0940

haft erwiesen, da« Hilfswerkzeug als H-föraigen Wirbler auszubilden. Da einige Mischgüter, insbesondere tongebundene Formstoffe, die Eigenschaft aufweisen, ihr spezifisches Volumen in Laufe der Aufbereitung entsprechend der Plastizitätszunahme zu vergrößeren, ergibt sioh eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß das Hilfswerkzeug nach oben V-förmig erweitert ist. Bei quellfähigen Mischgütern wird durch diese Formgebung des Hilfswerkzeuges erreicht, daß die durch die Quellwiiking im Mischgut aufsteigenden Teilchen von konisch nach oben erweiterten Teilen des Wirbiers erfasst und somit mit erhöhter Umfangsgeschwindigkeit bewegt werden, woduroh sich eine höhere Wirkstromaufnahme des Antriebsmotors für das Hilfswerkzeug ergibt. Dadurch wird wiederum der Meßbereich der Wirkstromaufnahme auseinandergezogen und die Empfindlichkeit der Regelungsvorrichtung gesteigert.

Es ist schließlich zu beachten, daß die zur Erreichung einer vorgegebenen Plastizität des Mischgutes in dieses eingebrachte Feuchtigkeit ihren Soll-Wert nicht überschreitet, da keine Zusatzvorriohtungen vorgesehen sind, um das Misohgut wieder zu entfeuchten. Es ist daher wichtig, daß die Feuchtigkeit hinreichend schnell im Misohgut verteilt wird, da anderenfalls momentan unter Umständen ein zu geringer Wirkstrom angezeigt bzw. dementsprechend der Regelvorrichtung ein falscher Regelbefehl im Sinne einer zu hohen, weiteren Befeuchtung gegeben wird. Ein der Wirkstromaufnahme des Motors des Zusatzwerkzeugs entsprechendes Regelsignal muß also stets

00 98 85/0940

dann abgeleitet werden, wenn sioh in der Vorrichtung quasi-stationäre Verhältnisse ausgebildet haben, d.h. vor allen, wenn sioh das Zusatzwerkzeug Bit gleichbleibender (also besohleunigungsfreier) Geschwindigkeit dreht und eine Fortsetzung des Misohvorganges die Wirkstromaufnahme des Motors nioht mehr verändert, da das Mischgut hinreichend homogenisiert ist. Um sicherzustellen, daß die weitere Peuch-

^ tigkeitszugabe. also stets erst nach Erreichen eines derartigen, quasistationären Zustandes von dem Wirkstromsignal abgeleitet wird, kann die Vorrichtung zur Durchführung des Zweistufen-Verfahrens naoh der Hauptanmeldung, bei dem zuerst eine bestimmte Wassermenge in das Mischgut eingebracht wird und daraufhin abhängig von der Stromaufnahme des Motors die weitere Befeuchtung geregelt wird, dadurch vorteilhaft ausgestaltet werden, daß die Regelvorrichtung mit einstellbarer Zeitverzögerung nach der ersten Feuohtigkeitszugabe betätigbar ist. Diese Zeitverzögerung kann entsprechend größer einge-

" stellt werden, als sich die im Regelkreis vorhandenen Zeitkonstanten auf die Messung auswirken, so daß die Meßwerte des Stromes tatsächlich als im quasistationären Zustand des Mischgutes gemessene Plastizitätswerte angesehen und dem Regler zur weiteren Befeuchtungssteuerung aufzugeben sind.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, die schematisch eine Befeuchtungsvorrichtung nach der Erfindung darstellt, wobei das zusätzliche Hilfswerkzeug als Wirbler ausgebildet ist, dessen Stäbe V-förmig zueinander geneigt sind.

009885/0940

Eine bestimmte Menge eines zu befeuchtenden Mischgutes

1 wird in eines Mischbehälter 2 eingebracht und alt einer

,3 konstanten Menge einer Flüssigkeit E aufbereitet. Bei dem Mischgut kann es sioh um Formsand, Keraaikaaterial, Beton, Kalksandsteinmassen oder Pressmassen verschiedener Art handeln, und als Aufbereitungsflliesigkeit dient in der Regel

Wasser. Bei dieser ersten ungeregelten Verfahrensstufe wird

/Mischung die Wassermenge erfahrungsgemäß so dosiert, daß die' bei der üblichen Eigenfeuchtigkeit der Misohstofft alt Sicherheit unter derjenigen, angestrebten Endfeuohtigkeit des Mischgutes liegt, die für die gewünschte Plastizität erforderlich ist. Durch diese, erste Feuohtigkeitsxugabe wird die anschließende Feinregelung der Feuchtigkeit vorbereitet und die Gesaatfeuchtigkeit des Misohgutes la Sinne einer Arbeitspunkteinstellung auf einen Wert gebracht, bei dem die Wirketroaaufnahae eines Motors h für ein hoohtouriges Hilfswerkzeug 5 gut aessbar ist.

Nach der ersten Feuchtigkeitssugabe wird das Misohgut aittels eines nicht dargestellten Hauptaischwerkxeugs und des gegenüber diesea hochtourigen Hilfswerkxeuges hoaogenisiert, wobei manche Mischgüter daeu neigen, ihr spezifisches Volumen bis zu einer Quellhöhe 6 zu erhöhen. Diese gleichmäßige Verteilung der Feuchtigkeit im Mischgut ist in der Regel nach etwa 2 Minuten abgeschlossen, nach welcher Zeit sioh ein über «in Zeitrelais gesteuertes Magnetventil 7 öffnet,wodurch Ventile 8a bis 8d mit Wasserdruck beaufschlagt werden.

Die Wirkleistung des Matora. J Jlc» £iIiswerkzeuges 5 wird durch

einen Kontakt-Leistungsnesser 9 mit Kontakten 10 a bis d gemessen. Zwischen dem Hilfswerkzeugmotor und dem Leistungsmesser 1st üblicherweise eine Meßwertaufbereitungseinheit 11 geschaltet, duroh welche der Meßwert transformiert und geglättet wird. Die Wirkstromaufnahme des Leistungsmessers ist im stationären Zustand des Mischgutes eine direkte, in der Regel nioht lineare Funktion der Plastizität des Mischgutes. Da der Hilfewerkzeugmotor mit konstanter Meßspannung betrieben wird, ist der Ausschlag des Wirkleistungsmessers dem Wirkstrom proportional und löst im Kontakt-Leistungsmesser einen oder mehrere der Kontakte 10a bis d aus, so daß der analog anfallende Meßwert in vier Stufen quantisiert wird. Entsprechender Anzahl der betätigten Kontakte 10a bis d werden SteuerschUtze 12 unter Strom gesetzt, die wiederum derart auf die Magnetventile 8a bis d wirken, dass/Im Endergebnis die Uberfahrentn Kontakte des Leistungsmessers je ein Magnetventil schließen. Wie bereits erwähnt, stehen diese Ventile 8a bis 8d unter Wasserdruck, sobald das Magnetventil 7 über ein Zeitrelais 13 freigegeben wird* Dies geschieht etwa 2 Minuten,nachdem die Befeuohtungsstufe 1 über ein durch eine Wasseruhr Ik gesteuertes Ventil 15 abgeschlossen worden ist.

' Die während der zweiten, geregelten Befeuchtungsstufe in das Mischgut eingegebene Feuchtigkeitsmenge hängt von der Stellung der Ventile 8a bis d ab, deren gemeinsame Speiseleitung l6 nach einer vorgegebenen Zeitspanne durch das Magnetventil 7 abgedrosselt wird. Auf diese Art wird die Wassermenge der Stufe 2, abgestuft auf ,d^ ^Αη,ζ,βΐ}^ $er zur Verfügung stehenden

Kontakte bzw. Ventile, in Abhängigkeit vom Plastizitätszustand naoh Verarbeitung der Feuchtigkeit der Stufe 1 zugegeben und bis sum Austrag des Mischgutes mit diesem homogenisiert. Naoh beendetem Mischgutaustrag gehen all· Steuer- und Regelelemente in ihre Ausgangsstellungen zurUok, d.h. insbesondere, die Ventile 8a bis d sind wieder geöffnet und durch das geschlossene Ventil 7 drucklos. Die Programmsteuerung der Ventile erfolgt dabei über eine nicht den Gegenstand der Erfindung bildende und daher nicht weiter erläuterte Mischerautomatik.

Es versteht sich, daß das vorstehend beschriebene Verfahren und die dafür erforderliche Vorrichtung in verschiedener Weise abgewandelt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So können die Ventile 8a bis 8d auch durch Durchlaufmengenmesser geschlossen werden, so daß sich das Zeitrelais 13 erübrigt. Die Ventile können je nach dem speziellen Anwendungefall als Regulierventile, Regulierhähne, Quetschventile oder Drosselventile mit großem Durohlaufquerschnitt ausgebildet werden, wenn dicke oder zähflüssige Massen als Benetzungsmittel dienen. Die Ventilsteuerung kann in an sich bekannter Weise über Potentiometer erfolgen, die zunächst die Ventile ganz öffnen, um sie dann sukiessive in Abhängigkeit von der Wirkleistungsaufnahme zu schließen.

Besteht der Antrieb des Hilfswerkzeuges aus einem Drehstrommotor, so wird man zweokmäßigerweise mit dem bereits erwähnten Kontakt-Wirkleistungsmesser arbeiten, während bei

009885/0940

eine* Gleichstromantrieb entsprechend ein Kontakt-Amperemeter zu verwenden wäre.

Entscheidend für eine einwandfreie Befeuchtungsregelung ist in jedem Falle, daß die Feinregelung der Befeuchtung in Abhängigkeit von der Wirkstromaufnahme eines zusätzlich zum Hauptmischwerkzeugmotor vorgesehenen, separat angetriebenen , schnellaufenden und nach Möglichkeit trägheitsarmen Hilfswerkzeugee bei konstanter Einwaage erfolgt, um eine schnelle Homogenisierung des Mischgutes und eine differensierte Wirkstromaufnahme in Abhängigkeit von der Plastizität des Mischgutes zu gewährleisten. Daduroh wird einerseits eine hohe Meßgenauigkeit, d.h. Reproduzierbarkeit der bestimmten Feuchtigkeitsgehalten zuzuordnenden und i*> die Leistungsmesserskala eingeeichten Wirkleistungswerte als auch eine hohe Empfindlichkeit der Wirkleistungsmessung und damit der Befeuchtungsregelung erreicht, da naturgemäß ein Schnellaufendes, trägheitsarmes Hilfewerkzeug feinfühliger auf Feuchtigkeitssohwankungen des Mischgutes reagiert, so daß der Meßbereich der Leistungsaufnahme auseinandergezogen und damit diferenzierter wird. Die Sensibilität und Genauigkeit der Befeuchtungsregelung wird noch dadurch gesteigert, daß der Antriebsmotor dem Hilfswerkzeug direkt, also ohne Zwischenschaltung eines Getriebes, vorgeschaltet ist. Des weiteren hat es sich als vorteilhaft erwltsen, daß der Antriebsmotor innerhalb des Meßbereiches weitgehend unabhängig seine Drehzahl hält. Da sich bei verschiedenen Mischgütern unterschiedliche Meßbereiohe als zweokmäßig erweisen, empfiehlt es sich, den Hilfs-

009885/0940

werkzeugaotor polumschaltbar auszubilden.

Als hoohtouriges Hilfswerkzeug hat sich insbesondere ein H-föraiger Wirbler bewährt, dessen Stäbe naoh oben v-föraig abgewinkelt werden können, wie es beschrieben wurde, ua bei quellfähigen Mischgütern eine weitere Eapfindllchkeitssteigerung zu erreichen.

009885/0940

Claims

_ 12 _ 1808898 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur automatischen Befeuchtung von Mischgütern, insbesondere die Gießereiformsanden, bei dem die von der Plastizität des Mischgutes abhängige Stromaufnahme des Antriebsmotors für die Mischwerkzeuge eines Aufbereitungsaggregates gemessen und demgemäß über Ventile die Befeuchtung geregelt wird, dadurch gekennzeichnet,

|| daß erfindungsgemäß die Feuchtigkeitszugabe in Abhängigkeit von der Wirkstronaufnähme eines zusätzlich zum Hauptmischwerkzeugmotor vorgesehenen, separat angetriebenen, Schnellaufenden, trägheitsarmen Hilfewerkzeugs (5) bei konstanter Einwaage erfolgt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hilfswerkzeug (5) ein Antriebsmotor (4) direkt vorgeschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruoh 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (4) für das Hilfswerkzeug (5) ein weitgehend lastunabhängiges Drehzahlverhalten aufweist.

' 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfewerkzeugmotor (4) drehzahlyeränderlich, vorzugsweise polumschaltbar ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruoh 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfewerkzeug (5) im wesentlichen ale H-förmiger

Wirbler ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet_t daß das Hilfswerkzeug nach oben V-förmig erweitert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bi-s 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung mit einstellbarer Zeitverzögerung

nach der ersten Feuchtigkeitszugabe betätigbar ist. |

00988 5/0940

Leerseite