DE19723761A1 - Verfahren zum Kompaktieren von körnigem oder pulverigen Gut und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 15.

Für die Verpackung von Schüttgütern, insbesondere von Kaffeemehl, in verkaufs­ fertige Verpackungen besteht das Problem, daß diese Verpackung einerseits ein vorbestimmtes Gewicht beinhalten muß anderseits die Verpackung gut gefüllt sein soll. Dies bedingt ein vorbestimmtes Schüttgewicht des Gutes, d. h. ein vorbestimm­ es Gewichts-Volumenverhältnis (= spezifisches Gewicht bzw. der Kehrwert des Schüttvolumens oder der relativen Schüttmenge). Dies ist insbesondere dann ein Problem, wenn verschiedene Sorten des Gutes, wie Kaffee, mit verschiedenen Graden der Bearbeitung, wie verschiedenen Röstgraden und Vermahlungsfeinhei­ ten, verpackt werden sollen, wobei ein Über- oder Unterfüllen der Verpackung ver­ mieden werden soll.

Bei einer herkömmlichen Einrichtung dieser Art (vgl. EP-A-0 485 772) sind auf einer einzigen Welle zunächst eine Förderschnecke und sodann ein Verdichtungswerk mit rührenden und kompaktierenden Paddeln vorgesehen, denen eine einstellbare Aus­ rittsöffnung zur Endkompaktierung nachgeschaltet ist. Die Größe der Austrittsöffnung ist zur Erzeugung des erforderlichen Rückstaues und der damit verbundenen Verän­ derung des Druckes lediglich einstellbar.

Es wurde gefunden, daß eine solche Anordnung zwar ihrem Zwecke gerecht wird, daß aber damit auch Nachteile verbunden sind:

• 1. Der Mengendurchsatz wird durch die Drehzahl, die Steigung und den Durch­ messer der Förderschnecke bestimmt. Bei vorgegebener Schneckengeome­ trie ist aber nur eine Drehzahl sinnvoll. Ist dagegen für das Verdichtungswerk eine andere, z. B. eine höhere, Drehzahl erforderlich, dann erzeugt die För­ derschnecke durch den Rückstau unnötige Reibarbeit und erhitzt das Produkt in unerwünschter Weise.
• 2. Der, nach dem einmaligen Einstellen, feste Auslaufquerschnitt gewährleistet nicht unbedingt einen konstanten Druck, wenn nämlich der Mengendurchsatz nicht konstant ist, d. h. bei Durchsatzerhöhung wird sich in einem solchen Falle auch der Druck innerhalb der Vorrichtung erhöhen und umgekehrt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Kompaktierung von körni­ gem oder pulverigem Gut besser unter Kontrolle zu bringen, und dies gelingt erfin­ dungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Durch eine solche Vorgehensweise werden zunächst einmal die gestellte Aufgabe gelöst. Daneben ergeben sich aber in überraschender Weise auch noch verbesserte konstruktive Möglichkeiten. Geht man nämlich von einer Vorrichtung mit einer Zu­ fuhreinrichtung im ersten Abschnitt und einer Verdichtungseinrichtung im zweiten Abschnitt, gegebenenfalls mit einer Endverdichtungseinrichtung im Auslaßabschnitt aus, bei der erfindungsgemäß die Zufuhreinrichtung und die Verdichtungseinrich­ tung gesonderte Antriebe aufweisen, wie dies im Anspruch 15 definiert ist, so wer­ den nicht nur hinsichtlich der Verstell- bzw. der Regelbarkeit neue Wege im Sinne der Ansprüche 16 und 17 eröffnet, sondern bei einer Ausbildung nach Anspruch 22 auch mehr Freiheit hinsichtlich einer günstigen Dimensionswahl der beiden Ein­ richtungen, deren Größe bisher durch ihre Hintereinanderschaltung praktisch vor­ herbestimmt war.

Dies erweist sich besonders dann als günstig, wenn eine Ausbildung nach Anspruch 23 vorgesehen wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Be­ schreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein herkömmliches Kaffeemahlwerk mit einer darunter angeordneten erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung in Perspektivansicht;

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles im Längs­ schnitt; und

Fig. 3 ein Regelschema mit einer dritten Ausführungsform.

In Fig. 1 ist ein Kaffeewalzwerk 1 dargestellt, das prinzipiell so ausgebildet sein kann, wie es in der EP-A-0 485 772 beschrieben ist. Obwohl die vorliegende Erfin­ dung bevorzugt für die Kompaktierung von Kaffeemehl eingesetzt wird, versteht es sich doch, daß sie überall dort anwendbar ist, wo teilchenförmiges (z. B. Tee), insbe­ sondere körniges oder pulveriges, Gut in Verpackungseinheiten, wie Säcke, Kar­ tons, Trommeln etc., abgepackt werden soll, beispielsweise auch für Kakaopulver und andere Nahrungsmittel dieser Art od. dgl.

Unterhalb des Kaffeewalzwerkes 1 ist eine Kompaktiervorrichtung 2 angeordnet, die das aus dem Walzwerk 1 fallende Kaffeemehl für die Abpackung in Säcke verdich­ tet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Verdich­ tung in drei Abschnitten, von denen ein erster Abschnitt eine, bevorzugt von einer Schnecke gebildete, Zufuhreinrichtung 3 und ein zweiter Abschnitt eine, vorzugs­ weise mit Paddeln 4 ausgestattete, Verdichtungseinrichtung 5 aufweist. Ein dritter Abschnitt, der Endverdichtungsabschnitt 6, befindet sich in einem aus Fig. 1 er­ sichtlichen Gehäuse 6′′ und kann an sich herkömmlich ausgebildet sein, wie dies auch in der EP-A-0 485 772 beschrieben ist, obwohl unten an Hand der Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wird, die von dieser bekannten Lösung abweicht.

Erfindungsgemäß ist nun zur voneinander unabhängigen Beeinflussung des Kom­ paktierungsgrades wenigstens am ersten und am zweiten Abschnitt - den beiden Abschnitten mittels gesonderter Einrichtungen jeweils gesondert Energie absorbier­ bar. Dies geschieht so, daß separate Antriebe, vorzugsweise separate Motoren 7, 8 für die Zufuhreinrichtung 3 einerseits und für die Verdichtungseinrichtung 5 ander­ seits vorgesehen sind. An Stelle zweier separater Motoren 7, 8 könnte auch ein ein­ ziger Motor mit einem, insbesondere stufenlosen, Wechselgetriebe zwischen den beiden Einrichtungen 3, 5 vorgesehen sein.

Damit wird zunächst einmal ermöglicht, die Zufuhrmenge an Kaffeemehl zur Verdich­ tungseinrichtung 5 durch gesonderte Wahl der Drehzahl der Zufuhreinrichtung bzw. Schnecke 3 einzustellen. Dies kann, im Falle eines Wechselgetriebes, einfach durch Austausch eines Zahnrades erfolgen, im Falle der dargestellten Motoren 7, 8 durch entsprechende Veränderung ihrer Drehzahlen, beispielsweise mit einem Frequenz­ umrichter, oder auch durch ein an den jeweiligen Motor 7 bzw. 8 angeschlossenes Getriebe. Die in den Verdichtungsraum zugeführte Menge des Pulvers bestimmt da­ mit in einem ersten Schritt den Verdichtungsgrad. Dabei ist es ebenso möglich, die­ sen Verdichtungsgrad durch Leistungserhöhung des Rotors der Verdichtungsein­ richtung 5 zu erhöhen, wie auch durch Verringerung der Zufuhrmenge mittels der Schnecke 3 die eingebrachte Verdichtungsleistung pro Tonne innerhalb gewisser Grenzen vergrößert werden kann. Den größten Variationsbereich wird man erzielen, wenn beide Antriebe verstellbar sind. Eine weitere Verstellmöglichkeit ist gegebe­ nenfalls an der Endverdichtungseinrichtung 6 vorhanden. An Stelle einer bloßen Steuerung durch eine einfache Verstellung der Drehzahlen ist es allerdings be­ vorzugt, wenn eine Regelung vorgesehen wird, wie unten an Hand der Fig. 3 noch beschrieben wird.

Es versteht sich also, daß es zur Durchführung der Erfindung lediglich die unab­ hängige Beeinflussung der Energieabsorption erforderlich ist, und daß die Erfindung nicht auf die dargestellte Anordnung von Zufuhreinrichtung 3 und Verdichtungsein­ richtung 5 parallel und durch eine Zwischenwand 9 voneinander getrennt beschränkt ist, obwohl diese Anordnung aus mehreren Gründen bevorzugt ist. Bevorzugt ist auch die Verwendung eines Verdichtungsabschnittes 5 mit einem Rotor, obwohl gerade bei der gewählten, parallel zueinander gelegenen Anordnung auch die Ver­ dichtung mittels eines hin- und herbewegbaren Verdichtungskolbens möglich wäre.

Denkbar wäre es aber auch, die beiden Einrichtungen 3, 5 hintereinander anzuord­ nen und etwa die Zufuhreinrichtung 3 mittels einer Hohlwelle, die Verdichtungsein­ richtung 5 mittels einer durch diese Hohlwelle geführte zweite Welle anzutreiben. Der Vorteil der gezeigten Lösung besteht aber vor allem darin, daß die Schnecke 3 das vom Walzwerk 1 angelieferte Kaffeemehl im wesentlichen über die ganze Breite der Walzen dieses Walzwerkes 1 gleichmäßig bis zu einer Übergabeöffnung 10 (vgl. Fig. 2) in den Verdichtungsraum 11 der parallel dazu angeordneten Verdichtungs­ einrichtung 5 fördert und allenfalls, z. B. durch in Förderrichtung enger werdende Scheckengänge vorverdichtet, wobei die Verdichtungseinrichtung 5 relativ lang und mit großer Oberfläche für einen gegebenenfalls stattfindenden Wärmeaustausch ausgebildet werden kann. Die Zufuhr des pulverigen Gutes kann dabei entweder über die ganze Länge der Schnecke 3 von oben her erfolgen, indem das Schnec­ kengehäuse nach oben hin offen ist (Wand 12 wird weggelassen) oder über eine Zufuhröffnung 13. Um eine Anpassung an die Verwendung der erfindungsgemäßen Kompaktiervorrichtung mit und ohne Mahlwerk auf einfache Weise vornehmen zu können, kann die Wand 12 als leicht demontierbares Element, z. B. mit Schnappsitz oder mit einem umlaufenden horizontalen Flansch zur Befestigung mittels Spannele­ menten, ausgebildet sein, so daß die Beschickung alternativ über die Öffnung 13 oder über die gesamte axiale Länge der Zufuhreinrichtung 3 erfolgt.

Der unterhalb der Zufuhreinrichtung bzw. der Schnecke 3 angeordnete Rotor 5′ der Verdichtungseinrichtung 5 ist zweckmäßig unmittelbar unterhalb der Öffnung 10 mit einer Übergabeschnecke 14 versehen, obwohl es im Prinzip durchaus möglich wäre, an dieser Stelle bereits die in Fig. 2 lediglich als Striche angedeuteten Paddeln 4 (vgl. Fig. 1) vorzusehen. Aus Fig. 2 ist auch ersichtlich, daß der Stator 5′′ mit Sta­ torwerkzeugen 15 ausgestattet sein kann, wie es einer bevorzugten Ausführungs­ form entspricht. Diese mit den Paddeln 4 zusammenwirkenden Statorwerkzeuge 15 begünstigen die Agglomeration von Pulverkörnchen und bewirken beim Durchgang der Paddeln eine vorübergehende Kompression mit anschließender Entspannung.

Dies kann bei einer Ausführungsform nach Fig. 2 zur Kühlung des Rotors 5′′ (strich­ punktiert angedeutet) und/oder des diesen umgebenden Stators 5′′ ausgenützt wer­ den, wodurch höhere Verdichtungsgrade ohne Überhitzung des Produktes möglich werden. Es versteht sich, daß eine solche Kühlung, an die die Fachwelt für diesen Zweck bisher offenbar nicht gedacht hat, auch unabhängig von der gesonderten Einstellbarkeit der Energieabsorption erfinderischen Charakter besitzt. Dabei kann die Kühlanordnung an sich beliebig ausgebildet sein, wie dies für die verschieden­ sten Rotoren, wie gekühlte Mahlwalzen oder Rotoren von Rührwerksmühlen, sowie für Statoren bekannt geworden ist. An Hand der Fig. 2 und 3 sollen lediglich einige der möglichen Anordnungen besprochen werden, wie sie für die vorliegenden Zwecke besonders geeignet sind, doch versteht es sich an Hand des obigen Hinwei­ ses, daß diesbezüglich zahlreiche Abwandlungen möglich sind.

Im Falle einer Kühlung des Rotors 5′ ist zweckmäßig die Welle des Motors 8 nach rechts hin (gesehen in Fig. 2) verlängert und mit einer an sich bekannten Drehein­ führung 16 zur Zu- und zur Abfuhr von Kühlwasser versehen. Im Inneren des Rotors 5′ tritt das über einen Zufuhrstutzen 16′ zugeführte Kühlwasser in einen durch einen Innenkörper 18 begrenzten Außenraum 17, der anschließend mit schraubenlinien­ förmigen Kühlwendeln 19 ausgestattet ist. Wenn auch hier diese Kühlwendeln 19 je­ weils gleichen Abstand voneinander haben, ist es möglich, die Abstände zwischen diesen Kühlwendeln unterschiedlich, insbesondere nach links zu (bezogen auf Fig. 2) immer enger, zu gestalten, um mit zunehmender Erwärmung des Kühlwassers eine entsprechend angepaßte, insbesondere raschere, Strömung zu erreichen. Es versteht sich, daß - ebenso wie dies für Rührwerksmühlen bereits vorgeschlagen wurde - auch das Innere der Werkzeuge 4 bzw. 15 gekühlt werden kann, wobei es übrigens in allen Fällen nicht erforderlich ist, für die Kühlung nur Wasser zu verwen­ den, vielmehr könnten auch andere Kühlmittel, wie verdampfbare Kühlmittel einge­ setzt werden.

Am linken Ende (bezogen auf Fig. 2) der Kühlwendeln bzw. schraubenlinienförmigen Kühlkanäle 19 sammelt sich das Wasser in einem endseitigen Sammelraum 17′ und strömt von dort über ein die Länge des Rotors 5′ durchziehendes Rohr 18′ zur Dreh­ einführung 16 zurück, wo das Wasser über einen Austrittsstutzen 16′′ ausströmt. Zur Erhöhung des durch die Wendeln 19 zentrisch gehaltenen Innenkörpers 18 kann das Rohr 18′ für die Aufnahme des rückströmenden Wassers mit Öffnungen an seiner Umfangsseite versehen und mit seinem stirnseitigen Ende an der Stirnwand 5a des Rotors 5′ befestigt sein.

Fig. 2 veranschaulicht auch eine besondere Ausbildung des dritten Verdichtungsab­ schnittes. d.i. des Endverdichtungsabschnittes 6. Hier wird zur Erzeugung eines de­ finierten Rückstaues innerhalb des Verdichtungsraumes 11 ein stempelartiges Ab­ deckelement 20 mit Hilfe einer Andruckeinrichtung 21 gegen das an sich offene En­ de des Verdichtungsraumes 11 angedrückt, wobei sich an der rechten Seite (bezo­ gen auf Fig. 2) des Abdeckelementes 20 zwischen diesem und dem Stator 5′′ eine im wesentlichen konstante Öffnung ergeben wird.

An sich wäre es auch denkbar, das Abdeckelement 20, z. B. mittels einer manuell betätigbaren Spindel in eine vorbestimmte gewünschte Lage zu bringen und damit die Größe der sich dabei ergebenden Öffnung zu bestimmen. Dies entspräche dem Stande der Technik und hätte zur Folge, daß sich der Druck innerhalb des Verdich­ tungsraumes 11 entsprechend Schwankungen der Energieabsorption durch die bei­ den Einrichtungen 3 und 5 ändert. Es ist deshalb zur Erzielung eines wenigstens annähernd konstanten Druckes im Raume 11 bevorzugt, die Andruckeinrichtung 21 vorzusehen, die einen im wesentlichen definierten Druck liefert. Auch dieses Merk­ mal ist schon an sich, und ohne Einschränkung auf die erfindungsgemäßen Merk­ male der gesonderten Energieabsorption, von erfinderischer Bedeutung. Ebenso von gesonderter erfinderischer Bedeutung ist die später an Hand der Fig. 3 be­ schriebene Regelung des durch das Abdeckelement 20 im Zusammenwirken mit dem Stator 5′′ bestimmten Auslaßquerschnittes am Ende des Verdichtungsabschnit­ tes.

Die Andruckeinrichtung 21 könnte im Rahmen der Erfindung auf die verschiedenste Weise gestaltet werden. Im einfachsten Falle ist zwischen dem Abdeckelement 20 und der ihm gegenüberliegenden Wand 6′ eine Druckfeder mit relativ flacher Cha­ rakteristik gespannt, so daß sich bei einer Axialbewegung des Abdeckelementes 20 entstehende Druckveränderungen dieser Feder in engen Grenzen halten, so daß die von der Druckfeder gebildete Belastungseinrichtung das Andruckelement 20 mit einer wenigstens angenähert wegunabhängig konstanten Kraft belastet. Bevorzugt ist sie jedoch von einer fluidischen, insbesondere hydraulischen Belastungsein­ richtung 22, z. B. mit Kolben 23 und Zylinder 24, gebildet, wobei dem Zylinder 24 jeweils über Zuführstutzen 25 Druckfluid zuführbar ist. Eine andere Möglichkeit be­ stünde in der Anordnung einer das Andruckelement in Abhängigkeit vom gemes­ senen Druck (z. B. mittels Dehnungsmeßstreifen oder einer anderen Einrichtung) verschiebenden Schraubenspindel, die beispielsweise von einem Elektromotor antreibbar ist.

Es wurde bereits festgestellt, daß es im Rahmen der Erfindung durchaus möglich ist, die verschiedenen Verstellmöglichkeiten auf dem Wege einer bloßen Steuerung, z. B. auch nur durch einmalige manuelle Einstellung für das jeweilige körnige oder pulverige Gut, zu nutzen. Fig. 3 zeigt jedoch eine bevorzugte Ausführungsform mit einem Regelkreis.

Bevor jedoch dieser Regelkreis beschrieben wird, soll auf die von der der Fig. 2 etwas abweichende Form der Kühlung der Verdichtungseinrichtung 5 eingegangen werden. Auch hier ist wiederum die Dreheinführung 16 vorgesehen, doch sind die Lagen der beiden Stutzen 16′, 16′′ gegenüber der Fig. 2 vertauscht. Um zur Ver­ gleichmäßigung der Temperatur im Verdichtungsraum 11 beizutragen, läuft das Kühlmedium vom Zuführstutzen 16′ durch ein Rohr 26 nur bis zur Mitte des Rotors 5′ und von dort über ein Radialrohr 27 in den Außenraum 17, der rund um den Innenkörper 18 entweder in Form von Wendeln, wie in Fig. 2, oder von sich parallel zur Achse des Rotors 5′ erstreckenden Kühlkanälen ausgebildet ist. Es versteht sich, daß im Falle von Wendeln diese dann vom Radialrohr 27 aus nach beiden Richtungen laufen, wobei die nach rechts führenden Wendeln (bezogen auf Fig. 3) in einem stirnseitigen Außenraum 17′′, die nach links führenden Wendeln in einen an der anderen Stirnseite des Rotors 5′ gelegenen Raum 17′ münden. Von diesem zuletzt genannten Raum 17′ führt dann der Weg über eine Öffnung 28 des hohlen Innenkörpers 18 zurück zum Austrittsstutzen 16′′, wobei das entsprechende, das Rohr 26 umgebende Rohr 29 im Bereiche des Raumes 17′′ an seiner Umfangsfläche mit Eintrittsöffnungen versehen ist.

Gemäß Fig. 3 werden die beiden Motoren 7, 8 über eine Ansteuerstufe 7′ bzw. 8′ mit Strom versorgt. Innerhalb des jeweiligen Versorgungskreises wird die Energieauf­ nahme des jeweiligen Motors (die der absorbierten mechanischen Energie ent­ spricht) durch Stromsensoren 30, 30′ (es wären auch Spannungssensoren denkbar, im allgemeinen aber nicht erforderlich) abgefühlt. Das Ausgangssignal dieser Sen­ soren wird, allenfalls nach einer Umformung, z. B. in einem (nicht dargestellten) Ana­ log/Digital-Wandler, an eine Prozessorstufe µ, bevorzugt zur Einhaltung eines vor­ bestimmten Verhältnisses der den beiden Abschnitten 3 und 5 zugeführten Energie gelegt. Es mag Fälle geben, in denen dieses Verhältnis nur zeitweilig konstant gehalten werden kann, wenn nämlich eine Übersteuerung durch andere Teilregel­ kreise erfolgt wie etwa bei einer zusätzlichen Kühlungsregelung bzw. der Regelung der Abschnitte 5 und 6 auf einen gewünschten Verdichtungsgrad.

Die Prozessorstufe µ erhält gegebenenfalls auch ein Temperatursignal vom Aus­ gang des Verdichtungsraumes 11, wo ein Temperatursensor 31 vorgesehen sein kann. Ein solcher Temperatursensor könnte gegebenenfalls an einer anderen Stelle angeordnet werden, z. B. am Ende des Abschnittes 3 und/oder zu Beginn oder in der Mitte des Abteils 5. Es wird jedoch bevorzugt wenn wenigstens ein solcher Sensor am Auslasse angeordnet ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist.

Ferner kann zusätzlich oder alternativ die Temperatur des über den Stutzen 16′′ aus­ tretenden Kühlwassers mittels eines Temperatursensors 32 überwacht werden. Die­ se Temperatur steht ja in Beziehung zur Temperatur des den Raum 11 verlassen­ den Gutes. Es versteht sich, daß ein Temperatursensor für die Kühlmitteltemperatur (direkt oder indirekt gemessen) des Stators vorgesehen sein kann, wenn auch ein Kühlkreislauf für den Stator 5′′ vorgesehen ist, wie dies bevorzugt wird. Im übrigen ist klar, daß nötigenfalls auch ebensolche Kühlvorrichtungen für den Zufuhrabschnitt 3 bzw. dessen Schnecke bzw. Gehäusewandung 9 vorgesehen sein kann, sei es, um auf eine unter der angestrebten Endtemperatur gelegene Temperatur vorzukühlen, sei es, um die vom Mahlwerk 1 (falls ein solches der Kompaktiervor­ richtung 2 überhaupt vorgeschaltet ist, was nicht bei allen Anwendungen der Fall sein wird) eingetragene Wärmeenergie abzuführen.

Während die oben genannten Parameter für die zugeführte Energie repräsentativ sind, können weitere Eingangswerte für die Prozessorstufe µ gewählt werden, wel­ che für das Schüttgewicht des Gutes repräsentativ sind. Beispielsweise könnten die (hier nicht dargestellten, im Anschluß an einen Auslaßstutzen 33 vorgesehenen) Verpackungseinheiten gewogen und ihr Volumen, beispielsweise durch Überwachen des Füllniveaus, bestimmt werden, um aus diesen beiden Werten in der Prozes­ sorstufe µ einen dem Schüttgewicht entsprechenden Wert zu bilden. Im vorliegen­ den Falle wird, beispielshalber, eine das Gewicht abfühlende Prallplatte 34 inner­ halb des Stutzens 33 verwendet, und es kann zur Ermittlung des Volumens die Drehzahl des Rotors 5′ und/oder der Öffnungsquerschnitt am linken Austrittsende der Verdichtungseinrichtung ermittelt werden, beispielsweise indem die Stellung der Kolbenstange des Kolbens 23 mittels eines Sensors 35 abgefühlt wird, der beispiels­ weise nach dem US-Patent 3,956,973 ausgebildet ist, an sich aber auch jedes an­ dere bekannte System zur Ermittlung der Stellung eines Kolbens umfassen kann. Da die Stellung dieses Kolbens 23 von einer Stelleinrichtung 36 mit mindestens einem entsprechenden Ventil abhängt kann ein Sensor für die Kolbenstellung auch dort untergebracht sein. In jedem Falle wird bevorzugt der Prozessorstufe µ über eine Leitung 37 ein dem aus der Verdichtungseinrichtung 5 austretenden Volumen ent­ sprechendes Signal zugeführt, so daß diese Stufe, zusammen mit dem Gewichts­ signal von der Prallplatte 34, über eine Information über die (gewichtsbezogen) re­ lative Schüttmenge (bzw. dessen Kehrwert, das spezifische Gewicht) verfügt und die Regelung der Drehzahl der Motoren 7, 8 so erfolgen kann, daß ein gewünschter Verdichtungsgrad des Gutes erreicht wird. Insoweit wirkt also die Prozessorstufe µ als Vergleichseinrichtung und kann an sich durch jede andere bekannte Vergleichseinrichtung ersetzt werden.

Zu diesem Zweck kann die Prozessorstufe µ den die Drehzahl der Motore 7, 8 be­ stimmenden Ansteuerstufen 7′, 8′ ein entsprechendes Regelsignal zuführen, sie kann aber alternativ oder zusätzlich auch über eine Stufe 38 den Druck im Raume 11 verändern, indem die Stufe 38 das Ventil der Stelleinrichtung 36 regelt. Im Rah­ men der Erfindung ist es jedoch ohne weiteres möglich, beiden Antrieben 7 und 8 eine gemeinsame Verstelleinrichtung, entsprechend einer der Stufen 7′ oder 8′, zuzuordnen, insbesondere dann, wenn noch zusätzlich der Endverdichtungsab­ schnitt 6 vorgesehen ist. Das Regelsignal der Prozessorstufe µ an die Ansteuer­ stufen 7′ bzw. 8′ wird im allgemeinen auch eine Aussage über deren momentane Drehzahl und damit über die Zufuhrmenge im Abschnitt 3 enthalten, so daß die letztere durch die Prozessorstufe µ unmittelbar bestimmt werden kann. Sollte dies aus irgendeinem Grunde nicht der Fall sein, so kann dem jeweiligen Abschnitt 3 bzw. 5 entweder ein Drehzahlsensor zugeordnet oder die die Prozessorstufe µ mit der jeweiligen Ansteuerstufe 30 bzw. 30′ verbindende Leitung 7′′ bzw. 8′′ als Bus zur Rückmeldung der Drehzahl an die Prozessorstufe µ ausgebildet sein.

Günstig ist es, wenn das Programm der Prozessorstufe µ so ausgebildet ist, daß sie als Sequenzregler funktioniert, so daß die Regelung in einer Sequenz erfolgt, wobei zunächst die Energie der jeweils davor gelegenen Einrichtung, also der vor der Ver­ dichtungseinrichtung 5 gelegenen Zufuhreinrichtung 3 und/oder der vor der Endver­ dichtungseinrichtung 6 gelegenen Verdichtungseinrichtung 5, geregelt wird und bei Erreichen eines Grenzwertes die Energie der jeweils danach gelegenen Einrichtung, also der nach der Zufuhreinrichtung 3 gelegenen Verdichtungseinrichtung 5 und/oder der nach der Verdichtungseinrichtung 5 gelegenen Endverdichtungsein­ richtung 6, geregelt wird. Zu diesem Zwecke beinhaltet die Prozessorstufe µ eine (nicht gesondert dargestellte und insbesondere in ihrer Software enthaltenen) Füh­ leranordnung für wenigstens einen Grenzwert.

Insbesondere ist die Anordnung so getroffen, daß der Grenzwert ein Grenzwert für einen, insbesondere mittels der Stufe 30′, gemessenen Leistungsparameter des zweiten Abschnittes 5 ist, bei dessen Erreichen der Auslaßabschnitt 6 geregelt wird. Der Grund für diese Maßnahme liegt darin, daß die Zufuhrrate, d. h. die Drehzahl der Schnecke 3 ja auch die Menge der pro Zeiteinheit vom Mahlwerk µ angelieferten Gutes berücksichtigen muß, um an ihrem Eingang einen Rückstau oder ein leeres Durchdrehen zu vermeiden, so daß der Abschnitt 3 nur in Ausnahmsfällen zu regeln ist, in welchem Falle vorzugsweise zunächst der Zufuhrabschnitt 3 auf konstante Temperatur und/oder konstante Stromaufnahme geregelt wird, bevor dies im Verdichtungsabschnitt 5 erfolgt. So können Stauungen im Zufuhrabschnitt allenfalls frühzeitig erkannt und ausgeregelt werden. Dies ist aber um so mehr mit ein Grund dafür, warum zweckmäßig das Verhältnis der Energieabsorption in den beiden Abschnitten 3 und 5 durch die Prozessorstufe µ überwacht wird. Aus dem oben Gesagten versteht es sich, daß das Verhältnis der absorbierten Energie auch mit Hilfe von Temperaturfühlern überwacht werden kann, obwohl dies wegen der damit verbundenen Integralcharakteristik der Regelung nicht erwünscht sein wird, da man mindestens eher einen Differentialanteil in der Regelcharakteristik, insbesondere eine PD-Regelung, anstreben wird.

Bei all diesen Regelvorgängen kann auch das Temperatursignal des Sensors 31 herangezogen werden, um durch Regelung der zugeführten Energie die Temperatur konstant zu halten. Um eine gesonderte Regelung der beiden Abschnitte 3 und 5 zu ermöglichen, kann auch dem Zufuhrabschnitt 3, zweckmäßig an dessen Ende an der Öffnung 10, ein Temperatursensor zugeordnet werden. Zusätzlich gibt es aber auch noch die Möglichkeit der Kühlungsregelung, und zu diesem Zwecke wird eine Ventilstufe 39 von einem entsprechenden Ausgangssignal der Prozessorstufe µ be­ einflußt. Dabei kann die Beeinflussung auch durch den direkt oder indirekt die Tem­ peratur des Schüttgutes messenden Sensor 31 erfolgen, da ja die Kühlung letztlich einen Effekt auf dieses ausüben soll.

Auch bei einer solchen Kühlungsregelung kann eine Sequenzregelung angewandt werden, und da hier die zu überwachenden Parameter weitgehend gleich mit denen der DE-A-29 32 783 ist (die allerdings ein völlig anderes Gebiet betrifft), so ist ersichtlich daß die Regelung auch im Falle der Fig. 3 in analoger Weise wie in dieser DE-A erfolgen kann. Wie auch in dieser DE-A kann die erfindungsgemäße Regelung als adaptive Regelung ausgebildet werden, so daß der jeweilige SOLL-Wert variabel ist. Eine weitere Möglichkeit besteht im Rahmen der Erfindung in der Anwendung eines mathematischen Modells, was gegebenenfalls den Aufwand an Sensoren reduziert bzw. zusätzliche Regelinformationen für eine noch genauere und/oder raschere Regelung liefert. Dabei wird die Zufuhreinrichtung 3, die an sich auch von einer Kette mit in Abständen angeordneten scheibenförmigen Mitnehmern bzw. als Trogförderkette od. dgl. gebildet sein könnte, die Rolle der in dieser DE-A genannten Zuführpumpe für das bei der bekannten Regelung zugeführte flüssige Gut spielen.

Wenn im Rahmen der Erfindung von der "Absorption" von Energie die Rede ist, so ist aus der obigen Beschreibung ersichtlich, daß es sich dabei um die Energieauf­ nahme der beiden Motoren 7, 8 oder einer anderen Antriebseinrichtung sowie um die Abgabe dieser Energie an das Schüttgut zum Zwecke der Kompaktierung handelt.

Claims (28)

1. Verfahren zum Kompaktieren von teilchenförmigem, insbesondere körnigem oder pulverigem, Gut, das in einem ersten, den Kompaktierungsgrad bestimmenden Abschnitt (3) zugeführt und das spezifische Schüttgewicht in einem zweiten Abschnitt (3) zur weiteren Bestimmung des Kompaktierungsgrades erhöht wird, worauf der Kompaktierungsgrad des Schüttgutes gegebenenfalls in einem Auslaßabschnitt (6) ein weiteres Mal steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß - zur voneinander unabhängigen Beeinflussung des Kompaktierungsgrades wenig­ stens am ersten und am zweiten Abschnitt (3, 5) - in den beiden Abschnitten (3, 5) mittels gesonderter Einrichtungen (7, 8) jeweils gesondert Energie absorbierbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ener­ gieabsorption in wenigstens einem der Abschnitte (3 bzw. 5) geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rege­ lung in Abhängigkeit von einem festgestellten Parameter der relativen Schüttmenge, insbesondere nach dem Auslaßbereich, erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Energieabsorption in wenigstens mindestens zwei Abschnitten (3, 5, 6) geregelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rege­ lung in den mindestens zwei Abschnitten (3, 5) zur Einhaltung eines vorbestimmten Verhältnisses der den beiden Abschnitten zugeführten Energie erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung in einer Sequenz erfolgt, wobei zunächst die Energie der jeweils davor gelegenen Einrichtung (3 oder 5) geregelt wird und bei Erreichen eines Grenzwertes die Energie der jeweils danach gelegenen Einrichtung (5 oder 6) geregelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenz­ wert ein Grenzwert für einen gemessenen Leistungsparameter des zweiten Ab­ schnittes (5) ist, bei dessen Erreichen der Auslaßabschnitt (6) geregelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lei­ stungsparameter die Stromaufnahme an einem die Energie zuführenden Motor (7, bzw. 8) umfaßt.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsparameter die Temperatur des Schüttgutes umfaßt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in wenigstens einem der Abschnitte (3 bzw. 5) der Kompaktie­ rungsgrad durch die Drehung eines Rotors (3 bzw. 5′) bestimmt wird, und daß der Rotor (3 bzw. 5′) und/oder ein mit dem Rotor im wesentlichen koaxialer Stator (5′′) gekühlt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tem­ peratur von Rotor (5′) und/oder Stator und/oder Schüttgut gemessen und die Küh­ lung auf einen, gegebenenfalls variabel, vorgegebenen SOLL-Wert geregelt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der Grenzwert ein Grenzwert der Energie der Zufuhrmenge aus dem ersten Abschnitt (3) ist, bei dessen Erreichen die Energie des zweiten Abschnittes (5) geregelt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Energieabsorption am Auslaßabschnitt (6) geregelt wird.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert ein Grenzwert der absorbierten Energie aus dem zweiten Ab­ schnitt (5) ist, bei dessen Erreichen die Energie des dritten Abschnittes (6) geregelt wird.

15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, mit einer Zufuhreinrichtung im ersten Abschnitt (3) und einer Verdichtungseinrichtung im zweiten Abschnitt (5), gegebenenfalls mit einer Endver­ dichtungseinrichtung (6) im Auslaßabschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhreinrichtung (3) und die Verdichtungseinrichtung (5) gesonderte Antriebe (7, 8) aufweisen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß wenig­ stens einem der gesonderten Antriebe (7 bzw. 8) eine Verstelleinrichtung 7′ bzw. 8′) zugeordnet ist, vorzugsweise jedem der beiden Antriebe (7, 8), insbesondere jedem der beiden Antriebe (7, 8) eine gesonderte Verstelleinrichtung (7′, 8′).

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (7′, 8′) in einem Regelkreis liegt bei dem eine Meßeinrich­ tung (34, 35) zur Bestimmung wenigstens eines Parameters der relativen Schütt­ menge am Ausgange der Vorrichtung (2) mit der Verstelleinrichtung (7′, 8′) als Stell­ glied über eine Vergleichseinrichtung (µ) verbunden ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß im Re­ gelkreis eine das Verhältnis der der Zufuhreinrichtung (3) und der Verdichtungsein­ richtung (5) zugeführten Energie bestimmende Stufe (µ) zur wehigstens zeitweiligen Konstanthaltung dieses Verhältnisses vorgesehen ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß im Regelkreis ein Sequenzregler (µ) zur aufeinanderfolgenden Regelung zweier An­ triebe (7, 8, 22) vorgesehen ist, und daß der Sequenzregler (µ) eine Fühleranord­ nung für wenigstens einen Grenzwert umfaßt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Füh­ leranordnung (30, 30′, 31, 32) mindestens einen Sensor (30 bzw. 30′) für die Strom­ aufnahme an einem die Energie zuführenden Motor (7, 8) umfaßt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleranordnung (30, 30′, 31, 32) mindestens einen Temperatursensor (31 bzw. 32) für die mittelbare oder unmittelbare Messung der Temperatur des Schüttgutes umfaßt.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zufuhreinrichtung (3) und die Verdichtungseinrichtung (5) in unter­ schiedlichen Ebenen untergebracht sind.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie eine Kühleinrichtung (16-19) für das Schüttgut aufweist und vor­ zugsweise die Zufuhreinrichtung (3) und/ oder die Verdichtungseinrichtung (5) einen durch seinen Antrieb (7 bzw. 8) zu einer Drehung antreibbaren, von einem Stator (9, 5′′) umgebenen Rotor aufweist, und daß die Kühleinrichtung (16-19) am Stator (9, 5′′) und/oder am Rotor (3, 5′) vorgesehen ist.

24. Vorrichtung nach den Ansprüchen 21 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelkreis vorgesehen ist, durch den die Temperatur von Rotor und/ oder Stator und/oder Schüttgut mittels des Temperatursensors (31 bzw. 32) gemessen und die Kühlleistung der Kühleinrichtung (16-19) mit Hilfe einer Stelleinrichtung (39) auf einen, gegebenenfalls variabel, vorgegebenen durch eine Vergleichseinrichtung (µ) überwachten SOLL-Wert geregelt wird.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Endverdichtungseinrichtung (6) eine eine Auslaßöffnung eines die Verdichtungseinrichtung (5) aufnehmenden Statorgehäuses (5′′) abdeckende und gegen den Strom des Schüttgutes durch eine Belastungseinrichtung (22) belastete Andruckeinrichtung (21) aufweist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Be­ lastungseinrichtung (22) die Andruckeinrichtung (21) mit einer wegunabhängig im wesentlichen konstanten Kraft belastet, vorzugsweise von einer fluidischen, insbe­ sondere pneumatischen Belastungseinrichtung, z. B. mit Kolben (23) und Zylinder (24), gebildet ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft der Belastungseinrichtung (22) mit Hilfe einer Stelleinrichtung (36) ver­ stellbar ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung (36) in einem Regelkreis liegt der eine Fühleranordnung für minde­ stens einen der folgenden Parameter aufweist:

• - für die von der Zufuhreinrichtung (3) gelieferte Zufuhrmenge,
• - für wenigstens einen Leistungsparameter des Antriebes (8) der Verdich­ tungseinrichtung (5);
• - mindestens einen Temperatursensor (31 bzw. 32) für die mittelbare oder unmittelbare Messung der Temperatur des Schüttgutes;
• - für einen Parameter der relativen Schüttmenge nach dem Auslaßbereich.