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Verfahren und Vorrichtung zur Anpassung der von einer Mahl-
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trocknungsanlage insbesondere für brennbares Gut erzeugten Menge von
Fertiggut an die Entnahmemenge eines Verbrauchers Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Anpassung der von einer Mahltrocknungsanlage insbesondere für brennbares Gut
erzeugten Menge von Fertiggut an die Entnahmemenge eines Verbrauchers, sowie eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Es sind Mahltrocknungsanlagen, beispielsweise für Kohle, mit unmittelbarer
Einblasung des erzeugten Kohlenstaubes in eine Brennkammer bekannt, wobei die Kohle
im Gasstrom vorgetrocknet und in der Mühle fertiggetrocknet sowie gleichzeitig zur
Endfeinheit zerkleinert wird.
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Der Mühle einer solchen Mahltrocknungsanlage wird Rohkohle in geregelter
Menge durch ein Dosiergerät zugeführt, welches beispielsweise mit einem regelbaren
Antrieb ausgestattet ist.
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Die Anpassung der von einer solchen Mahltrocknungsanlage erzeugten
Menge Kohlenstaub an einen bestimmten Lastzustand des Brenners erfordert einen Regeleingriff,
bei welchem nicht nur die Kohlenstaub aufgabe in die Feuerung durch Beeinflussung
der Aufgabemenge
des Dosiergerätes, sondern auch die durch die
Mühle eingeblasene Primärluft anteilmäßig verändert werden muß.
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Dabei läßt sich durch Drehzahlregelung des Mühlengebläses die Kohlenstaubaufgabe
in die Feuerung in gewissen Grenzen beeinflussen. Deshalb werden für das Mühlengebläse
vorzugsweise drehzahlregelbare Antriebe eingesetzt.
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Ein automatisch geregelter Betrieb solcher mit einer Feuerung gekoppelter
Einblasmühlen, beispielsweise entsprechend der deutschen Auslegeschrift 1 250 245,
wird jedoch dadurch erschwert, daß die eingeblasene Menge Kohlenstaub und die entsprechend
dem stöchiometrischen Gleichgewicht benötigte anteilige Menge von Primärluft funktionell
zusammenhängen.
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Bei einer mit der Kohlenstaubmenge entsprechend geänderten Primärluftmenge
ändern sich die Volumenströme in der Mahlanlage und damit der Gasdurchsatz sowohl
durch die Mühle als auch durch den Sichter.
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Dies hat zur Folge, daß sich das Kornspektrum des erzeugten Kohlenstaubes
erheblich ändert, weil beispielsweise bei einem größeren Angebot von Kohlenstaub
ein erhöhter Gasdurchsatz durch Mühle und Sichter in beiden Aggregaten zu gröberem
Mahlgut fUhrt.
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Damit verändern sich Ausbildung und Lage des Flammenkegels in so erheblichem
Maße, daß eine entsprechende Korrektur nur mit Mühe durch eine erfahrene Bedienungsmannschaft
vorgenommen werden kann.
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Man ist deshalb schon dazu übergegangen, indirekte Kohlenstaub-Einblaseanlagen
für Ofenfeuerungen mit Zwischenstaublagerung vorzusehen. Hierfür wird ein den Puffervorrat
aufnehmendes Silo von relativ großer Kapazität benötigt, welches beispielsweise
auf Druckmeßdosen angeordnet ist und eine gewichtsproportionale Regelung der Rohkohlenaufgabe
zur Mühle bewirkt. Vielfach besitzt ein solches Silo auch noch eine äußerst aufwendige
und energiebenötigende Umwälz-Einrichtung, um den Vorrat an Kohlenstaub gleichmäßig
fließfähig zu erhalten. Die Feuerung wird über ein separates Primärluft-Gebläse
mit nachgeschalteter Kohlenstaub-Zuteilung versorgt.
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Eien solche Anlage ermöglicht einen Betrieb, bei welchem die Mühle
unabhängig von der Feuerungsanlage arbeitet, so daß die Primärluftmenge nach fördertechnischen
und verbrennungstechnischen Maßstäben eingestellt werden kann, während die Kohlenstaubfeinheit
unverändert ist. (Deutsche Patentschrift 720 507) Eine solche Einrichtung, bei welcher
die Mahlanlage vollständig von der Feuerung getrennt ist, und ein Kohlenstaubvorrat
in
einem Zwischen-Bunker gespeichert und die Mühlenabluft über ein
Filter ins Freie geführt wird, macht Feuerung und Mahltrocknung voneinander unabhängig.
Diese Lösung stellt daher bezüglich der individuellen Regelbarkeit beider miteinander
gekoppelter Anlagenteile eine optimale Lösung dar.
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Dabei handelt es sich jedoch um eine Ausführung mit einem Höchstmaß
an Aufwand und Kosten, die im übrigen erhöhte Ansprüche an das Bedienungspersonal
stellt.
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Als besonders nachteilig wird darüber hinaus jedoch die Gefahr einer
Kohlenstaubverpuffung empfunden, welche bei dieser Art von Anlage besonders akut
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine funktionell optimale,
leicht regelbare direkte Koppelung zwischen einer Kohlenmahltrocknungsanlage und
einem Verbraucher ohne Zwischenstaub -Lagerung zur Verfügung zu stellen. Dabei soll
bei Laständerung eine gleitende Anpassung der erzeugten Kohlenstaubmenge an den
Verbrauch der Feuerung erreicht werden, wobei die Forderung nach einer vollautomatischen
und dennoch unkomplizierten Regelung im Vordergrund steht. Insbesondere soll die
Lösung kostensparend, energiesparend und für das Bedienungspersonal über sichtlich
und demzufolge leicht kontrollierbar sein.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Menge des Fertiggutes nach
Maßgabe der Entnahmemenge durch Änderung des Kornspektrums geregelt wird.
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Mit der Erfindung ergibt sich als wichtiger Vorteil ein in regeltechnischer
Hinsicht günstiges Ergebnis, bei welchem die Totzeit der Regelstrecke, das heißt,
die Zeit vom Eingriff bis zur Auswirkung äußerst klein ist, und die Mengenkorrektur
infolgedessen praktisch ohne nachteilige Verzögerung dem Regeleingriff folgt.
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Dabei findet jedoch keine Änderung der Volumenströme und damit keine
Änderung der Gasgeschwindigkeiten im Gaskreislauf der Mahltrocknungsanlage statt.
Infolgedessen werden unkontrollierte Anderungen des Kornspektrums im Fertiggut vermieden,
und stattdessen wird eine kontrollierte Verschiebung des Kornbandes in einem vorherbestimmten,
relativ geringen Ausmaß zugelassen.
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Bei erfindungsgemäß zunächst unverändertem Gasdurchsatz im System
der Mahltrocknungsanlage wird von der Mühle weiterhin ein gleichbleibendes Mahlgut
geliefert, wobei das Fertiggut durch Änderung des Trennschnittes und eine hierdurch
bewirkte geringfügige Verschiebung der oberen Grenzen des Kornbandes im mittleren
Korngrößenintegral lediglich minimal geändert wird.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei einer im wesentlichen
im Umluftverfahren mit Mühle und Sichter betriebenen Mahltrocknungsanlage das Kornspektrum
des Fertiggutes durch Einstellen der Trenngrenze des Sichters verändert wird.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil der Unkompliziertheit und ist praktisch
mit einem Minimum an Aufwand durchführbar.
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Darüber hinaus ergibt sich im Gegensatz beispielsweise zu einer Mahltrocknungsanlage
ohne geschlossenen Kreislauf, daß irnGaskreislauf des erfindungsgemäß betriebenen
Anlagensystems eine erhebliche Kohlenmenge suspendiert ist, und damit gewissermaßen
auf Abruf zur Verfügung steht und einen Vorrat-Puffer darstellt, aus dem fallweise
durch geringfügige Änderung der Korngrenzen des abgerufenen Fertiggutes praktisch
ohne Zeitverzögerung ein geänderter Bedarf an Fertigprodukt zumindest bis zum Erreichen
eines/Gleichgewichtszustandes ausgeglichen werden kann.
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In Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Regelung innerhalb
vorgegebener Grenzen eines Regelbereiches vorgenommen wird, und daß bei Überschreiten
dieser Grenzen ein zusätzlicher Regeleingriff eingeleitet wird.
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Dabei ist in vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
daß als zusätzlicher Regeleingriff eine Änderung der Volumenströme zwecks Änderung
der Gasgeschwindigkeiten im Gaskreislauf der Mahltrocknungsanlage vorgenommen wird.
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Die Beschränkung des erfindungsgemäßen Regelverfahrens auf die Einhaltung
vorgegebener Grenzen eines Regelbereiches hat den Vorteil, daß von vornherein diejenigen
Grenzen festgelegt sind, innerhalb welcher beispielsweise eine schädliche Veränderung
der Ausbildung und Lage der Flamme vermieden wird.
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Mit dem zusätzlich eingeleiteten Regeleingriff nach Uberschreiten
der Grenzen des Regelbereiches wird dieser nochmals erweitert, ohne daß sich hierdurch
nachteilige Folgen ergeben.
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Insbesondere trifft dies auf eine Mahltrocknungsanlage mit Kugelmühle
zus wenn bei dieser bei unveränderten Betriebsparametern die Volumenströme im Gaskreislauf
des Mahltrocknungssystems um einen kontrollierten Betrag herauf oder herabgesetzt
werden.
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Mit Vorteil ist dabei vorgesehen, daß die Grenzen des Regelbereiches
auf eine zulässige Abweichung vom Mengen-Sollwert von +/- 20 %, vorzugsweise von
+/- 10 % vorgegeben sind.
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Dabei bewirkt beispielsweise eine Sollwertabweichung um 20 % Fertiggutmenge,
gesetzt den Fall'daß die Mahltrocknungsanlage bei Vollast eine Kohlenstaubqualität
mit 15 % Rückstand auf 90 Micron erbringt, bei einer Lastminderung auf 80 % eine
Verschiebung des Kornbandes nach der feineren Seite auf 8 % RUckstand bei 90 Micron.
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Dabei wird in vorteilhaftem Gegensatz beispielsweise zum Verhalten
einer direkt einblasenden Mühle eine nachteilige Änderung der Flamme vermieden.
Denn die bezüglich des Kornband-Integrales durchschnittlich nur um einen minimalen
Betrag veränderte Kohlenstaubqualität hat z.B. im Teillastbetrieb einer Feuerung
infolge etwas schnelleren Ausbrandes der etwas feineren Qualität eine geringfügig
kürzere Plammenausbildung zur Folge, und umgekehrt im Vollastbetrieb eine etwas
längere Flammenausbildung. Diese geringfügigen Änderungen der Flammenausbildung
zur kürzeren oder längeren Flamme sind jedoch in Anpassung an den Last zustand eines
Ofenbetriebes regeltechnisch richtig, weil der Vollastbetrieb einer Feuerung ohnehin
grundsätzlich eine längere Flammenausbildung als der Teillastbetrieb erfordert.
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In Ausgestaltung des Verfahrens ist weiter vorgesehen, daß zum Vergleich
der erzeugten mit der abgenommenen Gutmenge das Niveau einer zwischen Mahltrocknungsanlage
und Verbraucher vom Gut
durchflossenen Gurt säule gemessen wird,
und daß bei sinkendem Niveau das Kornspektrum des Fertiggutes gröber und bei steigendem
Niveau das Kornspektrum des Fertiggutes feiner eingestellt wird.
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Mit dieser Maßnahme wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß sich
eine Differenz aus erzeugter und abgenommener Menge am Niveau der Gurt säule praktisch
verzögerungslos bemerkbar macht, wodurch die Totzeit der Regelstrecke insbesondere
bei der Neßwerterfassung der Störgröße auf ein Minimum reduziert ist. Hierdurch
ergibt sich bei der Nachführung der erzeugten Fertiggutmenge an die tatsächliche
Verbrauchsmenge eine Sensibilität des Regelsystems, welche von keinem der bekannten
Regelverfahren oder Regeleinrichtungen bei entsprechenden Mahltrocknungssystemen
bisher erreicht wurde.
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Das Verfahren hat ferner den Vorteil, daß es unkompliziert ist und
mit einfachsten technischen Mitteln durchgeführt werden kann.
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In Ausgestaltung des Verfahrens ist schließlich weiter vorgesehen,
daß mit dem Kornspektrum des Fertiggutes auch die aufgegebene Rohkohlenmenge geändert
wird.
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Diese Maßnahme hat im Zusammellhang mit der Erfindung den Ntorteil,
daß mit Hilfe der Anpassung der Rohkohlen-Aufgabemenge an die eingestellte Feinheit
des Fertiggutes ein unkomplizierter Ausgleich zwischen erzeugter lertiggutmenge
und aufgegebener Rohkohlenmenge erreicht wird Eine torrichtulla zur Durchführlmg
des Verfahrens nach der Fr-Erfindung mit einem im Luftstrom betriebenen Mahltrocknungssystem,
umfassend eine Ilohkohlcaufgabeeinri chtung , Mühle, Sichter, Sühlengebläse, sowie
Abscheider für das erzeugte Fertiggut, sowie mit einer Entnahmeeinrichtung für die
Verbrauchsmenge ist gekennzeichnet durch eine zwischen Abscheider und Entnahmeeinrichtung
angeordnete Einrichtung zum Vergleich von Fertiggutmenge und Verbrauchsmenge, welche
über eine Regeleinrichtung mit einem Stellglied zur Einstellung der Trenngrenze
im Sichter in Wirkverbindung steht.
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Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor, daß die Einrichtung als Meßstrecke
mit einem vertikalen Schacht ausgeführt und mit mindestens einem Niveautester ausgestattet
ist.
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imine derartige Vorrichtung hat neben der günstigen Wirkung den Vorteil5
daß sie mit unkomplizierten Mitteln auskomut, wobei insbesondere eine aufwendige
Siloanlage für Zwisohenstaubablagerung mit den dadurch gegebenen Risiken der Explosionsgefahr
vermieden wird
Mit der Vorrichtung ist in vorteilhafter Ausgestaltung
weiter vorgesehen, daß die Regeleinrichtung mit einer Rechen- und Logikeinheit ausgestattet
ist, daß ferner die Rohkohlenaufgabeeinrichtung mit einer regelbaren Dosiereinrichtung
für die Rohkohlenaufgabemenge ausgestattet ist, und daß die Recheneinheit über eine
Steuerleitung und ein Stellglied mit der Dosiereinrichtung in Wirkverbindung steht.
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Diese Einrichtung ist ebenfalls unkompliziert und mit bewehrten Mitteln
ohne großen Aufwand durchführbar.
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In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung ist schließlich vorgesehen,
daß das Mühlengebläse mit einem drehzahlregelbaren Antrieb und/oder mit einem Drosselorgan
ausgestattet ist, welche ebenfalls mit der Regeleinrichtung über die Rechen- und
Logikeinheit in Wirkverbindung stehen.
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Da das Mühlengebläse, welches die Volumenströme im Gaskreislauf des
Mahltrocknungssystems in Bewegung hält, von dem Primärluftgebläse der Feuerung unabhängig
ist, wird durch den drehzahlregelbaren Antrieb des Mühlengebläses eine vom Lastzustand
der Feuerung unabhängige Einstellung der Volumenströme im Mahltrocknungssystem sichergestellt.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht. Diese zeigt das Blockschaltbild
einer Mahltrocknungsanlage für brennbares Gut mit einer Regeleinrichtung zur Anpassung
der Fertiggutmenge an die Entnahmemenge eines Verbrauchers.
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Die Anlage umfaßt die Mühle 1, den Sichter 2, den Abscheider 3, das
Mühlengebläse 4 mit der Gasrückführungsleitung 5, die Abgasentstaubungseinrichtung
G mit der Abgasleitung 7, und ferner den Rohkohlenbunker 8 mit der Dosiereinrichtung
9 sowie dem zugehörigen stufenlos regelbaren Antrieb 10. Das System der Mahlanlage
besitzt einen geschlossenen Gaskreislauf mit den Leitungen 11, 12, 13, 5 sowie 14.
Heißgas zum Trocknen des zu mahlenden Gutes wird dem Mahlsystem, angedeutet durch
den Pfeil 151 von einer nicht dargestellten Heißgasquelle zugeführt. Vom Sichter
2 führt eine Gries-Rückführleitung 16 in eine Transporteinrichtung 17 zu einer als
Doppelpendelschleuse ausgebildeten Aufgabestation 18 der Mühle 1. Ferner mündet
in die Aufgabestation 18 eine Transporteinrichtung 19 für die Aufgabe von Rohkohle.
Aus der Entstaubungseinrichtung 6 abgeschiedenes Fertiggut, ebenso wie in dem Abscheider
3 anfallendes Fertiggutwird durch Zellenradschleusen 20, 21 und 22 mit Hilfe der
Transporteinrichtung 23 in einen vertikalen Meßschacht 24 aufgegeben.
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Dieser weist an seinem unteren Ende 25 eine schematisch dargestellte
vorzugsweise
regelbare Entnahmevorrichtung 26 für die Feuerung auf. Diese nicht näher dargestellte
Entnahmevorrichtung 26 kann beispielsweise eine pneumatische oder mechanische Transporteinrichtung
sein, wie solche zur Versorgung von Feuerungsanlagen an und für sich bekannt sind.
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Der Meßschacht 24 ist mit Niveautestern 28, 28' ausgestattet, welche
das Niveau 29 des sich im Gleichgewicht zwischen Anlieferung und Entnahme ergebenden
Materialspiegels erfassen. Die Niveautester 28, 28' sind über Steuerleitungen 30
mit einer Regeleinrichtung 31 verbunden, welche die Rechen- und Logikeinheit 31',
die Steuerleitungen 32, 33 und 34 sowie die Stellglieder 35 am Sichter 2, sowie
36 am Mühlengebläse 4 und 37 am Regelantrieb 10 für den Rohkohlendoseur 9 umfaßt.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anlage mit der Regeleinrichtung
ist folgende: Sofern eine Mengengleichgewicht zwischen dem Meßschacht 24 zufließendem
Fertiggut und der aus diesem durch die Entnahmeeinrichtung 26 abgezogenen Verbrauchsmenge
für die Feuerung besteht, pendelt sich in dem Meßschacht 24 ein mittleres Niveau
29 des Gutes ein. Der entsprechende Niveautester 28 meldet den Stand des Niveaus
29 durch die Meßleitung 30 an die Logik- und Recheneinheit
31'
der Regeleinrichtung 31. Da das Niveau auFenblicklich in einem zulässigen Bereich
des Meßschachtes 24 liegt, findet seitens der Regeleinrichtung 31, 31' kein Regeleingriff
statt. Sobald jedoch das Niveau 29, beispielsweise infolge verstärkter Abnahme durch
die Feuerung und dadurch vermehrter Abnahme mittels der Abnahmeeinrichtung 36 abzusinken
beginnt, wird dieses schließlich einen tiefer gelegenen Niveautester 28 erreichen.
Dieser meldet die Veränderung durch eine entsprechende Steuerleitung 30 an die Rechen-
und Logikeinheit 31' der Regeleinrichtung 31. Diese verstellt unverzüglich und nach
einem vorgegebenen Programm mit Hilfe eines durch die Steuerleitung 32 an das Stellglied
35 des Sichters 2 gegebenen Steuerimpulses die den Kornbereich bestimmende Trenngrenze.
Die Verstellung geschieht in diesem Falle in Richtung auf ein gröberes Kornband
des Fertiggutes. Dadurch wird augenblicklich aus der im Gaskreislauf des Systems
suspendierten vorzerkleinerten Kohle ein Quantum geringfügig gröberen Kohlenstaubes
freigesetzt. Dieses wird zusätzlich aus dem Sichter ausgetragen und im Abscheider
3, aber auch gegebenenfalls zum geringeren Teil in der Entstaubungseinrichtung 6
ausgeschieden und nach Passieren der Zellenradschleusen 20, 21 und 22 durch die
Transporteinrichtung 23 in den Meßschacht 24 eingeleitet. Dadurch hebt sich das
Niveau 29 im Falle unveränderter Entnahme durch die Entnahmevorrichtung 26 so lange,
bis es die Neutrallage wieder erreicht hat.
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Die Regeleinrichtung 31 kann dabei funktionell so programmiert sein,
daß ein korrigierter Kornbereich im neutralen Niveau unverändert beibehalten wird.
Im Falle einer Verringerung der Abnahme durch das Abnahmegerät 26 wird bei konstanter
Produktionsmenge das Niveau 29 ansteigen. Wenn dieses einen Niveautester 28' oberhalb
des neutralen Niveaus 29 erreicht, signalisiert dieser durch die Signalleitung 30
den neuen Niveaustand 29 an die Rechen- und Logikeinheit 311. Diese betätigt durch
die Steuerleitung 32 und das Stellglied 35 die Einstellvorrichtung für die Trenngrenze
im Sichter 2 in der Weise, daß das Fertiggut etwas feiner eingestellt wird. In diesem
Falle wird pro Zeiteinheit aus dem Gaskreislauf des Mahlsystems weniger Fertiggut
geliefert, so daß infolge des Regeleingriffes das Niveau 29 wieder bis zum neutralen
Bereich korrigiert wird.
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Während des Regeleingriffes vergleicht die Logik- und Recheneinheit
31' vorgegebene Grenz-Sollwerte mit der Größe des Betrages des Regeleingriffes und
stellt fest, ob dieser innerhalb vorgegebener Grenzwerte liegt. Bei Überschreiten
dieser Grenz-Sollwerte wird durch die Steuerleitung 33 und das Stellglied 36 am
Mühlenventilator 4 ein zusätzlicher Regeleingriff ausgelöst, indem beispielsweise
die Drehzahl des Mühlenventilators 4 vergrößert oder verringert, oder eine Drosseleinrichtung
entsprechend verstellt wird. Damit ändern sich sinngemäß die Volumenströme
im
Gaskreislauf der Mahltrocknungsanlage, und entsprechend die Gasgeschwindigkeiten,
was in an sich bekannter Weise einen größeren oder geringeren Austrag von Mahlgut
aus der Mühle in das System zur Folge hat.
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Gleichzeitig mit den geschilderten Regeleingriffen überprüft die Rechen-
und Logikeinheit 31, beispielsweise nach Maßgabe der eingestellten Fertiggut-Korngröße,
das Verhältnis zwischen aufgegebener Rohkohlenmenge und abgegebenem Fertiggut und
korrigiert gegebenenfalls durch einen Steuer- und Regel impuls mit Hilfe der Steuerleitung
34 in an sich bekannter Weise unter Beeinflussung des stufenlos regelbaren Antriebes
37 die durch den Doseur 9 aufgegebenen Rohkohlenmenge, welche über die Transporteinrichtung
19 in die Aufgabevorrichtung 18 der Mühle 1 eingetragen wird.
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Die beschriebene Anlage zeigt lediglich eine beispielhafte Ausführung
der Erfindung. Deren Ausgestaltungen im System der gattungsgemäßen Mahltrocknungsanlage
sowie im System der nur prinzipiell beschriebenen und dargestellten Regeleinrichtung
fallen unter die Erfindung, sofern solche Ausgestaltungen im Bereich des handwerklichen
Könnens eines Fachmannes liegen.
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L e e r s e i t e