DE3502803A1

DE3502803A1 - Regeleinrichtung zur erzielung stationaerer pressdruecke beim verdichten und foerdern von dispersen feststoffen mit hilfe von kolben-strangpressen, -brikettiermaschinen, -feststoffpumpen und -pressschleusen

Info

Publication number: DE3502803A1
Application number: DE19853502803
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 4100 Duisburg Horrighs
Original assignee: Individual
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1985-01-29
Filing date: 1985-01-29
Publication date: 1986-07-31

Description

Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung zur Erzielung stationärer Preßdrücke beim Verdichten und Fördern von dispersen Feststoffen mit Hilfe von Kolben-Strangpressen, - Brikettiermaschinen, - Feststoffpumpen und - Preßschleusen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Allgemein wird bei derartigen Maschinen angestrebt, einen gleichmäßigen Preßdruck auf das zu verdichtende Gut zur Erzielung von Produkten möglichst gleichmäßiger Konsistenz auszuüben. Auf die Höhe des Preßdruckes ist in erster Linie die Länge und Form des Preß- und Förderkanals oder/und die Auswirkung einer vorhandenen Gegendruckvorrichtung maßgebend, so daß für einen zu fördernden oder zu verdichtenden Stoff bei entsprechender Dimensionierung stationäre Verhältnisse im Betrieb zu erwarten wären. Als Preßkanal ist dabei der Ort der Verdichtung und als Förderkanal der daran anschließende Kanal bezeichnet, der den bereits verpreßten Strang zur Bereitstellung des zur Verdichtung notwendigen Gegendruckes aufnimmt.
Bedauerlicherweise stellt sich nicht unbedingt dieser stationäre Zustand während des Betriebes ein, denn schon z.B. geringfügige feststoffbedingte Inhomogenitäten stellen abweichende Rahmenbedingungen dar. Die Folge davon ist, daß nach einer derartigen Störung die Verdichtung des nachfolgenden Feststoffes mit einem zu hohen oder zu niedrigen Preßdruck erfolgt und sich damit das System zu einem höheren oder niedrigeren Verdichtungsdruckniveau verlagert, was dem Grundanspruch auf stationäre Verdichtungs- und Förderverhältnisse widerspricht. O.g. Kolbenmaschinen arbeiten daher von Natur aus instabil und bedürfen normalerweise einer Regelung.
Es ist bekannt, daß beispielsweise zur Regelung einer Brikettpresse die Preßform bzw. der Förderkanal aus zwei Preßformanteilen bestehen kann, wobei eine dieser Hälften beweglich gelagert ist und somit zur Regelung die Konizität der Innenflächen der Preßform verändert wird, um einer Abweichung vom Soll-Verdichtungsdruck entgegenzuwirken (Journal of the Inst. of. Fuel, 1960, S. 447-456; Patentschrift DE 3208312 C 1 oder französische Patentschrift 29577).
Dabei ist allerdings eine recht aufwendige Mechanik erforderlich, wobei die Lagerbolzen des beweglichen Formteiles stark auf Scherung beansprucht werden.
Außerdem variieren die Abmessungen des zu verdichtenden Feststoffes durch die verschiedenen Preßform-Einstellungen in gewissen Grenzen, was ebenfalls unerwünscht ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine diesbezügliche Regelung bei Kolbenmaschinen zur Verdichtung und Förderung von Feststoffen mit gleichzeitigem Verdichtungs- und/oder Förderdruck ohne bewegliche Preßformteile und unter Vermeidung der o.g. Nachteile zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 unter Verwendung einer Eigenschaft derartiger Maschinen gelöst, daß nämlich die Höhe des Preßdruckes in erster Linie von der Länge des bereits verpreßten Stranges abhängt, der den zur Verdichtung notwendigen Gegendruck bereitstellt. Zur Erläuterung sei Fig.la gegeben, bei der die Länge L1 die Gegenstranglänge des bereits verpreßten Stranges im stationären Zustand wiedergibt und der Kolben einen oberen Totpunkt OT1 einnimmt. Erhöht sich nun durch irgendeinen Umstand der Verdichtungsdruck, so kann bei einer hydraulisch angetriebenen Presse mit ausreichend vorhandener Hubverstellung der Kolben über seinen normalen oberen Totpunkt OT1 bis z.B. OT2 (Fig. 1 b) hinausfahren, so daß der Gegenstrang auf eine Länge L2 verkürzt wird und damit für den nächsten Verdichtungsvorgang einen entsprechend geringeren Gegendruck bereitstellt: die Folge davon ist, daß sich der Verdichtungsdruck (Ist-Wert) wieder einrichtung des Soll-Wertes abbauen kann. Sinngemäß gilt dasselbe für sinkende Verdichtungsdrücke, bei denen der Kolben kurzzeitig bei einem oberen Totpunkt OT3 zu stehen kommt, so daß längere Gegenstranglängen 13 mit entsprechend höheren Gegendrücken bereitgestellt werden, um damit allmählich wiederum höhere Verdichtungsdrücke zu erzielen (Fig. 1 c).
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 kann die obere Totpunktverstellung auch bei Kolbenmaschinen mit Kurbeltrieb Verwendung finden, wenn ein Stellglied (z.B. Hydraulikzylinder) in der Art und Weise in den Kurbeltrieb integriert wird, wie es beispielhaft in Fig. 2 prinzipiell dargestellt ist.
Um eine derartige Regelungseinrichtung zu erstellen, kann nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 eine eigenstabile Regelung bei ausschließlicher Kraft- oder Druckmessung vorgesehen werden, deren Wirkungsweise anhand Fig. 3 erläutert werden kann, bei der der Kolben dort seinen oberen Totpunkt einnimmt, bei dem er den Wert eines bestimmten Gegendruckes PG = const. erreicht hat, so daß sich demzufolge stationäre Verdichtungsdrücke einstellen. Registriert das Druckmeßgerät einen derartigen Druckwert nicht, so ist die Maschine über eine Not-Aus-Schaltung abzusichern.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 wird eine weitere Regelungsvariante dargestellt, die von der Führungsgröße des Soll-Verdichtungsdruckes ausgeht, jedoch zusätzlich noch eine Wegmessung benötigt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß während des Betriebes eine Förderung und/oder Verdichtung von Feststoffen mit stationärem Druck erfolgen kann, so daß Produkte sehr gleichmäßiger Konsistenz ohne Veränderung ihrer äußeren Abmessungen entstehen und zwar ohne aufwendige und damit anfällige Mechanik. Dabei ist es nicht erforderlich, konstruktive Veränderungen an den bisherigen Pressen-Baumustern vorzunehmen; lediglich der Antrieb erfordert einige Modifikationen, so daß sogar teilweise bereits im Betrieb befindliche Maschinen mit geringem Aufwand umgerüstet werden können.
Die prinzipielle Wirkungsweise dieser Regelung wird durch die Darstellungen in den Fig. 1 bis 3 erläutert. Zusätzlich ist noch als ein Ausführungsbeispiel die einzusetzende elektrische Schaltung von einem der vorgeschlagenen Regelungsvarianten gemäß Fig. 4 gegeben. Die dabei verwendete Regel größe ist der gewünschte Verdichtungs- bzw. Förderdruck. Weiterhin handelt es sich in diesem einfachen Beispiel um eine gestaffelte Gleitregelung, die eine Axialverstellung bzw. eine Verlagerung des oberen Totpunktes um eine Stufe in Förderrichtung und um zwei Stufen entgegen der Förderrichtung -ausgehend von der Normallage bei Abweichungen vom einzuhaltenden Druckniveau - zuläßt.
Bei professioneller Anwendung werden naturgemäß eine stufenlose Gleitregelung in einem definierten Bereich vor und hinter dem Sollwert bzw. die eigenstabilen Regelungsvarianten unter Einsatz einer wesentlich aufwendigeren, speicherprogrammierbaren Steuerung Verwendung finden.

Claims

Patentansprüche 1. Regeleinrichtung zur Erzielung stationärer Preßdrücke beim Verdichten und Fördern von dispersen Feststoffen mit Hilfe von Kolben-Strangpressen, -Brikettiermaschinen, Feststoffpumpen und -Preßschleusen, dadurch gekennzeichnet, daß einer auftretenden Veränderung des gewünschten Kolbendruckes bzw. Verdichtungsdruckes durch eine kurzzeitige Veränderung der oberen Totpunktlage des hydraulisch oder pneumatisch angetriebenen Kolbens entgegengewirkt wird, worauf eine Reduzierung oder Verlängerung der Stranglänge bereits verpreßter Stopfen bewirkt wird und sich dadurch zwangsläufig eine Veränderung des für den nächsten Verdichtungsvorgang bereitgestellten Gegendruckes erfolgt, so daß sich im Nachfolgenden Stopfen höherer oder niedri erer Erstverdichtung einstellen, die eine Korrektur des nachlassende bzw. sich aufbauenden Druckes bei den nachfolgenden Arbeitstakten des Kolbens bewirken und sich dadurch letztendlich der gewünschte Verdichtungsdruck mit der normalen oberen Totpunktlage des Kolbens wieder einstellt (Fig. 1).
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Kolbens über ein Schubkurbelgetriebe mit normalerweise starrem Hub erfolgt, wobei die jeweilige obere Totpunkt-Verstellung nun getrennt durch ein zusätzliches - in den Kurbeltrieb integriertes - hydraulisch/pneumatisch arbeitendes Stellglied (z.B. Hydraulikzylinder) erfolgt, das bei jedem Arbeitstakt die verschiedenen oberen Totpunktlagen des Kolbens beim Verlauf und jeweils eine definierte untere Totpunktlage beim jeweiligen Rücklauf einnimmt (Fig. 2).
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 und 2,dadurch gekennzeichnet, daß hierbei ein konstant einzuhaltender Gegendruck des bereits verpreßten Stranges als Regel- und Führungsgröße dient unter Ausnutzung der Gegebenheit, daß der gewünschte Maximaldruck direkt vom Gegendruck des bereits verpreßten Stranges abhängt und damit der Kolben jeweils seinen Vorschub bei Erreichen eines Soll-Gegendruckes abbricht, so daß für den nächsten Verdichtungsvorgang gleichmäßig der gewünschte Gegendruck bereitgestellt wird und damit eine eigenstabile Regelung bei ausschließlicher Kraft- bzw. Druckmessung vorliegt, wobei ausschließlich Druckwerte nach Erreichen des maximalen Kolbendruckes - also nach Ende der Verdichtung und Beginn der Förderung -als Meß- und Vergleichswerte zur Führungsgröße des gewünschten Gegendruckes Verwendung finden dürfen, da sonst diese Regelungsvariante nicht als eindeutig anzusehen ist (Fig. 3).
4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 und 2,dadurch gekennzeichnet, daß als Regelgröße der maximal auftretende Kolbendruck und damit als Führungsgröße der erwünschte Verdichtungsdruck gewählt wird, wobei einer bestimmten Abweichung vom Soll-Verdichtungsdruck eine eindeutige und festzulegende Veränderung der oberen Totpunktlage des Kolbens zugeordnet werden muß, so daß bei dieser Regelungsvariante neben einer Kraft- bzw.

Druckmessung eine Wegmessung vorhanden sein muß. Regeleinrichtung zur Erzielung stationärer Preßdrücke beim Verdichten und Fördern von dispersen Feststoffen mit Hilfe von Kolben-Strangpressen, - Brikettiermaschinen, - Feststoffpumpen und - Preßschleusen