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Dokumentenidentifikation DE19646029B4 28.07.2005
Titel Luftgepulste Setzmaschine für die Aufbereitung von Feststoffgemischen
Anmelder KHD Humboldt Wedag AG, 51105 Köln, DE
Erfinder Kreutzer, Günter, 47249 Duisburg, DE;
Schwerdtfeger, Jochen, 51519 Odenthal, DE
DE-Anmeldedatum 08.11.1996
DE-Aktenzeichen 19646029
Offenlegungstag 14.05.1998
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 28.07.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.07.2005
IPC-Hauptklasse B03B 5/20
IPC-Nebenklasse B03B 5/24   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine luftgepulste Setzmaschine für die Aufbereitung von Feststoffgemischen, insbesondere von Kohle oder anderen Mineralien, mit einer oder mehreren mit Trennflüssigkeit gefüllten Setzkammern, in denen ein Setzbett aus den aufzubereitenden Feststoffen durch pulsierende Hubbewegungen der Trennflüssigkeit nach der Dichte der Feststoffe geschichtet wird und in denen zur Anhebung des Setzbettes wenigstens eine unten offene Luftkammer angeordnet ist, deren Pulsluftzuleitungen durch Ventile periodisch geöffnet und geschlossen werden.

Durch die Pulsluftzuleitungen wird die Pulsluft in die meistens unterhalb des Setzbettes angeordneten Luftkammern periodisch eingeleitet und auch wieder periodisch abgeführt, wodurch die Trennflüssigkeit in den Setzkammern in eine pulsierende Hubbewegung in Form einer Schwingung versetzt wird. Die Pulsluft wird einem Windkessel bzw. Arbeitsluftkessel entnommen, in den durch ein Arbeitsluftgebläse Druckluft gedrückt und dabei ein Arbeitsdruck von 0,4 bis 0,5 bar aufrecht erhalten wird.

Die Steuerung der pulsierenden Hubbewegung der Trennflüssigkeit geschieht bei bekannten Setzmaschinen durch die Steuerung der Pulsluft mit Hilfe der Ventile, indem abwechselnd über ein Ventil (Einlaßventil) Druckluft in die Luftkammer einströmt und diese dann über ein anderes Ventil (Auslaßventil) aus der Luftkammer in die Atmosphäre ausströmt.

Die Betätigung dieser Ventile erfolgt hierbei bisher durch Druckluft, die aus einem separaten Steuerluft-Druckluftnetz entnommen wird.

Nach einer Beschreibung aus dem Firmenprospekt "Batac-Setzmaschinen" (4-202 d, 6-89) der KHD Humboldt Wedag AG werden die Ventile, ein Lufteinlaßventil und ein Luftauslaßventil, pneumatisch aus einem derartigen separaten Steuerluft-Druckluftnetz bewegt. Die Steuerung erfolgt dabei über elektropneumatische Ventile, die ihrerseits durch ein elektrisches Taktgebersystem angesteuert werden. Die Arbeitszyklen liegen je nach Anwendungsart zwischen 0,75 bis 1,3 Sekunden, das entspricht 70 bis 40 Hübe/Minute.

Obwohl diese Art der Steuerung eine weitgehende und differenzierbare Unterteilung der Luftein- und -ausströmzeiten in den Luftkammern der Setzmaschine erlaubt, wobei ohne Betriebsunterbrechung auf einfache Weise das Setzhubdiagramm jederzeit den vorliegenden Aufgabenverhältnissen angepaßt werden kann, besteht der Umstand, daß die Ventile über ein separates Steuerluft-Druckluftnetz versorgt werden müssen. Denn die Energiekosten sind hoch, um Druckluft in der benötigten Menge und mit dem benötigten Druck bereitzustellen, da insbesondere während der Betätigung der Ventile jeweils "überschüssige" Steuerpreßluft aus dem Steuerluft-Druckluftnetz herausgedrückt wird.

Um diesen Mangel zu mindern und den Energiebedarf bei der Betätigung der Einlaß- und Auslaßventile abzusenken, wird in der DE 43 02 672 C2 vorgeschlagen, bei einer Setzmaschine die Einlaß- und Auslaßventile für die Pulsluft als Tellerventile auszubilden, diese mit einem pneumatisch beaufschlagten Ventilantrieb zu koppeln und unter Zwischenschaltung eines elektromagnetischen Steuerventils den Ventilantrieb mit der Druckluftzufuhr für die Setzmaschine, der Pulsluft, zu verbinden.

Da innerhalb kurzer Zeitintervalle große Luftmengen durch die Öffnungen der Druckluftleitungen strömen müssen, sind diese Öffnungen und die ihnen zugeordneten Ventilteller entsprechend groß ausgeführt, was zur Folge hat, daß zum Betätigen der Ventile entsprechend große Kräfte (die Druckdifferenz zwischen der Druckluft und der Atmosphärenluft multipliziert mit der Ventiltellergröße) überwunden werden müssen, was einer empfindlichen Regelung bzw. Steuerung der Ventile entgegensteht und aufwendige Vorrichtungen zur Betätigung der Ventile erfordert. Da zur Betätigung der Ventile bei dieser bekannten Setzmaschine keine Druckluft mit 4 bis 5 bar aus einem separaten Druckluftnetz sondern die Druckluft aus der Pulsluftleitung mit 0,4 bis 0,5 bar entnommen wird, also Luft mit dem gleichen Druck, der auch auf die Ventile wirkt, müssen die mit 0,4 bis 0,5 bar pneumatisch beaufschlagten Ventilantriebe zusätzlich besonders groß gegenüber der Ventiltellergröße ausgeführt werden, um die benötigten großen Kräfte zur Betätigung der Ventile aufzubringen, was die Ventilsteuerung weiter kompliziert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Betätigungsvorrichtung der Ventile einer luftgepulsten Setzmaschine der beschriebenen Gattung so weiter zu bilden, daß die bisherigen Schwierigkeiten und Nachteile, insbesondere was die Energiekosten beim Betrieb der Setzmaschine bzw. der Ventile und was die Baugröße der Vorrichtungen zur Betätigung der Ventile betrifft, minimiert werden, wobei mit einfachen Mitteln eine empfindliche Steuerung der Ventile möglich sein soll.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nach der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Erfindung ist die bisher bei bekannten Setzmaschinen durchgeführte elektropneumatische Steuerung der Arbeitsluft durch eine elektrohydraulische Steuerung ausgetauscht. D. h., es wird nun zur Steuerung der Ventile überhaupt keine Druckluft mehr benötigt, sondern die Steuerung erfolgt über ein hydraulisches Leitungsnetz.

Hierzu sind die Einlaß- und Auslaßventile für die Pulsluft der Setzmaschine mit doppelt wirkenden Hydraulikzylindern verbunden, die aus dem hydraulischen Leitungsnetz mit einem Arbeitsdruck zwischen 20 und 50 bar, vorzugsweise ca. 40 bar, beidseitig je nach der Ventilbewegung (Öffnen oder Schließen) beaufschlagt werden. Der benötigte Arbeitsdruck im hydraulischen Leitungsnetz wird von einem kleinen Hydraulikaggregat, beispielsweise einer Axialkolbenpumpe, die von einem Elektromotor angetrieben wird, in das Leitungsnetz eingespeist.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im elektrohydraulischen Steuerungssystem und zwar in das hydraulische Leitungsnetz ein hydraulischer Speicher installiert. Durch diesen hydraulischen Speicher werden kurzfristige Bedarfsspitzen ausgeglichen, so daß im Vergleich zum realen Volumenstrom, der bei diesen Bedarfsspitzen benötigt wird, ein kleineres Hydraulikaggregat, das nicht auf diese Spitzenleistung ausgelegt ist, ausreicht.

Der hydraulische Speicher enthält gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung eine mit einem Gas gefüllte Blase – als Gas hat sich hier besonders Stickstoff bewährt – deren Gasdruck mit dem hydraulischen Leitungsdruck im Gleichgewicht steht und die, da Gas im Gegensatz zu Flüssigkeiten komprimierbar ist, bei Druckschwankungen als Feder und Energiespeicher im hydraulischen Leitungssystem wirkt.

Kurzfristig benötigte Druckspitzen sind somit nicht mehr vom Hydraulikaggregat aufzubringen, sondern werden dem hydraulischen Speicher mit Hilfe der Gasblase entnommen.

Gegenüber den bekannten Setzmaschinen mit elektropneumatisch durchgeführter Steuerung, bei denen entweder ein separates Steuerluftsystem mit separatem teuren Kompressor installiert ist oder, wenn als Steuerluft die Pulsluft verwendet wird, extrem große Ventilbetätigungsvorrichtungen benötigt werden, sind bei der Setzmaschine gemäß der Erfindung mit elektrohydraulisch durchgeführter Steuerung mit Vorteil bei einem geringen Energieverbrauch nur kleine Apparaturen (Hydraulikaggregat, Hydraulikzylinder) und vereinfachte Verrohrungen und Armaturen notwendig, um mit hoher Empfindlichkeit die Steuerung der Einlaß- und Auslaßventile durchzuführen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Erläuterungen zu einem in einer schematischen Zeichnungsfigur dargestellten Ausführungsbeispiel eines elektrohydraulischen Steuerungssystems.

Die Zeichnungsfigur zeigt schematisch das Leitungsnetz eines elektrohydraulischen Steuerungssystems für eine Luftkammer einer Setzmaschine.

In der Zeichnung ist schematisch das Ende einer Pulsluftzuleitung 10 einer Luftkammer dargestellt, die sich an ihrem Ende in Richtung der Tellerventile 13, 14 in eine Einlaßöffnung und in eine Auslaßöffnung verzweigt. Die Öffnungen werden durch darüber angeordnete Tellerventile 13, 14 periodisch verschlossen und geöffnet, so daß die Pulsluft in Pfeilrichtung 11 in die Luftkammer einströmen und in Pfeilrichtung 12 aus der Luftkammer ausströmen kann.

Die Betätigung der Tellerventile, das Einlaßventil 13 und das Auslaßventil 14, geschieht durch mit den Ventilen in Wirkverbindung stehende Hydraulikzylinder 15, die über Leitungen 16, 17 mit dem elektrohydraulischen Steuerungssystem verbunden sind. Dieses elektrohydraulische Steuerungssystem besteht aus einem hydraulischen Leitungsnetz, in dessen Leitungen 18, 19 aus einem Hydraulikbehälter 18 mit Rücklauffilter 21 und Hydraulikpumpe 22 die Hydraulikflüssigkeit mit dem erforderlichen Druck gepreßt wird, der dann über die verbindenden Leitungen 16, 17 auf die Hydraulikzylinder 15 wirkt, deren Kolben die daran angeordneten Tellerventile 13, 14 verstellt.

Innerhalb der Leitungen 16, 17, 18 angeordnete Ventile, ein Druckminderventil 23 und ein Rückschlagventil 24, sowie ein elektronisches Taktgebersystem 26 sorgen für die zeitlich genau abgestimmte Beaufschlagung der Hydraulikzylinder 15 mit dem erforderlichen Arbeitsdruck von vorzugsweise ca. 40 bar in den periodischen Intervallen, die zum Heben und Senken der Tellerventile 13, 14 im gewünschten Zyklus erforderlich sind.

Im hydraulischen Leitungsnetz mit den Leitungen 18, 19, die gleichzeitig die Hydraulikzylinder mehrerer weiterer Luftkammern versorgen, ist erfindungsgemäß ein hydraulischer Speicher 25 angeordnet. Dieser Speicher 25 enthält eine mit einem Gas, vorzugsweise mit Stickstoff, gefüllte Blase, die über eine Fülleinrichtung (in der Zeichnung nicht dargestellt) soweit mit Gas gefüllt wird, daß der Gasdruck dem Arbeitsdruck der Hydraulikflüssigkeit entspricht.

Durch auftretende Druckspitzen verdrängte Hydraulikflüssigkeit kann nun in diesen Speicher 25 einfließen, ohne aus dem Drucksystem austreten zu müssen. Da das Gas in der Blase des Speichers 25 komprimierbar ist, wobei eine leichte Druckerhöhung auftritt, kann die Hydraulikflüssigkeit sich in diesem Speicher 25 ausdehnen, ohne daß ein Druckabfall innerhalb des hydraulischen Leitungssystems stattfindet. Der Speicher 25 wirkt mit seiner Gasblase somit wie eine Feder, die sich je nach Bedarf zusammenzieht oder die sich ausdehnt, ohne daß eine wesentliche Druckänderung bei den geringen Hydraulikflüssigkeitsmengen, die auch bei großen Druckänderungen im hydraulischen Leitungsnetz in den Speicher 25 ein- oder ausströmen, aufgebaut wird.

Je nach Größe des Speichers 25 bzw. seiner Gasblase sowie des voreingestellten Gasdrucks, der größer als der Betriebsdruck im hydraulischen Leitungsnetz sein kann, kann die Federwirkung entsprechend steif oder weich eingestellt werden, so daß unterschiedlich große Druckspitzen, die je nach Zusammensetzung des Setzbettes des eingestellten Hubdiagramms unterschiedlich ausfallen können, entsprechend "abgefedert" werden können.


Anspruch[de]
  1. Luftgepulste Setzmaschine für die Aufbereitung von Feststoffgemischen, insbesondere von Kohle oder anderen Mineralien, mit einer oder mehreren mit Trennflüssigkeit gefüllten Setzkammern, in denen ein Setzbett aus den aufzubereitenden Feststoffen durch pulsierende Hubbewegungen der Trennflüssigkeit nach der Dichte der Feststoffe geschichtet wird und in denen zur Anhebung des Setzbettes wenigstens eine unten offene Luftkammer angeordnet ist, deren Pulsluftzuleitungen (10) durch Ventile (13, 14) periodisch geöffnet und geschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (13, 14) der Pulsluftzuleitungen (10) mit doppelt wirkenden Hydraulikzylindern (15) eines elektrohydraulischen Steuerungssystems in Wirkverbindung stehen.
  2. Luftgepulste Setzmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im elektrohydraulischen Steuerungssystem ein hydraulischer Speicher (25), der eine Gasblase enthält, installiert ist.
  3. Luftgepulste Setzmaschinen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Speicher (25) eine mit Stickstoff gefüllte Blase enthält.
  4. Luftgepulste Setzmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im elektrohydraulischen Steuerungssystem der hydraulische Steuerdruck 20 bis 50 bar, vorzugsweise 40 bar, beträgt.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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