| 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
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| IPC-Nebenklasse |
B03B 5/24
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| Beschreibung[de] |
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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.
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| Anspruch[de] |
- 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.
- Luftgepulste Setzmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß im elektrohydraulischen Steuerungssystem ein hydraulischer Speicher (25),
der eine Gasblase enthält, installiert ist.
- Luftgepulste Setzmaschinen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der hydraulische Speicher (25) eine mit Stickstoff gefüllte Blase enthält.
- 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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