EP3651978A1 - Walzenpresse und verfahren zur bestimmung des füllstandes - Google Patents

Walzenpresse und verfahren zur bestimmung des füllstandes

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EP3651978A1
EP3651978A1 EP18733851.2A EP18733851A EP3651978A1 EP 3651978 A1 EP3651978 A1 EP 3651978A1 EP 18733851 A EP18733851 A EP 18733851A EP 3651978 A1 EP3651978 A1 EP 3651978A1
Authority
EP
European Patent Office
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shaft
level
feed chute
press
load cells
Prior art date
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Granted
Application number
EP18733851.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3651978B1 (de
Inventor
Felix HEINICKE
Harald Günter
Eggert De Weldige
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Koeppern GmbH and Co KG
Original Assignee
Maschinenfabrik Koeppern GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Koeppern GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Koeppern GmbH and Co KG
Publication of EP3651978A1 publication Critical patent/EP3651978A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3651978B1 publication Critical patent/EP3651978B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/005—Control arrangements
    • B30B11/006—Control arrangements for roller presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/28—Details
    • B02C4/286—Feeding devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/30—Feeding material to presses
    • B30B15/302—Feeding material in particulate or plastic state to moulding presses
    • B30B15/308—Feeding material in particulate or plastic state to moulding presses in a continuous manner, e.g. for roller presses, screw extrusion presses

Definitions

  • the invention relates to a roller press for crushing, compacting or briquetting of material, comprising a press frame, two in the press frame to form a nip juxtaposed rollers and a roller nip arranged above the feed slot through which the material is fed to the nip, wherein the feed chute a or a plurality of vertical or inclined against the vertical oriented shaft walls to form a height over the height at least partially constant or expanding from top to bottom cross-section. wherein the feed chute is provided with a measuring device for determining the filling level of the material in the feed chute,
  • Such a roller press is particularly preferably a good bed roller mill, which preferably serves for the comminution of material.
  • the invention also includes roller presses or good bed roller mills for compacting or briquetting material.
  • the two press rollers are rotatably driven, wherein the two press rollers are driven in opposite directions.
  • one of the two rollers is formed as a fixed roller and the other roller as a Loswalze (laterally displaceable) mounted, said movable Loswalze is acted upon by a hydraulic system supported on the press frame.
  • two loose rollers or other frame concepts can be realized. The principle according to the invention is independent of this. The material will
  • Roller presses preferably, high-bed roller mills
  • roller presses are typically operated with a stock for efficient operation. This means that for a continuous and thus trouble-free and economical operation at the desired operating point of the roller press in the feed chute always a sufficient level of the material must be present, so that there is always sufficient material for the entry into the nip available. Because the effective between the rollers nip generally depends on the level of the material in the feed chute, so that the level can have an influence on the throughput of the roller press, which influence decreases with increasing filling level. In practice, therefore, one often strives to ensure a constant level in the feed chute.
  • the determination of the filling level with the aid of a measuring device is of practical importance, wherein preferably the conveying means (eg conveyor belts) for filling the feed chute via a suitable control or regulation (eg a speed control of the conveyor belts) can be coupled to a level signal in the feed chute.
  • the conveying means eg conveyor belts
  • a suitable control or regulation eg a speed control of the conveyor belts
  • the invention relates in particular to the processing of material with low flowability, for.
  • material with low flowability for.
  • As ore-containing material in particular finely ground ores, so-called fine ores.
  • a (wet) iron ore concentrate is processed for subsequent pelleting.
  • the invention is therefore based on the object to provide a roller press of the type described above, which (even) in the processing of materials with low flowability (especially in wet and sticky feed materials) allows a simple level measurement waiving radiometric methods or other radiation-based methods ,
  • the invention teaches in a generic roller press of the type described above, that the measuring device as a gravimetric measuring device for a gravimetric level measurement
  • gravimetric fullness measurement means a level measurement on a mechanical basis without radiometric or radiation-based measurements, in which the fill level is determined by measuring the mass or the resulting weight of the material.
  • the invention is initially based on the recognition that it is absolutely necessary for certain applications, in particular for the processing of material with low flowability, to work with a feed chute, which does not taper downwards, but either one over the height having constant cross section or preferably a downwardly widening cross section.
  • the invention also encompasses embodiments in which the feed chute only has a constant cross-section in certain sections, so that, in particular, feed chutes are also detected which expand in a staircase-like or stepped manner downwards.
  • the invention has now recognized that even with such a geometry of the feed chute, in which an adhesion of the feed material to the shaft walls avoided and thus a constant flow of material to be achieved, can be used with a gravimetric level measurement.
  • the flow behavior of bulk solids in a shaft leads to stresses in the bulk material and, taking into account the wall friction and the bulk material properties, to wall stresses. Due to the bulk material, horizontal stresses act in a shaft cross-section and, due to the support on the shaft inner walls, these result in weight forces at the bearing points of the feed shaft.
  • the material thus generates a surprisingly high force transmission to the shaft wall in the form of a relevant mass or a relevant vertical force component that is measurable. This corresponds to the material properties and depending on
  • Geometry of about 35% to 45% of the feed mass is particularly suitable for the processing of material with low flowability, especially since such material allows a particularly effective power transmission to the shaft walls.
  • An interesting aspect is the fact that in this way a level measurement is possible both statically (eg after filling the feed chute) and dynamically (eg for continuously slipping material during the press operation).
  • a downwardly expanding feed chute is used. This has one or more shaft walls, which (at least in sections) at a (negative) angle of z. B. 0.1 ° to 10 °, preferably z. B. 0.5 ° to 5 ° are oriented against the vertical.
  • the measuring device has one or preferably a plurality of load cells, which support the feed chute. Consequently, the weight force generated by the total mass of the feed chute is measured via the load cells, wherein in the manner according to the invention this is dependent on the fill level of the material in the feed chute.
  • the feed chute is on one or more load cells by z.
  • the feed shaft is arranged with the interposition of the load cells on the press frame.
  • the feed chute may have a lower frame or be connected to a lower frame, this lower frame is arranged with the interposition of the load cells on the press frame. Since the loading shaft under
  • Interposition of the load cells in the vertical direction must be movably arranged on the press frame, it is expedient to connect the feed shaft with the interposition of a resilient in the vertical direction (frame-like) compensator to the press frame.
  • a compensator can, for. B. have an upper flange for connection to the feed chute or the lower frame and a lower flange for connection to the press frame, wherein between the upper flange and the lower flange, an elastic and / or sliding frame is provided, the z. B. of elastomeric material, for. B. made of rubber, or from vertically against each other and / or slidably arranged shaft elements can be made.
  • the load cells can then z. B.
  • the load cells can be used on commercial weighing cells z. B. can be designed as electromechanical load cells. By elastic deformation of a deformation body, the electrical resistance of one or more strain gauges integrated therein (DMS) changes. About z. B. a bridge circuit, the resistance change in a voltage signal proportional to the weight can be displayed. In principle, however, differently designed load cells can also be used.
  • DMS strain gauges integrated therein
  • the already described standing weighing of the feed shaft takes place.
  • the feed shaft is usually made of metal, z. B. made of steel and experiments have shown that for different materials, eg. B. for ore-containing material, eg. As fine ore, a sufficient power transmission to the
  • Container wall for a reliable gravimet level measurement takes place.
  • a coating eg. B. with a plastic coating.
  • the shaft walls inside z. B. with plastic plates, z. B. be lined from polyethylene or the like. Even with such coatings, the invention can be realized.
  • the invention relates not only to the described roller press, but also a method for determining the level of material in a shaft, in particular in the course of feeding a roller press of the type described above.
  • the inventive method is therefore independent of the specific field of application Roller presses placed under protection.
  • This method is characterized in that the shaft, z.
  • As feed chute one or more vertical or inclined to the vertical oriented shaft walls to form a constant over the height or from top to bottom expanding cross-section.
  • the method is characterized in that the filling level is determined gravimetrically by means of load cells applied by the shaft, by measuring with the weighing cells a weight force or mass introduced into the container walls and from this the filling level is determined.
  • this method is used in the course of feeding a roll press of the type described, so that the shaft is formed as a feed shaft of a roll press.
  • the method of the invention relates to the processing of materials with low flowability.
  • Low flowability in the context of the invention means materials with a flowability ff c of less than 10, preferably less than 4.
  • the flowability ff c is the ratio of the solidification stress and the compressive strength.
  • Hardening stress is the stress that is required to compact a bulk material sample in a hollow cylinder. If the load is removed in the vertical direction and the hollow cylinder is removed and the cylindrical bulk material sample is subjected to compressive stress, the sample will break or flow when the compressive strength is reached. Low fluidity materials have high internal friction, so they also transfer friction to vertical or negative shaft walls. This effect is utilized in a preferred embodiment within the scope of the invention. Of particular importance is also the fact that the inventive method not only allows a static level measurement, but also a dynamic level measurement and consequently allows a level measurement in the continuous operation of the roller press.
  • the transfer of the weight of the material in the hopper to the shaft wall depends on various factors, with the weight force, which also results from the wall tension, not being linearly dependent on the fill level.
  • the filling level is determined using one or more conversion functions which are made available for the respective shaft geometry and / or the respective material.
  • the material properties including the flowability ff c and the moisture content of the material, the wall inclination / shaft angle and the friction coefficient between the material and the shaft wall have an influence.
  • a corresponding and possibly also non-linear conversion of the measuring signal of the weighing cells into a corresponding filling level takes place, including the material and construction parameters mentioned above.
  • the invention is primarily concerned with level measurement, taking into account the aspects described.
  • the subject of the invention is also a method for operating a roller press using the level measurement described. It is possible to use the determined level or the signals measured with the load cells for controlling or regulating the filling and / or roller press.
  • filling of the feed chute with one or more filling units eg conveyor belts
  • such filling units can be controlled or regulated taking into account the determined signals or filling levels.
  • Fig. 1 schematically simplifies a roll press in one
  • Fig. 2 is a roller press in a perspective view.
  • a roller press is shown in the embodiment as a good bed roller mill.
  • This is used in the embodiment of the comminution of material, eg. B. of ore-containing material.
  • material eg. B. of ore-containing material.
  • This is particularly preferably fine ore (for example an iron ore concentrate) which, owing to its moisture, may also have a relatively low flowability.
  • the roller press has a press frame 1 and two rollers 2 arranged side by side in the press frame 1, between which a nip 3 is formed.
  • the two rollers 2 are not shown drives
  • the feed chute has in the exemplary embodiment at least two opposite shaft walls 4a, which are each inclined vertically at an angle ⁇ to the vertical, so that the feed chute 4 has a widening from top to bottom cross-section.
  • the (negative) angle ⁇ can be about 0.1 ° to 10 °, preferably only 0.5 ° to 5 °, z. B. 0.5 to 2 °.
  • the roll press is equipped with a measuring device 5, with which the level of the material in the feed chute 4 can be determined and monitored. According to the invention, this measuring device 5 is designed as a gravimetric measuring device, so that a gravimetric level measurement takes place.
  • this gravimetric measuring device 5 has a plurality of weighing cells 6, which are acted upon by the feed chute 5.
  • this is realized in such a way that the feed chute 4 stands on the weighing cell 6.
  • the feed chute in the embodiment a lower frame 7, said lower frame 7 is arranged with the interposition of the load cells 6 on the press frame 1.
  • the feed chute 4 can be connected to the press frame 1 with the interposition of a compensator which is elastic or displaceable in the vertical direction. Details of the compensator are not shown.
  • the fill level of the material in the feed chute 4 can not only be static (eg after filling or emptying), but also dynamically and thus continuously during filling and (simultaneous) emptying in the feed chute 4 Determine and monitor the operation of the roller press. So far, such a gravimetric level measurement only came down funnel-shaped
  • tapered feed halls used, in which, in particular, due to the geometry of an introduction of the weight of the material takes place in the shaft walls.
  • the fill levels can be determined gravimetrically in a simple manner so that the radiation-based measuring methods known from the prior art can be dispensed with.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Weight Measurement For Supplying Or Discharging Of Specified Amounts Of Material (AREA)
  • Filling Or Emptying Of Bunkers, Hoppers, And Tanks (AREA)

Abstract

Es handelt sich um eine Walzenpresse zum Zerkleinern, Kompaktieren oder Brikettieren von Material, insbesondere von erzhaltigem Material, mit einem Pressengestell (1), zwei in dem Pressengestell (1) unter Bildung eines Walzenspaltes (3) nebeneinander angeordneten Walzen (2) und einem oberhalb des Walzenspaltes (3) angeordneten Aufgabeschachts (4), über den das Material dem Walzenspalt (3) zuführbar ist, wobei der Aufgabeschacht (4) ein oder mehrere vertikal oder geneigt gegen die Vertikale orientierte Schachtwände (4a) unter Bildung eines über die Höhe konstanten oder sich von oben nach unten aufweitenden Querschnittes aufweist und wobei der Aufgabeschacht (4) mit einer Messvorrichtung (5) zur Bestimmung des Füllstandes des Materials im Aufgabenschacht (4) versehen ist. Diese Walzenpresse ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (5) als gravimetrische Messvorrichtung ausgebildet ist.

Description

Walzenpresse und Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Walzenpresse zum Zerkleinern, Kompaktieren oder Brikettieren von Material, mit einem Pressengestell, zwei in dem Pressengestell unter Bildung eines Walzenspaltes nebeneinander angeordneten Walzen und einem oberhalb des Walzenspaltes angeordneten Aufgabeschacht, über den das Material dem Walzenspalt zuführbar ist, wobei der Aufgabeschacht ein oder mehrere vertikal oder geneigt gegen die vertikale orientierte Schachtwände unter Bildung eines über die Höhe zumindest abschnittsweise konstanten oder sich von oben nach unten aufweitenden Querschnittes aufweist. wobei der Aufgabeschacht mit einer Messvorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes des Materials im Aufgabeschacht versehen ist,
Bei einer solchen Walzenpresse handelt es sich besonders bevorzugt um eine Gutbettwalzenmühle, die bevorzugt der Zerkleinerung von Material dient. Die Erfindung umfasst aber auch Walzenpressen bzw. Gutbettwalzenmühlen zum Kompaktieren oder Brikettieren von Material. In dem Pressengestell sind die beiden Presswalzen rotierend angetrieben gelagert, wobei die beiden Presswalzen gegenläufig angetrieben werden. In der Regel ist dabei eine der beiden Walzen als Festwalze ausgebildet und die andere Walze als Loswalze (seitlich verschiebbar) gelagert, wobei diese bewegliche Loswalze durch ein am Pressengestell abgestütztes Hydrauliksystem beaufschlagt wird. Alternativ können aber auch zwei Loswalzen oder andere Rahmenkonzepte realisiert sein. Das erfindungsgemäße Prinzip ist davon unabhängig. Das Material wird
dem Walzenspalt über den Aufgabeschacht lediglich mit Hilfe der Schwerkraft zugeführt bzw. zugeteilt.
Walzenpressen (vorzugsweise Gutbettwalzenmühlen) werden für einen effizienten Betrieb in der Regel mit einer Materialvorlage betrieben. Das bedeutet, dass für einen kontinuierlichen und damit störungsfreien und wirtschaftlichen Betrieb im gewünschten Betriebspunkt der Walzenpresse in dem Aufgabeschacht stets ein ausreichender Füllstand des Materials vorhanden sein muss, so dass stets ausreichend Material für den Einzug in den Walzenspalt zur Verfügung steht. Denn der zwischen den Walzen wirksame Walzenspalt hängt in der Regel von dem Füllstand des Materials im Aufgabeschacht ab, so dass der Füllstand einen Einfluss auf den Durchsatz der Walzenpresse haben kann, wobei dieser Einfluss mit zunehmender Füllstandshöhe abnimmt. In der Praxis ist man daher häufig bestrebt, einen konstanten Füllstand im Aufgabeschacht zu gewährleisten. Aus diesem Grund ist die Bestimmung des Füllstandes mit Hilfe einer Messvorrichtung von praktischer Bedeutung, wobei bevorzugt die Fördermittel (z. B. Förderbänder) zur Füllung des Aufgabeschachtes über eine geeignete Steuerung oder Regelung (z. B. eine Drehzahlsteuerung/-regelung der Förderbänder) an ein Füllstandssignal im Aufgabeschacht gekoppelt sein können.
Für die Füllstandsmessung im Aufgabeschacht stehen in der Praxis eine Vielzahl verschiedener Messtechniken zur Verfügung. Sofern mit leicht fließendem Material (mit hoher Fließfähigkeit) gearbeitet wird, werden in der Praxis in der Regel trichterförmige Aufgabeschächte mit sich nach unten verjüngendem Querschnitt verwendet. Bei solchen trichterförmigen Aufgabeschächten werden in der Praxis gravimetrische Messvorrichtungen eingesetzt, bei denen der Schacht auf Wägezellen steht, denn durch die schräg nach unten zulaufenden Schachtwände erfolgt eine vom Füllstand abhängige Krafteinleitung in den Aufgabeschacht und damit auf die Wägezellen, so dass
über das Signal der Wägezellen auf die Masse des Materials und daraus (bei bekannter Dichte) auf den Füllstand des Aufgabeschachtes geschlossen werden kann. Bei der Verarbeitung von nicht leicht fließendem Material mit geringer Fließfähigkeit kommt der Einsatz von Aufgabeschächten mit sich nach unten verjüngendem Querschnitt jedoch nicht immer in Betracht, so dass dann in der Praxis Aufgabeschächte verwendet werden, die einen über die Höhe konstanten Querschnitt oder bevorzugt einen sich nach unten aufweitenden Querschnitt aufweisen. Bei solchen Konstruktionen wird in der Praxis z. B. mit einer radiometrischen Füllstandsmessung gearbeitet, bei der die Schwächung radioaktiver Strahlung in Form von Absorption und Streuung durch das Füllgut genutzt wird. Voraussetzung dafür ist der Einsatz von radioaktiven Strahlungsquellen, die jedoch selbstverständlich nur unter bestimmten Auflagen betrieben werden dürfen. Insgesamt ist der Umgang mit solchen radiometrischen Messverfahren aufwändig. - Hier setzt die Erfindung ein. Denn die Erfindung betrifft insbesondere die Verarbeitung von Material mit geringer Fließfähigkeit, z. B. erzhaltigem Material, insbesondere fein aufgemahlene Erze, sogenannte Feinerze. Bevorzugt wird ein (feuchtes) Eisenerzkonzentrat für eine anschließende Pelletierung verarbeitet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Walzenpresse der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die (auch) bei der Verarbeitung von Materialien mit geringer Fließfähigkeit (insbesondere bei feuchten und klebrigen Aufgabestoffen) eine einfache Füllstandsmessung unter Verzicht auf radiometrische Methoden oder andere strahlungsbasierte Methoden ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Walzenpresse der eingangs beschrieben Art, dass die Messvorrichtung als gravimetrische Messvorrichtung für eine gravimetrische Füllstandsmessung
ausgebildet ist. Gravimetrische Fullstandsmessung meint im Rahmen der Erfindung eine Füllstandsmessung auf mechanischer Basis unter Verzicht auf radiometrische oder strahlungsbasierte Messungen, bei welcher der Füllstand über die Messung der Masse bzw. der daraus resultierenden Gewichtskraft des Materials bestimmt wird.
Die Erfindung geht dabei zunächst einmal von der Erkenntnis aus, dass es für bestimmte Anwendungszwecke, insbesondere für die Verarbeitung von Material mit geringer Fließfähigkeit, zwingend erforderlich ist, mit einem Aufgabeschacht zu arbeiten, der sich nicht nach unten verjüngt, sondern entweder einen über die Höhe konstanten Querschnitt oder bevorzugt einen sich nach unten aufweitenden Querschnitt aufweist. Die Erfindung umfasst dabei auch Ausführungsformen, bei denen der Aufgabeschacht nur abschnittsweise einen konstanten Querschnitt aufweist, so dass insbesondere auch Aufgabeschächte erfasst sind, die sich treppenartig bzw. stufenartig nach unten aufweiten. Überraschend hat die Erfindung nun erkannt, dass auch bei einer solchen Geometrie des Aufgabeschachtes, bei welcher ein Anhaften des Aufgabegutes an den Schachtwänden vermieden und damit ein konstanter Materialfluss erreicht werden soll, mit einer gravimetrischen Füllstandsmessung gearbeitet werden kann.
Das Fließverhalten von Schüttgütern in einem Schacht führt zu Spannungen im Schüttgut und unter Berücksichtigung der Wandreibung und der Schüttguteigenschaften zu Wandspannungen. Durch das Schüttgut wirken in einem Schachtquerschnitt Horizontalspannungen und durch die Abstützung an den Schachtinnenwänden resultieren diese in Gewichtskräften an den Lagerpunkten des Aufgabeschachtes. Das Material erzeugt folglich eine überraschend hohe Kraftübertragung auf die Schachtwand in Form einer relevanten Masse bzw. einer relevanten vertikalen Kraftkomponente, die messbar ist. Diese entspricht je nach Materialeigenschaften und je nach
Geometrie in etwa einer Größenordnung von 35 % bis 45 % der Aufgabemasse. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung bietet sich insbesondere bei der Verarbeitung von Material mit geringer Fließfähigkeit an, zumal solches Material eine besonders effektive Kraftübertragung auf die Schachtwände ermöglicht. Interessant ist dabei die Tatsache, dass auf diese Weise eine Füllstandsmessung sowohl statisch (z. B. nach dem Füllen des Aufgabeschachtes) als auch dynamisch (z. B. für kontinuierlich rutschendes Material während des Pressbetriebes) möglich ist. Bevorzugt kommt im Rahmen der Erfindung ein sich nach unten aufweitender Aufgabeschacht zum Einsatz. Dieser weist ein oder mehrere Schachtwände auf, die (zumindest abschnittsweise) unter einem (negativen) Winkel von z. B. 0,1 ° bis 10°, vorzugsweise z. B. 0,5° bis 5° gegen die Vertikale orientiert sind. In der Praxis wird folglich mit verhältnismäßig kleinen Neigungswinkeln gearbeitet, die jedoch bei schlecht fließenden Schüttgütern bereits für eine verbesserte Materialzufuhr zur Walzenpresse sorgen und bei denen überraschend dennoch in der oben beschriebenen Weise eine gravimetrische Füllstandsmessung realisierbar ist. Die Messvorrichtung weist eine oder vorzugsweise mehrere Wägezellen auf, die den Aufgabeschacht abstützen. Über die Wägezellen wird folglich die durch die Gesamtmasse des Aufgabeschachtes erzeugte Gewichtskraft gemessen, wobei diese in der erfindungsgemäßen Weise von dem Füllstand des Materials im Aufgabeschacht abhängig ist. In bevorzugter Ausgestaltung steht der Aufgabeschacht auf einer oder mehreren Wägezellen, indem z. B. der Aufgabeschacht unter Zwischenschaltung der Wägezellen auf dem Pressengestell angeordnet ist. Dazu kann der Aufgabeschacht einen unteren Rahmen aufweisen oder mit einem unteren Rahmen verbunden sein, wobei dieser untere Rahmen unter Zwischenschaltung der Wägezellen auf dem Pressengestell angeordnet ist. Da der Aufgabeschacht unter
Zwischenschaltung der Wägezellen in vertikaler Richtung beweglich auf dem Pressengestell angeordnet sein muss, ist es zweckmäßig, den Aufgabeschacht unter Zwischenschaltung eines in vertikaler Richtung elastischen (rahmenartigen) Kompensators an das Pressengestell anzuschließen. Ein solcher Kompensator kann z. B. einen oberen Flansch zum Anschluss an den Aufgabeschacht oder dessen unteren Rahmen und einen unteren Flansch zum Anschluss an das Pressengestell aufweisen, wobei zwischen dem oberen Flansch und dem unteren Flansch ein elastischer und/oder verschiebbarer Rahmen vorgesehen ist, der z. B. aus elastomeren Material, z. B. aus Gummi, oder aus vertikal gegeneinander und/oder miteinander verschiebbar angeordneten Schachtelementen gefertigt sein kann. Die Wägezellen können dann z. B. zwischen dem oberen Flansch und dem unteren Flansch des Kompensators angeordnet sein. Bei den Wägezellen kann auf handelsübliche Wägezellen zurückgegriffen werden, die z. B. als elektromechanische Wägezellen ausgebildet sein können. Dabei ändert sich durch elastische Verformung eines Verformungskörpers der elektrische Widerstand eines oder mehrerer darin integrierten Dehn-Mess- Streifen (DMS). Über z. B. eine Brückenschaltung wird die Widerstands- änderung in einem dem Gewicht proportionalen Spannungssignal darstellbar. Grundsätzlich können aber auch anders konzipierte Wägezellen zum Einsatz kommen.
Bevorzugt erfolgt die bereits beschriebene stehende Verwiegung des Aufgabeschachtes. Alternativ liegt es jedoch ebenso im Rahmen der Erfindung, eine Aufhängung des Behälters mit integrierten Wägezellen zu realisieren.
Der Aufgabeschacht ist in der Regel aus Metall, z. B. aus Stahl gefertigt und Versuche haben gezeigt, dass für verschiedene Materialien, z. B. für erzhaltiges Material, z. B. Feinerz, eine ausreichende Kraftübertragung auf die
Behälterwand für eine zuverlässige gravimet sche Füllstandsmessung erfolgt. Optional liegt es jedoch auch im Rahmen der Erfindung, die Schachtwände innenseitig (bereichsweise oder vorzugsweise vollständig) mit einer Beschichtung (z. B. zum Zwecke des Verschleissschutzes) zu versehen, z. B. mit einer Kunststoffbeschichtung. So können die Schachtwände innenseitig z. B. mit Kunststoffplatten, z. B. aus Polyethylen oder dergleichen ausgekleidet sein. Auch mit solchen Beschichtungen lässt sich die Erfindung realisieren.
Gegenstand der Erfindung ist nicht nur die beschrieben Walzenpresse, sondern auch ein Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes von Material in einem Schacht, und zwar insbesondere im Zuge des Beschickens einer Walzenpresse der eingangs beschriebenen Art. Das erfindungsgemäße Verfahren wird folglich auch unabhängig von dem konkreten Einsatzgebiet der Walzenpressen unter Schutz gestellt. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Schacht, z. B. Aufgabeschacht, ein oder mehrere vertikale oder geneigt gegen die Vertikale orientierte Schachtwände unter Bildung eines über die Höhe konstanten oder sich von oben nach unten aufweitenden Querschnittes aufweist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstand gravimetrisch mittels von dem Schacht beaufschlagten Wägezellen ermittelt wird, indem mit den Wägezellen eine in die Behälterwände eingeleitete Gewichtskraft bzw. Masse gemessen und daraus der Füllstand ermittelt wird. Bevorzugt wird dieses Verfahren im Zuge des Beschickens einer Walzenpresse der beschrieben Art eingesetzt, so dass der Schacht als Aufgabeschacht einer Walzenpresse ausgebildet ist.
Besonders bevorzugt bezieht sich das erfindungsgemäße Verfahren auf die Verarbeitung von Materialien mit geringer Fließfähigkeit. Geringe Fließfähigkeit meint im Rahmen der Erfindung Materialien mit einer Fließfähigkeit ffc von weniger als 10, vorzugsweise weniger als 4. Die Fließfähigkeit ffc ist das Verhältnis aus der Verfestigungsspannung und der Druckfestigkeit. Als
Verfestigungsspannung wird die Spannung bezeichnet, die nötig ist eine Schüttgutprobe in einem Hohlzylinder zu verdichten. Werden die Last in vertikaler Richtung und der Hohlzylinder entfernt und die zylindrische Schüttgutprobe einer Druckspannung ausgesetzt, kommt es beim Erreichen der Druckfestigkeit zum Bruch bzw. Fließen der Probe. Materialien mit kleiner Fließfähigkeit haben eine hohe innere Reibung, so dass sie auch Reibungen auf senkrechte oder negativ angestellte Schachtwände übertragen. Dieser Effekt wird in bevorzugter Ausgestaltung im Rahmen der Erfindung ausgenutzt. Von besonderer Bedeutung ist außerdem die Tatsache, dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur eine statische Füllstandsmessung, sondern auch eine dynamische Füllstandsmessung und folglich eine Füllstandsmessung im kontinuierlichen Betrieb der Walzenpresse ermöglicht. Zu berücksichtigen ist die Tatsache, dass die Übertragung der Gewichtskraft des Materials im Aufgabeschacht auf die Schachtwand von verschiedenen Faktoren abhängt, wobei die Gewichtskraft, welche auch aus der Wandspannung resultiert, vom Füllstand nicht linear abhängt. Davon ausgehend ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Füllstand unter Verwendung einer oder mehrerer Umrechnungsfunktionen bestimmt wird, die für die jeweilige Schachtgeometrie und/oder das jeweilige Material zur Verfügung gestellt werden. Einfluss haben dabei die Materialeigenschaften einschließlich der Fließfähigkeit ffc und der Materialfeuchte, die Wandneigung/der Schachtwinkel sowie der Reibungskoeffizient zwischen dem Material und der Schachtwand. Insgesamt erfolgt dann bei der Auswertung (z. B. mit einem Rechner) eine entsprechende und gegebenenfalls auch nichtlineare Umrechnung des Messsignals der Wägezellen in einen entsprechenden Füllstand, und zwar auch unter Einbeziehung der oben genannten Material- und Konstruktionsparameter.
Die Erfindung befasst sich in erster Linie mit der Füllstandsmessung unter Berücksichtigung der beschriebenen Aspekte. Gegenstand der Erfindung ist aber auch ein Verfahren zum Betrieb einer Walzenpresse unter Ausnutzung der beschriebenen Füllstandmessung. Dabei besteht die Möglichkeit, den ermittelten Füllstand bzw. die mit den Wägezellen gemessenen Signale zur Steuerung oder Regelung der Befüllaggregate und/oder Walzenpresse zu verwenden. So erfolgt in der Regel eine Befüllung des Aufgabeschachtes mit einem oder mehreren Befüllaggregaten (z. B. Förderbändern) und erfindungsgemäß können solche Befüllaggregate unter Berücksichtigung der ermittelten Signale bzw. Füllstände gesteuert oder geregelt werden. Gleiches gilt für den Betrieb der Walzenpresse, z. B. die Steuerung oder Regelung der Drehzahl der Walzen oder des Walzenspaltes oder anderer Pressenparameter. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 schematisch stark vereinfacht eine Walzenpresse in einer
Seitenansicht,
Fig. 2 eine Walzenpresse in einer perspektivischen Darstellung.
In den Figuren ist eine Walzenpresse in der Ausführungsform als Gutbettwalzenmühle dargestellt. Diese dient im Ausführungsbeispiel der Zerkleinerung von Material, z. B. von erzhaltigem Material. Besonders bevorzugt handelt es sich dabei um Feinerz (z. B. ein Eisenerzkonzentrat), das auch aufgrund seiner Feuchtigkeit eine verhältnismäßig geringe Fließfähigkeit besitzen kann.
Die Walzenpresse weist ein Pressengestell 1 und zwei in dem Pressengestell 1 nebeneinander angeordnete Walzen 2 auf, zwischen denen ein Walzenspalt 3 gebildet ist. Die beiden Walzen 2 sind mit nicht dargestellten Antrieben
gegenläufig rotierend angetrieben. Oberhalb des Walzenspaltes 3 ist ein Aufgabeschacht 4 angeordnet, über den das Material dem Walzenspalt 3 zugeführt wird. Der Aufgabeschacht weist im Ausführungsbeispiel zumindest zwei gegenüberliegende Schachtwände 4a auf, die jeweils vertikal unter einem Winkel α gegen die Vertikale geneigt sind, so dass der Aufgabeschacht 4 einen sich von oben nach unten aufweitenden Querschnitt aufweist. Der (negative) Winkel α kann dabei etwa 0,1 ° bis 10°, vorzugsweise lediglich 0,5° bis 5° betragen, z. B. 0,5 bis 2°. Die Walzenpresse ist mit einer Messvorrichtung 5 ausgerüstet, mit welcher der Füllstand des Materials im Aufgabeschacht 4 ermittelt und überwacht werden kann. Erfindungsgemäß ist diese Messvorrichtung 5 als gravimetrische Messvorrichtung ausgebildet, so dass eine gravimetrische Füllstandsmessung erfolgt. Diese gravimetrische Messvorrichtung 5 weist im Ausführungsbeispiel mehrere Wägezellen 6 auf, die von dem Aufgabeschacht 5 beaufschlagt werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses derart realisiert, dass der Aufgabeschacht 4 auf dem Wägezellen 6 steht. Dazu weist der Aufgabeschacht im Ausführungsbeispiel einen unteren Rahmen 7 auf, wobei dieser untere Rahmen 7 unter Zwischenschaltung der Wägezellen 6 auf dem Pressengestell 1 angeordnet ist. Im Übrigen kann der Aufgabeschacht 4 unter Zwischenschaltung eines in vertikaler Richtung elastischen oder verschiebbaren Kompensators an das Pressengestell 1 angeschlossen sein. Einzelheiten des Kompensators sind nicht dargestellt. Mit Hilfe der Wägezellen 6 lässt sich im Rahmen der Erfindung der Füllstand des Materials im Aufgabeschacht 4 nicht nur statisch (z. B. nach dem Befüllen oder dem Entleeren), sondern auch dynamisch und folglich kontinuierlich während des Befüllens und auch (gleichzeitigen) Entleerens im Betrieb der Walzenpresse ermitteln und überwachen. Bislang kam eine solche gravimetrische Füllstandsmessung nur bei trichterförmig nach unten
zulaufenden Aufgabeschächten zum Einsatz, bei denen insbesondere aufgrund der Geometrie eine Einleitung der Gewichtskraft des Materials in die Schachtwände erfolgt. Erfindungsgemäß wurde nun überraschend festgestellt, dass eine ausreichende Krafteinleitung auch bei der in den Figuren dargestellten Geometrie des Aufgabeschachtes mit sich nach unten aufweitendem Querschnitt möglich ist, da sich auch in diesem Fall das Aufgabematerial in entscheidendem Maße an der Behälterwand abstützt, was zu einer mit den Wägezellen messbaren Gewichtskraft führt. Selbst kontinuierlich fließendes Schüttgut stützt sich im erheblichen Ausmaße an der Behälterwand ab, um daraus eine Abhängigkeit der gemessenen Gewichtskraft vom Füllstand abzuleiten. Damit lassen sich auch bei der Verarbeitung von feuchten und klebrigen Schüttgütern, die für einen einwandfreien Betrieb einen sich nach unten aufweitenden Fallschacht voraussetzen, in einfacher Weise gravimetrisch die Füllstände ermitteln, so dass auf die aus dem Stand der Technik bekannten strahlungsbasierten Messmethoden verzichtet werden kann.

Claims

Patentansprüche:
1 . Walzenpresse zum Zerkleinern, Kompaktieren oder Brikettieren von Material, insbesondere von erzhaltigem Material, mit einem Pressengestell (1 ), zwei in dem Pressengestell (1 ) unter Bildung eines Walzenspaltes (3) nebeneinander angeordneten Walzen (2) und einem oberhalb des Walzenspaltes (3) angeordneten Aufgabeschacht (4), über den das Material dem Walzenspalt (3) zuführbar ist, wobei der Aufgabeschacht (4) ein oder mehrere vertikal oder geneigt gegen die Vertikale orientierte Schachtwände (4a) unter Bildung eines über die Höhe zumindest abschnittsweise konstanten oder sich von oben nach unten aufweitenden Querschnittes aufweist, wobei der Aufgabeschacht (4) mit einer Messvorrichtung (5) zur Bestimmung des Füllstandes des Materials im Aufgabenschacht (4) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (5) als gravimetrische Messvorrichtung ausgebildet ist.
2. Walzenpresse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einem sich nach unten aufweitenden Querschnitt des Aufgabenschachtes (4) eine oder mehrere Schachtwände (4a), z. B. zwei gegenüberliegende Schachtwände, zumindest abschnittsweise unter einem Winkel von 0,1 ° bis 10°, z. B. 0,5° bis 5° gegen die Vertikale orientiert sind.
3. Walzenpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (5) ein oder mehrere Wägezellen (6) aufweist, die von dem Aufgabeschacht (4) beaufschlagt sind, indem der Aufgabeschacht (4) vorzugsweise auf den Wägezellen (6) steht.
4. Walzenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufgabeschacht (4) unter Zwischenschaltung eines in vertikaler Richtung elastischen und/oder verschiebbaren Kompensators an das Pressengestell (1 ) angeschlossen ist.
5. Walzenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufgabenschacht (4) einen unteren Rahmen (7) aufweist oder mit einem unteren Rahmen verbunden ist, und dass der untere Rahmen (7) unter Zwischenschaltung von Wägezellen (6) auf dem Pressengestell (1 ) angeordnet ist.
6. Walzenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schachtwände (4a), die z. B. aus Metall gefertigt sind, innenseitig bereichsweise oder vollständig mit einer Beschichtung, z. B. einer Beschichtung aus Kunststoff versehen sind.
7. Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes von Material in einem Schacht, insbesondere im Zuge des Beschickens einer Walzenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Schacht, z. B. Aufgabeschacht, ein oder mehrere vertikal orientierte oder geneigt gegen die Vertikale orientierte Schachtwände unter Bildung eines über die Höhe konstanten oder sich von oben nach unten aufweitenden Querschnittes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstand gravimetrisch mittels von dem Schacht beaufschlagten Wägezellen ermittelt wird, indem mit den Wägezellen
eine von dem Material in die Behälterwände eingeleitete Gewichtskraft gemessen und daraus der Füllstand ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstand aus dem gemessenen Signal unter Verwendung einer oder mehrerer
Umrechnungsfunktionen bestimmt wird, die für die jeweilige Schachtgeometrie und/oder das jeweilige Material zur Verfügung gestellt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstand in einem kontinuierlichen Betrieb der Walzenpresse dynamisch ermittelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstand von Material mit einer Fließfähigkeit ffc von weniger als 10, vorzugsweise weniger als 4 ermittelt wird, wobei als Material bevorzugt ein erzhaltiges Material, z. B. Feinerz verwendet wird.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Material, z. B. erzhaltiges Material oder Eisenerz, mit einem Feuchtegehalt von mehr als 5 %, z. B. 6 % bis 12 % (bezogen auf das Gewicht) verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Materials in den Aufgabeschacht und/oder der Betrieb der Walzenpresse in Abhängigkeit von den mit den Wägezellen ermittelten Messsignalen bzw. in Abhängigkeit von dem ermittelten Füllstand gesteuert oder geregelt wird.
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