JPH049087B2 - - Google Patents
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- JPH049087B2 JPH049087B2 JP59176508A JP17650884A JPH049087B2 JP H049087 B2 JPH049087 B2 JP H049087B2 JP 59176508 A JP59176508 A JP 59176508A JP 17650884 A JP17650884 A JP 17650884A JP H049087 B2 JPH049087 B2 JP H049087B2
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- paste
- kneading
- opening
- kneading machines
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- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D24/00—Control of viscosity
- G05D24/02—Control of viscosity characterised by the use of electric means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
- B01F35/20—Measuring; Control or regulation
- B01F35/21—Measuring
- B01F35/212—Measuring of the driving system data, e.g. torque, speed or power data
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/60—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Accessories For Mixers (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Manufacturing And Processing Devices For Dough (AREA)
- Noodles (AREA)
Description
本発明は、カーボン焼結物製造用ペーストを製
造する混練機の制御方法に関する。 カーボン焼結物は、有機結合剤と調合された粒
状のカーボン生成物とを混練して得られたカーボ
ンペーストの成形物を焼成することにより得られ
る。焼結物の用途により、結合剤(石炭ビチユー
メン、石油ビチユーメン、液体又は固体ビチユー
メン)及びカーボン粒子(石炭コークス、石油コ
ークス、無煙炭等)の性質を実質的に変化し得る
が、いずれの場合も結合剤がカーボン粒子にでき
るだけ完全に含浸し得る間、結合剤が十分流動し
得る温度(例えば60〜180℃)にて結合剤と(厳
重に管理された粒径分布を有する)カーボン粒子
とを混練する。焼成後の電極の(特に幾何学的密
度、電気抵抗及び破壊抵抗の測定により算定され
る)品質は混練の出来に密接に関連している。 近代的なカーボンペースト製造工場において、
特に、氷晶石中のアルミナ電解によるエルホール
式アルミニウム製法で使用されるアノードを製造
する場合、結合剤とカーボン粒子との混合物の混
練は、1個又は多くの場合、直列式の2個の混練
機から構成される連続混練チエーン中で行われ
る。 汎用型混練機は管状本体から構成されており、
該管状本体は管の軸に対して傾斜した固定歯を備
えており、管の内側ではそれ自体固定歯と協働す
る可動歯を備えるシヤフトが、回転運動に同期す
る往復運動によりカーボンペーストの混練と流動
を確保すべく運動する。固定歯は螺旋に配置され
ており、シヤフトの往復運動の振幅は固定歯の歯
合ピツチに適合させられる。混練機の出口は、電
動弁により閉止される口から構成される。これら
の弁の開閉は、ペーストの十分な混練を確保し且
つ装置の「填塞(bourrage)」、即ち過剰充填率
に伴う装置のチヤージ閉塞を避けるべく瞬時電力
の極限しきい値の関数として制御され得る。 このような混練機は、特に、BUSS A.G.名義
のスイス特許出願第515061号、第606498号及びフ
ランス特許公開明細書第2038173号中に記載され
ている。 出口弁の弁体部の閉鎖面積と全開口面積との比
である絞り比の制御は手動式に行われ得るが、多
くの場合、短時間周期にてモータにより消費され
た平均電力値に基づいて制御(PID−
Proportionnelle Int′egrale D′eriv′ee(微積分比
例)型のアナログ制御)が行われる。 時間の関数である電流曲線の特性(この場合、
電力に正比例する。なお、混練機への給電は直流
である。)を見ると、この電流曲線は各パラメー
タ(弁の位置、混練機の充填率、ペーストの特性
等)の関数として変化する振幅を有する疑似正弦
波形であることが認められている。 この疑似正弦波形の周期は混練機の軸の往復運
動の周期に等しく、秒のオーダか、又は、それよ
りやや大である。 この機械的な往復運動を使用してPID式アナロ
グ制御を行う結果、混練機のサイクルに依存する
短周期振動(シヤフトの往復運動)を平均化する
ために時定数RCを有するフイルタを導入しなけ
ればならない。 従つて、弁の位置は、回路の時定数RCに依存
する平均電流値により決定される。好ましくは、
時定数T=RCは、少なくともシヤフトの往復運
動の周期に等しくなるように選択される。しかし
ながら、この単純な制御方法には、特に、モータ
から供給され得る最大値近傍の高い値の平均混練
動力を求める時、場合によつては、装置の填塞を
避けるのに十分な応答性が得られないという欠点
がある。加えて、使用者は、安全のために、填塞
が生じた場合に填塞を克服し且つ混練機を再運転
させるに十分な予備動力を使用できるように、必
要容量がモータの最大容量より実質的に低い混練
機を使用している。 例えば、アルミニウム電解用のアノードを製造
する場合のようにカーボン焼結物の高制御性と高
特性とが必要な場合、アナログ式混練制御方法で
は必しも使用者が求める最適レベルのアノード品
質及び制御性に達し得ず、使用可能以下の容量に
て使用しなければならないという欠点がある。 一方、最良のアノード品質を得るためには、ペ
ースト1トン当りのキロワツト時で表される混練
動力を最適化又は最大化し、混練機又は混練チエ
ーンから送り出されるペースト全体に極めて均一
に混練動力を加える必要のあることが認められて
いる。 従つて、混練、即ち実際には混練機の出口弁の
絞り比をモータに供給される瞬時電力の関数とし
て非常に微細に制御しなければならないが、アナ
ログ式制御では混練機のシヤフトの回転サイクル
で電流の変化を積分するため、不完全な制御しか
得られなかつた。 本発明の目的は、高特性、高品質のカーボン焼
結物を生成するためのペーストの十分な混練を確
保すると共に填塞を回避し得、しかも、同一容量
の混練機に対して、より小型のモータを使用し得
るカーボン焼結物製造用ペーストを製造する混練
機の制御方法を提供することにある。 本発明によれば、前記目的は、管状のケーシン
グと、ケーシングに同軸的に収容された可動シヤ
フトと、ケーシングの内周面に固定されており、
ケーシングの軸方向に傾斜している複数の固定歯
と、可動シヤフトに固定された複数の可動歯と、
ケーシングの一端に設けられた開口と、開口を開
閉すべく開口に設けられた開閉手段とを備えてお
り、可動シヤフトは、直流モータの回転を受容し
てケーシングの長手軸のまわりに回転すると共に
長手軸に沿つて往復運動するように構成されてい
る、カーボン粒子と有機結合剤とを混練してカー
ボン焼結物製造用ペーストを製造する混練機の制
御方法であつて、モータに一定の直流電圧を供給
する段階と、モータに供給された直流電流を測定
する段階と、可動シヤフトの往復運動時の各サイ
クルにおいて測定された直流電流の連続測定値の
内、可動シヤフトが開口側の一方の死点に位置し
ており、ペーストが開口から混練機の外部に排出
されるときに測定される第1の直流電流値、可動
シヤフトが一方の死点から可動シヤフトの他方の
死点へ転換するときに測定され、ほぼ第1の極小
値である第2の直流電流値、可動シヤフトが他方
の死点側に位置しており、可動歯が、他方の死点
側において可動歯に各々対応している固定歯にペ
ーストを押しやり始めるときに測定される第3の
直流電流値、及び可動シヤフトが他方の死点から
一方の死点へ移動するときに測定され、ほぼ第2
の極小値である第4の直流電流値をサンプリング
する段階と、測定された第1から第4の直流電流
値に基づいて開閉手段の絞り比を算出する段階
と、開閉手段が前述の算出された絞り比を確保す
るように、開閉手段を作動させる段階とを含むカ
ーボン焼結物製造用ペーストを製造する混練機の
制御方法によつて達成される。 本発明の装置によれば、モータに供給された直
流電流を測定し、可動シヤフトの往復運動時の各
サイクルにおいて測定された直流電流の連続測定
値の内、可動シヤフトが開口側の一方の死点に位
置しており、ペーストが開口から混練機の外部に
排出されるときに測定される第1の直流電流値、
可動シヤフトが一方の死点から可動シヤフトの他
方の死点へ転換するときに測定され、ほぼ第1の
極小値である第2の直流電流値、可動シヤフトが
他方の死点側に位置しており、可動歯が、他方の
死点側において可動歯に各々対応している固定歯
にペーストを押しやり始めるときに測定される第
3の直流電流値、及び可動シヤフトが他方の死点
から一方の死点へ移動するときに測定され、ほぼ
第2の極小値である第4の直流電流値をサンプリ
ングし、測定された第1から第4の直流電流値に
基づいて開閉手段の絞り比を算出し、開閉手段が
前述の算出された絞り比を確保するように、開閉
手段を作動させるが故に、ケーシングの一端に設
けられた開口をモータに供給された直流電流の瞬
時値の関数として高速且つ微細に開閉制御し得、
しかも、モータの混練動力を最適及び最大に使用
すると共にペースト全体に均一に加え得、その結
果、高特性、高品質のカーボン焼結物を生成する
ためのペーストの十分な混練を確保すると共に填
塞を回避し得、しかも、同一容量の混練機に対し
て、より小型のモータを使用し得る。 第1図から第3図は、本発明の実施例を示して
いる。 第1図に略示した汎用型混練機は、ケーシング
としての管状本体1から構成されており、管状本
体1は軸3に対して傾斜した固定歯2を備えてお
り、管状本体1の内側ではそれ自体固定歯2と協
働する可動歯5を備える可動シヤフト4が、回転
運動に同期する往復運動によりカーボンペースト
の混練と流動とを確保するべく運動する。固定歯
2は螺旋に配置されており、シヤフト4の往復運
動の振幅は固定歯2の歯合ピツチに適合させられ
る。混練機の出口は、電動弁7により閉止される
口6から構成される。 ここでは、アナログ式制御のように連続的に電
流を測定せずに、各サイクル毎に4個の瞬時値を
サンプリングして電流を測定する。 このサンプリング式制御の概略は以下の通りで
ある。即ち、往復運動中の混練機のシヤフト4の
2つの特定位置についてモータに供給される電流
を測定する。なお、これら2つの位置は2個の固
定センサ8にて検出される。 第1の直流電流値IV1及び第2の直流電流値
IV2はシヤフト4が一方の死点としての前進位置
にある時に測定され、第3の直流電流値IA1及び
第4の直流電流値IA2はシヤフト4が他方の死点
としての後退位置にある時に測定される。第2図
は、各サイクルにおける時間の関数としてモータ
に供給される電流の変化を表わす曲線である。 IV1は、シヤフト4の各可動歯5がカーボンペ
ースト層を介して対応する固定歯2と共に実質的
に前進位置に到達し、ペーストの混練機外部への
押出しが実施される時に測定される。 IV2は、供給される電流が、実質的にシヤフト
4の後退運動の初期に対応している電力の第1の
極小値を通る時に測定される。この時、可動歯5
は、シヤフト4の回転の結果として固定歯2間に
位置している。従つて、固定歯2と可動歯5の間
でのペーストの圧縮はもはや生じず、単に混練の
みが実施され、モータに必要な電力はある程度減
少する。 IA1は、シヤフト4の後退運動に伴いシヤフト
4の可動歯5が、対応する後退位置の固定歯2に
ペーストを圧着し始める時に測定される。 更に、IA2は、モータに供給される電流が第2
の極小値を通る時、即ち、シヤフト4が再び運動
を逆転し、可動歯5が固定歯4間を再通過する時
に測定される。 制御に重要な2個の電流値は、IA2及びIV2、
即ち2個の極小値である。従つて、IA2とIV2の
測定値を電流の極小値に一致させるべく固定セン
サ8の位置を調整することが肝要である。 主要な制御パラメータは、ペーストの混練機外
部への押出し圧力に関連するIV2である。IV2の
値は、弁7の絞り比の制御アルゴリズム、特に、
本発明の非限定的実施例として与えられる下式に
導入される。 サイクルn中の弁7の絞り比T(千分率)は下
式により与えられる。 T=(1000/P)[(C−In)+Σn p(I
/1000)(C−In)]+500……() なお式中、 P及びIは積分比例制御のパラメータとしての
PID式制御法のパラメータ(D=0)、 InはサイクルnにおけるIV2の最終測定値、 Cは直流電流の限界値としての限界電流値、 500は可変定数、 nは該当サイクルの数である。 因みに、モータに供給される電力が高い値であ
る場合、IV2の変化は、混練機における充填レ
ベルを表わす値と見なされるIA2の値(第3図)
よりも小さい振幅を有することが認められる。従
つて、2通りの結果が生じる。 (a) 実験によると、(混練機の動作分析時に明ら
かになることであるが)、IA2の急激な増加は
混練機の「填塞」傾向の現われである。従つ
て、シヤフト4の前進運動の初期において、可
動歯5はもはや自由な質量にぶつからず、ペー
ストは間もなく混練機のほぼ全体を充填する。
この場合、排出が迅速に行われないとシヤフト
4が閉塞し、安全システムがモータへの給電を
遮断するので、再始動させるためには、約160
℃に加熱されたペーストの一部を手動にて除去
しなければならない。この除去操作は時間がか
かり且つ困難であり、使用者は填塞を避けるた
め、又はそれに付随する現像を克服するため
に、しばしば、混練機に補助給電するか、混練
機を大型に製作するか、又は大型のモータを混
練機に備えることが必要であり、製造費用の実
質的な増加が生じている。 本発明による制御システムを使用すると、
IA2が所定の絶対しきい値SBを越えた時に填
塞の接近を検出することができ、出口の弁7を
開口することにより、又は、の混練機の回転速
度を漸増させることにより、又は、この2動作
を同時に行うことにより即座に対応することが
できる。 (b) 制御システム中におけるIA2の値の控除充填
率を考慮する場合、各サイクルにおける限界電
流値Cから決定される浮動しきい値P2の値に、
前記IA2の値を比較する。IA2<P2である限
り、制御パラメータであるInは上述のように
IV2に等しい。 IA2>P2になると、InはIV2に所定の量を加
えることにより、例えば、下式: In=IV2+(IA2−P2) ……() より計算される。 例えば、第3図の場合、IV2=465アンペ
ア、IA2=240アンペア、P2=210アンペアなら
ば、 In=465+(240−210)=495アンペアである。 従つて、この値495アンペア(465アンペアで
はなく)が制御手段に導入され、その結果、応
答が非常に速く、465アンペアのIV2の場合に
予想されるよりも小さい絞り比が得られ、填塞
の出現に対抗する効果を持つ。従つて、最大動
力値近傍において、混練機を危険なく連続的に
使用することが可能である。 浮動しきい値P2に加えて、P2よりも大きい
値の第1の固定しきい値S1及び第2の固定し
きい値S2が同様に使用され、これらの値には、
同様にIA2が連続的に比較される。 IA2がS1(又はS2)を越えると、上述のよう
に計算されたInの値(第式)にIA2とS1(又
はS2)の差がx回、例えば3回(又は、y回、
例えば4回)付加される。従つて、制御パラメ
ータとしてのIn(アンペア)は下式で与えられ
る。 IA2<P2の時、 In=IV2(n) ……() P2<IA2<S1の時、 In=IV2(n)+(IA2−P2) ……() S1<IA2<S2の時、 In=IV2(n)+(S1−P2)+3(I
A2−S1)……() S2<IA2<SBの時、 In=IV2(n)+(S1−P2)+3(S2−S1)+
4(IA2−S2)……() IA2>SBの場合、もはやInは得られない。従
つて、弁7を開口することにより、又は、混練機
の速度を増加させることにより、填塞に対して緊
急対応が実施される。 限界電流値Cとしきい値P2,S1,S2及びSBの
各値(アンペア)とは、使用される混練機の型と
作動条件(例えば、ペーストの組成及び温度)と
の関数として決定される。非限定的な例として与
えられる補正増分値(IA2−S1)、(S2−S1)及
び(IA2−S2)の乗数因子x、y(上記例では
夫々3と4)についても同様である。 従つて、プログラム可能な自動装置に設置され
るこの制御装置は、最大容量近傍の混練機を使用
しながら填塞の危険がなく、生成ペースト1トン
当たりの吸収動力(キロワツト/時)を最適化又
は最大化すべく、混練機の弁7又は混練機の出口
でペーストの流動を制御する他の等価な装置を制
御することが可能である。 実際に、本発明は次の条件下で実施される。 ペーストに適用する混練エネルギの値(トン当
りのキロワツト時)を決定する、 主に、製作者により決定される公称固定流量で
あり、且つ、混練チエーンの先頭部に導入される
コークス+結合剤の総重量に対応する混練機の時
間当りの流量を決定する、 混練機のモータに供給される電流の限界電流値
Cを決定する、 混練機を始動させ、コークス+結合剤を供給す
る、 サンプリングにより各サイクルで上述のように
電流の瞬時値であるIV1,IV2,IA1及びIA3を測
定する、 各サイクルnで (a) IA2(n)の値を、システムによりCの関数
として計算されるP2、及び所定の各しきい値
S1,S2及びSBに比較し、 (b) IA2(n)<P2ならば、パラメータIをIV2に
等しくさせ続け、 (c) IA2(n)>P2ならば、上述のように(第式
から第式)各しきい値P2,S1,S2に対する
IA2(n)の値に基づいて決定される量をIV2
(n)に加えることにより、Inを自動装置に計
算させる。 パラメータIの値を制御アルゴリズムに導入
し、これによつて弁の最適な絞り比を決定し、
更に種々の安全性を確保する。特に、混練チエ
ーンが2個の直列式混練機から構成される場
合、制御装置は同様に第2の混練機を制御し、
第2の混練機が非常に急速に填塞を起こしたと
しても、第2の混練機の流量が少なくとも第1
の混練機の流量と等しくなるように、第1の混
練機の瞬時流量と第2の混練機の瞬時流量とを
適合せしめる。 一般に、本発明による制御方法は、第1の混
練機、第2の混練機、又は、填塞の危険を避け
るべく夫々の瞬時流量を適合させることにより
2個の混練機に同時に適用され得る。 時間当たりの流量が30トン/時に近似する
BUSSA.G.社製の第1の型(K600及び
K550KE)の2個の混練機を直列に配置して成
る混練チエーン中で一連の試験を行つた。見掛
け水銀密度=1.72g/cm3の石油コークスとメト
ラ軟化点110°の石炭ビチユーメン14.5%とか
ら、アルミニウム生成用予備焼成アノードの製
造に使用されるペーストを形成した。混練は約
160℃で行つた。 試験例 1 対照させるために、従来技術の通常条件に従
い、約3.8kWh/tのペースト混練エネルギ(又
は、105kWのモータ供給電力)が得られるよう
に100個のアルミニウム電解用アノードからなる
第1の群を形成した。 試験例 2 本発明により第1の混練機の絞り比をモータに
消費される電力に従属させ、夫々4.9kWh/t及
び7.3kWh/tの混練エネルギで同様に100個のア
ノードからなる第2及び第3の試験群を形成し
た。モータへの供給電力は、第2の試験では
135kW、第3の試験では200kW、即ち実際に予
測し得る最大電力であつた。 第3の試験の場合、第2の混練機の弁は、ペー
スト1トン当り2.5kWhの混練エネルギ(又は
74kWの供給電力)に対応する同一位置に保持さ
れた。 混練されたペーストを振動−圧縮により成形
し、得られたアノードを加熱室型回転炉中で通常
条件で焼成(約1100℃)した。 試料を取り出し、3群の試験で生成されたアノ
ードの特性を測定し、下表に示す結果を得た。
造する混練機の制御方法に関する。 カーボン焼結物は、有機結合剤と調合された粒
状のカーボン生成物とを混練して得られたカーボ
ンペーストの成形物を焼成することにより得られ
る。焼結物の用途により、結合剤(石炭ビチユー
メン、石油ビチユーメン、液体又は固体ビチユー
メン)及びカーボン粒子(石炭コークス、石油コ
ークス、無煙炭等)の性質を実質的に変化し得る
が、いずれの場合も結合剤がカーボン粒子にでき
るだけ完全に含浸し得る間、結合剤が十分流動し
得る温度(例えば60〜180℃)にて結合剤と(厳
重に管理された粒径分布を有する)カーボン粒子
とを混練する。焼成後の電極の(特に幾何学的密
度、電気抵抗及び破壊抵抗の測定により算定され
る)品質は混練の出来に密接に関連している。 近代的なカーボンペースト製造工場において、
特に、氷晶石中のアルミナ電解によるエルホール
式アルミニウム製法で使用されるアノードを製造
する場合、結合剤とカーボン粒子との混合物の混
練は、1個又は多くの場合、直列式の2個の混練
機から構成される連続混練チエーン中で行われ
る。 汎用型混練機は管状本体から構成されており、
該管状本体は管の軸に対して傾斜した固定歯を備
えており、管の内側ではそれ自体固定歯と協働す
る可動歯を備えるシヤフトが、回転運動に同期す
る往復運動によりカーボンペーストの混練と流動
を確保すべく運動する。固定歯は螺旋に配置され
ており、シヤフトの往復運動の振幅は固定歯の歯
合ピツチに適合させられる。混練機の出口は、電
動弁により閉止される口から構成される。これら
の弁の開閉は、ペーストの十分な混練を確保し且
つ装置の「填塞(bourrage)」、即ち過剰充填率
に伴う装置のチヤージ閉塞を避けるべく瞬時電力
の極限しきい値の関数として制御され得る。 このような混練機は、特に、BUSS A.G.名義
のスイス特許出願第515061号、第606498号及びフ
ランス特許公開明細書第2038173号中に記載され
ている。 出口弁の弁体部の閉鎖面積と全開口面積との比
である絞り比の制御は手動式に行われ得るが、多
くの場合、短時間周期にてモータにより消費され
た平均電力値に基づいて制御(PID−
Proportionnelle Int′egrale D′eriv′ee(微積分比
例)型のアナログ制御)が行われる。 時間の関数である電流曲線の特性(この場合、
電力に正比例する。なお、混練機への給電は直流
である。)を見ると、この電流曲線は各パラメー
タ(弁の位置、混練機の充填率、ペーストの特性
等)の関数として変化する振幅を有する疑似正弦
波形であることが認められている。 この疑似正弦波形の周期は混練機の軸の往復運
動の周期に等しく、秒のオーダか、又は、それよ
りやや大である。 この機械的な往復運動を使用してPID式アナロ
グ制御を行う結果、混練機のサイクルに依存する
短周期振動(シヤフトの往復運動)を平均化する
ために時定数RCを有するフイルタを導入しなけ
ればならない。 従つて、弁の位置は、回路の時定数RCに依存
する平均電流値により決定される。好ましくは、
時定数T=RCは、少なくともシヤフトの往復運
動の周期に等しくなるように選択される。しかし
ながら、この単純な制御方法には、特に、モータ
から供給され得る最大値近傍の高い値の平均混練
動力を求める時、場合によつては、装置の填塞を
避けるのに十分な応答性が得られないという欠点
がある。加えて、使用者は、安全のために、填塞
が生じた場合に填塞を克服し且つ混練機を再運転
させるに十分な予備動力を使用できるように、必
要容量がモータの最大容量より実質的に低い混練
機を使用している。 例えば、アルミニウム電解用のアノードを製造
する場合のようにカーボン焼結物の高制御性と高
特性とが必要な場合、アナログ式混練制御方法で
は必しも使用者が求める最適レベルのアノード品
質及び制御性に達し得ず、使用可能以下の容量に
て使用しなければならないという欠点がある。 一方、最良のアノード品質を得るためには、ペ
ースト1トン当りのキロワツト時で表される混練
動力を最適化又は最大化し、混練機又は混練チエ
ーンから送り出されるペースト全体に極めて均一
に混練動力を加える必要のあることが認められて
いる。 従つて、混練、即ち実際には混練機の出口弁の
絞り比をモータに供給される瞬時電力の関数とし
て非常に微細に制御しなければならないが、アナ
ログ式制御では混練機のシヤフトの回転サイクル
で電流の変化を積分するため、不完全な制御しか
得られなかつた。 本発明の目的は、高特性、高品質のカーボン焼
結物を生成するためのペーストの十分な混練を確
保すると共に填塞を回避し得、しかも、同一容量
の混練機に対して、より小型のモータを使用し得
るカーボン焼結物製造用ペーストを製造する混練
機の制御方法を提供することにある。 本発明によれば、前記目的は、管状のケーシン
グと、ケーシングに同軸的に収容された可動シヤ
フトと、ケーシングの内周面に固定されており、
ケーシングの軸方向に傾斜している複数の固定歯
と、可動シヤフトに固定された複数の可動歯と、
ケーシングの一端に設けられた開口と、開口を開
閉すべく開口に設けられた開閉手段とを備えてお
り、可動シヤフトは、直流モータの回転を受容し
てケーシングの長手軸のまわりに回転すると共に
長手軸に沿つて往復運動するように構成されてい
る、カーボン粒子と有機結合剤とを混練してカー
ボン焼結物製造用ペーストを製造する混練機の制
御方法であつて、モータに一定の直流電圧を供給
する段階と、モータに供給された直流電流を測定
する段階と、可動シヤフトの往復運動時の各サイ
クルにおいて測定された直流電流の連続測定値の
内、可動シヤフトが開口側の一方の死点に位置し
ており、ペーストが開口から混練機の外部に排出
されるときに測定される第1の直流電流値、可動
シヤフトが一方の死点から可動シヤフトの他方の
死点へ転換するときに測定され、ほぼ第1の極小
値である第2の直流電流値、可動シヤフトが他方
の死点側に位置しており、可動歯が、他方の死点
側において可動歯に各々対応している固定歯にペ
ーストを押しやり始めるときに測定される第3の
直流電流値、及び可動シヤフトが他方の死点から
一方の死点へ移動するときに測定され、ほぼ第2
の極小値である第4の直流電流値をサンプリング
する段階と、測定された第1から第4の直流電流
値に基づいて開閉手段の絞り比を算出する段階
と、開閉手段が前述の算出された絞り比を確保す
るように、開閉手段を作動させる段階とを含むカ
ーボン焼結物製造用ペーストを製造する混練機の
制御方法によつて達成される。 本発明の装置によれば、モータに供給された直
流電流を測定し、可動シヤフトの往復運動時の各
サイクルにおいて測定された直流電流の連続測定
値の内、可動シヤフトが開口側の一方の死点に位
置しており、ペーストが開口から混練機の外部に
排出されるときに測定される第1の直流電流値、
可動シヤフトが一方の死点から可動シヤフトの他
方の死点へ転換するときに測定され、ほぼ第1の
極小値である第2の直流電流値、可動シヤフトが
他方の死点側に位置しており、可動歯が、他方の
死点側において可動歯に各々対応している固定歯
にペーストを押しやり始めるときに測定される第
3の直流電流値、及び可動シヤフトが他方の死点
から一方の死点へ移動するときに測定され、ほぼ
第2の極小値である第4の直流電流値をサンプリ
ングし、測定された第1から第4の直流電流値に
基づいて開閉手段の絞り比を算出し、開閉手段が
前述の算出された絞り比を確保するように、開閉
手段を作動させるが故に、ケーシングの一端に設
けられた開口をモータに供給された直流電流の瞬
時値の関数として高速且つ微細に開閉制御し得、
しかも、モータの混練動力を最適及び最大に使用
すると共にペースト全体に均一に加え得、その結
果、高特性、高品質のカーボン焼結物を生成する
ためのペーストの十分な混練を確保すると共に填
塞を回避し得、しかも、同一容量の混練機に対し
て、より小型のモータを使用し得る。 第1図から第3図は、本発明の実施例を示して
いる。 第1図に略示した汎用型混練機は、ケーシング
としての管状本体1から構成されており、管状本
体1は軸3に対して傾斜した固定歯2を備えてお
り、管状本体1の内側ではそれ自体固定歯2と協
働する可動歯5を備える可動シヤフト4が、回転
運動に同期する往復運動によりカーボンペースト
の混練と流動とを確保するべく運動する。固定歯
2は螺旋に配置されており、シヤフト4の往復運
動の振幅は固定歯2の歯合ピツチに適合させられ
る。混練機の出口は、電動弁7により閉止される
口6から構成される。 ここでは、アナログ式制御のように連続的に電
流を測定せずに、各サイクル毎に4個の瞬時値を
サンプリングして電流を測定する。 このサンプリング式制御の概略は以下の通りで
ある。即ち、往復運動中の混練機のシヤフト4の
2つの特定位置についてモータに供給される電流
を測定する。なお、これら2つの位置は2個の固
定センサ8にて検出される。 第1の直流電流値IV1及び第2の直流電流値
IV2はシヤフト4が一方の死点としての前進位置
にある時に測定され、第3の直流電流値IA1及び
第4の直流電流値IA2はシヤフト4が他方の死点
としての後退位置にある時に測定される。第2図
は、各サイクルにおける時間の関数としてモータ
に供給される電流の変化を表わす曲線である。 IV1は、シヤフト4の各可動歯5がカーボンペ
ースト層を介して対応する固定歯2と共に実質的
に前進位置に到達し、ペーストの混練機外部への
押出しが実施される時に測定される。 IV2は、供給される電流が、実質的にシヤフト
4の後退運動の初期に対応している電力の第1の
極小値を通る時に測定される。この時、可動歯5
は、シヤフト4の回転の結果として固定歯2間に
位置している。従つて、固定歯2と可動歯5の間
でのペーストの圧縮はもはや生じず、単に混練の
みが実施され、モータに必要な電力はある程度減
少する。 IA1は、シヤフト4の後退運動に伴いシヤフト
4の可動歯5が、対応する後退位置の固定歯2に
ペーストを圧着し始める時に測定される。 更に、IA2は、モータに供給される電流が第2
の極小値を通る時、即ち、シヤフト4が再び運動
を逆転し、可動歯5が固定歯4間を再通過する時
に測定される。 制御に重要な2個の電流値は、IA2及びIV2、
即ち2個の極小値である。従つて、IA2とIV2の
測定値を電流の極小値に一致させるべく固定セン
サ8の位置を調整することが肝要である。 主要な制御パラメータは、ペーストの混練機外
部への押出し圧力に関連するIV2である。IV2の
値は、弁7の絞り比の制御アルゴリズム、特に、
本発明の非限定的実施例として与えられる下式に
導入される。 サイクルn中の弁7の絞り比T(千分率)は下
式により与えられる。 T=(1000/P)[(C−In)+Σn p(I
/1000)(C−In)]+500……() なお式中、 P及びIは積分比例制御のパラメータとしての
PID式制御法のパラメータ(D=0)、 InはサイクルnにおけるIV2の最終測定値、 Cは直流電流の限界値としての限界電流値、 500は可変定数、 nは該当サイクルの数である。 因みに、モータに供給される電力が高い値であ
る場合、IV2の変化は、混練機における充填レ
ベルを表わす値と見なされるIA2の値(第3図)
よりも小さい振幅を有することが認められる。従
つて、2通りの結果が生じる。 (a) 実験によると、(混練機の動作分析時に明ら
かになることであるが)、IA2の急激な増加は
混練機の「填塞」傾向の現われである。従つ
て、シヤフト4の前進運動の初期において、可
動歯5はもはや自由な質量にぶつからず、ペー
ストは間もなく混練機のほぼ全体を充填する。
この場合、排出が迅速に行われないとシヤフト
4が閉塞し、安全システムがモータへの給電を
遮断するので、再始動させるためには、約160
℃に加熱されたペーストの一部を手動にて除去
しなければならない。この除去操作は時間がか
かり且つ困難であり、使用者は填塞を避けるた
め、又はそれに付随する現像を克服するため
に、しばしば、混練機に補助給電するか、混練
機を大型に製作するか、又は大型のモータを混
練機に備えることが必要であり、製造費用の実
質的な増加が生じている。 本発明による制御システムを使用すると、
IA2が所定の絶対しきい値SBを越えた時に填
塞の接近を検出することができ、出口の弁7を
開口することにより、又は、の混練機の回転速
度を漸増させることにより、又は、この2動作
を同時に行うことにより即座に対応することが
できる。 (b) 制御システム中におけるIA2の値の控除充填
率を考慮する場合、各サイクルにおける限界電
流値Cから決定される浮動しきい値P2の値に、
前記IA2の値を比較する。IA2<P2である限
り、制御パラメータであるInは上述のように
IV2に等しい。 IA2>P2になると、InはIV2に所定の量を加
えることにより、例えば、下式: In=IV2+(IA2−P2) ……() より計算される。 例えば、第3図の場合、IV2=465アンペ
ア、IA2=240アンペア、P2=210アンペアなら
ば、 In=465+(240−210)=495アンペアである。 従つて、この値495アンペア(465アンペアで
はなく)が制御手段に導入され、その結果、応
答が非常に速く、465アンペアのIV2の場合に
予想されるよりも小さい絞り比が得られ、填塞
の出現に対抗する効果を持つ。従つて、最大動
力値近傍において、混練機を危険なく連続的に
使用することが可能である。 浮動しきい値P2に加えて、P2よりも大きい
値の第1の固定しきい値S1及び第2の固定し
きい値S2が同様に使用され、これらの値には、
同様にIA2が連続的に比較される。 IA2がS1(又はS2)を越えると、上述のよう
に計算されたInの値(第式)にIA2とS1(又
はS2)の差がx回、例えば3回(又は、y回、
例えば4回)付加される。従つて、制御パラメ
ータとしてのIn(アンペア)は下式で与えられ
る。 IA2<P2の時、 In=IV2(n) ……() P2<IA2<S1の時、 In=IV2(n)+(IA2−P2) ……() S1<IA2<S2の時、 In=IV2(n)+(S1−P2)+3(I
A2−S1)……() S2<IA2<SBの時、 In=IV2(n)+(S1−P2)+3(S2−S1)+
4(IA2−S2)……() IA2>SBの場合、もはやInは得られない。従
つて、弁7を開口することにより、又は、混練機
の速度を増加させることにより、填塞に対して緊
急対応が実施される。 限界電流値Cとしきい値P2,S1,S2及びSBの
各値(アンペア)とは、使用される混練機の型と
作動条件(例えば、ペーストの組成及び温度)と
の関数として決定される。非限定的な例として与
えられる補正増分値(IA2−S1)、(S2−S1)及
び(IA2−S2)の乗数因子x、y(上記例では
夫々3と4)についても同様である。 従つて、プログラム可能な自動装置に設置され
るこの制御装置は、最大容量近傍の混練機を使用
しながら填塞の危険がなく、生成ペースト1トン
当たりの吸収動力(キロワツト/時)を最適化又
は最大化すべく、混練機の弁7又は混練機の出口
でペーストの流動を制御する他の等価な装置を制
御することが可能である。 実際に、本発明は次の条件下で実施される。 ペーストに適用する混練エネルギの値(トン当
りのキロワツト時)を決定する、 主に、製作者により決定される公称固定流量で
あり、且つ、混練チエーンの先頭部に導入される
コークス+結合剤の総重量に対応する混練機の時
間当りの流量を決定する、 混練機のモータに供給される電流の限界電流値
Cを決定する、 混練機を始動させ、コークス+結合剤を供給す
る、 サンプリングにより各サイクルで上述のように
電流の瞬時値であるIV1,IV2,IA1及びIA3を測
定する、 各サイクルnで (a) IA2(n)の値を、システムによりCの関数
として計算されるP2、及び所定の各しきい値
S1,S2及びSBに比較し、 (b) IA2(n)<P2ならば、パラメータIをIV2に
等しくさせ続け、 (c) IA2(n)>P2ならば、上述のように(第式
から第式)各しきい値P2,S1,S2に対する
IA2(n)の値に基づいて決定される量をIV2
(n)に加えることにより、Inを自動装置に計
算させる。 パラメータIの値を制御アルゴリズムに導入
し、これによつて弁の最適な絞り比を決定し、
更に種々の安全性を確保する。特に、混練チエ
ーンが2個の直列式混練機から構成される場
合、制御装置は同様に第2の混練機を制御し、
第2の混練機が非常に急速に填塞を起こしたと
しても、第2の混練機の流量が少なくとも第1
の混練機の流量と等しくなるように、第1の混
練機の瞬時流量と第2の混練機の瞬時流量とを
適合せしめる。 一般に、本発明による制御方法は、第1の混
練機、第2の混練機、又は、填塞の危険を避け
るべく夫々の瞬時流量を適合させることにより
2個の混練機に同時に適用され得る。 時間当たりの流量が30トン/時に近似する
BUSSA.G.社製の第1の型(K600及び
K550KE)の2個の混練機を直列に配置して成
る混練チエーン中で一連の試験を行つた。見掛
け水銀密度=1.72g/cm3の石油コークスとメト
ラ軟化点110°の石炭ビチユーメン14.5%とか
ら、アルミニウム生成用予備焼成アノードの製
造に使用されるペーストを形成した。混練は約
160℃で行つた。 試験例 1 対照させるために、従来技術の通常条件に従
い、約3.8kWh/tのペースト混練エネルギ(又
は、105kWのモータ供給電力)が得られるよう
に100個のアルミニウム電解用アノードからなる
第1の群を形成した。 試験例 2 本発明により第1の混練機の絞り比をモータに
消費される電力に従属させ、夫々4.9kWh/t及
び7.3kWh/tの混練エネルギで同様に100個のア
ノードからなる第2及び第3の試験群を形成し
た。モータへの供給電力は、第2の試験では
135kW、第3の試験では200kW、即ち実際に予
測し得る最大電力であつた。 第3の試験の場合、第2の混練機の弁は、ペー
スト1トン当り2.5kWhの混練エネルギ(又は
74kWの供給電力)に対応する同一位置に保持さ
れた。 混練されたペーストを振動−圧縮により成形
し、得られたアノードを加熱室型回転炉中で通常
条件で焼成(約1100℃)した。 試料を取り出し、3群の試験で生成されたアノ
ードの特性を測定し、下表に示す結果を得た。
【表】
以上の結果から明らかなように、本発明を使用
すると平均値及び平均値の分散に関して大きな利
益が生じ、混練エネルギの連続的な安定化により
最良の均一性を有するペーストが得られる。 こうして得られたカーボンペーストから形成さ
れたアノードを電解槽に使用すると、 アノードの低抵抗率によりアルミニウム1トン
当たりの電力使用量40kWh程度、 アルミニウム1トン当たりの炭素使用量5Kg程
度、 約1日間のアノード有効耐久期間の延長、即ち
製造費の節約、 というアノードの実質的な改良が得られる。
すると平均値及び平均値の分散に関して大きな利
益が生じ、混練エネルギの連続的な安定化により
最良の均一性を有するペーストが得られる。 こうして得られたカーボンペーストから形成さ
れたアノードを電解槽に使用すると、 アノードの低抵抗率によりアルミニウム1トン
当たりの電力使用量40kWh程度、 アルミニウム1トン当たりの炭素使用量5Kg程
度、 約1日間のアノード有効耐久期間の延長、即ち
製造費の節約、 というアノードの実質的な改良が得られる。
第1図は本発明が適用される型の混練機の単純
化した水平方向断面図、第2図及び第3図は本発
明の実施例に関する状態図である。 1……管状本体、2……固定歯、3……軸、4
……シヤフト、5……可動歯、7……弁、8……
固定センサ。
化した水平方向断面図、第2図及び第3図は本発
明の実施例に関する状態図である。 1……管状本体、2……固定歯、3……軸、4
……シヤフト、5……可動歯、7……弁、8……
固定センサ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 管状のケーシングと、前記ケーシングに同軸
的に収容された可動シヤフトと、前記ケーシング
の内周面に固定されており、前記ケーシングの軸
方向に傾斜している複数の固定歯と、前記可動シ
ヤフトに固定された複数の可動歯と、前記ケーシ
ングの一端に設けられた開口と、前記開口を開閉
すべく前記開口に設けられた開閉手段とを備えて
おり、前記可動シヤフトは、直流モータの回転を
受容して前記ケーシングの長手軸のまわりに回転
すると共に前記長手軸に沿つて往復運動するよう
に構成されている、カーボン粒子と有機結合剤と
を混練してカーボン焼結物製造用ペーストを製造
する混練機の制御方法であつて、前記モータに一
定の直流電圧を供給する段階と、前記モータに供
給された直流電流を測定する段階と、前記可動シ
ヤフトの往復運動時の各サイクルにおいて測定さ
れた前記直流電流の連続測定値の内、前記可動シ
ヤフトが前記開口側の一方の死点に位置してお
り、前記ペーストが前記開口から前記混練機の外
部に排出されるときに測定される第1の直流電流
値、前記可動シヤフトが前記一方の死点から前記
可動シヤフトの他方の死点へ転換するときに測定
され、ほぼ第1の極小値である第2の直流電流
値、前記可動シヤフトが前記他方の死点側に位置
しており、前記可動歯が、前記他方の死点側にお
いて前記可動歯に各々対応している固定歯に前記
ペーストを押しやり始めるときに測定される第3
の直流電流値、及び前記可動シヤフトが前記他方
の死点から前記一方の死点へ移動するときに測定
され、ほぼ第2の極小値である第4の直流電流値
をサンプリングする段階と、前記測定された第1
から第4の直流電流値に基づいて前記開閉手段の
絞り比を算出する段階と、前記開閉手段が前記算
出された絞り比を確保するように、前記開閉手段
を作動させる段階とを含むカーボン焼結物製造用
ペーストを製造する混練機の制御方法。 2 P及びIを積分比例制御のパラメータ、Cを
直流電流の限界値、Ioを前記往復運動のn番目の
サイクルにおける第2の直流電流値とすると、前
記開閉手段の前記絞り比T(千分率)は、下式、 T=(1000/P)[(C−In)+Σn p(
I/1000)(C−In)]+500 により表わされる特許請求の範囲第1項に記載の
制御方法。 3 前記サンプリングする段階は、第4の直流電
流値を特定個数の直流電流のしきい値に比較する
と共に前記第2の直流電流の増加値を決定する段
階を備えている特許請求の範囲第1項又は第2項
に記載の制御方法。 4 IV2(n)を前記往復運動のn番目のサイク
ルにおける第2の直流電流値、IA1(n)を前記
往復運動のn番目のサイクルにおける第3の直流
電流値、IA2(n)を前記往復運動のn番目のサ
イクルにおける第4の直流電流値、X及びYを乗
数因子として、前記しきい値の数が、P2、S1、
S2及びSBの4個であり、前記第2の直流電流の
増加値が、下式、 IA2<P2の時、 In=IV2(n) P2<IA2<S1の時、 In=IV2(n)+(IA2−P2) S1<IA2<S2の時、 In=IV2(n)+(S1−P2)+X(I
A1−S1) S2<IA2<SBの時、 In=IV2(n)+(S1−P2)+X(S2−S
1)+Y(IA2−S2) により表わされる特許請求の範囲第3項に記載の
制御方法。 5 IA2(n)<SBの場合、前記開閉手段を開く
段階と前記直流モータの回転速度を増加させる段
階とを備えている特許請求の範囲第4項に記載の
制御方法。 6 前記混練機の数が2個であり、前記混練機の
一方が前記混練機の一方の下流側に配設された前
記混練機の他方に直列に接続されており、前記混
練機の一方の前記ペーストの瞬時の排出量と前記
混練機の他方の前記ペーストの瞬時の排出量とが
互いに等しくなるように、前記混練機の一方が制
御される特許請求の範囲第1項から第5項のいず
れか一項に記載の制御方法。 7 前記混練機の他方が前記混練機の一方におけ
る前記ペーストの排出量の増加分を受容すべく前
記混練機の他方における回転速度が調整される特
許請求の範囲第6項に記載の制御方法。 8 前記混練機の数が2個であり、前記混練機の
一方が前記混練機の一方の下流側に配設された前
記混練機の他方に直列に接続されており、前記混
練機の一方の前記ペーストの排出量が前記混練機
の他方のペーストの排出量以下となるように前記
混練機の他方が制御される特許請求の範囲第1項
から第5項のいずれか一項に記載の制御方法。 9 前記混練機の数が2個であり、前記混練機の
一方が前記混練機の一方の下流側に配設された前
記混練機の他方に直列に接続されており、前記混
練機の他方における前記ペーストの瞬時の排出量
が前記混練機の一方における前記ペーストの瞬時
の排出量と等しくなるように前記混練機の一方及
び前記混練機の他方の両方が制御される特許請求
の範囲第1項から第5項のいずれか一項に記載の
制御方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LU85258A LU85258A1 (fr) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | Procede de regulation,en continu,de la puissance de malaxage des pates destinees a la fabrication d'agglomeres carbones |
| LU85258 | 1984-03-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60195013A JPS60195013A (ja) | 1985-10-03 |
| JPH049087B2 true JPH049087B2 (ja) | 1992-02-19 |
Family
ID=19730226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59176508A Granted JPS60195013A (ja) | 1984-03-19 | 1984-08-24 | カ−ボン焼結物製造用ペ−ストを製造する混練機の制御方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4931212A (ja) |
| EP (1) | EP0157987A3 (ja) |
| JP (1) | JPS60195013A (ja) |
| KR (1) | KR920008928B1 (ja) |
| AU (1) | AU572170B2 (ja) |
| BG (1) | BG50289A3 (ja) |
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| NZ (1) | NZ209007A (ja) |
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| SU (1) | SU1329605A3 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| GB8722684D0 (en) * | 1987-09-26 | 1987-11-04 | Tweedy Of Burnley Ltd | Mixing of farinaceous material |
| FR2642749B1 (fr) * | 1989-02-06 | 1992-02-14 | Pechiney Aluminium | Procede de production d'une pate carbonee destinee a etre mise en forme en sortie d'un malaxeur |
| CN100582790C (zh) * | 2008-03-17 | 2010-01-20 | 中国石化扬子石油化工有限公司 | 聚丙烯生产中结块结片的检测方法及检测装置 |
| US9415529B2 (en) * | 2012-05-08 | 2016-08-16 | Basf Se | Method for operating an apparatus with at least one rotating shaft |
| CN112060387A (zh) * | 2020-09-21 | 2020-12-11 | 青岛嘉正机电工程有限公司 | 开炼机对向返炼系统及控制方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1457178A1 (de) * | 1964-10-20 | 1968-12-12 | Wibau Gmbh | Kontinuierliches Mischverfahren,vorzugsweise zur Herstellung von Mischungen aus pulverigen bis koernigen Feststoffen mit fluessigen bzw. thermoplastischen Bindemitteln |
| US3395834A (en) * | 1966-05-04 | 1968-08-06 | Nat Eng Co | Automatically controlled mixer discharge system |
| CH507733A (de) * | 1969-04-02 | 1971-05-31 | Buss Ag | Misch- und Kneteinrichtung |
| CH504227A (de) * | 1970-09-01 | 1971-03-15 | Buss Ag | Verfahren zur dosierbaren Förderung von Materialien und Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens |
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