DE3502803A1

DE3502803A1 - Regulating device for obtaining stationary pressing forces during the compaction and conveying of dispersed solids using piston extruding presses, piston briquetting machines, piston solids pumps and piston pressing sluices

Info

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

Abstract

To obtain stationary pressing forces during the compaction and conveying of dispersed solids using piston extruding presses, piston briquetting machines, piston solids pumps and piston pressing sluices, a regulating device is presented which counteracts a deviation from the desired piston compacting pressure by axially adjusting the position of the top dead centre of the piston. This results in a modification of the friction ratios, which are of crucial importance for the pressure level, so that there is subsequent adjustment of the pressure ratios which exhibit a deviation. The axial adjustments which are to be carried out in displacement of the top dead centre of the piston are made possible by appropriate devices, the essential element of which comprises an adjusting element which is to be hydraulically or pneumatically actuated, it being possible to use different types of regulating system with different guide parameters (pressure and/or pressure and length of piston stroke). <IMAGE>

Description

Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung zur Erzielung stationärer Preßdrücke beim Verdichten und Fördern von dispersen Feststoffen mit Hilfe von Kolben-Strangpressen, - Brikettiermaschinen, - Feststoffpumpen und - Preßschleusen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.Description The invention relates to a control device for achieving this stationary pressing pressures when compressing and conveying disperse solids with With the help of piston extrusion presses, - briquetting machines, - solids pumps and - press locks according to the preamble of claim 1.

Allgemein wird bei derartigen Maschinen angestrebt, einen gleichmäßigen Preßdruck auf das zu verdichtende Gut zur Erzielung von Produkten möglichst gleichmäßiger Konsistenz auszuüben. Auf die Höhe des Preßdruckes ist in erster Linie die Länge und Form des Preß- und Förderkanals oder/und die Auswirkung einer vorhandenen Gegendruckvorrichtung maßgebend, so daß für einen zu fördernden oder zu verdichtenden Stoff bei entsprechender Dimensionierung stationäre Verhältnisse im Betrieb zu erwarten wären. Als Preßkanal ist dabei der Ort der Verdichtung und als Förderkanal der daran anschließende Kanal bezeichnet, der den bereits verpreßten Strang zur Bereitstellung des zur Verdichtung notwendigen Gegendruckes aufnimmt.In general, such machines strive to achieve a uniform Compression pressure on the material to be compacted to achieve products as evenly as possible Exercise consistency. At the level of the pressing pressure is primarily the length and shape of the pressing and conveying channel and / or the effect of an existing counter-pressure device decisive, so that for a material to be conveyed or compressed with the appropriate Dimensioning stationary conditions in operation would be expected. As a baling channel is the place of compression and, as a conveying channel, the adjoining channel denotes that the already compressed strand to provide the for compression absorbs the necessary counter pressure.

Bedauerlicherweise stellt sich nicht unbedingt dieser stationäre Zustand während des Betriebes ein, denn schon z.B. geringfügige feststoffbedingte Inhomogenitäten stellen abweichende Rahmenbedingungen dar. Die Folge davon ist, daß nach einer derartigen Störung die Verdichtung des nachfolgenden Feststoffes mit einem zu hohen oder zu niedrigen Preßdruck erfolgt und sich damit das System zu einem höheren oder niedrigeren Verdichtungsdruckniveau verlagert, was dem Grundanspruch auf stationäre Verdichtungs- und Förderverhältnisse widerspricht. O.g. Kolbenmaschinen arbeiten daher von Natur aus instabil und bedürfen normalerweise einer Regelung.Unfortunately, this steady state does not necessarily arise during operation, because e.g. minor inhomogeneities caused by solids represent different framework conditions. The consequence of this is that after such a Disturbance of the compaction of the following solids with too high or too low pressure takes place and thus the system to a higher or lower The compression pressure level is shifted, which complies with the basic requirement for stationary compression and funding conditions contradicts. The above-mentioned piston machines therefore work by nature unstable and usually require regulation.

Es ist bekannt, daß beispielsweise zur Regelung einer Brikettpresse die Preßform bzw. der Förderkanal aus zwei Preßformanteilen bestehen kann, wobei eine dieser Hälften beweglich gelagert ist und somit zur Regelung die Konizität der Innenflächen der Preßform verändert wird, um einer Abweichung vom Soll-Verdichtungsdruck entgegenzuwirken (Journal of the Inst. of. Fuel, 1960, S. 447-456; Patentschrift DE 3208312 C 1 oder französische Patentschrift 29577).It is known that, for example, to control a briquette press the mold or the conveying channel can consist of two mold parts, wherein one of these halves is movably mounted and thus regulates the conicity the inner surfaces of the die is changed to a deviation from the target compression pressure to counteract (Journal of the Inst. of. Fuel, 1960, pp. 447-456; Patent DE 3208312 C1 or French patent specification 29577).

Dabei ist allerdings eine recht aufwendige Mechanik erforderlich, wobei die Lagerbolzen des beweglichen Formteiles stark auf Scherung beansprucht werden.However, a rather complex mechanism is required here, whereby the bearing pin of the movable molded part is subject to high shear stress will.

Außerdem variieren die Abmessungen des zu verdichtenden Feststoffes durch die verschiedenen Preßform-Einstellungen in gewissen Grenzen, was ebenfalls unerwünscht ist.In addition, the dimensions of the solid to be compacted vary due to the different die settings within certain limits, which also is undesirable.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine diesbezügliche Regelung bei Kolbenmaschinen zur Verdichtung und Förderung von Feststoffen mit gleichzeitigem Verdichtungs- und/oder Förderdruck ohne bewegliche Preßformteile und unter Vermeidung der o.g. Nachteile zu entwickeln.The invention is therefore based on the object of a related Control in piston machines for compressing and conveying solids with simultaneous Compression and / or delivery pressure without moving die parts and with avoidance develop the disadvantages mentioned above.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 unter Verwendung einer Eigenschaft derartiger Maschinen gelöst, daß nämlich die Höhe des Preßdruckes in erster Linie von der Länge des bereits verpreßten Stranges abhängt, der den zur Verdichtung notwendigen Gegendruck bereitstellt. Zur Erläuterung sei Fig.la gegeben, bei der die Länge L1 die Gegenstranglänge des bereits verpreßten Stranges im stationären Zustand wiedergibt und der Kolben einen oberen Totpunkt OT1 einnimmt. Erhöht sich nun durch irgendeinen Umstand der Verdichtungsdruck, so kann bei einer hydraulisch angetriebenen Presse mit ausreichend vorhandener Hubverstellung der Kolben über seinen normalen oberen Totpunkt OT1 bis z.B. OT2 (Fig. 1 b) hinausfahren, so daß der Gegenstrang auf eine Länge L2 verkürzt wird und damit für den nächsten Verdichtungsvorgang einen entsprechend geringeren Gegendruck bereitstellt: die Folge davon ist, daß sich der Verdichtungsdruck (Ist-Wert) wieder einrichtung des Soll-Wertes abbauen kann. Sinngemäß gilt dasselbe für sinkende Verdichtungsdrücke, bei denen der Kolben kurzzeitig bei einem oberen Totpunkt OT3 zu stehen kommt, so daß längere Gegenstranglängen 13 mit entsprechend höheren Gegendrücken bereitgestellt werden, um damit allmählich wiederum höhere Verdichtungsdrücke zu erzielen (Fig. 1 c).This task is according to the invention according to the characterizing features of claim 1 solved using a property of such machines, namely that the amount of the pressing pressure depends primarily on the length of the already pressed Depends on strand, which provides the counterpressure necessary for compression. To the Explanation is given in Fig.la, in which the length L1 is the opposite length of the already compressed strand reproduces in the steady state and the piston an upper one Occupies dead center OT1. If the compression pressure increases by any circumstance, this can be done with a hydraulically driven press with sufficient stroke adjustment the piston move beyond its normal top dead center OT1 to e.g. OT2 (Fig. 1 b), so that the opposite strand is shortened to a length L2 and thus for the next The compression process provides a correspondingly lower back pressure: the result it is that the compression pressure (actual value) adjusts itself to the nominal value can break down. The same applies analogously to decreasing compression pressures where the piston briefly comes to a stop at a top dead center OT3, so that longer Counter-strand lengths 13 are provided with correspondingly higher counter pressures, in order to gradually achieve higher compression pressures in turn (Fig. 1 c).

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 kann die obere Totpunktverstellung auch bei Kolbenmaschinen mit Kurbeltrieb Verwendung finden, wenn ein Stellglied (z.B. Hydraulikzylinder) in der Art und Weise in den Kurbeltrieb integriert wird, wie es beispielhaft in Fig. 2 prinzipiell dargestellt ist.According to a further embodiment of the invention according to claim 2 can The top dead center adjustment is also used in piston engines with a crank drive find, if an actuator (e.g. hydraulic cylinder) in the manner in the Crankshaft drive is integrated, as shown in principle by way of example in FIG is.

Um eine derartige Regelungseinrichtung zu erstellen, kann nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 eine eigenstabile Regelung bei ausschließlicher Kraft- oder Druckmessung vorgesehen werden, deren Wirkungsweise anhand Fig. 3 erläutert werden kann, bei der der Kolben dort seinen oberen Totpunkt einnimmt, bei dem er den Wert eines bestimmten Gegendruckes PG = const. erreicht hat, so daß sich demzufolge stationäre Verdichtungsdrücke einstellen. Registriert das Druckmeßgerät einen derartigen Druckwert nicht, so ist die Maschine über eine Not-Aus-Schaltung abzusichern.To create such a control device, after a further development of the invention according to claim 3 an inherently stable control exclusive force or pressure measurement are provided, their mode of operation can be explained with reference to FIG. 3, in which the piston is at its top dead center there assumes, at which he the value of a certain back pressure PG = const. achieved has, so that consequently stationary compression pressures set. Registered If the pressure measuring device does not have such a pressure value, the machine has a Secure the emergency stop circuit.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 wird eine weitere Regelungsvariante dargestellt, die von der Führungsgröße des Soll-Verdichtungsdruckes ausgeht, jedoch zusätzlich noch eine Wegmessung benötigt.According to a further embodiment of the invention according to claim 4 is a further control variant is shown, which is based on the reference variable of the target compression pressure goes out, but a distance measurement is also required.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß während des Betriebes eine Förderung und/oder Verdichtung von Feststoffen mit stationärem Druck erfolgen kann, so daß Produkte sehr gleichmäßiger Konsistenz ohne Veränderung ihrer äußeren Abmessungen entstehen und zwar ohne aufwendige und damit anfällige Mechanik. Dabei ist es nicht erforderlich, konstruktive Veränderungen an den bisherigen Pressen-Baumustern vorzunehmen; lediglich der Antrieb erfordert einige Modifikationen, so daß sogar teilweise bereits im Betrieb befindliche Maschinen mit geringem Aufwand umgerüstet werden können.The advantages achieved with the invention are in particular: that a promotion and / or compression of solids with during operation stationary pressure can be done so that products without a very uniform consistency Changes in their external dimensions arise without complex and thus vulnerable mechanics. It is not necessary to make constructive changes to be carried out on the previous press prototypes; only the drive requires some modifications, so that some machines are already in operation can be converted with little effort.

Die prinzipielle Wirkungsweise dieser Regelung wird durch die Darstellungen in den Fig. 1 bis 3 erläutert. Zusätzlich ist noch als ein Ausführungsbeispiel die einzusetzende elektrische Schaltung von einem der vorgeschlagenen Regelungsvarianten gemäß Fig. 4 gegeben. Die dabei verwendete Regel größe ist der gewünschte Verdichtungs- bzw. Förderdruck. Weiterhin handelt es sich in diesem einfachen Beispiel um eine gestaffelte Gleitregelung, die eine Axialverstellung bzw. eine Verlagerung des oberen Totpunktes um eine Stufe in Förderrichtung und um zwei Stufen entgegen der Förderrichtung -ausgehend von der Normallage bei Abweichungen vom einzuhaltenden Druckniveau - zuläßt.The basic mode of operation of this regulation is illustrated by the illustrations in Figs. 1 to 3 explained. In addition, as an exemplary embodiment, the electrical circuit to be used from one of the proposed control variants given according to FIG. The rule size used is the desired compaction or delivery pressure. Furthermore, in this simple example it is a staggered sliding control, an axial adjustment or a displacement of the upper Dead center by one step in the conveying direction and by two steps against the conveying direction - based on the normal position in the event of deviations from the pressure level to be maintained - allows.

Bei professioneller Anwendung werden naturgemäß eine stufenlose Gleitregelung in einem definierten Bereich vor und hinter dem Sollwert bzw. die eigenstabilen Regelungsvarianten unter Einsatz einer wesentlich aufwendigeren, speicherprogrammierbaren Steuerung Verwendung finden.When used professionally, there is naturally a stepless sliding control in a defined range before and after the setpoint or the inherently stable Control variants using a significantly more complex, programmable logic Find control use.

Claims

Claims 1. Control device for achieving stationary pressing pressures when compressing and conveying disperse solids with the help of piston extrusion presses, - briquetting machines, solids pumps and press locks, characterized in that an occurring change in the desired piston pressure or compression pressure by briefly changing the top dead center position of the hydraulic or pneumatically driven piston is counteracted, whereupon a reduction or extension of the strand length of already compressed plugs is effected and itself thereby inevitably a change to the one made available for the next compression process Counterpressure takes place, so that the following stopper is higher or lower Set the first compression, which is a correction of the declining or building up Cause pressure in the subsequent work strokes of the piston and thereby ultimately the desired compression pressure with the normal top dead center position of the piston adjusts again (Fig. 1).

2. Control device according to claim 1, characterized in that the The piston is driven by a slider crank mechanism with a normally rigid stroke, the respective top dead center adjustment is now separated by an additional one - Hydraulic / pneumatic actuator integrated into the crank drive (e.g. hydraulic cylinder) takes place, the different upper Dead center positions of the piston during the course and a defined bottom dead center position in each case assumes at the respective return (Fig. 2).

3. Control device according to claim 1 and 2, characterized in that that in this case a constant counter pressure of the already compressed strand must be maintained serves as a control and reference variable taking advantage of the fact that the desired Maximum pressure depends directly on the counter pressure of the already compressed strand and thus the piston interrupts its advance each time a target counter pressure is reached, so that the desired back pressure is evenly obtained for the next compression process is provided and thus an inherently stable control with exclusive force or pressure measurement is available, with only pressure values after reaching the maximum Piston pressure - that is, after the end of compression and the start of delivery - as Measuring and comparative values for the reference variable of the desired back pressure are used as otherwise this control variant cannot be regarded as unambiguous (Fig. 3).

4. Control device according to claim 1 and 2, characterized in that that the maximum piston pressure occurring as a controlled variable and thus as a reference variable the desired compression pressure is chosen, with a certain deviation a clear and definable change in the upper one from the target compression pressure Dead center position of the piston must be assigned, so that in this control variant in addition to a force resp.

Pressure measurement a distance measurement must be available. Control device for achieving steady pressure when compressing and conveying disperse solids with the aid of piston extrusion presses, - briquetting machines, - solids pumps and - press locks