(19) |
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(11) |
EP 1 973 665 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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25.11.2009 Patentblatt 2009/48 |
(22) |
Anmeldetag: 04.02.2008 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP2008/051354 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2008/095902 (14.08.2008 Gazette 2008/33) |
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(54) |
VERFAHREN ZUR ZERKLEINERUNG SOWIE EINE ROLLENMÜHLE
METHOD FOR COMMINUTING MATERIAL AND ROLLER MILL
PROCÉDÉ DE BROYAGE D'UNE MATIÉRE ET UN BROYEUR À ROULEAUX
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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DE DK FR |
(30) |
Priorität: |
07.02.2007 DE 102007006092
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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01.10.2008 Patentblatt 2008/40 |
(73) |
Patentinhaber: Polysius AG |
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59269 Beckum (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- BERGER, Markus
59320 Ennigerloh (DE)
- KÖNNING, Ludwig
59227 Ahlen (DE)
- VÖLLINK, Marco
48143 Münster (DE)
- ZURHOVE, Franz-Josef
49186 Bad Iburg (DE)
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(74) |
Vertreter: Tetzner, Michael et al |
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Anwaltskanzlei Dr. Tetzner
Van-Gogh-Strasse 3 81479 München 81479 München (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
DE-A1- 19 702 854 JP-A- 9 212 207
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DE-U1- 7 620 223
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Rollenmühle sowie ein Verfahren zur Zerkleinerung von
Mahlgut mit einer Rollenmühle, die einen Mahlteller, wenigstens eine Mahlrolle sowie
wenigstens zwei Antriebe zum Antreiben der Rollenmühle aufweist, wobei eine Ausgleichsregelung
für die Antriebe durchgeführt wird.
[0002] In der Praxis wird bei Rollenmühlen üblicherweise der Mahlteller angetrieben, welcher
über das Mahlbett die Mahlrollen antreibt. Dies führt jedoch zur starken Leistungsschwankungen
und somit zu hohen Belastungen des Antriebsstranges, sodass man in der sicher zu übertragenden
Antriebsleistung sehr begrenzt ist.
[0003] Man hat daher in der
DE 197 02 854 A1 bereits vorgeschlagen, die Rollen anzutreiben. Dort wurde auch darauf hingewiesen,
dass die einzelnen Mahlrollen einerseits über den Mahlteller und das darauf befindliche
Mahlgut bzw. Mahlgutbett drehantriebsmäßig miteinander gekoppelt sind und andererseits
aber stark unterschiedliche Leistungsaufnahmen haben können, die beispielsweise auf
unterschiedliche Abrolldurchmesser auf dem Mahlteller (Friktionspunkt/Durchmesser),
unterschiedliche Wirkdurchmesser der einzelnen Mahlrollen (z.B. durch Verschleiß)
und auf ein unterschiedliches Einzugsverhalten des Mahlgutes im Zusammenwirken auf
Mahlteller und Mahlrolle zurückzuführen sind.
[0004] Bereits geringe Drehzahländerungen zwischen einzelnen Mahlrollen bewirken bei den
einzelnen Antrieben relativ hohe Leistungsschwankungen. Dies kann dazu führen, dass
die Mahlrollen dauernd beschleunigt oder verzögert werden, d.h. die einzeln angetriebenen
Mahlrollen arbeiten gegeneinander, was während des Zerkleinerungsbetriebes zu einem
deutlich erhöhten Kraft- bzw. Energiebedarf führt.
[0005] In der
DE-A1-197 02 854 wird daher vorgeschlagen, dass die Betriebsschwankungen zwischen den einzelnen Drehantrieben
aller angetriebenen Mahlrollen durch eine gemeinsame Lastausgleichsregelung ausgeglichen
werden. Dennoch sind bei dynamischen Übersetzungsänderungen zwischen Mahlteller und
Mahlrolle die Leistungsaufnahmen der Antriebe sehr unterschiedlich.
[0006] Die Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Ausgleichsregelung für die Antriebe
zu verbessern.
[0007] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst.
[0008] Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut wir eine Rollenmühle
verwendet, die einen Mahlteller, wenigstens eine Mahlrolle sowie wenigstens zwei Antriebe
zum Antreiben der Rollenmühle aufweist. Außerdem wird eine Leistungsausgleichsregelung
durchgeführt, wobei durch Regelung der Drehzahl wenigstens eines Antriebs die Leistung
der Antriebe in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander geregelt werden.
[0009] Auf diese Weise können dynamische Übersetzungsänderungen zwischen Mahlteller und
Mahlrolle zuverlässig ausgeglichen werden, wobei ganz bewusst unterschiedliche Drehzahlen
für die Antriebe zugelassen werden.
[0010] Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden wenigstens zwei Mahlrollen über
jeweils einen zugeordneten Antrieb angetrieben. Der Mahlteller wird dabei lediglich
über die wenigstens zwei Mahlrollen und das Mahlgut angetrieben. Es ist aber auch
denkbar, dass dem Mahlteller ein eigener Antrieb zugeordnet ist.
[0011] Die Regelung der Drehzahl der Antriebe erfolgt über Frequenzumrichter, die vorzugsweise
mit feldorientierter Regelung arbeiten.
[0012] Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Leistungsausgleichsregelung
zusätzlich eine Regelung der Drehzahl des Mahltellers, wobei vorzugsweise eine vorgegebene
Drehzahl des Mahltellers aufrechterhalten wird.
[0013] Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der
Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
[0014] Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer Rollenmühle mit einer Leistungsausgleichsregelung.
[0015] In der Zeichnung ist eine Rollenmühle 1 schematisch dargestellt, die einen Mahlteller
10, wenigstens zwei Mahlrollen 11, 12 sowie wenigstens zwei Antriebe 13, 14 zum Antreiben
der beiden Mahlrollen 11, 12 aufweist. Jeder Antrieb umfasst einen Motor 13a, 14a
sowie ein Getriebe 13b, 14b. Im Rahmen der Erfindung können selbstverständlich auch
mehrere Mahlrollen, insbesondere drei, vier oder mehr Mahlrollen vorgesehen werden.
[0016] Der Mahlteller 10 ist um eine Drehachse 10a frei drehbar, sodass er lediglich über
die angetriebenen Mahlrollen 11, 12 und das zwischen Mahlrolle und Mahlteller befindliche
Mahlgut 3 in Rotation versetzt wird. Es wäre aber auch denkbar, dass dem Mahlteller
ein eigener Antrieb zugeordnet wird.
[0017] Die Übertragung der Drehbewegung der Mahlrollen 11, 12 auf den Mahlteller 10 erfolgt
über das Mahlgut 3. Durch das in der Praxis relativ ungleichmäßig ausgebildete Mahlgutbett
ändert sich das Übersetzungsverhältnis von Mahlrolle zu Mahlteller laufend. Das Übersetzungsverhältnis
wird letztendlich durch den Abstand des Kraftangriffspunktes zwischen Mahlrollenachse
und Mahltellerachse bestimmt. In der Zeichnung ist der Abstand r
1 des Kraftangriffspunktes der Mahlrolle 11 zur Drehachse 10a kleiner als der Abstand
r
2 des Friktionspunktes der Mahlrolle 12 zur Drehachse 10a.
[0018] Ein unterschiedliches Übersetzungsverhältnis führt jedoch dazu, dass bei gleicher
Drehzahl der Mahlrollen 11, 12 unterschiedliche Drehmomente auf den Mahlteller übertragen
werden. Dadurch wird der eine Antrieb gegenüber dem anderen Antrieb abgebremst bzw.
beschleunigt. Dies daraus resultierenden starken Leistungsschwankungen der Antriebe
haben einen erhöhten Energiebedarf zur Folge. Außerdem wird die gewünschte Leistungsverteilung
zwischen den Antrieben damit zerstört.
[0019] Um diese Auswirkungen zu vermeiden ist eine Leistungsausgleichsregelung 2 vorgesehen,
wobei durch Regelung der Drehzahl wenigstens eines Antriebs die Leistung der Antriebe
13, 14 in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander geregelt werden. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel sind für die beiden identisch ausgebildeten Mahlrollen 11, 12
gleiche Antriebe 13, 14 vorgesehen, sodass die Leistungsausgleichsregelung die Leistung
der beiden Antriebe auf gleichem Niveau hält.
[0020] Es wäre aber auch denkbar, dass neben ein oder mehreren Mahlrollen auch der Mahlteller
über einen eigenen Antrieb verfügt. In diesem Fall könnte der Mahlteller mit einer
niedrigeren oder höheren Leistung als die Mahlrollen angetrieben werden.
[0021] Die Leistungsausgleichsregelung 2 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel im
Wesentlichen aus je einem der Antriebe 13, 14 zugeordneten Frequenzumrichter 20, 21,
einem Leistungsausgleichsregler 22, einem Mahltellerdrehzahlsensor 23 und einem Mahltellerdrehzahlregler
24.
[0022] Die Frequenzumrichter 20, 21 sind in an sich bekannter Art und Weise mit einer feldorientierten
Regelung versehen. Sie erhalten von den Antrieben 13, 14 den momentanen Motorstrom
bzw. die Motorspannung. Daraus wird die Leistungsaufnahme jedes Antriebs ermittelt
und ein gleitender Summenmittelwert gebildet, der mit einem Faktor (bei gleichen Leistungen
der Antriebe gleich 0,5) gewichtet wird und den Sollwert des Antriebs darstellt. Bei
nahezu konstantem Widerstandmoment hängt dieser Wert im Wesentlichen nur von der Drehzahl
des jeweiligen Antriebs ab.
[0023] Eine Abweichung zwischen Antriebsist- und Antriebssollleistung wird auf den Leistungsausgleichregler
22 gegeben, welcher eine Leistungsanpassung der beiden Antriebe 13, 14 bewirkt, indem
die Drehzahl eines oder beider Antriebe derart angepasst wird, dass die Leistung der
beiden Antriebe in dem vorgegebenen Verhältnis, im vorliegenden Fall auf gleichen
Niveau, geregelt wird. Dabei wird außerdem berücksichtigt, dass der Mahlteller 10
mit einer vorgegebenen Solldrehzahl n
soll dreht.
[0024] Zweckmäßigerweise ist jedoch eine zusätzliche Regelung für die Mahltellerdrehzahl
vorgesehen, der hier durch den Mahltellerdrehzahlregler 24 verwirklicht ist. Der Mahltellerdrehzahlregler
24 steht mit dem Mahltellerdrehzahlsensor 23 in Verbindung und erhält laufend den
Istwert der Drehzahl des Mahlteller, die mit dem Sollwert n
soll verglichen wird, woraus sich die Regelabweichung ergibt. Daraus erzeugt der Regler
bei einem fest angenommenen Übersetzungsverhältnis die Solldrehzahl der Antriebe 13,
14.
[0025] Die Frequenzumrichter 20, 21 verfügen über einen internen Drehzahlregler und ein
mitlaufendes Motormodell, wodurch die Antriebsdrehzahl der Antriebe und das Motormoment
abgegriffen werden können. Zweckmäßigerweise müssen die Frequenzumrichter in der Lage
sein, Steuer- und Zustandsdaten spätestens aller 5 ms einzulesen bzw. auszugeben,
damit die Funktion des Leistungsausgleichsreglers gewährleistet ist.
[0026] Regelungstechnisch stellt sich das System als Kaskadenregelung dar, wobei die einzelnen
Ebenen dynamisch voneinander entkoppelt sind und somit einzeln betrachtet werden können.
Der Vorteil der obenbeschriebenen Regelung besteht darin, dass mit einer Leistungsausgleichsregelung
die Leistungsaufnahmen der Antriebe 13, 14 nur geringfügig voneinander abweichen und
selbst starke Änderungen im System (Übersetzungssprung) sehr schnell werden.
[0027] Weiterhin ist von Vorteil, dass nahezu vollständig auf aufwendige und wartungsintensive
Messtechnik verzichtet werden kann, da die eingesetzten Frequenzumrichter alle relevanten
Daten bis auf die Mahltellerdrehzahl bereitstellen. Mit den Frequenzumrichtern können
darüber hinaus die Regeleingriffe nahezu leistungslos erfolgen, sodass der Gesamtwirkungsgrad
auf dem Niveau eines umgeregelten Antriebs liegt.
1. Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut mit einer Rollenmühle (1), die einen Mahlteller
(10), wenigstens eine Mahlrolle (11, 12) sowie wenigstens zwei Antriebe (13, 14) zum
Antreiben der Rollenmühle (1) aufweist, wobei eine Ausgleichsregelung für die Antriebe
durchgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsregelung durch eine Leistungsausgleichsregelung (2) gebildet wird,
wobei durch Regelung der Drehzahl wenigstens eines Antriebs (12, 14) die Leistung
der Antriebe in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander geregelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei angetriebene Mahlrollen (11, 12) vorgesehen sind und jeder Mahlrolle
einem Antrieb (13, 14) zugeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlteller (10) lediglich über die wenigstens zwei Mahlrollen (11, 12) und das
Mahlgut (3) angetrieben wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsausgleichsregelung (2) zusätzlich eine Regelung der Drehzahl des Mahltellers
(10) umfasst.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Antriebe (13, 14) derart geregelt wird, dass zusätzlich eine vorgegebene
Drehzahl des Mahltellers (10) aufrechterhalten wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsausgleichsregelung (2) ein Motormodell umfasst.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Drehzahl der Antriebe (13, 14) über Frequenzumrichter (10, 21) erfolgt.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsaufnahme der Antriebe (13, 14) erfasst wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mahlteller (10) ein eigener Antrieb zugeordnet ist.
10. Rollenmühle (1) mit einem Mahlteller (10), wenigstens einer Mahlrolle (11, 12), wenigstens
zwei Antrieben (13, 14) zum Antreiben der Rollenmühle (1) sowie einer Ausgleichsregelung
für die Antriebe,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsregelung durch eine Leistungsausgleichsregelung (2) gebildet ist, die
zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet
ist.
11. Rollenmühle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsausgleichregelung (2) je einen der Antriebe (13, 14) zugeordneten Frequenzumrichter
(20, 21), einen Leistungsausgleichsregler (22), einen Mahltellerdrehzahlsensor (23)
und einen Mahltellerdrehzahlregler (24) umfasst.
1. Method for comminuting material to be ground having a roller mill (1) which has a
mill platen (10), at least one mill roller (11, 12) and at least two drives (13, 14)
for driving the roller mill (1), with a compensation control operation being carried
out for the drives, characterised in that
the compensation control system is formed by a power compensation control system (2),
with the power of the drives being controlled at a predetermined ratio relative to
each other by the speed of at least one drive (12, 14) being controlled.
2. Method according to claim 1, characterised in that at least two driven mill rollers (11, 12) are provided and a drive (13, 14) is associated
with each mill roller.
3. Method according to claim 2, characterised in that the mill platen (10) is driven only by means of the at least two mill rollers (11,
12) and the material (3) to be ground.
4. Method according to one or more of the preceding claims, characterised in that the power compensation control system (2) further comprises control of the speed
of the mill platen (10).
5. Method according to one or more of the preceding claims, characterised in that the speed of the drives (13, 14) is controlled in such a manner that a predetermined
speed of the mill platen (10) is further maintained.
6. Method according to one or more of the preceding claims, characterised in that the power compensation control system (2) comprises a motor model.
7. Method according to one or more of the preceding claims, characterised in that the control of the speed of the drives (13, 14) is carried out by means of frequency
converters (10, 21).
8. Method according to one or more of the preceding claims, characterised in that the power consumption of the drives (13, 14) is detected.
9. Method according to one or more of the preceding claims, characterised in that an independent drive is associated with the mill platen (10).
10. Roller mill (1) having a mill platen (10), at least one mill roller (11, 12), at least
two drives (13, 14) for driving the roller mill (1) and a compensation control system
for the drives,
characterised in that the compensation control system is formed by a power compensation control system
(2) which is constructed in order to carry out the method according to any one of
the preceding claims.
11. Roller mill according to claim 10, characterised in that the power compensation control system (2) comprises a frequency converter (20, 21)
associated with the drives (13, 14), a power compensation control unit (22), a mill
platen speed sensor (23) and a mill platen speed control unit (24).
1. Procédé de broyage d'une matière à broyer avec un broyeur à rouleaux (1), qui présente
un plateau de broyage (10), au moins un rouleau broyeur (11, 12), ainsi qu'au moins
deux mécanismes de commande (13, 14) pour l'entraînement du broyeur à rouleaux (1),
une régulation compensatrice étant exécutée pour les mécanismes de commandes, caractérisé en ce que la régulation compensatrice consiste en une régulation compensatrice de puissance
(2), la puissance des mécanismes de commande, l'un par rapport à l'autre, étant réglée
par régulation de la vitesse de rotation d'au moins l'un des mécanismes de commande
(13, 14).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux rouleaux broyeurs (11, 12) entraînés sont au moins prévus, et qu'à chaque rouleau
broyeur (11, 12) est associé un mécanisme de commande (13, 14).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le plateau de broyage (10) est entraîné seulement par les deux rouleaux broyeurs
(11, 12) au moins prévus et par la matière à broyer.
4. Procédé selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que la régulation compensatrice de puissance (2) comprend en supplément une régulation
de la vitesse de rotation du plateau de broyage (10).
5. Procédé selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vitesse de rotation des mécanismes de commande (13, 14) est réglée de sorte que,
de plus, une vitesse de rotation prédéterminée du plateau de broyage (10) est maintenue.
6. Procédé selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que la régulation compensatrice de puissance (2) comprend un modèle de moteur.
7. Procédé selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que la régulation de la vitesse de rotation des mécanismes de commande (13, 14) est effectuée
par l'intermédiaire d'un convertisseur de fréquence (20, 21).
8. Procédé selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que la consommation de puissance des mécanismes de commande (13, 14) est saisie.
9. Procédé selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un mécanisme de commande propre est associée au plateau de broyage (10).
10. Broyeur à rouleaux (1) avec un plateau de broyage (10), au moins un rouleau broyeur
(11, 12), au moins deux mécanismes de commande (13, 14) pour l'entraînement des broyeurs
à rouleaux (1) ainsi qu'avec une régulation compensatrice pour les mécanismes de commande,
caractérisé en ce que la régulation compensatrice consiste en une régulation compensatrice de puissance
(2), qui est conçue pour l'exécution du procédé selon l'une des revendications précédentes.
11. Broyeur à rouleaux selon la revendication 10, caractérisé en ce que le système de régulation compensatrice de puissance (2) comprend un convertisseur
de fréquence (20, 21) pour chacun des mécanismes de commande (13, 14), un régleur
compensateur de puissance (22), un capteur de vitesse de rotation (23) pour le plateau
de broyage et un régleur de vitesse de rotation (24) pour le plateau de broyage.
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