CN111971102B - 测量滤饼厚度的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种旋转压滤机(10)，包括滤筒(30)和壳体(22)，其特征在于传感器(12)附接至壳体(22)，该传感器通过壳体(22)的透光部分(16)在滤饼(28)的方向上发射光(14)并通过壳体(22)的透光部分(16)接收从滤饼(28)反射的光(14a)，其中处理单元将所发射的光(14)的特性与所接收的光(14a)的特性进行比较并确定滤饼(28)的绝对厚度和/或在预定时间内滤饼(28)的厚度的变化。本发明还涉及一种对应的方法。

Description

测量滤饼厚度的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种旋转压滤机，其包括在对待过滤材料进行过滤的滤筒，其中在滤筒的表面上形成滤饼；以及壳体，其包围滤筒并且滤筒被可旋转地安装在其中。
背景技术
申请人已经销售压滤机多年。在这种类型的旋转压滤机中，作为液体和固体的混合物的悬浮液被施加于旋转滤筒。该滤筒被设计成使得悬浮液中的液体可以穿过滤筒壁，而悬浮液中的固体保留在滤筒的表面上。结果，在滤筒的表面上形成固体层，业内称之为“滤饼”。
根据旋转压滤机的类型，例如可以在滤筒旋转一周之后将滤饼移除，以将待过滤的新悬浮液引入到滤筒上，例如引入到形成在滤筒上的网格中。
为了提高这种旋转压滤机的效率，期望在可能的情况下将滤筒的对应的过滤区域100％填充，然而其中应避免过度填充。
已知的设备试图通过对供应的悬浮液进行质量或体积流量测量来确定滤饼厚度。然而，这种测量方法仅粗略地指示滤饼厚度。存在影响滤饼厚度的各种干扰变量，但这种间接测量方法并未涵盖这些干扰变量。例如，滤饼厚度相对于无法使用所示的测量方法确定的固体密度而发生变化。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种测量方法，其可以在不考虑这种干扰变量的情况下测量滤饼厚度。
上述目的通过一种通用的旋转压滤机来实现，其特征在于传感器附接至壳体，该传感器通过壳体的透光部分在滤饼的方向上发射光并通过壳体的透光部分接收从滤饼反射的光，其中该旋转压滤机还包括处理单元，其被设计为将所发射的光的特性与所接收的光的特性进行比较并确定滤饼的绝对厚度和/或在预定时间内滤饼的厚度的变化。
这里应提及的是，“滤饼的厚度”是指滤筒上的过滤层在相对于滤筒的径向方向上的延伸量。
根据本发明的传感器布置能够直接测量滤饼层，使得可以检测该滤饼层的实际厚度。为此目的，从传感器发射的光以预定的特性到达滤饼，例如从传感器到滤饼的预定的渡越时间或相对于光入射的滤饼表面的预定的角度或预定的颜色等。这种预定的特性由于光在滤饼上的反射而改变，使得由传感器接收的反射光具有与所发射的光的特性有偏差的至少一种特性。所发射的光和所接收的光之间待比较的至少一种特性的这种偏差用作处理单元计算滤饼厚度的基础。
该旋转压滤机可以有利地包括存储单元，其被可操作地连接至处理单元并存储所发射的光和/或所接收的光的特性的值。因此，存储单元可以包括在旋转压滤机的操作开始时已经存储的值，并且还可以在旋转压滤机的操作期间存储值。例如，光从传感器到滤筒的表面(例如到空的过滤网格底部)再回到传感器的渡越时间可以存储在存储单元中。如果传感器检测到光的渡越时间短于上述存储的渡越时间，则处理单元可以通过将测得的渡越时间与存储的渡越时间进行比较来使用这两个渡越时间之差计算滤饼的厚度。例如，对于空的网格光的渡越时间可以是2.33ns，对于半满的网格光的渡越时间可以是1.83ns，对于完全填满的网格光的渡越时间可以是1.33ns。以类似的方式，可以在存储单元中存储角度，该角度通过传感器发射的光束相对于入射到传感器的接收单元中的光束形成。测得的角度与该存储的角度之间的偏差可以相应地用于确定滤饼层的厚度。
传感器和处理单元可以被设计为一体的组件。
传感器可以有利地设置在旋转压滤机的处理室的外部。因此，可以保护传感器免受处理室中产生的压力和温度的影响。这意味着可以使用满足例如爆炸安全性和其他认证方面的明显更低要求的传感器。这样，不仅可以减少传感器或相关结构的成本，而且还可以使用可能对于设置在处理室中的传感器不可用的测量方法。另外，这可以增加传感器的使用寿命和/或减少传感器的污染。
在本发明的一个实施方式中，传感器可以被设置为使得发射的光基本正交地照射滤饼的表面。壳体的透光部分可以例如由设置在壳体中的视窗形成，其中由传感器发射的光垂直地穿过该视窗的表面。特别地，传感器相对于滤饼的这种布置可以使传感器和滤饼之间的行进距离尽可能小。如果在传感器和滤饼之间的距离中包括固体，例如在传感器和滤饼之间的空间中包括悬浮物，则可以减小甚至避免所发射的光相对于所接收的光的衰减和/或畸变。
在本发明的有利的实施方式中，传感器可以是激光三角测量传感器。这样的传感器基于的原理是，传感器发射激光点或多个激光点的构造，特别是包括600个激光点的线。激光在滤饼的表面上散射，其中光束能够穿过传感器中的孔口照射传感器的接收单元。根据传感器的接收单元上的一个或多个光点的位置，假设已知发光单元与接收单元之间或孔口与接收单元之间的距离，则可以确定距滤饼的距离。由于滤饼的表面通常可能不是均匀的而是可能具有例如使液体从悬浮液中流出的凹陷，因此发射和接收多个激光点的传感器的使用可以提升滤饼实际厚度的检测精度。
替代地，传感器也可以是激光渡越时间测量传感器。在这种类型的传感器中，对传感器发射光的时间与再次接收从滤饼反射的光的时间之间的渡越时间进行测量。与薄滤饼相比，厚滤饼由于滤饼的表面相对于传感器更近而导致所发射的光的渡越时间更短。一方面，可以通过一系列渡越时间测量结果来记录渡越时间的变化，因此可以得出滤饼厚度的变化。另一方面，可以获知激光束到达裸露的滤筒(即，没有滤饼形成在其上的滤筒)的渡越时间。有利地，对于预定的滤饼厚度(例如，以1cm为增量从1cm至150cm)，也可以获知激光束的渡越时间，从而可以将激光束的渡越时间与已知值直接比较来确定滤饼层的厚度。
特别地，当使用激光渡越时间测量传感器时(但不限于此)，传感器可以发射脉冲光。在这种情况下，“脉冲光”应理解为以预定的时钟频率(即，根据预定的接通和切断间隔)发射的光。基于所发射的光的已知脉冲速率，可以针对每个发射的光脉冲单独测量渡越时间或角度等。
替代地或补充地，传感器可以连续地发射光。特别是当使用激光三角测量方法时(但不限于此)，连续发射光并因此连续接收光可以产生对滤饼厚度的完全监控。为了补偿对滤饼层中的上述凹陷的测量，处理单元例如可以设有一种算法，该算法可以在确定滤饼层的厚度时忽略表示滤饼层的表面中有局部限制的凹陷的测量偏差。此外，处理单元可以设有一种算法，该算法例如可以检测被测表面的结构变化和已知变化或者在确定滤饼层的厚度时忽略这些变化，例如设置在滤筒的各个过滤网格之间的分隔壁。
该旋转压滤机还可以包括控制单元，其被设计为基于由处理单元确定的滤饼厚度来设置滤筒的转速。因此，如果未充分利用滤饼的最大可能厚度，则可以减小滤筒的转速，从而可以将更多的悬浮液施加到滤筒的一部分上、例如过滤网格上。类似地，如果滤饼层的特定厚度表示出滤筒或滤筒的网格被过度填充的风险，则控制单元可以增大滤筒的转速。
在这种情况下，既可以在自调节控制装置的意义上自动地对滤筒的转速进行调节，也可以根据使用者的操作来进行调节，例如，由处理单元确定的指示滤饼厚度的信号被输出至该使用者。
在第二方面，本发明涉及一种用于确定滤饼的厚度的方法，该滤饼在对待过滤材料进行过滤时形成在旋转压滤机、特别是如上所述的旋转压滤机的滤筒的表面上，其特征在于，传感器在滤饼的方向上发射光并接收从滤饼反射的光，并且处理单元将所发射的光的特性与所接收的光的特性进行比较，从而确定滤饼的厚度和/或滤饼的厚度的变化。
关于根据本发明的方法的优点和可能性，在此明确参考与旋转压滤机的装置有关的特征和说明。
处理单元可以将信号输出到控制单元，该控制单元基于由处理单元输出的信号来设置滤筒的转速。
在这方面，也参考关于旋转压滤机的上述说明。
下面将参照附图更详细地描述本发明。
附图说明
在附图中：
图1是根据本发明的旋转压滤机的壳体的一部分上的传感器布置的示意性侧视剖视图。
具体实施方式
旋转压滤机10的一部分在图1中示出。在旋转压滤机10的该部分中，可以看到发射激光束14的传感器12。激光束14从传感器12延伸穿过设置在连接件18中的视窗16。连接件18设置在旋转压滤机10的壳体22的开口20处，以使其与壳体22形成气密密封部并通过相对于壳体22的外部气密密封的方式容纳视窗16。因此，视窗16将激光束14分成设置在旋转压滤机的处理室外部的区段24和设置在处理室内部的区段26。因此，在图1中可以清楚地看出，传感器12设置在旋转压滤机的处理室的外部。
然后，激光束14照射滤饼28的表面，激光束从该表面被反射。当悬浮液在滤筒30的表面上进行过滤时形成滤饼28。然后，一部分被反射的激光束14a(在图1中与所发射的激光束14重叠示出)通过视窗16重新进入传感器12的接收单元。
根据由传感器12发射的光14的特性与由滤饼28的表面反射的光14a的特性之间的差异，例如从光的发射到接收的总渡越时间或所发射的激光束14和已经被滤饼28反射的进入传感器12的接收单元的激光束14a之间的角度，可以确定滤饼28的表面相对于传感器12的距离并因此可以确定滤饼28的厚度。
在图1所示的实施方式中，传感器12基于渡越时间测量方法。传感器可以发射激光束的脉冲，该脉冲被滤饼28的表面反射然后重新进入传感器12的接收单元。可以通过一系列渡越时间测量结果来记录渡越时间的变化，并且可以因此得出滤饼厚度的变化，或者可以获知激光束到达裸露的滤筒(即，没有滤饼形成在其上的滤筒)的渡越时间。有利地，对于预定的滤饼厚度(例如，以1cm为增量从1cm至150cm)，也可以获知激光束的渡越时间，从而可以将激光束的渡越时间与已知值直接比较来确定滤饼层的厚度。

Claims (10)

1.一种旋转压滤机(10)，其包括：
-对待过滤材料进行过滤的滤筒(30)，其中在滤筒(30)的表面上形成滤饼(28)；以及
-壳体(22)，其围绕滤筒(30)并且滤筒(30)被可旋转地安装在其中，
其中传感器(12)附接至壳体(22)，并且通过壳体(22)的透光部分(16)在滤饼(28)的方向上发射光(14)并通过壳体(22)的透光部分(16)接收从滤饼(28)反射的光(14a)，
其中旋转压滤机(10)还包括处理单元，其被设计为将所发射的光(14)的特性和所接收的光(14a)的特性进行比较，并确定滤饼(28)的绝对厚度和/或在预定时间内滤饼(28)的厚度的变化，
其特征在于，传感器(12)设置在旋转压滤机(10)的处理室的外部，其中旋转压滤机还包括连接件(18)，其设置在壳体(22)的开口(20)处以使其与壳体(22)形成气密密封部，其中连接件(18)通过相对于壳体(22)的外部气密密封的方式容纳透光部分(16)，使得透光部分(16)被构造为将发射的光(14)分成设置在处理室外部的区段(24)和设置在处理室内部的区段(26)。
2.根据权利要求1所述的旋转压滤机(10)，其特征在于，旋转压滤机(10)还包括被可操作地连接至处理单元的存储单元，该存储单元存储所发射的光和/或所接收的光(14a)的特性的值。
3.根据权利要求1或2所述的旋转压滤机(10)，其特征在于，传感器(12)设置成使得所发射的光(14)基本正交地照射滤饼(28)的表面。
4.根据权利要求1或2所述的旋转压滤机(10)，其特征在于，传感器(12)是激光三角测量传感器。
5.根据权利要求1或2所述的旋转压滤机(10)，其特征在于，传感器(12)是激光渡越时间测量传感器。
6.根据权利要求1或2所述的旋转压滤机(10)，其特征在于，传感器(12)发射脉冲光(14)。
7.根据权利要求1或2所述的旋转压滤机(10)，其特征在于，传感器(12)连续发射光(14)。
8.根据权利要求1或2所述的旋转压滤机(10)，其特征在于，旋转压滤机(10)还包括控制单元，其被设计为基于由处理单元确定的滤饼厚度来设置滤筒(30)的转速。
9.一种用于确定滤饼(28)的厚度的方法，所述滤饼在对待过滤材料进行过滤时形成在根据权利要求1至8中任一项所述的旋转压滤机(10)的滤筒(30)的表面上，
其特征在于，传感器(12)在滤饼(28)的方向上发射光(14)并接收从滤饼(28)反射的光(14a)，并且
处理单元将所发射的光(14)的特性与所接收的光(14a)的特性进行比较，从而确定滤饼(28)的厚度和/或滤饼(28)的厚度的变化。
10.根据权利要求9所述的用于确定滤饼(28)的厚度的方法，其特征在于，处理单元将信号输出至控制单元，该控制单元基于处理单元所输出的信号来设置滤筒(30)的转速。
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