DD252642A1

DD252642A1 - DEVICE FOR CONSTANTING A SUPPLY QUANTITY, PREFERABLY FOR PRESSURE-RELATED EQUIPMENT

Info

Publication number: DD252642A1
Application number: DD29421686A
Authority: DD
Inventors: Reinhard Thuermer; Bodo Hille; Erwin Kuhnke; Klaus Langer
Original assignee: Kyffhaeuserhuette Maschf
Priority date: 1986-09-08
Filing date: 1986-09-08
Publication date: 1987-12-23
Also published as: DK423787A; SE8703255D0; SE8703255L; DK423787D0; DE3726630A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Konstanthalten einer Foerdermenge, vorzugsweise fuer druckabhaengige Anlagen, mit der frei waehlbare Durchsatzmengen pro Zeiteinheit einstellbar sind und die auftretende Druckveraenderungen in einer Durchflussanlage, die mit einer Kreiselradpumpe mit einer bestimmten Durchsatzmenge pro Zeiteinheit betrieben wird, unabhaengig von sich einzustellenden Druckverhaeltnissen, konstant gehalten werden. Das wird dadurch erreicht, dass in der Rohrleitung zwischen der Anlage und einer mit einem Induktionsmotor betriebenen Pumpe ein druckunabhaengiger Mengenmesser angeordnet ist, der ueber einen Geber und einen Regler mit einem Drehstromfrequenzumrichter elektrisch verbunden ist, der in Abhaengigkeit der Foerdermenge der Pumpe die Drehzahl des Induktionsmotors durch Veraenderung der Frequenz einstellt.The invention relates to a device for keeping constant a Foerdermenge, preferably for pressure-dependent systems, with the freely selectable flow rates per unit time are adjustable and occurring pressure changes in a flow system, which is operated with a centrifugal pump with a certain flow rate per unit time, regardless of be set Druckverhaeltnissen to be kept constant. This is achieved in that in the pipeline between the system and a pump operated with an induction motor, a pressure-independent flow meter is arranged, which is electrically connected via a transmitter and a controller with a three-phase inverter, the speed of the induction motor depending on the Foerdermenge of the pump by changing the frequency.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Konstanthalten einer Fördermenge, vorzugsweise für druckabhängige Anlagen, die vorwiegend bei Be- und Verarbeitungsanlagen der Milchindustrie zur Anwendung kommt, insbesondere immer dann, wenn es erforderlich ist, zur gleichmäßigen thermischen Behandlung eines Produktes, wie z. B. Milch, Rahm usw., die Bearbeitungsanlagen mit einer konstanten Fördermenge zu beaufschlagen.The invention relates to a device for keeping constant a delivery rate, preferably for pressure-dependent systems, which is mainly used in processing and processing facilities of the dairy industry, especially whenever it is necessary for the uniform thermal treatment of a product such. As milk, cream, etc., to apply the processing plants with a constant flow rate.

Characteristic of the known technical solutions

Um eine konstante Durchflußmenge pro Zeiteinheit zu erreichen, sind Mengenbegrenzungseinrichtungen bekannt, die im wesentlichen nach einer Kreiselradpumpe in einem senkrecht angeordneten Rohr eingebaut werden und die aus einem kegelförmigen Schwebekörper bestehen, der in diesem senkrecht'angeordnetem Rohr in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit und damit vom Durchsatz pro Zeiteinheit der durchströmenden Flüssigkeit steigt oder abgesenkt wird. Dieser Schwebekörper ist über ein Gestänge direkt oder über Winkelhebel mit einem dem Schwebekörper vorgeschalteten Drosselorgan verbunden, welches in Abhängigkeit von der Stellung des Schwebekörpers den Durchflußquerschnitt mehr oder weniger öffnet oder schließt, so daß in Abhängigkeit von der Ausbildung und dem Gewicht des Schwebekörpers im Zusammenhang mit der geometrischen Abmessung des senkrecht angeordneten Rohres eine annähernd konstante Durchflußmenge pro Zeiteinheit von vorzugsweise Milch den Mengenbegrenzer durchströmt, die der nachfolgend angeordneten Be-und Verarbeitungsanlage, wie z.B. einer Anlage zur Pasteurisierung von Milch, zugeführt wird. Diese bekannten Mengenbegrenzungseinrichtungen , die im wesentlichen durchgängig in der Milchindustrie zur Anwendung kommen, können grundsätzlich nur für eine bestimmte Durchsatzmenge pro Zeiteinheit eingesetzt werden, da durch die Durchflußmenge die geometrische Form und das Gewicht des Schwebekörpers in Verbindung mit dem gewählten Drosselorgan in einem entsprechenden Rohrdurchmesser bestimmt wird und unveränderlich ist.In order to achieve a constant flow rate per unit time, Mengenbegrenzungseinrichtungen are known, which are essentially installed after a centrifugal pump in a vertically arranged pipe and which consist of a conical floating body in this perpendicular'angeordnetem pipe depending on the flow rate and thus the throughput per Time unit of the liquid flowing through rises or falls. This float is connected via a linkage directly or via angle lever with a float upstream of the throttle body, which more or less opens or closes depending on the position of the float the flow area, so that in dependence on the training and the weight of the float in connection with the geometrical dimension of the vertically arranged tube flows through an approximately constant flow rate per unit time of preferably milk Mengenbegrenzer, which the subsequently arranged loading and processing plant, such as a plant for pasteurization of milk, is supplied. These known Mengenbegrenzungseinrichtungen, which are essentially consistently used in the dairy industry, can in principle be used only for a certain flow rate per unit time, as determined by the flow rate, the geometric shape and weight of the float in conjunction with the choke device selected in a corresponding pipe diameter becomes and is unchanging.

Sie haben weiterhin den Nachteil, daß sie auf Grund der Einbauteile im Flüssigkeitsstrom und des erweiterten Reglergehäuses in der Rohrleitung bei der chemischen Umlaufreinigung, die nach jedem Normalbetrieb durchgeführt werden muß, nur ungenügend gereinigt werden können, wodurch günstige Voraussetzungen zur Bildung von Bakterienherden gegeben sind, die sich negativ auf die Qualität und die Haltbarkeit des nachfolgend zu behandelnden Produktes, wie z.B. Milch und ähnlicher Produkte, auswirken. Aus diesem Grund ist es notwendig, die bekannten Mengenbegrenzungseinrichtungen einer zusätzlichen manuellen Nachreinigung zu unterziehen.You also have the disadvantage that they are due to the built-in parts in the liquid stream and the extended controller housing in the pipeline in the chemical circulation cleaning, which must be performed after each normal operation, insufficiently clean, creating favorable conditions for the formation of bacterial herds are given which adversely affect the quality and durability of the product to be subsequently treated, such as Milk and similar products. For this reason, it is necessary to subject the known Mengenbegrenzungseinrichtungen an additional manual post-cleaning.

Anlagen der Milchindustrie, insbesondere für die Be- und Verarbeitung von Milch usw., werden in den meisten Fällen im Umlauf gereinigt, wobei die Durchflußmenge bei der chemischen Reinigung und bei der Neutralisierung der Anlage gegenüber dem Normalbetrieb mit Milch u.a. Produkten etwa um das Doppelte erhöht wird. Für diese Reinigung ist es dann erforderlich, die Mengenbegrenzungseinrichtung aus der Anlage auszubauen, da ansonsten die Durchflußmenge an Reinigungsflüssigkeit und Neutralisationsflüssigkeit pro Zeiteinheit durch die Mengenbegrenzungseinrichtung genau so begrenzt wird, wie das im Normalbetrieb bei Milch und anderen Produkten erfolgt, d.h., daß mit der Mengenbegrenzungseinrichtung keine erhöhte Durchsatzmenge während des Reinigungsprozesses gefahren werden kann.Equipment of the dairy industry, in particular for the processing and processing of milk, etc., are cleaned in circulation in most cases, the flow rate in the chemical cleaning and in the neutralization of the plant compared to the normal operation with milk u.a. Products is increased by about twice. For this cleaning, it is then necessary to expand the Mengenbegrenzungseinrichtung from the system, otherwise the flow rate of cleaning fluid and neutralizing fluid per unit time is limited by the Mengenbegrenzungseinrichtung exactly as in normal operation of milk and other products, ie, that with the Mengenbegrenzungseinrichtung no increased throughput during the cleaning process can be driven.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Mengenbegrenzungseinrichtungen besteht darin, daß auf Grund von Ansetzungen an der nachfolgenden Anlage, beispielsweise eines Wärmeaustauschers, Druckerhöhungen in den Anlagen auftreten, die sich negativ auf das Regelverhalten des Schwebekörpers und damit auf die Mengenbegrenzungseinrichtung auswirken. So z. B. führt diese Druckerhöhung zum Verkanten oder zu Flattererscheinungen des Schwebekörpers, was Ungenauigkeiten in der Durchsatzmenge zur Folge hat. Es sind auch stufenlose Drehzahlregelungen bei Pumpen für flüssige und gasförmige MedienAnother disadvantage of the known quantity limiting devices is that due to attachments to the subsequent system, such as a heat exchanger, pressure increases occur in the systems, which have a negative effect on the control behavior of the float and thus on the Mengenbegrenzungseinrichtung. So z. For example, this pressure increase leads to jamming or fluttering of the float, which has inaccuracies in the flow rate result. There are also stepless speed controls for pumps for liquid and gaseous media

mittels Wechsel- oder Drehstrommotoren zur Konstanthaltung des Drucks bekannt, bei denen die Regelung elektrisch durch Halbleiterbauelemente erfolgt und der Meßwert über einen Druckmeßumformer erfaßt wird. Diese Einrichtungen sind in mehreren Variationen bekannt und arbeiten ausschließlich mit Druck bzw. Differenzdruckmessung und werden für konstante Förderdrücke von Flüssigkeiten eingesetzt, bei denen die Fördermenge unberücksichtigt bleibt. Für Anlagen, insbesondere dann, wenn sich der Strömungswiderstand in einer Nachfolgeanlage verändert, sind diese Einrichtungen nicht anwendbar, da sich trotzdem die Fördermenge ändert.by means of AC or AC motors for keeping the pressure constant, in which the control is carried out electrically by semiconductor components and the measured value is detected by a pressure transducer. These devices are known in several variations and work exclusively with pressure or differential pressure measurement and are used for constant discharge pressures of liquids, in which the flow rate is disregarded. For systems, especially when the flow resistance changes in a successor plant, these facilities are not applicable, since still changes the flow rate.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist, eine Einrichtung zum Konstanthalten einer Fördermenge, vorzugsweise für druckabhängige Anlagen zu schaffen, die in eine Anlage zur thermischen Behandlung von flüssigen Medien, vorzugsweise Milch, Anwendung findet, die in den chemischen Reinigungskreislauf einbezogen werden kann und eine Erhöhung der Durchsatzmenge pro Zeiteinheit während des chemischen Kreislaufes ermöglicht und die gewährleistet, daß durch Druckveränderungen in der nachfolgenden Anlage die erforderliche Durchsatzmenge pro Zeiteinheit während der thermischen Behandlung von durchströmenden Produkten konstant gehalten wird.The aim of the invention is to provide a means for keeping constant a flow rate, preferably for pressure-dependent systems, which finds application in a plant for the thermal treatment of liquid media, preferably milk, which can be included in the chemical cleaning cycle and an increase in the flow rate per Time unit allows during the chemical cycle and ensures that the required flow rate per unit time during the thermal treatment of flowing through products is kept constant by pressure changes in the subsequent system.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, in der frei wählbare Durchsatzmengen pro Zeiteinheit einstellbar sind und die auftretende Druckveränderungen in einer Durchflußanlage, die mit einer Kreiselradpumpe mit einer bestimmten Durchsatzmenge pro Zeiteinheit betrieben wird, durch Kontrolle der Durchsatzmenge und deren Regelung, unabhängig von sich einzustellenden Druckverhältnissen, konstant zu halten. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß in der Rohrleitung zwischen einer Anlage, vorzugsweise einer Pasteurisierungsanlage von Milch und einer mit einem Induktionsmotor betriebenen Pumpe, ein druckunabhängiger Mengenmesser, vorzugsweise Wirbeldurchflußmesser, angeordnet ist, der mittels eines Gebers und einem Regler mit einem Drehstromfrequenzumrichter elektrisch verbunden ist, der in Abhängigkeit der Fördermenge der Pumpe die Drehzahl des Induktionsmotors durch Veränderung der Frequenz einstellt. Aus wirtschaftlichen und technischen Gründen ist es zweckmäßig, als Induktionsmotor einen Drehstromasynchronkurzschlußläufermotor einzusetzen, da dieser eine ausreichende Regelgenauigkeit über die Veränderung der Frequenz gewährleistet, die zum Betreiben derartiger Nachfolgeanlagen in der Molkereiindustrie ausreichend sind. Sollte aus irgendwelchen Gründen eine höhere Regelgenauigkeit notwendig sein, als es mit einem Drehstromasynchronkurzschlußläufermotor möglich ist, ist es zweckmäßig, einen Drehstromsynchronmotor als Antriebsaggregat für die Pumpe einzusetzen.The invention has for its object to provide a device in which freely selectable flow rates per unit time are adjustable and the pressure changes occurring in a flow, which is operated by a centrifugal pump with a certain flow rate per unit time, by controlling the flow rate and their regulation, regardless of the pressure conditions to be set to keep constant. According to the invention this is achieved in that in the pipeline between a plant, preferably a pasteurization plant of milk and operated with an induction motor pump, a pressure-independent flow meter, preferably Vorbeldurchflußmesser is arranged, which is electrically connected by means of a transmitter and a controller with a three-phase inverter , which adjusts the speed of the induction motor by changing the frequency depending on the flow rate of the pump. For economic and technical reasons, it is expedient to use a three-phase asynchronous short-circuit motor as an induction motor, since this ensures sufficient control accuracy on the change in frequency, which are sufficient for operating such successor plants in the dairy industry. If, for some reason, a higher control accuracy is necessary than is possible with a three-phase asynchronous short-circuit motor, it is expedient to use a three-phase synchronous motor as the drive unit for the pump.

Mit der erfinderischen Lösung wird erreicht, daß durch die druckunabhängige Messung der Durchsatzmenge pro Zeiteinheit in der Rohrleitung zur nachfolgenden Anlage die Fördermenge über.den gesamten Betriebszeitraum der Anlage, unabhängig von sich einzustellenden Druckverhältnissen, in der nachfolgenden Anlage, konstant gehalten werden kann. Gleichzeitig wird gewährleistet, daß durch Veränderung der Frequenzeinstellung am Drehstromfrequenzumrichter die für die gewünschte Durchsatzmenge pro Zeiteinheit entsprechende Drehzahl der Pumpe eingestellt werden kann, so daß diese erfinderische Mengenbegrenzungseinrichtung ermöglicht, daß entsprechend dem zu fahrenden Programm der Anlage die gewünschte Durchsatzmenge pro Zeiteinheit frei wählbar eingestellt werden kann und gleichzeitig garantiert ist, daß für die entsprechend gewünschte Durchsatzmenge pro Zeiteinheit der Förderstrom durch die Nachfolgeeinheit während des Betreibens konstant gehalten wird. Folglich ist es also möglich, die für die chemische Reinigung erhöhte Durchsatzmenge für die Anlage mit dieser erfinderischen Mengenbegrenzungseinrichtung einzustellen, so daß diese in die chemische Umlaufreinigung der Anlage einbezogen werden kann, d. h., daß der gleiche Reinigungsgrad in der Mengenbegrenzungseinrichtung wie in der Gesamtanlage erreicht wird. Damit sind die Ursachen zur Bildung von Bakterienherden in der Mengenbegrenzungseinrichtung ausgeschlossen und auf eine zusätzliche nachfolgende manuelle Reinigung der Mengenbegrenzungseinrichtung kann verzichtet werden.With the inventive solution it is achieved that can be kept constant by the pressure-independent measurement of the flow rate per unit time in the pipeline to the subsequent system, the flow over the entire operating period of the system, regardless of the pressure conditions to be set in the following system. At the same time it is ensured that by changing the frequency setting on the Drehstromfrequenzumrichter for the desired flow rate per unit time corresponding speed of the pump can be adjusted, so that this inventive flow limiting device allows the desired flow rate per unit of time can be set freely selectable according to the program to be run can and at the same time it is guaranteed that for the corresponding desired flow rate per unit time of the flow rate is kept constant by the successor unit during operation. Consequently, it is possible to set the increased throughput for the chemical cleaning throughput for the plant with this inventive quantity limiting device, so that it can be included in the chemical circulation cleaning of the plant, d. h., That the same degree of purification is achieved in the flow restrictor as in the entire system. Thus, the causes for the formation of bacterial herds in the quantity limiting device are excluded and an additional subsequent manual cleaning of the quantity limiting device can be dispensed with.

embodiment

Die beigefügte Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung. Wie in der Zeichnung dargestellt, ist das Vorlaufgefäß 1 mit der Pumpe 2 verbunden, wobei die Pumpe 2 über einen Drehstomasynchronkurzschlußläufermotor (in der Zeichnung nicht zu sehen) betrieben wird. Die Pumpe 2 ist über die Rohrleitung 4 mit der nachfolgenden druckabhängigen Anlage 3, vorzugsweise eine Pasteurisierungsanlage für Milch, verbunden. In der Rohrleitung 4 zwischen der Pumpe 2 und der druckabhängigen Anlage 3 ist ein druckunabhängiger Mengenmesser 5, vorzugsweise ein Wirbeldurchflußmesser, vorgesehen, der mittels einem Geber 6 und einem Regler 7, mit einem Drehstromfrequenzumrichter 8 elektrisch verbunden ist, der in Abhängigkeit der Fördermenge der Pumpe 2 die Frequenz des Drehstromasynchronkurzschlußläufermotors und damit die Drehzahl des Motors der Pumpe 2 einstellt. Die Stromversorgung zum Drehstromfrequenzumrichter 8 erfolgt über die Stromzuführungsleitung 9. Von dem Vorlaufgefäß 1 wird mittels der Pumpe 2 die Milch durch eine Rohrleitung 4 zu der Anlage 3, vorzugsweise einer Pasteurisierungsanlage gefördert. Durch den in der Rohrleitung 4 zwischen der Pumpe 2 und der druckabhängigen Anlage 3 angeordneten druckunabhängigen Mengenmesser 5 wird die durchströmende Milch pro Zeiteinheit kontinuierlich während des gesamten Betriebes der Anlage gemessen. Das Ergebnis des druckunabhängigen Mengenmessers 5 wird durch den Geber 6 in ein Signal umgesetzt und dem Regler 7 zugeführt. Der Regler 7 vergleicht den eingegebenen Sollwert mit dem vom Signal signalisierten Istwert. Weicht der -Istwert von dem Sollwert ab, erfolgt ein Signal auf dem Drehstromfrequenzumrichter 8 und dieser verändert entsprechend ties Differenzwertes die Frequenz des Drehstromasynchronkurzschlußläufermotors und damit die Drehzahl der Pumpe 2, so daß sich unmittelbar die eingestellte Förderleistung und damit eine konstante Fördermenge, unabhängig von den auftretenden Druckverhältnissen in der nachfolgenden Anlage 3 einstellt.The attached drawing shows a schematic representation of the device according to the invention. As shown in the drawing, the Vorlaufgefäß 1 is connected to the pump 2, wherein the pump 2 via a Drehstomasynchronkurzschlußläufermotor (not visible in the drawing) is operated. The pump 2 is connected via the pipe 4 with the subsequent pressure-dependent system 3, preferably a pasteurizer for milk. In the pipe 4 between the pump 2 and the pressure-dependent system 3, a pressure-independent flow meter 5, preferably a Vorbeldurchflußmesser provided, which is electrically connected by means of a transmitter 6 and a controller 7, with a three-phase inverter 8, depending on the flow rate of the pump 2 sets the frequency of the three-phase asynchronous Kurzschlußläufläufotors and thus the speed of the motor of the pump 2. The power to the three-phase frequency converter 8 via the power supply line 9. From the supply vessel 1 by means of the pump 2, the milk is conveyed through a pipe 4 to the plant 3, preferably a pasteurization. By arranged in the pipe 4 between the pump 2 and the pressure-dependent system 3 pressure-independent flow meter 5, the milk flowing through per unit time is measured continuously during the entire operation of the system. The result of the pressure-independent flow meter 5 is converted by the encoder 6 into a signal and fed to the controller 7. Controller 7 compares the entered setpoint with the actual value signaled by the signal. Gives way - the actual value from the desired value, a signal is performed on the AC Drive 8 and this changed according ties difference value the frequency of the Drehstromasynchronkurzschlußläufermotors and thus the speed of the pump 2, so that immediately the set flow rate and thus a constant flow rate, regardless of the occurring pressure conditions in the following Appendix 3 sets.

Mit dieser erfinderischen Lösung wird garantiert, daß über die gesamte Zeit des Betreibens der Anlage einschließlich der chemischen Reinigung die je nach Prozeßablauf vorgewählten Durchsatzmengen pro Zeiteinheit, unabhängig von störenden Einflüssen hinsichtlich Druckveränderungen in den nachfolgenden Einrichtungen der Anlage 3, konstant gehalten werden. Darüber hinaus ist es möglich, die gesamte Be- und Verarbeitungsanlage einschließlich der Mengenbegrenzungseinrichtung in den CIP-Reinigungsablauf einzubeziehen, d.h., daß ohne manuelle Reinigung einzelner Teile ein gleichmäßiger Reinheitsgrad der gesamten Be- bzw. Verarbeitungsanlage gewährleistet ist. Gleichzeitig garantiert diese Einrichtung eine absolut störungsfreie Arbeitsweise und Toleranzen in der Fördermenge, die für den vorgesehenen Prozeßablauf absolut unerheblich sind. Auch Energieverluste, die durch Überdimensionierung des Motors und Verlustleistungen in den bisher bekannten Mengenbegrenzungseinrichtungen zu verzeichnen sind, werden vermieden, da über die Regelung mit der Frequenz der Drehstromasynchronkurzschlußläufermotor nur soviel elektrische Energie zieht, wie sie für die Förderung des Produktes aus dem Vorlaufgefäß 1 zur Anlage 3 unbedingt notwendig ist, was die Be-und Verarbeitüngsanlage energiewirtschaftlich freundlich gestaltet.With this inventive solution is guaranteed that over the entire time of operation of the system including the dry cleaning the preselected depending on the process flow throughput per unit time, regardless of disturbing influences on pressure changes in the following facilities of Appendix 3, are kept constant. Moreover, it is possible to include the entire processing and processing plant, including the flow restrictor, in the CIP cleaning operation, i.e., to ensure a uniform degree of purity of the entire processing plant without manual cleaning of individual parts. At the same time this device guarantees an absolutely trouble-free operation and tolerances in the flow rate, which are absolutely irrelevant for the intended process. Also, energy losses that are recorded by overdimensioning of the engine and power losses in the previously known Mengenbegrenzungseinrichtungen be avoided because on the control with the frequency of Drehstromasynchronkurzschlußläufermotor only draws as much electrical energy as they for the promotion of the product from the Vorlaufgefäß 1 to the plant 3 is absolutely necessary, which makes the loading and processing plant energy-friendly.

Claims

1. means for keeping constant a flow rate, preferably for pressure-dependent systems per unit time preferably for processing and processing plants of the dairy industry, characterized in that in the pipeline (4) between the plant (3) and a driven with an induction motor pump (2) pressure-independent flow meter (5) is arranged, which is electrically connected via a transmitter (6) and a controller (7) with a Drehstromfrequenzumrichter (8) which adjusts the speed of the induction motor by changing the frequency depending on the flow rate of the pump (2) ,

2. Device according to claim 1, characterized in that for driving the pump (2) a Drehstromasynchronkurzschlußläufermotor is used.

3. Device nacb claim 1, characterized in that the pressure-independent flow meter (5) is designed as a vortex flow meter.

4. Device according to claim 1, characterized in that the delivery rate per unit time of the pump (2) at the three-phase frequency converter (8) in dependence on the power consumption of the induction motor is arbitrary.