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Einrichtung zum selbsttätigen Regeln des Mischungsverhältnisses mehrerer
Flüssigkeitsmengen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum selbsttätigen
Regeln der in einem Mischbehälter enthaltenen Flüssigkeitsmenge einer Mischung aus
mehreren Flüssigkeiten bzw. Suspensionen, die in dem Mischbehälter ein bestimmtes,
einstellbares gegenseitiges Mengenverhältnis aufweisen sollen. Die Aufgabe ist z.
B. bei der Versorgung einer Papiermaschine mit einem aus mehreren Komponenten zusammengesetzten
Stoffgemisch flüssiger Einzelkomponenten gegeben, beispielsweise einem Gemisch aus
einer Zellstoffdispersion, einer Holzschliffdispersion und einer Füllstoffdispersion.
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Es sind bereits Einrichtungen zur Lösung dieser Aufgabe bekannt, bei
denen jede Einzelkomponente dem Mischbehälter über eine eigene Fördereinrichtung
zugeführt wird, die auch einen eigenen Antriebsmotor aufweist und bei der die Fördermenge
proportional der Motordrehzahl ist; bei einer Vermehrung oder Verminderung der Entnahme
aus dem Mischbehälter erfolgt in einer elektrischen Regelanlage eine entsprechende
proportionale Drehzahlveränderung aller einzelnen Motorantriebe.
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Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Aufgabe mit einfachen Mitteln,
insbesondere unter Fortfall der genannten Vielzahl von Fördereinrichtungen mit Einzelmotorantrieb
zu lösen, wobei für die Steuerung des Zulaufs der Einzelkomponenten lediglich einstellbare
Drosselorgane verwendet werden.
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Nach der Erfindung weist die Einrichtung zum selbsttätigen Regeln
der in einem Mischbehälter enthaltenen Flüssigkeitsmenge einer Mischung aus mehreren
verhältnisgleichen Flüssigkeitsströmen mit je einem Vorratsbehälter mit Zu- und
Ablauf für die betreffende Flüssigkeitskomponente die NWeinigung folgender Merkmale
auf: a) Für jeden Vorratsbehälter ist ein an sich bekannter Flüssigkeitsstandregler
mit einem Regelventil im Zulauf vorgesehen; b) auch der Mischbehälter ist mit einem
Flüssigkeitsstandregler ausgerüstet, dessen Ausgangssignal als Führungsgröße für
die Flüssigkeits-Standregler an den Vorratsbehältern bei Niveauänderung im Mischbehälter
eine proportionale Niveauänderung in den einzelnen Vorratsbehältern bewirkt; c)
im Ablauf der Vorratsbehälter sind Ventile angeordnet, durch welche das Mischungsverhältnis
der Komponenten von Hand einstellbar ist.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sowie zur Erläuterung ihrer
Einzelheiten und Vorteile sind in der Zeichnung schematisch Beispiele für Anlagen
dargestellt, die mit einer Regeleinrichtung nach der Erfindung ausgerüstet sind.
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A b b. 1 zeigt das Schema einer Anlage in einer vereinfachten Form,
bei der außer der Mischbütte lediglich zwei Standbehälter für Einzelkomponenten
dargestellt sind; die wesentlichen Teile der Anlage sind dabei die Mischbütte 1,
der zugehörige Regler 2, der seinerseits die Sollwerte der beiden Regler 3 und 4
für die Standbehälter 5 und 6 für die Einzelkomponenten beeinflußt. Das Niveau in
den drei Behältern 1, 5 und 6 ist mit 11, 51 und 61 bezeichnet, die Zuflußleitungen
52 zum Behälter 5 und 62 zum Behälter 6 sind mit je einem vom zugehörigen Regler
beeinflußten Drosselorgan 53 und 63 ausgerüstet. Die beiden Abflußleitungen 54 und
64 der beiden Standbehälter 5 und 6 sind dagegen mit einem nur von Hand verstellbaren
Drosselorgan 55 und 65 versehen, während in der Abflußleitung 14 der Mischbütte
1 zur Verbrauchstelle das handbetätigte Drosselorgan 15 angeordnet ist. Zweckmäßig
werden als Drosselorgane Spaltschieber verwendet, die eine sehr genaue Einstellung
der gewünschten Durchflußmenge gestatten.
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Bei der Erläuterung der Regeleinrichtungen sei zunächst von einem
Zeitpunkt ausgegangen, in dem sich die Anlage im Gleichgewicht befindet. Durch die
beiden Leitungen 54 und 64 strömt also der Mischbütte 1 genau so viel
Flüssigkeit zu, wie durch die Leitung 14 entnommen wird. Bei diesem Zustand bleibt
auch das Niveau 11 in der Mischbütte 1 in konstanter Höhe. Wenn nun an der Verbrauchstelle,
zu
der die Leitung 14 führt, ein höherer Bedarf an Stoff auftritt, also beispielsweise
entweder ' mit höherer Maschinengeschwindigkeit gefahren werden soll oder ein Papier
mit höherem Quadratmetergewicht erzeugt werden soll, so öffnet der Maschinenführer
von Hand den Spaltschieber 15 entsprechend mehr als bisher. Die Folge ist
zunächst ein Absinken des Niveaus 11 in der Mischbütte. Diese Niveauänderung
setzt dann die Regelanlage in Tätigkeit, die dafür sorgt, daß das Niveau in den
beiden Standbehältern 5 und 6 so weit ansteigt, bis die Zuflußmenge durch die Rohre
54 und 64 wieder gleich der Abflußmenge im Rohr 14 wird. Ein Änderung in
der Einstellung der Drosselventile 55 und 65 findet dabei nicht statt. Die Menge
der durch diese Drosselstellen durchlaufenden Flüssigkeit ist nämlich proportional
der Höhe des jeweiligen Niveaus im Standbehälter über der zugehörigen Drosselstelle;
ohne jede Abänderung der Stellung in den Spaltschiebern 55 und 65 nimmt also die
Durchflußmenge um' das gewünschte Maß zu, wenn nur das Niveau in den Standgefäßen
5 und 6 proportional höher gerückt wird, also beispielsweise im Standgefäß 5 von
der ursprünglichen Höhe 51 auf die Höhe 51 a und im Standgefäß 6 von der
ursprünglichen Höhe 61 auf die Höhe 61 a.
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Der Regelvorgang spielt sich im einzelnen folgendermaßen ab. In dar
Mischbütte 1 ist im unteren Teil ein Druckmesser 16 angeordnet; der hier gemessene
Wert wird als Istwert dem Regler 2 zugeführt, dessen Aufgabe darin besteht, diesen
Istwert in Sollwerte für die beerden Regler 3 und 4 umzusetzen, die den, beiden
Standgefäßen 5 und 6 zugeordnet sind. Sinkt also beispielsweise das Niveau 11 in
der Mischbütte 1 wegen höherer Abgabe an die Verbrauchstelle ab, so bewirkt die
Druckminderung im Druckmesser 16, daß sich im Regler 3 ein höherer Sollwert
einstellt. Durch Vergleich dieses Sollwertes mit dem vom Druckmesser 56 am Standgefäß
5 gegebenen Istwurt veranlaßt dann der Regler 3 den zum Ventil 53 gehörigen Motor,
dieses Ventil weiter zu öffnen und dadurch das Niveau 51 im Standbehäher 5 so lange
ansteigen zu lassen, bis das Gleichgewicht von Zulauf und Ablauf an der Mischbütte
1 wiederhergestellt ist. Der Regler 2 verändert dabei gleichzeitig die Sollwerte
aller zu den einzelnen Standgefäßen gehörigen Regler in genau proportionaler Weise,
bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel also auch den Regler 4, der seinen
Istwert vom Druckmesser 66 am Standbehälter 6 erhält und den Stellmotor des Ventils
63 dementsprechend beeinflußt. Auf diese einfache Weise ist sichergestellt, daß
das gegenseitige Verhältnis der in die Mischbütte 1 einlaufenden Komponenten völlig
unverändert bleibt, das ursprünglich an den beiden Drosselorganen 55 und 65 von
Hand eingestellt war.
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Während der Regler 2 nur in Tätigkeit tritt, um die Sollwerte
der Regler 3 und 4 und der etwaigen weiteren Regler für weitere Standgefäße
zu ändern, bleiben diese Regler 3 und 4 auch dann in Tätigkeit, wenn bei ihnen keine
Sollwertänderung vorgenommen wird, halten also in an sich bekannter Weise das Niveau
der zugehörigen Standgefäße auf dem durch den Sollwert gegebenen Niveau. Die in
der Zeichnung als Beispiel dargestellte Beeinflussung der Ventile 53 und 63 kann
also auch ohne weiteres ersetzt werden durch eine entsprechende Beeinflussung der
Leistung der zugehörigen Pumpen, also etwa auch der Antriebsmotore dieser Pumpen.
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Der Regler 2 tritt nicht nur in Tätigkeit bei einer Änderung
der Einstellung des Spaltschiebers 15 von Hand, sondern auch wenn einer der
beiden Spaltschieber 55 oder 65 von Hand verstellt wird, urirr etwa die Zusammensetzung
des Stoffgemisches zu ändern. Wird einer dieser beiden Spaltschieber etwas mehr
als bisher geschlossen, so wirkt sich dies auch in einem Absinken des Niveaus 1l
in der Mischbütte 1 aus, worauf der Regler 2 die Sollwerte an den Reglern der Standgefäße
5 und 6 so einstellt, daß die der Mischbütte 1 zufließende Gesamtstoffmenge wieder
gleich mit der durch die Leitung 14 abfließende Stoffmenge ist. Das Verfahren nach
der Erfindung ermöglicht also auch in einer besonders einfachen Weise eine Änderung
des gegenseitigen Verhältnisses der miteinander zu mischenden Komponenten; auch
wenn nur einer der Spaltschieber in den Zuleitungen zur Mischbütte 1 verändert wird,
bleibt das Gegengewicht von Zufluß und Abfluß an der Mischbütte 1 durch die Regelanlage
selbsttätig aufrechterhalten.
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Bei dem in A b b. 1 schematisch gezeigten Beispiel sind die etwa notwendigen
Rühreinrichtungen zur Herbeiführung einer guten Durchmischung und zur Verhinderung
von Absatzerscheinungen nicht mit dargestellt, da für diesen Zweck alle bekannten
Einrichtungen verwendet werden können. In der A b b. 1 ist lediglich mit gestrichelten
Linien noch angedeutet, daß der Mischbütte 1 in an sich bekannter Weise ein
Hochbehälter 7 zugeordnet sein kann, dem der Inhalt der Mischbütte 1 durch eine
Pumpe 71 über die Leitung 72 im Überschuß zugeführt wird, wobei die jeweils überschüssige
Stoffmenge durch die Leitung 73 zur Mischbütte zurückfließt. Dem Ventil 15 wird
dann der Stoff durch das Fallrohr 74 zugeführt, während die unmittelbare Verbindung
14 von der Mischbütte zum Ventil 15 in Fortfall kommt. Das Überlaufgefäß
7 dient nicht nur dazu, den Stoff mit hohem Druck der Verbrauchsstelle zuzuführen;
durch das Umpumpen wird gleichzeitig auch eine gute und ständige Durchmischung der
einzelnen Komponenten gesichert.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in A b b. 2 noch schematisch
ein Ausführungsbeispiel für den der Mischbütte 1 zugeordneten Regler 2 dargestellt.
Hierbei wird der an dem Druckmesser 16 festgestellte Druck auf die Membrandose 21
übertragen, die auf den Hebel 22 einwirkt und deren Druck in der Nullstellung
des Reglers durch die einstellbare Feder 23 ausgeglichen wird; mit der Einstellschraube
24 für diese Feder 23 kann also der Sollwert für die Höhe des Niveaus
11 in der Mischbütte 1 beliebig eingestellt werden. Die vom Hebel 22 gesteuerte
Fahne 25 bewirkt bei einer Druckänderung in der Membrandose 21 eine Drucksteigerung
in einem der beiden Rohre 26, denen ein Druckmittel also Drucköl oder Druckluft
od. ä. ständig zugeführt wird. Je nach der Richtung des Ausschlages der Fahne 25
wird dann durch eine der Membrandosen 27 ein Schalter oder Relais V für den Vorwärtslauf
oder R für den Rückwärtslauf des Motors 28 betätigt. Der Motor 28 treibt gemeinsam
über die Kegelräder 31 und 41 die Einstellung der Sollwerte für die Regler 3 und
4 an. Der gemeinsame Antrieb sichert also, daß die Sollwerte dieser beiden Regler
3 und 4 zwangläufig proportional zueinander bleiben,
wie dies der
Erfindung entspricht. Die Regler 3 und 4
können in ihrer Bauart dem
in A b b. 2 dargestellten Regler 2 entsprechen. Die Bauart und die Wirkungsweise
des in A b b. 2 dargestellten Reglers ist an sich bekannt. Selbstverständlich kann
als Regler auch jede andere bekannte Reglerbauart benutzt werden, die eine proportionale
Änderung der Sollwerte der Regler 3 und 4 zu bewirken vermag. Vorzugsweise
kommen auch pneumatische Regler in Frage, bei denen im Regler 2 der vom Druckmesser
16 ausgehende Istwert in einen durch einen Luftdruck von bestimmter Höhe dargestellten
Sollwert für die Regler 3 und 4 umgesetzt wird und diesen Reglern durch eine gemeinsame
Druckluftleitung zugeführt wird.