DE1519935B2 - Vorrichtung zur selbsttaetigen regelung der feststoffkonzentration der loesung bei der verdampfungskristallisation - Google Patents

Description

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stufe für das dampfdruckabhängige Signal und einem regelung mit Hilfe von Analogierechnern« bekannt Dampfdruckmeßfühler eine an sich bekannte elek- ist, werden in der Zuckerindustrie Analogrechner vertrische oder hydraulisch-pneumatische Analogrechen- wendet, doch besteht das Wesen der Erfindung nicht einheit zur Bestimmung der Siedekurve der Lösung in der gerätetechnischen Anwendung eines Analogvorgesehen ist. 5 rechners an Stelle eines Meßwertumformers, sondern Der Erfindungsgegenstand dient somit der Auf- in der Erkenntnis der Bedeutung der nichtlinearen rechterhaltung eines konstanten Ubersättigungsgrades Beziehung zwischen den Verfahrensgrößen und der einer Lösung, aus der einerseits im allgemeinen bei Schaffung der zweckmäßigen Schaltungsanordnung einem vom atmosphärischen Luftdruck abweichen- zur Durchführung dieser nichtlinearen Regelung. Das den, vorzugsweise geringeren Druck ein bestimmter io vom Funktionsgeber bzw. der Analogrecheneinheit in Teil des Feststoffanteiles der Lösung ständig aus- Abhängigkeit vom Dampfdruck kontinuierlich prakkristallisiert sowie das insbesondere an der Ober- tisch verzögerungsfrei errechnete und insbesondere fläche der Kristalle frei werdende Lösungsmittel aus- der Siedetemperatur der Lösung oder des Lösungsgedampft und in die andererseits gleichzeitig hin- mittels oder der Temperaturdifferenz zwischen Löreichend viel Lösung wieder zugeführt wird. Die ge- 15 sung und Lösungsmittel proportionale Signal kann in sättigte Lösung, bei der zwischen den flüssigen bzw- bekannter Weise in einer Meß- und Vergleichsschalden in Lösung befindlichen Feststoffanteilen und dem tung mit dem gleichzeitig auf Grund kontinuierlicher ungelösten Feststoff Gleichgewicht herrscht, wird empirischer Messung ermittelten Signal verglichen hierbei in einen möglichst konstanten Übersättigungs- werden, das insbesondere der jeweiligen Lösungszustand übergeführt, aus dem eine besonders gleich- 20 temperatur proportional ist. Das Vergleichsergebnis mäßige Auskristallisation des Feststoffanteiles und aus den durch Rechnung sowie durch Messung erdadurch die Lieferung eines qualitätsmäßig besonders mittelten Temperatur- bzw. Temperaturdifferenzwerhochwertigen Feststoffproduktes möglich ist. ; ten wird als Regelabweichung, also als Abweichung . Dazu wird in schon bekannter Weise ein dem je- des Ist-Wertes vom Soll-Wert der Regelgröße, einem weils herrschenden Dampfdruck entsprechendes Si- 25 nachgeschalteten Regler zugeführt, der mittels eines gnal vom Ausgang eines Signal- bzw. Meßwertgebers Stellantriebes, wie z. B. eines Motors, ein Stellglied, abgeleitet, der im wesentlichen aus einem Dampf- beispielsweise eine Regelklappe in der Zuleitung für drückmeßfühler bzw. einem unbeeinträchtigt oder die Lösung, entsprechend verstellt, so daß die Regelunabhängig vom Atmosphärendruck den Dampf- abweichung durch entsprechend geregelte Zufuhr von drück demnach absolut messenden Dampfdruckmes- 30 Lösung den Betrag Null annimmt, d. h. der Ist-Wert ser. sowie aus einem Meßumformer und gegebenen- der Regelgröße auf den Soll-Wert bzw. den momenf alls aus einem Meßverstärker gebildet ist. Solche als tanen Wert der Führungsgröße gebracht wird.
Absolutdruckmeßformer oder kurz Druckmesser be- Ein Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht zeichnete Signalgeber sind bei vorzugsweise unter- insbesondere darin, daß bei Änderung des Dampfhalb des atmosphärischen Druckes arbeitenden Ein- 35 druckes (z. B. durch Schwankungen der Vakuumrichtungen zur Gewinnung von Feststoffen durch pumpleistung) ein die entsprechende Siedepunktände-Kristallisation für die Signalbildung zwecks manueller rung des Lösungsmittels genau wiedergebendes Signal oder selbsttätiger Konstanthaltung des absolut ge- praktisch sofort geliefert wird, wogegen bei mit messenen bzw. geregelten Dampfdruckes vorgesehen. Steuerkochern ausgerüsteten Einrichtungen die dem Die vom Absolutdruckmeßumformer gelieferte, dem 4° geänderten Dampfdruckwert entsprechende Lösungsmomentanen Dampfdruck proportionale, d. h. von mitteltemperatur erst nach einem relativ großen Zeitder Eingangsgröße linear abhängende Ausgangsgröße Intervall zur Verfügung steht.

wird in Ausführung der Erfindung wenigstens einer Bei der durch die USA.-Patentschrift 2 748 849 an-Analogrecheneinheit zugeführt, die einen Vorzugs- gegebenen Einrichtung ergibt sich dadurch, daß die weise der jeweils herrschenden Siedetemperatur des 45 tatsächliche, mit steigendem Druck immer flacher Lösungsmittels oder der Lösung oder der Tempera- werdende, gegen die P-Achse gekrümmte Temperaturdifferenz der beiden letztgenannten Siedetempera- tur-Dampfdruckkurve durch eine von einem pneuturen entsprechenden Wert der Siedekurve des Lö- matischen Meßwertumformer mit linearer Kennlinie sungsmittels oder der Lösung oder der Differenzkurve gelieferte Tangente im Betriebspunkt ersetzt wird, dieser beiden Kurven in Form eines elektrischen Si- 5° daß eine zu hohe Lösungsmitteltemperatur vorgegnals praktisch verzögerungsfrei nachbildet. Im we- täuscht wird. In beiden Fällen arbeitet die Einrichsentlichen ersetzt demnach der insbesondere als Ana- tung während einer gewissen Zeit oder während der logrecheneinheit ausgebildete Funktionsgeber sowohl gesamten Dauer der Dampfdruckänderung in einem den vorhin beschriebenen Steuerkocher als auch den nicht optimalen Betriebszustand, was bei den heute in der USA.-Patentschrift 2 748 849 angegebenen, mit 55 üblichen hochleistungsfähigen Einrichtungen zu grolinearer Kennlinie arbeitenden pneumatischen Meß- ßen quantitativen oder qualitativen Einbußen führt, wertumformer, die zur Aufrechterhaltung eines wähl- Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht sobar bestimmten Konzentrationszustandes einer Lö- mit bei Einwirkung von nicht näher beschriebenen sung für die fortlaufende Bestimmung der als Be- Störgrößen, die eine Änderung des Dampfdruckes zugsgröße dienenden Siedetemperatur des Lösungs- 60 und in weiterer Folge der Lösungskonzentration bzw. mittels verwendet wurden. Lösungsübersättigung und dadurch der Kristallbil-■ ; Die Analogrecheneinheit besteht vorteilhaft aus dung zur Folge haben können, ein so rechtzeitiges einer aus W. Oppelt, »Kleines Handbuch techr Eingreifen der Regeleinwirkung, daß stets ein optimal nischer Regelvorgänge« (1960) bekannten Dioden- regelmäßiges Kristallwachstum gewährleistet ist. Dieschaltung, die die Dampfdruckkurve in Form eines 65 ser vorteilhafte Kristallisationsprozeß resultiert im Polygonzuges nachbildet. · wesentlichen aus der relativ. kurzen rechnerischen .,Wie aus der Zeitschrift für die Zuckerindustrie 10, Ermittlungszeit, der Werte der Führungsgröße, wie Nr. 3 (März 1960), S. 155, linke Spalte »Verfahrens- z. B. der Siedetemperatur de.r.Lösving'.ials Funktion

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der Lösungsübersättigung, oder der Bezugsgröße, wie Δ ϋ bezeichnet. Aus F i g. 1 ist demnach zu entneh-

insbesondere der Siedetemperatur des Lösungsmittels, men, daß der bei einem bestimmten Dampfdruck

welche Größen zur Aufrechterhaltung einer unab- (z. B. c) ermittelte Siedepunkt der Lösung um die

hängig vorgebbaren Lösungsübersättigung in Abhän- Temperaturdifferenz Δ ■& höher als der Siedepunkt des

gigkeit von dem beim zu regelnden Kristallisations- 5 Lösungsmittels liegt.

prozeß herrschenden Dampfdruck mittels elektro- In F i g. 2 ist in einem Temperatur-Löslichkeitsdia-

nischer Recheneinheiten ermittelt werden. gramm beispielsweise das Zustandsgebiet der Lö-

Der Erfindungsgegenstand ist nun mittels der in sungsübersättigung einer Lösung, d. h. die zwischen

den Zeichnungen abgebildeten Ausführungsbeispiele der Löslichkeitskurve LK und der Uberlöslichkeits-

im einzelnen dargestellt und gleichzeitig näher be- ίο kurve OLK liegende metastabile Zone durch Schraf-

schrieben. F i g. 1 zeigt hierbei in einem Druck-Tem- fur hervorgehoben.

peraturdiagramm die Siedekurve eines Lösungsmittels Fig. 3 zeigt zur Darlegung des Standes der Tech- und einer zugehörigen Lösung, während in F i g. 2 in nik eine schematische Übersicht eines gebräuchlichen einem Temperatur-Löslichkeitsdiagramm ein Beispiel Vakuum-Kochapparates mit Steuerkocher und Reeiner metastabilen Zone einer Lösung wiedergegeben 15 gelteil, wie er z. B. bei der Zuckergewinnung verwenist. In F i g. 3 ist eine schematische Übersicht einer det wird. Der Vakuum-Kochapparat besteht hierbei Regelstrecke, insbesondere eines bei der Zuckerher- im wesentlichen aus einem luftdicht abgeschlossenen, stellung gebräuchlichen Kristallisators mit ange- annähernd zylindrischen, vorwiegend stehenden Kochflanschtem Steuerkocher und einem Regler bekannter gefäß 13, das etwa für ein gewichtsmäßiges Fas-Ausführung dargestellt. In F i g. 4 ist das Blockschalt- 20 sungsvermögen von beispielsweise 50 t ausgelegt ist. bild eines Reglers einer in F i g. 5 schematisch abge- Im Kochgefäß 13 ist ein Heizkörper 14 angeordnet, bildeten Variante einer Regelstrecke der erfindungs- Dieser besitzt eine Oberfläche von etwa 300 m². Der gemäßen Einrichtung wiedergegeben, während in den Heizkörper 14 wird im allgemeinen mittels Brüden, F i g. 6 a und 6 b in Temperatur-Zeitdiagrammen die den Lösungswasserabdämpfen einer saft- und dampfbei Dampfdruckänderungen mittels eines Steuer- 35 seitig vorgeschalteten Verdampfstation beheizt. Für kochers laufend empirisch ermittelten Werte durch die Beheizung des am Kochgefäß 13 mittels eines die Siedekurve des Lösungsmittels (I strichliert) sowie Rohres angeflanschten Steuerkochers 2' ist ein sepadie mit Hilfe eines Thermofühlers ständig erfaßten rater Heizkörper 15 vorgesehen. Die Lösungsmittel-Werte mittels der Siedekurve der Lösung (II) abge- zuleitung des Steuerkochers 2' (z. B. für das Lösungsbildet und die unter Verwendung einer Analog- 30 mittel Wasser) ist mit 16 bezeichnet. Die Zuleitung recheneinheit rechnerisch sich ergebenden Werte mit- für die einzukochende, aus Dicksaft und gelösten tels der Siedekurve des Lösungsmittels (I voll ausge- Produkten bestehende Lösung ist mit 17 benannt, zogen) festgehalten sind, um beispielsweise das vor- Der zu verarbeitende Inhalt bzw. das Füllgut im teilhafte Regelverhalten des Erfindungsgegenstandes Kochgefäß 13 ist mit 18 benannt. Der Auslaß für das zu erläutern. F i g. 7 zeigt das Blockschaltbild des 35 auszudampfende Lösungsmittel ist mit 19 bezeichnet. Reglers einer in F i g. 9 im Prinzip in Form einer Der bei der Zuckergewinnung chargenweise erfol-Regelstrecke skizzierten weiteren Ausführung der Er- gende Kochprozeß erfolgt bekanntlich bei einem findung, wobei in F i g. 8 in einem Druck-Tempera- Druck von etwa 260 mbar oder etwa 200 Torr. Dieturdifferenz-Diagramm die in Abhängigkeit vom Grad ser wird insbesondere dadurch erzeugt, daß die konder Übersättigung (O) bzw. vom Feststoffgehalt (⁰Bx) 40 densierbaren Dämpfe, somit die Brüden des überder Lösung als Führungsgröße dienende Temperatur- schüssigen Lösungswassers, durch den Auslaß 19 abdifferenz zwischen Lösungsmittel und Lösungstempe- gesaugt und niedergeschlagen werden, während der ratur in Abhängigkeit vom absolut gemessenen geringe Gasanteil im Kochgefäß 13 durch Wasser-Dampfdruck dargestellt ist. In Fig. 10 ist das Block- ringpumpen entfernt wird. Im Kochgefäß 13 werden schaltbild des Reglers einer in F i g. 12 gezeigten 45 nun bei der Zuckergewinnung im allgemeinen drei bis modifizierten Ausführung der in Fig. 9. abgebildeten. vier Produkte verschiedener Qualität ausgekocht, wo-Variante wiedergegeben, wobei in Fig. 11 die in bei für jedes Produkt mehrere Vakuum-Kochapparate einem Druck-Temperaturdiagramm in Abhängigkeit vorgesehen sind. Hierbei wird als erstes Produkt entvon der Übersättigung (Ü) bzw. vom Feststoffgehalt weder Dicksaft verkocht, wie diesen die Verdampf- (⁰Bx) der Lösung beispielsweise sich ergebenden 50 station liefert, oder es wird eine Mischung aus Dick-Siedekurven (II) der Lösung dargestellt sind. F i g. 13 saft und Klären, das sind konzentrierte Zuckerlösungibt eine Kurve (z. B. funktionaler Zusammenhang gen, die sogenannte Einheitskläre, verarbeitet. Hier zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangsgröße sei kurz darauf hingewiesen, daß zur Dicksaftgeeines Funktionsgebers) sowie deren mittels eines winnung vorerst die Rübenschnitte ausgelaugt und Polygonzuges hergestellte Approximation wieder, 55 dadurch Rohsaft gewonnen wird. Durch ein Scheidewährend in der F i g. 14 a ein Beispiel eines speziellen verfahren mittels gelöschtem Kalk und Kohlendioxyd Eingangs- Ausgangs-Größendiagramms und in wird daraus der Dünnsaft gewonnen, der gereinigt in Fig. 14 b eine die im vorgenannten Diagramm ab- der Verdampf station zum Dicksaft verarbeitet wird, gebildete Funktion verifizierenden Diodenschaltung Beim Kochvorgang, der im beispielsweise beschriebedargestellt ist. In Fig. 15 ist schließlich ein Ausfüh- 60 nen Zuckergewinnungsverfahren der Aufrechterhalrungsbeispiel einer in der erfindungsgemäßen Ein- tung eines Kristallisationsprozesses dient, fällt die sorichtung zur Anwendung gelangenden Analogrechen- genannte Füllmasse an, die im wesentlichen aus einheit im Prinzip wiedergegeben. einem Gemisch von Zucker-Kristallanteil und Mutter-In F i g. 1 ist in einem Temperatur-Druckdiagramm lösung (Sirup) besteht. Dieses Gemisch wird durch das Siedeverhalten einer Lösung und des Lösungs- 65 Zentrifugieren in die beiden letztgenannten Anteile mittels an Hand eines Beispieles erklärt. Hierbei ist getrennt. Klären werden endlich durch Auflösen der die Siedekurve der Lösung mit II, die Siedekurve des einzelnen Kristallanteile (Produkte) gewonnen, indem Lösungsmittels mit I und die Siedepunkterhöhung mit z. B. die erste Kläre aus dem ersten Produkt, die

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zweite Kläre aus dem zweiten Produkt usw. herge- zugeführt und mittels einer daraus gewonnenen Stellstellt wird. größe y, der Ausgangsgröße des Reglers bzw. der

Das in F i g. 3 dargestellte Kochgefäß 13 ist samt Eingangsgröße der Regelstrecke (das ist der Teil einer den im einzelnen bisher nicht näher erläuterten übri- Anlage, der den aufgabengemäß zu beeinflussenden gen Einrichtungsteüen für die Gewinnung eines rei- 5 Abschnitt des Wirkungsweges enthält, längs dessen nen Produktes, insbesondere eines Erstproduktes aus die den Vorgang des Regeins bestimmenden Wirkun-Dicksaft und/oder Einheitskläre vorgesehen. Die am gen übertragen werden), durch einen Stellantrieb 11, Kochprozeß beteiligten Produkte und nicht näher z. B. einen Motor, ein in der Zuleitung 17 des Kochaufgezählten Medien können in einer Charge eine gefäßes 13 angeordnetes Stellglied 12, insbesondere Menge bis zu 70 t an eingezogenem Saft umfassen. io eine Regelklappe, derart betätigt, daß die Regel-In dieser Menge sind etwa 62 °/o Zuckeranteile (Sac- abweichung x_w durch entsprechende Zufuhr von Saft charose), 35°/o Wasser und ein Rest an Fremd- bzw. bzw. Lösung auf den Betrag Null zurückgeführt und Nichtzuckerstoffen enthalten. Der Dampfdruck im dadurch die Konzentration der siedenden Lösung Kochgefäß 13 wird bis auf etwa 250 mbar oder etwa selbsttätig entsprechend geregelt wird.
100 Torr abgesenkt, während der Druck des Heiz- 15 In Fig. 4 ist nun das Blockschaltbild einer erfindampfes (Sattdampf) 0,3 bis 1,2 atü betragen kann. dungsgemäßen Reglervariante bzw. Regeleinrichtung Da die Erzeugung des Vakuums im Kochgefäß 13 so- dargestellt, die alle Übertragungsglieder imWirkungswie der Heizbrüden (Lösungswasserabdämpfe) für die weg (dem Weg, längs dessen die einen Vorgang des Beheizung des Kochgefäßes 13 Schwankungen unter- Regeins bestimmenden Wirkungen übertragen werliegt, ist es gebräuchlich, den Dampfdruck hinreichend 20 den) umfaßt, die für die aufgabengemäße Beeinfluskonstant zu halten, indem insbesondere die Siede- sung der Regelstrecke über das Stellglied vorgesehen punktserhöhung der Lösung gegenüber dem Siede- sind. Das letztgenannte Blockschaltbild betrifft inspunkt des Lösungsmittels als Istwert (das ist der besondere einen Festwertregler, der in F i g. 5 im Zu-Wert, den die Größe oder das Signal im betrachteten sammenwirken mit der Regelstrecke abgebildet ist. Zeitpunkt tatsächlich hat) der Regelgröße zum 25 Dieser erfindungsgemäßen Ausführung der Einrich-Zwecke des Regeins erfaßt und die Regelung als tung zur Regelung der Konzentration einer siedenden Festwertregelung ausgeführt wird, indem der Soll- Lösung ist wie auch den nachfolgend beschriebenen wert (das ist der Wert, den die Größe oder das Si- Varianten der Erfindung jeweils ein Regler zugrunde gnal im betrachteten Zeitpunkt unter festgelegten Be- gelegt, dessen Übertragungsglieder aus elektrischen dingungen haben soll) der Regelgröße unveränderlich 30 Geräten oder Gerätsätzen bestehen. Als wesentliches vorgeschrieben ist. Merkmal der Erfindungsvariante gemäß Fig. 4

Für die Messung der Siedetemperatur #_{£ ist} des Lö- bzw. 5 ist hervorzuheben, daß die in bzw. gemäß sungsmittels, insbesondere Wasser, ist nun in dem im F i g. 3 zur Illustration des Standes der Technik ab-Steuerkocher 2' befindlichen Wasser, das unter dem gebildeten bzw. beschriebenen Einrichtungsteile für gleichen Dampfdruck wie das Füllgut 18 im Koch- 35 die laufende Ermittlung der Siedetemperatur des Lögef äß 13 steht, ein Thermo- bzw. Temperaturfühler 1' sungsmittels, nämlich der Thermofühler 1', der Steuerangeordnet, der in nicht weiter beschriebener Weise, kocher 2' mit dem Heizkörper 15 und die Lösungsz. B. mittels einer elektrischen Spannung, die Siede- insbesondere Wasserzuleitung 16 durch die nachstetemperatur &_Ilst des Lösungsmittels als proportionale hend aufgezählten Einrichtungsteile, nämlich einen Bezugsgröße X₁ liefert, die einer aus einer Meßschal- 40 Dampfdruckmeßfühler 1, einen diesem Fühler 1 nachtung bestehenden Vergleichsstufe 6 zugeführt wird. geschalteten und den jeweiligen absolut gemessenen Die Siedetemperatur &_{n ist} der Lösung hingegen wird Dampfdruck in ein proportionales (~P_a&_s) Signal mittels eines Thermo- bzw. Temperaturfühlers 5 er- umsetzenden elektrischen Meßumformer 2, der mitfaßt, der im Zusammenwirken mit der übrigen Meß- tels des vorgenannten Fühlers 1 den jeweiligen Dampfvorrichtung ebenfalls, vorzugsweise mittels einer elek- 45 druck in Form eines elektrischen Signals liefert, sotrischen Spannung, eine bezüglich der Lösungstempe- wie durch einen vom Meßumformer 2 beaufschlagten, ratur &_{n ist} proportionale geregelte Größe x_n erzeugt, als Analogrecheneinheit 3 ausgebildeten Funktionsdie zum Vergleich mit der vorgenannten Bezugs- geber ersetzt sind, der das vom Meßumformer 2 gegröße X₁ ebenfalls der Vergleichsstufe 6 zugeleitet lieferte Signal vorzugsweise als eingeprägtes, d. h. in wird. Das durch Differenzbildung aus der geregelten 50 bestimmten Grenzen von Spannungsschwankungen, Größe x_n und der Bezugsgröße X₁ gewonnene und der Alterung der elektrischen Bauelemente und insder Siedepunktserhöhung der Lösung gegenüber dem besondere vom Widerstand des Ausgangskreises des Siedepunkt des Lösungsmittels bzw. der Differenz der Meßumformers bzw. -Verstärkers 2 unbeeinträchtig-Siedepunkte von Lösung und Lösungsmittel propor- tes Gleichstromsignal umsetzt und dadurch den jetionale Signal des die Regelgröße χ bildenden Diffe- 55 weiligen Meßwert des Dampfdruckmeßfühlers 1 entrenzwertes Δ ft_ist wird nun einer ebenfalls aus einer sprechend dem diesem Dampfdruckwert zugeordne-Meßschaltung bestehenden Vergleichsstufe 8 züge- ten Bildpunkt der bekannten Siedekurve des Lösungsführt. Diese Vergleichsstufe 8 ist außerdem mit einem mittels, insbesondere Wasser, in ein der Siedetempedurch einen Sollwert-Geber 7 insbesondere in Form ratur des Lösungsmittels ^₁ proportionales, als Beeiner Spannung, gelieferten Signal eines als Füh- 60 zugsgröße^j dienendes Gleichstromsignal umformt, rungsgröße x_K dienenden Differenzwertes Δ &_soU be- das der nachgeschalteten, aus einer Meßschaltung beaufschlagt. Durch Vergleich bzw. Differenzbildung stehenden Vergleichsstufe 6 zugeleitet wird,
der beiden den Differenzwerten Δ &_ί$ί und ϋ·Δ_50ί1 ent- Die Siedetemperatur &_{n (S/} der Lösung hingegen sprechenden Signale wird die Regelabweichung x_w ge- wird in vorbeschriebener Weise wieder mittels eines wonnen, wobei unter der Regelabweichung die Ab- 65 Thermo- bzw. Temperaturfühlers 5 erfaßt, der gemäß weichung des Istwertes vom Sollwert der Regelgröße der Ausführung nach Fig. 4 bzw. 5 aus wenigstens zu verstehen ist. Das Signal der Regelabweichung einem aus Platindraht gebildeten Widerstandsthermowird nun einer Übertrager- und Verstärkerstufe 10 meter besteht, das in einem Zweig einer elektrischen

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Brückenschaltung angeordnet ist. Deren Diagonal- Hilfsenergie erfolgen, so daß die die Informationen spannung wird mittels eines Verstärkers vorzugsweise liefernden Gleichstromsignale ζ. Β. durch äquivalente wieder in einen eingeprägten Strom umgeformt und Informationen liefernde pneumatische Signale ersetzt dadurch die Siedetemperatur &_{n ist} der Lösung wie die werden. Der Einsatz von hydraulisch-pneumatisch armit Hilfe des Dampfdruckmeßfühlers 1, des Meß- 5 beitenden Funktionsgebern ist vor allem zur Verrinumformers 2 sowie der Analogrecheneinheit 3 um- gerung des gerätetechnischen Aufwandes insbesongeformte Lösungsmitteltemperatur ϋ_χ in ein Gleich- dere bei verschiedentlich vorkommenden Reglern mit Stromsignal umgeformt und als geregelte Größe x_n Übertragungsgliedern mit nichtlinearer Übertragungsebenfalls der Vergleichsstufe 6 zugeleitet. In der Ver- charakteristik, d. h. mit nichtlinearer gegenseitiger gleichsstufe 6 wird wieder (analog wie auf Seite 14 io funktionaler Abhängigkeit der Ausgangsgrößen ;t_ai beschrieben) das der Siedetemperatur ^₁ des Lösungs- von den Eingangsgrößen x_ei, besonders vorteilhaft, mittels proportionale Signal, das ist die Bezugs- Hierbei sei darauf hingewiesen, daß ein lineares Übergröße X₁, mit dem der Siedetemperatur #_{n /s/} der Lö- tragungsglied allgemein ein Verhalten aufweist, für sung proportionalen Signal, d. h. mit der geregelten das das Uberlagerungsgesetzt gilt, das für x_&1 als Größe X₁₁, verglichen und dadurch das der Differenz 15 Funktion von x_el also Jt_al = f(x_el) und x_a2 = f(x_e2) A&ist aus der Siedetemperatur #_{n ist} der Lösung und besagt, daß auch die Summe von χ_Λΐ + x_a2 der Siedetemperatur #_t des Lösungsmittels proportio- = f(x_el + x_e2) ist, wobei die x_ei die Eingangsgrößen nale Signal der Regelgröße χ gewonnen. In vorbe- und die x_ai die Ausgangsgrößen des Übertragungsschriebener Weise wird nun das letztgenannte Signal gliedes darstellen (siehe z.B. V. Ferner, Anschauwiedereiner weiteren Vergleichsstufe 8 zugeführt und 20 liehe Regelungstechnik, VEB Verlag, Technik, Berdort insbesondere nach dem Prinzip des Spannungs- lin, 1960, S. 306).

Vergleiches z. B. in einer Brückenschaltung mit dem Der elektrische Funktionsgeber für die Nachbil-Signal des Sollwertes der Differenz Δ ·&_$ο1ι bzw. der dung von Zustandsdiagrammen bzw. Zustandsgrößen Führungsgröße X₁^ eines Sollwertgebers 7 verglichen bietet jedoch gegenüber den mechanischen Ausfüh- und dadurch das Signal der Regelabweichung x_w ge- 25 rungen außer den bekannten Vorteilen der Wartungswonnen, aus dem mittels einer Übertrager- und Ver- freiheit, der entfallenden Abnutzung und der prakstärkerstufe 10 die Stellgröße y gebildet wird, mittels tisch trägheitslosen Einstellung den weiteren Vorteil, der mit Hilfe eines Stellantriebes 11 sowie eines in daß 2. B. mittels eines zusätzlichen Potentiometers der Zuleitung 17 des Kochgefäßes 13 angeordneten Parameterveränderungen vornehmbar sind, wie dies Stellgliedes 12, z. B. eines Ventils, in vorbeschriebe- 30 bei den nachfolgend beschriebenen Ausfühxungsbeiner Weise ein erwünschter Ubersättigungsgrad des spielen des Erfindungsgegenstandes ausgeführt ist, Füllgutes 18 durch geregeltes Nachziehen von Saft die eine einfache Anpassung der erfindungsgemäßen bzw. Lösung in das Kochgefäß 13 aufrechterhalten Einrichtung an die verschiedenen Eigenschaften der werden kann. Rufen nun bei einer Regeleinrichtung zu verarbeitenden Ausgangsstoffe ermöglichen, wodie im Normalfall auftretenden Dampfdruckschwan- 35 gegen bei mechanischen Lösungen zur Nachbildung kungen keine Beeinträchtigung der Lösungsübersätti- von Zustandsdiagrammen z. B. eine Anzahl von Kurgung hervor, so ist es vollkommen ausreichend, mit- venscheiben erforderlich wäre oder ein anderer umtels des Sollwertgebers 7 nur eine bestimmte kon- ständlicher bzw. aufwendiger Weg beschritten werden stante Führungsgröße x_K (Festwertregelung) vorzu- müßte. Die elektrische Gerätetechnik ermöglicht es, geben (siehe erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel 40 Funktionsgeber mittels passiver, d. h. solcher Elenach F i g. 4 und 5), um eine relativ einfache mente, bei denen der Massenstrom oder Energiefluß, Regelung bzw. Regeleinrichtung zur Konstanthal- der das Ausgangssignal trägt, vollständig vom Mästung der Konzentration einer siedenden Lösung zu senstrom oder Energiefluß herrührt, der dem Einerhalten, gangssignal zugeordnet ist, oder umgekehrt, also mit-Für die Nachbildung von Zustandsdiagrammen 45 tels Elemente ohne Verstärkerwirkung, insbesondere bzw. Zustandsgrößen, wie z. B. der mittels Siedekur- mit Hilfe von Netzwerken aus Widerständen und ven erfolgenden Darstellung der Temperaturen von Dioden herzustellen sowie Funktionen mittels Gleichflüssigen Lösungen oder Lösungsmitteln, bei welchen spannungsrechenverstärker und vorgespannter Dioden Temperaturen eine Änderung der Modifikation dieser nachzubilden.

Lösungen oder Lösungsmittel eintritt, können außer 50 Der Regler ist im allgemeinen als elektrischer elektrischen Funktionsgebern, wie Analogrechenein- Schrittregler ausgebildet, in dem der das Stellglied 12 heiten, auch mechanisch wirkende Geräte vorgesehen öffnende oder schließende Stellmotor 11 je nach dem sein, bei denen der Dampfdruck durch ein Mano- Vorzeichen der Regelabweichung x_w mittels der Stellmeter erfaßt und mittels der sich dadurch ergebenden größe y im Rechts- oder Linkslauf betrieben wird, bis nicht sehr großen Bewegungen, z.B. mittels eines 55 eine der Regelabweichung x_w entgegengerichtete, einen Hebelwerkes mit Zahntrieb, eine insbesondere um Teil der Stellgröße y bildende Rückführgröße x_r in die Manometerachse drehbare Kurvenscheibe der je- Abhängigkeit von der toten Zone und der Hystereseweiligen Bewegung entsprechend eingestellt wird, der- breite des Reglers bzw. Schalters die Regelabweichung art, daß mittels des durch einen um eine feste Achse x_w kompensiert hat (siehe z.B. Gerhard Pressler, verschwenkbaren Tasthebel abgegriffenen jeweiligen 60 Regelungstechnik, I Grundelemente, B. I — Hoch-Radiusvektor der Kurvenscheibe, z. B. ein Potentio- Schultaschenbücher 63/63 a, 3. überarbeitete Auflage, meter, verstellt und dadurch ein dem momentanen 1967, S. 290, 1. Absatz). Für das selbsttätige Nach-Wert der Führungsgröße w (auf den die Regelgröße χ ziehen der Lösung oder des Saftes wird ausführungsgeführt werden soll) proportionales Signal geliefert gemäß insbesondere ein Magnetik-Regler, ein elektriwird. Selbstverständlich kann die Nachbildung von 65 scher Schrittregler mit einem Magnetik-Verstärker Zustandsdiagrammen auch mittels pneumatischer verwendet, bei dem die Regelgröße gerätmäßig als (z. B. Membrane unter Luftdruck) und bzw. oder hy- elektrischer Widerstand verifiziert bzw. als Strom in draulischer Geräte (z. B. Kolben unter Öldruck) und einer Gleichstrombrücke dargestellt ist, der gegen

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einen gerätmäßig als Widerstand vorgegebenen Soll- solches bei Verwendung eines Steuerkochers 2' (strichwert der Regelgröße bzw. gegen die Führungsgröße lierte Lösungsmittelsiedekurve I) ergeben würde, wonach der Nullmethode ausgewogen wird. Bei einer bei im Zeitpunkt t₂ des wieder stationären Tempera-Regelabweichung x_w entsteht in der Brückendiagonale turzustandes des mit Hilfe der erfindungsgemäßen ein verhältnisgleicher Strom insbesondere von weni- 5 Regeleinrichtung ermittelte Temperaturdifferenzsignal gen Milliampere. Dieser wird einem mehrstufigen Δ &_ist (vollausgezogene Kurve I) wieder mit dem von Magnetik-Verstärker zugeführt, der dann am Aus- der gebräuchlichen vorbekannten Regeleinrichtung gang eine etwa lG^s-fach verstärkte Wechselstromlei- gelieferten Temperaturdifferenzsignal (strichliert abstung zur unmittelbaren Speisung des Stellantriebes gebildete Kurve I) übereinstimmt. Die erfindungs- bzw. Stellmotors 11 abgibt. Die Stellantriebe 11 des io gemäße Regeleinrichtung reagiert nun auf das vorerfindungsgemäßen Reglers sind als Kondensator- erwähnte kleinere Temperaturdifferenzsignal mit einer motoren ausgeführt. Selbstverständlich können auch Drosselung des Nachziehens an Lösung oder Saft, hydraulische oder pneumatische Stellantriebe vorge- Auf diese Weise wird die Meßbarkeit des Füllgutes sehen sein. Bei Verwendung solcher Antriebe in Ver- 18 wiederum mit hinreichender Genauigkeit auf dem bindung mit einem elektrischen Schrittregler ist ein 15 erwünschten Wert gehalten, sofern es sich ebenfalls Impulsumsetzer erforderlich, weil die vom Schritt- nur um eine vorübergehende, z. B. sprungartige Zuregier gelieferten Impulse der Stellgröße y in eine nähme des Dampfdruckes handelt. Bei Verwendung kontinuierlich sich ändernde Stellgröße y umgeformt eines als Analogrecheneinheit 3 ausgebildeten Funkwerden müssen. Als Stellglied 12 ist in der Zuleitung tionsgebers ist demnach durch praktisch verzöge-

17 des Kochgefäßes 13 im allgemeinen eine Regel- 20 rungsfreie Lieferung des den jeweiligen Siedetempeklappe vorgesehen. In Leitungen mit kleineren bis raturwert insbesondere des Lösungsmittels abbildenmittleren Nennwerten werden jedoch auch Regelven- den Signals und dem dadurch ermöglichten praktisch tile angeordnet. verzögerungsfreien Eingreifen des Reglers eine ver-

Aus den F i g. 6 a und 6 b ist an Hand von Zeit- fahrenstechnisch erwünschte Stabilisierung der Fließ-Temperatur-Diagrammen die vorteilhafte Wirkungs- 25 barkeit des Füllgutes 18 bzw. der Zirkulation der in weise der erfindungsgemäßen Einrichtung bei durch der Beschreibung der Fig. 3 genannten Produkte, nicht näher erläuterte Störgrößen hervorgerufener vor allem aber der Kristallisationsgeschwindigkeit erÄnderungen des Dampfdruckes ersichtlich und nach- reichbar.

stehend der diesbezügliche Vorteil des Erfindungs- In F i g. 7 ist das Blockschaltbild eines erfindungsgegenstandes gegenüber den bisher gebräuchlichen 30 gemäßen Reglers einer in F i g. 9 schematisch dar-Einrichtungen erläutert. Sinkt z. B. der Dampfdruck gestellten Regelstrecke einer weiteren Variante abp_abs, wie in Fig. 1 gezeigt, von einem Betrag α auf gebildet. Wie der Vergleich der Blockschaltbilder der einen Betrag b ab, dann würde sich bei der in F i g. 6 a F i g. 4 und 7 ergibt, ist der Sollwertgeber 7 der erstabgebildete Funktionsverlauf ergeben, wobei die beschriebenen Variante durch den Dampfdruckmeßstrichlier abgebildete Kurve I und die vollausgezogene 35 fühler 1, den Meßumformer 2 und die Analogrechen-Kurve II in Betracht zu ziehen sind. Demnach würde einheit 4 ersetzt. Die dem Temperaturdifferenz-Solldie letztgenannte gebräuchliche Regeleinrichtung nicht wert Δ §_son proportionale Führungsgröße w wird demeingreifen, da sich die Temperaturdifferenz zwischen nach bei der Ausführung der Erfindung nach F i g. 7 den zugeordneten Siedetemperaturwerten nicht oder bzw. 9 in Abhängigkeit vom Dampfdruck vermittels zuwenig ändert. Bei Verwendung des in F i g. 3 dar- 40 des Dampfdruckmeßfühlers 1 sowie des Meßumforgestellten Kochgefäßes 13 mit einem die Siedetempe- mers 2 von der Analogrecheneinheit 4 ermittelt, woratur des Lösungsmittels vorgebenden Steuerkocher 2' bei der Temperaturdifferenz-Sollwert Δ &_soU als Funkist demnach das Dickflüssigerwerden des Füllgutes 18 tion einer wählbar bestimmten Lösungsübersättigung im Zuge von die Qualität des zu erzeugenden Pro- (Ü) oder eines Lösungsfeststoffgehaltes (⁰Bx) mittels duktes noch beeinträchtigenden Dampfdruckverringe- 45 einer vorzugsweise an der der Analogrecheneinheit 4 rangen aus dem vorgenannten Grunde gebenenfalls nachgeschalteten Vergleichsstufe 8 angeordneten Einnicht erfaßbar. Die voll ausgezogene Siedekurve I der Stellvorrichtung 9 vorgebbar ist. Hierbei besteht die F i g. 6 a zeigt jedoch, daß im Zeitpunkt t_x der begin- Analogrecheneinheit 4 wie die Analogrecheneinheit 3 nenden Dampfdruckänderung innerhalb des relativ aus einem Netzwerk von Widerständen und an Vorkleinen Zeitintervalls t_x t₂ der mittels der Analog- 5° spannung liegenden Dioden, während die Vergleichsrecheneinheit 3 in Abhängigkeit vom Dampfdruck im stufe 8 wie die Vergleichsstufe 6 aus einer Meßschal-Kochgefäß 13 ermittelte Lösungsmittelsiede tempera- tung und die Einstellvorrichtung 9 aus einem kontiturwert bzw. dessen Signal praktisch sofort zur Ver- nuierlich einstellbaren Potentiometer oder einer stufügung steht. Das dadurch sich ergebende größere fenweise abgreifbaren Serienschaltung von Wider-Temperaturdifferenzsignal Δ ΰ-ist ermöglicht in weite- 55 ständen gebildet ist. Die letztbeschriebene Variante rer Folge ein zeitgerechtes Nachziehen einer bestimm- (F i g. 7 bis 9) ist somit als Folgewertregler ausgeten Menge an Lösung oder Saft, so daß das Füllgut führt, wobei unter einer Folgeregelung eine Regelung

18 die gewünschte Fließfähigkeit bzw. Konzentration zu verstehen ist, bei der der Sollwertgeber eine verbeibehält, sofern es sich nur um ein vorübergehendes änderliche Führungsgröße liefert, mit der die Regelz. B. sprangartiges Absinken des Dampfdruckes han- 60 größe zu vergleichen ist.

delt. In F i g. 8 ist zur Erläuterung der letztbeschriebe-Im Zuge einer Absolutdruckzunahme von einem nen Regeleinrichtung ein Drack-Temperaturdifferenz-Wert α auf einen Wert c (s. F i g. 1 bzw. 6 b) wird da- Diagramm dargestellt, in dem die zwischen Lösungsgegen die siedende Lösung bzw. das Füllgut 18 dünn- mittel und Lösung auftretende Siedepunktdifferenz als flüssiger werden. Die Analogrecheneinheit 3 liefert 65 Funktion des absolut gemessenen Dampfdruckes und nun im Zeitpunkt J₁ im Zusammenwirken mit dem der Lösungsübersättigung bzw. des Lösungsfeststoffentsprechenden Lösungstemperatursignal II ein klei- gehaltes wiedergegeben ist. Aus diesem Diagramm ist neres Temperaturdifferenzsignal Δ&_ί$ι, als sich ein somit der Verlauf verschiedener voll oder strichliert

13 14

dargestellter Temperaturdifferenzkurven in Abhängig- In Fig. 12 ist die zu Fig. 10 gehörende schema-

keit vom Dampfdruck der Lösung mit verschiedenen tische Übersicht der Regelstrecke dargestellt.

Werten der Übersättigung (Ü) oder des Feststoffgehal- Die beiden letztbeschriebenen Varianten zeichnen

tes (⁰Bx) als Parameter zu entnehmen. Die jeweils sich zusammenfassend insbesondere dadurch aus, daß

mittels einer Temperaturdifferenzkurve abgebildeten 5 bei relativ kleinen Schwankungen aufeinanderfolgen-

Funktionswerte ergeben sich durch Subtraktion der der Dampfdruckwerte die Bezugs- bzw. Führungs-

in F i g. 1 dargestellten Funktionswerte der Kurve I größen die Qualität des auskristallisierten Feststoffes

von den zugehörigen Funktionswerten der Kurve II. vernachlässigbar verändern und somit in vorbeschrie-

Zwecks Erreichung einer erwünschten optimalen bener Weise von einer Festwertregelung auf eine

Reinheit des Erzeugnisses ist es von Vorteil, einen io Folgewertregelung übergegangen werden kann, wobei

mittleren betriebsmäßigen Wert (voll ausgezogene die Güte des Erzeugnisses bzw. Feststoffes noch ver-

Temperaturdifferenzkurve) konstant zu halten. bessert wird.

In F i g. 9 ist nun das zur F i g. 7 gehörige Schema In F i g. 13 ist nun ein in der Technik der mit elekder Regelstrecke dargestellt. Ein besonderer Vorteil trischer Hilfsenergie arbeitenden Geräte bekanntes dieser Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung 15 und nur einen geringen Aufwand erforderndes Verbesteht darin, daß ein bestimmter Wert der Lösungs- fahren für die Nachbildung eines beliebigen Funkkonzentration bzw. Lösungsübersättigung (Ü) oder tionsverlaufes skizziert. Die nachzubildende Funktion des Trockensubstanzgehaltes bzw. des Lösungsfest- wird hierbei in dem betrachteten Intervall durch stoffgehaltes (⁰Bx) mittels der Einstellvorrichtung 9 einen Polygonzug näherungsweise dargestellt. Bei Anvorgebbar ist und nunmehr unabhängig von normalen 20 Wendung der letztgenannten Funktionsnachbildung betriebsmäßigen Schwankungen des absolut gemesse- kann der Funktionsverlauf bzw. das betreffende Kurnen Dampfdruckes aufrechterhalten werden kann, da venstück durch entsprechende Unterteilung des bedie dem jeweiligen Dampfdruck und einer bestimm- trachteten Intervalls in den einzelnen Intervallabten Lösungsübersättigung entsprechende und dem schnitten mit hinreichender Annäherung jeweils durch Temperaturdifferenzsollwert Δ ·&_ίο1ι [Ü, ⁰Bx] propor- 25 ein Sehnenstück ersetzt werden. Insbesondere sind tionale variable Führungsgröße w fortlaufend prak- nichtlineare Kennlinien mittels Potentiometerabgriffe tisch verzögerungsfrei durch die Analogrechenein- darstellbar, wobei diese Abgriffe an variable Gleichheit 4 ermittelt wird. spannungen gelegt sind. Vor allem können die uni-

In Fig. 10 ist das Blockschaltbild des Reglers verseil benutzbaren Dioden-Funktionsgeber mit beeiner in F i g. 12 in Form einer Regelstrecke abgebil- 30 sonderem Vorteil auf den Erfindungsgegenstand andeten modifizierten Ausführung der in F i g. 9 dar- gewendet werden, wobei überdies verschiedene Ausgestellten Einrichtungsvariante wiedergegeben. Die führungen möglich sind.

Analogrecheneinheit 4 liefert bei dieser Ausführung Wenn die unabhängige Veränderliche insbesondere

eine dem Lösungssiedetemperatursollwert proportio- als Eingangsspannung zur Verfügung steht, kann in

nale Führungsgröße w, wobei die Übersättigungsein- 35 vielen Fällen eine einfache Funktion, wie beispiels-

stellung der Lösung wieder mittels der an der Meß- weise eine in F i g. 14 a abgebildete Kennlinie mit stets

bzw. Vergleichsstufe 6 bzw. 8 angeordneten Einstell- zunehmender Steigung insbesondere durch die in

vorrichtung 9 vorgenommen wird. Die auf diese Fig. 14b dargestellte Diodenschaltung verwirklicht

Weise ermittelte, dem Lösungssiedetemperatursoll- werden. Hierbei kommt der mittlere Kennlinienteil da-

wert &nsou(Ü, ⁰Bx) proportionale Führungsgröße w 40 durch zustande, daß die Spannung x_a durch die Teilung

wird wieder der Meß- bzw. Vergleichsstufe 6 bzw. 8 derKlemmenspannung;t_e zwischen dem Vorwiderstand

zugeführt, in der mit der ebenfalls zugeführten Regel- R_Y und dem Lastwiderstand i?_L gewonnen wird. So-

größe x_n wieder die Regelabweichung x_w gebildet und bald nun in positiver Richtung die Spannung x_vl oder

dadurch die gesamte Regeleinrichtung besonders ver- in negativer Richtung die Spannung x_yO überschritten

einfacht wird. Analog zur vorbeschriebenen Variante 45 wird, tritt je ein Knick in der Kennlinie ein. Die Stei-

resultiert demnach die vorteilhafte Regelung der gung des linken und des rechten Kennlinienteiles wird

Konzentration der siedenden Lösung bei der letzt- dann durch die Widerstandswerte von i?_T2 bzw. R_vl

beschriebenen Variante daraus, daß mittels der mit mitbestimmt.

Hilfe der Anälogrecheneinheit 4 in Abhängigkeit vom Die letztbeschriebene Kennlinie kann auch durch

Dampfdruck praktisch verzögerungsfrei ermittelten 50 einen Funktionsgeber verwirklicht werden, der mit-

Siedetemperatur der Lösung im Vergleich mit der tels vorgespannter Dioden und Gleichspannungsver-

durch kontinuierliche Messung empirisch gewönne- stärker arbeitet. Bei einem solchen Funktionsgeber

nen Siedetemperatur der Lösung sofort beim Auftre- können die zwischen den einzelnen Knickpunkten der

ten von Dampfdruckschwankungen die zugehörige polygonzugartigen Funktionsnachbildung liegenden

Regelabweichung x_w gebildet und dadurch in weiterer 55 Abszissenabschnitte untereinander gleich oder kon-

Folge der Kochprozeß nach einer Siedekurve II mit tinuierlich verstellt werden, wobei die Steigung jedes

wählbarem Übersättigungsgrad (Ü) oder Feststoff- Polygonzugabschnittes mittels eines Potentiometers

gehalt (⁰Bx) der Lösung geregelt werden kann. einstellbar ist. Auf diese Weise ist selbstverständlich

Fi g. 11 zeigt ein zur Fig. 1 äquivalentes Diagramm, auch die Nachbildung einer Siede- oder Dampfdruckin dem die mit Hilfe der Analogrecheneinheit 4 er- 60 kurve möglich.

mittelte Siedekurve II der Lösung voll und die bei der Fig. 15 zeigt schematisch ein als Netzwerk aus-

letztbeschriebenen Variante nicht mehr erforderliche gebildetes Ausführungsbeispiel eines Funktionsgebers,

Siedekurve I des Lösungsmittels strichpunktiert abge- dessen Eingangsspannung x_e durch den vorgenannten,

bildet ist, während sich die strichlierten Kurven- mit einem Dampfdruckmeßfühler 1 ausgestatteten

Varianten der Kurve II bei anderen mit Hilfe der 65 Meßumformer 2 in Form eines eingeprägten Gleich-

Einstellvorrichtung 9 ergebenden Einstellungen des stromes als Signal des Dampfdruckes geliefert wird.

Übersättigungsgrades (Ü) oder des Feststoffgehaltes Ausführungsbeispiel ist z. B. der Druckbereich von

(⁰Bx) ergeben. 0 bis 500 mbar oder etwa 400 Torr auf einen Strom-

15 16

bereich von 10 bis 50 mA abgebildet, wobei insbeson- mit zunehmender Eingangsgröße der Anteil Z₁ des dere der Strombereich von 17 bis 50 mA entsprechend Gesamtstromes i, der über den Widerstand R fließt, 90 bis 500 mbar oder etwa 70 bis 400 Torr ausge- und damit der Spannungsabfall an ihm dem Verlauf nutzt wird. Die Nachbildung ist nun in der Weise der in Fig. 13 angedeuteten Kennlinie entsprechend auslegbar, daß die Ausgangsgröße χ_Λ entweder be- 5 zunehmend kleiner. Ergänzend sei gleichzeitig darauf züglich der Siedekurve des Lösungsmittels, z. B. hingewiesen, daß die ausführungsgemäßen Funk-Wasser, oder bezüglich der Siedekurve der Füllmasse tionsgeber außer mit gewöhnlichen Dioden auch mit- bzw. der Lösung oder bezüglich der jeweiligen Diffe- tels gesteuerter Dioden und Transistoren hergestellt renz der zugeordneten Funktionswerte der beiden werden können.

letztgenannten Kurven proportional ist. Die als Hilfs- io Die erfindungsgemäße Einrichtung zur selbsttätigen regel- oder Führungsgröße dienende Ausgangsgröße Regelung eines Konzentrationszustandes einer Lösung des in Fig. 15 skizzierten Netzwerkes wird als ist selbstverständlich nicht nur auf die in den AusStrom Z₁ durch den Widerstand R oder als Span- führungsbeispielen mehrmals erwähnte Gewinnung nungsabfall U an diesem zur Verfügung gestellt. Wie von Zuckerprodukten beschränkt. Der Erfindungsgeaus der letztgenannten Figur ersichtlich ist, sind par- 15 genstand ist beispielsweise auch im Zuge von Kriallel zum Widerstand!? z. B. drei Widerstände je- stallisationsprozessen bei der Erzeugung von ZeIlweils über eine Diode an Vorspannungen gelegt, die wollfasern anwendbar, um ein anderes Anwendungseinem Spannungsteiler entnommen werden, der an gebiet zu nennen. Die Anwendung des Erfindungsder Hilfsspannung U_Y liegt. Sobald nun der Span- gegenstandes ist grundsätzlich überall dort gegeben, nungsabfall an R eine der Vorspannungen über- 20 wo Feststoffe durch Kristallisation insbesondere bei schreitet, wird die betreffende Diode leitend, und ihr einem vom atmosphärischen Luftdruck abweichen-Vorwiderstand bildet in Verbindung mit dem züge- den, meist darunterliegenden Druck aus Lösungen hörigen oder den zugehörigen Widerständen des gewonnen werden, wobei durch Verwendung der erSpannungsteilers einen Nebenschluß zum Wider- findungsgemäßen Einrichtung ein Erzeugnis besonstandi?. Durch die Stromverzweigung wird demnach 25 ders hoher Qualität entsteht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

besondere einer zunehmenden Übersättigung einer

Patentanspruch: Lösung, durch die Messung der entsprechenden Siede

punkterhöhung der Lösung gegenüber dem Siede-

Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der punkt des Lösungsmittels erfaßbar.
Feststoffkonzentration der Lösung bei der Ver- 5 Bei konstantem Dampfdruck würde es daher gedampfungskristallisation mit einer Eingänge für nügen, die Siedetemperatur der Lösung auf einem ein dampfdruckabhängiges Signal und für ein erforderlichen Wert zu halten. Ein bei verfahrens-Signal eines Temperaturmeßfühlers aufweisenden mäßigen Kochprozessen für gewöhnlich mit einem Vergleichsstufe, mit einer Übertrager- und Ver- vertretbaren wirtschaftlichen Aufwand erzielbares stärkerstufe, die mit den Ausgängen der Ver- io Vakuum besitzt jedoch im allgemeinen nur einen gleichsstufe und eines Sollwertgebers verbunden wenig konstanten Wert, der nachteilige Auswirkunist, sowie mit einem Stellantrieb und einem Stell- gen auf das zu erzeugende Feststoffprodukt nicht ausglied in der Zuleitung für die Lösung, dadurch schließt. Da die Temperaturdifferenz zwischen den gekennzeichnet, daß zwischen dem Ein- Siedetemperaturen der Lösung und des Lösungsmitgang der Vergleichsstufe (6) für das dampfdruck- 15 tels in einem hinreichend kleinen Druckintervall anabhängige Signal und einem Dampfdruckmeß- nähernd konstant ist, kann diese Temperaturdifferenz fühler (1) eine an sich bekannte elektrische oder als Kriterium eines erwünschten Übersättigungszuhydraulisch-pneumatische Analogrecheneinheit (3) Standes der Lösung bzw. für ein in Abhängigkeit von zur Bestimmung der Siedekurve der Lösung vor- dieser Differenz erfolgendes Nachziehen der Lösung gesehen ist. 20 dienen.

Es ist bekannt, die Siedetemperatur des jeweiligen Lösungsmittels experimentell festzustellen. Hierzu ist

z. B. am Kochäpparat bzw. der Siedepfanne oder

dem Kristallisator ein sogenannter Steuerkocher vor-25 gesehen, in dem das Lösungsmittel, z. B. Wasser, unter dem gleichen Dampfdruck wie die im Koch-Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung apparat kochende Lösung, bei der Zuckergewinnung zur selbsttätigen Regelung der Feststoffkonzentration Dicksaft oder Kläre oder allgemein Produkt genannt, der Lösung bei der Verdampfungskristallisation mit durch einen separaten Heizkörper zum Sieden geeiner Eingänge für ein dampfdruckabhängiges Signal 30 bracht und die Siedetemperatur des Lösungsmittels und für ein Signal eines Temperaturmeßfühlers auf- z. B. mit einem Widerstandsthermometer gemessen weisenden Vergleichsstufe, mit einer Übertrager- und wird. Bei plötzlicher Änderung des Dampfdruckes Verstärkerstufe, die mit den Ausgängen der Ver- wird aber die entsprechende neue Lösungsmitteltemgleichsstufe und eines Sollwertgebers verbunden ist, peratur erst nach einem relativ großen Zeitintervall sowie mit einem Stellantrieb und einem Stellglied in 35 erreicht. Die Aufrechterhaltung der Funktionstüchtigder Zuleitung für die Lösung. keit dieser Einrichtung erfordert eine ständige Uber-

Der Zweck der Erfindung besteht darin, für Ver- wachung des Steuerkochers, die insbesondere in der fahren, bei denen die Feststoffkonzentration mög- Obsorge für einen konstanten Wasserzulauf und der liehst genau auf einem konstanten Wert gehalten Kontrolle des Steuerkocher-Wasserniveaus besteht, werden muß, um eine besonders gleichmäßige Aus- 40 um dadurch Fehlmessungen bei der Regelung des kristallisation des Feststoff anteiles zu erzielen, eine Kochprozesses zu vermeiden.

wesentlich erhöhte Genauigkeit gegenüber der; für ' Eine durch die USA.-Patentschrift 2 748 849 begewöhnliche Konzentrationsprozesse oder für Kristal- kannte Verdampfeinrichtung für wasserlösliche Chelisationsprozesse, bei denen auf die Struktur und mikalien ist mit einem Temperaturmeßfühler und Größe der ausfallenden Kristalle nicht sonderlich ■· 45 einem Druckmeßfühler versehen," denen je ein Meß-Bedacht genommen werden muß, notwendigen Ge-· wertumformer nachgeschaltet ist. Diese Meßwertumnauigkeit zu erreichen! ' ' former sind an ein pneumatisches System angeschlos-

Bekanntlich hängt die Konzentration einer Lösung sen und erzeugen in diesem den gemessenen Temvom Verhältnis des Lösungsmittels zum Feststoffan- peratur- bzw. Druckwerten proportionale Drücke, teil und von der Temperatur der Lösung ab; Insbe- 5° die auf eine einen Mittelwert bildende Einrichtung sondere ist die Siedetemperatur der Lösung bzw. des wirken, welche einen dem Mittelwert proportionalen Lösungsmittels wieder von dem über der Lösung Druck an eine Stelleinrichtung für das Ablaßventil herrschenden Druck des ausgedampften Lösungsmit- der Verdampfeinrichtung liefert.. Die. Stellgröße für tels und der Luft- bzw. Fremdgasanteile abhängig. das Ablaßventil ist somit eine Linearkombination der Aus verfahrenstechnischen Gründen wird daher der 55 gemessenen Temperatur- und Druckwerte, die angeherrschende Dampfdruck über der Lösung unterhalb nähert ein Maß für die Konzentration ist. Eine soldes atmosphärischen Luftdruckes auf einem er- . ehe lineare Annäherung ist jedoch für eine genaue wünscht niedrigen, insbesondere mittels eines Meß- ^; Regelung, wie sie beispielsweise bei der Kristallisaumformers unabhängig vom Barometerstand gemes- tion von Zucker durchgeführt werden muß, unzusenen Wert gehalten. Demnach muß unter bestimm- 60 reichend.

ten Druck- bzw. Temperaturverhältnissen in der Zeit- Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, in

einheit so viel an Lösung nachgeführt werden, daß der Verfahrenstechnik den Grad der Übersättigung vorzugsweise der Grad der Übersättigung der sieden- von Lösungen mit einer insbesondere für die Zuckerden Lösung konstant bleibt. kristallisation erforderlichen hohen Genauigkeit prak-Bei gleichem Dampfdruck ist bekanntlich die Siede- 65 tisch ohne Verzögerung unmittelbar in Abhängigkeit temperatur von Lösungen höher als die des Lösungs- von dem über der Lösung herrschenden Dampfdruck mittels. Bei bekannten Dampfdruckverhältnissen ist festzustellen. Die Erfindung löst diese Aufgabe dademnach der jeweilige Grad einer Übersättigung, ins- durch, daß zwischen dem Eingang der Vergleichs-