DE2525232A1 - Vorrichtung zur messung der fuellschichthoehe einer siebschleuder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen
Messung und Regelung der Füllschichthöhe einer während des
Laufens mit einer Suspension beliebiger Konsistenz zu füllenden Siebschleudertrommel, bei der die Schichthöhe an der Oberfläche der mit der Trommel rotierenden Suspensionsschicht durch einen
Fühler abgegriffen wird, der auf einer parallel zur Trommelachse verlaufenden Übertragungswelle in die Schleudertrommel ragt.

Bei derartigen Siebschleudern ist für eine optimale Funktion
erforderlich, daß der Produktzufluß in Abhängigkeit von der
Füllschichthöhe manuell oder automatisch verändert werden kann. Dazu muß die jeweilige Höhe der Füllschicht gemessen werden. Die Messung muß unabhängig von der Konsistenz des jeweils verarbeiteten Materials sein und muß zur Vermeidung von Fehlfunktionen
und MaterialVerlusten die Schichthöhe der gesamten in der Schleuder mit der Trommelwandung rotierenden Suspension erfassen und
nicht nur die Schichthöhe des sedimentierten Feststoffes.

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Es sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, die Füllschichthöhe einer während des Laufens zu füllenden Siebschleudertrommel zu messen, wobei die Schichthöhe an der Oberfläche der mit der Trommel rotierenden Schicht durch einen Fühler abgegriffen wird, der auf einer parallel zur Trommelachse verlaufenden Übertragungswelle in die Schleudertrommel ragt. Bei intensiver Berührung des Fühlers mit der Produktoberfläche wird eine Steuerung des

Produktzuflusses bewirkt (DT-PS 915,076; DT-PS 1,036,763; DT-OS 1,432,808).

Diese Vorrichtungen funktionieren zufriedenstellend bei gut entwässernden Suspensionen, wie sie z. B. gut ausgebildete Kristallisate in ihren Mutterlösungen darstellen. Handelt es sich jedoch um schlecht filtrierende oder sehr verdünnte Suspensionen mikrokristalliner oder amorpher Produkte, wie sie von Naturstoffen oder Metallhydroxiden gebildet werden, bereitet eine stetige Messung der Suspensionsstärke Schwierigkeiten. In diesen Fällen durchdringt der Fühler der bisher bekannten Vorrichtungen bedingt durch den Kraftbedarf der nachgeschalteten Steuerorgane die Suspensionsoberfläche und verharrt erst bei Erreichen festerer Schichten. Manchmal ist das der Fall bei Erreichen des Sedimentes, in anderen Fällen auch erst bei Erreichen der Schleudertrommel. Die Folge ist, dass an der Stelle, wo der Fühler eindringt, Produkt abgetragen wird, das in der Schleuder herumspritzt. Dabei bilden sich Unwuchten durch ungleichmäßige Produktverteilungen. Vor allem kommt es leicht zur Überfüllung der Schleuder, weil der Fühler nicht die tatsächliche Füllschichthöhe anzeigt, sondern eine wesentlich geringere und infolgedessen der Produktzufluß nicht rechtzeitig gemindert oder unterbrochen wird.

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe in einer rotierenden Siebschleuder die Oberfläche einer Suspension beliebiger Konsistenz

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mit minimaler Produktberührung abgetastet und daraus ein zur Füllschichthöhe proportionales Signal für Mess-, Regel- und Steuerzwecke zur Verfügung gestellt werden kann. Die minimale Produktberührung erfordert ein Meßsystem, das empfindlich genug ist ι um auf geringe Impulse zu reagieren, aber soweit gedämpft ist, dass die Stetigkeit des Messvorganges und damit auch der folgenden Regel- und Steuervorgänge gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung gelöst, bei der der Fühler über seine Übertragungswelle mit einem Servonachlauf-System verbunden ist, das durch Drehbewegungen der Übertragungswolle gesteuert wird und seinerseits den Fühler bei Schichtdickenveränderungen der Schichtoberfläche nachführt, und dass die Übertragungswelle ausserdem mit einem Wegvergleichs·- transmitter gekoppelt ist, der aus der Stellung des Fühlers ein der Schichtdicke entsprechendes Signal zu Mess-, Regel- und Steuerzweckren abgibt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Fühler mit seiner Übertragungswelle in einer als Hohlwelle ausgebildeten Arbeitswelle in vorgegebenen Grenzen schwenkbar angeordnet. Die Drehdifferenzen zwischen den beiden Wellen dienen als Signal für die Servosteuerung. Dabei können die Drehdifferenzen durch einen an der Übertragungswelle angeordneten Zapfen und zwei mit der Arbeitswelle verbundene, verstellbare Mitnehmerschrauben auf maximal zwei Winkelgrade begrenzt werden. Die Umwandlung der Drehdifferenzen kann durch ein verstellbares Düsen-Prallplatten-System erfolgen. Die dadurch erzeugten pneumatischen Signale steuern gegebenenfalls nach Verstärkung über einen Verstärker und gedämpft durch eine Drossel einen pneumatischen Rollmembranzylinder, der exzentrisch an der Arbeitswelle angreift, um sie gemäss den von dem Düsen-Prallplatten-System ausgehenden Impulsen zu verschwenken. In diesem Schwenkvorgang ist das an der Arbeitswelle befestigte Düsen-Prallplatten-System und über die erwähnten Mitnehmerschrauben die Übertragungswelle mit Fühler einbezogen.

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Das Nachlaufsystem bewirkt nach dem Einschalten der Hilfsenergie, z. B. der Zuluft, daß der Fühler aus einer Ruhestellung soweit in Richtung auf die Schleudertrommel zu bewegt wird, bis er auf einen leichten Widerstand stößt. Dieser Widerstand kann durch die Suspensionsschicht bewirkt werden bzw. durch die Luftschicht, die durch die Oberflächengeschwindigkeit der Suspension bzw. der Trommelwandung in Bewegung versetzt ist. Sobald sich die Lage der den Widerstand bewirkenden Schicht ändert, sei es durch weiteren Produktzulauf, sei es durch Entwässerung der Schicht, wird der Fühler durch das Nachlaufsystem stetig der Schicht nachgeführt. Somit kann der meßtechnisch interessante Teil der Fühlerbewegung abgegriffen und über einen Transmitter oder eine ähnliche an sich bekannte Vorrichtung entweder einem Regler zugeführt oder direkt auf das Stellglied für die Zuflußvariation aufgeschaltet werden.

Der Vorteil liegt darin, dass diese Anordnung auch bei sclvwerfiltrierenden Produkten eine optimale Befüllung der Schleuder gestattet, und dass somit bei Einbau in eine bereits vorhandene Anlage neben der Vermeidung von Störungen eine Kapazitätsvergrösserung bewirkt wird.

Zur Erläuterung soll im folgenden ein besonderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung, nämlich eine pneumatische Konzeption, besprochen werden.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung, Fig. 2 bis k Ansichten einer entsprechenden Vorrichtung, wobei Fig. 2 einer Draufsicht, Fig. 3 einer Seitenansicht im Schnitt III-III und Fig. k einer Draufsicht im Schnitt IV-IV entspricht.

Die Vorrichtung besteht aus einem Fühler (i), der auf einer Übertragungswelle (2) befestigt ist, die ihrerseits in einer als Hohlwelle ausgebildeten Arbeitswelle (3) gelagert ist. Die

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Arbeitswelle (3) ist durch den Zentrifugendeckel (k) oder die Stirnwand der Zentrifuge hindurchgeführt und über einen Flansch (5) daran drehbar befestigt. Die Arbeitswelle (3) kann über einen exzentrisch an einer Schelle (3^a) angreifenden Antrieb (6), der z.B. durch einen Rollmembranzylinder bewirkt wird, um ihre Längsachse gedreht werden. Der Antrieb (6) wird zweckmässig über einen Verstärker (7) gesteuert, der sein Vorgabesignal aus einem Düsen-Prallplatten-System (9 bis 12) bezieht, das seinerseits auf einer durch die Schelle (3^) an der Arbeitswelle (3) befestigten und mit dieser verschwenkbaren Grundplatte (8) angeordnet ist. Das Düsen-Prallplatten-System (9 bis 12) besteht aus einer über eine Stellschraube (9) in der Spannung verstellbaren Andruckfeder (ίο) und einer Düse (11) Zwischen diese auf der Grundplatte (8) befestigten Teile ragt eine, mit einer Schelle (2a) an der Übertragungswelle (2) seitlich befestigte Prallplatte (12), die durch die Andruckfeder (io) gegen die Öffnung der Düse (11) gedrückt wird. Auf der verschwenkbaren Grundplatte (8) sind zwei Mitnehmerschrauben (13 und 14) befestigt, die beiderseits eines Zapfens (15) angeordnet sind, der seinerseits auf der Schelle (2a) sitzt. Die Mitnehmerschrauben (13 und 14) sind so eingestellt, dass eine ungehinderte Drehbewegung der Übertragungswelle (2) von maximal zwei Winkelgrad möglich ist, ehe der Zapfen (15) an eine der Mitnehmerschrauben (i3 bzw. 14) anschlägt. Die jeweilige Stellung des Systems kann durch einen an sich bekannten, z.B. pneumatischen Wegtransmitter (16) ermittelt werden, der an einer radial an der Arbeitswelle (3) befestigten Nase (17) angreift und ein Signal (s) für eine beliebige Regel- oder Steuervorrichtung liefert.

Zur weiteren Erläuterung wird nunmehr die Funktion der beschriebenen Vorrichtung geschildert:

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In Ruhestellung nimmt der Fühler (1) die in Figur 1 ausgezogen gezeichnete Stellung ein. In dieser Stellung kann der Zentrifugendeckel geöffnet werden. Schaltet man nach Schließen des Dekkels die Hilfsenergie (Zuluft von 1,4 bar) ein, verschwenkt der exzentrisch angreifende Antrieb (6) durch Drehung der Arbeitswelle (3) den Fühler (1) aus der Ruhelage in Richtung auf die in Drehbewegung befindliche Trommelwand (18) in die Arbeitsstellung. Sobald sich bei Annäherung an diese am Fühler (1) ein Luftstau bildet (eine Berührung wird durch mechanischen Anschlag verhindert), übt der Fühler (i) eine Drehbewegung aus, die über die Übertragungswelle (2) auf die Prallplatte (12) übertragen wird. Dadurch hebt sich diese gegen den Druck der Andrückfeder (1O) geringfügig von der Düse (ii) ab. Dadurch wird der Staudruck in der Düse (11) reduziert und die Schwenkbewegung des Antriebs (6) gestoppt. Diese Stellung des Systems bewirkt auf Grund des vom Wegtransmitter an eine nicht näher beschriebene Steuereinheit gegebenen Signals, dass die Produktzufuhr zur Zentrifuge einsetzt. Dadurch bildet sich auf der Trommelwand (i8) eine Suspensionsschicht aus. In dem Mass, wie die Dicke der Suspensionsschicht zunimmt, wirken auf den Fühler (i) Kräfte ein, die zu einem geringfügigen Verschwenken von der Suspensionsoberfläche weg und damit zu einem weiteren Druckabfall im Düsen-Prallplatten-System (9 bis 12) führen. Dadurch wird über den Analogverstärker (7) ein Rücklauf des Antriebs (6) bewirkt. Infolgedessen wird die Grundplatte (8) verschwenkt. Die Schwenkung wird durch die eine der beiden Mitnehmerschrauben (i4) auf die Übertragungswelle (2) übertragen. Damit wird der Fühler (1) von der Trommelwand (18) fortbewegt. Durch diese Bewegung werden die auf den Fühler (1) einwirkenden Kräfte vermindert, die Prallplatte (12) wird wieder stärker gegen die Düse (ii) gedrückt, es bildet sich ein höherer Staudruck aus und der Antrieb (6) bewegt infolgedessen

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über die andere Mitnehmerschraube (13) den Fühler (1) wieder in Richtung auf die Suspension zu. So vermag das System Änderungen in der Dicke der Suspensionsschicht zu folgen. Bei dicker werdender Schicht wird der Fühler (1) von der Trommelwand (18) weggeführt, bis eine vorgegebene Sollschichtstärke erreicht wird, bei welcher der Produktzulauf durch die Steuereinheit unterbrochen wird. Kommt es infolge Entwässerung der Schicht zu einer Schichtdickenverminderung, so wird der Fühler (i) wieder in Richtung auf die Trommelwand (18) nachgeführt. Dadurch wird erneut eine Produktzufuhr ausgelöst, sodass es, eventuell nach mehrfacher Wiederholung des Vorganges zu einer optimalen Befüllung des Schleuderkorbes kommt.

Die Bev/egung des Fühlers erfolgt stetig. Eine sich hieraus möglicherweise ergebende geringfügige Pendelbewegung wird durch Einstellung der pneumatischen Komponenten und der Gegenfeder (10) so gedrosselt, daß eine optimale Meßempfindlichkeit einreicht wird, wobei unerwünschte durch Unwuchten und mechanische bzw. hydraulische Schwingungen hervorgerufene Resonanzen weitgehend eliminiert werden.

Als dämpfende pneumatische Komponente kann mit Vorteil eine zwischen Verstärker (7) und Antrieb (6) geschaltete pneumatische Drossel (19) verwendet werden.

Entsprechend der sich für minimale und maximale Trommelbefüllung durch die Fühlerstellung ergebenden Stellung der Arbeitswelle (3) wird über eine als Hilfsgestänge wirkende Nase (17) ein pneumatischer Wegvergleichstransmitter (16) betätigt. Dieser liefert bei leerer bzw. minimal gefüllter Trommel ein Ausganssignal von 1 bar und bei maximaler Füllung ein Ausgangssignal von O,2 bar. Der Transmitter kann somit direkt als Proportionalregler verwendet werden und das Stellglied für Produktzufluß variieren.

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Es kann aber auch, ein serienraässiger Regler eingesetzt werden und, falls erwünscht, statt des reziproken ein direktes analoges pneumatisches Signal Verwendung finden. Auch kann aus verfahrenstechnischen Erwägungen bei Erreichen einer minimal zulässigen Öffnung des Stellgliedes eine zeitweilige oder endgültige Abschaltung ausgelöst werden. (Der Fühler wird dann in die als Ruhestellung bezeichnete Ausgangssstellung zurückgeschwenkt, die ein Öffnen des Schleuderdeckels zulässtjl

Die regelungstechnischen Möglichkeiten sind vielfältig. Es ist nämlich auch möglich, anstelle des beschriebenen Düsen-Prallplatten-Systems mit Andruckfedex- ein solches mit pneumatischer Kompensation, z.B. mit Faltenbalg einzusetzen. Auch kann das Düsen-Prallplatten-System ersetzt werden durch ein Pilotventil, bei dem der Stössel durch die Drehdifferenz zwischen Arbeitswelle und Übertragungswelle betätigt wird.

Andererseits kann die beschriebene Messung auch durchgeführt werden, wenn man ein hydraulisches Pilotventil oder einen Strahldetektor nebst hydraulischem Stellantrieb verwendet. Im Rahmen der Ausgestaltung der Erfindung kann aber auch ein elektrisches bzw. elektronisches Servosystem mit Magnet- oder Motorverstellung Einsatz finden.

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Claims (3)

Patentansprüche

1./ Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung und Regelung der Füllschichthöhe einer während des Laufens mit einer Suspension beliebiger Konsistenz zu füllenden Siebschleudertrommel bei der die Schichthöhe an der Oberfläche der mit der Trommel rotierenden Suspensionsschicht durch einen Fühler abgegriffen wird, der auf einer parallel zur Trommelachse verlaufenden Übertragungswelle in die Schleudertrommel ragt, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (i) über seine Übertragungswelle (2) mit,einem Servonachlaufsystem (6-15) verbunden ist, das durch Drehbewegungen der Übertragungswelle (2) gesteuert wird und seinerseits den Fühler (i) bei Schichtdickenveränderungen der Schichtoberfläche nachführt, und daß die Übertragungswelle (2) außerdem mit einem Wegvergleichstransmitter (16) gekoppelt ist, der aus der Stellung des Fühlers (1) ein der Schichtdikke entsprechendes Signal zu Mess-, Regel- und Steuerzwecken abgibt.

2. Vorrichtung nach Ansprüch(1) dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungswelle (2) in einer als Hohlwelle ausgebildeten und über einen Flansch (5) drehbar am Zentrifugendeckel (h) befestigten Arbeitswelle (3) schwenkbar gelagert ist, wobei zwei mit der Arbeitswelle (3) verbundene verstellbare Mitnehmerschrauben (13) und (i4) einem an der Übertragungswelle (2) befestigten Zapfen (15) ein seitliches Spiel lassen, dais einer Drehbewegung der Übertragungswelle (2) von max. 2 Wirikelgraden entspricht.

3. Vorrichtung nach Ansprüchen (1) und (2) dadurch gekennzeichnet, daß an der Übertragungswelle (2) eine zu einem pneumatischen Düsen-Prallplatten-System (9 - 12) gehörige Prallplatte (i2) befestigt ist, wobei das Düsen-Prallplatten-System (9 — 12) mechanisch mit der Arbeitswelle (3) verbunden ist und pneumatisch über einen Verstärker (7) und eine Drossel (19) mit einem Rollmembranzylinder (6) in Verbindung steht, welch letzterer mit einem Ende am Zentrifugendeckel (k) befestigt ist und mit dem anderen Ende exzentrisch an der Ar—

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beitswelle (3) angreift. 2OLOL 6 L