DE2736893A1

DE2736893A1 - Zentrifugenregelung

Info

Publication number: DE2736893A1
Application number: DE19772736893
Authority: DE
Inventors: Johannes Petrus Gense
Original assignee: Koninklijke Nederlandsche Papierfabriek NV
Current assignee: Koninklijke Nederlandsche Papierfabriek NV
Priority date: 1976-08-20
Filing date: 1977-08-16
Publication date: 1978-07-06
Also published as: FR2361942B3; NO772883L; ATA597077A; FR2361942A1; NL7609294A; DK368577A; ES461736A1; FI772443A; BE857885A; SE7709335L; DE2736893C2; JPS5325964A; LU77985A1; CA1074752A

Description

15. August 1977 31 724 B

Koninklijke Nederlandse Papierfabrieken N.V. -Maastricht, Niederlande.

Zentrifugenregelung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge zum Trennen von Flüssigkeit und Feststoff, versehen mit einer Aussentrommel und einer als Forderschnecke ausgebildeten Innentrommel.

Es ist dabei für bestimmte Anwendungen wesentlich, dass der Feststoff die Zentrifuge so trocken wie möglich verlasst. Dazu muss die Verweilzeit in der Zentrifuge verhältnism&ssig lang sein. Diese Verv.eilzeit wird wieder durch die Fordergeschwindigkeit und folglich durch die Drehzahldifferenz zwischen der Innentrommel und der Aussentrommel bestimmt. Im Nachstehenden wird angenommen, dass die Zentrifuge so aufgebaut ist, dass der Transport in der richtigen Richtung stattfindet, wenn die Innentrommel schneller dreht als die Aussentrommel. Es ist klar, dass es bei einer entsprechenden Ausführungsform der Zentrifuge auch möglich ist, Transport der Ablagerung zu bewirken, wenn die Aussentrommel schneller dreht als die Innentrommel.

Je nachdem die Drehzahldifferenz zwischen der Innentrommel und der Aussentrommel grosser ist, findet der Transport des Feststoffes durch die Zentrifuge schneller statt und ist der Feststoff, der die Zentrifuge verläset, feuchter. Man strebt folglich eine möglichst geringe Drehzahldifferenz zwischen der Innentrommel und

809827/0568

q-

der Aussentrommel an, vun einen möglichst trocknen Feststoff zu erhalten. Früher wurde die gewünschte Drehzahldifferenz auf einen experimentell bestimmten, möglichst niedrigen Wert eingestellt. Das führte aber zum festlaufen der Innentrommel durch eine Anhäufung von Feststoff, sobald sich eine zu grosse Abweichung von den bei der Einstellung geltenden Prozessgrossen ergab.

Zentrifugenindustrien sind damit beschäftigt, diese Probleme dadurch zu losen, dass sie einen mit der Aussentrommel mitdrehenden hydraulischen Motor anwenden, der mittels einer Uebertragung der Innentrommel, d.h. der Forderschnecke, eine etwas höhere Drehzahl erteilt. Die Drehzahldifferenzregelung, die auf diese Weise herbeigeführt wird, ist eine sog. Zweipunktregelung, die mittels des Oeldruckes erfolgt. Die Taktfrequenz ist abhängig von dem Belastungsgrad der Zentrifuge und der eingestellten Bandbreite der Regelung; eine pendelnde Differenzgeschwindigkeit zwischen Trommel und Schnecke verursacht einen schwankenden und zugleich niedrigeren Trockenstoffgehalt.

Die Erfindung bezweckt, eine Losung für das oben beschriebene Problem herbei zu führen. Dazu wird eine Zentrifuge der beschriebenen Art erfindungsgemäss gekennzeichnet durch eine Regelvorrichtung, die eine eingestellte Drehzahldifferenz zwischen Aussentrommel und Innentrommel mittels eines proportionalen Vorgangs konstant halten kann und die bei Aenderung des verlangten Drehmoments neben dem proportionalen Regelvorgang auch einen korrigierenden Regelvorgang in bezug auf die Differenzdrehzahl ausführen kann.

Gemäss einer näheren Ausarbeitung des Erfindungsgedankens wird eine Zentrifuge der beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der einen Trommel gekuppelte Riemenscheibe eine als Generator arbeitende elektrische Maschine antreibt, wobei, die Drehzahl des Generators über einen Tachogenerator in ein Signal für proportionale Drehzahlregelung umgesetzt wird, das nach Vergleich mit dem eingestellten Wert der Drehzahldifferenz einen Zielwert für den Strom des Generators verschafft und wobei ein dem Generatorstrom proportionales Signal für den korrigierenden Regelvorgang verwendet wird.

Im Nachstehenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen darin: - Fig. 1 eine Zentrifuge der Art, auf die sich die Erfindung bezieht; und

809827/0568

- Fig. 2 einen erfindungsgemassen Regelkreis, der bei der Zentrifuge von Fig. 1 angewendet werden kann.

Die in Fig. 1 gezeigte Zentrifuge umfasst eine Aussentrommel 1 mit einem konischen Teil 2. In der Aussentrommel befindet sich eine Innentrommel 3, die ebenfalls konisch verläuft und als Schnecke oder Forderschnecke ausgebildet ist. Am breiten Ende der Trommeln befindet sich ein zentrales Zufuhrrohr H, das dazu dient, der Zentrifuge eine Mischung aus Flüssigkeit und Feststoff zuzuführen. Weiterhin befindet sich auf derselben Seite der Trommeln eine Abfuhroff nung 5 für die vom Feststoff befreite Flüssigkeit. Das Flüssigkeitsniveau in den Trommeln, bei dem Abfuhr der Flüssigkeit erfolgt, wird durch ein einstellbares Stauorgan 6 bestimmt.

Bei der abgebildeten Zentrifuge ist für den Antrieb ein Kurvenscheiben-Untersetzungsgetriebe 7 vorgesehen, versehen mit einer Trommelriemenscheibe 8 für den Antrieb der Aussentrommel und mit einer Schneckenriemenscheibe 9> die mit der Innentrommel gekuppelt ist. Das Untersetzungsgetriebe ergibt im vorliegenden Beispiel ein Uebersetzungsverhaltnis von 25 : 1, so dass bei einer Drehzahl der Trommelriemenscheibe n, = 16OO und einer Drehzahl der Schneckenriemenscheibe

tp

η = 1UOO die Aussentrommel eine Drehzahl n^ = 16OO hat, während die Innentromwp t

mel eine Drehzahl 16OO + i600 - 1UOO = 1608 hat. Daraus ergibt sich auch, dass

25
eine Abbremsung der Schneckenriemenscheibe eine höhere Drehzahl der Innentrommel, und also auch eine höhere Drehzahldifferenz, zur Folge hat.

Erfindungsgemäss ist nun mit der Schneckenriemenscheibe eine als Generator wirkende elektrische Maschine 20 (Fig. 2) gekuppelt, z.B. über eine Riemenübertragung.

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemassen Regelkreis. Der Regelkreis umfasst ein Potentiometer 21, mit dessen Hilfe ein bestimmter Spannungswert eingestellt werden kann, der dem einen Eingang 22 eines Drehzahlregelverstärkers 23 zugeführt wird. Dieser Spannungswert entspricht der Drehzahl η der Schneckenriemenscheibe. Der Verstärker 23 hat ferner noch zwei Eingänge 2k und 25, deren Funktion noch näher beschrieben werden wird. Der Verstärker 23 wirkt als Differenzverstärker und zugleich als Umkehrverstärker. Am Ausgang des Verstärkers 23 entsteht nun ein Spannungssignal, das mittels eines Potentiometers 27 einem Eingang 29 eines zweiten Verstärkers 28 zugeführt wird und als Zielwert Is für den Strom I des Generators 20 dient. Weiterhin wird einem zweiten Eingang 30

809827/0568

des Verstärkers 28 ein dem Strom I proportionales Signal über eine Rückkopplungsschleife zugeführt, die einen Umformer 31 zum Umsetzen einer Spannung in Phasedifferenzen, eine Thyristorregelvorrichtung 32, einen Stromtransformator 33 und einen Gleichrichter 3*+ umfasst. Die Thyristorregelvorrichtung 32 ist weiterhin mit dem Generator 20 gekoppelt, der wieder mit einem Tachogenerator 35 gekoppelt ist, der dem Eingang 2k des Verstärkers 23 ein der Drehzahl des Generators 20 entsprechendes Signal zuführen kann.

Wenn das Signal des Tachogenerators am Eingang 2k grosser ist als das der eingestellten Drehzahl der Schneckenriemenscheibe entsprechende Signal, bedeutet dies, dass der Generator 20, und also auch die Schneckenriemenscheibe, eine zu grosse Drehzahl hat, was infolge des zwischengeschalteten Kurvenscheiben-Untersetzungsgetriebes T eine zu geringe Drehzahldifferenz zwischen der Aussentrommel und der Innentrommel zur Folge hat.

Der Verstärker 23 verschafft nun infolge der an den Eingängen 22 und 2k herrschenden EingangsSpannungen einen höheren Zielwert für den Strom I des Generators 20, wodurch der Generator 20 abbremsen wird. Auch wird dadurch die Schneckenriemenscheibe abgebremst, so dass die Drehzahl η abnimmt und die

Drehzahl η der Innentrommel zunimmt.
w

Es hat sich aber gezeigt, dass eine solche Regelung der Drehzahldifferenz nicht genügt, um ein Festlaufen zu vermeiden. Wird bei einer gewählten Differenzdrehzahl die Menge oder die Konzentration des zu zentrifugierenden Stoffes erhöht, so kann die Transportkapazität der Zentrifuge überschritten werden; es wird mehr Stoff niedergeschlagen als ausgetrieben, wobei der Stoff eine unverrückbare Verbindung zwischen Trommel und Schnecke bildet.

Dazu wird das dem Eingang 30 des Verstärkers 28 zugeführte Rückkopplungssignal, das dem Stromwert I proportional ist, auch einem integrierenden Organ 38 zugeführt. Der Ausgang dieses integrierenden Organs ist mit dem Eingang 25 des Drehzahlregel^erstärkers 23 verbunden. Eine Steigerung des I-Wertes durch höhere Ablagerung verschafft nun vorübergehend ein zusätzliches Eingangssignal am Eingang 25» wodurch der Zielwert für I hoher wird und eine vorübergehende zusätzliche Bremsung des Generators 20, und also der Schneckenriemenscheibe 9, auftritt, so dass die Differenzdrehzahl hoher wird.

809827/0568

Diese zusatzliche Bremsung führt eine geregelte Drehzahldifferenzerhohung zwischen der Innentrommel und der Aussentrommel herbei, um das höhere Stoffangebot zu räumen. Die Regelung ist kontinuierlich und sorgt für eine nichtpendelnde Drehzahldifferenz.

Das integrierende Organ hat bei einem zunehmenden Eingangssignal eine kleinere Zeitkonstante als bei einem abnehmenden Eingangssignal, was die Stabilität des Regelkreises bewirkt.

Es wird bemerkt, dass verschiedene Modifikationen der beschriebenen Ausfuhrungsform der Erfindung möglich sind, ohne dass der Rahmen der Grundgedanken der Erfindung überstiegen wird. Solche Modifikationen werden dafür erachtet, zur Erfindung zu gehören.

809827/0568

L e e r s e i t e

Claims

ANSFRUECHE

(j/ Zentrifuge zum Trennen von Flüssigkeit und Feststoff, versehen mit einer Aussentrommel und einer als Forderschnecke ausgebildeten Innentrommel, gekennzeichnet durch eine Regelvorrichtung, die eine eingestellte Drehzahldifferenz zwischen Aussentrommel und Innentrommel mittels eines proportionalen Vorgangs konstant halten kann und die bei Aenderung des verlangten Drehmoments neben dem proportionalen Regelvorgang auch einen korrigierenden Regelvorgang in bezug auf die Differenzdrehzahl ausführen kann.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der einen Trommel gekuppelte Riemenscheibe eine als Generator arbeitende elektrische Maschine antreibt, wobei die Drehzahl des Generators über einen Tachogenerator in ein Signal für proportionale Drehzahlregelung umgesetzt wird, das nach Vergleich mit dem eingestellten Wert der Drehzahldifferenz einen Zielwert für den Strom des Generators verschafft und wobei ein dem Generatorstrom proportionales Signal für den korrigierenden Regelvorgang verwendet wird.

3. Zentrifuge nach Anspruch 2, versehen mit einer Kurvenscheiben-Uebertragungsvorrichtung zwischen der Aussentrommel und der Innentrommel, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator mit der mit der Innentrommel gekuppelten Riemenscheibe der Kurvenscheiben-Uebertragungsvorrichtung gekuppelt ist und dass Mittel vorgesehen sind, bei einem Absinken der Drehzahl der Innentrommel unter einen eingestellten Wert einen Zielwert des Generatorstromes über ein dem Generatordrehzahl proportionales Signal und ein dem Generatorstrom proportionales Signal derart proportional bzw. integrierend zu regeln, dass der Generator die mit der Innentrommel gekuppelte Riemenscheibe abbremst.

U. Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung ein Einstellorgan für die Drehzahl der mit der Innentrommel gekuppelten Riemenscheibe enthält, deren Ausgangssignal dem ersten Eingang eines DrehzahlregelVerstärkers mit drei Eingängen zugeführt wird, wobei dem zweiten Eingang ein der Generatordrehzahl proportionales Signal zugeführt wird, während dem dritten Eingang ein von einem integrierenden Organ kommendes Signal zugeführt wird; und dass das Ausgangssignal des Drehzahlregelverstärkers einen Zielwert für den Gegenatorstrom verschafft.

ORIGINAL INSPECTED 809827/0568

5· Zentrifuge nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangssignal des integrierenden Organs durch ein dem Generatorstrom proportionales Signal
gebildet ist.

6. Zentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Generatorstrom proportionale Signal aus der Rückkopplungsschleife eines mit dem Ausgang des Drehzahlregelverstärkers gekuppelten Stromregelverstärkers herrührt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche k bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
das integrierende Organ bei einem zunehmenden Eingangssignal eine kleinere
Zeitkonstante verschafft als bei einem abnehmenden Eingangssignal.

809827/0F68