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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Verflüssigung
von Feststoffen, die in der Herstellung fotografischer Emulsionen
zum Einsatz kommen, und insbesondere Verfahren zum teilweisen Mischen
aufeinander folgender Chargen, um den Übergang von einer Charge zur
anderen abzuschwächen
und unerwünschte
Schwankungen in dem damit erzeugten beschichteten Produkt zu vermeiden.
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Typische
Emulsionsbeschichtungsvorgänge erfordern
eine Mischung der Flüssigkeit
im Behälter, um
Schwankungen von Charge zu Charge während längerer Beschichtungsvorgänge abzuschwächen. Die
herkömmliche,
fortlaufende Verflüssigungstechnik
setzt eine schnelle Abkühlung
und/oder Pelletierung voraus sowie eine Vorrichtung zum Mischen
von Feststoffen, um die Emulsion in fester Form vorab mischen zu
können.
Diese Technologie wird in US-A-5,182,190 beschrieben.
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US-A-5,523,537
beschreibt ein modifiziertes, passives Verflüssigungssystem. In diesem System wird
eine Verflüssigungsvorrichtung
mit einem Trichter beschrieben, der einen oberen und unteren Bereich
umfasst. Der obere Bereich nimmt einen schmelzbaren Feststoff auf
und ist mit einem darin angeordneten Spiralrohr versehen. Durch
Erwärmen des
Spiralrohrs wird der darauf befindliche Feststoff geschmolzen und
kann dort hindurch treten, so dass das verflüssigte Produkt in dem unteren
Abschnitt des Trichters gelagert und von dort nacheinander abgezogen
wird. Die Verwendung dieser Technologie nach US-A-5,182,190 ermöglicht es,
den Feststoff zunächst
zu mischen und dann das gelierte Material passiv zu verflüssigen.
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In
einem typischen Sensibilisierungsvorgang zur Herstellung fotografischer
Filme bedürfen "lange" Beschichtungen der
Verwendung einer Vielzahl von Produktchargen zur Herstellung einer
fortlaufenden Beschichtung. "Lang" bezieht sich auf
die Zeitdauer zur Durchführung
des Vorgangs. Eine lange Beschichtung in einer Film-/Papieranlage
kann ein Vorgang von zwei bis drei Tagen Dauer sein. In speziellen
Anlagen kann ein langer Beschichtungsvorgang sieben bis zehn Tage
dauern. Es ist nicht unüblich, dass
die sensitometrischen Parameter zwischen Chargen schwanken. Wenn
jede Charge nacheinander und von Anfang bis Ende aufgetragen wird,
können
unerwünschte
Schwankungen in dem beschichteten Produkt auftreten. Die Schwankung
der sensitometrischen Parameter aufeinander folgender Chargen kann
zu schrittweisen Veränderungen
in dem beschichteten Produkt führen,
die sich durch einen dosierten Farbstoffregelkreis nicht schnell
genug ausgleichen lassen. Versuche zur Lösung dieses Problems umfassen
derartige Verfahren, wie Vermengen und Mischen, Mischgefäße, modifiziertes,
passives, flüssiges
in-Line-segmentiertes Mischen, wie in US-A-5,374,120 beschrieben.
Bei Mischgefäßen können dem
Mischgefäß zwei oder
mehr Produktchargen zugegeben und verflüssigt werden. Die resultierende,
homogene Lösung
kann dann dem Beschichtungsvorgang zugeführt werden. Indem die gleichen
Komponenten jedem aufeinander folgenden Schmelzkessel zugegeben
werden, lässt
sich eine fortlaufende Mischung herstellen. Mischen ist auch durch
Einbringung eines Mischgefäßes mit
zwei Schmelzkesseln möglich.
Das Mischgefäß dient
als Vorratsbehälter,
in das Lösung
nacheinander aus den beiden Schmelzkesseln eingebracht wird. Diese Verfahren
haben den Nachteil, dass sie lange Schmelzaufbewahrungszeiten (Schmelzabweichung)
und erhebliche Mengen an verflüssigter
Lösung
(Abfall) aufweisen. Schmelzabweichung bezieht sich auf eine zeitliche
Abweichung in der Sensitometrie einer Schmelze. Fotografische Emulsionen sind
tendenziell nicht besonders stabil; infolge von Schmelzaufbewahrungszeiten
von bis zu sieben Stunden in einem Schmelzkessel ändern sich
die Emulsionschemikalien aufgrund der Lösungstemperatur, die wiederum
eine Änderung
in der Sensitometrie bewirkt.
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Der
in US-A-5,374,120 beschriebene, modifizierte, passive In-Line-Flüssigmischer
ist auf das Mischen von einer bis vier Produktchargen durch gleichzeitiges
Verflüssigen
der Chargen in einem Auffangbehälter
ausgelegt. Die Lösungen
werden in dem Auffangbehälter
mithilfe eines kesselartigen Mischers gemischt. Das Mischen erfolgt
durch Verflüssigen
der Emulsion in jedem der vier Quadranten. Die Verflüssigungsleistung
jedes Quadranten ist ungefähr
gleich. Die gesamte Verflüssigung
aller vier Quadranten hängt
von der Leistung der Beschichtungsmaschine ab. Die Übergänge erfolgen
in vier Schritten zu je 25%, wobei die einzelnen Lösungsströme nicht
regelbar sind. Der segmentierte Mischer muss manuell je Quadrant
mit dem Produkt geladen werden, was arbeitsintensiv ist.
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Es
besteht weiterhin Bedarf nach einem verbesserten Schmelz-/Mischvorgang,
der die sensitometrischen Probleme beseitigt, wie die Schmelzabweichung
in Verbindung mit der Schmelzlagerzeit, wesentlich weniger Flüssigproduktabfälle erzeugt und
eine massenhafte Materialhandhabung ermöglicht. Zudem wäre eine
Schmelz-/Mischvorrichtung vorteilhaft, die eine größere Flexibilität des Mischprozesses
ermöglicht.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Mischen aufeinander folgender Chargen einer Schmelze bereitzustellen,
das das Problem mit der schmelzlagerzeitbedingten Schmelzabweichung
unterbindet.
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Weiterhin
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Mischen aufeinander folgender Schmelzen zur Anwendung in einem
Beschichtungsvorgang bereitzustellen, das die Menge an verflüssigtem
Produkt und somit die Abfallmenge reduziert.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Verfahrens zum Schmelzen aufeinander folgender Chargen von Schmelzen,
das einen genau kontrollierten Übergang von
einer Chargenschmelze zur nächsten
ermöglicht.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Verfahrens zum Mischen aufeinander folgender Schmelzen, das
einen kontinuierlichen Übergang
von einer Schmelze zur nächsten
ermöglicht.
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Der
Erfindung liegt zudem die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Mischen
aufeinander folgender Chargen von Schmelzen bereitzustellen, das die
unabhängige
Verflüssigung
von zwei Produkten ermöglicht.
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Der
Erfindung liegt zudem die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Mischen
aufeinander folgender Chargen von Schmelzen bereitzustellen, das die
unabhängige
Steuerung der Förderleistung
für jede
Schmelze ermöglicht.
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Diese
und zahlreiche andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden bei Lesen und Betrachten der vorliegenden detaillierten
Beschreibung, der Ansprüche
und der Zeichnungen deutlich. Die Merkmale, Aufgaben und Vorteile
der vorliegenden Erfin dung werden durch eine Vorrichtung erzielt,
die zwei modifizierte, passive Verflüssigungseinrichtungen umfasst,
die jeweils unabhängig
voneinander zur Herstellung einer Schmelzcharge in der Lage sind.
Jede modifizierte Verflüssigungsvorrichtung
ist mit einer Dosierpumpe ausgestattet, um Schmelze daraus zu entnehmen und
einem Sammelbehälter
zuzuführen,
aus dem die Schmelze für
den Beschichtungsvorgang gepumpt werden kann. Jede Dosierpumpe ist
in ihrer Förderleistung
steuerbar, wobei die Förderleitungen
derart kombinierbar sind, dass die beiden Dosierpumpenfördermengen
nacheinander statisch mischbar sind. Eine Regelung ermöglicht eine
geregelte Förderung aus
jeder Dosierpumpe derart, dass der Übergang von der Entnahme aus
der ersten Verflüssigungsvorrichtung
zur zweiten Verflüssigungsvorrichtung
rechtzeitig der vollständigen
Entnahme der Schmelze aus der Verflüssigungsvorrichtung erfolgt.
Während
der Übergangszeit
wird die Gesamtförderung
aus der ersten Verflüssigungsvorrichtung
konstant verringert, und die Gesamtförderung aus der zweiten Verflüssigungsvorrichtung
wird konstant erhöht,
wobei die Gesamtförderung
der beiden Verflüssigungsvorrichtungen
gleich bleibt. Wenn die Schmelze in der ersten Verflüssigungsvorrichtung
verbraucht ist, kommen 100% der Förderung aus der zweiten Verflüssigungsvorrichtung,
wodurch ein allmählicher Übergang
mit geringer Abweichung in den sensitometrischen Eigenschaften der
Schmelze erzielt wird. Diese Regelung des Übergangs ermöglicht eine
genaue zeitliche Steuerung und Kontrolle des eigentlichen Übergangs
und kontrollierte Lösungsförderleistungen
unabhängig
vom Schmelzvorgang während
des Übergangs
selbst. Hierdurch wird wiederum die Entstehung von Abfällen minimiert.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 eine
schematische Darstellung der zur praktischen Verwertung des erfindungsgemäßen Verfahrens
verwendeten Vorrichtung.
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2 eine
Schnittansicht einer exemplarischen, passiven Verflüssigungsvorrichtung,
die zur praktischen Verwertung der vorliegenden Erfindung verwendbar
ist.
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3 eine
Kurve zur exemplarischen Darstellung des Übergangsbetriebs mit einer
Mindestanstiegsdauer von zwei Stunden.
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4 ein
Schaubild der Steuerung des Chargenübergangs zwischen der Verflüssigungsvorrichtung
zur Praktizierung des erfindungsgemäßen Übergangsbetriebs.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung des Systems, das zur praktischen Verwertung
der vorliegenden Erfindung verwendbar ist. Das System umfasst eine
modifizierte, passive Verflüssigungsvorrichtung 10 und
eine zweite modifizierte, passive Verflüssigungsvorrichtung 12,
die nachfolgend als "erste MPL 10" bzw. als "zweite MPL 12" bezeichnet wird. Jede
MPL 10, 12 (siehe 2) umfasst
einen Trichter 14 mit einer Heizspule 16, die
darin angeordnet und mit dem Trichter 14 in herkömmlicher
Weise verbunden ist. Die Spule 16 haltert Feststoffe, wie
feste Batzen wässriger
Gelatine, die in den Trichter 14 eingespeist werden. Die
Feststoffe lagern auf der Spule 16, bis sie durch die Spule 16 erwärmt und
in einen flüssigen
Zustand überführt werden.
Die Heizspule 16 besteht im Wesentlichen aus zwei oder
mehreren Längen
spiralförmiger
Rohre, die zur Übertragung von
Wärme aus
dem Heizwasser auf den Feststoff zwecks Verflüssigung dienen. Der obere Bereich
des Trichters 14 umfasst vertikal ausgerichtete Wände 18,
die vermeiden, dass die festen Batzen wässriger Gelatine an den Wandflächen haften.
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Eine
(nicht gezeigte) Warmwasserversorgung führt der Heizspule 16 über das
Ventil 20 und das Einlassrohr 22 heißes Wasser
zu. Das durch die Heizspule 16 gepumpte heiße Wasser
stellt die Wärme
bereit, die zum Schmelzen der an der Heizspule 16 anliegenden
Gelatine erforderlich ist. Die verflüssigte Gelatine tropft durch
die Heizspule 16 in den unteren Bereich des Trichters 14.
Alle festen Batzen aus Gelatine oder Fremdobjekte, die eventuell
durch die Heizspule 16 durchtreten, werden von dem Sieb 24 erfasst.
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Der
untere Teil des Trichters 16 umfasst einen Sumpf 26,
in dem verflüssigte
Gelatine gesammelt wird. Im unteren Bereich des Trichters 14 ist
ein Flüssigkeitsstandgeber 28 angeordnet.
Der Flüssigkeitsstandgeber 28 dient
dazu, einer computergestützten
Steuerung 29 anzuzeigen, wann der Sumpf 26 voll
ist. Bei Anzeige eines hohen Füllstands
durch den Flüssigkeitsstandgeber 28 schließt sich
das Ventil 20, um ein weiteres Schmelzen der Gelatine zu
unterbrechen.
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Vom
ersten MPL 10 geht ein Auslassrohr 32, vom zweiten
MPL 12 geht ein Auslassrohr 34 ab. Jedes Auslassrohr 32, 34 ist
mit dem Sumpfabschnitt 26 der entsprechenden MPLs 10, 12 verbunden. Über das
Auslassrohr 32 wird einer ersten Zahnradpumpe 36 verflüssigte Gelatine
per Schwerkraft zugeführt. Über das
Auslassrohr 34 wird einer zweiten Zahnradpumpe 38 verflüssigte Gelatine
per Schwerkraft zugeführt.
Das Auslassrohr 40 der ersten Zahnradpumpe 36 ist
mit dem MPL-Auswahlventil 42 verbunden. Das Auslassrohr 44 der
zweiten Zahnradpumpe 38 ist ebenfalls mit dem MPL-Auswahlventil 42 verbunden.
Das MPL-Auswahlventil 42 ist ein mit mehreren Öffnungen
versehenes Ventil, das durch die Computersteuerung 29 betrieben
wird und entweder die Entnahme aus dem ersten MPL 10 oder
aus dem zweiten MPL 12 ermöglicht oder die kombinierte Entnahme
zur Bildung eines einzelnen vermischten Stroms in einem bestimmten
Verhältnis.
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Das
Auslassrohr 46 aus dem MPL-Auswahlventil 42 ist
mit einem Filterauswahlventil 48 verbunden. Das Filterauswahlventil 48 ermöglicht die
Umleitung einer durchströmenden
Flüssigkeit
zu einem ausgewählten
Filter der beiden Filter 50. Die Ausgänge jedes Filters 50 sind
mit einem Filterableiterventil 52 verbunden. Das Filterauswahlventil 48 und
das Filterableiterventil 52 werden benutzt, um jedes der beiden
Filter 50 so zu trennen, dass ein Filter 50 entleert,
gereinigt und/oder entfernt werden kann, ohne den Betrieb des gesamten
Prozesses zu beeinträchtigen.
Die Filter 50 sind vorzugsweise derart bemessen, dass sie
Teilchen im Bereich von 10 bis 20 μm und größer entfernen. Ein Rohr verbindet
das Filterableiterventil 52 mit einem Zentrifugenvakuum-Entgaserventil,
das zur Entfernung eingeschlossener Luft aus der verflüssigten
Gelatine dient. Das Auslassrohr 56 des Zentrifugenvakuum-Entgaserventils 56 kann
einem Auffangbehälter 58 verflüssigte Gelatine
zuführen.
Eine Zahnradpumpe 60 ist in dem Auslassrohr 62 des
Auffangbehälters 58 angeordnet,
um die verflüssigte
Gelatine zum (nicht gezeigten) Beschichtungsbetrieb zu pumpen. In
dem Auslassrohr 62 ist ein Leitungsspülventil 64 angeordnet.
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Die
Zahnradpumpen 36, 38 sind Verdrängerpumpen.
Als solches werden die Zahnradpumpen 36, 38 benutzt,
um die Lösungsförderung
aus der jeweiligen MPL 10, 12 zu regeln und zu
steuern. In dem Auslassrohr 40 der ersten Zahnradpumpe 36 befindet
sich ein Strömungselement 66.
Das Strömungselement 66 sendet
ein Signal an den Strömungsanzeigeregler 68,
der zur Steuerung der Zahnradpumpe 36 dient. Des weiteren
gibt es ein Strömungselement 70 im
Auslassrohr 44 der Zahnradpumpe 36. Das Strömungselement 70 sendet
ein Signal an den Strömungsanzeigeregler 72,
der zur Steuerung der Zahnradpumpe 38 dient. Der Computer 29 ist
mit beiden Strömungsanzeigereglern 68, 72 verbunden.
Der Computer 29 steuert per Soft ware die prozentuale Förderung
aus jeder Zahnradpumpe 36, 38 und stellt sicher,
dass die kombinierte Förderleistung,
also die Gesamtförderleistung
beider Zahnradpumpen 36, 38, gleich bleibt. Das
erfindungsgemäße System
umfasst zudem einen Füllstandsanzeiger/-Regler 76 in dem
Auffangbehälter 58,
der Signale an den Computer 29 weiter gibt.
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Wie
zuvor erwähnt,
werden Strömungselemente 66, 70,
bei denen es sich entweder um Massen- oder volumetrische Strömungselemente
handeln kann, benutzt, um die Lösungsförderleistung
zu messen und die Lösungsförderleistung
in einem Regelkreis mit den entsprechenden Zahnradpumpen 36, 38 zu
steuern. Während
des Dauerbetriebs empfängt
nur ein Strömungsanzeigeregler 68, 72 ein Strömungssignal.
Das Strömungssignal
beruht auf dem Füllstand
im Auffangbehälter 58 und
entspricht somit dem Bedarf des nachgelagerten Beschichtungsbetriebs.
Während
des Übergangs
von der ersten MPL 10 zur zweiten MPL 12 oder
umgekehrt entspricht die Gesamtförderung
aus beiden Zahnradpumpen 36, 38, wie durch den
Strömungsanzeigeregler 68, 72 gesteuert,
dem Beschichtungsstrom im nachgelagerten Beschichtungsbetrieb.
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Beim
Beschichten mit fotografischen Emulsionen, und unter der Voraussetzung,
dass die Chargen sensitometrisch wirklich nicht voneinander abweichen,
braucht man Veränderungen
von Charge zu Charge nicht zu befürchten. In der Praxis werden jedoch
wahrscheinlich einige sensitometrische Differenzen von Charge zu
Charge auftreten. Durch den Betrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erfolgt ein allmählicher
Wechsel von der sich entleerenden MPL zur neuen MPL. Dies wird als Übergangsphase
bezeichnet. Der allmähliche
Wechsel wird sorgfältig
gesteuert, so dass sensitometrische Unterschiede zwischen den jeweiligen
MPL-Inhalten über
einen Zeitraum gestreut werden, der lang genug ist, um eine fortlaufende
sensitometrische Abstimmung während
des Beschichtungsbetriebs zu ermöglichen.
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Die
sensitometrische Schwankung (insbesondere die Emulsionsempfindlichkeit)
zwischen den Chargen lässt
sich vor dem Beschichten bewerten. Bei der Messung der sensitometrischen
Parameter besteht jedoch eine gewisse Unsicherheit. Chargen innerhalb
des sensitometrischen Akzeptanzwerts sollten keiner Übergangsphase
bedürfen,
aber aufgrund der Unsicherheit in der Messung der sensitometrischen
Parameter müssen
Chargen so verarbeitet werden, also geglättet werden, als ob zwischen den
Chargen eine große
Differenz bestünde.
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Im
Betrieb bewirken die MPL 10, 12 ein kontinuierliches
Schmelzen der festen Gelatine mithilfe der Heißwasserspulen bei einer Temperatur
von 54,4°C.
Sobald sich das Produkt um die Heizspule 16 verflüssigt, tropft
das verflüssigte
Produkt von der Wärmequelle
ab, um sich im Sumpf 26 zu sammeln. Die Temperatur im Sumpf 26 kann
sich je nach Förderbedarf ändern, sollte
jedoch im Bereich von ca. 43,3°C
liegen. Um diese Temperatur zu halten und bedarfsbedingte Schwankungen
zu korrigieren, wird ein aktiver In-Line-Wärmetauscher 78 verwendet.
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Um
die Betriebszeiten der MPL 10, 12 bis zur Entleerung
betrieblich gut beurteilen zu können
und effiziente Übergänge zu ermöglichen,
werden die MPLs 10, 12 auf (nicht gezeigten) Waagen
angeordnet. Jede MPL 10, 12 ist auf das gleiche
Gewicht kalibriert, so dass sich der tatsächliche Inhalt jederzeit ermitteln
lässt.
Der Übergang
beginnt automatisch beim Eigengewicht der "alten" oder erschöpften MPL 10, 12.
Dies sollte ein kleines Sicherheitsgewicht einschließen. Die
Ausgangsförderleistung
für die "neue" MPL 10, 12 ist
vorzugsweise für
drei Minuten vor Beginn einer Steigerung/Absenkung auf 50 cm/min
eingestellt. Unter "Steigerung/Absenkung" ist die allmähliche Erhöhung der
Förderleistung
aus der neuen MPL 10, 12 und die allmähliche Absenkung
der Förderleistung
aus der alten MPL 10, 12 zu verstehen. Nach drei
Minuten bei einer Strömung
von 50 cm/min wird die Förderleistung
aus der "neuen" MPL 10, 12 auf
5% der gesamten Beschichtungsförderleistung
eingestellt, worauf die Übergangsphase
beginnt. Wenn 5% der Beschichtungsförderung kleiner als 50 cm/min
sind, läuft
die Zahnradpumpe 36, 38 für die "neue" MPL 10, 12 bei
50 cm/min, bis der Zeitpunkt auf der Übergangskurve erreicht ist,
bei dem der Förderbedarf
aus der neuen MPL 10, 12 50 cm/min erreicht. Dann
beginnt die Steigerung/Absenkung.
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Ein
Wechsel zwischen MPL 10, 12 erfolgt, wenn der
Inhalt beider MPLs 10, 12 aus derselben Charge
stammt. Wenn der Inhalt beider MPLs aus derselben Charge stammt,
ist keine Übergangsphase
erforderlich. Typischerweise füllt
eine Charge mehrere MPLs 10, 12. Eine erfindungsgemäße Übergangsphase
erfolgt, wenn der Inhalt jeder MPL 10, 12 nicht
aus derselben Charge der fotografischen Emulsion stammt.
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Während einer
dreistündigen Übergangsphase,
wie im Beispiel unten gezeigt, hängt
die Änderung
der Steigerungs-/Absenkungsrate von den Bedingungen der Beschichtungsmaschine
ab, basiert aber vorzugsweise auf einer Steigerungs-/Absenkungsrate,
die für
die Übergangsdauer nicht
schneller als ca. 0,56%/min ist. Die Förderleistung aus der alten
MPL 10, 12 wird vorzugsweise verringert, bis ungefähr 12 kg
verbleiben. Die Steigerung/Absenkung wird dann abgeschlossen, und
die Förderung setzt
sich mit konstanter Förderleistung
fort. Der verbleibende Feststoff in der alten MPL 10, 12 wird
verflüssigt.
Die Förderung
setzt sich dann mit verringerter Leistung fort, bis ca. ein (1)
Liter verbleibt, worauf der Übergangsbetrieb
stoppt. Während
die Förderleistung
aus der alten MPL 10, 12 abgesenkt wird, wird
die Förderleistung
aus der neuen MPL 10, 12 erhöht, so dass die kombinierte
Förderleistung
aus den beiden MPLs 10, 12 im Allgemeinen konstant
bleibt. Die Förderung
aus den MPLs 10, 12 wird durch den Füllstand
im Auffangbehälter 58 gesteuert
und wechselt mit dem Bedarf der Beschichtungsvorrichtung sowie mit
Schwankungen im Auffangbehälter 58 aufgrund
beispielsweise einer Umschaltung zwischen den Filtern 50.
Um die Probleme einer schwankenden Förderleistungsnachfrage zu lösen, wenn
beide MPLs 10, 12 in Betrieb sind, wird an den
Zahnradpumpen 36, 38 eine Art Verhältnisregelung
verwendet. Das Verhältnis
der Förderleistung
der sich entleerenden MPL 10, 12 ändert sich
von 95% auf 5% von Anfang bis Ende des Übergangsbetriebs, während sich
andererseits das Verhältnis
der neuen MPL 10, 12 von 5% bis 95% während desselben
Zeitraums ändert.
Vor und bei Abschluss des Übergangsbetriebs
beträgt
das Förderleistungsverhältnis aus
einer der beiden MPLs 10, 12 100%. Um eine gute
Förderleistungskontrolle
bei sehr geringen Förderleistungen
zu ermöglichen,
wie beispielsweise während Verzögerungen
der Beschichtungsvorrichtung, sollte eine Mindestförderleistung
für jede
Zahnradpumpe 36, 38 so eingestellt werden, dass
für den
Fall, dass die Nachfrage unter die Mindestförderleistung für die jeweilige
Zahnradpumpe 36, 38 abfällt, beide Zahnradpumpen 36, 38 gestoppt
werden, um somit das Verhältnis
zwischen den beiden Zahnradpumpen 36, 38 zu wahren.
Die Verhältnisänderung
zwischen den beiden MPLs 10, 12 wird als Steigerungs-/Absenkungsleistung
berechnet. Die Steigerungs-/Absenkungleistung ist variierbar und
ermittelt sich im Allgemeinen aus der sensitometrischen Differenz
zwischen Emulsionschargen und der Fähigkeit der nachgeordneten
betrieblichen Vorgänge,
die Schwankung zu korrigieren. In der Praxis wird damit die Mindestzeit
für die
Wechsel- oder Übergangsperiode
festgelegt. Normalerweise ist die tatsächliche Übergangsperiode aufgrund von
Betriebsunterbrechungen der Beschichtungsmaschine länger. Betriebsunterbrechungen
der Beschichtungsmaschine führen
zu einer Änderung
des gesamten Förderleistungsbedarfs
aus den beiden MPL 10, 12, was das Volumen der
benötigten,
verflüssigten
Gelatine betrifft. Dies wiederum führt zu einer Einstellung der Förderleistung
derart, dass die Steigerungs-/Absenkungsperiode
mit minimaler Abfallerzeugung endet.
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3 zeigt
ein Beispiel eines Übergangsbetriebs
mithilfe einer dreistündigen
minimalen Erhöhungsgeschwindigkeit.
Das Beispiel aus 3 zeigt einen Übergangsbetrieb,
bei dem die Strömung
zwei Beschichtungsmaschinen zugeführt wird, bei denen Unterbrechungen
des Beschichtungsbetriebs auftreten. Auf der Kurve 90 ist
das Gewicht der Inhalte der alten MPL gegen die Zeit abgetragen.
Auf der Kurve 92 ist das Verhältnis der Förderung aus der alten MPL gegen
die Zeit abgetragen. Auf der Kurve 94 ist das Verhältnis der
Förderung
aus der neuen MPL gegen die Zeit abgetragen. Vor dem Nullzeitbezugspunkt
sind 100% aus der alten MPL gefördert
worden. Mit dem Nullzeitbezugspunkt beginnt die Förderung
aus der neuen MPL bei einer Förderleistung
von 50 ml/min, während
die Förderleistung
aus der alten MPL um 50 ml/min verringert wird. Am Zeitbezugspunkt
von 3 Minuten beginnt die Steigerung/Absenkung beider MPLs. Am Zeitbezugspunkt
von ca. 45 Minuten tritt eine Unterbrechung bei beiden Beschichtungsmaschinen
auf. Bei einem Bedarf von null stoppt die Steigerung/Absenkung,
und beide Zahnradpumpen 36, 38 schalten auf Betrieb
mit niedriger Förderleistung
um. Im Betrieb mit niedriger Förderleistung
fördert
die Pumpe 60 vorzugsweise ca. 0,1 l/min, während die
Zahnradpumpen 36, 38 auf eine entsprechende Förderleistung
eingestellt werden, die diesem Bedarf entspricht. Am Zeitbezugspunkt
von 60 Minuten schaltet sich eine der beiden Beschichtungsmaschinen
wieder zu, und die Steigerung/Absenkung kann fortgesetzt werden.
Da der Förderbedarf
jedoch nur der Hälfte
des gesamten Bedarfs für
beide Maschinen entspricht, wird die Steigerung/Absenkung auf die
Hälfte
der ursprünglichen Steigerung/Absenkung
eingestellt. Am Zeitbezugspunkt von 100 Minuten sind wieder beide
Beschichtungsmaschinen in Betrieb, und die Förderleistung wird wieder mit
100% nachgefragt. Am Zeitbezugspunkt von 120 Minuten wird die Steigerung/Absenkung
gestoppt, während
die Förderleistung
weiterhin 100% beträgt.
Die verbleibenden Feststoffe in der alten MPL werden geschmolzen,
um das in der alten MPL verbleibende Materialvolumen bestimmen zu können. Dabei
handelt es sich um das Steigerungs-/Absenkungs-Neustartvolumen (SRR/Ramping
Restart Volume). Bei Kenntnis dieses Volumens wird die Steigerung/Absenkung
fortgesetzt, bis vorzugsweise das Verhältnis der Förderleistung aus der alten
MPL weniger als 5% oder der Inhalt der alten MPL ca. 1 l oder weniger
beträgt.
Am Zeitbezugspunkt von ungefähr
200 Minuten ist der Übergang
abgeschlossen. Die Förderung
aus der alten MPL wird angehalten, die Förderung aus der neuen MPL entspricht
100% des Bedarfs.
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Zum
Ende des Übergangsbetriebs
wird der Füllstandspunkt
im Sumpf 26 angehoben, so dass das Flüssigvolumen darin erhöht wird.
Dieses Verfahren wird auch beim Starten jeder MPL 10, 12 verwendet,
um das Flüssigvolumen
und somit die thermische Stabilität anzuheben. Zum Ende des Übergangsbetriebs
wird der restliche Inhalt der MPLs verflüssigt, so dass sich der Endpunkt
genauer abschätzen
lässt.
Der Endpunkt wird vorzugsweise nach Volumen geschätzt, weil
die für
die Wagen unter jeder MPL 10, 12 verwendeten Wägezellen
möglicherweise
nicht genau genug sind, um den Materialrest zu bestimmen. Die verbleibenden
Feststoffe werden daher geschmolzen, und der Flüssigkeitsstand im Sumpf 26 wird
benutzt, um das Volumen des verbleibenden Materials zu berechnen.
Wenn das Volumen des verbleibenden Materials und die aktuelle Förderleistung
bekannt ist, lässt
sich die Zeit bis zur vollständigen
Entleerung der MPL 10, 12 ermitteln. Die Förderung
aus der sich entleerenden MPL 10, 12 wird fortgesetzt,
bis die MPL im Wesentlichen leer ist. Eine MPL 10, 12 ist "im Wesentlichen leer", wenn das Volumen
des darin verbleibenden Materials nicht mehr als ca. 10 l beträgt.
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4 zeigt
ein Ablaufdiagramm für
die Prozesse, die für
den Chargenübergang
zwischen MPL 10 und MPL 12 verwendet werden. Das
Ablaufdiagramm beschreibt den Beginn der Übergangsphase und die Einstellung
während
des Übergangs.
Während
eines Übergangsbetriebs ändert sich
die Geschwindigkeit der Steigerung/Absenkung nach den vorliegenden
Bedingungen der Beschichtungsmaschine. Wie im Entscheidungsfeld 100 zu
erkennen ist, muss der Computer 29 zunächst darüber informiert werden, ob der
nächste
Betrieb zwischen den MPLs 10, 12 einen Übergang
oder einen Wechsel darstellt. Hierzu muss der Bediener eine Eingabe
tätigen,
beispielsweise indem er einen Schalter auf "Wechsel" oder "Übergang" umlegt. Wenn die
Antwort "ja" lautet, berechnet
der Computer im Funktionsfeld 102 das Übergangsstartgewicht (WS). Falls die Antwort "nein" lautet,
kehrt der Ablauf zum Entscheidungsfeld 100 zurück, worauf
der Vorgang so oft wiederholt wird, bis die Antwort "ja" lautet. Nachdem
das Übergangsstartgewicht
berechnet worden ist, wird das Gewicht des Inhalts der alten MPL 10, 12 über das
Funktionsfeld 104 gemessen, und die Übergangsstartzeit (Tst) wird im Funktionsfeld 106 berechnet.
Im Entscheidungsfeld 108 ermittelt der Computer, ob die Übergangsstartzeit
kleiner als 30 Minuten ist. Wenn die Antwort "nein" lautet,
kehrt der Ablauf zum Entscheidungsfeld 100 zurück. Wenn
die Antwort "ja" lautet, ermittelt
der Computer, ob die neue MPL 10, 12 für einen Übergangsbetrieb
bereit ist, wie durch das Entscheidungsfeld 110 bezeichnet.
Falls die Antwort "nein" lautet, ertönt ein Alarm,
um den Bediener darauf hinzuweisen, die neue MPL 10, 12 vorzubereiten.
Im Entscheidungsfeld 112 ermittelt der Computer, ob die
Masse des Inhalts der alten MPL 10, 12 kleiner
als das Übergangsstart gewicht (WS) ist. Wenn die Antwort "nein" lautet,
kehrt der Ablauf zum Entscheidungsfeld 100 zurück. Wenn
die Antwort "ja" lautet, beginnt
der erfindungsgemäße Übergangsbetrieb.
Wenn die Antwort auf das Entscheidungsfeld 112 "ja" lautet, beginnt
die Förderung von
der Zahnradpumpe 36, 38 aus der neuen MPL 10, 12 mit
einer Förderleistung
von 50 ml/min, wie durch das Funktionsfeld 114 bezeichnet.
Die Förderleistung
von 50 ml/min wird für
drei Minuten fortgesetzt, wie durch das Funktionsfeld 116 bezeichnet. Über das
Funktionsfeld 118 wird die Förderung von der Zahnradpumpe 36, 38 aus
der alten MPL 10 auf 95% der gesamten Förderleistung reduziert, und
die Förderung
von der Zahnradpumpe 36, 38 aus der neuen MPL 10, 12 wird
auf 5% der gesamten Förderleistung
erhöht.
Die Pumpen 36, 38 werden dann (über das
Funktionsfeld 120) so gesteuert, dass die Förderung
aus der alten MPL 10, 12 mit einer bestimmten
Menge je Minute (R) abgesenkt und die Förderung aus der neuen MPL 10, 12 mit
derselben Menge je Minute (R) angehoben wird. Der Computer ermittelt
dann, ob das Förderungsverhältnis aus
der alten MPL 10, 12 kleiner als 30% der gesamten
Förderleistung
ist, wie durch das Entscheidungsfeld 122 bezeichnet. Wenn
die Antwort "nein" lautet, wird dieser
Vorgang so oft wiederholt, bis die Antwort "ja" lautet.
Wenn die Antwort auf das Entscheidungsfeld 122 "ja" lautet, wird die
Steigerung/Absenkung der Förderleistung
der Zahnradpumpen, 36, 38 per Funktionsfeld 124 gestoppt
und die Förderung
mit 100% des dann aktuellen Förderleistungsverhältnisses
fortgesetzt. Der verbleibende Feststoff in der alten MPL 10, 12 wird
zu diesem Zeitpunkt geschmolzen. Wenn sich der verbleibende Inhalt
aus der alten MPL 10, 12 im Sumpf 26 befindet,
ermittelt der Computer, ob das Volumen im Sumpf 26 kleiner
als das Steigerungs-/Absenkungs-Neustartvolumen (Vr)
ist, wie durch das Entscheidungsfeld 126 bezeichnet. Wenn die
Antwort "nein" lautet, wird dieser
Vorgang so oft wiederholt, bis die Antwort "ja" lautet.
Wenn die Antwort "ja" lautet, wird die
Steigerung/Absenkung der Förderleistung
der Zahnradpumpen 36, 38 mit denselben Steigerungs-/Absenkungswerten
neu gestartet, wie durch das Funktionsfeld 128 bezeichnet.
Der Computer entscheidet dann (über
das Entscheidungsfeld 130), ob die Förderleistung aus der alten MPL 10, 12 im
Verhältnis
kleiner als 5% ist oder ob das im Sumpf 26 verbleibende
Volumen weniger als 1 l beträgt.
Wenn die Antwort auf eine dieser Fragen "nein" lautet,
wird dieser Vorgang so oft wiederholt, bis die Antwort "ja" lautet. Wenn die
Antwort "ja" lautet, wird der Übergang
mithilfe des Funktionsfeldes 132 abgeschlossen. Die Förderleistung
aus der alten MPL 10, 12 beträgt null, die Förderleistung
aus der neuen MPL 10, 12 beträgt 100%.
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Das
folgende Beispiel zeigt die Berechnung des Materialgewichts in der
entleerten MPL
10,
12, wenn der Übergangsbetrieb
von einer Charge zur anderen beginnen soll. Dabei handelt es sich
um das Übergangsstartgewicht
(W
S); das Beispiel zeigt zudem die Berechnung
für die
Zeit, zu dem der Übergangsbetrieb
beginnen sollte. Hierbei handelt es sich um die Übergangsstartzeit (T
S). Das Beispiel zeigt zudem die Berechnung
für den
Wert der Steigerung/Absenkung (R) der Förderleistung und das zweite
kritische Volumen in dem Sumpf
26, bei dem der Übergang
beginnen sollte. Dieses zweite kritische Volumen wird auch als Steigerungs-/Absenkungs-Neustartvolumen
(V
r) bezeichnet. Das Förderungsleistungsverhältnis (r)
der alten MPL beginnt bei 85% und wird durch jede schrittweise Berechnung
der Steigerung/Absenkung (R) der Förderleistung nach unten abgestimmt.
Obwohl die nachfolgende Gleichung die Beschickung von zwei Beschichtungsvorrichtungen
(C
1 und C
2) nach
dem erfindungsgemäßen Chargenmischverfahren
ermöglicht,
geht das folgende Beispiel davon aus, dass eine einzelne Beschichtungsvorrichtung
beschickt wird. Für
die zweite Beschichtungsvorrichtung werden daher Nullwerte in die
Gleichungen eingesetzt. Das Beispiel setzt zudem eine Sollförderleistung
(F
aim) der Beschichtungsvorrichtung von
2,0 l/min voraus, eine tatsächliche
Förderleistung
(F
act) an die Beschichtungsvorrichtung von
0,1 l/min, eine Übergangszeit (T)
von 180 Minuten und eine relative Dichte (S
g)
der Beschichtungsflüssigkeit
von 1,1 kg/l. Wegen der potenziellen Ungenauigkeiten beim Wiegen
einer MPL wird ein Faktor von 1,03 angelegt, um sicherzustellen,
dass die alte MPL nicht vollständig
trocken läuft, was
zur Beschädigung
der Pumpen
36,
38 führen könnte.
wobei
r das aktuelle Förderleistungsverhältnis der
alten MPL ist.
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Die Übergangszeit
beträgt
typischerweise 180 Minuten, und das Startgewicht für jede MPL
liegt im Bereich von ca. 500 kg bis ca. 600 kg.
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Mithilfe
des erfindungsgemäßen Verfahrens und
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erfolgt der Chargenübergang
effizient. Sensitometrische Probleme, wie die mit der Schmelzlagerzeit in
herkömmlichen
Schmelz-/Mischvorgängen
verbundene Schmelzabweichung, werden beseitigt. Zudem wird die Menge
des jeweils verflüssigten
Produkts erheblich verringert, was gleichzeitig zu einer Abfallreduzierung
führt.
Durch die praktische Verwertung der vorliegenden Erfindung lässt sich
eine unabhängige Verflüssigung
von zwei Produkten bei genauer Steuerung der Übergangsgeschwindigkeit von
einem Produkt zum anderen erzielen. Der Zeitpunkt bis zum Abschluss
des kontrollierten Übergangs
von einem Produkt zum nächsten
ist von der Schmelzmenge der einzelnen Produkte unabhängig.
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Obwohl
die Steigerung/Absenkung (R) der Förderleistung hier als fortlaufend
beschrieben wird, sei darauf hingewiesen, dass die Steigerung/Absenkung
der Förderleistung
eine Funktion der Häufigkeit ist,
mit der die Abstimmungen des Förderungsverhältnisses
erfolgen. Diese Berechnung kann beispielsweise alle zwei Sekunden,
alle 10 Sekunden oder einmal pro Minute erfolgen. Der Begriff "fortlaufende" oder "kontinuierliche" Steigerung/Absenkung schließt daher
in der vorliegenden Verwendung eine Reihe schrittweiser Änderungen
der Steigerung/Absenkung der Förderleistung
ein.
wobei r das aktuelle Förderleistungsverhältnis der alten MPL ist.