EP2196266A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der automatisierten Entleerung einer Zentrifuge - Google Patents

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EP2196266A2
EP2196266A2 EP09176436A EP09176436A EP2196266A2 EP 2196266 A2 EP2196266 A2 EP 2196266A2 EP 09176436 A EP09176436 A EP 09176436A EP 09176436 A EP09176436 A EP 09176436A EP 2196266 A2 EP2196266 A2 EP 2196266A2
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EP
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drum
measuring
control unit
emptying
monitored
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EP09176436A
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Johannes Kleinhenz
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GEA Mechanical Equipment GmbH
Original Assignee
GEA Westfalia Separator GmbH
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/04—Periodical feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/10—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with discharging outlets in the plane of the maximum diameter of the bowl
    • B04B1/14—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with discharging outlets in the plane of the maximum diameter of the bowl with periodical discharge

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 7.
  • a generic method provides the DE 44 14 602 A1 in which a method for controlling a discontinuous centrifuge is disclosed.
  • the solids discharge is measured by the measurement of the deposition layer thickness without contact by means of a probe. Subsequently, these values can be compared with the removal values of the filling compounds and evaluated by an external process control system.
  • This method has the disadvantage that it can only be realized for certain products, for example for the separation of sugar.
  • This method of measuring changes in current intensity has the disadvantage, in particular with relatively large separators (beverages, milk), that it is influenced to a greater extent by liquids in the control circuit and hood rinse water. As a result, strongly fluctuating values of the current lift were detected despite optimal emptying.
  • the invention is based on the problems starting from the DE 44 14 602 A1 in the task to provide improved monitoring and / or control and simplified handling of the automation of solids discharge in discontinuous separation processes.
  • the monitoring and / or control based on the speed monitoring of the engine shows a significant simplification compared to the DE 44 14 602 A1 because product-independent offers optimized automation of these separation processes.
  • a speed change characterizes a mass that is extracted from the system.
  • the substance components with the higher density for example solid particles, are carried to the outside under the influence of an inertia and removed via a discontinuously closable discharge opening.
  • the measurement of the speed can be done for example by sensors.
  • sensors for example, inductive sensors or photoelectric sensors can be used depending on the upper load limit of the motor.
  • the magnetic sensors may be mentioned here.
  • Claim 2 also describes a preferred method for speed monitoring.
  • Magnetic and optical sensors are generally inexpensive and can be used in large-scale production.
  • An advantageous method is the attachment of magnets to the drum and the measurement of the variable field strength by the relative movement of a permanent magnet.
  • the measurement is only subject to slight fluctuations due to additional parameters (pre-fill water and hood rinse water).
  • This is mainly used for separators of a larger type, such as those used in milk or beverage processing, for use.
  • the emptying takes place by a piston valve, which can be controlled by a control valve by the measuring and control unit.
  • a piston valve which can be controlled by a control valve by the measuring and control unit.
  • FIG. 1 After the example of Fig. 1 the cross section of a Tellerseparators is shown with a drum 1, which rotates in operation about a center of rotation.
  • the speed change as well as the operating speed of the drum is detected by a measuring and control sensor 4, which directly or indirectly the discharge system for discontinuous emptying, consisting of a spool 5 and a discharge opening 3, controls.
  • a separating device 12 is also known, for example in the form of the illustrated plate separator, which is also supplemented by a solids collecting space 13.
  • control valve 6 should be operated by means of a control unit 4, which responds to changing speeds of the drum.
  • the drum 14 of a separator is connected and driven via a spindle 7 by means of a belt drive 8 to a motor 9.
  • the feed 15 of a solid-liquid mixture of substances takes place at the top of the separator, as well as the drain 16 of the liquid phase.
  • the separated solid is carried out via a discharge opening 17 laterally on the drum.

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  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Vorrichtung zur automatischen Entleerung von Stoffen unterschiedlicher Dichte in einer diskontinuierlich arbeitenden Separationsanlage, wobei die Entleerung mindestens eines Stoffes aus der Trommel (1) durch eine Mess- und Steuereinheit (4) in Abhängigkeit von Drehzahl der Trommel (1) überwacht und gesteuert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
  • Ein gattungsgemäßes Verfahren stellt die DE 44 14 602 A1 dar, in welcher ein Verfahren zur Steuerung einer diskontinuierlich arbeitenden Zentrifuge offenbart wird. Bei diesem Verfahren wird die Feststoffentleerung durch die Messung der Ablagerungsschichtdicke berührungsfrei mittels einer Sonde vermessen. Anschließend können diese Werte zusammen mit den Ausräumungswerten der Füllmassen verglichen und durch ein externes Prozessleitsystem ausgewertet. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass es nur für bestimmte Produkte, beispielsweise für die Abtrennung von Zucker realisierbar ist.
  • Es ist aus dem Stand der Technik ferner bekannt, dass die diskontinuierliche Entleerung über die Überwachung und/oder Steuerung der Stromstärkenschwankung während der Entleerung realisierbar ist.
  • Dieses Verfahren der Messung von Stromstärkeänderungen hat insbesonders bei relativ großen Separatoren (Getränken, Milch) den Nachteil, dass es durch Flüssigkeiten im Steuerkreislauf und Haubenspülwasser im stärkeren Maße beeinflusst wird. In Folge wurden stark schwankende Werte des Stromhubs trotz optimaler Entleerung festgestellt.
  • Die Erfindung setzt angesichts der Probleme ausgehend von der DE 44 14 602 A1 bei der Aufgabe an, eine verbesserte Überwachung und/oder Steuerung sowie eine vereinfachte Handhabung der Automatisierung der Feststoffentleerung in diskontinuierlichen Trennprozessen zu schaffen.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7.
  • Dabei zeigt die Überwachung und/oder Steuerung anhand der Drehzahlüberwachung des Motors eine deutliche Vereinfachung gegenüber der DE 44 14 602 A1 , da produkt-unabhängig eine optimierte Automatisierung dieser Trennabläufe anbietet.
  • Eine Drehzahländerung charakterisiert eine Masse, die dem System entzogen wird. Zunächst werden die Stoffkomponenten mit der höheren Dichte, beispielsweise Feststoffteilchen, unter Einfluss einer Massenträgheit nach außen getragen und über eine diskontinuierlich verschließbare Austragsöffnung abgeführt.
  • Es ist bekannt, die Regelung der Entleerung über eine diskontinuierlich verschließbare Austragsöffnung mittels eines Kolbenschiebers zu gewährleisten. Dieser kann zum Beispiel über einen hydraulischen Steuerkreislauf durch eine Mess- und Steuereinheit direkt angesteuert werden. Die Dosierung der Hydraulikflüssigkeit als auch anderer Komponenten, wie beispielsweise das Haubenspülwasser, bewirkt bei der Drehzahlmessung, aufgrund der relativen Trägheit der Trommelmasse deutlich geringere Schwankungen gegenüber der Messung der Stromstärke. Dadurch ist eine sehr exakte Kontrolle und Einflussname auf die Entleerung möglich.
  • Die Messung der Drehzahl kann zum Beispiel durch Sensoren erfolgen. So sind unter anderem induktive Sensoren oder photoelektrische Sensoren je nach Belastungsobergrenze des Motors einsetzbar.
  • Bevorzugt seien hier die magnetischen Sensoren genannt.
  • Somit ist durch eine gezielte Änderung der Messparameter, d.h. Auswertung der Drehzahl der Trommel anstelle der Stromstärke des Motors oder anstelle der Ablagerungsschichtdicke an der Innenseite der Trommel eine bessere Kontrolle des Gesamtprozesses gegeben.
  • Weitere vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der exakten Steuerung über das Drehzahlsignal ergeben sich durch Kopplung mit SC (spill control) - Separatoren.
  • Anspruch 2 beschreibt darüber hinaus eine bevorzugte Methode zur Drehzahlüberwachungen. Magnetische und optische Sensoren sind in der Regel kostengünstig und in der Großproduktion einsetzbar. Eine vorteilhafte Methode ist das Anbringen von Magneten an der Trommel und die Messung der veränderlichen Feldstärke durch die Relativbewegung eines Dauermagneten.
  • Dadurch unterliegt die Messung nur noch geringen Schwankungen durch zusätzliche Parameter (Vorfüllwasser und Haubenspülwasser). Die findet vor allem bei Separatoren größerer Art, wie sie in der Milch oder Getränkeverarbeitung zum Einsatz kommen, eine Anwendung.
  • Nach Anspruch 3 erfolgt die Entleerung durch einen Kolbenschieber, welcher mittels eines Steuerventils durch die Mess- und Steuereinheit angesteuert werden kann. Diese vorteilhafte Ausgestaltung der Trommel mit einem Kolbenschieber vermindert das Risiko des Verstopfens der Auslasskanäle im Vergleich zu anderen Auslassregel-systemen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
    • Figur 1
    den Querschnitt eines schematisch dargestellten Separators, im diskontinuierlichen Betrieb; und
    Figur 2
    eine schematische Darstellung eines motorbetriebenen Separators.
  • Nach dem Beispiel der Fig. 1 ist der Querschnitt eines Tellerseparators mit einer Trommel 1 dargestellt, welche sich bei Betrieb um ein Rotationszentrum dreht. Dabei wird die Drehzahländerung wie auch die Betriebsdrehzahl der Trommel von einem Mess- und Steuersensor 4 erfasst, welcher direkt oder indirekt das Auslasssystem zur diskontinuierlichen Entleerung, bestehend aus einem Kolbenschieber 5 und einer Austragsöffnung 3, ansteuert.
  • Zudem ist durch den Kolbenschieber 5 mit Hilfe eines Steuerventils 6 und Hydraulikflüssigkeit 10 die diskontinuierliche Stoffentleerung über die Mess- und Steuereinheit geregelt. Es ist vorteilhaft, die Entleerung der flüssigen Stoffkomponenten mit Hilfe mindestens eines Greifers 11 zu gewährleisten.
  • Bei einer fest-flüssig Trennung ist zudem eine Abscheidevorrichtung 12 bekannt, beispielsweise in Form des dargestellten Tellerseparators, welche zudem durch einen Feststoffsammelraum 13 ergänzt wird.
  • Vorzugsweise soll das Steuerventil 6 mit Hilfe einer Steuereinheit 4 bedient werden, welche auf veränderte Drehzahlen der Trommel reagiert.
  • In der Darstellung der Fig. 2 ist die Trommel 14 eines Separators über eine Spindel 7 mittels eines Riemenantriebs 8 mit einem Motor 9 verbunden und angetrieben. Der Zulauf 15 eines fest-flüssig Stoffgemisches erfolgt am Kopfteil des Separators, ebenso wie der Ablauf 16 der Flüssigphase. Der abgetrennte Feststoff wird über eine Austragsöffnung 17 seitlich an der Trommel ausgeführt.
  • Mögliche Regelungsbereiche sollen in folgendem Beispiel dargestellt werden:
    Ereignis: Drehzahl bei der Entleerung fällt um 100 U/min
    Merkmal: Die Entleerung ist zu klein
    Folge: Bei der nächsten Entleerung wird die Zeit für das Vorfüllwasser verringert
    Ereignis: Drehzahl bei der Entleerung fällt um 150 U/min
    Merkmal: Die Entleerung hat den Sollwert erreicht
    Folge: keine Aktion
    Ereignis: Drehzahl bei der Entleerung fällt um 200 U/min
    Merkmal: Die Entleerung ist zu groß
    Folge: Bei der nächsten Entleerung wird die Zeit für das Vorfüllwasser erhöht
    • Bezugszeichen
    • Trommel
    1, 14
    Zulauf
    2, 15
    Austragsöffnung
    3, 17
    Mess- und Steuereinheit
    4
    Kolbenschieber
    5
    Steuerventil
    6
    Spindel
    7
    Riemenantrieb
    8
    Motor
    9
    Hydraulikflüssigkeit
    10
    Greifer
    11
    Abscheidevorrichtung
    12
    Feststoffsammelraum
    13
    Ablauf
    16

Claims (5)

  1. Verfahren zur Trennung oder Klärung von Stoffgemischen im Zentrifugalfeld einer sich drehenden Trommel einer Zentrifuge, insbesonders eines Separators, der die Trommel (1) mit zumindest einer oder mehreren diskontinuierlich verschließbaren Austragsöffnungen (3) zur Durchführung von diskontinuierlichen Entleerungen aufweist, welche von einer Mess- und Steuereinheit (4) überwacht und/oder angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die diskontinuierlichen Entleerungen der Trommel durch die Mess- und Steuereinheit in Abhängigkeit von der Drehzahl der Trommel überwacht und/oder gesteuert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Steuereinheit (4) die Drehzahl der Trommel (1) durch magnetische oder optische Sensorik erfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entleerung durch eine diskontinuierlich verschließbare Austragsöffnung mittels eines Kolbenschiebers (5) erfolgt, welcher durch die Mess- und Steuereinheit (4) angesteuert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Austragsöffnungen (3) beim Entleeren nach Unterschreiten einer vorgegebenen Drehzahl wieder geschlossen werden.
  5. Vorrichtung zur Trennung oder Klärung von Stoffgemischen im Zentrifugalfeld einer sich drehenden Trommel einer Zentrifuge, insbesonders eines Separators, mit zumindest
    b) einer Trommel (1), welche das Stoffgemisch im Zentrifugalfeld in Stoffkomponenten trennt
    c) einem Antrieb (2), welcher die Trommel in Rotation versetzt
    d) einer diskontinuierlich verschließbare Austragsöffnung (3), welche von einer Mess- und Steuereinheit (4) überwacht und/oder angesteuert wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass die diskontinuierlichen Entleerungen der Trommel durch die Mess- und Steuereinheit in Abhängigkeit von Drehzahl der Trommel überwacht und/oder gesteuert ist
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