PL175381B1

PL175381B1 - Sposób sterowania lub regulacji nacisku prasy do oddzielania fazy stałej i ciekłej z materiału

Info

Publication number: PL175381B1
Application number: PL95310772A
Authority: PL
Inventors: Eduard Hartmann
Original assignee: Bucher Guyer Ag Masch
Priority date: 1994-02-18
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 1998-12-31
Also published as: YU7795A; SK128695A3; MD950412A; DE59503057D1; SK280435B6; CZ287566B6; EP0696961B1; RU2125937C1; EP0696961A1; HRP950072A2; CN1123534A; AU1573795A; HU9503000D0; MD1488B2; AU680339B2; ES2120726T3; TR28742A; HUT72536A; CH689140A5; CA2160889A1

Abstract

1. Sposób sterowania lub regulacji naci- sku prasy, do oddzielania fazy stalej i cie- klej z materialu, wytlaczanego za pomoca prasy wywierajacej nacisk, przynajmniej w jednym cyklu prasowania, znamienny tym, ze mierzy sie bezposrednio lub posrednio odplyw (Q) fazy cieklej z prasy (1) i z cha- rakterystyki czasowej odplywu (Q) tej fazy wyznacza sie moment (t3, t5, t6, t7, t8), w którym ogranicza sie dalszy wzrost naci- sku (P) do stalej wartosci (P3, P3.1, P4), przy czym moment ten dla kazdego cyklu prasowania lezy w przedziale czasu, który zaczyna sie od poczatku odplywu (Q) i konczy sie po uplywie okresu, który jest równy podwójnemu okresowi miedzy po- czatkiem odplywu (t3) i wystapieniem (t6) maksimum sredniego natezenia przeplywu ((Q/t)maks) fazy cieklej. FIG. 9 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób sterowania lub regulacji nacisku prasy do oddzielania fazy stałej i ciekłej z materiału tłoczonego za pomocą prasy wykonującej przynajmniej jeden cykl prasowania pod wpływem wzrostu ciśnienia.

W tego rodzaju prasach materiał tłoczony ładuje się i wyładowuje w postaci pojedynczych, oddzielnych wsadów. Dlatego prasy te nazywa się nieciągłymi. Znanych jest obecnie

175 381 wiele nieciągłych pras filtracyjnych pracujących w trybie partiowym. Są one wykonane jako prasy tłokowe, prasy filtracyjne komorowe, prasy zbiornikowe, prasy pakunkowe, prasy o konstrukcji skrzyniowej itd., przy czym wzrost nacisku następuje za pośrednictwem płyt, tłoków lub membran pod wpływem hydraulicznych, pneumatycznych lub mechanicznych czynników ciśnieniowych.

Materiały poddawane prasowaniu mają często bardzo różną ściśliwość. Ponadto nawet kolejne wsady mogą mieć często bardzo różną podatność na prasowanie. Okoliczności te, jak wykazują doświadczenia, utrudniają zadanie parametrów roboczych charakterystyki czasowej wzrostu nacisku. Dlatego znanych jest już według EP-B 0'304'444 i EP-A 0'485'901 kilka metod umożliwiających dopasowanie automatycznie do materiału tłoczonego sterowanie lub regulację wzrostu nacisku.

Takie znane dotąd sposoby sterowania lub regulacji wielkości nacisku prasy mają następujące wady:

- trzeba zadać wartości, które muszą być ustalone według doświadczeń. Nie można więc uniknąć wspomnianych wyżej trudności przy silnie zróżnicowanych właściwościach materiału tłoczonego;

- następna wada znanego odpowiedniego sposobu polega na tym, że w praktyce nie można uzyskać wymaganej optymalizacji i że w próbach porównawczych z metodą o zadanych parametrach doświadczalnych uzyskuje się taką metodą nawet lepsze wyniki;

- wreszcie, nie można pogodzić celów optymalizacji z celami ekonomicznymi.

Dlatego u podstaw wynalazku leży zadanie określenia sposobu sterowania lub regulacji nacisku prasy wyżej podanego typu, w którym unika się wspomnianych wad.

Według wynalazku zadanie to rozwiązuje się w ten sposób, że mierzy się bezpośrednio lub pośrednio odpływ fazy płynnej z prasy i że z charakterystyki czasowej odpływu tej fazy określa się czas, w którym ogranicza się dalszy wzrost nacisku do stałej wartości, przy czym moment ten dla każdego cyklu prasowania leży w przedziale czasu, który zaczyna się od początku odpływu i kończy się po upływie okresu, który jest równy podwójnemu okresowi między początkiem odpływu i wystąpieniem maksimum średniego natężenia przepływu fazy ciekłej.

Korzystne odmiany sposobu wyznaczania takiego momentu oraz zastosowania tego sposobu podano w zastrzeżeniach patentowych.

Przykłady realizacji wynalazku objaśniono w poniższym opisie i na figurach rysunku, na którym fig. 1 przedstawia częściowy przekrój poziomej filtracyjnej prasy tłokowej do realizacji sposobu według wynalazku, fig. 2 - wykres charakterystyki czasowej odpływu fazy ciekłej z prasy według fig. 1, fig. 3 - charakterystykę czasową nacisku prasy i ilości wytłoczonej cieczy przy pojedynczym skoku wstecznym tłoka i następnie ruchu tłoka do przodu w prasie według fig. 1, fig. 4 - charakterystykę czasową nacisku prasy i ilości wytłoczonej cieczy w przykładzie sposobu według wynalazku, fig. 5 - charakterystykę czasową nacisku prasy i ilości wytłoczonej cieczy w następnym przykładzie sposobu według wynalazku, fig. 6 - charakterystykę czasową nacisku prasy i ilości wytłoczonej cieczy w następnym przykładzie sposobu według wynalazku, fig. 7 - charakterystykę czasową nacisku prasy i ilości wytłoczonej cieczy w następnym przykładzie sposobu według wynalazku, fig. 8 - charakterystykę czasową nacisku prasy i ilości wytłoczonej cieczy w następnym przykładzie sposobu według wynalazku i fig. 9 - schemat instalacji do realizacji sposobu sterowania lub regulacji nacisku prasy według wynalazku.

Figura 1 przedstawia schematycznie poziomą prasę filtracyjną tłokową znanego rodzaju. Zawiera ona płaszcz metalowy 1, który jest połączony rozłącznie z płytą oporową 2. Naprzeciw płyty 2 wewnątrz płaszcza 1 znajduje się płyta naciskowa 3, która jest zamocowana za pośrednictwem tłoka prasy 6 na tłoczysku 13. Tłoczysko 13 ułożyskowano przesuwnie w hydraulicznym cylindrze 12 i wykonuje ono prasowanie za pośrednictwem tłoka prasy 6. Między płytami 2 i 3 wprowadza się przez zamykany otwór załadowczy 14 materiał poddawany prasowaniu 7, przez który przechodzi wiele sączków 5.

Sączki 5 podczas prasowania przewodzą fazę ciekłą materiału tłoczonego 7 do komór zbiorczych 8 i 9, które umieszczono za płytami 2 i 3. Materiałem wytłaczanym mogą być

175 381 owoce, a więc fazą ciekłą jest sok owocowy. Pod naciskiem tłoka 6 faza ciekła wytłoczona z materiału 7 wychodzi przez komory 8, 9 i przewody odpływowe 10, 11 na zewnątrz. Siłę prasowania wytwarza hydrauliczny cylinder 12, przy czym między przednią płytą oporową 2 wraz z płaszczem 1 i cylindrem 12 istnieje nie pokazane na rysunku połączenie zaciskowokształtowe. Po zakończeniu prasowania następuje opróżnienie prasy przez zluzowanie i osiowe przesunięcie płaszcza 1 od płyty oporowej 2.

Znane prasowanie ma normalnie następujący przebieg:

Proces napełniania:

- zamknięcie płaszcza 1 płytą oporową 2,

- odciągnięcie tłoka prasy 6,

- załadowanie materiału wytłaczanego 7 przez otwór 14.

Proces prasowania:

- cały pokazany na fig. 1 zespół prasujący obraca się wokół osi środkowej,

- wysuw do przodu tłoka 6 pod ciśnieniem,

- oddzielenie soku z materiału wytłaczanego,

- wyłączenie nacisku prasy.

Proces rozluźniania:

- wycofanie tłoka 6 podczas obrotu całego zespołu prasującego pokazanego na fig. 1, przy czym następuje rozluźnienie i rozpęczenie pozostałego w prasie materiału.

Dalszy przebieg prasowania:

- operacje prasowania i rozluźniania powtarzane są kilkakrotnie jako cykle prasowania na wsad materiału, aż uzyska się pożądany końcowy stan wytłoczenia.

Proces opróżniania:

- resztki z prasowania usuwa się przez otwarcie płaszcza 1 i odsunięcie płyty oporowej 2.

Figura 2 pokazuje dla opisanego znanego przebiegu procesu charakterystykę czasową ilości wytłoczonej cieczy Q1, Q2 i Q3 na skok tłoka 6 dla trzech kolejnych cykli prasowania. Każdy przedstawiony cykl prasowania zaczyna się po zakończeniu poprzedniego odpływu z zaznaczonym na osi czasu t skokiem wstecznym tłoka R1 do R3 ze zrywaniem i rozluźnianiem materiału tłoczonego 7, po czym następuje ruch tłoka do przodu V1 do V3 z wyciskaniem ilości cieczy Q1 do Q3. Dla poprawy przejrzystości rysunku na fig. 2 w każdym cyklu prasowania zaczyna się od zera ilość cieczy Q1 do Q3, chociaż z punktu widzenia całości procesu prasowania trzeba dodać te ilości Q1 do Q3.

Na figurze 3 dla tylko jednego cyklu prasowania znanego rodzaju przedstawiono dokładniej na osi czasu t obok ilości cieczy Q także charakterystykę czasową nacisku prasy P podczas wstecznego skoku tłoka R i następującego ruchu tłoka do przodu V. Po zakończeniu skoku wstecznego R w czasie t1 rozpoczyna się w czasie t2 wzrost ciśnienia P w materiale tłoczonym 7. Z opóźnieniem zaczyna się w czasie t3 odpływ Q fazy ciekłej. Jak widać w tym przykładzie dalszy wzrost nacisku P kończy się po osiągnięciu progu ciśnienia P4 i jest ograniczony do stałej wartości P4 (ciągła krzywa P). W zadanym czasie t4 wyłącza się nacisk prasy P (por. wyżej proces prasowania) i od wycofania tłoka jest inicjowany następny cykl prasowania (nie pokazany na rysunku).

Bez ograniczenia nacisku do wartości P4 nacisk prasy wzrósłby według linii przerywanej do zależnej od instalacji wartości P_maks. Przy tym ilość wytłoczonej cieczy Q, zależnie od stanu materiału tłoczonego 7, zwiększyłaby się lub nawet zmniejszyła w porównaniu do przebiegu ze stałym naciskiem P4 według krzywej przerywanej Q4.2 (albo Q4.1). Wynika stąd, że zadanie doświadczalnej wartości granicznej P4 może dać nie we wszystkich przypadkach maksymalną ilość cieczy Q. Ponadto dla każdego skoku lub cyklu prasowania inny graniczny nacisk prasy P4 daje optymalny rezultat.

Istotną poprawę przy wyborze dostosowanego do skoku prasy nacisku granicznego uzyskuje się, gdy zgodnie z wynalazkiem z charakterystyki czasowej odpływu Q fazy ciekłej wyznacza się moment, w którym dalszy nacisk prasy ogranicza się do stałej wartości. Przykład realizacji takiego sposobu objaśnia się na podstawie fig. 4. Jako wielkość sterująca służy tu początek odpływu przedstawionej krzywą Q fazy ciekłej w czasie t3. W tym czasie t3 następuje ograniczenie i stabilizacja nacisku prasy na osiągniętej wartości P3, jak pokazuje

175 381 krzywa P. Ze względów techniczno-pomiarowych dla wyznaczenia początku odpływu t3 trzeba zmierzyć przynajmniej mały odpływ AQ.

Jak już wspomniano przy fig. 3, po rozpoczęciu wzrostu nacisku P w czasie t2 zaczyna się z opóźnieniem odpływ Q w czasie t3. W miarę narastania liczby skoków prasy w cyklach prasowania wsadu wydłuża się okres między t2...t3. Oznacza to, że przy późniejszym rozpoczęciu odpływu czasie t3.1 w cyklu prasowania o wyższym numerze w przykładzie sposobu według fig. 4 nacisk prasy według przerywanej krzywej P wzrósłby już do wyższego progu P3.1. W przypadku dobrze ściśliwego materiału 7 w miarę szybkiego wzrostu okresu t2...t3 od skoku do skoku bardzo szybko narasta próg nacisku P3.1 i stałe ciśnienie robocze, natomiast odbywa się to bardzo powoli przy słabo ściśliwym materiale wytłaczanym 7.

Podczas prasowania w przykładzie według fig. 4 uzyskuje się na ogół stopniowy wzrost nacisków prasy w cyklach. Sposób ten wykorzystuje się, gdy trzeba zminimalizować udział fazy stałej lub udział osadu mokrego w oddzielonej fazie ciekłej, ponieważ wskutek małego nacisku na materiał wytłaczany uwalnia się mało osadu mokrego.

Również na fig. 5 przedstawiono charakterystykę czasową nacisku prasy P i ilości wytłoczonej cieczy Q dla poszczególnego cyklu prasowania ze skokiem prasy. Podane tu czasy t1, t2, t3, t4 znaczą to samo co na fig. 3 i 4. Czas t5, w którym kończy się wzrost nacisku według krzywej P i jest ograniczony do P3.1, wyznacza się jednak w tym wariancie sposobu przez osiągnięcie maksimum chwilowego natężenia odpływu dQ/dt q Q (Q - ilćść cieczy). Sposób ten zmierza do optymalnej kombinacji uzysku i wydajności z małym udziałem osadu mokrego. W porównaniu do sposobu według fig. 4 uzyskuje się tu szybszy wzrost nacisków prasy P3.1.

Figura 6 przedstawia wykresy w sposobie według wynalazku, w którym dalszy wzrost nacisku kończy się w czasie t6 i jest ograniczony do wartości P3.1, gdy średnie natężenie odpływu Q/t s Lm ilości cieczy Q osiąga maksymalną wartość. Przebieg Lm na fig. 6 przedstawiono krzywą przerywaną. Czas t6 wartości maksymalnej Lm należy mierzyć od początku skoku wstecznego, a więc od punktu zerowego. Wartość Q w czasie t6 oznaczono przez Q3.1, a więc maksymalna wartość Lm w czasie t6 wynosi Q3.1/t6. Dlatego można wyznaczyć graficznie t6 na fig. 6 jako moment styku stycznej T z krzywą Q.

Czas t6 ograniczenia nacisku prasy P według fig. 6 jest większy od czasów ograniczenia t5 wg fig. 5 i t3 wg fig. 4, a więc uzyskuje się według fig. 6 bardzo szybki wzrost nacisków roboczych P3.1, a więc spełniony jest cel czyli możliwie wysoka wydajność prasowania. Sposób według fig. 6 jest mniej przydatny do osiągnięcia maksymalnego uzysku, gdyż występuje tu silniejsze naruszenie struktury materiału wytłaczanego niż w sposobie według fig. 5 i fig. 4.

Figura 7 pokazuje wykresy w przykładzie realizacji sposobu, w którym dalszy wzrost nacisku kończy się w czasie i jest ograniczony do P3.1, gdy średnie przyspieszenie odpływu Q/(t²) s Bm ilości cieczy Q osiąga wartość maksymalną. Według oznaczeń na fig. 7 uzyskuje się wartość maksymalną Bm w Q3.1/(t7)². Dlatego na fig. 7 można wyznaczyć graficznie jako moment styku stycznej Tl z krzywą Lm średniego natężenia odpływu Q/t. Sposób według fig. 7 w przypadku oddzielania soku owoców daje optymalny rezultat odnośnie uzysku i wydajności, ponieważ przede wszystkim średnie przyspieszenie soku jest znamienne dla szybkiego oszczędnego odpływu soku z kapilar w materiale wytłaczanym.

Figura 8 pokazuje wykresy dla przykładu realizacji wynalazku, w którym dalszy wzrost nacisku kończy się w czasie t8 i jest ograniczony do P3.1, gdy chwilowe przyspieszenie odpływu d/dt(Q/(t)Z s B ilości cieczy Q osiąga wartość maksymalną. Sposób ten stawia specjalne wymagania w zakresie techniki pomiarowej, ponieważ krzywe ilości cieczy Q/t w praktyce mają często niespokojny przebieg i muszą być wygładzone dla utworzenia różniczki. Również potrzebne do następnych wariantów sposobu wielkości dQ/dt, Q/t lub Q/(t²) kształtowane są dlatego celowo na odpowiednich funkcjach sygnałowych za pomocą środków analogowego lub cyfrowego przetwarzania sygnałów.

Figura 9 pokazuje schemat instalacji do realizacji sposobu sterowania lub regulacji nacisku prasy według wynalazku. Już na fig. 1 przedstawiono schematycznie prasę z objaśnionymi tam odnośnikami. Odpływającą przewodem 10 ilość cieczy Q mierzy się pośrednio

175 381 licznikiem oleju 20 mierzącym ilość oleju hydraulicznego odprowadzanego ze strefy odpływu cylindra hydraulicznego 12. Nacisk P wywierany tłokiem 6 na materiał wytłaczany 7 mierzy się czujnikiem ciśnienia 21 oleju w cylindrze hydraulicznym 12. Prasowaniem steruje układ hydrauliczny 22 znanego rodzaju za pomocą zawartych w nim zaworów, pomp i miski olejowej wraz z zaworem regulacji ciśnienia 23.

Sygnały wyjściowe z licznika oleju 20 i czujnika ciśnienia 21 doprowadza się zaznaczonymi linią przerywaną przewodami do regulatora procesu 24 wraz z regulatorem ciśnienia. W regulatorze procesu 24 odbywa się opisane przy fig. 4 do 8 przetwarzanie sygnałów i wyznaczanie czasów. Powstają tu także rozkazy dla zgodnego z wynalazkiem sterowania lub regulacji nacisku prasy (cylindra hydraulicznego 12) i są one przenoszone na układ hydrauliczny 22. Dla obsługi prasy, startu procesów prasowania oraz do dalszych automatycznych przebiegów procesu przewidziano elektryczny układ sterujący 25, który wysterowuje układ hydrauliczny 22.

Sposób według wynalazku umożliwia dostosowane do charakterystyki oddzielania materiału wytłaczanego, optymalne dla danego celu ograniczenia nacisku prasy w każdym jej skoku. Poza tym w wybranej procedurze sterowania lub regulacji nie są potrzebne wartości zadane. Można uniknąć zakłócających wartości zadanych lub wartości empirycznych oraz nie są potrzebne dane produktu. Prasa wyznacza w procesie samooptymalizacji naciski i czasy, w których trzeba ograniczyć wzrost nacisku.

175 381

175 381 i—i

175 381 ίΏ ο

175 381

_J

175 381

” r*7 ro cx m σ

175 381

_J ο

CD Cl D

175 381

FIG.9

175 381

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób sterowania lub regulacji nacisku prasy, do oddzielania fazy stałej i ciekłej z materiału, wytłaczanego za pomocą prasy wywierającej nacisk, przynajmniej w jednym cyklu prasowania, znamienny tym, że mierzy się bezpośrednio lub pośrednio odpływ (Q) fazy ciekłej z prasy (1) i z charaktery styki czasowej odpływu (Q) tej fazy wyznacza się moment (t3, t5, t6, t7, t8), w którym ogranicza się dalszy wzrost nacisku (P) do stałej wartości (P3, P3.1, P4), przy czym moment ten dla każdego cyklu prasowania leży w przedziale czasu, który zaczyna się na początku odpływu (Q) i kończy się po upływie okresu, który jest równy podwójnemu okresowi między początkiem odpływu (t3) i wystąpieniem (t6) maksimum średniego natężenia przepływu ((Q/t)_mak_S) fazy ciekłej.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że cykle prasowania prasy mają okresy z odpływem i bez odpływu fazy ciekłej i że jako moment, w którym ogranicza się dalszy wzrost nacisku do stałej wartości (P3.1), wybiera się czas (t6), w którym mierzone w okresie (t) od końca poprzedniego odpływu, średnie natężenie odpływu (Q/t) osiąga maksymalną wartość, przy czym Q oznacza ilość odpływu w czasie t.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako czas, w którym ogranicza się dalszy wzrost nacisku do stałej wartości (P3.1), wybiera się moment (t5), w którym chwilowo mierzone natężenie odpływu (dQ/dt) osiąga maksymalna wartość, przy czym Q oznacza ilość odpływu w czasie t.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że cykle prasowania prasy mają okresy z odpływem i bez odpływu fazy ciekłej a czas, w którym ogranicza się dalszy wzrost nacisku do stałej wartości (P3.1), wybiera się jako moment (t7), w którym, mierzone w okresie (t) od końca poprzedniego odpływu, średnie przyspieszenie odpływu (Q/(t)²) osiąga maksymalną wartość, przy czym Q oznacza ilość odpływu w czasie t.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że cykle prasowania prasy mają okresy z odpływem i bez odpływu fazy ciekłej i że jako czas, w którym ogranicza się dalszy wzrost nacisku do stałej wartości (P3.1), wybiera się moment (t8), w którym mierzone w okresie (t) od końca poprzedniego odpływu, chwilowe przyspieszenie odpływu (d/dt(Q/t)) osiąga maksymalną. wartość, przy czym Q oznacza ilość odpływu w czasie t.
6. Sposób według jednego z zastrz. 3 albo 5, znamienny tym, że momenty (t5, t8), w których chwilowe natężenia odpływu albo przyspieszenia odpływu osiągają swoje maksymalne wartości, wyznacza się poprzez utworzenie różniczek dQ/dt lub d/dt(Q/t) na funkcjach sygnałowych odpowiadających ilości odpływu Q lub średniemu natężeniu odpływu Q/t.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że cykle prasowania prasy mają okresy z odpływem i bez odpływu fazy ciekłej, przy czym dalszy wzrost nacisku dla co najmniej jednego cyklu prasowania ogranicza się do wartości, która nie jest wyznaczana momentem określanym z charakterystyki odpływu w ciągu tego cyklu prasowania a dalszy wzrost nacisku ogranicza się dopiero dla następnych cykli prasowania do wartości, które określane są przez momenty wyznaczane z charakterystyki odpływu w ciągu tych następnych cykli prasowania.