| FR1434328A | 1966-04-08 | |||
| DE1761952A1 | 1971-09-23 |
| 1. | Selbsttätige Schließkraftregelung zur Dichthaltung von Filterele mentsätzen in Filterpressen, welche während allen Betriebszuständen die Flächenpressung an den Dichtleisten der Filterelemente entweder konstan hält oder nach vorgegebener Funktion nachführt, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Innenräumen der Filterpresse wirksamen Drucke aller Prozeßmedien (Suspensionen, Waschmedium, Druck¬ luft usw.) ständig mittels Druckmeßgeräten gemessen, in Meßsignale um¬ gewandelt und durch kraftrichtige Bewertung, sowie durch eine Auswahi und Subtraktionseinrichtung derart mit der ebenfalls gemessenen und in ein Meßsignal umgewandelten Schließkraft verknüpft werden, daß zu jedem Zeitpunkt für die geregelte Nachführung der Schließkraft ein Meßsignal der Dichtkraft (oder* Flächenpressung an den Dichtleisten) als Istwert zur Verfügung steht. |
| 2. | Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck meßgeräte unmittelbar an den Einleitkanälen oder Verteilerleitungen der Filterpresse angebaut werden, um sicherzustellen, daß ohne nennenswerte Druckabfälle durch Strömungswiderstände oder Absperrorgane, alle an stehenden Innendrucke und der Hydraulikdruck des Schließzylinders gleic zeitig und richtig gemessen werden. |
| 3. | Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messu der Drucke beliebige Meßgeräte verwendet werden können, sofern sie für die Meßaufgabe geeignet sind und den gemessenen Druck in ein Meßsignal umzuwandeln vermögen. Diese Meßsignale können in analoger oder digitale Form, als elektrische, pneumatische, hydraulische oder mechanische Größ abgebildet werden. |
| 4. | Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck meßgeräte und die Bauteile zur Bewertung, Maximalwertauswahl und Subtra tion .der Meßsignale sowohl in Form einzelner Geräte und Bausteine, als auch zusammengefaßt in einer Funktionseinheit oder mehreren Funktionsba gruppen ausgeführt werden können. |
| 5. | Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Be¬ wertung, Maximalwert Auswahl und Subtraktion der Meßsignale analoge oder digitale, elektrische, pneumatische, hydraulische oder mechanische Einrichtungen verwendet werden können. |
| 6. | Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Be¬ wertung der gemessenen Drucke mit der von ihnen beaufschlagten Fläche (Druck mal Fläche gleich Kraft) durch die Wahl des Meßbereichs und des Übersetzungskoeffizienten in das Meßsignal vorgenommen wird, sodaß be¬ sondere Bauglieder zur Bewertung der Meßsignale nicht erforderlich sind. |
| 7. | Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Verfahrens nach Anspruch 6, die Bewertung der Meßsignale als Signale der Kräfte, geeignete Bausteine oder Geräte einzeln oder gruppenweise durchgeführt wird. |
| 8. | Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Messung des Hydraulikdruckes, direkt die zum Schließen und Öffnen der Filterpresse aufgebrachte Kraft mittels eines Kraftmeßgerätes ständig gemessen und in ein Meßsignal umgewandelt wird. |
| 9. | Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Me߬ signale der Innendrucke bzw. der ffnungskrafte mit Hilfe einer Auswahl einrichtung ständig daraufhin untersucht werden, welcher Innendruck bzw. welche Öffnungskra gerade den größten Wert angenommen hat. Dieses Größtwertsignal bildet die tatsächlich wirkende Offnungskraft ab. Die übrigen Meßsignale entstehen durch die konstruktiven Eigenschaften der Filterpresse und deren Betriebsweise, leisten aber keinen Beitrag zur Öffnungskraft und dürfen deshalb nicht in die nachfolgende Subtraktion eingehen. |
| 10. | Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nach Anspruch 9 gebildete Meßsignal der Öffnungskra größenrichtig vom Me߬ signal der Schließkraft (bewerteter Hydraulikdruck des Schließzylinders oder direkt gemessene Kraft) abgezogen wird, sodaß durch diese Subträk tionseinrichtung ein Meßsignal für die Größe der Dichtkraft entsteht. |
| 11. | Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne oder mehrere der beschriebenen Funktionen mit Hilfe eine elektronischen Datenverarbeitungsanlage (Prozessrechner) oder durch Mikroprozessoren und deren Programmierung durchgeführt werden. GEÄNDERTE ANSPRÜCHE (beim Internationalen Büro am 4. Januar 1979 (04.01.79) eingegangen) 1 Selbsttätige Schließkraftregelung zur Dichthaltung von Filterelementsätzen in Filterpressen, welche die Flächenpressung an den Dichtleisten der Filterelemente in Abhängigkeit von den auftretenden Innendrucken entweder konstant hält oder nach vorge gebener Funktion nachführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucke sämtlicher Prozeßmedien (Suspensionen, Waschmedien, Druckluft usw.), die über getrennte Kanäle in die unterschiedlich genutzten Innenräume (Filtrations, Ablauf, Wasch, Blas, Membrankammern) der Filterpresse geleitet werden, ständig mittels Druckmeßgeräten gemessen, in Meßsignale umgewandelt und durch kraftrichtige Bewertung, sowie durch eine Auswahl und Subtraktionseinrichtung derart mit der ebenfalls gemessenen und in ein Meßsignal umgewandelten Schließkraft ver¬ knüpft werden, daß während allen Prozeßschritten (Filtrieren, Ab pressen, Waschen, Blasen usw.) und Prozeßpausen für die geregelte Nachführung der Schließkraft ein Meßsignal der Dichtkraft (oder Flächenpressung an den Dichtleisten) als Istwert zur Verfügung steht. |
| 12. | 2 Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßgeräte unmittelbar an den Einleitkanälen oder Verteiler¬ leitungen der Filterpresse angebaut werden, um sicherzustellen, daß ohne nennenswerte Druckabfälle durch Strömungswiderstände oder Absperrorgane, alle anstehenden Innendrucke und der Hydrau¬ likdruck des Schließzylinders gleichzeitig und richtig gemessen werden. |
| 13. | 3 Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Drucke beliebige Meßgeräte verwendet werden können, sofern sie für die Meßaufgabe geeignet sind und den gemessenen Druck in ein Meßsignal umzuwandeln vermögen. Diese Meßsignale kön nen in analoger oder digitaler Form, als elektrische, pneuma¬ tische, hydraulische oder mechanische Größen abgebildet werden. . Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßgeräte und die Bauteile zur Bewertung, Maximalwer auswahl und Subtraktion der Meßsignale sowohl in Form einzelner Geräte und Bausteine, als auch zusammengefaßt in einer Funktionseinheit oder mehreren Funktionsbaugruppen ausgeführt werden können. |
| 14. | 5 Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewertung, Maximalwer auswahl und Subtraktion der Meßsignale ana¬ loge oder digitale, elektrische, pneumatische, hydraulische oder mechanische Einrichtungen verwendet werden können. |
| 15. | 6 Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertung der gemessenen Drucke mit der von ihnen beaufschlagten Fläche (Druck mal Fläche gleich Kraft) durch die Wahl des Meßbe¬ reichs und die Wahl des Übersetzungskoeffizienten in das Meßsig¬ nal vorgenommen wird, sodaß besondere Bauglieder zur Bewertung der Meßsignale nicht erforderlich sind. |
| 16. | 7 Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an¬ stelle des Verfahrens nach Anspruch 6, die Bewertung der Meßsig¬ nale als Signale der Kräfte, mittels geeigneter Bausteine oder Geräte einzeln oder gruppenweise durchgeführt wird. |
| 17. | 8 Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an¬ stelle der Messung des Hydraulikdruckes, direkt die zum Schließen und Öffnen der Filterpresse aufgebrachte Kraft mittels eines Kraftmeßgerätes ständig gemessen und in ein Meßsignal umgewandelt wird. |
| 18. | 9 Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignale der Innendrucke bzw. der Offnungskräfte mit Hilfe einer Auswahleinrichtung ständig daraufhin untersucht werden, welcher Innendruck bzw. welche Öffnungskraft gerade den größten Wert an¬ genommen hat. Dieses Größtwertsignal bildet die tatsächlich wir kende Öffnungskraft ab. Die übrigen Meßsignale entstehen durch die konstruktiven Eigenschaften der Filterpresse und deren Be¬ triebsweise, leisten aber keinen Beitrag zur Öffnungskraft und dürfen deshalb nicht in die nachfolgende Subtraktion eingehen. |
| 19. | 10 Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nach Anspruch 9 gebildete Meßsignal der Öffnungskraft größen¬ richtig vom Meßsignal der Schließkraft (bewerteter Hydraulikdruck des Schließzylinders oder direkt gemessene Kraft) abgezogen wird, sodaß durch diese Subtraktionseinrichtung ein Meßsignal für die Größe der Dichtkraft entsteht. |
| 20. | 11 Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß einzelne oder* mehrere der beschriebenen Funktionen mit Hilfe einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage (Proze߬ rechner) oder durch Mikroprozessoren und deren Programmierung durchgeführt werden. IN ARTIKEL 19 GENANNTE ERKLÄRUNG nachdem mir der Internationale Recherchenbericht zu meiner o.g. Inter¬ nationalen Patentanmeldung vorliegt, habe ich mich entschlossen, zur Abgrenzung meiner Ansprüche gegenüber der DT OS 1761 52 vorallem den Anspruch 1 neu zu formulieren. Beigefügt sende ich die 3 Austauschblätter mit den Nrn. 6, 7 u. 8 als Ersatz für die 3 Blätter der eingereichten Patentansprüche. Geändert wurde : Blatt 6: Hauptanspruch 1 neu formuliert; 7 Zeile 18: Anstatt des Wortes "geeignete", "mittels geeigneter eingefügt. Wegen des geänderten Anspruchs 1 ergab sich eine Textverschiebung über alle Blätter der Patentansprüche. Außerdem sind die Blätter jetzt ent¬ sprechend der Regel 11.7, Abschnitt 07b, numeriert. Die Benachrichtigung der Bestimmungsämter über den Eingang meiner Inte nationalen Patentanmeldung haben Sie mir mit dem Bescheid vom 27.7.78 bestätigt. Aus diesem Schreiben geht leider nicht hervor, ob die Besti mungsämter auch Kopien der Internationalen Anmeldung erhalten haben. Bitte informieren Sie mich über den Stand dieser Angelegenheit. |
Anwendungsgebiet:
Die vorgeschlagene Einrichtung dient dazu, ein Maß für den Istwert der Flächenpressung an den Dichtleisten von Filterpressen aus einer Vielzahl von Meßsignalen abzuleiten, weil eine direkte Messung dieser Größe nicht durchführbar ist. Mit Hilfe dieses abgeleiteten Istwerts wird eine geregelte Nachführung der Schließkraft ermöglicht. Die Filterpressen selbst werden " in der Verfahrenstechnik zum Trennen von Suspensionen verwendet.
Stand ' der Technik:
Zur Dichthaltung von Filterelementsätzen muß eine Schließkraft aufgewendet werden, die an den Dichtleisten der Filterelemente eine ausreichende Pres¬ sung der Dichtleistenfläche erzeugt. In der Regel wird diese Schließkraft durch einen Hydraulikzylinder aufgebracht. Während des Filtrierens, V/aschens und Abpressens, sowie gegebenen alls weiterer Arbeitsschritte, werden in der Filterpresse Innendrucke wirksam, die über die Innenfläche der Filter¬ elemente eine Öffnungskraft bewirken. Die Schließkraft wird also durch die Öffnungskraft vermindert, sodaß die Flächenpressung an den Dichtleisten zu- rückgeht. Um das Undichtwerden der Presse zu verhindern, muß entweder eine für alle Betriebszustände ausreichend hohe Schließkraft oder eine den je¬ weiligen Betriebszuständen angepasste Schließkraft erzeugt werden. Die erst¬ genannte Betriebsart führt zu hoher und schwellender Belastung der Filter¬ tücher und Filterelemente, deshalb ist diese Betriebsart mit erhöhtem Ver- schleiß der Filterapparatur verbunden. Die zweitgenannte Betriebsart wird angestrebt, ist jedoch schwierig zu verwirklichen, weil die Größe der Flä¬ chenpressung an den Dichtleisten nicht direkt meßbar ist.
Es ist eine Vorrichtung bekannt, wie in der DT-PS 1536825 beschrieben, die den Innendruck in den Filterkammern entweder durch einen Druckteller im Fil- terkopfstück oder in der Suspensionsleitung ermittelt und über einen Diffe- renzialkolben mit dem Hydraulikdruck im Schließsystem vergleicht. Der im Steuerraum des Di ferenzialkolbens anstehende Druck soll hiernach ein Maß
für die Größe der Dichtkraft sein. Diese Vorrichtung v/eist in der prak schen Anwendung eine Reihe von Mängeln auf, nämlich:
- Die im Pressenkopfstück eingebauten Druckteller sind mit ihrer Trenn bran der mechanischen Beschädigung beim Ausladen der Filterpressen l zugänglich und erreichen deshalb nur geringe Standzeiten.
- Wegen der unvermeidlichen Bewegung des Drucktellers im Pressenkopfst wird besonders bei Membranfilterpressen z.B. der Abpreßdruck in der brankammer nicht mit der er orderlichen Genauigkeit übertragen. Auch mechanisch feste Filterkuchen tragen zur Verfälschung bei. - Der schwerwiegendste Mangel liegt jedoch im Differenzialkolben selbs
Dieses Bauteil " soll einerseits leicht beweglich sein, um ohne Verfäl der anstehenden Kräfte im Steuerraum einen der Dichtkraft entspreche
Druck zu erzeugen, andererseits muß der Differenzialkolben zuverläss über Stunden hinweg den sog. Steuerraum gegenüber dem Druckölraum ab ten. Diese gegensätzlichen Forderungen sind nicht zu verwirklichen, praktischen Betrieb wird immer nach mehr oder minder langer Zeit der
Steuerraum durch den Leckfluß den Druck des Druckölraumes annehmen u wegen des so vorgetäuschten steigenden Druckes das Entlastungsventil öffnen; solange, bis die Presse undicht wird und womöglich das Filtr austritt.
Eine weitere Anordnung ist aus der DT-0S 1761 2 bekannt. Hierbei wird
Druck in der Trübeleitung und in der Hydraulikleitung mit Manometern g sen und mittels angebauten Widerstandsfernsendern in einer Wheatstonesc
Brücke verglichen. Diese Einrichtung vermag zwar während des Filtriere den Hydraulikdruck richtig nachzuführen, jedoch versagt die Anordnung b der Beaufschlagung der Filterpresse mit Wasch- und Abpreßmedien, beson bei Membranfilterkammern. Im einzelnen ist zu bemängeln, daß
- die über andere Leitungen, als die Trübeleitung, zugeführten Prozeß e wegen der gewollten Ablagerung des Filtrats in den Filterkammern eine meist großen Strömungswiderstand zwischen dem Einleitkanal und dem Ma meter in der Trübeleitung vorfinden. Aus diesem Grunde ist die Druck sung z.B. des Vaschmediums mit dem Manometer der Trübeleitung fehlerb tet. Auch muß in diesem Falle das Ventil in der Trübeleitung zuverläs dichthalten, um eine solche Messung überhaupt zu ermöglichen. - die Druckmessung in der Membrankammer bei Membranfilterpressen nicht lich ist.
- schließlich die Wheatstonesche Brückenschaltung auch bei denkbarer Er¬ weiterung nicht geeignet ist, entsprechend dem Betriebsablauf der Filter¬ presse selbsttätig den jeweils gültigen Meßwert der Innendrucke auszuwäh¬ len und in Relation zum Schließdruck zu setzen.
Aufgabenstellung: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, alle genannten Nachteile der be¬ kannten Vorrichtungen zu vermeiden und unter Verwendung möglichst handels¬ üblicher Bauteile eine Einrichtung zu schaffen, die selbsttätig das jeweils richtige Meßsignal .der Innendrucke auswählt, mit dem Meßsignal des Schließ- druckes " kraftgrößenrichtig vergleicht, hieraus ein Maß für die tatsächliche Flächenpressung an den Dichtleisten der Filterpresse ableitet und so die geregelte Nachführung des Schließdruckes ermöglicht.
Lösung:
Somit wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Druck aller Prozessmedien, wie Suspensionen, Wasser, Druckluft, Y/aschflüssigkeit usw., die während des Betriebes in die Innenräume der Filterpresse geleitet werden, an ihrem Eintritt in die Filterpresse-, bzw. an ihrem Verteilungskanal mit handels¬ üblichen, den Anforderungen genügenden Druckmeßgeräten zu messen und in Meßsignale umzusetzen. Ebenso wird der Druck im Hydrauliksystem des Schlie߬ kolbens gemessen und in ein Meßsignal umgewandelt. Alle Meßsignale werden durch Bewertungseinrichtungen oder einstellbare Übersetzungsverhältnisse entsprechend den Flächen,auf die die Drucke wirken, so bewertet, daß eine Einheit eines jeden Meßsignals einer bestimmten Krafteinheit entspricht. Mit Hilfe einer Maximalwert- Auswahleinrichtung wird die jeweils größte Öffnungskraft, d.h. das Meßsignal, welches das größte Produkt aus Druck mal wirksamer Fläche darstellt, ausgewählt. Wegen den unterschiedlichen Druckübertragungs- Eigenschaften der Filterkuchen und der Membranplatten können nämlich auch nicht unter Druck stehende Anschlüße der Filterpresse unterschiedliche Drucke annehmen. Maßgeblich für die Kraft, mit der das Filterplattenpaket auseinandergedrückt * , πird, ist jedoch nur der größte Druck. Alle anderen Innendrucke sind durch die konstruktiven Eigenschaften der Filterpresse an der Öffnungskraft nicht ursächlich beteiligt.
Das so ermittelte Meßsignal der Öffnungskraft wird in einer Subtraktions¬ anordnung von dem Meßsignal der Schließkraft größenrichtig abgezogen.
Das Ergebnis dieser Subtraktion ist das Meßsignal für die Dichtkraft, je Kraft, die auf den Dichtleisten die Flächenpressung erzeugt. Dieses Meßs nal wird wiederum mit handelsüblichen, den An orderungen genügenden Rege geräten mit einem Sollwert verglichen und aus der Regelabweichung ein St befehl zur Nachführung des Schließdruckes erzeugt. Der Sollwert kann dab als einstellbarer Festwert oder als zeit- bzw. druckabhängiger variabler Wert ausgeführt werden.
Je nach Art der gewählten Meßsignale, kann die erfindungsgemäße Lösung m analogen oder digitalen, mit elektrischen, pneumatischen, hydraulischen mechanischen Meßsignalen verwirklicht werden.
Vorteile:
Die vorgeschlagene Lösung ist geeignet, die vielfältigen Filtrationsmeth und die entsprechend unterschiedliche Anzahl der Mediumsanschlüsse (Anza der Innendruck ' e) durch eine grundlegende, jederzeit erweiter- oder reduz bare Anordnung abzudecken. Diese Schließkraf regelung trägt erheblich zur Verschleiß- und Reparatur kostenminderung an Filterpressen bei, insbesonders durch
- gleichmäßige, auf die notwendige Dichthaltung begrenzte Einspannpressu der Filterelemente; dadurch werden gummierte Filterelemente gegen Abpl zen der Gummierung, Kunststoff- Filterelemente gegen Fließen und Versp den des Kunststoffs geschützt
- durch die reduzierte, gleichmäßige Einspannpressung werden die Garnkre zungspunkte der Filtertücher nicht abgequetscht; deshalb geringerer Fi tertuchverschleiß
- die ebenfalls begrenzten Hydraulikkräfte beim Öffnen der Presse verhin- dem beim Überfahren des Endschalters die Zerstörung des Gelenkes zwisc
Andruckplatte und Zylinderstange
- die Meßschaltung enthält keinerlei Verschleißteile
- zuverlässige, erprobte, seriengefertigte Druckmeßumformer und Regelgerä die bei Bedarf einzeln ersetzt bzw. repariert werden können; deshalb Re raturkostenbegrenzung auf das einzelne Element, anstelle des Ausbaus u der Überholung eines ganzen Aggregats.
Beschreibung eines Ausführungsbeisoiels:
Fig. 1 zeigt als Prinzipschaltbild eine Ausführung mit elektrischen Me߬ signalen, welche mittels elektronischer Druckmeßumformer gewonnen werden. Die Meßsignale sind als eingeprägte Ströme ausgebildet. Mit den Meßumfor¬ mern (1), (2), (3) werden die Drucke der Suspension, eines Waschmediums und der Druckluft gemessen. Der gestrichelt gezeichnete Meßumformer (4) steht für beliebige weitere Mediumsanschlüsse, z.B. weitere Waschmedien, Preßwasser usw..
Durch die Schaltdioden (5) wird in einfacher Weise aus der Vielzahl der eingeprägten Ströme (innendruck- bzw. ÖffnungskraftmeßSignale) der jeweils größte Strom ausgewählt. Alle kleineren Ströme werden, durch ihre vom Gröl-t- strom durchgeschalteten Schaltdioden, entgegen deren ursprünglicher Sperr¬ richtung in sich kurzgeschlossen. Der so ausgewählte Größtstrom fließt über den Meßwiderstand (6) und erzeugt dort einen Spannungsabfall. Gleichzeitig fließt über den Meßwiderstand (7) der eingeprägte Strom des Ξydraulikdruck- Meßumformers (8) und erzeugt ebenfalls einen Spannungsabfall. Die Meßwider¬ stände sind so bemessen und die Druckmeßumformer so justiert, daß die Span¬ nungsabfälle an..dsn Meßwiderständen analoge Abbildungen der Schließkraft und der Öffnungskraft darstellen. Durch die schaltungsmäßige Anordnung der Meßwiderstände (6) und (7) _ sowie durch die Stromrichtung in den Meßwider- ständen ist eine Subtraktionseinrichtung verwirklicht. Am Ausgang (9) der Schaltung steht die Spannungsdif erenz der beiden Spannungsabfälle als Ist¬ wert und Maß für die Dichtkraft zur Verfügung.
In bekannter Weise wird sodann über einen Regler der Istwert mit dem Soll¬ wert verglichen und die gegebenenfalls anstehende Regelabweichung durch Ee- tätigung der Hydraulikpumpe (Erhöhung der Schließkraft und damit der Dicht¬ kraft) oder durch Entlastung des Hydrauliksystems beseitigt. Die Auswahl- und Subtraktionsschaltung ist mit strichpunktierter Linie um¬ rissen und als Wirkschaltplan gezeichnet. Alle anderen Meßsignal- und Be¬ fehlsleitungen sind nur als einpolige Verbindung skizziert. Die Stro ver- sorgung, Schaltglieder für Motor und Magnetventil, sowie Nebenantriebe sind zur Hervorhebung des Wesentlichen nicht angegeben.
Hierzu ein Blatt Zeichnungen.
Next Patent: ELECTRONIC RULE FOR PRECISE DISTANCE MEASUREMENT AND DISTANCE SETTING