專利名稱：分離固體-液體用的壓力機(jī)的壓力控制或調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種借助一個在擠壓過程中通過壓力上升進(jìn)行至少一個擠壓循環(huán)的壓力機(jī)在對被壓物料進(jìn)行固體-液體分離時(shí)的壓力控制或調(diào)節(jié)方法。
在這類壓力機(jī)中，被壓物料是以各次相互分開裝料的形式裝入和排空的。所以這類壓力機(jī)叫做不連續(xù)作業(yè)的壓力機(jī)，目前已有多種不連續(xù)的分批作業(yè)的壓濾機(jī)問世。它們被做成活塞壓力機(jī)、室式壓濾機(jī)、加油壓力機(jī)、壓捆機(jī)、注罐壓力機(jī)，等等。這些壓力機(jī)用液壓、氣壓或機(jī)械壓力通過板、活塞或隔膜產(chǎn)生壓力。
在這些壓力機(jī)上加工的被壓物料往往具有極其不同的可壓性，甚至前后的裝料往往也具有十分不同的可壓性。這種情況使得根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來預(yù)先給出的壓力上升的時(shí)間過程的運(yùn)行參數(shù)變得十分困難。所以歐洲專利EP-B0 304 444和EP-A0 485 901提出了多種方法，用這些方法可對升壓進(jìn)行與被壓物料自動適應(yīng)的控制或調(diào)節(jié)。
但這些已知的控制或調(diào)節(jié)壓力上升的方法卻存在如下的缺點(diǎn)—仍須根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值確定出預(yù)定值，所以在被壓物料的特性差別很大時(shí)，則不可能避免上述困難；—在實(shí)踐中達(dá)不到力爭的最佳化，且用預(yù)先給定經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的方法與上述已知的適應(yīng)法進(jìn)行比較試驗(yàn)時(shí)甚至達(dá)到更好的結(jié)果，這是上述已知的適應(yīng)法的另一個缺點(diǎn)；—最佳化目的可能與經(jīng)濟(jì)目的不一致。
本發(fā)明的目的在于提出一種上述類型的壓力控制或調(diào)節(jié)方法，該方法可避免上述缺點(diǎn)。
按照發(fā)明，達(dá)到上述目的的技術(shù)方案在于，直接或間接測定出自壓力機(jī)的液相排出量，并從該液相排出量的時(shí)間曲線中求出屆時(shí)壓力繼續(xù)上升被限定到一個恒定值的時(shí)間點(diǎn)，而且對每個擠壓循環(huán)來說，這個時(shí)間點(diǎn)都位于一個時(shí)間間隔中，該時(shí)間間隔始于排液開始時(shí)，終于一段持續(xù)時(shí)間結(jié)束，該段持續(xù)時(shí)間等于液體流出開始和達(dá)到最大平均流量這段時(shí)間的兩倍。
在權(quán)利要求書中描述了測定這個時(shí)間點(diǎn)的方法的以及應(yīng)用這種方法的優(yōu)選實(shí)施形式。
下面結(jié)合附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
附圖所示為

圖1實(shí)施本發(fā)明方法用的臥式活塞壓濾機(jī)的部分截面圖，圖2圖1所示的壓濾機(jī)液體排放量與時(shí)間的關(guān)系曲線圖，圖3圖1所示的壓濾機(jī)在一個單獨(dú)的活塞回程和接著一個單獨(dú)的活塞正行程時(shí)壓力和榨出液體量兩者與時(shí)間的關(guān)系曲線圖，圖4本發(fā)明方法的一個實(shí)施例中的壓力和榨出液體量兩者與時(shí)間的關(guān)系曲線圖，圖5本發(fā)明方法的另一實(shí)施例中的壓力和榨出液體量兩者與時(shí)間的關(guān)系曲線圖，
圖6本發(fā)明方法的另一實(shí)施例中的壓力和榨出液體量兩者與時(shí)間的關(guān)系曲線圖，圖7本發(fā)明方法的另一實(shí)施例中的壓力和榨出液體量兩者與時(shí)間的關(guān)系曲線圖，圖8本發(fā)明方法的另一實(shí)施例中的壓力和榨出液體量兩者與時(shí)間的關(guān)系曲線圖，圖9實(shí)施本發(fā)明方法的用以控制或調(diào)節(jié)壓力的設(shè)備的示意圖。
圖1示意地示出了一個已知類型的臥式柱塞式壓濾機(jī)。此壓濾機(jī)包括一個與一塊壓板2可拆卸連接的機(jī)殼1。在機(jī)殼1中，壓板2的對面還有第二塊壓板3，此壓板通過壓濾機(jī)柱塞6固定在柱塞桿13上。柱塞桿13活動地支承在液壓缸12中并通過壓濾機(jī)柱塞6實(shí)現(xiàn)擠壓過程。被壓物料7通過一個可關(guān)閉的裝料口14裝在壓板2和壓板3之間，并有許多排液元件5通過被壓物料7。
在擠壓過程中，排液元件5將被壓物料7的液汁導(dǎo)入分別設(shè)在壓板2和3后面的集液槽8和9中。被壓物料可以是水果，榨出的液汁則指果汁。在柱塞6的壓力作用下，被壓物料7的液汁通過集液槽8、9向外流入排液管道10、11中。壓力在液壓缸12中產(chǎn)生，且在與機(jī)殼1一起的前端壓板2和液壓缸12之間存在一個圖中未示出的力連接。在壓榨過程結(jié)束后，通過自壓板2松開并軸向移動機(jī)殼1即可排空壓濾機(jī)。
在通常情況下，壓濾機(jī)的公知的操作過程是裝料過程-用壓板2將機(jī)殼1封上，
-將柱塞6拉回，-將被壓物料7通過孔14裝入。
壓榨過程-將圖1所示的整個壓榨單元繞中心軸旋轉(zhuǎn)，-在壓力作用下將柱塞6前推，-通過壓榨從被壓物料中分離出汁，-停止加壓。
松散過程-在旋轉(zhuǎn)圖1所示的整個壓榨單元的情況下把柱塞拉回，剩余的被壓物料得以松散。
繼續(xù)壓榨過程-壓榨和松散這兩個工藝步驟作為每批加料的壓榨循環(huán)多次重復(fù)，直至達(dá)到要求的最終榨干狀態(tài)為止。
排空過程-通過機(jī)殼1脫離壓板2排空榨渣。
圖2表示在上述公開的工藝過程中三個連續(xù)壓榨循環(huán)時(shí)，柱塞6每次行程榨出的液汁量Q1、Q2和Q3與時(shí)間的關(guān)系曲線。圖中示出的每個壓榨循環(huán)都是從隨著被壓物料7松散而在上次排液結(jié)束后的時(shí)間軸t上用R1至R3表示的活塞回程開始的，接著是活塞正行程V1至V3榨出液體量Q1至Q3的壓榨過程。雖然對整個壓榨過程來說，液體量Q1至Q3須相加，但為更醒目起見，在圖2中的每個壓榨循環(huán)中液體量Q1至Q3均從零值開始。
在圖3中，只為一個公知型式的壓榨循環(huán)，除榨出液體量Q外，還詳細(xì)地示出了在活塞一個回程R和接著的一個正行程V的過程中的壓力P與時(shí)間t的關(guān)系曲線。在回程R到時(shí)間t1結(jié)束后，被壓物料7上的壓力P到時(shí)間t2開始上升。然后在時(shí)間上延遲到t3才開始有液體量Q。從圖中可以看出，在此例中，壓力P繼續(xù)上升達(dá)到壓力P4時(shí)結(jié)束并限制在一個恒定的值P4上(實(shí)曲線P)。到一個預(yù)定的時(shí)間t4時(shí)，壓力P停止(見上述“壓榨過程”)并隨著活塞回程而開始另一個壓榨循環(huán)(圖中未示出)。
如果壓力不限制到P4值，則根據(jù)圖中所示的虛線，壓力P勢必上升到一個由設(shè)備所決定的最大壓力值Pmax。此時(shí)，根據(jù)被壓物料7的具體情況，榨出的液體量Q與具有恒定壓力P4的壓榨過程比較有可能增加(虛線Q4.2)或甚至減少(曲線Q4.1)。由此可以看出，預(yù)定一個經(jīng)驗(yàn)極限值P4在所有情況下都幾乎不可能獲得最大或最佳的液體量Q。此外，對每個壓榨行程或壓榨循環(huán)來說，另一個極限壓力P4則獲得最佳的結(jié)果。
如果根據(jù)本發(fā)明從液體Q與時(shí)間的關(guān)系曲線中找出一個屆時(shí)壓力繼續(xù)上升被限制到一個恒定值的時(shí)間點(diǎn)，則在選擇適合于壓榨行程的極限壓力時(shí)將會得到明顯的改進(jìn)。用圖4來說明這種方法的一個實(shí)施例。這里，用曲線Q表示的液體量到時(shí)間t3的排液開始作為控制量。到時(shí)間t3時(shí)，壓力限制到這里已達(dá)到的P3值并保持恒定，如實(shí)線P所示。出于測量技術(shù)的原因，至少必須測出一個小的液體量ΔQ，以便識別排液開始的時(shí)間點(diǎn)t3。
對圖3已經(jīng)提到，在到t2壓力P上升開始后，在時(shí)間延遲到t3才開始有液體量Q。隨著一批裝料的壓榨過程的壓榨循環(huán)中的行程次數(shù)的增加，t2…t3之間的時(shí)間有所變長。這意味著，在圖4的實(shí)施例中，在壓榨循環(huán)次數(shù)較高時(shí)延遲到時(shí)間t3.1開始排液的情況下，虛線P所示的壓力會增加到一個較高的壓力水平P3.1。當(dāng)被壓物料7易于壓榨時(shí)，從一個壓榨行程到一個壓榨行程，t2至t3的持續(xù)時(shí)間迅速加長，壓力隨之很快上升到P3.1，即恒定的工作壓力；而在被壓物料7難于壓榨時(shí)，則壓力上升很慢。
在按圖4實(shí)施例的壓榨過程中，壓榨循環(huán)的壓力一般是逐漸上升的。當(dāng)榨出的液體中的固體部分或濕沉淀物部分盡可能少時(shí)，則采用這種方法，因?yàn)橛捎谧饔迷诒粔何锪仙系膲毫苄?，所以榨取后的濕沉淀物較少。
圖5表示帶有壓榨行程的單個壓榨循環(huán)時(shí)壓力P和榨出的液體量Q與時(shí)間的關(guān)系曲線。這里給定的時(shí)間t1、t2、t3、t4與圖3和圖4的意義相同。但在此例中，曲線P的壓力上升到時(shí)間t5結(jié)束并被限制到P3.1，這個時(shí)間點(diǎn)t5是通過瞬時(shí)排液速度dQ/dt≡液體量Q的Q點(diǎn)達(dá)到最大值來確定的。這種方法旨在具有很少濕沉淀物的情況下達(dá)到最佳榨取量和最佳效率。與圖4所示的方法比較，此例的壓力較快地上升到壓力值P3.1。
圖6示出了一個本發(fā)明的方法的過程，其中當(dāng)平均排液速度Q/t≡液體量Q的Lm達(dá)到最大值時(shí)，壓力繼續(xù)上升到時(shí)間t6結(jié)束并限制到壓力值P3.1上。在圖6中，用一條虛線表示Lm曲線。Lm最大值的時(shí)間t6從回程開始即從零點(diǎn)進(jìn)行測量的。到時(shí)間t6的Q值用Q3.1表示，即到時(shí)間t6的Lm最大值為Q3.1/t6。所以圖6的時(shí)間t6可用圖解法從零點(diǎn)引出的切線T在曲線Q上的接觸點(diǎn)的橫坐標(biāo)值求出。
由于圖6中壓力P的限制時(shí)間t6大于圖5的限制時(shí)間t5和圖4的限制時(shí)間t3，所以在圖6中壓力很快上升到工作壓力P3.1，以便達(dá)到盡可能高的壓榨效率。就達(dá)到最大榨取量來說，圖6所示的方法則不甚適合，因?yàn)榕c圖5和圖4所示的方法比較，這里被壓物料的結(jié)構(gòu)所受到的破壞更為嚴(yán)重。
圖7表示當(dāng)平均排液加速度Q/(t2)≡液體量Q的Bm達(dá)到最大值時(shí)，本發(fā)明壓榨方法又一個實(shí)施例在壓力繼續(xù)上升到時(shí)間t7結(jié)束并限制到壓力值P3.1的過程。在圖7中最大值Bm用Q3.1/(t7)2表示。所以，圖7中的t7可用圖解法從零點(diǎn)引出的切線TL在平均排液速度Q/t曲線Lm上的接觸點(diǎn)的橫坐標(biāo)值求出。就榨取量和效率而言，圖7方法在用水果榨汁的情況下可以達(dá)到最佳的壓榨效果，因?yàn)槠骄墓铀俣仁枪瓘乃?xì)管中快速的、不導(dǎo)致破壞的流出的首要標(biāo)志。
圖8表示當(dāng)瞬時(shí)排液加速度d/dt(Q/(t))≡液體量Q的加速度B達(dá)到最大值時(shí)，本發(fā)明方法又一個實(shí)施例在壓力繼續(xù)上升到時(shí)間t8結(jié)束并限制到壓力值P3.1的過程。這種方法要求特殊的測量技術(shù)，因?yàn)閷?shí)際上液體量Q(t)曲線往往是不平穩(wěn)的，須用微分方法來形成平滑曲線。所以，對于其他方法需要求值dQ/dt、Q/t或Q(t2)時(shí)，最好用模擬或數(shù)字信號處理的方法求出相應(yīng)的信號函數(shù)。
圖9表示實(shí)施本發(fā)明壓力控制或調(diào)節(jié)方法所用的裝置示意圖。為簡化起見，這里沿用圖1壓濾機(jī)已經(jīng)說明過的標(biāo)號。經(jīng)管道10流出的液體量Q間接用油計(jì)量器20量出油缸12的回流室流出的液壓油來測定?；钊?作用到被壓物料7上的壓力P則由油缸12中的液壓油的壓力傳感器21來測定。用液壓裝置22中的閥、泵和油槽與壓力調(diào)節(jié)閥23一起來控制壓榨過程。
油計(jì)量器20和壓力傳感器21的輸出信號通過虛線所示的線路輸入與壓力調(diào)節(jié)器一起的過程調(diào)節(jié)器24。在過程調(diào)節(jié)器24中進(jìn)行圖4～圖8所述的必要信號處理和時(shí)間確定。也在此產(chǎn)生本發(fā)明的控制或調(diào)節(jié)油缸12的壓力的控制指令并將控制指令傳送到液壓裝置22。為了操縱壓濾機(jī)，使壓榨過程開始以及進(jìn)行其它的自動工藝流程，設(shè)有一個控制液壓裝置22的電控裝置25。
本發(fā)明方法可以在一個壓濾機(jī)上由一個壓榨行程到一個壓榨行程完成適應(yīng)被壓物料分離特性的、視目標(biāo)而定的最佳壓力限制。除選定的控制或調(diào)節(jié)過程外，不需要預(yù)定額定值。這樣就可避免有偏差的預(yù)定額定值或經(jīng)驗(yàn)值，而且不需要產(chǎn)品數(shù)據(jù)。壓濾機(jī)在自動最佳化過程中調(diào)節(jié)壓力和屆時(shí)壓力上升受到限制的時(shí)間。
權(quán)利要求
1.借助于一個在擠壓過程中通過壓力上升進(jìn)行至少一個擠壓循環(huán)的壓濾機(jī)(1、2、6)在對被壓物料(7)進(jìn)行固體-液體分離時(shí)控制或調(diào)節(jié)壓力的方法，其特征是，直接或間接測出從壓濾機(jī)(1)流出的液體量(Q)并從流出液體量(Q)與時(shí)間的關(guān)系曲線中求出屆時(shí)壓力(P)繼續(xù)上升被限定到一個恒定壓力值(P3、P3.1、P4)的時(shí)間點(diǎn)(t3、t5、t6、t7、t8)，這個時(shí)間點(diǎn)對每次擠壓循環(huán)來說都位于一個時(shí)間間隔中，該時(shí)間間隔始于排液(Q)開始，和在一段持續(xù)時(shí)間結(jié)束后結(jié)束，這段持續(xù)時(shí)間等于液體流出開始的時(shí)間(t3)和達(dá)到最大平均排液速度((Q/t)max)的時(shí)間(t6)之間的持續(xù)時(shí)間的兩倍。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，壓濾機(jī)的擠壓循環(huán)具有有或沒有液體流出的周期，而且把瞬間(t6)選定為屆時(shí)壓力繼續(xù)上升被限制到一個恒定壓力值(P3.1)的時(shí)間點(diǎn)，在這一瞬間(t6)，在時(shí)間(t)中從上次排液結(jié)束后測出的平均排液速度(Q/t)達(dá)到最大值，其中，(Q)表示時(shí)間(t)內(nèi)流出的液體量。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，把瞬間(t5)選定為屆時(shí)壓力繼續(xù)上升被限制在一個恒定壓力值(P3.1)的時(shí)間點(diǎn)，在這一瞬間，測出的瞬時(shí)排液速度(dQ/dt)達(dá)到最大值，其中，(Q)表示在時(shí)間(t)內(nèi)流出的液體量。
4.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，壓濾機(jī)的壓榨循環(huán)具有有和沒有液體流出的周期，并且把瞬間(t7)選定為屆時(shí)壓力繼續(xù)上升被限制在一個恒定壓力值(P3.1)的時(shí)間點(diǎn)，在這一瞬間，在時(shí)間(t)中從上次排液結(jié)束后所測得的平均排液加速度(Q/(t)2)達(dá)到最大值，其中，(Q)表示時(shí)間(t)內(nèi)流出的液體量。
5.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，壓濾機(jī)的擠壓循環(huán)具有有和沒有液體流出的周期，并且把瞬間(t8)選定為屆時(shí)壓力繼續(xù)上升被限定到一個恒定壓力值(P3.1)的時(shí)間點(diǎn)，在這一瞬間，在時(shí)間(t)中從上一次排液結(jié)束后測出瞬時(shí)排液加速度(d/dt(Q/t))達(dá)到一個最大值，其中(Q)表示在時(shí)間(t)內(nèi)流出的液體量。
6.按權(quán)利要求3和5之一所述的方法，其特征是，屆時(shí)瞬時(shí)排液速度或排液加速度達(dá)到最大值的瞬間(t5、t8)是借助于對與流出量(Q)或平均排液速度(Q/t)相應(yīng)的信號函數(shù)進(jìn)行的微分(dQ/dt)或(d/dt(Q/t))求出的。
7.按權(quán)利要求1～5之一所述的方法，其特征是，壓濾機(jī)的壓榨循環(huán)具有有或沒有液體流出的周期，在至少一個壓榨循環(huán)中，壓力繼續(xù)上升被限定到一個值不是通過一個在這個壓榨循環(huán)內(nèi)由流出量求出的時(shí)間點(diǎn)來確定的，并且在隨后的壓榨循環(huán)中壓力的繼續(xù)上升才被限定到通過在這些隨后的壓榨循環(huán)內(nèi)從液體流量中求出的時(shí)間點(diǎn)來確定的值上。
全文摘要
在不連續(xù)工作的壓濾機(jī)(1)中，壓力的繼續(xù)上升根據(jù)榨出的液體量的時(shí)間曲線受到限制。用一個過程調(diào)節(jié)器(24)求出瞬時(shí)或平均排液速度或排液加速度達(dá)到最大值的時(shí)間作為限制時(shí)間點(diǎn)。這樣就可避免有偏差的額定值或經(jīng)驗(yàn)值。壓濾機(jī)在一個自動最佳化的過程中調(diào)節(jié)壓力和時(shí)間，屆時(shí)使壓力上升考慮到當(dāng)時(shí)存在的過程參數(shù)和設(shè)定目標(biāo)而受到限制。
文檔編號B30B9/22GK1123534SQ95190102
公開日1996年5月29日 申請日期1995年2月15日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月18日
發(fā)明者E·哈特曼 申請人:布克-蓋耶股份公司機(jī)器制造廠