EP0701507A1 - Verfahren zur bestimmung und verwendung der füllmengen von pressgut bei der fest-flüssigtrennung mit einer filterpresse - Google Patents

Verfahren zur bestimmung und verwendung der füllmengen von pressgut bei der fest-flüssigtrennung mit einer filterpresse

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EP0701507A1
EP0701507A1 EP95911183A EP95911183A EP0701507A1 EP 0701507 A1 EP0701507 A1 EP 0701507A1 EP 95911183 A EP95911183 A EP 95911183A EP 95911183 A EP95911183 A EP 95911183A EP 0701507 A1 EP0701507 A1 EP 0701507A1
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EP
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yield
filling
pressing
press
point
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Bucher Guyer AG
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    • B30B9/04—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material using press rams
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    • B30B9/22—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material using a flexible member, e.g. diaphragm, urged by fluid pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for determining and using the filling quantities of pressed material in the solid-liquid separation with a filter press comprising a press chamber in which liquid is pressed out of pressed material under the action of a press element subjected to pressure by means of several successive lifting processes, during the course of a filling phase of
  • a filling quantity is introduced into the pressing chamber in each lifting process.
  • Presses are discharged to the outside via filters.
  • the pressure is applied directly to the food by a rigid pressure plate or pneumatically or hydraulically via a flexible membrane.
  • a rigid pressure plate or pneumatically or hydraulically via a flexible membrane.
  • the question arises as to what quantity has to be pre-filled in the press so that there is a press cushion sufficient for a first pressing. It should be noted that when the pressure plate or membrane is in front, the ratio between the effective filter area and the current volume of the press space is greater than when the press element is retracted.
  • the pre-fill quantity has a very negative effect on the yield / performance.
  • the invention is therefore based on the object of eliminating the stated problems by means of an optimized method for determining and using the filling quantities of press material in a filter press.
  • the solution to this problem is achieved by the following steps: 1) a measurement and filling process is used to carry out a filling and pressing process which, in the yield / power diagram, corresponds to a first operating point with known power and
  • Yield leads; 2) for at least one subsequent second filling and pressing operation, which leads to a second operating point in the yield / performance diagram, we at least one process size for the second operating point and then using relationships for the changes in performance and yield in the solid-liquid separation the filling and pressing processes with the interposition of a fictitious working point determines and uses a filling quantity which is necessary so that a maximum product of
  • FIG. 1 shows a schematic section through a filter press with a free piston along with a graphical representation of the time course of piston strokes and supply of the press material in the case of different control processes
  • FIG. 2 shows a schematic section through a filter press with free-moving pistons along with a graphical representation of the chronological course of piston strokes and feeding of the pressed material in further control processes
  • FIG. 1 shows a horizontal filter piston of the known type. It comprises a press jacket 11. Inside the press jacket 11 there is a press piston 6 which is attached to a piston rod 14. The piston rod 14 is in a hydraulic
  • Cylinder is movably mounted and carries out the pressing operations via the pressing piston 6.
  • the material to be pressed 7, which penetrates a plurality of drainage elements not shown, is introduced into the press jacket 11 via a closable filler opening by means of a pump 8.
  • the drainage elements conduct the liquid phase of the material to be pressed 7 to the outside into a drain line 10 under the pressure effect of the pressing piston 6.
  • the pressed material can be fruit and the liquid phase can therefore be fruit juice.
  • the entire press unit shown in FIG. 1 is rotated about the central axis
  • the "pre-filling" process is ended as soon as the press piston 6 no longer reaches the position HS during its advance. Then, in a subsequent step, the filling is only carried out in discontinuous phases, each of which begins with the retraction of the press piston 6. First of all, a filling control ensures that the press piston 6 always reaches an identical end position lying in front of the HS with each lifting operation.
  • the press piston 6 reaches positions which progressively fill from the HS as the press space fills up.
  • FIG. 2 shows, in a representation similar to FIG. 1, in which the same reference numerals indicate the same functions, separate filling and pressing processes.
  • a working point denoted by 1 in FIG. 3 corresponds to an instantaneous operating state of the press as it rode within a sequence of individual pressings of the type described for FIGS. 1 and 2 immediately after the end of a lifting operation.
  • the press piston 6 is still in the press position at working point 1, but the working press pressure has already been reduced.
  • the previous cubing process started in working point 1 '.
  • the working points 1 ', 1 differ only in this cubing process. If a certain filling quantity of pressed material is fed into the working point 1, the working point 1 changes into a working point 3 ', the power L increasing and the yield A decreasing.
  • FIG. 4 shows a straight-line course of the pressing characteristics in the course of several pure pressing processes. It has
  • FIG. 5 shows a comparison of the power-yield combinations which can be achieved with different controls for the pressing processes.
  • the pressing process R2 shows a control with the goal of a constant power with approximately sufficient refilling power.
  • the course b shows a press step with insufficient refilling.
  • the course a finally shows three parts, which result in succession b constant end position of the pressing element for each pressing stroke, with constant yield and finally after the end of the filling.
  • 6 shows in the yield / performance diagram the course of a single pressing operation, in which the performance is kept constant between the working points 1 at the beginning and 4 at the end. One can see an improvement in the product of performance and yield.
  • FIG. 7 shows in the yield / performance diagram the course of an individual freezing process in which the quantity of pressed material supplied is determined between the working points 1 at the beginning and 4 at the end, so that the yield is kept constant. If the goods can be pressed differently, a point 4 with greater performance to the right of point 1 can also result.
  • FIG. 8 shows in the yield / performance diagram the course of a pre-pressing process in which no pre-pressing is carried out during a pre-pressing process which follows the pre-filling R1 and comprises several piston strokes. This process was described in relation to FIG. 2.
  • a pre-press-free is connected to the pre-press
  • FIG. 9 shows how the influence of a replenishment quantity supplied can be determined in the yield / performance diagram by a theoretical consideration. Similar to FIG. 3, the operating point 1 corresponds to the current operating state immediately after the end of a single previous press stroke. The press piston 6 (FIG. 1) is still in the press position HS, but the press pressure has already been reduced. Due to the refill quantity
  • A2 AI (G1 / G2) (1)
  • A4 A0 - ((L4 / L3) * (A0-A3)) (4)
  • FIG. 10 shows, similar to FIGS. 3 and 9, in a yield / performance diagram the operating points which result if the condition 4 is reached for the second operating point 4 reached from working point 1 by a single filling and lifting process, that is, the associated ones Values of Yield A4 and power L4 of this working point 4 define a point 4 on the connecting straight line between the first working point 1 and a working point AF on the yield axis, which corresponds to a fixed maximum theoretical yield value for the press material in question.

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Description

Verfahren zur Bestimmung und Verwendung der Füllmencen von Pressgut bei der Fest- Flüssigtrennung mit einer Filterpresse
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung und Verwendung der Füllmencen von Pressgut bei der Fest- Flüssigtrennung mit einer Filterpresse umfassend einen Presεraum, in welchem Flüssigkeit unter Einwirkung eines mit Druckkraft beaufschlagten Presεelementes mittels mehrerer aufeinander folgender Hubvorgänge vo Presεgut abgepreεεt wird, wobei im Verlauf einer Füllphase des
Trennvorganges in jedem Hubvorgang eine Füllmenge in den Pressraum eingebracht wird.
Eei derartigen diskontinuierlichen Filterpreεεen wird unte Einwirkung eineε Presεdruckes der flüssige Anteil des
Preεεgutes über Filter nach ausεen abgeleitet. Dabei wird der Pressdruck direkt über eine starre Druckplatte oder pneumatiεch oder hydraulisch über eine flexible Membran au das Fressgut aufgebracht. Bei Beginn der Pressgutzuführung stellt sich die Frage, welche Menge in den Preεsrau vorgefüllt werden muss, damit ein für eine erste Abpreεεun ausreichendes Presspolster vorliegt. Dabei ist zu beachten dass bei vorgefahrener Druckplatte oder Membrane das Verhältnis zwischen wirksamer Filterfläche und momentanem Preεεraumvolumen grösser ist als bei zurückgezogenem Presselement.
Für den nachfolgenden weiteren Füllvorgang stellt sich die Frage, welche Menge pro Hub des Fresεelementes nachgefüllt werden soll, damit ein günstiges Entsaftungsverhalten erreicht wird. Hinεichtlich der zu verarbeitenden Pressgüter ergeben sich bei organischen und anorganischen Materialien unterschiedliche Probleme. Für organische Materialien ist typisch, dass sich die Verarbeitbarkeit in der Presse (Preεεbarkeit) von Charge zu Charge stark ändert. Eine dementεprechende bekannte fortlaufende Anpassung der Prozesεparameter zur Erzielung annähernd optimaler Presεabläufe von Hand setzt beim Bedienungspersonal viel Erfahrung und eine weitgehend kontinuierliche Überwachung der Presεe beim Füllvorgang vorauε.
Bekannte Versuche, erforderliche Anpassungen der Prozesεparameter zu automatisieren sind ohne Erfolg geblieben. Eine brauchbare modell ässige Erfassung der Vorgänge beim Preεεvorgang ist bisher nicht gelungen.
Sehr hohe Anforderungen an die Bedienungεperεon stellt vor allem daε Befüllen der Preεεen. Bei einer horizontalen Filterpreεεe für Fruchtmaterial εind beispielsweise folgende Sollwertvorgaben erforderlich:
Totale Füllmenge. Diese ist stark abhängig von der Preεsbarkeit des Pressgutes. Schlecht presεbare Güter erlauben nur kleine, während gut preεεbare Güter grosse Totalfüllmengen zulassen.
Vorfüllmenge. Hierbei gelten die gleichen Bedingungen, wie bei der Totalfüllmenge. Eine zu kleine oder zu grosse
Vorfüllmenge beeinflusst das Ausbeute/ Leistungsverhalten sehr negativ.
Füllmenge pro Kolbenhub. Nach Ende der Vorfüllung wird bei bekannten Pressverfahren pro Kolbenhub einer
Filterkolbenpreεεe eine definierte Fressgutmenge nachgefüllt. Diese εchubweisen Füllimpulse erfolgen so lange, bis die vergegebene Totalfüllmenge als Summe erreicht ist. Auch die passende Wahl dieser Füllmenge als Prozeεεgrcεse iεt stark von der Preεεbarkeit deε Gutes abhängig.
Insgesamt ergibt sich, daεε die Preεεergebniεεe je nach Können und Erfahrung der Bedienungsperson der Presse sehr unterschiedlich ausfallen, weil manuelle Vorgaben der Prozesεparameter aufgrund der notwendigen Schätzungen daε Ausbeute/ Leistungsverhalten der Presεvorgänge εelten optimal auεfallen laεεen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die angegebenen Probleme durch ein optimiertes Verfahren zur Bestimmung und Verwendung der Füllmengen von Preεεgut bei einer Filterpresse zu beheben.
Gemäss der Erfindung wird die Lösung dieεer Aufgabe erreicht durch folgende Schritte: 1) es wird unter Messung von Leistung und Ausbeute ein Füll- und Preεεvorgang ausgeführt, welcher im Ausbeute/ Leistungεdiagramm zu einem ersten Arbeitspunkt mit bekannter Leistung und
Ausbeute führt; 2) für mindestens einen nachfolgenden zweiten Füll- und Preεεvorgang, welcher im Ausbeute/ Leistungsdiagramm zu einem zweiten Arbeitspunkt führt, wir mindestenε eine Prozesεgrösse für den zweiten Arbeitεpunkt feεtgelegt und dann unter Verwendung von Beziehungen für die Änderungen von Leiεtung und Ausbeute der Fest- Flüssigtrennung bei den Füll- und Pressvorgängen unter Zwischenschaltung eines fiktiven Arbeitspunktes eine Füllmenge bestimmt und verwendet, welche erforderlich iεt, damit sich bei dem Trennvorgang ein maximales Produkt von
Ausbeute und Leistung ergibt, wobei der Übergang vom erste Arbeitεpunkt zum fiktiven Arbeitspunkt durch einen reinen Füllvorgang erfolgt und der Übergang vom fiktiven Arbeitεpunkt zum zweiten Arbeitspunkt durch einen reinen Preεsvorgang erfolgt und vorauεgeεetzt wird, daεs die geradlinigen Verbindungen derjenigen Arbeitspunkte, welche sich durch einen reinen Pressvorgang unterscheiden, sich i Ausbeute/ Leistungsdiagramm in einem gemeinsamen Arbeitεounkt mit maximaler Auεbeute und verschwindender _. -
Leistung schneiden oder zueinander parallel sind.
Vorteilhafte Auεführuncεformen deε Verfahrens sind den Patentansprüchen zu entnehmen.
Ausführungεbeiεpiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung und den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen sche atiεchen Schnitt durch eine Filterpreεse mit Freεskolben nebst einer graphischen Darstellung des zeitlichen Verlaufes von Kolbenhüben und Zuführung des Presεguteε bei unterεchiedlichen Regelvorgängen,
Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine Filterpreεεe mit Freεεkolben nebεt einer graphischen Darεtellung des zeitlichen Verlaufeε von Kolbenhüben und Zuführung des Pressgutes bei weiteren Regelvorgängen,
Fig. 3 in einem Ausbeute/ Leiεtungεdiagramm verεchiedene Arbeitεpunkte, welche sich bei einer Presεgutzufuhr ergeben,
Fig. 4 in einem Ausbeute/ Leistungsdiagramm verschiedene Presεcharakteristiken welche sich bei unterschiedlicher total verarbeiteter Preεεgutmenge ergeben,
Fig. 5 in einem Ausbeute/ Leistungsdiagramm verschiedene Regelvorgänge und deren Einfluss auf den Verlauf der Pressvorgänge,
Fig. 6 in einem Ausbeute/ Leistungsdiagramm einen Regelvorgang mit gleichbleibender Leistung als vergegebener Prozeεsgrösεe, Fig. 7 in einem Ausbeute/ Leistungsdiagramm einen Regelvorgang mit gleichbleibender Ausbeute als vorgegebener Prozeεεgrcεεe,
Fig. 8 in einem Ausbeute/ Leistungεdiagramm verεchiedene Arbeitεpunkte, welche sich bei einem Füllvorgang ohne gleichzeitige Preεεwirkung durch eine Presskraft am Preεεkolben ergeben, und
Fig. 9, in einem Ausbeute/ Leiεtungεdiagramm verεchiedene Arbeitεpunkte, welche εich bei erfindungεge äεεen Füll- und Preεsvorgängen einer Filterkolbenpresse ergeben.
Fig. 10, in einem Ausbeute/ Leiεtungεdiagramm verεchiedene Arbeitspunkte, welche εich bei erfindungεgemäεεen Füll- und Preεsvorgängen einer Filterkolber.preεεe mit Vergabe einer Zielbedi gung ergeben.
Fig. 1 zeigt sche atiεch eine horizontale Filterkolber.preεεe bekannter Art. Sie umfaεεt einen Preεεmantel 11. Innerhalb des Preεεmantelε 11 befindet εic ein Preεεkolben 6, der an einer Kolbenstange 14 befestigt iεt. Die Kolbenstange 14 ist in einem hydraulischen
Zylinder beweglich gelagert und führt über den Preεεkolben 6 die Preεsvorgänge aus. In den Pressmantel 11 wird über eine verschlieεεbare Einfüllöffnung mittels einer Pumpe 8 das Pressgut 7 eingebracht, welches eine Vielzahl von nich mit dargestellten Drainageelementen durchdringt.
Die Drainageelemente leiten beim Pressvorgang die flüsεige Phase des Pressgutes 7 unter der Druckwirkung des Presskolbens 6 in eine Abflussleitung 10 nach aussen. Bei dem Pressgut kann es εich um Obεt handeln und bei der flüεεigen Phaεe somit um Obstsaft.
Der bekannte Verfahrensablauf des Pressens ist im Normalfall folgender: Füllvorgang :
- Der Preεεkolben 6 wird zurückgezogen und gleichzeitig wird daε Preεεgut 7 über die Öffnung eingefüllt.
Preεεvorgang:
- Die ganze in Fig. 1 gezeigte Preεεeinheit wird um die Mittelachεe rotiert,
- Der Presskolben 6 wird unter Druck vorgefahren,
- Der Saft wird durch Pressen vom Preεsgut abgetrennt, - Der Preεεdruck wird abgeεtellt.
Auflockerungεvorgang:
- Der Preεεkolben 6 wird unter Rotation der ganzen in Fig. 1 gezeigten Presεeinheit zurückgezogen, wobei das zurückgebliebene Preεεgut aufgelockert und aufgeriεεen wird.
Weiterer Preεεvorgang:
- Die Verfahrenεεchritte Preεεen und Auflockern werden alε Abpreεεungen pro Charge Preεεgut mehrfach wiederholt, biε ein erwünschter End- Auspreεεzuεtand erreicht iεt.
Entleerungsvorgang:
- Die Fresεrückεtände werden durch Öffnen des Presεmantelε 11 entleert.
Der Verfahrenεablauf bei einer Filterkolbenpreεεe wird anhand der Fig. 1 näher beschrieben. Dort sind neben dem schon beschriebenen Schema der Filterkolbenpresse zugehörige graphische Darεtellungen gezeigt, welche die
Kolbenhübe zwischen den Positionen HM und HS und die Füllfunktion F über der Zeit t zeigen. Wie durch die Zeit- Diagramme neben dem Presεmantel 11 dargeεtellt, wird zu Beginn das Pressgut 7 kontinuierlich mittels der Pumpe 8 über eine Öffnung dem Pressraum zugeführt. Dabei wird der Presskolben 6, ausgehend von einer Position KM bewegt und bei Erreichen der Position HS sogleich wieder in seine A.uεgangεpoεition KM zurückgezogen. Dieεer Vorgang wird mehrfach wiederholt. Ein mit F bezeichneter Balken zeigt den gleichzeitig ablaufenden kontinuierlichen Vorgang "Vorfüllen" .
Der Vorgang "Vorfüllen" wird beendet, sobald der Presεkolben 6 bei εeine Vorlauf die Poεition HS nicht mehr erreicht. Dann wird in einem nachfolgenden Schritt nur noch in diskontinuierlichen Phasen eingefüllt, welche jeweils mit dem Rückzug des Presεkolbenε 6 beginnen. Dabei iεt zunächεt durch eine Füllregelung dafür geεorgt, daεε der Preεskolben 6 bei jedem Hubvorgang immer eine gleiche, vor HS liegende Endposition erreicht.
Bei einem weiteren Schritt erreicht der Presεkolben 6 mit fortεchreitender Füllung des Preεεraumeε Positionen, welche εich von HS immer weiter entfernen. Dabei sorgt die
Füllregelung dafür, dasε bei jedem Hub- und Pressvorgang die Auεbeute oder die Leiεtung deε Preεεvorganges konstant bleibt. Erreicht dabei der Presskolben 6 bei εeinem Vorlauf die Position HE, so wird in einem nachfolgenden Schritt dann wieder auf konstante Endposition des Preεεkolbenε 6 gefahren, biε inεgeεamt die gewünεchte Geεamtmenge des Preεsgutes eingefüllt iεt und die weiteren Preεshübe nur noch ohne Füllvorgänge F erfolgen.
Fig. 2 zeigt in einer der Fig. 1 ähnlichen Darstellung, in welcher gleiche Bezugszeichen auf gleiche Funktionen hinweisen, voneinander getrennte Füll- und Presεvorgänge. Vor Beginn der am Balken F erkennbaren "Vorfüllung" läuft der Presεkolben 6 auf eine Endposition HS vor. Beim anschliessenden Vorfüllen wird der Preεskolben 6 nicht verriegelt, er wird durch den Einpumpdruck auf eine Position HM zurückgeschoben, ohne Presshübe auszuüben. Nac Ende des Vorfüllens erfolgt mittels mehrerer Hübe eine "Vorpressung" ohne Füllvorgänge, an welche sich wieder ein Nachfüllung ohne Presshübe anschlieεst, sobald der Presskolben 6 eine Hubposition HN überschreitet. Schliesεlich erfolgen die weiteren Preεεhübe nur noch ohne Füllvorgänge F. Die soweit als Beispiele beschriebenen unterschiedlich geregelten Preεsvcrgänge lasεen εich in einem für grundsätzliche Betrachtungen geeigneten Ausbeute/ Leistungsdiagramm darstellen, wie es Fig. 3 zeigt. Dabei gelten die Vereinbarungen
Leistung L = (zugeführte Menge Preεεgut) /
(verbrauchte Arbeitszeit) und Ausbeute A - (erzeugte Menge Saft) /
(verbrauchte Menge Pressgut) .
Ein in Fig. 3 mit 1 bezeichneter Arbeitεpunkt entεpricht einem momentanen Betriebεzustand der Presεe, wie er innerhalb einer Folge von Einzelpreεsungen der zu Fig. 1 und 2 beschriebenen Art unmittelbar nach dem Ende eines Hubvorganges auf ritt. Der Presεkolben 6 befindet sich bei Arbeitεpunkt 1 noch in der Preεεpoεition, der Arbeitε- Preεsdruck ist aber schon abgebaut. Der vorhergehende Kubvorgang begann im Arbeitεpunkt 1' . Die Arbeitspunkte 1', 1 unterscheiden sich also nur durch diesen Kubvorgang. Führt man im Arbeitspunkt 1 eine bestimmte Füllmenge Presεgut zu, so geht der Arbeitεpunkt 1 in einen Arbeitεpunkt 3' über, wobei εich die Leistung L erhöht und die Ausbeute A abnimmt. Die Arbeitεpunkte 1, 3' unterεcheiden εich alεo nur durch dieεen Füllvorgang.
Da in der Praxis, wie zu Fig. 1 beschrieben, Hubvorgänge und Füllvorgänge kombiniert erfolgen, sind die Übergänge 1', 1 und 1, 3', sowie der Arbeitpunkt 3' selbst fiktiv. Ebenso ein auf 3' nachfolgender Hubvorgang 3', 4', wobei sich die Ausbeute A wegen der erzeugten Saftmenge erhöht und die Leistung L wegen der verbrauchten Arbeitszeit abnimmt. Es wird nun angenommen, dass die Schnittpunkte AO und A04 der verlängerten geradlinigen Verbindungen der Arbeitεpunkte 1', 1 oder 3', 4' mit der A- Achεe, entsprechend einer Leistung Null, zusammenfallen. Dies ermöglicht erfin ungsgemäεε, eine Prozeεεgrösεe für den Arbeitεpunkt 4' vorzugeben und die dann erforderliche Füllmenge derart zu bestimmen, dasε sich ein maximales Produkt von Ausbeute und Leistung ergibt.
Obwohl die so bestimmten Füllmengen zu optimalen Ergebnisεen führen, ergibt sich praktisch ein vom
Arbeitεpunkt 4 ' abweichender Arbeitεpunkt 4 mit etwas geringerer Ausbeute. Für die Bestimmung des nächsten anschlieεεenden Preεshub- Vorganges kombiniert man dann de praktisch erreichten Punkt 4 mit dem vorher bestimmten fiktiven Punkt 3', entsprechend dem Paar 1, 1' des vorhergehenden Hubvorganges.
Als zuεa menf εεende Ergänzung zu Fig. 3 zeigt Fig. 4, einen geradlinigen Verlauf der Preεεcharakteriεtik im Verlauf mehrerer reiner Preεεvorgänge. Dabei hat das
Pressgut infolge einer geringen totalen Füllmenge einen Zustand a) . Im Vergleich dazu gilt für einen Zustand b) de Preεsgutes mit gröεεerer totaler Füllmenge im Endzustand ein anderer geradliniger Verlauf. Die verlängerten Verläuf a) und b) laufen bei idealisierten Bedingungen durch einen gemeinsamen Schnittpunkt A0 mit der Ausbeute- Achse, entsprechend einem Leiεtungε- Wert Null. In der Praxiε kan dieεer Schnittpunkt A0 εeine Lage bei der Verarbeitung einer Charge Preεεgut verändern.
Fig. 5 zeigt vergleichend die Leistung- Ausbeute Kombinationen, welche mit unterschiedlichen Regelungen der Preεsvorgänge erreicht werden können. Ausgehend von einem Vorfüllvorgang Rl bei konstanter Leistung L und zunehmende Ausbeute A zeigt der Pressvorgang R2 eine Regelung mit de Ziel einer konstanten Leistung bei annähernd ausreichende Nachfülleistung. Daran εchlieεεt sich ein Pressvorgang R3 ohne Nachfüllung an. Der Verlauf b zeigt einen Presεvorga mit unzureichender Nachfülleiεtung. Der Verlauf a schliesslich zeigt drei Teile, welche sich nacheinander b konstanter Endpoεition des Presεelementes für jeden Presshub, bei konstanter Ausbeute und schlieεεlich nach Ende des Füllens ergeben. Fig. 6 zeigt im Ausbeute/ Leistungsdiagramm den Verlauf eines Einzel- Preεεvorgangeε, bei dem zwischen den Arbeitεpunkten 1 zu Beginn und 4 am Ende die Leistung konstant gehalten wird. Man erkennt eine Verbesserung des Produkes von Leistung und Ausbeute.
Fig. 7 zeigt im Ausbeute/ Leistungsdiagramm den Verlauf eines Einzel- Freεεvorganges, bei dem zwischen den Arbeitspunkten 1 zu Beginn und 4 am Ende die dabei zugeführte Menge Presεgut εo beεtimrnt wird, daεs die Ausbeute konstant gehalten wird. Bei einer anderen Pressbarkeit der Ware kann sich auch ein Punkt 4 mit gröεεerer Leistung rechts von Punkt 1 ergeben.
Fig. 8 zeigt im Ausbeute/ Leistungsdiagramm den Verlauf eineε Preεεvorgangeε, bei dem während eines sich an die Vorfüllung Rl anεchlieεεenden und mehrere Kolbenhübe umfasεenden Vorpreεεvorganges nicht mehr nachgefüllt wird. Dieser Vorgang wurde zu Fig. 2 beschrieben. An die Vorpresεung εchlieεεt sich ein preεεungsfreier
Nachfüllvorgang an, der vom Punkt 4 zum Punkt 3' führt. Beim Übergang von Punkt 3' nach Punkt 4' folgen dann wieder mehrere Preεsvorgänge ohne Nachfüllung. Die für den pressungεfreien Nachfüllvorgang verbrauchte Arbeitεzeit iεt durch einen Übergang zu einem virtuellen Arbeitpunkt 1' dargeεtellt.
Fig. 9 zeigt, wie im Auεbeute/ Leiεtungεdiagramm der Einfluεε einer zugeführten Nachfüllmenge durch eine theoretische Betrachtung erfaεst werden kann. Ähnlich wie schon zu Fig. 3 beschrieben, entspricht der Arbeitspunkt 1 dem momentanen Betriebεzuεtand unmittelbar nach dem Ende eineε einzelnen vorhergehenden Presshubes. Der Presεkolben 6 (Fig. 1) iεt noch in der Preεεposition HS, der Pressdruck aber schon abgebaut. Durch die Nachfüllmenge werden die
Preεεrückεtände verdünnt, und die Auεbeute wird reduziert. In einem virtuell ohne Zeitverbrauch durch reines Füllen erreichten Punkt 2 wird sich die Ausbeute reduzieren, während die Leistung gleich bleibt. Bezeichnet Gl die biε zum Punkt 1 zugeführte Menge Preεεgut, G2 die bis zum Punkt 2 zugeführte Menge und AI und A2 die Ausbeuten in en Punkten 1 und 2, so iεt
A2 = AI (G1/G2) (1)
In einem virtuell erreichten Punkt 3 wird sich die Leistung erhöhen, während die Auεbeute gleich bleibt. Bezeichnen Ll und L3 die Leiεtungen in den Punkten 1 und 3, εo ist
L3 = Ll (G2/G1) (2)
Da sich die Leistung aus der bisher zugeführten Presεgutmenge und der bis zu diesem Zeitpunkt verfloεεenen Zeit berechnet, nimmt also die Leistung bei einer
Pressgutzuführung zu. Ähnlich wie zu Fig. 3 beschrieben, bildet der virtuell erreichte Punkt 3 den Ausgangεpunkt für die theoretische Bestimmung deε nachfolgenden, zum Punkt 4 führenden Preεεchritteε . Für dieεen Presschritt iεt der erforderliche Verbrauch Δt an Arbeitszeit durch die
Presεanlage vorgegeben. Da auεεerdem erfindungsge äss vorauεgeεetzt wird, daεε die geradlinigen Verlängerungen der der Charakteriεtiken für die Preεεhubvorgänge, welche zum Punkt 1 und zum Punkt 4 führen, für eine Leistung Null zum gleichen Punkt A0 auf der Auεbeute- Achse führen, sind durch die Verbindung der Punkte 3 und A0 die Prozesεgröεεen L4 und A4 für den Punkt 4 beεtim bar.
Bezeichnet wieder G4=G3 die biε zum Punkt 4 zugeführte Menge und Δt die zum Punkt 4 führende Presszeit, so ist
L4 = L3 (C-3 / (G3 + L3*Δt) ) (3) und
A4 = A0 - ((L4/L3) * (A0-A3)) (4)
L4 = L3 ((A0-A4) / (A0-A3)) (5) Aus den gemachten Voraussetzungen und den Beziehungen (1) bis (5) lassen εich somit erfindungsgemäss die zu verwendenden Füllmengen pro Hubvorgang alε Differenzen ΔG der bis zu den Punkten 4 bzw. 1 zugeführten Mengen G4=G3 bzw. Gl bestimmen gemäss
ΔG = G4 - Gl.
Für acht aufeinander folgende Füll- Presεhubvorgänge einer Filter- Kolbenpreεεe alε Teil einer umfangreicheren Folge derartiger Vorgänge zur Verarbeitung einer Geεamt- Preεεgutmenge von 10' 000 kg, mit vorgegebener annähernd konεtanter Druckzeit von 2 Minuten pro Preεεhubvorgang und einem für alle Presεhubvorgänge konstanten Weg (Hub) des Presεelementeε von 500 mm alε vorgegebener Prozeεεgröεεe zeigt die nachfolgende Tabelle die Auεgangεwerte AI, Ll, die Endwerte A4, L , die erfincungεgemäεε ermittelten und verwendeten Nachfüllmencen ΔG und die erzielten Iεt- Hübe:
Tabelle n AI Ll ΔG Hub A4 L4 Gew. % t/h kg mm Gew. % t/h
1 53.56 17.63 330 499.9 55.65 16.57
2 55.65 16.57 220 493.4 57.13 15.78
3 57.13 15.78 240 498.7 58.63 15.09
4 58.63 15.09 210 497.5 59.85 14.51
5 59.85 14.51 210 500.3 61.28 13.90
6 61.28 13.90 190 494.4 62.16 13.50
7 62.16 13.50 220 502.5 63.51 13.01
8 63.51 13.01 180 494.3 65.19 12.42
Fig. 10 zeigt ähnlich den Fig. 3 und 9 in einem Auεbeute/ Leiεtungεdiagramm die Arbeitεpunkte, welche εich ergeben, wenn man für den zweiten, durch einen einzelnen Füll- und Hubvorgang vom Arbeitεpunkt 1 aus erreichten Arbeitεpunkt 4 die Bedingung vorgibt, dasε die zugehörigen Werte von Auεbeute A4 und Leistung L4 dieεeε Arbeitεpunktes 4 einen Punkt 4 auf der Verbincungsgeraden zwischen dem ersten Arbeitεpunkt 1 und einem Arbeitεpunkt AF auf der Ausbeuteachse definieren, welcher einem festen maximalen theoretiεchen Auεbeutewert für das betreffende Presεgut entspricht.
Die Festlegung einer derartigen Bedingung ist insbesondere dann zweckmäεsig, wenn ein Presεgut mit mäεεiger Preεsbarkeit zu verarbeiten iεt. Für ein derartiges
Material würde eine Festlegung eines konstanten Weges (Hubes) nach Art des oben angegebenen Tabellenbeiεpieles ein schlechtereε Presεergebnis liefern.

Claims

PATENTANSFRÜECHΞ
1. Verfahren zur Bestimmung und Verwendung der Füllmengen von Presεgut (7) bei der Fest- Flüεεigtrennung mit einer Filterpresse umfassend einen Pressraum (11) , in welchem Flüssigkeit unter Einwirkung eines mit Druckkraft beaufschlagten Preεεelementes (6) mittels mehrerer aufeinander folgender Kubvorgänge vom Pressgut (7) abgepresst wird, wobei im Verlauf einer Füllphaεe deε
Trennvorgangeε in jedem Hubvorgang eine Füllmenge in den Preεεraum (11) eingebracht wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte: 1) eε wird unter Messung von Leistung (L) und Auεbeute (A) ein Füll- und Preεεvorgang auεgeführt, welcher im Ausbeute/ Leistungsdiagramm zu einem ersten Arbeitεpunkt (1) mit bekannter Leiεtung (Ll) und Auεbeute (AI) führt; 2) für mindeεtenε einen nachfolgenden zweiten Füll- und Preεsvorgang, welcher im Ausbeute/ Leiεtungεαiagramm zu einem zweiten Arbeitεpunkt (4, 4') führt, wird minceεtenε eine
Prozeεεgröεεe für den zweiten Arbeitεpunkt (4, 4') feεtgelegt und dann unter Verwendung vcn Beziehungen für die Änderungen von Leistung (L) und Auεbeute (A) der Feεt- Flüssigtrennung bei den Füll- und Pressvorgängen unter Zwischenschaltung eines fiktiven Arbeitspunktes (3, 3') eine Füllmenge (G4) bestimmt und verwendet, welche erforderlich ist, damit sich bei dem Trennvorgang ein maximales Produkt von Auεbeute (A4) und Leiεtung (L4) ergibt, wobei der Übergang vom ersten Arbeitspunkt (1) zum fiktiven Arbeitεpunkt (3, 3') durch einen reinen Füllvorgang erfolgt und der Übergang vom fiktiven Arbeitspunkt (3, 3') zum zweiten Arbeitspunkt (4, 4') durch einen reinen Preεsvorgang erfolgt und vorausgesetzt wird, dass die geradlinigen Verbindungen derjenigen Arbeitεpunkte (1', 1; 3', 4'), welche sich durch einen reinen Freεεvcrgang unterscheiden, sich im Ausbeute/ Leistungεdiagramm in einem gemeinsamen Arbeitspunkt (A0, AOl, A04) mit maximaler Ausbeute (A) und verschwindender Leistung (L) schneiden oder PC17CH95/ 00062
- i: - zueinander parallel εind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Prozesεgrösεe für den zweiten Arbeitspunkt (4, 4') eine Endposition des Presεelementeε (6) der Filterpreεεe vorgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne , dasε alε Prozeεεgröεεe für den zweiten Arbeitεpunkt (4, 4') ein Auεbeutewert der Feεt- Flüεεigtrennung vorgegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daεs als Prozeεεgrösse für den zweiten Arbeitεpunkt (4, 4') ein Leiεtungεwert der Feεt- Flüssigtrennung vorgegeben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daεε zu dem vorgegebenen Leistungswert für den zweiten Arbeitεpunkt (4, 4') der zu erwartende Auεbeutewert bestimmt wird und daεε keine Füllmenge zugeführt wird, wenn der für den zweiten Arbeitεpunkt (4, 4') ermittelte Auεbeutewert kleiner ist als der für den ersten Arbeitεpunkt (1) bekannte Auεbeutewert.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmengen, welche zum Erreichen der vorgegebenen Prozessgrössen konstante Endposition des Presselementes (6) und konstante Leistung der Fest- Flüssigtrennung gegenüber dem vorhergehenden Füll- und Pressvorgang erforderlich sind, verglichen werden, und dasε die zum Erreichen deε vorgegebenen konεtanten Leistungswerteε erforderliche Füllmenge für den vom erεten Arbeitεpunkt zum zweiten Arbeitεpunkt führenden Füll- und Pressvorgang verwendet wird, falls dieselbe kleiner iεt, als die zum Erreichen der vorgegebenen Endpcsiticn erforderliche Füllmenge.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dasε mindestens zwei Füll- und Pressvorgänge mit der Filterpresse ausgeführt werden, welche im Auεbeute/ Leiεtuncεdiagramm zu einem Arbeitεpunkt mit vergegebener gleicher konεtanter Endpoεition des Preεεelementes (6) der Filterpresse führen und daεε für einen nachfolgenden Arbeitεpunkt mit gleicher konεtanter Endpositicn des Presselementes (6) die Ausbeute desjenigen Füll- und Pressvorganges als zu erreichende konstante Prozesεgröεεe vorgegeben wird, bei welchem sich eine maximale abgetrennte Flüssigkeitsmeng ergibt.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 2, 3, 4, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dasε mehrere Füll- und Preεεvorgänge mit der Filterpreεεe auεgeführt werden, welche im Auεbeute/ Leiεtungεdiagramm zu mehreren nachfolgenden Arbeitεpunkten führen, dass für mehrere der nachfolgenden Arbeitspur.kte mindeεtens eine zu erreichende Prozeεεgröεεe ge äεε einem der Ansprüche 2, 3, 4, 5, 6 und 7 vorgegeben wird und dass für die Füll- und Pressvorgänge zum Erreichen der nachfolgenden Arbeitεpunkte aus den Beziehungen für die Änderungen vo Leistung, Ausbeute und Position des Preεεelementeε (6) bei der Feεt- Flüεεigtrennung die zum Erreichen der vorgegebenen Prozesεgröεεen erforderlichen Füllmengen beεtimmt und für die zu den betreffenden Arbeitεpunkten führenden Füll- und Preεεvorgänge verwendet werden.
9. Verfahren nach Anεpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daεε für den zweiten Arbeitεpunkt (4, 4') die Bedingung vorgegeben wird, dass die zugehörigen Werte von Ausbeut (A4) und Leistung (L4) im Ausbeute/ Leistungsdiagramm einen Arbeitspunkt ergeben, welcher auf der Verbindungsgeraden zwischen dem ersten Arbeitεpunkt (1) und einem Arbeitεpunkt (AF) auf der Auεbeuteachεe liegt welcher einem festen maximalen Auεbeutewert für daε betreffende Preεεgut entεpricht.
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