DE202004015801U1

DE202004015801U1 - Bandfilterpresse zur Saftgewinnung

Info

Publication number: DE202004015801U1
Application number: DE200420015801
Authority: DE
Original assignee: BELLMER GEB KG MASCHF; Gebr Bellmer and Co KG Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: GEBR. BELLMER GMBH MASCHINENFABRIK, DE
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2014-10-14

Abstract

Bandfilterpresse zur Saftgewinnung, mit einem von einer Maischepumpe beschickten Maischeauflauf auf das Siebband, das über eine Vielzahl von Presswalzen geführt ist, und einer Abgabeeinheit für den gepressten Saft, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbeuteregelung eine erste Gruppe von Baueinheiten der Maischepumpe (14) zugeordnet ist, die den Istwert der aufgegebenen Maischemenge und den Istwert der Saftmenge nach der Abgabeeinheit (16) mit einem ersten Sollwert (S1) für die Saftausbeute vergleichen und die Maischepumpe (14) ansteuern, und dass eine zweite Gruppe von Baueinheiten dem Maischeauflauf (15) zugeordnet ist, die den Istwert der Maischehöhe oder des Maischedruckes messen, mit einem zweiten Sollwert (S2) vergleichen und den Antriebsmotor (13) der Presswalzen (12) ansteuern.

Description

Technischer Hintergrund
Die Saftausbeute wird bei einer Bandfilterpresse wesentlich von der Durchsatzmenge an Maische und der entsprechenden Presszeit (Bandgeschwindigkeit) bestimmt. Als Saftausbeute ist das Verhältnis Saftmenge/Maischemenge definiert, bzw. gewichtsbezogen das Verhältnis Saftmenge × Saftdichte / Maischemenge × Maischedichte (Saftmengen beispielsweise in m³/h). In der Regel erhält man bei niedrigeren Mengen und hohen Presszeiten/niedrigen Bandgeschwindigkeiten höhere Ausbeuten. Das Pressergebnis wird selbstverständlich auch von weiteren Einstellungen der Maschine und der Qualität der Apfelmaische (Sorte und Alter der Äpfel) bestimmt. Daher ergeben sich für entsprechende Ausbeuten unterschiedliche Betriebszustände. Bei manueller Steuerung/Regelung dieser Betriebszustände entsteht entsprechender Zeit/Personalaufwand; infolge der Vielzahl der letztlich die Qualität des Produktes bestimmenden Parameter ist damit eine Optimierung der Abläufe und der Saftqualität nur unvollständig erreichbar.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist die Automatisierung einer Bandfilterpresse mit dem Ziel einer vorgebbaren und weitgehend konstanten Ausbeute an Saft.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, durch den Einsatz von mindestens zwei Regelkreisen eine Optimierung der Saftausbeute zu erreichen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bandfilterpresse wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert, es zeigen:
1; Eine Darstellung der Bandfilterpresse mit den zugeordneten Baueinheiten zur Steuerung,
2: eine Detaildarstellung des Aufgabebereichs der Bandfilterpresse.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine Bandfilterpresse 10 mit grundsätzlich bekanntem Aufbau:
Ein oberes Siebband 11A und ein unteres Siebband 11B sind über mehrere Presswalzen 12 geführt. Auf das obere Siebband 11A wird über einen Auflauf 15 Maische M aufgegeben, die von einer Maischepumpe 14 beispielsweise aus einem Vorratsbehälter geliefert wird. Die Maische M wird nach dem Auflauf 15 auf dem oberen Siebband 11A nivelliert und zwischen den beiden Siebbändern 11A,11B in zunehmendem Pressdruck ausgepresst, so dass sich am Ende der Presswalzenanordnung der Trester T abnehmen lässt, und der Saft S in einer Abgabeeinheit 16, beispielsweise einem trichterförmig zulaufendem Aufnahmeblech, unterhalb der Presswalzen 12 abgegeben wird. Der Saft S wird mittels einer Saftpumpe 17 beispielsweise zu einem Safttank oder zur Weiterverarbeitung in weitere Apparate weitergeleitet. Vor der Saftpumpe 17 ist ein Schwingsieb 18 geschaltet.
Die Spannung der Siebbänder kann über einstellbare Spannwalzen 13A,13B vorgegeben werden.
Erfindungsgemäß ist dieser bekannte Aufbau einer Bandfilterpresse zur Saftgewinnung durch Baueinheiten ergänzt, die mit Hilfe von mindestens zwei Regelkreisen sowohl die anlagentechnische Optimierung der auf das obere Siebband 11A aufgebrachten Maische M erlauben (beispielsweise eine bestimmte Dicke der Maischeschicht), als auch eine vorgebbare Saftausbeute, d.h. ein vorgebbares Verhältnis von gewonnener Saftmenge zu aufgebrachter Maischemenge einhalten.
Eine erste Gruppe von Baueinheiten dient zur Regelung der Maischepumpe 14 und besteht im wesentlichen aus einem ersten Durchflussmesser 20A in der Zuleitung der Maische M zum Auflauf 15, einem zweiten Durchflussmesser 20B in der Saftleitung und einer ersten Regeleinheit 21, die die Messwerte der beiden Durchflussmesser 20A,20B erhält, daraus die Saftausbeute in der gewünschten Dimensionierung (Volumen- oder Gewichtsprozente) errechnet und mit einem ersten Sollwert S1 vergleicht. Weicht der Istwert der tatsächlichen, aus den Messergebnissen der beiden Durchflussmesser 20A,20B ermittelten Saftausbeute von dem vorgegebenen Sollwert S1 mehr als einen vorgebbaren Grenzwert ab, erzeugt die erste Regeleinheit 21 ein Steuersignal an einen Frequenzumformer 14A der Maischepumpe 14, wodurch die Fördermenge der Maische M zum Auflauf 15 verringert oder vergrößert wird.
Eine zweite Gruppe von Baueinheiten dient der Optimierung der Maischehöhe auf dem oberen Siebband 11A und ist in 1 schematisch auf dem Siebtisch mit "X" bezeichnet und in 2 im Detail dargestellt:
Zur Erfassung der für das Pressergebnis relevanten Verteilung der Maischemenge M auf dem oberen Siebband 11A können alternativ zwei Messmöglichkeiten verwendet werden, die in 2 der Einfachheit halber zusammen dargestellt sind:
Ein Maische-Niveaumesser 30A misst den Abstand δh eines Ultraschallsensors von der Oberfläche der Maische und gibt diesen Messwert an eine zweite Regeleinheit 31 weiter, die diesen Istwert mit einem vorgegebenen zweiten Sollwert S2 vergleicht. Stellt die zweite Regeleinheit 31 eine relevante Abweichung zwischen dem gemessenen Istwert und dem Sollwert S2 fest, steuert sie über eine Steuerleitung einen (nicht dargestellten) Frequenzumformer des Antriebsmotors 13 für die Presswalzen 12 an, wodurch die Geschwindigkeit der Siebbänder erhöht oder verringert werden kann, bis der gewünschte Sollwert S2 innerhalb einer vorgebbaren Toleranzbreite erreicht wird.
Alternativ zum Maische-Niveaumesser 30A kann ein Maische-Druckmesser 30B vorgesehen sein, der dann das Messsignal für die zweite Regeleinheit 31 bei entsprechend gewähltem zweiten Sollwert S2 darstellt.
Eine erste bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass mittels einer dritten Regeleinheit 41 die von (nicht dargestellten) Sensoren P gemessene Siebspannungen mit einem vorgebbaren dritten Sollwert S3 verglichen wird und die verstellbaren Walzen 13A;13B (Pfeile P1,P2 in 1) entsprechend positioniert werden, wobei eine Erhöhung der Siebspannung in der Regel zu einer Erhöhung der Saftausbeute führt.
Eine zweite bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass mittels einer vierten Regeleinheit S1 die von einem (nicht dargestellten) Sensor Z den von einer am Ende der Walzenanordnung 12 vorgesehenen, zusätzlichen Walze 19 (als Pressnip bekannt) auf eine der Presswalzen ausgeübten Liniendruck messen und mit einem vorgebbaren vierten Sollwert S4 verglichen wird; bei Abweichungen des Ist-Liniendruckes vom Sollwert S4 wird mittels Hydraulikzylinder 19A der Liniendruck der Zusatzwalze 19 auf die zugeordnete Presswalze 12 geändert, was in einer Erhöhung der Saftausbeute bei zunehmendem Liniendruck führt.
Es versteht sich von selbst, dass anstelle von Regeleinheiten 41,51 auch eine bekannte, manuelle Steuerung der Siebspannung und/oder des Liniendruckes erfolgen kann.
Der Betrieb der Bandfilterpresse mit den erfindungsgemäßen Regeleinrichtungen wird im einzelnen noch kurz erläutert:
Die auf die Bandfilterpresse gelangende Menge der Maische M wird durch eine Durchflussmessung mit dem ersten Durchflussmesser 20A vor der Bandfilterpresse ermittelt, die Menge des erzeugten Safts S durch eine Durchflussmessung mit dem zweiten Durchflussmesser 20B in der Saftleitung. Der zweite Durchflussmesser 20B kann nach der Abgabeeinheit 16 in der Saftaustrittsleitung (wie dargestellt), oder in der weiteren Prozesskette nach oder vor verschiedenen Tanks, Pumpen oder Apparaten angeordnet werden.
Üblicherweise werden zur Durchflussmessung induktive Durchflussmesser eingesetzt. Es können jedoch auch andere Durchflussmesser (z.B. mechanische wie Rotameter etc) oder Massedurchflussmesser eingesetzt werden.
Für die Berechnung der Ausbeute und deren Anzeige gibt es zwei verschiedene Ausführungen:

a) Die beiden Mengen werden kontinuierlich gemessen und die Ausbeute wird ebenso kontinuierlich berechnet (Signale der Durchflussmesser als 4–20 mA).
b) Die beiden Mengen werden als Impulse pro Mengeneinheit über eine bestimmte Zeit in einem (nicht dargestellten) Zähler aufaddiert und daraus die Ausbeute berechnet und angezeigt. Danach findet ein interner Reset des Zählers statt und es wird von neuem aufaddiert.

Die jeweiligen Algorithmen sind in der ersten Regeleinheit 21 als Programm oder in Form von Hardware abgespeichert.
Die für Maische und Saft jeweils unterschiedlichen Dichten können entweder durch Korrekturfaktoren in der Programmierung oder bei der Kalibrierung der Messgeräte berücksichtigt werden.
Um eine konstante Saftausbeute zu erreichen, wird an der ersten Steuereinheit 21 ein erster Sollwert S1 (z.B. 80%) eingegeben. Dieser Sollwert wird von der Steuereinheit 21 mit dem aus den Werten der Durchflussmesser 20A,20B errechneten Istwert verglichen.
Ist der Istwert z.B. geringer als der Sollwert, wird die Maischepumpe 14 angesteuert und die Maischemenge reduziert. Analog wird bei einer Abweichung nach oben die Maischemenge erhöht. Die erforderliche Veränderung wird hierbei über eine Änderung der Drehzahl der Maischepumpe 14 realisiert, die Steuereinheit 21 gibt hierzu ein entsprechendes Signal an den Frequenzumformer 14A der Maischepumpe.
Die Änderung der zugeführten Menge der Maische M kann alternativ durchgeführt werden:

a) Durch kontinuierliche Veränderung;
b) durch schrittweise Änderung in +/- 10% Schritten, wobei die Schritte variabel einstellbar sein können.

Hierzu wird die Maischehöhe (Niveau) auf dem Siebtisch (siehe 2) mittels des Maische-Niveaumessers 30A beispielsweise durch Ultraschallhöhenmessung oder alternativ durch Druckmessung (Druckmessdose 30B) im Auflauf 15 gemessen. Neben der Ausführung mit einer kontinuierlichen Höhenmessung oder einer Druckmessung ist auch eine Steuerung über Stabsonden oder andere Änderungen des Maischeauftrags erkennende Messungen möglich. Eine optimale Entsaftung/Maschineneinstellung entspricht einer bestimmten Maischehöhe oder einem bestimmten Druck. Der Bediener gibt diesen Wert als zweiten Sollwert S2 in die zweite Regeleinheit 31 ein.
Wenn sich durch die oben beschriebene Mengenregelung mit der ersten Regeleinheit 21 die Maischemenge ändert, ändert sich auch der Istwert der Maischehöhe/der Druck (Zu- oder Abnahme). Entsprechend dem zweiten Sollwert S2 wird durch die zweite Regeleinheit 31 die Pressengeschwindigkeit kontinuierlich so verändert, bis Istwert und Sollwert übereinstimmen. Die Änderung wirkt als Stellwert auf den Frequenzumformer des Antriebsmotors 13 und steuert damit die Drehzahl der Presswalzen 12.
Im Gesamtkonzept der Ausbeuteregelung besteht weiterhin die Möglichkeit, zusätzlich zu diesen oben genannten zwei Regelungen zur Steigerung der Ausbeute über die Spannwalzen 13A,13B die Siebspannungen (bar) für Untersieb und Obersieb mittels der dritten Regeleinheit 41 und/oder den Liniendruck über den Pressnip mittels der vierten Regeleinheit 51 automatisch von Werten von 20 bis 60 bar zu erhöhen.
In einer gemeinsamen, nicht dargestellten Steuereinheit sind weitere Algorithmen enthalten, die den Betrieb der Anlage (An-Abfahren) berücksichtigen.
Die Anzeige der Ist- und Sollwerte und Bedienung der Regeleinheiten erfolgt entweder an einer Bedienstelle an der Maschine, dem Schaltschrank/Steuereinheit oder über ein Prozessleitsystem.

Claims

Bandfilterpresse zur Saftgewinnung, mit einem von einer Maischepumpe beschickten Maischeauflauf auf das Siebband, das über eine Vielzahl von Presswalzen geführt ist, und einer Abgabeeinheit für den gepressten Saft, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbeuteregelung eine erste Gruppe von Baueinheiten der Maischepumpe (14) zugeordnet ist, die den Istwert der aufgegebenen Maischemenge und den Istwert der Saftmenge nach der Abgabeeinheit (16) mit einem ersten Sollwert (S1) für die Saftausbeute vergleichen und die Maischepumpe (14) ansteuern, und dass eine zweite Gruppe von Baueinheiten dem Maischeauflauf (15) zugeordnet ist, die den Istwert der Maischehöhe oder des Maischedruckes messen, mit einem zweiten Sollwert (S2) vergleichen und den Antriebsmotor (13) der Presswalzen (12) ansteuern.
Bandfilterpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe von Baueinheiten einen ersten Durchflussmesser (20A) vor dem Maischeauflauf (15), einen zweiten Durchflussmesser (20B) nach der Abgabeeinheit (16) für den Saft, sowie eine erste Regeleinheit (21) beinhaltet.
Bandfilterpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gruppe von Baueinheiten einen Maische-Niveaumesser (30A) und/ oder einen Maische-Druckmesser (30B) und/oder Stabsonden und eine zweite Regeleinheit (31) beinhaltet.
Bandfilterpresse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Maische-Niveaumesser (30A) ein Ultraschallmessgerät ist.
Bandfilterpresse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Maische-Niveaumesser (30B) eine Druckmessdose ist.
Bandfilterpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Gruppe von Baueinheiten den Siebbändern (11A,11B) zugeordnet ist, mit verstellbaren Spannwalzen (13A,13B) zur Steuerung der Siebspannung.
Bandtilterpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Gruppe von Baueinheiten einer der in Arbeitsrichtung letzten Walzen (12) zugeordnet ist, mit einer Zusatzwalze (19) mit Hydraulikzylinder (19A) zur Erzeugung eines Liniendruckes.
Bandfilterpresse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Gruppe von Baueinheiten eine dritte Regeleinheit (41) umfasst, die den Istwert der Siebspannungen mit einem dritten Sollwert (S3) vergleicht und die Spannwalzen (13A,13B) ansteuert.
Bandfilterpresse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Gruppe von Baueinheiten eine vierte Regeleinheit (51) umfasst, die den Istwert des Liniendruckes mit einem vierten Sollwert (S4) vergleicht und ggf. den Hydraulikzylinder (19A) der Zusatzwalze ( 19 ) ansteuert.
Bandfilterpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheiten (21,31,41,51) Teil einer gemeinsamen Steuereinheit sind, in die die Sollwerte (S1,S2,S3,S4) und deren zeitlichen Änderungen beim Betrieb eingebbar sind.
Bandfilterpresse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedem ersten Sollwert (S1) mindestens eine Kombination der dritten und vierten Sollwerte (S3,S4) zugeordnet ist.