用于测量螺旋压榨机中的滤液含量的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于从进料中分离出滤液的螺旋压榨机，包括进料区、脱水区和出料区，其中进料可通过进料区送入螺旋压榨机，脱水区包括可围绕旋转轴旋转地布置在过滤筒中的压榨螺杆，而进料可以通过压榨螺杆的旋转从进料区通过脱水区送入出料区，其中进料在脱水区被引导到过滤筒和压榨螺杆之间，滤液可通过过滤筒分离。

本发明还涉及一种从进料中分离滤液的方法，其中进料通过进料区送入根据本发明的螺旋压榨机，在围绕旋转轴旋转的压榨螺杆和过滤筒之间的脱水区中将滤液与进料分离，其中进料在进料区和出料区之间被压缩，并且滤液通过过滤筒排出。

本发明还涉及一种用于测量螺旋压榨机中进料的滤液含量的传感器的使用。

背景技术

螺旋压榨机通常用于从进料中分离滤液，例如在纤维螺旋装置或纸浆螺旋装置中。进料包括固相(固体)和液相(滤液)。滤液含量表示液相(滤液)在进料中的比例。通过脱水将滤液从进料中分离出来，从而减少进料中的滤液含量。在这个过程中，进料通过进料区被送入螺旋压榨机。在脱水区，进料被脱水，其中脱水区包括过滤筒和围绕旋转轴旋转的压榨螺杆。滤筒通常有孔，以便从进料中压出的滤液可以通过过滤筒排出或分离。压榨螺杆的功能一方面是将进料从进料区输送到出料区，另一方面是以不断加强的方式压缩进料，使滤液能通过过滤筒分离。

进料往往有很大变化的特性，例如进料区的滤液含量波动、不同的脱水性或可压缩性，例如由于固相的不同成分或不同结构。在这里，重要的是能够用螺旋压榨机设定一定的滤液含量，并且能够在操作过程中持续保持这一含量。只有这样，后续工艺才能以最佳状态运行。这通常是通过在螺旋压榨机出料区以不连续的时间间隔对滤液含量进行取样来实现的，这意味着对样品进行手动取样、评估和分析。这很耗时，而且只能有一定的延迟地提供采样时的螺旋压榨机运行信息。时间上的差异是有问题的，例如，在此期间，没有对滤液含量进行优化，因此不能进行有效的化学计量，或者出料区的滤液含量可能会波动，并对后续工艺，例如燃烧，产生破坏性影响。

DE 202017105625 U1描述了一种用于分离含有固体的液体的成分的装置，其中作为压榨区而形成的出口喷嘴的内壳表面具有至少一个凸出的突起，其形状为刺(Sporn)，它对固体饼状物(Feststoffkuchen)的排出运动起阻碍作用。至少一个突起可以具有传感器或本身就是传感器，因此可以在该设备的出口喷嘴处测量各种数值，例如水分含量。

DE 102017115080 A1描述了一种用于调整固体饼状物的干物质含量的装置和方法，其传感器存在于出口喷嘴内或出口喷嘴上，用于确定固体饼状物的水分含量或压力。

DE 20 2012 008 077 U1描述了一种螺旋压榨分离器，其传感器用于检测由于固体物质而在螺旋压榨分离器的至少一个部件中出现的应力。这是为了在操作过程中控制从螺旋压榨分离器中流出的固体的干物质含量。

然而，在这种方式下，滤液含量不是直接测量的，而是通过相关的变量--压力或机械部件中由压力引起的应力来估计的。由于许多干扰变量最终会影响脱水，以这种方式确定的滤液含量只能作为一种指导。

发明内容

本发明的目的是简单、迅速和准确地测量滤液的含量。

根据本发明，本发明的目的是这样实现的，即，在出料区布置包括用于测量滤液含量的传感器的传感器装置，其中进料对着和/或围绕所述传感器流动。在脱水区压缩进料后，进料被送入出料区，其中进料在出料区被减压，也就是说，与脱水区相比，出料区的压力降低。令人惊讶的是，人们发现将测量装置放置在出料区比放置在脱水区更有利。因此，用放置在脱水区的测量装置往往会得到不正确的滤液含量。相反，根据本发明，将测量装置放置在出料区，可以得到可靠的测量结果。

根据本发明，传感器在出料区的布置允许在相对稳定的压力下测量滤液含量，因为进料在出料区被减压(例如减到环境压力或减到后续工艺步骤的压力水平)。相反，取决于螺旋压榨机的操作，在脱水区出现不同的压力。根据本发明，传感器被用来测量滤液的含量。有利的是，对滤液含量的测量是基于对进料的介电常数的测量。根据本发明，进料对着和/或围绕传感器流动。进料对着和/或围绕着传感器流动的效果是，进料对传感器施加与进料作用在传感器上的压力相应的力。根据本发明，进料中的滤液含量可以连续测量，即在线测量。

根据本发明，螺旋压榨机的特征在于，可以通过传感器装置来补偿由进料作用在传感器上的压力，其中传感器装置包括导向器，传感器可以通过导向器在出料区移动，以补偿由进料作用在传感器上的压力。通常情况下，要脱水的进料是一种非牛顿流体。令人惊讶的是，现在已经发现，介电常数与压力有关。为了避免对介电常数的误解，从而避免对滤液含量的误解，传感器优选是传感器装置的一部分，其中作用在传感器上的进料压力可以由传感器装置进行补偿，通过补偿可以实现作用在传感器上的恒定压力(额定压力)。通过这种方式，作用在传感器上的压力可以保持恒定，即，保持在额定压力的水平上，可以避免压力偏差对介电常数的影响，并且可以通过测量介电常数准确地测量滤液含量。

令人惊讶的是，作用在传感器上的压力可以通过以下方式得到补偿：传感器可以通过传感器装置的导向器在出料区移动。通过传感器在出料区的可移动性，传感器可以沿导向器避免偏离额定压力的压力，并根据额定压力在出料区定位。

在一个有利的实施方案中，传感器装置的导向器允许传感器在平面内移动，其中压榨螺杆的旋转轴形成该平面的法线。在另一个有利的实施方案中，例如，传感器和压榨螺杆的旋转轴之间的距离可以通过沿导向器移动传感器来改变。

同样有利的螺旋压榨机设计的特点是，可以通过导向器向传感器施加补偿力，其中，该补偿力与作用在传感器上的压力所产生的力相反。有利的是，补偿力通过导向器施加到传感器上，其中补偿力与作用在传感器上的进料压力对应的力是反方向的。在力的平衡状态下，也就是说，当补偿力和来自进料压力的力相同时，传感器就不会有移动。如果补偿力和来自进料压力的力之间存在差异，则传感器将沿导向器向较大的力的方向移动。

在一个有利的实施方案中，对传感器施加恒定的补偿力。在这种情况下，传感器可以通过传感器装置的导向器在行程范围内移动，其中至少在行程范围的部分区域中，施加在传感器上的补偿力是恒定的。

一个特别有利的实施方案的特点是，传感器装置包括弹簧，其中弹簧以气动、液压、电动或磁力方式作用，并且补偿力可以通过弹簧施加到传感器上。有利的是，补偿力可以通过以气动、液压、电动或磁力方式作用的弹簧来施加。气动或液压弹簧可以使用以气动或液压方式作用的气缸来制作。根据气缸中的气动或液压压力来实现作用于传感器的补偿力。

特别有利的是，通过磁力弹簧向传感器施加补偿力，其中补偿力保持恒定。这种磁力弹簧允许在一个区域内有恒定的力作用，因此至少在行程范围的部分区域内对传感器有恒定的力作用。这样的磁力弹簧被作为恒力弹簧提供给工业使用。与气动、液压或电动弹簧相比，磁力弹簧的优势在于不需要辅助系统(如气动装置、液压装置...)。

螺旋压榨机的另一个有利的实施方案的特点是，在补偿力占主导地位的情况下，传感器可以逆着作用在传感器上的压力所产生的力沿导向器移动；而当作用在传感器上的压力所产生的力占主导地位的情况下，传感器可以在压力所产生的力的方向上沿导向器移动。令人惊讶的是，由于作用在传感器上的压力产生的力，随传感器在出料区的位置而变化。有利的是，导向器允许传感器被定位，其中沿导向器，传感器和旋转轴之间的距离是可变的。例如，如果传感器通过所产生的较大的力逆着较小的、恒定的补偿力沿导向器移动，那么传感器和旋转轴之间的距离就会改变。根据本发明，当传感器和旋转轴之间的距离发生变化时，产生的力在大小上接近恒定补偿力。相反，如果传感器通过较大的恒定补偿力逆着所产生的较小的力沿导向器移动，那么传感器和旋转轴之间的距离也会发生变化。根据本发明，随着传感器和旋转轴之间距离的改变，产生的力在大小上再次接近恒定补偿力。这种自我调节导致了传感器的定位，补偿了作用于传感器的压力。

本发明的目的还在于提供一种用于将滤液从进料中分离出来的方法，以及简单、及时和准确测量滤液含量。

根据本发明，这是通过在出料区中测量进料的滤液含量来实现的，其中，进料对着和/或围绕用于测量滤液含量的传感器流动。在脱水区压缩进料后，在出料区进行减压。意想不到的是，在出料区而不是在脱水区测量滤液含量具有优势。根据本发明，进料对着和/或围绕着用于测量滤液含量的传感器流动，其中用于测量滤液含量的传感器基于对进料的介电常数的测量。

根据本发明，该方法的特征在于，传感器装置允许补偿由进料作用在传感器上的压力，其中传感器通过传感器装置的导向器在出料区中移动，以补偿由进料作用在传感器上的压力。令人惊讶的是，作用在传感器上的压力随着传感器在出料区的定位而变化。因此，对作用在传感器上的压力的补偿是通过如下方式来实现的：沿着导向器，传感器避开相对于额定压力偏离的压力并根据额定压力定位在出料区中。以这种方式定位，实现了作用于传感器的恒定压力(额定压力)，从而避免了压力影响对介电常数的任何影响。

该方法的一个同样有利的实施方案的特点是，通过导向器对传感器施加补偿力，其中该补偿力与作用在传感器上的压力所产生的力相反。如果补偿力和来自进料压力的力之间存在差异，那么传感器将在较大的力的方向上沿着导向器移动。随着传感器在出料区的移动，作用在传感器上的压力也会发生变化，其中，根据额定压力或者说根据作用在传感器上的补偿力和来自进料压力的力的平衡，传感器定位在出料区中。

该方法的一个有利的实施方案的特点是，向传感器施加恒定的补偿力。

该方法的一个同样有利的实施方案的特点是，补偿力通过传感器装置的弹簧施加到传感器上，该弹簧以气动、液压、电动或磁性方式作用。以气动、液压、电动或磁力方式作用的弹簧有利地允许在行程范围的至少部分区域内对传感器施加补偿力。

该方法的一个有利的实施方案的特点是，通过磁性弹簧向传感器施加恒定的补偿力。磁性弹簧是特别有利的，因为它允许在导向器的至少部分区域内对传感器施加恒定的补偿力，而不依赖于辅助系统(液压装置、气动装置...)。

该方法的一个有利的实施方案的特点是，在补偿力占主导地位的情况下，传感器可以逆着作用在传感器上的压力所产生的力的方向沿导向器移动；当作用在传感器上的压力所产生的力占主导地位的情况下，传感器可以在压力所产生的力的方向上沿导向器移动。有利的是，导向器允许传感器被定位，其中沿导向器，传感器离旋转轴之间的距离是可变的。例如，如果传感器通过压力所产生的较大的力逆着较小的恒定补偿力沿导向器移动，那么所产生的力的大小就会接近恒定补偿力。反之，如果传感器通过较大的恒定补偿力逆着压力所产生的较小的力沿导向器移动，则所产生的力也接近恒定补偿力的大小。这种自我调节导致了传感器的动态定位，补偿了作用于传感器的压力。

一种用于测量进料的滤液含量的传感器在根据本发明的螺旋压榨机中的使用同样是有利的，该传感器被布置在传感器装置中，进料对着和/或围绕着传感器流动。特别有利的是，在使用时对作用在传感器上的压力进行补偿，其中用于补偿由进料作用在传感器上的压力的传感器通过传感器装置的导向器在出料区中移动。

附图说明

现在将用附图中的例子来描述本发明。

图1显示了根据本发明的螺旋压榨机。

图2显示了根据本发明的螺旋压榨机的出料区的详细视图。

图3显示了一种有利的传感器装置。

图4显示了螺旋压榨机出料区中的有利的传感器装置。

图5显示了从旋转轴方向看螺旋压榨机出料区中的有利的传感器装置。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的螺旋压榨机。螺旋压榨机1包括进料区2，脱水区3和出料区4。脱水区3包括在过滤筒5中围绕旋转轴13可旋转地布置的压榨螺杆6。例如，压榨螺杆6可以包括布置在轴上的螺旋线。在过滤筒5和压榨螺杆6之间的空间在出料区4的方向上越来越窄。进料通过进料区2进入螺旋压榨机1，其中通过过滤筒5在脱水区3从进料分离滤液。为此，过滤筒5有开口，例如，有穿孔。由于过滤筒5中的压榨螺杆6的旋转，进料从进料区2通过脱水区3被送入出料区4，其中进料在脱水区3中沿着出料区4的方向以不断加强的方式被压缩。进料通过在过滤筒5和压榨螺杆6之间形成的环形间隙16进入出料区4，其中压榨螺杆6将进料从脱水区3输送到反压单元14上。反压单元14例如构造为圆形的，其中从旋转方向13看，反压单元14的圆环至少可以与在过滤筒5和压榨螺杆6之间的间隙16重叠。进料在反压单元14处径向向外偏转，其中进料在圆周方向也有一个与压榨螺杆6的旋转相对应的速度分量。通过进料在反压单元14处的偏转，在出料区4发生进料的减压。因此，反压单元14使进料在脱水区3建立压力，当进料在反压单元14处偏转时，发生进料的压力降低。根据本发明，具有传感器7(在图1中未显示)的传感器装置9被布置在出料区4中，其中进料可以对着和/或围绕传感器7流动。

图2详细显示了根据本发明的螺旋压榨机的出料区。在脱水区3中，进料在出料区4的方向被压缩，其中进料在过滤筒5和压榨螺杆6之间的间隙区被引导，压榨螺杆6通过间隙16将进料从脱水区3向着反压单元14输送。在这种情况下，压榨螺杆6例如包括轴和螺旋形的螺旋线。进料通过在过滤筒5和压榨螺杆6之间形成的间隙16进入出料区4。进料在出料区4的壁15和反压单元14之间径向向外偏转，其中进料还具有与压榨螺杆6的旋转相对应的圆周速度分量。通过进料在反压单元14处的偏转，在出料区4中实现了进料的减压。

图3显示了一种有利的传感器装置。根据本发明，传感器装置9包括用于测量进料中的滤液含量的传感器7。有利的是，对滤液含量的测量基于对进料的介电常数的测量。有利的是，传感器装置9还包括导向器10和弹簧12。在这里，传感器7通过导向器10与弹簧12连接，其中传感器7可以通过导向器10移动。进料对传感器7施加的压力，或由此产生的力，通过导向器10传递给弹簧12，其中弹簧12将补偿力传递给导向器10。根据反作用原理(作用力＝反作用力，actio reactio)，弹簧12的补偿力和进料在导向器10上产生的力的方向相反。因此，如果补偿力占主导地位，传感器7就会通过导向器10逆着作用在传感器7上的压力所产生的力移动，或者在作用在传感器7上的压力所产生的力占主导地位的情况下，传感器7沿着导向器10在所产生的力的方向上移动。只要所产生的力和补偿力之间的力量平衡，传感器就不会有进一步的移动。通过这种方式，传感器装置9允许补偿由于进料作用在传感器7上而产生的力。有利的是，弹簧12允许将恒定的补偿力施加到传感器7上。由于传感器7可以通过导向器在行程范围11内移动，恒定的补偿力可以至少在行程范围11的部分区域中通过弹簧12施加到传感器7上。有利的是，弹簧12以气动、液压、电动或磁力方式作用。这种磁力作用的弹簧12允许在一个区域内有恒定的力作用，或者说至少在行程范围11的部分区域，实现对传感器7的恒定的力作用。这样的磁力弹簧12例如作为工业用途的恒力弹簧被提供，与气动、液压或电动弹簧相比，其优点是不需要辅助系统(例如气动装置、液压装置......)。

图4显示了螺旋压榨机出料区的一个有利的传感器装置。这里，示意性地表示了围绕旋转轴13可旋转地布置的压榨螺杆6，其中压榨螺杆6从脱水区3延伸到出料区4。要输送的材料通过在过滤筒5(未显示)和压榨螺杆6之间的间隙16或者通过在出料区4的壁15和压榨螺杆6之间的间隙16被送入出料区4。传感器装置9包括传感器7、导向器10和弹簧12，其中导向器10使传感器7能够在行程范围11内移动。进料可以对着和/或绕着传感器7流动。在这个过程中，进料从脱水区3被引导到出料区4，并在出料区4的壁15和反压单元14之间径向向外偏转，其中进料也有一个与压榨螺杆6的旋转相对应的周向速度分量。有利的是，当沿轴向，即沿旋转轴13的方向看时，传感器7位于出料区4的壁15和反压单元14之间，其中进料在反压单元处偏转后对着和/或围绕传感器7流动。当传感器7在出料区4中的导向器10的行程范围11内移动时，可以有利地将传感器7置于出料区4的壁15和压榨螺杆6之间的间隙16内和/或外，在那里进料可以很容易地对着和/或绕着传感器7流动。

图5显示了从旋转轴的方向看螺旋压榨机出料区的一个有利的传感器装置。这里，压榨螺杆6被示意性地表示出来，其中压榨螺杆6延伸到出料区4。要输送的材料通过在过滤筒5(未显示)和压榨螺杆6之间的间隙16或通过在出料区4的壁15和压榨螺杆6之间的间隙16被输送到出料区4。进料对着和/或围绕传感器7流动。当传感器7在出料区4中的导向器10的行程范围内移动时，可以有利地将传感器7置于在出料区4的壁15和压榨螺杆6之间的间隙16内和/或外，在那里进料可以很容易地对着和/或绕着传感器7流动。

本发明具有许多优点。它可以简单、及时、准确地测量用螺旋压榨机加工的原料的滤液含量。通过精确测定滤液含量，可以调整螺旋压榨机的操作以达到一定的滤液含量，并且可以自动控制通常的影响参数(压榨螺杆速度、反压单元的压力......)以设定所需的滤液含量。螺杆压榨后精确调整的滤液含量对后续工艺是有利的，因为可以设定最佳操作点。

附图标记列表

(1)螺旋压榨机

(2)进料区

(3)脱水区

(4)出料区

(5)过滤筒

(6)压榨螺杆

(7)传感器

(8)轴向

(9)传感器装置

(10)导向器

(11)行程范围

(12)弹簧

(13)旋转轴

(14)反压单元

(15)壁

(16)间隙