Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej
(21) Numer zgłoszenia: 358561
(22) Data zgłoszenia: 03.02.2003
(13)
B1
(51) Int.Cl.
G05D 9/12 (2006.01)
(54) Sposób opróżniania zbiornika, zwłaszcza separatora z odpadowych cząstek stałych i układ do wykrywania odpadowych cząstek stałych w zbiorniku, zwłaszcza separatora
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
09.08.2004 BUP 16/04
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
29.04.2011 WUP 04/11
(73) Uprawniony z patentu:
POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL
(72) Twórca(y) wynalazku:
WŁODZIMIERZ SOLNIK, Wrocław, PL ZBIGNIEW ZAJDA, Wrocław, PL
(74) Pełnomocnik:
rzecz. pat. Regina Kozłowska
PL 208303 B1
Opis wynalazku
Sposób opróżniania zbiornika, zwłaszcza separatora z odpadowych cząstek stałych i układ do wykrywania odpadowych cząstek stałych w zbiorniku, zwłaszcza separatora Przedmiotem wynalazku jest sposób opróżniania zbiornika, zwłaszcza separatora z odpadowych cząstek stałych i układ do wykrywania odpadowych cząstek stałych w zbiorniku, zwłaszcza separatora odśrodkowego, przezna- czony do wykrywania koncentratu szlamu czy też zgorzeliny wypłukiwanej przez emulsję, np. podczas procesu walcowania blach.
Znany ze stosowania sposób opróżniania zbiornika, zwłaszcza separatora z odpadowych cząstek stałych polega na tym, że zbiornik opróżnia się okresowo, przy czym dobiera się i ustawia częstotliwość opróżniania zbiornika, bez względu na poziom odpadowych cząstek stałych w zbiorniku, który znacznie waha się przedziale czasowym albowiem zależy od wielu parametrów procesu technologicznego.
Znany ze stosowania układ do wykrywania odpadowych cząstek stałych w zbiorniku, zwłaszcza separatora jest wyposażony zbiornik w postaci przeźroczystej pionowej rury, zamkniętej z obu stron zaworami elektropneumatycznymi. Zawory te są wyposażone w układ sterowania zaworami, który służy do ustawiania przez operatora, przedziałów czasowych pomiędzy kolejnymi cyklami opróżniania zbiornika. Niedogodnością stosowanego układu jest to, że przy ustawieniu zbyt krótkiego czasu zbie- rania szlamu usuwa się z obiegu zbyt dużą ilość emulsji, zaś ustawienie zbyt długiego okresu powo- duje zbieranie się dużej ilości szlamu, który klinuje się w miejscu zwężenia rury spustowej i powoduje konieczność awaryjnego, ręcznego udrażniania spustu.
Istota sposobu polega na tym, że co najmniej jedną wiązką światła kontroluje się stopień napeł- niania zbiornika odpadowymi cząstkami stałymi, przy czym każdą wiązkę światła emituje się i kieruje na zbiornik, po czym wiązkę odbitą poddaje się detekcji na sygnał elektryczny, który wzmacnia się.
Wzmocnionym sygnałem elektrycznym steruje się zaworami elektropneumatycznymi i opróżnia zbior- nik, przy czym jeżeli sygnał obecności odpadowych cząstek stałych trwa krócej niż czas zadany to zawory są zamknięte natomiast, gdy sygnał obecności odpadowych cząstek stałych trwa dłużej niż czas zadany, wówczas zbiornik opróżnia się. Emituje się wiązkę światła czerwonego albo wiązkę światła niebieskiego, korzystnie emituje się dwie wiązki światła, z których pierwsza jest wiązką światła czerwonego zaś druga wiązką światła niebieskiego.
Istota układu polega na tym, że jest wyposażony, w co najmniej jeden optyczny czujnik zbliże- niowy połączony poprzez wzmacniacz i sterownik z układem sterowania zaworami. Każdy optyczny czujnik zbliżeniowy jest wyposażony, w co najmniej jedno źródło promieniowania i co najmniej jeden detektor promieniowania. Optyczny czujnik zbliżeniowy może być wyposażony w źródło emitujące światło czerwone albo niebieskie.
Korzystnie układ ma dwa optyczne czujniki zbliżeniowe, które umieszczone są po przeciwnych stronach zbiornika wykonanego w postaci przezroczystej pionowej rury, przy czym pierwszy czujnik ma źródło emitujące światło czerwone, zaś drugi ma źródło emitujące światło niebieskie.
Korzystnym jest, gdy sterownik ma układ czasowy i pamięć stanu napełnienia zbiornika. Ko- rzystne jest również to, że wzmacniacz stanowi wzmacniacz z wyświetlaczem.
Zaletą sposobu według wynalazku pracy obsługi ciągu technologicznego, zwłaszcza, gdy odpa- dowymi cząstkami stałymi jest zgorzelina zawieszona w emulsji, która pochodzi z procesu walcowa- nia, jest to, że pozwala na skuteczne oczyszczanie emulsji oraz zapobiega nadmiernemu wypływaniu emulsji ze zbiornika poprzez precyzyjne ustawienie progu opróżniania zbiornika, zwłaszcza separato- ra z odpadowych cząstek stałych. Następuje też eliminacja stanów awaryjnych oraz znaczne wydłu- żenie czasu użytkowania filtrów papierowych. W nowym sposobie wykorzystano zdolność rozprasza- nia i pochłaniania światła przez odpadowe cząstki stałe w stosunku do cieczy, w której są zawieszone w połączeniu z możliwością precyzyjnego ustawienia progu zadziałania układu sterowania zaworami na sygnał optycznych czujników zbliżeniowych.
Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, który przedstawia schemat blokowy układu do wykrywania odpadowych cząstek stałych w zbiorniku separatora.
P r z y k ł a d 1.
Sposób opróżniania zbiornika, zwłaszcza separatora z odpadowych cząstek stałych polega na tym, że dwiema wiązkami światła emitowanymi przez dwa optyczne czujniki zbliżeniowe CZ kontroluje się stopień napełniania zbiornika R odpadowymi cząstkami stałymi w postaci zgorzeliny, przy czym pierwszy optyczny czujnik zbliżeniowy CZ emituje wiązkę światła czerwonego natomiast drugi optycz- ny czujnik zbliżeniowy CZ wiązkę światła niebieskiego. Obie wiązki światła kieruje się na zbiornik R
poprzez światłowody S zakończone końcówkami światłowodów KS, po czym obie wiązki odbite od zgorzeliny, poddaje się detekcji na sygnał elektryczny, które wzmacnia się we wzmacniaczach WZ.
Wzmocnionymi sygnałami elektrycznymi poprzez sterownik ST steruje się zaworami elektropneuma- tycznymi ZP i opróżnia zbiornik R, przy czym jeżeli sygnał elektryczny informujący o obecności zgo- rzeliny trwa krócej niż czas zadany, czyli poniżej 1 sekundy, zawory ZP są zamknięte natomiast, gdy sygnał elektryczny informujący o obecności zgorzeliny trwa dłużej niż czas zadany, czyli powyżej 1 sekundy, wówczas zbiornik R opróżnia się. Ustawienie progu zadziałania czujnika, czyli stwierdzenie obecności zgorzeliny, realizuje się z użyciem wyświetlacza WS.
P r z y k ł a d 2.
Sposób opróżniania zbiornika, zwłaszcza separatora z odpadowych cząstek stałych przebiega jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że stopień napełniania zbiornika R odpadowymi cząstkami stałymi w postaci zgorzeliny kontroluje się jedną wiązką światła emitowaną przez jeden optyczny czuj- nik zbliżeniowy CZ, który emituje wiązkę światła czerwonego.
P r z y k ł a d 3.
Sposób opróżniania zbiornika, zwłaszcza separatora z odpadowych cząstek stałych przebiega jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że stopień napełniania zbiornika R odpadowymi cząstkami stałymi kontroluje się jedną wiązką światła przez jeden optyczne czujnik zbliżeniowy CZ, który emituje wiązkę światła niebieskiego.
P r z y k ł a d 4.
Układ do wykrywania odpadowych cząstek stałych w zbiorniku, zwłaszcza separatora, wyposa- żony jest w dwa optyczne czujniki zbliżeniowe CZ, z których każdy połączony jest poprzez wzmac- niacz WZ ze sterownikiem ST. Sterownik ST ma układ czasowy i pamięć stanu napełnienia zbiornika R zgorzeliną i poprzez układ sterowania zaworami SZ, połączony jest z zaworem elektropneumatycz- nym ZP zbiornika R. Zbiornik R stanowi przeźroczysta pionowa rura. Po przeciwnych stronach zbior- nika R, są umocowane końcówki światłowodów KS, które światłowodami S złożonymi korzystnie z sześciu cienkich żył, są połączone z optycznymi czujnikami zbliżeniowymi CZ. Każdy z czujników CZ ma jedno źródło promieniowania oraz jeden detektor promieniowania, przy czym pierwszy czujnik CZ ma źródło emitujące światło czerwone, natomiast drugi czujnik CZ ma źródło emitujące światło niebieskie.
P r z y k ł a d 5.
Układ do wykrywania odpadowych cząstek stałych w zbiorniku, zwłaszcza separatora, wykona- ny jak w przykładzie czwartym z tą różnicą, że ma jeden optyczny czujnik zbliżeniowy CZ wyposażony w źródło emitujące światło czerwone oraz jako wzmacniacz WZ zastosowany jest wzmacniacz z wy- świetlaczem WS.
P r z y k ł a d 6.
Układ do wykrywania odpadowych cząstek stałych w zbiorniku, zwłaszcza separatora, wykona- ny jak w przykładzie czwartym albo piątym z tą różnicą, że optyczny czujnik zbliżeniowy CZ jest wypo- sażony w źródło emitujące światło niebieskie.
Działanie nowego układu i sposobu, na przykład w zbiorniku R, separatora odśrodkowego, w którym oddziela się emulsję z odpadowymi cząstkami stałymi w postaci zgorzeliny z procesu wal- cowania. Emulsja bez zgorzeliny ma barwę kawy z mlekiem. Zgorzelina tworzy cienkie płatki o wymia- rach do 4 mm. Kolor płatków jest zróżnicowany od brunatnego po granat z metalicznym połyskiem.
Osadzający się w zbiorniku R szlam tworzą płatki zgorzeliny z emulsją w wolnej przestrzeni. Granica między osądzającym się szlamem a emulsją z dużą ilością zgorzeliny jest trudna do zidentyfikowania, ze względu na silne turbulencje emulsji w zbiorniku R wynikające z działania separatora. Stosuje się, zatem układ dwóch czujników CZ, którymi kontroluje się opadającą zgorzelinę po przeciwnych stro- nach zbiornika R. Daje to podwójną korzyść, gdyż znacznie zmniejsza ryzyko niewykrycia zgorzeliny oraz uwzględnia fakt, iż w wyniku turbulencji, granica rozdziału szlamu i emulsji nie jest pozioma.
W warunkach przemysłowych turbulencja powoduje pojawiania się na wyjściu czujnika CZ krótkich impulsów stwierdzających obecność zgorzeliny w wyniku wykrycia pojedynczych jej płatków krążących w emulsji lub, gdy poziom zgorzeliny osiąga zadany próg. W celu eliminacji takich krótkotrwałych sy- gnałów wykorzystuje się sterownik S wyposażony w układ czasowy i pamięć stanu napełnienia zbior- nika R, co powoduje, iż tylko sygnały trwające dłużej niż czas zadany powodują otwarcie zaworu elek- tropneumatycznego. Minimalny czas trwania sygnału z czujnika dobiera się eksperymentalnie. Ponad- to układ jest czuły na położenie końcówek światłowodów KS względem zbiornika R, co dodatkowo wymaga bardzo starannego i stabilnego mocowania mechanicznego oraz zapobiega przemieszcze- niom końcówek światłowodów KS.
Zastrzeżenia patentowe
1. Sposób opróżniania zbiornika, zwłaszcza separatora z odpadowych cząstek stałych, zna- mienny tym, że co najmniej jedną wiązką światła kontroluje się stopień napełniania zbiornika (R) od- padowymi cząstkami stałymi, przy czym każdą wiązkę światła emituje się i kieruje na zbiornik (R), po czym wiązkę odbitą poddaje się detekcji na sygnał elektryczny, który wzmacnia się, zaś wzmocnionym sygnałem elektrycznym steruje się zaworami elektropneumatycznymi (ZP) i opróżnia zbiornik (R), przy czym jeżeli sygnał obecności odpadowych cząstek stałych trwa krócej niż czas zadany zawory (ZP) są zamknięte natomiast, gdy sygnał obecności odpadowych cząstek stałych trwa dłużej niż czas zadany wówczas zbiornik (R) opróżnia się.
2. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że emituje się wiązkę światła czerwonego.
3. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że emituje się wiązkę światła niebieskiego.
4. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że emituje się dwie wiązki światła, z których pierwsza jest wiązką światła czerwonego, a druga wiązką światła niebieskiego.
5. Układ do wykrywania odpadowych cząstek stałych w zbiorniku, zwłaszcza separatora, któ- rego zbiornik stanowi przeźroczysta pionowa rura, zamknięta z obu stron zaworami elektropneuma- tycznymi połączonymi z układem sterowania zaworami, znamienny tym, że jest wyposażony, w co najmniej jeden optyczny czujnik zbliżeniowy (CZ) połączony poprzez wzmacniacz (WZ) i sterownik (ST) z układem sterowania zaworami (SZ), przy czym każdy optyczny czujnik zbliżeniowy (CZ) jest wyposażony, w co najmniej jedno źródło promieniowania i co najmniej jeden detektor promieniowania.
6. Układ, według zastrz. 5, znamienny tym, że optyczny czujnik zbliżeniowy (CZ) jest wypo- sażony w źródło emitujące światło czerwone.
7. Układ, według zastrz. 5, znamienny tym, że optyczny czujnik zbliżeniowy (CZ) jest wypo- sażony w źródło emitujące światło niebieskie.
8. Układ, według zastrz. 5, znamienny tym, że ma dwa optyczne czujniki zbliżeniowe (CZ), które umieszczone są po przeciwnych stronach zbiornika (R) w postaci przezroczystej pionowej rury, przy czym pierwszy czujnik (CZ) ma źródło emitujące światło czerwone, zaś drugi czujnik (CZ) ma źródło emitujące światło niebieskie.
9. Układ, według zastrz. 5, znamienny tym, że sterownik (S) ma układ czasowy i pamięć sta- nu napełnienia zbiornika (R).
10. Układ, według zastrz. 5, znamienny tym, że wzmacniacz (WZ) stanowi wzmacniacz z wy- świetlaczem (WS).
Rysunek
Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)
