ROTOR CONTROL PROCESS FOR THIN-FILM TREATMENT INSTALLATIONS, AND APPARATUS FOR CARRYING OUT THE PROCESS

Abstract: For rotor control in thin-film driers or thin-film evaporators with scraper elements mounted movably, pivotably or elastically on the rotor for the removal of product deposits on the rotor surfaces or on the inner walls during operation, the preselected nominal speed of the rotor is varied by appropriate switching devices during operation and subsequently, if appropriate after a preset period, the rotor is brought back, especially abruptly, to the preselected nominal speed or another preset speed. Preferably, the nominal speed is varied as a function of unit parameters representing a measure of the formation of deposits in the unit, especially on the rotor or on the inner wall. <IMAGE>

Description: Verfahren zur Rotorsteuerung für Dünnschichtbehandlungsanlagen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur Rotorsteuerung für Dünnschichtbehandlungsanlagen, insbesondere Dünnschichttrockner bzw. Dünnschichtverdampfer, vorzugsweise mit beweglich, gelenkig bzw. elastisch auf dem Rotor gelagerten bzw. beweglich bzw. elastisch ausgebildeten Abstreifelementen zur Entfernung von Produktablagerungen an den Rotoroberflächen bzw. an den Innenwänden während des Betriebes, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Antrieb eines Abstreifelemente tragenden Rotors einer Dünnschichtbehandlungsanlage, insbesondere Dünnschichttrockners bzw. -verdampfers, bei dem die Abstreifelemente am Rotor beweglich bzw. elastisch gelagert bzw. beweglich bzw. elastisch ausgebildet sind. Die bekannten Dünnschichtbehandlungsapparate, welche vor allem der erfindungsgemässen Vorrichtung zugrundeliegen, bestehen im allgemeinen aus einem beheizbaren rotationssymmetrischen zylindrischen oder kegelmantelförmigen Gehäuse, in dem ein mittels Antriebsmotor angetriebener Rotor angeordnet ist. Dieser Rotor weist Verteilungsund Abstreifelemente auf, die dazu dienen, die vorzugsweise im oberen Teil des Apparates vorwiegend radial oder tangential eingebrachte zu verdampfende Flüssigkeit an der Innenwandung gleichmässig zu verteilen und in der Folge die entstehenden Konzentrate bzw. Rückstände von der beheizten Wand zu entfernen. Spezielle Ausführungen von Dünnschichtverdampfern, besonders sogenannte Dünn- schichttrockner haben die Aufgabe, Trockengut aus Flüssigkeiten zu gewinnen bzw. abzutrennen. Bei diesen, vorwiegend in senkrechter Aufstellungsform betriebenen Dünn schichttrocknern kommt der Gestaltung der Abstreifelemente besondere Bedeutung zu. Speziell in jenem Teil des Dünnschichttrockners, in dem der Übergang von der flüssigen in die feste Phase erfolgt, bilden sich sehr leicht Ablagerungen, wie Klumpen, Krusten und harte Beläge, die von den Abstreifelementen entfernt werden sollen. Hiezu werden, insbesondere bei der erfindungsgemässen Vorrichtung z.B. parallel und symmetrisch zur Rotorachse beweglich montierte Abstreifelemente eingesetzt, die geeignet sind, durch z.B. pendelnde, schwenkende oder oszillierende Bewegung an der Heizfläche anhaftendes Material abzuschlagen. Eine erfindungsgemässe Vorrichtung besteht somit im wesentlichen aus einem rotationssymmetrisch um den Rotor angeordneten Gehäuse mit Heizmantel, der Einspeisung für die zu verdampfende Flüssigkeit, dem Rotor mit Antriebsmotor mit dem darauf angebrachten Verteilring und den beweglichen Abstreifelementen, die um einen Drehpunkt pendelnd, schwenkend oder oszillierend auf der Rotorachse befestigt sind. Eine konstruktiv vorteilhafte gegen Krustenbildung schon weitgehend unempfindliche Ausführung eines Rotors mit beweglichen Abstreifelement ist z.B. in der AT-PS 372 618 dargestellt. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Bildung von Krusten, Klumpen, harten Belägen od. dgl. hintanzuhalten, mit der Absicht, einen störungsfreien fortlaufenden Betrieb aufrechtzuerhalten, und weiters ein feinteiliges homogenes Trockenprodukt zu erhalten. Beim Betrieb eines Dünnschichttrockners mit zur Bildung von Krusten, Klumpen und/oder Belägen neigenden Substanzen, wird die Beweglichkeit der Abstreifelemente zunehmend verringert. Durch Bildung von Ablagerungen, Krusten od. dgl. insbesondere an den Arbeitskanten der Abstreifelemente und der Trocknerwandung wird nicht nur die Ausbeute und die Qualität des Trockenproduktes verschlechtert, es kommt auch durch die gebildeten Ablagerungen zu einer schleifenden Reibung zwischen Rotor und Trocknerwanderung und dadurch zu einer Lnae des mechanischen Widerstandes und damit verbunden zu einer steigenden Belastung des Rotors und des Antriebsmotors. Erfindungsgemäss ist ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass die vorgewählte Nenndrehzahl des Rotors während des Betriebes verändert, insbesondere abrupt erhöht oder verringert bzw. der Rotor zum Stillstand gebracht wird, und dass danach, gegebenenfalls nach einer vorbestimmten Zeitspanne, der Rotor wiederum insbesondere abrupt auf die vorgewählte Nenndrehzahl oder eine andere vorgegebene Drehzahl gebracht wird. Damit kann der Rotor z.B. entsprechend der Belastung, also belastungskonform, gesteuert werden, indem man bei Überschreitung eines vorgegebenen oberen Sollwertes der Rotorbelastung Beschleunigungs- und/oder Verzögerungswirkungen auf die Umfanggeschwindigkeit des Rotors einleitet. Diese Beschleunigung und/oder Verzögerungen vergrössern bzw. unterstützen die Bewegung der Abstreifelemente, sodass durch zusätzliche, abrupte Schüttelbewegung die Ausbildung von Belägen an den Innenwänden und Endbereichen der Abstreifelemente hintangehalten bzw. diese entfernt und zerkleinert werden und dadurch ein gleichmässiger kontinuierlicher Betrieb des Dünnschichttrockners ermöglicht, die Ökonomie verbessert und die Qualität des Trockenproduktes entscheidend erhöht wird. Erfindungsgemäss kann vorgesehen sein, dass die ein Mass für die Ausbildung von Ablagerungen in der Anlage, insbesondere auf dem Rotor bzw. der Innenwand darstellenden Anlagenparameter, z.B. die Belastung des Rotors, die Schichtdicke auf der Innenwand, der Lagerdruck, od. dgl*, registriert werden und in Abhängigkeit der registrierten Werte der Anlagenparameter die Rotordrehzahl verändert wird, und dass gegebenenfalls durch Erhöhung oder Verringerung der Drehzahl des Rotors diese Werte innerhalb vorgegebener Sollwerte der Anlagenparameter gehalten werden. Die Beschleunigungs- und/oder Verzögerungswirkungen auf die Umfanggeschwindigkeit bzw. Nenndrehzahl des Rotors werden z.B. dadurch erreicht, dass der Rotor eines Dünnschichtverdampfers, insbesondere Dünnschichttrockners durch eine belastungskonforme Rotorsteuerung, bestehend aus einem Rotorwellenantrieb, einer Vorrichtung zur Messung der Rotorbelastung, mindestens einer belastungsgesteuerten Schaltvorrichtung zur Herbeiführung von Anderungen der Drehzahl des Rotors und mindestens einer Zeitschaltvorrichtung zur Begrenzung der Dauer des Betriebes mit veränderter Drehzahl, so betrieben wird, dass bei Überschreitung eines oberen Sollwertes der Rotorbelastung eine Drehzahländerung in Abweichung von der Nenndrehzahl herbeigeführt wird, diese Drehzahländerung nach einer vorgewählten Zeitspanne wieder rückgängig gemacht wird und dass diese Schaltvorgänge gegebenenfalls so lange wiederholt werden, bis der obere Sollwert der Rotorbelastung wieder unterschritten ist und sodann wieder auf Nenndrehzahl geschaltet wird. Erfindungsgemäss ist ein Verfahren der eingangs genannten Art daduch gekennzeichnet, dass der Rotorantrieb zur Veränderung, insbesondere zur abrupten Erhöhung oder abrupten Verringerung, gegebenenfalls bis zum Stillstand, der Nenndrehzahl des Rotors während des Betriebes ausgelegt ist. Hiebei ist es vorteilhaft, wenn zur Einleitung der Drehzahländerungen mindestens eine Vorrichtung zur Messung eines ein Mass für die Ablagerungen darstellenden Anlagenparameters, z.B. Rotorbelastung, der Schichtdicke der Ablagerungen auf der Innenwand, der Lagerdruck des Rotors, od. dgl., vorgesehen ist, deren Signale mindestens einer Schaltvorrichtung für insbesondere abrupte Änderungen der Nenndrehzahl des Rotors zugeführt sind. Um in gewissen Fällen ein Pendeln des Istwertes um den Sollwert und damit verbunden eine im Durchschnitt hoch liegende Belastung, sowie eine Häufung der Schaltvorgänge zu vermeiden, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, einen weiteren unteren Sollwert der Rotorbelastung vorzugeben und die Schaltvorgänge zur Änderung der Drehzahl so lange duchzuführen, bis dieser untere Sollwert unterschritten ist und sodann auf Nenndrehzahl zu schalten. Auch ist es vorteilhaft, im Bereich unterhalb des oberen Sollwertes der Rotorbelastung bzw. oberhalb des unteren Sollwertes der Rotorbelastung Drehzahländerungen in vorgewählten zeitlichen Abständen durchzuführen. Eine Änderung der Drehzahl kann beispielsweise durch Aus- und Einschalten des Rotorwellenantriebes erfolgen. Im Falle eines Rotorwellenantriebes durch einen Elektromotor können die Anderungen der Drehzahl durch Änderung der Betriebsparameter dieses Motors, wie zum Beispiel der Spannung oder der Frequenz, herbeigeführt werden. Eine besonders vorteilhafte Vorgangsweise zur Herbeiführung von Drehzahländerungen ist die Verwendung eines polumschaltbaren Motors, der für den Betrieb mit mindestens zwei Drehzahlen konstruiert ist. Besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine automatische Reaelung ist die Verwendung eines impulsgesteuerten frequenzabhängigen Schrittmotors, der sowohl in der Betriebsart mit Konstantspannung als auch Konstantstrom betrieben werden kann. Für eine elektronische Regelung und für den Betrieb mit hohen Leistungen sind auch thyristorgeregelte Gleichstrommotoren hervorragend geeignet. Selbstverständlich können auch mechanische Elemente, wie Getriebe oder Kupplungen verwendet werden, um die gewünschten abrupten Drehzahländerungen herbeizuführen. Eine interessante Alternative bietet die Verwendung einer Wirbelstrombremse, insbesondere bei sehr grossen, d.h. bei Rotoren mit grosser Masse. Dabei wird vorteilhafterweise der Rotorantrieb gleichzeitig mit oder unmittelbar vor Betätigung der Wirbelstrombremse abgeschaltet. Die Antriebsmotoren können möglichst elastisch direkt oder indirekt über Kraftübertragungsorgane wie Keilriemen, Zahnräder, Ketten, Zahnriemen und dergleichen, mit der Rotorwelle verbunden sein. Die Wahl der Antriebsart hängt von den Erfordernissen und der Aufgabenstellung ab. Wichtige Voraussetzungen für die Wahl der geeigneten Antriebsart sind unter anderem die Grösse der Rotoren, die Masse und der Drehradius der beweglichen Abstreifelemente, die Eigenschaften der zu verdampfenden Flüssigkeit bzw. des gebildeten Trockenproduktes, sowie die Betriebsparameter des Dünns,chichtverdampfers wie Temperatur, Druck und Durchsatz. So können beispielsweise für kleinere Rotoren bis etwa 200 mm Durchmesser impulsgesteuerte Schrittmotoren, für Rotoren mittlerer Grösse bis etwa 400 mm polumschaltbare Drehstrommotoren und für grosse Rotoren frequenzgesteuerte Drehstrommotoren oder thyristorgesteuerte Gleichstrommotoren verwendet werden. Für besondere Einsatzfälle können auch andere Antriebsmotoren wie z.B. Verbrennungsmotoren angewendet werden. Die Belastung des Rotors kann durch verschiedene Massnahmen erfasst werden. Beispielsweise können Drehmomentaufnehmer verwendet werden, die entweder mit der Rotorwelle oder im Falle einer indirekten Kraftübertragung mit der Welle des Antriebsmotors oder den Kraftübertragungsorganen verbunden sind. Das Ausgangssignal wird, gegebenenfalls unter Verwendung eines Messwertwandlers, zur Darstellung des Istwertes der Rotorbelastung herangezogen. Nach Vergleich des Sollwertes mit dem Istwert der Rotorbelastung wird, falls der Istwert über dem Sollwert liegt, ein Schaltorgan angesteuert und die gewünschte Drehzahländerung herbeigeführt. An Stelle eines Drehmomentaufnehmers können auch andere Massnahmen und/oder Vorrichtungen verwendet werden, wie z.B. Wirkstromwandler oder Kraftaufnehmer. Vorteilhafterweise werden zur Darstellung des Istwertes sowie für den Vergleich von Sollwert und Istwert der Rotorbelastung elektronische Regler verwendet, und mit dem Ausgangssignal, das in Form einer Spannung oder eines Stromes oder von Impulsen vorliegen kann, geeignete Schalt organe wie Relais, Schütze kontaktlose elektronische Halbleiterbauteile und dergleichen, angesteuert werden. Da es bei der erfindungsgemässen belastungskonformen Rotorsteuerung auf die Bildung von weitgehend abrupten Beschleunigungs- und/oder Verzögerungswirkungen ankommt, ist es unerheblich, ob diese Wirkungen durch eine Verringerung oder eine Erhöhung der Nenndrehzahl erreicht werden. Die Nenndrehzahl, das ist jene Drehzahl, bei der der Dünnschichtverdampfer eine optimale Betriebscharakteristik aufweist, hängt unter anderem wesentlich von der Baugrösse, insbesondere dem Durchmesser des Rotors, der Form, Masse und dem Drehradius bzw. der Elastizität der beweglichen Abstreifelemente und den Eigenschaften der zu verdampfenden Flüssigkeit bzw. des gebildeten Trockenproduktes ab. Generell arbeiten Dünnschichtverdampfer kleiner Bauart mit einer höheren Nenndrehzahl als grössere. Das Ausmass der erfindungsgemässen Änderung der Drehzahl hängt von der Masse des Rotors, den Antriebsmotoren, den gegebenenfalls verwendeten Kraftübertragungsorgangen, der Masse, Form und dem Drehradius bzw. der Elastizität der beweglichen Abstreifelemente und, da es sich um die Bildung von Beschleunigungs- und/oder Verzögerungswirkungen handelt von der Zeit ab. Erfahrungsgemäss werden bei kleineren Rotoren kleinere Beträge einer Drehzahländerung als bei grossen Rotoren benötigt. Erfindungsgemäss wird nun vorgeschlagen, dass die Drehzahländerungen durch Verringerung und/oder Erhöhung der Nenndrehzahl vorgenommen werden und dass die Drehzahländerungen durch Verringerung der Nenndrehzahl um 2 bis 80%, vorzugsweise um 3 bis 60%, insbesondere um 10 bis 50%, oder Erhöhung der Nenndrehzahl um 1 bis 50%, vorzugsweise 1 bis 40%, insbesondere 10 bis 30%, erfolgen. Hiebei ist es vorteilhaft, wenn die Zeitdauer für das Erreichen der verringerten oder erhöhten Drehzahl 1 ms bis 3 sec., vorzugsweise lOms bis 1 sec., insbesondere 500 ms, beträgt. Eine vorteilhafte ökonomische Arbeits weise ergibt sich, wenn man erfindungsgemäss auch, oder zusätzlich, im Bereich unterhalb des oberen Sollwertes und/oder oberhalb des unteren Sollwertes der Rotorbelastung Drehzahländerungen durch Verringerung und/oder Erhöhung der Nenndrehzahl vornimmt und wenn diese Drehzahländerungen mindestens 1%, vorzugsweise 20%, der Nenndrehzahl betragen. Um die im allgemeinen gewünschten kräftigen abrupten Beschleunigungs- und/oder Verzögerungswirkungen zu erzielen, ist es wünschenswert, die Änderungen der Drehzahl innerhalb einer kurzen Zeitspanne herbeizuführen. Je nach Betriebserfordernis und Ausführung des Rotors und der Abstreifelemente, können die Zeitspannen, innerhalb derer die Änderungen der Drehzahl herbeigeführt und wieder rückgängig gemacht werden, gleich gross oder verschieden gross sein. Der Rotor eines Dünnschichtverdampfers kann also zum Beispiel sehr rasch abgebremst werden, um eine gewünschte grosse Verzögerungswirkung zu erreichen und im Vergleich dazu langsamer beschleunigt zu werden, oder auch umgekehrt. Für die Haltedauer der verlängerten Drehzahlen ist es sinnvoll, die veränderten Drehzahlen zumindest so lange beizubehalten, bis die Beschleunigungsoder Verzögerungswirkung abgeklungen, bzw. bis die beweglichen Abstreifelemente in ihre normale Arbeitsposition zurückgekehrt sind. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die veränderten Drehzahlen mindestens 10 ms bis 50 s, vorzugsweise 50 ms bis 30 s, insbesondere 3 s bis 20 s, gehalten werden, und dass gegebenenfalls die Zeitspanne des Betriebes mit Nenndrehzahl mindestens gleich gross, vorzugsweise grösser als die Zeitspanne des Betriebes mit veränderter Drehzahl ist. Eine vorteilhafte, ökonomische Arbeitsweise ergibt sich, wenn erfindungsgemäss auch, oder zusätzlich, im Bereich unterhalb des oberen Sollwertes und/oder oberhalb des unteren Sollwertes der Rotorbelastung die veränderten Drehzahlen mindestens 10 Millisekunden vorzugsweise mindestens 3 Sekunden gehalten werden und wenn die Zeitspanne des Betriebes mit Nenndrehzahl gleich gross, vorzugsweise grösser als die Zeitspanne des Betriebes mit veränderter Drehzahl ist. Besonders vorteilhaft ist die Zusammenfassung der Soll Istwertregelung der Rotorbelastung mit der Regelung des zeitlichen Ablaufes in einem gemeinsamen Steuergerät. Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, für den Vergleich von Sollwert und Istwert der Rotorbelastung und die zeitliche Abfolge der gegebenenfalls daraus resultierenden durchzuführenden Drehzahländerungen eine elektronische Regelung, insbesondere eine mit programmierbaren Mikroprozessoren ausgestattete Regelung zu verwenden. Weiters ist es empfehlenswert, dass die Zuförderung des Ausgangsmaterials in die Anlage den jeweiligen Arbeitsbedingungen mittels einer geeigneten Regelung angepasst wird. Besonders bei der Drehzahlreduktion des Rotors auf den Wert Null ist es vorteilhaft, wenigstens für einen Bruchteil der Dauer des Rotorstillstandes die Zuförderung in die Anlage zu unterbrechen, damit die Aufbringung und Abtragung des Ausgangsmaterials auf bzw. von der beheizten Anlagenwand, die nur bei umlaufenden Rotor gewährleistet ist, nicht gestört wird. Gleichfalls ist es empfehlenswert, bei der Reduktion der Rotordrehzahl auf kleinere Werte die Menge der Materialzuführung abhängig vom Ausmass der Drehzahldrosselung und der Beschaffenheit des Ausgangsmaterials auf 10% bis 70%, vorzugsweise auf 50%, der Nennfördermenge zu drosseln und die Zuförderung erst nach Erreichen eines unteren Belastungssollwertes der Rotorbelastung auf 100% der Nennfördermenge wieder einzuschalten. Zusätzlich ist es empfehlenswert, wenn die Reduktion der Rotordrehzahl zeitverzögert nach der Drosselung der Zufördermenge durchgeführt wird. Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig.1 ein Prinzipschema zur Drehzahlveränderung des Rotors und Fig. 2 bis 5 verschiedene Rotordrehzahlverläufe. Gemäss Fig. 1 umfasst ein Dünnschichttrockner 5 eine Rotorwelle 6, die Abstreifelemente 7 trägt, die beweglich gegen überder Rotorwelle 6 sind. Über eine Zufuhrleitung 11 wird das zu trocknende Material aus einem Behälter 12 zugeführt; über eine Austragvorrichtung 9, z.B. eine Schleuse, wird das Material ausgetragen; über eine Leitung 8 werden Dampf und/oder gasförmige Zersetzungsprodukte abgeführt. Der Mantel des Dünnschichttrockners 5 ist mit einer Heizeinrichtung 10 umgeben. Die Rotorwelle 6 wird von einem Rotorwellenantrieb bzw. Motor 1 angetrieben, dessen Drehzahl von einer Schalt- bzw. Regeleinheit 3 eingeregelt wird. Die Regeleinheit 3 wird von einer Messeinrichtung 2 über eine Zeitschalteinrichtung 4 angesteuert (Steuerleitung 16) und erhält Signale entsprechend der gemessenen Anlagenparameter, um bei Überschreitung eines vorgegebenen Sollwertes eine Drehzahländerung einzuleiten. Es können z.B. als Anlagenparameter die Rotorbelastung (Messleitung 13), die Schichtdicke der Ablagerungen im Gehäuse (Messleitung 15), die Lagerbelastung der Rotorwelle 6 (Messleitung 14) herangezogen weden, die von geeigneten Sensoren gemessen werden. Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert. Beispiel 1: Ein Dünnschichtverdampfer 5 mit einem Rotordurchmesser von 200 mm und mit elastisch federnd montierten Abstreifelementen ausgestattet, wurde für die Trocknung eines wässrigen Verdampferkonzentrates, enthaltend 200 g/Liter atriumsulfat und SOg/Liter - 150 g/Liter Eisen(III) hydroxid, verwendet. Die Temperatur im Heizmantel des Verdampfers betrug 1850C, das Betriebsvakuum 170 mbar absolut. Der Rotor wurde mit 1100U/min durch einen Drehstrommotor von 6 Kilowatt Leistung über Keilriemen angetrieben und das Verdampferkonzentrat mit einer Durchflussrate von 38 Liter pro Stunde in den Verdampfer eingespeist. Die Belastung des Rotors wurde mit einem mit der Rotorwelle verbundenen Drehmoment aufnehmer erfasst und das Ausgangssignal nach Linearisierung durch einen Messwertwandler als mit der Belastung korrelierendes Millivoltsignal dargestellt. In Fig. 2 ist der Verlauf der Rotorbelastungskurve 20 ersichtlich. Die senkrechte Achse zeigt die Rotorbelastung, die waagrechte Achse den Zeitverlauf in Stunden an. Der Versuch musste nach 6 Stunden abgebrochen werden, weil die Rotorbelastung die Leistungsgrenze des Antriebsmotors erreicht hatte. Mit 18 ist der Verlauf der Leerlaufbelastung dargestellt. Beispiel 2: Der Versuch aus Beispiel 1 wurde unter Verwendung einer erfindungsgemässen belastungskonformen Rotorsteuerung wiederholt. Einem elektronischen Regler für Millivolteingang wurde ein oberer Sollwert für die Rotorbelastung als Anlagenparameter eingestellt. Mit dem Ausgangssignal des Reglers wurde ein elektromechanisches Zeitschaltwerk und über dieses ein Schutz zum Ein- und Ausschalten des Antriebsmotors angesteuert. Das Zeitschaltwerk wurde so eingestellt, dass bei Überschreiten des oberen Sollwertes der Rotorbelastung der Antriebsmotor für eine Zeitspanne von 500 Millisekunden ausgeschaltet und danach wieder eingeschaltet wurde. Nach einer Zeitspanne von 10 Sekunden wurde der Vorgang, falls der Istwert noch über dem Sollwert lag, wiederholt. Diese Schaltvorgänge wurden so lange wiederholt bis der obere Sollwert unterschritten war, sodann wurde mit der Nenndrehzahl weitergearbeitet. Der Verlauf der Rotorbelastungskurve 20 und der Schaltvorgänge ist aus Fig.3 ersichtlich, wobei auf der ersten senkrechten Achse der obere Sollwert der Belastung und auf der zweiten senkrechten Achse die Drehzahl und auf der waagrechten Achse die Zeit aufgetragen sind. Weiters sind die Rotorbelastung im Leerlauf mit 18, der vorgegebene obere Sollwert der Rotorbelastung mit 19 und der Drehzahlverlauf mit 22 bezeichnet. Der Versuch wurde nach 15 Stunden abgebrochen, da keine bleibende Überschreitung des Sollwertes aufgetreten war. Bei Überschreitung des oberen Sollwertes waren durchschnittlich 2 bis 5 Schaltvorgänge notwendig, bis der Sollwert wieder unterschritten war, was in den vergrössert herausgehobenen Diagrammdetails X verdeutlicht ist. Beispiel 3: Ein Dünnschichtverdampfer mit einem Rotordurchmesser von 250 mm und mit schwenkbar montierten Abstreifelementen versehen, wurde für die Trocknung einer wässrigen Tonaufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 330 g/Liter verwendet. Die Temperatur im Heizmantel des Verdampfers betrug 195 C, das Betriebsvakuum 130 mbar absolut. Der Rotor wurde mit 930 U/min durch einen polumschaltbaren Drehstrommotor von 8 Kilowatt Leistung über Zahnriemen angetrieben und die Tonaufschlämmung mit einer Durchflussrate von 50 Liter pro Stunde in den Verdampfer eingespeist. Für die Messung der Belastung des Rotors wurde der mit der Belastung korrelierende Stromfluss im Antriebsmotor herangezogen, mittels Stromwandler gemessen und in Ampere angezeigt. Der Leerlaufstrom betrug 3,8 Ampere. Der Ver suchsverlauf war ähnlich wie in Beispiel 1 und Fig. 2 dargestellt. Der Versuch wurde nach 4,5 Stunden abgebrochen, da der Motorschutzschalter des Antriebsmotors, der auf einen Wert von 12 Ampere eingestellt war, auslöste. Beispiel 4: Der Versuch aus Beispiel 3 wurde unter Verwendung einer erfindungsgemässen belastungskonformen Rotorsteuerung wiederholt. Der Antriebsmotor wurde mit einer Polumschaltvorrichtung in Dahlanderschaltung versehen, so dass auch ein Betrieb mit halber Drehzahl möglich war. Für die belastungskonforme Rotorsteuerung wurde eine Kombination von Wirkstromwandlern mit Über- und Untersollwertkontakten, Relais und Zeitrelais verwendet. Es wurde ein oberer Sollwert von 8 Ampere und ein unterer Sollwert von 5 Ampere vorgegeben. Die Zeitrelais wurden so eingestellt, dass bei Überschreiten des oberen Sollwertes der Rotorbelastung der Antriebsmotor für eine Zeitspanne von 5 Sekunden auf halbe Drehzahl und sodann wieder auf volle Drehzahl geschaltet wurde. Nach weiteren 10 Sekunden wurde der Vorgang, falls der Istwert der Rotorbelastung noch über dem unteren Sollwert gelegen war, wiederholt. Diese Schaltvorgänge wurden so lange wiederholt, bis der untere Sollwert unterschritten war und sodann wieder auf Nenndrehzahl geschaltet. Der Verlauf der Rotorbelastungskurve 20 und der Schaltvorgänge ist aus Fig. 4 ersichtlich. Die erste senkrechte Achse zeigt die Rotorbelastung, die zweite senkrechte Achse die Drehzahl, die waagrechte Achse den Zeitverlauf an. Weiters sind dargestellt, die die Rotorbelastung im Leerlauf mit 18, der vorgebene obere Sollwert der Rotorbelastung mit 19, der untere Sollwert der Rotorbelastung mit 21 und der Drehzahlverlauf mit 22. Mit 23 ist die Drehzahl angegeben, auf die die Nenndrehzahl abgesenkt wurde. Der Versuch wurde nach 15 Stunden abgebrochen, da keine bleibende Überschreitung des oberen Sollwertes aufgetreten war. Bei Überschreitung des oberen Sollwertes waren durchschnittlich 3-5 Schaltvorgänge notwendig bis der untere Sollwert unterschritten war. Beispiel 5: Ein Dünnschichtverdampfer, mit einem Rotordurchmesser von 150 mm und auf dem Rotor mit pendelnd aufgehängten beweglichen Abstreifelementen ausgestattet, wurde für die Trocknung eines Verdampferkonzentrates, enthaltend 220 g/Liter Natriummetaborat und 60g/Liter Eisen(III)hydroxid, verwendet. Die Temperatur im Heizmantel des Verdampfers betrug 1900C, das Betriebsvakuum 180 mbar absolut. Der Rotor wurde mit 1350 Ulmin durch einen Schrittmotor von 2kW Leistung über Rollenketten angetrieben und das Ver dampferkonzentrat mit einer Durchflussrate von 23 Liter pro Stunde in den Verdampfer eingespeist. Für die Belastung des Rotors wurde der mit der Belastung korrelierende Stromfluss im Antriebsmotor herangezogen, mittels Stromwandler gemessen und in Ampere dargestellt. Der Leerlaufstrom betrug 2,9 Ampere. Der Versuchsverlauf war ähnlich wie in den Beispielen 1 und 3 sowie in Fig. 2 dargestellt. Der Versuch wurde nach 60 Minuten abgebrochen, da der Motorschutzschalter des Antriebsmotors, der auf einen Wert von 8 Ampere eingestellt war, auslöste. Beispiel 6: Der Versuch aus Beispiel 5 wurde unter Verwendung einer erfindungsgemässen, wiederum belastungskonformen Rotorsteuerung wiederholt. Für die belastungskonforme Rotorsteuerung wurde eine programmierbare, mit Mikroprozessoren ausgestattete elektronische Regelung verwendet. Es wurde ein oberer Sollwert von 6 Ampere und ein unterer Sollwert von 4,5 Ampere vorgegeben. Die zeitliche Steuerung wurde so programmiert, dass im Arbeitsbereich zwischen oberem und unterem Sollwert alle 3 Minuten die Drehzahl für eine Zeitspanne von 100 Millisekunden auf 1050 U/min abgesenkt und sodann für eine Zeitspanne von 50 Millisekunden auf 1400 U/min erhöht und sodann wieder auf Nenndrehzahl geschaltet wurde. Bei Überschreitung des oberen Sollwertes der Rotorbelastung wurde die Drehzahl des Rotors für eine Zeitspanne von 3 Sekunden auf 700 Ulmin abgesenkt und sodann wieder auf volle Drehzahl geschaltet. Nach weiteren 6 Sekunden wurde der Vorgang, da der Istwert der Rotorbelastung noch über dem unteren Sollwert gelegen war, wiederholt. Diese Schaltvorgänge wurden so lange wiederholt, bis der unter Sollwert unterschritten war, und sodann wieder auf Nenndrehzahl geschaltet. Während dieser Schaltvorgänge blieb die vorher genannte zeitliche Streuung ausgeschaltet. Diese zeitliche Steuerung trat erst wieder mit der Überschreitung des unteren Sollwertes in Funktion. Der Verlauf der Rotorbelastungskurve ist aus Fig. 5 ersichtlich. Die erste senkrechte Achse des Diagramms zeigt die Rotorbelastung, die zweite senkrechte Achse die Drehzahl. Die waagrechte Achse gibt den Zeitverlauf an. Die Kurvenzüge 19 und 21 begrenzen den oberen bzw. den unteren Sollwert der Rotorbelastung. Den Drehzahlverlauf des Rotors präsentiert der Kurvenverlauf 22, die Rotorbelastung die Kurve 20. Nach 15 Stunden wurde der Versuch abgebrochen, weil es zu keiner weiteren störenden Überschreitung des oberen Sollwertes im Arbeitsverlauf kam. Zu bemerken ist, dass die dargestellten Diagramme im wesentlichen auch die Abhängigkeit der Drehzahländerungen von anderen Anlagenparametern, z.B. der Schichtdicke an den Gehäuseinnenwänden, der Lagerbelastung, usw., wiedergegeben, wenn diese für eine Regelung vorgesehen werden. Die im wesentlichen gleichen Schalt- und Regeleinrichtungen können auch für andere Anlagenparameter eingesetzt werden. Zu bemerken ist, dass auch vor Erreichen eines oberen Sollwertes Drehzahländerungen in beliebiger Richtung vorgenommen werden können, sodass die Erreichung eines oberen Sollwertes eines Anlagenparameters hinausgezögert wird oder dieser bei entsprechender Häufigkeit der Drehzahlän zahländerungen, die z.B. in vorgegebenen Zeitintervallen regelmässig erfolgen können, gar nicht erreicht wird. Durch die Änderungen der Rotordrehzahl ergibt sich der überraschende Effekt, dass die Ausbildung von Ablagerungen an den Rotoroberflächen bzw. Abstreifelementen verhindert bzw. beseitigt werden kann. Die Änderungen der Drehzahlen erfolgen entweder in Abhängigkeit von dem Ausmass der Ablagerungen oder in Abhängigkeit von empirisch erfassten Werten in vorgegebenen Zeitspannen. Das Kriterium für eine Änderung der Drehzahlen ist also das durch verschiedene abgefühlte Verf ahrensparamter oder aber empirisch festgestellte Ausmasse der Ablagerungen am Rotor bzw. den Abstreifelementen. Die Erfindung betrifft auch eine Dunnschichtbehandlungs- anlage mit einer erfindungsgemässen Rotorsteuerung mit der das erfindungsgemässe Verfahren durchgeführt werden kann. Eine derartige mit einer erfindungsgemässen Rotorsteuerung versehene Dünnschichtbehandlungsanlage eignet sich beispielsweise hervorragend für die Lebensmittelindustrie zur Herstellung von festen Lebensmitteln aus Konzentraten wie etwa Suppenpulver und dgl., aber auch für die pharmazeutische Industrie zur Gewinnung von schwierig zu entwässernden Arzneimitteln. Die so erhaltenen Produkte sind homogener bzw. gleichmässiger in der Qualität. Ein entscheidender weiterer Vorteil sind die beträchtlich erhöhten Serviceintervalle, die eine besonders ökonomische und störungsfreie Arbeitsweise ergeben. Durch die genannten Vorteile ist eine derartige mit einer erfindungsgemässen Rotorsteuerung versehene Dünnschichtbehandlungsanlage hervorragend für die chemische Industrie und die Keramikindustrie geeignet, da sich auch schwierig, weil zu Verkrustung oder Verglasung neigende Schlämme oder Suspensionen einwandfrei verarbeiten bzw. trocknen lassen. So lassen sich beispielsweise aus Mercerisierungsablaugen aber aus borathältigen Abwasserkonzentraten oder aus Gal vanikschlämmen, trockene Pulver gewinnen. Aus Tonauf- schlämmungen lassen sich sinterfreudige Pulver für die Herstellung von Industriekeramik nach dem Trockenpressverfahren gewinnen.

Claims: A process for controlling the number of revolutions per minute of a rotor for thin-film treatment installations, having mobile stripping elements articulatedly supported on the rotor or elastically formed, characterized in that for preventing or removing product deposits on the rotor surfaces or stripping element surfaces or on the interior walls of the thin-film treatment installation swept by the stripping elements, the number of revolutions per minute of the rotor is changed during operation and that after that, optionally after a predetermined period, the rotor is returned to the preselected rated speed or another predetermined number of revolutions per minute,with either the installation parameters constituting a measure for the formation of deposits in the installation, in particular on the rotor or on the interior wall, being recorded and the number of revolutions per minute of the rotor being changed as a function of the recorded values of the installation parameters or the number of revolutions per minute of the rotor being changed in predetermined intervals of time. The process according to claim 1, wherein the changes of the numbers of revolutions per minute of the rotor are effected abruptly. The process according to claim 1 or 2, wherein the changes of the numbers of revolutions per minute are effected by increasing or decreasing the number of revolutions per minute of the rotor or stopping of the rotor. The process according to any one of the claims 1 to 3, wherein the load of the rotor, the thickness of the layer on the interior wall, the bearing pressure or the like are recorded as the installation parameters for determining the deposits in the installation. The process according to any one of the claims 1 to 3, wherein the changes of the numbers of revolutions per minute are effected in regular successive intervals. The process according to any one of the claims 1 to 5, wherein for increasing or decreasing the number of revolutions per minute of the rotor, the values of the recorded installation parameters are kept within predetermined set values. The process according to claim 6, wherein on exceeding a preselected upper set value of the rotor load or of another installation parameter, the changes of numbers of revolutions per minute are repeated until the upper set value is fallen short of again and the rotor is then returned to rated speed. The process according to claim 6, wherein the changes of the numbers of revolutions per minute are repeated until a preselected lower set value of the rotor load or of an installation parameter is fallen short of and the rotor is then switched to rated speed again. The process according to any one of the claims 6 to 8, wherein the changes of the numbers of revolutions per minute in the range below the upper set value or above the lower set value of the rotor load or of an installation parameter are effected in preselected, optionally constant intervals of time. The process according to any one of the claims 6 to 9, wherein the changes of numbers of revolutions per minute are effected by switching the rotor shaft drive on and off, by changing the operating parameters of an engine provided for driving the rotor, in case of an electric motor of the voltage or the frequency, by electrical switching of a pole-changing (multiple speed) motor adapted for the operation at at least two rated speeds as a rotor shaft drive, by triggering a pulse-controlled, frequency-depending stepping motor in the operating modes of constant voltage or constant current, by electronic triggering of the thyristor-controlled direct current motor for the rotor drive, by actuation of a gear, by actuation of a clutch connecting the rotor shaft with the drive motor or by actuation of an eddy current brake directly or indirectly acting on the rotor shaft via power transmission organs such as V-belts, gearwheels or the like, the rotor shaft drive optionally being switched off previously or simultaneously. The process according to any one of the claims 6 to 10, wherein reductions in the number of revolutions per minute of from 2 to 80 percent, preferably of from 3 to 60 percent, in particular of from 10 to 50 percent and increases in the number of revolutions per minute of from 1 to 50 percent, preferably of from 1 to 40 percent, in particular of from 10 to 30 percent, are effected. The process according to any one of the claims 6 to 11, wherein the changes in the numbers of revolutions per minute for the operation in the range below the upper set value or above the lower set value of the rotor load or of an installation parameter amount to 1 to 30 percent, preferably 1 to 20 percent, of the rated speed. The process according to any one of the claims 6 to 12, wherein the changed numbers of revolutions per minute are held for at least 10 milliseconds to 50 seconds, preferably 50 milliseconds to 30 seconds, in particular 3 to 20 seconds. The process according to any one of the claims 6 to 13, wherein the period of time of the operation at rated speed is at least equal to, preferably greater than the period of time of the operation at changed number of revolutions per minute. The process according to any one of the claims 6 to 14, wherein the feeding of the starting material to the installation is controlled as a function of the number of revolutions per minute of the rotor or the feeding of the starting material at a reduction of the number of revolutions per minute of the rotor to the value of zero is interrupted at least for a fraction of the duration of the inactivation of the rotor. The process according to any one of the claims 6 to 14, wherein on reaching the upper set value of the load of the rotor or of an installation parameter, the feeding of the starting material is reduced to from 10 to 70 percent, preferably to 50 percent, of the rated output and on reaching the lower set value, the output is switched to 100 percent of the rated output again. The process according to any one of the claims 6 to 14 and 16, wherein subsequent to a reduction of the rated output of the starting material, the reduction of the number of revolutions per minute of the rotor is effected time-retarded. The process according to any one of the claims 1 to 17, wherein the preselected number of revolutions per minute of the rotor is repeatedly reduced and/or increased in immediate succession. The process according to any one of the claims 6 to 18, wherein the period of time required for reaching the reduced or increased number of revolutions per minute amounts to 1 millisecond to 3 seconds, preferably 10 milliseconds to 1 second, in particular approximately 500 milliseconds. A rotor control for a rotor carrying stripper elements of a thin-film treatment installation in which the stripper elements are movably supported on the rotor or elastically formed, for carrying out the process according to any one of the claims 1 to 19, characterized in that for preventing and/or removing product deposits on the rotor and/or on the stripper elements, the rotor drive is adapted for changing the number of revolutions per minute of the rotor during operation and that for initiating the changes of the numbers of revolutions per minute, at least one apparatus for measuring an installation parameter constituting a measure for the deposits and whose signals are transmitted to at least one switching unit for changing the number of revolutions per minute of the rotor is provided, or that a switching unit by means of which a change of the number of revolutions per minute can be effected in predetermined intervals of time is provided. The rotor control according to claim 20, wherein the rotor drive is adapted for the abrupt increase or abrupt decrease of the number of revolutions per minute of the rotor. The rotor control according to claim 20 or 21, wherein at least one time switching device for limiting the duration of the operation at changed number of revolutions per minute is provided. The rotor control according to any one of the claims 20 to 22, wherein the load of the rotor is measured and the actual value of the load is fed to a comparator for comparison with a predetermined set value and the number of revolutions per minute is changeable by means of a switching organ controlled by the comparator as a function of the comparison or of an output signal of the comparator. The rotor control according to claim 23, wherein a torque transducer is provided for measuring the load of the rotor. The rotor control according to claim 23, wherein in the case of an electric rotor drive, an active current transducer is provided for measuring the current flow corresponding to the load of the rotor. The rotor control according to claim 23, wherein in the case of an indirect power transmission by means of V-belts, gearwheels, chains, toothed belts or the like, a force transducer is provided for measuring the mechanical pressure acting perpendicularly to the rotor axis and corresponding to the load. The rotor control according to any one of the claims 20 to 25, wherein for comparing the measured actual values of the load to the predetermined set values of the load, an electronic control means by whose output signal a switching organ for effecting a change of the number of revolutions per minute is actuable, is provided. The rotor control according to claim 27, wherein a control means equipped with programmed microprocessors is provided.

Inventors: EINRAMHOF, FRIEDRICH, KNOTIK, KARL, DR., LEICHTER, PETER, WINKELHOFER, WALTER, DIPL.-ING.
Applicants: OESTERREICHISCHES FORSCHUNGSZENTRUM SEIBERSDORF GES.M.B.H.
Application year: 1986
Main classification: B01D1
IPC codes: B01D1