专利名称：用于运行搅拌装置的方法以及用于实施这种方法的装置的制作方法
技术领域：
在工艺过程的设备中经常使用容器，搅拌装置装入该容器中用于将由不同材料组成的介质充分混合或者用于使该介质运动。例如在反应容器中将不同的液态、气态或者粉末状的材料聚集在一起并且利用适合的搅拌装置来充分混合。此外，可以涉及到一种容器，连续的过程、即具有原材料连续输入和产品连续输出的过程在该容器中进行，或者所谓的批量-过程(Batch-Prozess),该过程的特点在于批次(Chargen)的非连续生产。
背景技术：
在搅拌装置中通常通过转数调节的电动机来驱动搅拌器，以便能够通过改变转数来充分混合具有不同流变特性的介质。此外，根据经验这样设定搅拌器的转数，即获得良好的充分混合并且尽可能少地产生气泡。因此通常基于经验值不考虑与此相关联的能量消耗地进行该设定。
发明内容
本发明的目的在于，通过以少量能量消耗的运行方式来运行填充介质的容器的搅拌器。为了实现此目的，用于运行搅动装置的新方法具有在权利要求1中所给出的特征。在权利要求5中说明了相应的计算机程序模块，在权利要求6中说明了计算机程序产品，并且在权利要求7中说明了一种用于执行该方法的适合的装置。在从属权利要求中给出了本发明的有利的改进方案。以有利的方式，通过本发明基于将搅拌装置的转数设定为存储在存储器中的值，预先确定该值用于以少量能量消耗运行搅拌装置，以达到搅拌装置是特别节约能量的运行方式。作为其它的优点在实际的试验中示出，即在这种转数下几乎不出现气泡形成情况，并且因而避免了不希望的泡沫形成。经验显示，即例如在搅拌器的叶片上气泡形成和涡流的流动不会改善位于反应器容器中的介质的充分混合，然而极大地提高了搅拌装置的能量消耗。因而，在许多情况下，在能量最佳的运行方式和层流中同时实现了介质的最佳的充分混
口 ο在自动化技术设备中，例如可能通过用于搅拌装置或者分开的可编程存储控制器的特殊的控制装置，来实现控制和评估装置，在其存储器中存储了转数值，该控制器除了控制搅拌装置以外还承担了设备控制器的其它功能。此外，可选地但是也涉及一种自动化技术设备的控制站。在控制和评估装置的存储器中，在更换容器填充物时可能存储用于具有少量能量消耗的搅拌装置运行的转数的多个预先确定的值，这些值对应于不同的介质。分别需要充分混合的介质例如根据配方对于恰好在反应器容器中运行的过程自动地或者手动地通过操作输入来确定。取决于分别需要充分混合的介质，控制和评估装置最终设定用于搅拌装置考虑到能量消耗最佳运行的、为以少量能量消耗的搅拌装置运行而预先确定并从存储器中读出的转数。
原则上可能的是，对于不同的介质根据它们的已知的、说明了相应流变特性的参数来测定用于以少量能量消耗的搅动装置运行的相应转数。然而在特别有利的方式中，当转数在启动阶段通过测量顺序被预先确定时，实现了用于以少量能量消耗的搅拌装置运行的转数的、样品特定地匹配于相应的填充程度和介质特性、例如流变特性或者质量密度的设定。由此在填充了介质的容器中设定搅拌装置的多个不同的转数值，并且确定和评估所属的能量消耗的特征值。在另一个有利的设计方案中，用于以少量能量消耗的搅拌装置运行的转数的值根据特征曲线来预先确定，所述特征曲线表示取决于转数的能量消耗的特征值。对于不同的介质，特征曲线能保存在存储器中，从而取决于相应的配方来考虑与此相适合的特征曲线用于进行评估。可选地，在启动阶段中在实际搅拌过程之前获取特征曲线。为此，能量消耗值经过对于不同转数的确定时间被测定和保存作为测量序列。通过单个的测量序列实现平均值形成。计算出的、分配给不同转数值的平均值因此作为特征曲线示出。由控制和评估装置在实际搅拌过程中所设定的转数的值不必强制地符合具有最低能量消耗的转数。然而如果例如在转数略微增加时能量消耗仅非常轻微地上升，则改善了充分混合的结果，可以有利的是对更高一些的转数的设定，这总是还能确保具有少量能量消耗的搅拌装置运行。以特别有利的方式能在搅拌装置中应用这种方法，在该搅拌装置中搅拌器由带有前接的变频器的三相交流电动机来驱动。这种类型的变频器大多提供电动机的电流消耗的测量值作为已存在的输出值，例如在具有用于变频器的特别的驱动器模块的过程管理系统PCS7中，可以读出该电流消耗值作为在驱动器模块的输出端上的电流实际值。在通常适当的假设下，即电网电压和在电压和电流之间的相位偏移coscp在第一近似情况下是恒定的，用作驱动装置的三相交流电动机的、所消耗的电功率与变频器的电流实际值成比例。因此通过控制和评估装置直接地根据电流-实际值能实现为以少量能量消耗的搅拌装置运行而预先确定转数的值，并且以有利的方式不需要附加的费用用于确定能量消耗的特征值。本方法优选地以软件或者以软-/硬件结合的方式来实施，使得本发明也涉及一种具有能通过计算机执行的程序编码指令的计算机程序模块，用于实施本方法。与此相关联地，本发明也涉及一种计算机程序产品，特别是一种数据载体或者存储介质，其具有能通过计算机执行的这种类型的计算机程序模块。这样的计算机程序模块优选地是控制和评估装置的组成部分，并且在控制和评估装置的存储器中暂时提供或者可载入该存储器中，使得在装置的运行中，根据本方法自动地执行对用于具有少量能量消耗的搅拌装置运行的转数的设定。
根据其中示出了本发明的实施例的附图，在下面详细地说明本发明以及优点和设计方案。其示出:图1是带有搅拌装置的反应器容器，图2是典范性记录的电流特征曲线，以及图3是用于异步电机的电动机特征曲线。
具体实施例方式根据图1的原理示意图示出了填充了介质I的、设有搅拌装置3的容器2。搅拌装置3包括布置在轴5的端部上的搅拌器4，该轴通过异步电机6按照箭头7以旋转运动方式移动。为了转数调节地运行异步电机6，该异步电机前接有变频器8，就其自身来说，该变频器由控制和评估装置9获得一个预先确定并由从存储器11中读出的、用于轴5的转数的值
12。通过变频器8在异步电机6中产生频率适合的旋转场，使得至少近似地达到所期望的轴5的转数。变频器8向控制和评估装置9提供电流实际值，该电流实际值根据搅拌装置3的、分别运行的转数是可变的，并且被评估为用于在控制和评估装置9中的能量消耗的特征值。此外，由此得出，即利用其运行变频器8的电网电压，以及在电流和电压之间的相位偏移至少是近似恒定不变的。在填充了介质的容器2中，在启动阶段在实际运行搅拌装置3之前获取特征曲线，该特征曲线示出所记录的电流与所设定的搅拌装置的转数的关系。在此作为实例在图2中示出图表形式的特征曲线,其中在横坐标上标出单位为赫兹(Hz)的转数并且在纵坐标上标出单位为安培(A)的所记录的电流。为了检测特征曲线20，电流值经过对于不同转数的确定时间作为测量序列被记录。通过单个测量序列实现平均值形成。电流值的平均值随后分配给不同的转数并作为特征曲线20示出。在对反应器容器中的 搅拌装置进行的实际试验中，对于不同的液面高度记录了这种类型的电流特征曲线。结果示出，电流在转数提高时首先下降，并且仅仅在转数更大时然后重新上升。因而只要搅拌器完全地浸入到介质中，电流特征曲线20的形状就不显著地取决于液面高度。在实际应用中通过通常存在的闭锁逻辑电路来保证搅拌器的完全浸入。根据特征曲线20现在能测定在能量消耗方面最优的转数nl。通过控制和评估装置然后为实际的搅拌装置运行设定转数，在该转数时，在搅拌过程的效率同时良好时实现少量的能量消耗。在图2表明的实例中，合适的转数范围在大约25和35Hz之间。在将异步电机用作搅拌装置中的驱动装置时，在图2所示出的搅拌装置的特性并非个别情况。此外，在图3中为了进一步地说明电流1、力矩M和负载力矩ML关于转数η的常规走势。刻度根据额定力矩Mn、额定电流In和额定转数％标准化。驱动装置力矩M的走势在异步电动机中具有在小转数范围中的典型的最小值。电动机电流I在宽泛的范围上与电动机力矩M成比例，但是在小转数η的范围中不成比例。负载力矩ML的走势在抵抗液体流阻的运动中随着相对速度、也就是说随着转数η 二次方地增加。由于静摩擦的原因，在转数η=0时、也就是说在搅拌器的静止状态中，负载力矩ML的值比在小转数时大。驱动装置的转数设定为此要确保电动机输入像用于克服负载力矩这样大的电流I。因而，在实际的搅拌装置上所记录的、在图2中示出的电流特征曲线20由驱动装置力矩Μ、电流I和负载力矩ML的在图3示出的走势图产生。在所述的实施例中优点特别明显，即可通过设定为具有少量能量消耗的搅拌装置运行的预先确定的转数值来实现显著的能量节约，并且同时能避免其它的难点、例如气泡形成。为了确定转数值，可以记录电流特征曲线，特别是在搅拌装置的启动阶段在实际搅拌运行之前，以及使用对电流特征曲线的评估。
权利要求
1.一种用于运行填充有介质(I)的容器(2)的搅拌装置(3)的方法，其特征在于，通过控制和评估装置(9)设定对为以少量能量消耗的搅动装置运行而预先确定并存储在存储器(11)中的、所述搅拌装置(3)的转数的值(12)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了通过所述控制和评估装置(9)预先确定为以少量能量消耗的搅拌装置运行的所述转数，在填充有所述介质(I)的所述容器(2)中设定所述搅动装置(3)的多个不同的转数值，并且确定和评估所述能量消耗的所属的特征值(10)。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，用于以少量能量消耗的搅拌装置运行的所述转数的所述值根据特征曲线(20)来预先确定，所述特征曲线表示取决于所述转数(η)的所述能量消耗的特征值。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述搅拌装置(3)的搅拌器(4)通过带有前接的变频器(8)的三相电动机(6)来驱动，并且所述电动机(6)的、所述变频器(8)示出的电流消耗(10，1)通过所述控制和评估装置(9)被评估作为所述能量消耗的特征值(10)。
5.一种具有能通过计算机执行的程序编码指令的计算机程序模块，用于在计算机上执行所述计算机程序模块时实施根据权利要求1至4中的任一项所述的方法。
6.一种计算机程序产品，特别是存储介质，具有根据权利要求5所述的能通过计算机执行的计算机程序模块。
7.一种用于执行根据权利要求1至4中任一项所述的方法的装置，所述装置具有用于填充有介质(I)的容器(2 )的搅动装置(3 )以及具有用于所述搅动装置(3 )的控制和评估装置(9)，其特征在于，所述控制和评估装置(9)设计用于，设定对为以少量能量消耗的搅动装置运行而预先确定并存储在存储器(11)中的、所述搅动装置(3)的所述转数的值(12)。
全文摘要
本发明涉及用于运行填充有介质(1)的容器(2)的搅拌装置(3)的一种方法和一种装置。通过控制和评估装置(9)来设定对为以少量能量消耗的搅动装置运行而预先确定并存储在存储器(11)中的、搅拌装置的转数的值(12)。由此在同时介质(1)充分混合良好的情况下，实现减少搅动装置(3)的能量消耗。
文档编号B01F15/00GK103212322SQ201310023299
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月22日 优先权日2012年1月23日
发明者彼得·米勒, 贝恩德-马库斯·普费菲尔 申请人:西门子公司