CN110741213B - 用于生产和储存特别是用于冰清管的可流动浆液的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于生成并在罐(22)中储存尤其可用于冰清管的结冰颗粒的可流动浆液(2)的设备,该设备包括控制***(100),控制***(100)布置成监测储罐中搅拌器(23)的运行参数OP。当基于运行参数OP的控制参数CP达到阈值CPt时,控制***开始浆液粉碎和分离或脱水循环。控制参数可表示输入到储罐(22)的累积能量。粉碎可在分离之前执行,当在处理流道中循环的浆液的感测的流变参数RP达到目标值RPt时,结束处理循环。
Description
技术领域
本发明涉及用于生产如用于例如冰清管的水冰浆液或其它结冰颗粒的浆液的***。
在本说明书中,浆液或悬浮液是通过使液体部分地结冰而生产的液体和固体颗粒的混合物,液体被认为包括例如可流动凝胶和触变产品。
背景技术
可流动的结冰浆液(通常但不一定是水冰)用于各种目的,这样的目的包括例如用于冷却食品、用于储存空调***中的能量、用于医疗以及用于冰清管,在用于冰清管时在压力作用下迫使浆液穿过管道以去除污物。通常,冰点抑制剂(例如盐、糖、柠檬酸或任何其它合适的物质)被添加到结冰之前的水或其它液体;当固体部分增加时,冰点抑制剂在剩余的液体部分中变得集中,从而抑制剩余的液体部分的冰点。这样确保了浆液保持液体部分并因此在宽的温度范围内保持可流动。
在浆液用于清洗用于输送液体产品例如食品的管道的情况下,浆液可通过使一批新的产品结冰而生产,以避免在清管操作之后需要进一步的清洁。
用于冰清管的浆液的效力主要取决于其固体部分。为了形成塞子(该塞子具有足够的壁剪切以在管壁上施加清洁动作,同时适应复杂的流道几何形状),与通常用于蓄热、食物处理或其它应用的自由流动浆液相比,用于冰清管的浆液通常将具有大体上更高的固体部分。
已知各种技术用于生产浆液,这样的技术包括刮板式表面热交换器,其中在冰晶通过刮削从冷却表面去除之前,液体通过与该表面接触而部分地结冰。已知的适合用于生产用于冰清管的水冰浆液的刮板式表面热交换器通过示例的方式在图1中示出。
针对冰清管的大量研究已在布里斯托尔大学进行,结果是发布了研究成果,其包括Ainslie发表的水工业中的E.A.冰清管(E.A.Ice Pigging in the Water Industry),2010年12月,工程学博士论文,布里斯托尔大学(可在http://ethos.bl.uk/ OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.573410获取)。
Ainslie(2010)描述了水冰浆液用于配水管道的冰清管,并在第209-230页给出了适用于该目的的浆液生产和储存***的细节。
已知的是,浆液的流动特性不仅取决于其固体部分而且取决于固体颗粒的形状和尺寸,由于冰晶生长以及固体颗粒融化或凝聚,所以浆液的流动特性随着时间而改变。如果允许浆液保持静止,则剩余的固体部分随后将逐渐凝固成刚性质量。
当浆液在使用之前的一定时间内储存在罐中时,因此通常提供搅拌器,搅拌器持续地调拌储存的浆液以使浆液维持在可流动的或均质的状态。固体部分可通过测量搅拌器的功耗或扭矩反作用来估计。
然而,“尝试预测给定混合体系(regime)的全部行为是特别困难的”(Ainslie(2010)第32页)。因此,在实践中,即使存在搅拌器,为了确保浆液具有期望的颗粒尺寸以及整体粘度和固体部分,发现必须定期通过以定时的处理循环粉碎固体颗粒并在浆液返回罐中之前去除多余的液体来复原储存的浆液。由于粉碎趋向于加速融化,所以必须频繁地重复处理循环。
举例来说,可从英国布里斯托尔SUEZ Advanced Solutions UK公司(www.ice-pigging.com)获得的AQL500冰清管机器包含带刮板式表面热交换器的浆液生成器和储罐,该储罐用于保持冰浆液,直到需要冰浆液进行清管。该机器布置成在处理循环中搅拌储存在罐中的浆液并定期使浆液循环通过流道,这样在浆液返回罐中之前复原浆液。处理循环包括高剪切泵和分离器,高剪切泵粉碎固体颗粒,分离器使包含在浆液中的一部分液体分离并使液体返回热交换器中,在热交换器中液体再次结冰并作为新鲜的浆液返回罐中。
AQL500冰清管机器的简化的管路仪表图在图2A和图2B中以两个互补部分再现。
发明内容
考虑到维持储存的浆液的流动特性的难度,本发明的一般目的在于提供一种用于生产结冰颗粒的可流动浆液并在浆液特别是用于冰清管之前储存浆液的方法和设备,该方法和设备具有更令人满意的储存体系。
因此,在本发明的各个方面,本发明提供一种如权利要求限定的、用于生产结冰颗粒的可流动浆液的方法和设备。
该新颖的设备包括:冷却装置,用于使液体部分地结冰以形成可流动浆液;罐,用于储存可流动浆液;被驱动的搅拌器,用于搅拌罐内的可流动浆液;分离器,用于在处理循环的分离阶段使储存在罐中的可流动浆液中保持的一部分液体与结冰颗粒分离;以及粉碎装置,用于在处理循环的粉碎阶段使储存在罐中的可流动浆液中的结冰颗粒粉碎。处理循环由控制***控制,控制***感测搅拌器的至少一个运行参数。控制***布置成:监测控制参数,控制参数至少基于搅拌器的感测的运行参数,以及至少响应于控制参数达到阈值而开始处理循环。
控制参数可表示运行参数的瞬间或瞬时值,使得例如当搅拌器功率或扭矩超过阈值时,可开始处理循环。
然而,更优选地,控制参数表示在参考时间段内输入到储存在罐中的可流动浆液的累积能量。在特别优选的实施例中,控制参数基于表示输入到搅拌器的功率的感测的运行参数连同在参考时间段内计算的储罐上的环境热负荷。
虽然困难在于预测在任何给定的搅拌体系下罐内的凝聚过程和晶体生长的进度,但是令人惊奇地发现:累积能量输入是具有高固体部分的储存的浆液的流动特性随着时间变化的速率的可靠预测物。因此,能够延迟处理循环,直到输入到罐的累积能量达到预定极限,但不会在从罐输送浆液时损害浆液的质量。
附图说明
进一步的更多的特定目的、特征和优点将从说明性实施例中变得明显,现在将仅通过示例的方式、在不限制权利要求的范围的情况下并参考附图来描述说明性实施例,在附图中:
图1示出了已知的用于生产水冰浆液的刮板式表面热交换器;
图2A和图2B是已知的AQL500冰清管机器的简化的管路仪表图;
图3示出了根据本发明的实施例的用于生产和储存可流动浆液的设备;以及
图4是示出图3的设备的处理循环的流程图。
具体实施方式
在多于一个附图中出现的附图标记指示在这些附图中的每一个附图中相同的或对应的部件。
在本说明书中,固体部分被认为是当通过量热法测量时固体颗粒占浆液的总体积的比例。固体部分的简单的近似值可通过咖啡壶方法获得。这两种方法在本领域中公知并例如在Ainslie(2010)中说明。
参考图3,以简化的形式示出了用于生产结冰颗粒的可流动浆液的设备,液体流道以实线示出且浆液流道以粗实线示出。设备包括控制***100,控制***100包括本领域已知的处理和存储装置,信号和控制的输入和输出中选择的一个由虚线表示。为了清楚起见,仅示出了流道和信号或控制线中的一些。当然,将理解的是在实践中,将提供额外的流道、阀、传感器和其它功能元件,所有感测的或可控制的功能元件(无论在图3中是否示出)将连接到控制***。
设备包括浆液生成器10,浆液生成器10具有冷却装置11,冷却装置11用于使液体1部分地结冰(也就是说,使一些液体结冰)以形成可流动浆液2。冷却装置11可包括图1中示出的类型的刮板式表面热交换器,刮板式表面热交换器具有热交换器护套或盘管12,热交换器护套或盘管12支承冷却剂13(例如盐水或制冷剂蒸汽)的流动并围绕大体上竖直的腔14,腔14具有入口15和出口16,入口15是用于待结冰的水或其它液体1,出口16是用于通过螺旋螺钉或钻17从腔的壁刮削的液体和固体颗粒的浆液2,而螺旋螺钉或钻17由电机18旋转地驱动。液体1从罐19供给到入口15,罐19维持腔内的恒定水头。方便地,发现钻17将对浆液施加泵送作用,该泵送作用与钻17的旋转速度和浆液的固体部分成比例,使得通过控制钻的旋转速度,具有期望的固体部分的浆液将从出口16输送。
当用于生产水冰浆液时,水3和包括处于已知浓度的冰点抑制剂的添加剂4以限定的比例混合并通过液体供给泵30供应到浆液生成器10。当用于冰清管时,优选的是,浆液具有至少40%优选地至少50%的固体部分。在特别优选的实施方式中,钻的旋转速度由控制***100基于来自液体供给温度传感器(图3未示出;图2B的51)的输入使用控制算法来控制,以实现大约55%的固体部分。
可流动浆液2从出口16通过供给管21输送到储罐22,可流动浆液2储存在储罐22中,直到需要使用。提供被驱动的搅拌器23以用于搅拌罐内的可流动浆液,搅拌器23包括一个或多个搅拌器元件(通常是旋转叶片)24,搅拌器元件24由一个或多个电机25旋转地驱动。控制***100布置成控制搅拌器23的电机25并给搅拌器23的电机25供电,以使搅拌器元件24连续地或间歇性地以恒定的或可变的速度旋转,这样不仅反映供应给电机的功率而且反映罐中的浆液的质量和粘度。增加的质量或粘度将施加更大的扭矩反作用并因此降低搅拌器速度或增加电机的功耗。例如当目标体积的液体已输送到浆液生成器10时,或者当如例如通过支撑罐22的称重传感器26测量的目标质量的浆液存在于储罐22中时,可停止生成浆液。
控制***包括用于感测搅拌器的至少一个运行参数OP的装置,运行参数OP可以是例如搅拌器电机25的功耗和/或速度,和/或当搅拌器元件24由电机旋转时搅拌器元件24的扭矩反作用。在任一种情况下,将领会的是,运行参数OP表示输入到搅拌器的功率。如果在参考时间段内感测,则运行参数OP因此表示在参考时间段内输入到搅拌器并因此输入到储存在罐中的浆液2的累积能量。合适的感测装置在本领域中是公知的,并可包括例如电机控制器或功率监测电路或响应于搅拌器轴扭矩的转换器。
控制***构造成监测控制参数CP,以及至少响应于控制参数达到阈值CPt而开始处理循环。阈值CPt可以是固定的或可变的,并可凭经验确定或通过***参数进行计算来确定,且可存储在控制***100的存储器内。因此,在正常运行时,不执行处理循环,直到控制参数CP达到阈值CPt。(当然,控制***可构造成提供可选的运行模式,在该可选的运行模式下,响应于例如来自计时器或手动控制的另一开始信号,可以可选地执行处理循环。)
控制参数CP至少基于搅拌器的感测的运行参数OP。控制参数CP可以仅是运行参数OP,或者可基于运行参数OP可选地连同其它输入通过算法而生成,这样的其它输入例如是储存在罐中的浆液的体积或质量(例如,如通过称重传感器26测量的)、电机速度或电源电压等。
在简单的实施方式中,阈值CPt可以是搅拌器的阈值功率输入或扭矩反作用,其或者是瞬时值,或者是例如以数秒或数分钟测量的限定的时间段内的平均值。在这种情况下,当功率输入或扭矩反作用达到阈值,搅拌器上增加的负荷反映储存在罐中的浆液的粘度增加时,可开始处理循环。
令人惊奇地,即使在该简单的实施方式中,储存在罐中的浆液在储存一段时间之后在不复原的情况下的质量对于许多实际的冰清管场景而言仍然是可接受的。通过更不频繁地且响应于浆液的实际状况(尤其反映环境温度和特定使用情况的其它不可预测的参数)来执行处理循环,减少了在一定时间段内输入到储存的浆液的总能量,使得浆液生成和储存过程变得更节能。
然而,储存的浆液的粘度将不仅反映融化而且反映其它过程,例如与融化同时发生的晶体生长和凝聚。此外,仅部分地取决于搅拌器和罐设计,储存在罐内的浆液可不是均质的,而是可形成一个或多个离散体,这些离散体或多或少地不可预测地与搅拌器相互作用。因此,搅拌器元件24的瞬时扭矩反作用可以复杂或者与储存在罐内的浆液的质量稍微弱地相关。
令人惊奇地发现,在浆液质量与输入到储罐的累积能量之间存在相对更强的相关性,使得通过响应于在从最后一个处理循环或罐的初始填充开始的参考时间段内输入到罐的测量的累积能量而开始处理循环,从罐输送的浆液的质量可有利地维持在更窄的极限内。
在这种情况下,控制参数CP计算为参考时间段内的累积值,表示在参考时间段内输入到储存的浆液的累积能量。搅拌器的运行参数OP(无论测量为扭矩反作用、电机电枢电流、和/或另一参数或一组相关参数)将表示输入到搅拌器的功率,并因此当在一定时间段内测量时表示输入到搅拌器的能量。
控制参数基于在参考时间段内搅拌器的感测的运行参数可选地与一个或多个额外参数的组合。特别优选的是,使控制参数CP基于搅拌器的运行参数OP与液体1或可流动浆液2的第一温度T1和罐外部的环境温度T2之间的温差ΔT的组合。第一温度T1可通过第一温度传感器27在例如流道中或(如图所示)储罐22中的任何方便点测量。环境温度T2可通过储罐22外部的第二温度传感器28测量。
在实践中,温差还可基于传热系数U可选地与储存的浆液的体积或质量的组合来计算,传热系数U如通过实验数据分析确定的反映储罐22的几何形状、容量和其它特性,储存的浆液的体积或质量可由称重传感器26的输出指示。参考图4,控制参数CP可在参考时间段开始时重置为零(步骤60),然后在步骤61通过在连续的时间增量内增加其初始值而迭代地重新计算,直到达到阈值CPt,这标记为处理循环开始时的粉碎阶段(步骤62),该粉碎阶段结束了参考时间段。CP的每个增量可使用如下所示的简化公式计算,其中AE是在相应的时间增量内基于感测的运行参数OP输入的搅拌器能量:
CP=AE+U(T2-T1)
设备可包括至少一个浆液泵31,浆液泵31方便地为如图所示的由电机32驱动的螺杆泵,螺杆泵将储存的浆液从罐的出口29泵送到阀33,阀33由控制***100控制以将浆液2引导到最终出口34或者引导浆液2循环通过处理流道并返回罐中,最终出口34可连接到待清洗的外部管道。在从最终出口34排放浆液之后,阀33可构造成将来自入口43的高体积流量的液体1输送到最终出口34,以迫使浆液通过管道进行清管。
处理流道穿过分离器35,分离器35可形成为多孔管、封装在具有液体出口36的外壳体内。在使用时,通过浆液泵31施加的压力迫使液体1通过多孔管从浆液2离开而进入壳体内。阀37可由控制***100操作,以选择性地将出口36连接到液体泵30,液体泵30将分离的液体1通过单独的液体阀(Vsl)38输送到浆液生成器10以重新结冰并返回罐22中,但是如果愿意,当然可排出液体1而废弃掉。
阀39可由控制***100操作,以选择性地引导流经分离器35的多孔管的浆液直接返回罐22中,或者引导流经分离器35的多孔管的浆液通过粉碎装置40而返回罐中,粉碎装置40可包括高剪切泵,高剪切泵由电机41驱动,电机41也由控制***100控制。
在处理循环期间,通过浆液泵31使储存在罐22中的浆液2循环通过分离器35和粉碎装置40中的每一个并返回罐22中,来处理储存在罐22中的浆液2。分离器在分离(例如脱水)阶段使浆液2中保持的一部分液体1与结冰颗粒分离,而粉碎装置在粉碎阶段使结冰颗粒粉碎以获得目标颗粒尺寸(例如大约3mm)。
通过分离器和粉碎装置的循环可在单独穿过流道时同时或顺序进行,使得分离阶段和粉碎阶段同时发生。
然而,优选地,控制***布置成以粉碎阶段开始处理循环,也就是说,粉碎阶段在分离阶段之前开始,且优选地在分离阶段开始之前结束。进一步优选地,储存在储罐22中的浆液中的大多数或基本上全部浆液在步骤62(图4)穿过粉碎装置40并返回罐中,以在步骤63开始分离阶段之前完成粉碎阶段。
进一步优选地,控制***布置成感测浆液的流变参数RP,以在粉碎阶段62之后开始分离阶段63,以及在步骤66至少响应于感测的流变参数RP达到阈值RPt而结束分离阶段并因此结束处理循环。
在本说明书中,流变参数RP是指示浆液2的流动特性的参数。
当从包含处于精确预定浓度的已知冰点抑制剂的液体1生成浆液2时,浆液的固体部分将与其温度成比例并因此可通过感测浆液的温度来计算。然而,在水冰浆液具有50%或更大的固体部分的情况下,当盐用作冰点抑制剂时,1℃的温度变化将对应于固体部分的大约12%的变化,或者针对不太有效的冰点抑制剂例如糖或柠檬酸,1℃的温度变化将对应于固体部分的高达30%的变化。因此,计算的固体部分对于温度测量的不精确性高度敏感。
还已知的是,通过测量储罐中搅拌器的功耗或扭矩反作用来估计固体部分。然而,如上面参考控制参数CP讨论的,浆液和搅拌器之间的相互作用可能不提供浆液流动特性的可靠指示。
与之对比,发现当浆液循环通过流道时,如例如通过浆液泵的扭矩或功耗测量的流阻或者流道的限定部分上的压降将反映颗粒尺寸和固体部分,但是对浆液的温度或化学成分不敏感。因此,优选的是,泵送浆液离开储罐、穿过流道并返回罐中,并当浆液流经流道时测量流变参数RP。
因此,优选地,流变感测装置布置在可流动浆液的流道中,以感测在处理循环期间循环通过流道的可流动浆液的流变参数RP。
在示出的示例中,流变感测装置包括压力传感器42,当浆液泵31以恒定的速度旋转时或者当控制***感测其电机32的扭矩和/或速度和/或输入到其电机32的功率时,压力传感器42感测流变参数RP作为流道中的可流动浆液2的压力。当浆液在分离阶段期间循环通过流道时,方便地执行感测,但是可在粉碎阶段期间、在单独的感测阶段或者甚至通过单独的流道执行感测。在可选的布置中,流变参数RP可基于例如浆液泵电机32的扭矩或输入到浆液泵电机32的功率,或者基于沿着流道的预定部分间隔开的两个压力传感器之间的压降。
在示出的实施例中,控制***包括PID控制器101,PID控制器101响应于感测的电机扭矩或浆液泵31的功率输入而调节单独的液体阀(Vsl)38,以控制分离器35的壳体内分离的液体的压力并因此控制从流经其多孔管的浆液2提取液体1的比率。
再次参考图4,单独的液体阀(Vsl)38也由控制***操作,以通过在处理循环期间在步骤64定期关闭单独的液体阀(Vsl)38而中断来自分离器35的液体1的流动,来控制来自分离器的单独的一部分液体1的流动。当单独的液体阀(Vsl)38关闭时,在步骤65感测传感器42处的压力作为流变参数RP,使得分离器处的压降不影响流变参数RP的测量。当然,另一阀例如阀37可以可选地用于该目的。
当然,将理解的是,浆液的流阻尤其反映其固体部分和其颗粒尺寸。此外,粉碎阶段表示能量输入并因此加速融化。因此,有利地,通过在完成粉碎阶段之后测量流变参数RP,流变参数RP提供处于目标颗粒尺寸的固体部分的指示,使得当达到阈值RPt时,可在不进一步融化的情况下结束处理循环。
该方法提供流变参数的精确的且可重复的测量,流变参数可靠地指示所使用的浆液(特别是具有50%或更多固体部分的浆液)的质量,其中浆液的质量关键地取决于其固体部分和颗粒尺寸,例如当浆液用于管道的冰清管时,浆液的质量作为壁剪切的关键决定因素。然而,通过依赖于积极的泵送循环来测量流变参数RP,方法必然需要来自浆液泵的能量输入以执行测量,这样加速融化过程。为此,方法可被认为与更被动的方法相比不节能,更被动的方法例如从搅拌器扭矩或功率输入获得流变参数RP。
然而,通过延迟开始处理循环(并因此延迟开始泵送循环,在泵送循环期间测量流变参数RP)直到达到控制参数阈值CPt,最小化处理循环的频率并因此最小化处理循环的净能量输入。在其优选的实施例中,该新颖的方法因此表示总能量效率的净增加,尽管当与更被动的储存体系相比时导致能量成本。
现在参考图2A和图2B,已知的浆液生成和储存设备可适于通过通常如上所述的控制***(未示出)操作,其中相同的元件由相同的附图标记表示。在示出的示例中,存在成双的搅拌器元件24和并联布置的两个浆液生成器10,连同存在有方便管道清洁的清洁泵50、辅助流道和额外的阀,以及额外的功能元件例如液位传感器52。为了便于说明,***以两部分示出,这两部分如(a)、(b)、(c)和(d)处所示的连接在一起。将理解的是,还可存在上述的***的其它功能元件,尽管未在图2A和图2B中示出。
总之,实施例提供一种用于生成并在罐中储存尤其可用于冰清管的结冰颗粒的可流动浆液的设备。控制***布置成监测储罐中搅拌器的运行参数,以及当基于运行参数的控制参数达到阈值时,控制***开始浆液粉碎和分离或脱水循环。控制参数可表示输入到储罐的累积能量。粉碎可在分离之前执行,当在处理流道中循环的浆液的感测的流变参数达到目标值时,结束处理循环。
在可选的实施例中,浆液泵可布置成给浆液施加剪切作用,使得浆液泵用作粉碎装置。然而,优选的是,提供专用的粉碎机构例如如图所示的高剪切泵,连同提供有浆液泵,该浆液泵针对其使浆液运动通过流道的主要功能进行优化。由浆液泵引起的压力有利地促进有效的液体分离和感测的流变参数的精确测量。
在可选的实施例中,粉碎和分离可在单次操作中顺序地发生,在这种情况下,粉碎装置可布置在流道中、位于分离器前方。可选地,粉碎阶段和分离阶段可以可选地使用单独的浆液泵和单独的流道独立地执行或者作为并行过程同时执行。可选地,粉碎过程和分离过程中的一个或这两个过程可在储罐内执行。
冷却装置可包括如本领域已知的任何合适的布置,以无论通过蒸汽压缩或其它制冷循环、通过与液体或气态制冷剂直接或间接接触、或者以任何其它方式而用于从液体1提取热量。粉碎装置不需要是泵,而是可包括如本领域已知的任何功能布置,以无论通过研磨或其它直接机械作用或其它方式而用于减小浆液中结冰颗粒的尺寸。感测装置可包括任何转换器或用于提供指示目标参数的值的输出的其它设备,无论它形成诸如电机控制器或电源布置的另一设备的一部分或者形成为单独的设备。
可选地,处理循环可响应于除了阈值CPt之外的进一步的参数而开始。例如,可能优选的是,设置必须在连续的处理循环之间流逝的最小时间段,在这种情况下,处理循环还可取决于计时器输入。
在权利要求的范围内的许多进一步可能的修改对于本领域技术人员而言将是明显的。
在权利要求中,在括号中提供参考字符和附图标记以便于理解,其并不应该解释成对特征进行限制。
Claims (13)
1.一种用于生产结冰颗粒的可流动浆液(2)的设备,所述设备包括:
冷却装置(11),用于使液体(1)部分地结冰以形成所述可流动浆液;
罐(22),用于储存所述可流动浆液;
被驱动的搅拌器(23),用于搅拌所述罐内的所述可流动浆液;
分离器(35),用于在处理循环的分离阶段(63)使储存在所述罐中的所述可流动浆液中保持的所述液体的一部分液体与所述结冰颗粒分离;
粉碎装置(40),用于在所述处理循环的粉碎阶段(62)使储存在所述罐中的所述可流动浆液中的所述结冰颗粒粉碎;以及
控制***(100),用于控制所述处理循环;
其中,所述控制***包括用于感测所述搅拌器(23)的至少一个运行参数(OP)的装置;以及其特征在于,
所述控制***构造成:
-监测控制参数(CP),其中所述控制参数至少基于所述搅拌器的感测的运行参数(OP),以及
-至少响应于所述控制参数达到阈值(CPt)而开始所述处理循环;其中,
所述搅拌器的感测的运行参数(OP)表示输入到所述搅拌器的功率,以及
所述控制参数(CP)表示在参考时间段内输入到储存在所述罐(22)中的所述可流动浆液(2)的累积能量;以及
所述控制参数至少基于在所述参考时间段内所述搅拌器的感测的运行参数。
2.根据权利要求1所述的设备,其中:
所述控制***(100)进一步包括第一温度传感器(27)和第二温度传感器(28),所述第一温度传感器(27)和第二温度传感器(28)布置成分别感测所述液体或可流动浆液的第一温度(T1)和所述罐外部的环境温度(T2);以及
所述控制参数(CP)至少基于在所述参考时间段内所述搅拌器(23)的感测的运行参数(OP)和所述第一温度与环境温度之间的温差(ΔT)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备,其中,所述控制***布置成以所述粉碎阶段(62)开始所述处理循环。
4.根据权利要求3所述的设备,其中,所述控制***布置成在所述粉碎阶段(62)之后开始所述分离阶段(63),以及
至少响应于所述可流动浆液(2)的感测的流变参数(RP)达到阈值(RPt)而结束所述分离阶段。
5.根据权利要求4所述的设备,所述设备包括至少一个浆液泵(31),所述至少一个浆液泵用于在所述处理循环中使储存在所述罐中的所述可流动浆液循环通过所述分离器(35)和所述粉碎装置(40)中的每一个并返回所述罐(22)中;并且其中
流变感测装置(42)布置在所述可流动浆液的流道中,以感测在所述处理循环期间循环通过所述流道的所述可流动浆液的流变参数。
6.根据权利要求5所述的设备,其中,所述流变参数(RP)是所述流道中的所述可流动浆液的压力。
7.根据权利要求6所述的设备,其中,单独的液体阀(38)布置成控制所述液体(1)的所述一部分液体从所述分离器(35)的流动,以及
所述控制***布置成在所述处理循环期间定期关闭所述单独的液体阀以及当所述单独的液体阀关闭时感测压力。
8.一种用于生产结冰颗粒的可流动浆液(2)的方法,所述方法包括:
使液体(1)部分地结冰以形成所述可流动浆液;
在罐(22)中储存所述可流动浆液;
给搅拌器(23)供应动力以搅拌所述罐内的所述可流动浆液;以及
在处理循环期间处理储存在所述罐中的所述可流动浆液,包括:
在所述处理循环的粉碎阶段(62)期间使储存在所述罐中的所述可流动浆液中的所述结冰颗粒粉碎,以及
在所述处理循环的分离阶段(63)使储存在所述罐中的所述可流动浆液中保持的所述液体的一部分液体与所述结冰颗粒分离;
其中,所述方法进一步包括:
感测所述搅拌器的至少一个运行参数(OP),
监测控制参数(CP),其中所述控制参数至少基于所述搅拌器的感测的运行参数,以及
至少响应于所述控制参数达到阈值(CPt)而开始所述处理循环;并且其中,
所述搅拌器的感测的运行参数(OP)表示供应给所述搅拌器的功率,以及
所述控制参数(CP)表示在参考时间段内输入到储存在所述罐中的所述可流动浆液的累积能量,以及
所述控制参数至少基于在所述参考时间段内所述搅拌器的感测的运行参数。
9.根据权利要求8所述的方法,所述方法包括:
感测所述液体或可流动浆液的第一温度(T1)和所述罐外部的环境温度(T2);其中
所述控制参数(CP)至少基于在所述参考时间段内所述搅拌器的感测的运行参数(OP)和所述第一温度与环境温度之间的温差(ΔT)。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的方法,其中,以所述粉碎阶段(62)开始所述处理循环。
11.根据权利要求10所述的方法,所述方法包括:
感测所述可流动浆液的流变参数(RP),
在所述粉碎阶段(62)之后开始所述分离阶段(63),以及
至少响应于感测的流变参数达到阈值(RPt)而结束所述分离阶段。
12.根据权利要求11所述的方法,所述方法包括:
在所述处理循环中使储存在所述罐中的所述可流动浆液循环通过分离器(35)和粉碎装置(40)中的每一个并返回所述罐中;以及
感测在所述处理循环期间循环通过流道的所述可流动浆液的所述流变参数(RP)。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述流变参数(RP)感测为所述流道中的所述可流动浆液的压力。
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EP3845609A1 (en) | 2020-01-06 | 2021-07-07 | SUEZ Groupe | Coating comprising a sol-gel matrix for pipes in a water distribution network and corresponding method |
JP7441651B2 (ja) | 2020-01-08 | 2024-03-01 | ホシザキ株式会社 | 製氷機 |
CN113546552A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-10-26 | 北京住总集团有限责任公司 | 一种泥浆搅拌装置 |
CN113625606B (zh) * | 2021-08-11 | 2022-11-15 | 上海秉越电子仪器有限公司 | 一种医用无尖刺冰泥制作控制*** |
CN117109212B (zh) * | 2023-10-10 | 2024-06-21 | 广州冰泉制冷设备有限责任公司 | 一种基于桃酥式制冰机的不同酥脆程度控制方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3525230A (en) * | 1966-01-07 | 1970-08-25 | Atomic Energy Authority Uk | Sized crystal classification |
CN101300995A (zh) * | 2007-05-11 | 2008-11-12 | 三菱电机株式会社 | 盐水混合雪泥状冰的制造方法及制造装置 |
CN103649748A (zh) * | 2011-03-14 | 2014-03-19 | 布瑞威利私人有限公司 | 冰激凌制造机 |
CN203936084U (zh) * | 2013-12-25 | 2014-11-12 | 天津大学 | 一种管道的清洗设备 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2699045A (en) * | 1950-04-28 | 1955-01-11 | Bradford E Bailey | Method of manufacturing ice |
US3194540A (en) * | 1961-07-28 | 1965-07-13 | Liberty Nat Bank And Trust Com | Homogenizing apparatus |
US3521458A (en) * | 1967-07-19 | 1970-07-21 | Air Reduction | Apparatus for making hydrogen slush using helium refrigerant |
US3933001A (en) * | 1974-04-23 | 1976-01-20 | Airco, Inc. | Distributing a carbon dioxide slurry |
US4401449A (en) * | 1982-04-29 | 1983-08-30 | Refrigeration Engineering Corporation | Slush ice maker |
US5005364A (en) * | 1990-02-07 | 1991-04-09 | Nelson William R | Apparatus for and method of making and delivering slush ice |
CA2143465C (en) * | 1995-02-27 | 2007-05-22 | Vladimir Goldstein | Ice slurry delivery system |
US20010041210A1 (en) * | 1995-03-08 | 2001-11-15 | Michael Kauffeld | Method and a refrigerating apparatus for making a slush ice |
US5708197A (en) * | 1996-05-07 | 1998-01-13 | Polymer Processing Institute | Helical barrel rheometer |
EP1384036B1 (en) * | 2001-03-27 | 2005-01-26 | Skaginn HF | A method and apparatus for producing fluid ice |
JP4619408B2 (ja) * | 2005-04-25 | 2011-01-26 | 株式会社前川製作所 | スラッシュ流体の製造方法及び製造装置 |
EP1993373B1 (en) * | 2006-02-07 | 2013-06-05 | IMI Vision Limited | Ice slurry machine |
US8505315B2 (en) * | 2008-04-15 | 2013-08-13 | Uchicago Argonne, Llc | Enhanced integrated operation blender based sterile medical ice slurry production device |
US9951496B2 (en) * | 2011-03-18 | 2018-04-24 | Susanne F. Vaughan | Systems and methods for harvesting natural gas from underwater clathrate hydrate deposits |
RU2685191C2 (ru) * | 2013-10-30 | 2019-04-16 | Нестек С.А. | Машина и система для управляемого приготовления охлажденного пищевого продукта с аэрированной или взбитой текстурой |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3525230A (en) * | 1966-01-07 | 1970-08-25 | Atomic Energy Authority Uk | Sized crystal classification |
CN101300995A (zh) * | 2007-05-11 | 2008-11-12 | 三菱电机株式会社 | 盐水混合雪泥状冰的制造方法及制造装置 |
CN103649748A (zh) * | 2011-03-14 | 2014-03-19 | 布瑞威利私人有限公司 | 冰激凌制造机 |
CN203936084U (zh) * | 2013-12-25 | 2014-11-12 | 天津大学 | 一种管道的清洗设备 |
Also Published As
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