DE2340490C2

DE2340490C2 - Verfahren zum Steuern der Feuchte von Tabak und Steuerungsanordnung eines Trockners für Tabak

Info

Publication number: DE2340490C2
Application number: DE2340490A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 2077 Trittau Broscheit; Peter 2084 Rellingen Schwarz; Waldemar Dipl.-Phys. 2000 Hamburg Wochnowski
Original assignee: Hauni Werke Koerber and Co KG
Current assignee: Koerber AG
Priority date: 1973-08-10
Filing date: 1973-08-10
Publication date: 1985-01-24
Also published as: IT1019790B; FR2239955B3; DE2340490A1; US3985145A; GB1475600A; FR2239955A1

Description

a) die Feuchte des Tabaks selbsttätig gemessen und bei Feuchteänderung ein der Abweichung des Meßwertes von einem Sollwert entsprechendes Regelabweichungssignal gebildet wird, das eine Änderung des Gasstromes steuert,

b) »'.Abhängigkeit von dieser Änderung ein zeitlich unverzögertes erstes Steuersignal gebildet wird, welches das zweite Konditionierungsmedium zu einer Beeinflussung des Tabaks in derselben Richtung wie der Gasstrom steuert und

c) die Änderung des Gasstromes entsprechend der Zeitkonstante des zweiten Konditionierungsmediums rückgängig gemacht wird, wobei sich das erste Steuersignal ebenfalls entsprechend ändert,

dadur b gekennzeichnet, daß die Augenblickswerte des Regelabweichungssignals summiert werden und dabei ein der Summe über die Zeit entsprechendes zweites Steuersignal gebildet wird, welches das zweite Konditionitrungsmedium zusätzlich und in derselben Richtung wie das erste Steuersignal steuert, und daß nach jedem Erreichen der Ausgangsgröße des Gasstromes das zweite Steuersignal das zweite Konditionierungsmedium allein auf seiner erreichten Einstellung hält

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Trocknen des Tabaks das erste Konditionierungsmedium Heißgas, vorzugsweise Heißluft, ist, die direkt auf den Tabak einwirkt, während das zweite Konditionierungsmedium über eine •Begrenzungsfläche auf den Tabak einwirkt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißluft im Gegenstrom zum Tabak geführt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tabak an der erwärmten Begrenzungsfläche entlanggefördert wird, wobei er Wärme aufnimmt.

5. Steuerungsanordnung eines Trockners für Tabak oder ein anderes rauchfähiges Gut der tabakverarbeitenden Industrie, mit einem ersten Wärmeträger in Form eines in seinem Stellbereich beschränkten, auf den Tabak unmittelbar einwirkenden Heißgasstromes, vorzugsweise eines Heißluftstromes, mit geringerer Zeitkonstante und mit einem einen weiten Stellbereich aufweisenden zweiten Wärmeträger, der über eine Trocknerwand auf den Tabak einwirkt und eine größere Zeitkonstante hat, mit einem Meßwertgeber für den Feuchtegrad des getrockneten Tabaks, der zur Bildung eines Regelabweichungssignals durch Vergleich mit einem Sollwert mit einem Vergleichsglied verbunden ist, wobei das der Regelabweichung entsprechende infolge einer Änderung der Feuchte des Tabaks gebildete Ausgangssignal des Vergleichsgliedes zeitlich unverzögert einem Stellglied für den Heißluftstrom zugeführt ist, und mit einem Signalgeber, der ein der Änderung des Heißluftstromes entsprechendes Signal abgibt, das einer mit einem Sollwertgeber verbundenen Vergleichsstelle zuführbar ist, die mit einem Stellglied für den zweiten Wärmeträger in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, iaß ein von der Vergleichsstelle (34) abgegebenes Differenzsignal einem Proportional-Integral-Glied (37) zugeführt ist, dessen Ausgangssignal einen unverzögerten Proportional-Anteil des Differenzsignals und einen sich entsprechend der Größe und dem Vorzeichen des ,Differenzsignals zeitlich ändernden Integral-Anteil aufweist und das dem Stellglied (41) für den zweiten Wärmeträger zugeführt ist

6. Steuerungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß das Stellglied für den Heißluftstrom als die Menge der Heißluft steuernde Klappe (24) ausgebildet ist der ein Signalgeber (33) zugeordnet ist der ein von der Klappenstellung abhängiges Signal abgibt

7. Steuerungsanordnung nach Anspruch 5 und/ oder 6, dadurch gekennzeichnet daß das Ausgangssignal des Proportional-Integral-Gliedes (37) als Führungsgr£3e einem Dampfdruck-Regeikreis (38) für die Erwärmung der Trocknerwände (42) zugeführt ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Feuchte von Tabak oder einem anderen rauchfähigen Gut der tabakverarbeitsnden Industrie, mit einem ersten Konditionierungsmedium in Form eines in seinem Stellbereich beschränkten Gasstromes, vorzugsweise Luftstromes, mit geringerer Z^tkonstante und mit einem einen weiten Stellbereich aufweisenden zweiten Konditionierungsmedium mit größerer Zeitkonstante, bei welchem Verfahren

b) in Abhängigkeit von dieser Änderung ein zeitlich unverzögertes erstes Steuersignal gebildet wird, welches das zweite Konditionierungsmedium zu einer Beeinflussung des Tabaks in derselben Richtung wie der Gasstrom steuert und

c) die Änderung des Gasstromes entsprechend der Zeitkonstante des zweiten Konditionierungsmediums rückgängig gemacht wird, wobei sich das erste Steuersignal ebenfalls entsprechend ändert.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Steuerungsanordnung eines Trockners für Tabak oder ein anderes rauchfähiges Gut der tabakverarbeitenden Industrie, mit einem ersten Wärmeträger in Form eines in seinem Stellbereich beschränkten, auf den Tabak unmittelbar einwirkenden Heißgasstromes, vorzugsweise eines Heißluftstromes, mit geringerer Zeitkonstante und mit einem einen weiten Stellbereich aufweisenden zweiten Wärmeträger, der über eine Trocknerwand auf den Tabak einwirkt und eine größere Zeitkonstante hat, mit einem Meßwertgeber für den Feuchtegrad des gctrock-

neten Tabaks, der zur Bildung eines Regelabweichungssignals durch Vergleich mit einem Sollwert mit einem Vergleichsglied verbunden ist, wobei dasder Regelabweichung entsprechende infolge einer Änderung der Feuchte des Tabaks gebildete Ausgangssignal des Vergleichsgliedes zeitlich unverzegert einem Stellglied für den Heißluftstrom zugeführt ist, und mit einem Signalgeber, der ein der Änderung des Heißluftstromes entsprechendes Signal abgibt, das einer mit einem Sollwertgeber verbundenen Vergleichsstelle zuführbar ist, die mit einem Stellglied für den zweiten Wärmeträger in Verbindung steht

Ein Verfahren und eine Steueranordnung zum Ausüben eines Verfahrens gemäß vorstehender Gattung ist durch die DE-OS 20 19 369 bekannt Dort ist ein Trommeltrockner gezeigt, bei dem mit geregelter (langsamer) Wandheizung und geregelter (schneller) Heißluft bei Feuchteschwankungen des Tabaks sowohl Heißluft als auch Wandheizung gesteuert werden. Eine Feuchteänderung des Tabaks löst eine entsprechende Temperaturänderung der Heißluft aus, die erfaßt wird und eine entsprechende Änderung des Dampfdruckes d^r Wandheizung auslöst Die Änderung der Wandheizung wird erfaßt und löst nun eine entsprechende Zurücknahme der Änderung der Heißlufttemperatur aus.

Bei dem betreffenden Trommeltrockner ist das Erfassen der Wandtemperatur an der umlaufenden Trommel problematisch.

Auch hat es sich gezeigt, daß bei dem betreffenden Trockner die Tabakfeuchte langfristige Schwankungen aufwies.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Steuerungsprinzip für einen Trockner derart weiterzuentwickeln, daß die bei der Erfassung der Wandtemperatur auftretenden Schwierigkeiten gelöst werden und eine exakte Regelung der Tabakfeuchte erreicht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Augenblickswerte des Regelabweichungssignals summier» werden und dabei ein der Summe über die Zeit entsprechendes zweites Steuersignal gebildet wird, welches das zweite Konditio...crungsmedium zusätzlich und in derselben Richtung wie das erste Steuersignal steuert, und daß nach jedem Erreichen der Ausgangsgröße des Gasstromes das zweite Steuersignal das zweite Konditionierungsmedium allein auf seiner erreichten Einstellung hält. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern der Feuchte von Tabak zeichnet sich nicht nur durch ein« genaue und von Schwankungen befreite Regelung der Tabakfeuchte aus, es umgeht darüber hinaus die bislang bestehenden Probleme bei der Erfassung der Wandtemperatur des Trockners, weil eine solche Erfassung bei dem Verfahren gemäß der Erfindung nicht nötig ist.

Die Erfindung eignet sich besonders für Trocknungsprozesse, bei denen das erste »schnelle« Konditionierungsmedium ein direkt auf den Tabak einwirkender gasförmiger Wärmeträger, ζ. Β. Heißgas, vorzugsweise Heißluft, ist, während das zweite Konditionierungsmedium ein trägerer Wärmeträger, ζ. B. Dampf oder ein Brenngas, ist, der über eine mit dem Tabak mechanisch in Kontakt kommende Begrenzungsfläche eines Trockners wirkt. Die Heißluft ist vorteilhaft im Gegenstrom zum Tabak geführt, der entlang der Begrenzungsfläche gefördert wird.

Die eingangs genannte Steuerungsanordnung, die insbesondere zum Ausüben des vorbeschriebenen Verfahrens geeignet ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Vergleichsstelle abgegebenes Differenzsignal einem Proportional-Integral-Glied zugeführt ist, dessen Ausgangssignal einen unverzögerten Proportional-Anteil des Differenzsignals und einen sich entsprechend der Größe und dem Vorzeichen des Differenzsignals zeitlich ändernden Integral-Anteil aufweist und das dem Stellglied für den zweiten Wärmeträger zugeführt ist Ein Stellglied für die Heißluft kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als die Menge der Heißluft steuernde Klappe oder Ventil ausgebildet sein, der ein Signalgeber zugeordnet ist der ein von der Klappen- bzw. Ventilstellung abhängiges Signal abgibt Das Aasgangssignal des Proportional-Integral-Gliedes kann als Sollwert einem Dampfdruckregelkreis für die Erwärmung der Trocknerwände zugeführt sein. In diesem Fall ist das Ausgangssignal nur Führungsgröße; der unterlagerte Dampfdruckregelkreis mit einem Istv/ertgeber für den tatsächlichen Dampfdruck sorgt dafür, daß der Dampfdruck und damit die Wandtemperatur des Trockners, insbesondere eines Trommeltrockner* der Führungsgröße folgt.

Die Erfindung wird anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert
Ein Trocknungsförderer 1 ist als Trocknungstrommel 2 ausgebildet die mit zwei Laufringen 3 und 4 auf Rollen 6 bzw. 7 gelagert und von einem auf die Rollen 6 wirkenden elektrischen Antriebsmotor 8 zu einer Drehbewegung antreibbar ist Zum Zufördern von feuchtem, also zu trocknenden Tabak 9 dient ein Förderband 11, das über einer stationären Einlaßrutsche 12 endet Zum Abfördern des getrockneten Tabaks 13 dienen eine stationäre Auslaßrutsche 14, eine Schwingförderrinne 16 und ein Förderband 17.

Die Trocknungstrommel 2 hat zwei Konditionierungsmedien in Form von zwei Wärmeträgern:

einen ersten Wärmeträger in Form eines Heißgases, in dem Ausführungsbeispiel speziell Heißluft, die an einem Einlaß 18 in die Trocknungstrommel 2 eingeführt, in der Trocknungstrommel 2 im Gegenstrom zum Tabak geführt und an einem Auslaß 19 aus der Trocknur.gstrommel herausgeführt ist Ein Ventilator 21 sorgt für die Aufrechterhaltung der Heißluftströmung. Zur Erzeugung der Heißluft dient ein (z. B. elektrisches) Heizregister 22, von dem die von einem Ventilator 23 angesaugte Luft erwärmt wird. Zum Steuern dec Heißlufttemperatur (die Menge hält man nach Möglichkeit konstant) dient ein Stellglied in Form einer sogenannten Falschluftklappe 24 in einer Leitung 26, die von einem Stellantrieb 27 verstellbar ist. Je weiter die Falschluftklappe 24 geöffnet wird, desto mehr sinkt die Temperatur des Mischluf tstrornes, der aus durch das Heizregister 22 erwärmter Heißluft und durch die Klappenöffnung s'rönir.der Frischluft besteht. Das Stellglied 24 und sein Stellantrieb 27 sind Teil einer Steuerungsanordnung, die außerdem einen Meßwertgeber 28 für den Feuchtegrad des getrockneten Tabaks 13 aufweist. Der Meßwertge ber ist von bekanntem Typ und erlaubt die Tabakfeuchte mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Das Ausgangssignal des Meßwertgebers 28 steuert einen unterlagerten Regelkreis 25 für die Temperatur der Heißluft. Hierzu ist das Ausgangssignal des Meßwertgebers 38 einer Vergleicherstelle 29 zugeführt, die außerüem ein Signal von einem als Potentiometer 31 ausgebildeten Sollwertgeber erhält

Das von der Vergleicherstelle abgegebene der Regelabweichung entsprechende Signal ist als Führungsgröße einem Vergleichsglied 30 zugeführt, das außerdem ein Signal von einem Meßwertgeber 35 für die Tempe-

ratur der der Trocknungstrommel 2 zugeführten Heißluft erhält Dieser Meßwertgeber kann ein an sich bekannter temperaturempfindlicher Halbleiter vom PTC- oder NTC-Typ sein.

Die Regelabweichung des unterlagerten Temperaturregelkreises ist einem Verstärker 32 für den Stellantrieb 27 der Klappe 24 zugeführt. Mit dem Stellantrieb ist ein Signalgeber in Form eines Potentiometers 33 gekoppelt, der ein von der Verstellung der Klappe 24 abhängiges elektrisches Signal abgibt, das einer Vergleichsstelle 34 zugeführt ist. Anstelle eines von der Klappenstellung abhängigen Signals kann auch ein von der Regelabweichung, die ja die Klappenverstellung steuert, direkt abhängiges Signal der Vergleichsstelle 34 zugeführt sein. Der Vergleichsstelle 34 ist von einem als Potentiometer 36 ausgebildeten Sollwertgeber ein weiteres Signal zugeführt. Das der Differenz beider Signale entsprechende Ausgangssignai der Vergieichssteiie 34 ist dem Eingang a eines in der Regelungstechnik an sich bekannten Proportional-Integral-Gliedes 37, auch kurz PI-Glied genannt, zugeführt. Ein PI-Glied hat allgemein die Eigenschaft, daß es bei sprunghafter Änderung seines Eingangssignals unverzögert ein entsprechendes »proportionales« Ausgangssignal abgibt, zusätzlich steigt das Ausgangssignal eines PI-Gliedes mit der Zeit entsprechend dem /-Anteil an, wobei die Anstiegsgeschwindigkeit von der Größe der sprunghaften Änderung des Eingangssignals abhängt Der Ausgang b des PI-Gliedes ist zur Abgabe eines als Führungsgröße dienenden Signals mit einem unterlagerten Regelkreis 38 für den zweiten Wärmeträger verbunden, der träger als die Heißluft auf den Tabak einwirkt. Der zweite Wärmeträger ist Dampf, der von einem Dampferzeuger 39 über ein steuerbares Stellventil 41 als Schaufeln für die Tabakbewegung wirkenden Rohrschlangen 42 im Inneren der Trocknungsiföffiffiei 2 zugeführt ist Die Rohrschlangen 42 kommen mit dem Tabak während seiner Förderung durch die drehende Trocknungstrommel 2 in Berührung und übertragen dabei Wärme auf ihn. Infolge der thermischen Trägheit einer Dampfheizung wirken sich Dampfdruckänderungen nur relativ langsam auf die an den Tabak abgegebene Wärmemenge aus, jedenfalls viel langsamer als Änderungen der Falschluftklappe 24.

Der dem PI-Glied 37 unterlagerte Dampfdruckregelkreis weist außer dem Stellglied in Form des Stellventils 41 einen Istwertgeber in Form eines Manometers 43 mit elektrischem Ausgang auf, das ein von dem Dampfdruck abhängiges Istwertsignal an ein Vergleichsglied 44 abgibt, dem als Sollwert (Führungsgröße) das Ausgangssignal des PI-Gliedes 37 zugeführt ist. Das Ausgangssignal des Vergleichsgliedes 44 ist über einen Verstärker 46 dem Stellventil 41 zugeführt

Wirkungsweise der Steuerung gemäß der Erfindung: Der von dem Förderband 11 in stetigem Mengenstrom herangeförderte feuchte Tabak 9 gelangt über die Einlaßrutsche 12 in die Trocknungstrommel 2, die von dem Antriebsmotor 8 in eine konstant drehende Bewegung versetzt ist In der Trocknungstrommel 2 wird der Tabak von der durch den Dampf bewirkten Wandheizung, insbesondere an den Schaufeln 42, und von der in Gegenrichtung, d.h. im Gegenstrom, zum Tabak geführten Heißluft erwärmt, wobei er abtrocknet Der getrocknete Tabak 13 gelangt, wenn er die Trocknungstromme! 2 an ihrem Auslaßende verlassen hat über die Auslaßrutsche 14 auf die Schwingförderrinne 16 und von da auf das Förderband 17, auf dem er zur Weiterverarbeitung abgefördert wird. Die Heißluft wird, nachdem sie die Trocknungstrommel 2 an dem Auslaß 19 verlassen hat, von dem Ventilator 21 abgefördert.

Tritt eine Feuchteänderung im getrockneten Tabak 13 auf, wird dieser z. B. zu feucht, so gibt der Feuchtemeßwertgeber 28 eine Signaländerung an die Vergleichsstelle 29 ab, die nach Vergleich mit dem Sollwertsignal als Führungsgröße der nachgeschalteten Vergleichsstelle 30 des unterlagerten Temperaturregelkreises 25 der Heißluft zugeführt ist. Die auch hier auftretende Regelabweichung steuert über Verstärker 32 den Stellantrieb 27 der Klappe 24, die in schließendem Sinn verstellt wird. Dies bedeutet, daß Heißluft mit höherer ^; Tempei atur dem Einlaß 18 zugeführt wird. Die Klappenverstellung erfolgt sehr schnell und so lange, bis die vom Meßwertgeber 35 erfaßte Temperatur der dem | Einlaß 18 zugeführten Heißluft sich an die neue von der % Vergleichsstelle 29 abgegebene Führungsgröße ange- * paßt hai. Infolge der schnellen Klspper.versteüung kann die Feuchteabweichung des Tabaks 13 schnell ausgeregelt werden. Da aber der Stellbereich der Luft begrenzt ist, soll die Klappe 24 nicht in ihrer ausgesteuerten Stellung stehenbleiben, sondern sie soll, sofern die Feuchteabweichung anhält, in ihre Mittelstellung (Ausgangsstellung) zurückgeführt werden, wobei gleichzeitig die dampfbeheizte Trommelwand die erhöhte Heizleistung übernehmen muß.

Ii «;rzu gibt das Potentiometer 33, das mit der Klappe 24 verstellt wird, ein der Klappenverstellung entsprechendes Signal an die Vergleichsstelle 34 ab, so daß diese ein der Differenz zu dsm von Potentiometer 36 abgegebenen Signal entsprechendes Ausgangssignal an den Eingang a des PI-Gliedes 37 abgibt. Am Ausgang b des PI-Gliedes 37 erscheint unverzögert ein von der Signaländerung am Eingang a abhängiges Ausgangssignal (P-AMeW), das dem unteriagerten Dampfdruckregelkreis 38 über SteHventil 41 unverzögert einen höheren Dampfdruck vorgibt, der von dem Meßwertgeber 43 für den Dampfdruck kontrolliert wird.

Die erhöhte Heizleistung der Dampfheizung macht sich aber noch nicht gleich bemerkbar. Wird sie wirksam, so wird die Klappe 24 wieder in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt Diese Rückführung würde dann die Führungsgröße des Dampfdruckregelkreises ebenfalls erniedrigen, so daß nichts gewonnen wäre. Hier setzt die Aufgabe des /-Anteils des PI-Gliedes 37 ein. Das Ausgangssignal von 37 steigt nämlich mit der Zeit an, wobei die Steigung (Änderungsgeschwindigkeit) von der Größe der dem Eingang a zugeführten Signaländerung (Signaldifferenz) abhängt Verschwindet nun der P-Anteil im Ausgangssignal des PI-Gliedes, wenn der Dampfdruckregelkreis zur Wirkung kommt und die erhöhte Heizleistung übernommen hat so daß die Klappe 24 in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt wird, dann wird die erhöhte Führungsgröße für den Dampfdruckregelkreis von dem unverändert bleibenden /-Anteil weiterhin aufgebracht Damit stellt der Dampfdruckregelkreis seine erhöhte Heizleistung auch bei zurückgeführter Klappe 24 zur Verfügung.

Bei einer entgegengesetzten Abweichung der Tabakendfeuchte, also bei zu trockenem Tabak 13, läuft der vorbeschriebene Regelvorgang im umgekehrten Sinn ab.

Hierzu 1 Blau Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Steuern der Feuchte von Tabak oder einem anderen rauchfähigen Gut der tabakverarbeitenden Industrie, mit einem ersten Konditionierungsmedium in Form eines in seinem Stellbereich beschränkten Gasstromes, vorzugsweise Luftstromes, mit geringerer Zeitkonstante und mit einem einen weiten Stellbereich aufweisenden zweiten Konditionierungsmedium mit größerer Zeitkonstante, bei welchem Verfahren