162272. lajstromszámú szabadalom • Összetételmérő eljárás és berendezés az eljárás foganatosítására
162272 . 3 4 összetételű mintáira a fizikai jellemzők értékei rendelkezésünkre állnak. A fizikai jellemzők összetételi jellemzőkké való transzformálása automatikusan is elvégezhető a találmány szerinti összetételmérő berendezés segítségével. A berendezésnek 5 olyan be- és kimenőjelekkel kell rendelkezni, amelyek megfelelnek azoknak a fizikai, illetve összetételi jellemzőknek, amelyek között a vizsgálandó anyagra jellemző transzformáló összefüggések érvényesek. A berendezés lehet elektronikus, ha a fizikai paraméterek mért értékei távadóról érkező 10 áramok alakjában állnak rendelkezésünkre, ekkor az összetételi jellemzőket megfelelően előállított feszültségek össze- f geként nyerhetjük. A találmány szerinti eljárás megvalósítására bármilyen fizikai elv alapján működő (pl. mechanikus, pneumatikus stb.) berendezés alkalmas, lényeg, hogy a 15 be- és kimenőjelekt a mindenkori lineáris algebrai egyenletrendszer segítségével kapcsolja egymáshoz. A mért fizikai jellemzők értékeire az összetételijellemzőkön kívül esetenként egyéb, zavaró jellemzők is hatnak (pl. hőmérséklet, nyomás, relatív páratartalom stb.), 20 ezek hatását is figyelembe vehetjük azonban lineáris összefüggésekkel, és így az ismeretlen összetételű anyagon a zavaró jellemző értékét mérve kompenzálhatjuk a zavarást. A linearizálás alapján a kompenzáció beépíthető a transzformáló berendezésbe, és így pL automatikus komplex kompenzált 26 mérés valósítható meg. A találmány szerinti eljárás nemcsak összetételmérésre használható, segítségével egy anyagi rendszer jellemzőinek bármilyen csoportja mérhető a jellemzők egy másik csoportjának mérése útján. 30 A fentiek alapján látható, hogy az alapvetően új eljárás és berendezés a hasonló célú eddigi berendezéseket pontosság, megbízhatóság, egyszerűség, előállítási ár stb. tekintetében felülmúlja, minőségi műszaki haladást képvisel. A találmány szerinti eljárást néhány példa és rajzok 35 alapján ismertetjük részletesebben. 1. példa. Folytonos likőrgyártás. Folytonos likőrgyártásnál keveréssel és homogenizálással 40 olyan oldatot kell készíteni, mely lényegében három komponens előírt arányú keveréke. Egyik komponens a víz, másik a cukor, harmadik az aroma és színezőanyagokat tartalmazó alkohol. A gyártás menete az 1. ábra alapján a következő: az 45 alapanyagok: a víz. a cukoroldat és az aroma és színezőanyagokat tartalmazó alkohol - elegy három 1, 2 és 3 tartályban nyernek elhelyezést. A három „alapanyag" 4,5 és 6 szelepekkel (beavatkozó szervekkel) ellátott 7, 8 és 9 csővezetéken keresztül jut a keverő,- homogenizáló 10 50 edénybe, ahonnan a kész keverék 11 nyíl irányában a töltőgéphez folyik. A három alapanyag megfelelő arányú adagolása a szelepek löketének állításával történik. A szakaszos gyártásnál a keverék „előírt összetételének" ellenőrzése eddig csak kémiai módszerekkel történt, ami lassúsága (több, 55 mint egy nap szükséges az elemzési adatok szolgáltatásához) miatt nem képezhette az önműködő irányítás alapját. Márpedig folytonos gyártásnál az önműködő irányítás elengedhetetlen. A komponensek súlyszázalékainak, az u.n. összetételi jellemzőknek meghatározása a találmány szerinti mérés 60 alterációs eljárás segítségével gyorsan, pontosan elvégezhető, A három komponens meghatározásához két fizikai paramétert kellene mérni A fizikai jellemzőket a műszer a keresett összetételi jellemző értékekbe transzformálja. \t összetételi jellemzőkről folytonos jelet szolgáltat, így ez már 65 alapot szolgáltat az önműködő irányítás megvalósítására. A mérésalterációs eljárás segítségével megvalósított 1. ábra szerinti önműködő folyamatirányítás megvalósítására szolgáló, „transzformáló műszer" egy példaként! kapcsolása a 2. ábrán látható. '0 Az 1. ábra szerint közvetlenül a keverő-homogenizáló 10 edény után mérjük a likőr 7 fajsúlyát és v törésmutatóját. A 7 fajsúlyos v törésmutató értékeit 12 és 13 mérőerősítők (távadók) alakítják át a 7 fajsúly értékével, illetve a v ~ törésmutató értékével arányos ij_(7), illetve 12(1») villamos 'W árammá, pL 0-5 mA-es URS jellé. A 14 „transzformáló; műszer" a bemenetére kapcsolt két áramjelet algebrai műve-; letek során átalakítja és kimenetén feszültségjel formájában a. cukor Sc és az alkohol S a súlyszázalékainak értékeit szolgáltatja. Ezekkel a jelekkel azután a kereskedelmi forgalomban kapható Rj és R2 szabályozókkal 15 és 16 végrehajtöszervek segítségével állítjuk a cukor, illetve alkohol koncentrációt módosító 5 illetve 6 szelepeket. Az 1 víztartály 7 vezetékébe iktatott 4 szelep löketével a termelési teljesítmény állítható. A 2. ábrán az 1. ábra szerinti 14 „transzformáló műszer" kapcsolása látható. Mivel mindkét, 7 és v fizikai jellemző értéke a cukortartalomtól is és az alkoholtartalomtól is függ - fordítva is igaz- az összetételi jellemzők meghatározásánál mindkét fizikai jellemző értéke szerepet játszik. Ezt az összefüggést a következő egyenletek írják le (lineáris közelítés): Sa = A7 * Bv " C (alkoholra) Sc = Dy + Ev * F (cukorra) ahol A,B,C,D E és F transzformáló mátrix elemek és egy-egy anyagra konstans értékűek. A műszer tehát az egyenletek szerinti transzformációt (leképzést) végzi el. A 7 ajsúllyal arányos ii áram az A értékének megfelelő R^ ell nálláson átfolyva, az A 7 szorzattal arányos feszültségesést hoz létre, ezzel sorba van kap' csolva a B v szorzattal arányos feszültség, mely a B értékével arányos Rg ellenálláson esik a rajta átfolyó, v törésmutatóval arányos Í2 áram hatására, végül ehhez adódik az első egyenlet utolsó tagjának a C állandónak megfelelő Rrj ellenálláson eső állandó feszültség. A kapcsoláson az egyenletekben szereplő együtthatók előjelei is figyelembe vehetők. Likőr esetében pl. az A együttható negatív ezt a kapcsoláson az R/^ ellenálláson eső feszültség »Hentett sorbakapcsolásával vettük figyelembe. 2. példa. Folytonos vajgyártás Folytonos vajgyártásnál köpüléssel, hőkezeléssel olyan emulziót kell készíteni, melyben lényegében három komponens előírt súlyszázalékáról kell önműködő irányítással; gondoskodni. Egyik komponens a vajzsír, másik komponens a víz (író), harmadik a levegő. Az önműködő irányítás feltétele, hogy a három komponens súlyszázalékának értékéről (a három összetételi jellemzőről) folytonos információval rendelkezzünk. Mind a mérésalterációs módszer alkalmazása az önműködő irányítás felépítésére, mind a műszer kapcsolása teljesen hasonló az előző példához. A három összetételi jellemző meghatározására két fizikai jellemzőt kell mérni. A vajnál az egyik fizikai jellemző ay nukleáris abszorpció, fajsúlyt ugyanis ángyon körülményes mérni a vajnak megfelelő konzisztenciájú anyagokon, a másik fizikai jellemző az 6 dielektromos állandó. Bár a transzformációs mátrix elemeinek (A. B. C. IX E, F) értéke természetesen más. mint a likőrnél, a műszer kapcsolása azonos, csak az R., R„, Rp R.-., Rp, és Rp értékeit kell másként beállítani. Végül még eltérés •mutatkozik a likőrgyártás önműködő irányításához képest, hogy a vajgyártásnál az összetételi jellemzők beállítása nem a szelepek segítségével, hanem a köpülő fordulatszámának, a gyártógép hőmérsékletének és a gép teljesítményének módosításával történik. 3. példa. Folytonos felöntőiégyártás A felöntőié uborka, paprika, káposzta stb. tartósításához használt oldat. A folytonos felöntőiégyártás nagyon hasonlít a likőrgyártáshoz. Itt is keveréssel és homogenizálással kell olyan oldatot készíteni, mely tébb komponens előírt arányú keveréke. A különbség annyi, hogy nem három, hanem négy komponens szerepel. Egyik komponens a víz, másik a só, harmadik a cukor, negyedik az ecet. A négy komponens meghatározásához három fizikai jellemzőt kell mérni, ezek a 7 fajsúly, a k vezetőképesség és a v törésmutató, (szóbajöhet a törésmutató helyett az a forgatóképesség, a fajsúly helyett a pH.) A négy komponensű felöntőié esetén az összetételi és a fizikai jellemzők közötti kapcsolatot a következő egyenletrendszer írja le:
