自动排放设置的制作方法

1.本发明涉及一种用于校准离心分离器的方法和系统，该离心分离器用于通过离心分离将未分离的液体食物分离成不同的相。


背景技术：

2.离心分离用于牛奶的生产。离心分离器包括具有盘组(disc stack)的可旋转筒。未分离的液体食物，例如从奶牛获得的牛奶，被供应到离心分离器以分离成多种输出的乳制品。通过离心力，沉积物或沉渣，例如稻草、毛发、乳房细胞、白血球(白细胞)、红血球、细菌和其他碎片，以及脂肪球，例如奶油，根据与连续介质(例如脱脂乳制品)相比的相对密度径向向外或向内迅速沉降在筒的分离通道中。沉积物相的高密度固体杂质朝分离器的外围向外沉降并聚集在沉积物空间中。脱脂牛奶也向外移向盘组的外围。奶油具有比脱脂牛奶低的密度，使得奶油在通道中朝着旋转轴向内移动，然后到达轴向出口。脱脂牛奶向外移动到盘组外部的空间并通过筒的通道到达同心的脱脂牛奶出口。
3.在牛奶生产过程中，沉积物或沉渣以预定的间隔从分离筒通过筒中的槽排出。排放的大小或量和排放的时间量各有一个精确的值，以确保所有的沉积物被排放，而不排放乳制品。如果排放执行得太快或排出的排放量太大，则可能会损失乳制品。期望的排放量取决于筒的尺寸，但是确定期望的排放量是否确实从筒中排放是困难的。传统的排放方法包括重复手动测量排放物的重量，直到获得期望的排放大小。然而，由于手动试错法的繁琐过程，传统的排放方法是不利的。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的是至少部分地克服现有技术的一个或多个限制。具体地，一个目的是提供一种能够实现沉积物排放自动化的用于校准离心分离器的方法。
5.根据本发明的一个方面，使用了一种校准离心分离器的方法，用于具有带盘组的可旋转筒的离心分离器。离心分离器接收未分离的液体食物的引入，该未分离的液体食物通过盘组以通过离心分离而被分离成重产品相、轻产品相和沉积物相。该方法包括检索表示沉积物的不同排放量与由于排放而导致的可旋转筒的转速降低之间的第一相关性的存储数据；产生第一触发信号以排放第一沉积物量；测量可旋转筒的第一转速降低，其对应于第一沉积物量的排放；基于第一转速降低和表示第一相关性的存储数据获得与第一沉积物量对应的第一值；产生第二触发信号以排放第二沉积物量；测量可旋转筒的第二转速降低，其对应于第二沉积物量的排放；基于第二转速降低和表示第一相关性的存储数据获得与第二沉积物量对应的第二值；基于第一和第二触发信号以及与第一和第二沉积物量对应的第一和第二值，确定表示沉积物的不同排放量与触发信号之间的第二相关性的数据；以及基于所确定的表示第二相关性的数据，获得与沉积物的期望排放量对应的第三触发信号。
6.这里描述的方法有利于消除重复测量不同排放量的手动过程。与特定分离器类型的不同排放量和转速降低之间的相关性或关系有关的预定数据被存储。使用存储的数据和
测得的转速降低使得能够基于测得的转速降低自动确定排放量，而无需手动测量排放量。响应于触发信号而执行排放，使得所确定的排放量然后用于确定触发信号与排放量之间的相关性。触发信号可对应于任何合适的系统参数或设置，例如空气或水压量、空气或水流量、或者空气或水流提供给离心分离器以执行排放的时间量。使用所确定的触发信号与排放量之间的相关性使得能够改变系统中的单个参数或设置以获得期望的排放量。可以校准离心分离器并且可以使用处理器和控制系统使得排放方法自动化以执行该方法。
7.根据本发明的另一方面，校准系统用于离心分离器，该离心分离器具有带有盘组的可旋转筒。离心分离器接收未分离的液体食物的引入，该液体食物通过盘组以通过离心分离分离成重产品相、轻产品相和沉积物相。校准系统包括存储器，其中存储了表示第一相关性的数据，其中第一相关性是沉积物的不同排放量与由于排放引起的可旋转筒的转速降低之间的相关性；输入单元，其被配置为生成触发信号以排放不同量的沉积物；传感器，其被布置为检测与不同量的沉积物相对应的可旋转筒的转速降低；以及处理器，其通信地耦合到存储器和传感器。处理器被配置为基于转速降低和所存储的表示第一相关性的数据获得与该量的沉积物相对应的值；基于触发信号和所获得的与该量的沉积物相对应的值确定表示第二相关性的数据，该第二相关性是沉积物的不同排放量和触发信号之间的相关性；以及基于所确定的表示第二相关性的数据，获得与沉积物的期望排放量相对应的期望触发信号。
8.尽管在所附独立权利要求中阐述了本发明的各个方面，但本发明的其他方面可以包括来自所描述的特征和/或所附从属权利要求与独立权利要求的特征的任何组合，而不仅是在所附权利要求中明确阐述的组合。
附图说明
9.现在参考所附示意图通过示例的方式描述本发明的特征。
10.图1是牛奶生产中使用的离心分离器的剖视图。
11.图2是校准离心分离器(例如图1的离心分离器)的方法的流程图。
12.图3是用于执行图2的流程图所示的方法的校准系统的示意图。
13.图4是示出特定离心分离器的不同排放量和转速降低之间的预定相关性的曲线图。
14.图5是示出使用图2的流程图所示的方法确定的不同排放量和气压量之间确定的相关性的曲线图。
具体实施方式
15.根据本发明的方法和系统在用于生产乳制品的离心分离器中具有特殊的应用。更具体地，该方法用于接收未分离的液体食物的引入并生产多种乳制品(例如重产品相和轻产品相)的离心分离器。
16.本发明涉及一种用于从具有可旋转筒的离心分离器排出沉积物的校准方法，该方法包括检索存储数据，该存储数据表示对于特定的离心分离器，沉积物相的不同排放量与由于执行的排放而导致的可旋转筒的转速降低之间的预定相关性；产生触发信号以排放不同量的沉积物；测量与所执行的排放相对应的可旋转筒的转速降低；基于转速降低和第一
相关性获得对应于沉积物量的值；基于触发信号和对应于沉积物的排放量的值，确定表示沉积物的不同排放量和触发信号之间的另一相关性的数据；以及基于所确定的表示第二相关性的数据，获得该离心分离器的与沉积物的期望排放量对应的期望触发信号。
17.有利地，响应于生成的触发信号而排放的排放量不需要手动测量。相反，可旋转筒的转速降低被测量并且排放量与离心分离器的转速降低之间的预定相关性被用于确定精确排放量。在使用存储的相关性获得该量之后，获得的量使得能够确定触发信号与不同排放量之间的相关性。然后使用所确定的相关性来获得对应于离心分离器的期望排放量的特定触发信号。与需要手动试错程序(manual trial and error procedure)直到获得期望排放量的传统方法相比，该方法可以使用具有存储器、处理器和传感器的系统以自动化。
18.首先参考图1，示出了用于牛奶生产的离心分离器1。离心分离器1包括具有盘组3的可旋转筒2，并且被配置为接收未分离的液体食物4(例如来自奶牛的牛奶)的引入。可旋转筒2可由马达或任何其他合适的驱动机构旋转。未分离的液体食物4的引入通过盘组3。通过离心力，未分离的液体食物4被分离成沉积物相7(可能包括稻草、毛发、乳房细胞、白血球、红血球、细菌和其他碎片)、重产品相5(例如脱脂牛奶)和轻产品相6(例如奶油)。未分离的液体食物4的引入可通过布置在离心分离器1底部的入口1a接收，重产品相5和轻产品相6可分别通过布置在离心分离器1顶部的轴向出口1b、1c离开离心分离器1。由于沉积物相7的密度，沉积物朝向离心分离器1的外围径向向外沉降并收集在离心分离器1的沉积物空间1d中。沉积物相7通过形成在离心分离器1侧面的槽1e排出。
19.沉积物空间1d的容积取决于离心分离器1的尺寸并且收集在沉积物空间1d中的沉积物相7的总量可以变化。沉积物空间的容积可以在10到20升之间并且沉积物相7的总量可以是每10,000升大约1公斤。可旋转筒2可以进行自清洁，因为在分离过程期间，累积的沉积物或排放物以预设的间隔(例如以20分钟、30分钟或60分钟的间隔)自动排出。待从离心分离器1排出的沉积物7的量取决于沉积物空间1d的容积、沉积物相7的总量和预期的乳制品。累积在沉积物空间1d中的沉积物7的全部量可以从离心分离器1排出，并且该量在本文中被称为期望排放量。
20.再参考图2，离心分离器1可以使用图2的流程图中所示的方法10进行校准。方法10包括检索11存储数据，该存储数据代表沉积物7的不同排放大小或量与由于排放而导致的可旋转筒2的转速降低之间的第一相关性。可以针对特定类型的离心分离器1预先确定存储数据。相关性取决于离心分离器1的尺寸。存储数据可以包括图表或表格，其中排放量被示为可旋转筒2转速降低的函数，使得每个排放量对应于特定转速降低。存储数据可以使用沉积物7的重量、体积或密度。
21.方法10还包括产生12第一触发信号以排放第一量的沉积物7并且测量13与第一量的沉积物7的排出相对应的可旋转筒2的第一转速降低。第一转速降低对应于筒的转速相对于当筒满负荷时且在执行排放之前的筒的转速的降低。第一触发信号可以对应于离心分离器1的任何合适的参数或设置，包括流体压强或流量的量，或者向离心分离器1供应流体压强或流量以执行排放的时间量。可以使用任何合适的传感器测量转速降低，合适的传感器包括转速传感器、相位传感器、用于检测频率变化的变频器，或用于检测提供给驱动可旋转筒2的马达的能量的变化的能量传感器。可以使用任何提供输出的传感器来测量转速降低，从该输出可以确定转速降低。转速降低可对应于电流或其他系统变量的增加。
22.在测量了第一转速降低之后，方法10包括获得14与排放的第一量的沉积物相对应的第一值。第一值是通过参考表示第一相关性的存储数据并获得与测量的转速降低相对应的排放量的值而获得的。在获得第一排放量值之后，方法10包括产生15第二触发信号以排放第二量的沉积物7；和测量16与第二量的沉积物7的排放相对应的可旋转筒2的第二转速降低。第二触发信号可以大于第一触发信号，使得第二量的沉积物7可以大于第一量的沉积物7。产生15第二触发信号可以包括调节离心分离器1的任何参数，例如向离心分离器1供应更多的流体压强或相对于排放第一量的沉积物7的时间段增加排放第二量的沉积物7的时间段。
23.在测量第二转速降低之后，方法10包括通过参考表示第一相关性的存储数据并获得与所测量的第二转速降低相对应的排放量的值来获得17对应于第二量的沉积物的第二值。在获得第二值之后，方法10然后包括确定18表示沉积物7的不同排放量与触发信号之间的第二相关性的数据。通过使用与沉积物7的排放量相对应的第一和第二值以及为执行相应排放而产生的第一和第二触发信号，可以使用任何合适的处理设备来确定表示第二相关性的数据。第二相关性可以通过基于第一和第二触发信号与对应于第一和第二量的沉积物的第一和第二值之间的比较，内插或外推沉积物的其他排放量和触发信号来确定。表示第二相关性的数据可以包括其中排放量被显示为触发信号的函数的图表，使得每个排放量对应于一个触发信号。可以使用排放量的重量、体积或密度，并且触发信号可以对应于流体压强、流量、用于供应流体压强或流量的时间量或用于执行排放的任何其他合适的系统参数。
24.当确定了第二相关性时，方法10然后包括使用表示第二相关性的数据来获得对应于沉积物7的期望排放量的第三触发信号。对于特定的离心分离器1和将由离心分离器1生产的乳制品，期望排放量是预定的。获得第三触发信号包括参考图表并获得与离心分离器1的期望排放量有关的第三触发值，例如流体压强。当获得第三触发信号时，方法10可以然后包括存储20获得的第三触发信号作为校准信号，用于在离心分离器1的操作中排放沉积物7。有利地，然后可以仅改变离心分离器1的一个参数以获得期望排放量。如果触发信号对应于提供给离心分离器1的不同的流体压强量，从而改变流体压强的量以获得期望排放量，则每次排放的持续时间可以保持恒定。替代地，如果触发信号对应于用于向离心分离器1供应一定量的流体压强的不同时间量，则流体压强量可以保持恒定。
25.再参考图3，方法10可以使用用于离心分离器1的校准系统30来执行。系统30可以包括具有存储在其上的程序的非暂时性计算机可读介质，用于在由计算机执行时执行方法10。校准系统30包括存储器31，其中为预定的离心分离器1存储表示沉积物7的不同排放量与由于排放引起的可旋转筒2的转速降低之间的第一相关性的数据。
26.存储器31、用户输入32和传感器33通信地耦合到处理器34以与其通信。处理器34可以包括任何合适的电子控制机构，例如中央处理单元(cpu)、微处理器、控制电路等。用户输入32可以包括可由离心分离器1的用户操作并接收来自用户的命令的用户界面。用户输入32被配置为产生触发信号，用于排放不同量的沉积物7。用户可选择与用于离心分离器1的加压空气或水供应量有关的触发信号。处理器34被配置为接收用户输入32并与加压空气或水源35连通，用于向离心分离器1供应该量的加压空气或水以执行排放。
27.当执行排放时，传感器33被布置在可旋转筒2附近以检测与排放对应的可旋转筒2的转速降低。传感器33可以包括速度传感器、相位传感器、用于检测频率变化的变频器、或
用于检测提供给驱动筒2的离心分离器1的马达36的能量变化的能量传感器。处理器34被配置为从传感器33接收检测到的转速降低，并通过访问存储在存储器31中的表示第一相关性的数据来获得与沉积物7的量相对应的值。
28.处理器34还被配置为基于从用户输入32接收的触发信号和所获得的沉积物7的排放量的值来确定沉积物的不同排放量与触发信号之间的第二相关性。与沉积物的期望排放量相对应的期望触发信号也可以由处理器34基于由处理器34确定的第二相关性来获得。然后可以将期望触发信号作为用于离心分离器1的校准信号存储在存储器31中。因此，使用校准系统30是有利的，因为校准方法可以由包括处理器和传感器的校准系统30自动执行。
29.再参考图4和5，示出了对于特定离心分离器如前所述表示第一相关性40以及如前所述表示第一相关性41的图表数据，例如参考表。相关性40、41可以是线性函数。图4示出了对于该分离器，不同排放大小或量42与不同转速降低43之间的第一相关性40。表示第一相关性40的数据可以为该离心分离器预先确定并存储在图3所示的校准系统30的存储器31中。图4示出了不同尺寸或排放量42与触发信号或系统参数(例如空气压强44)之间的第二相关性41。表示第二相关性41的数据可以由处理器34确定。如图5所示，第一触发信号s1由用户输入32产生并且对应于大约2.6bar(37.7psi)的空气或流体压强和第一转速降低r1，如图4所示。
30.筒的额定转速可以在4000到5000rpm之间，例如4215rpm。传感器33检测到第一转速降低r1的值大约为67rpm。然后在表示第一相关性40的图表上参考r1以获得与第一排放量相关的第一值d1，例如，第一排放量的重量，其对应于第一触发信号s1。第一相关性40指示第一值d1约为16千克。因此，16千克的排放量对应于2.6bar的供应空气或流体压强，如图5的第二相关性41所示。
31.如图5所示，第二触发信号s2大于第一触发信号s1，并且可以对应于大约3.3bar(47.9psi)的空气或流体压强和第二转速降低r2，如图5所示。第二转速降低r2大于第一转速降低r1并且由传感器33检测为具有大约126rpm的值。然后在表示第一相关性40的图表上参考r2以获得与对应于第二触发信号s2的第二排放量的重量相关的第二值d2。第一相关性40指示第二值d2约为30千克。因此，30千克的排放量对应于3.3bar的空气或流体压强，如图5的第二相关性41所示。使用d1、d2、s1和s2，处理器34可以内插或外推第二相关性41。
32.然后可以将第二相关性41存储为特定离心分离器的图表数据。在参考表示第二相关性41的图表数据之后，获得用于期望排放量d3的第三触发信号s3。通过参考图表数据并获得与期望排放量d3相关的触发值而获得第三触发信号s3。期望排放量d3在第一和第二排放量d1、d2之间，并且触发信号s3在触发信号s1、s2之间。如果期望排放量d3是28千克，则触发信号s3可以是3.2bar。因此，对于特定的排放量可以获得精确的触发信号，并且手动或自动校准离心分离器以将触发信号设置为3.2bar以获得28千克的排放物。
33.一种校准离心分离器的方法用于具有带盘组的可旋转筒的离心分离器。离心分离器接收未分离的液体食物的引入，该液体食物通过盘组以通过离心分离分离成重产品相、轻产品相和沉积物相。该方法包括检索表示沉积物的不同排放量和由于排放而引起的可旋转筒的转速降低之间的第一相关性的存储数据；产生第一触发信号以排放第一量的沉积物；测量与第一量的沉积物的排放相对应的所述可旋转筒的第一转速降低；基于第一转速降低和表示第一相关性的存储数据获得与所述第一量的沉积物相对应的第一值；产生第二
触发信号以排放第二量的沉积物；测量与第二量的沉积物的排放相对应的可旋转筒的第二转速降低；基于第二转速降低和表示第一相关性的存储数据获得与第二量的沉积物相对应的第二值；基于第一和第二触发信号和与第一和第二量的沉积物相对应第一和第二值，确定表示沉积物的不同排放量和触发信号之间的第二相关性的数据；以及基于所确定的表示第二相关性的数据，获得与沉积物的期望排放量相对应的第三触发信号。
34.该方法可以包括将获得的第三触发信号存储为校准信号以用于在离心分离器的操作中排放沉积物。
35.确定表示第二相关性的数据可以包括基于第一和第二触发信号与对应于第一和第二量的沉积物的第一和第二值之间的比较，内插或外推沉积物的其他排放量和触发信号。
36.产生第二触发信号可以包括相对于第一触发信号产生更大的信号以相比于第一量的沉积物排放更大量的沉积物。
37.产生第二触发信号可以包括相对于用于排放第一量的沉积物的时间段增大用于排放第二量的沉积物的时间段。
38.产生触发信号可以包括在预定时间段内供应加压流体。
39.供应加压流体可以包括使用加压空气或加压水。
40.测量第一和第二转速降低包括使用至少一个传感器。
41.该方法可以包括使用通信地耦合到传感器的处理器以确定表示第二相关性的数据。
42.获得对应于第一和第二量的沉积物的值可以包括获得第一和第二量的重量或体积。
43.非暂时性计算机可读介质可以在其上存储程序，该程序在由计算机执行时执行本文所述的校准方法。
44.校准系统用于离心分离器，该离心分离器具有带有盘组的可旋转筒。离心分离器接收未分离的液体食物的引入，该液体食物通过盘组以通过离心分离分离成重产品相、轻产品相和沉积物相。校准系统包括存储器，其中存储了表示第一相关性的数据，其中第一相关性是沉积物的不同排放量与由于排放引起的可旋转筒的转速降低之间的相关性；输入单元，其被配置为产生触发信号以排放不同量的沉积物；传感器，其被布置为检测与不同量的沉积物相对应的可旋转筒的转速降低；以及处理器，其通信地耦合到存储器和传感器。处理器被配置为基于转速降低和表示第一相关性的存储数据获得与该量的沉积物相对应的值；基于触发信号和所获得的与该量的沉积物相对应的值，确定表示第二相关性的数据，该第二相关性是沉积物的不同排放量和触发信号之间的相关性；并且基于所确定的表示第二相关性的数据，获得与沉积物的期望排放量相对应的期望触发信号。
45.尽管已经参考一个或多个优选特征描述了本发明，这些特征已被相当详细地阐述以实现对本发明的完整公开，但这些特征仅仅是示例性的并且不旨在限制或代表本发明的所有方面的详尽列举。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求限定。此外，对于本领域技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和原理的情况下，可以对这些细节做出许多改变。