CN103561872A - 用于离心分离器的传感器装置和具有这样的传感器的离心分离器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及传感器装置和离心分离器(1)。离心分离器包括：固定壳体(2)和离心机转子(3)，离心机转子(3)设置于固定壳体中并且包括用于排放产品的喷嘴(7)。传感器装置包括转移元件(21)，转移元件(21)具有第一部分(21')和第二部分(21")。第一部分(21')位于壳体内侧和离心机转子外侧并且第二部分(21")位于壳体外侧。接收头(23)由转移元件的第一部分构成。传感器元件(25)安装到转移元件的第二部分上。评估单元(26)经由管路(27)连接到传感器元件来将信号从传感器元件传输到评估单元。传感器元件感测从接收头传播到传感器元件的振动。转移元件可相对于离心机转子和固定壳体移动从而可调整接收头的位置。

Description

用于离心分离器的传感器装置和具有这样的传感器的离心分离器
技术领域
本发明大体而言涉及监督具有喷嘴的离心分离器的操作，喷嘴用于排放产品，例如液体，其可例如包括淤泥或者由淤泥组成。更精确地说，本发明涉及根据权利要求1的前序部分的离心分离器的传感器装置。本发明还涉及根据权利要求13的前序部分的离心分离器。
背景技术
SE-B-409662公开了用于指示从离心分离器中的离心机转子泄漏的装置。传感器元件设置于接收杆的前端，接收杆相对于离心机转子的旋转轴线在径向向外延伸。
DE-C-4300199公开了用于离心分离器的另一传感器装置。在此文献中所公开的离心分离器包括固定壳体和在固定壳体内旋转的离心机转子。离心机转子具备可间歇地打开的喷嘴用于排放淤泥。传感器装置的目的是为了指示从可间歇地打开的喷嘴的泄漏。传感器装置包括接收头，接收头设置于可打开的喷嘴的紧邻外侧。通道从接收头穿过固定壳体伸出并且具有在离心分离器的外侧的大气中的孔口。当泄漏的淤泥撞击接收头时，将生成声信号。声信号在通道中向外移动并且可借助于声压接收器检测到。通过这种检测，可因此确定泄漏。这样的声信号对于干扰较为敏感，这对于评估信号的可能性造成不利影响。此外，声信号在空气中相对缓慢地移动并且可能难以以令人满意的方式衰减。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种传感器装置，其具有高度的可靠性并且其适合于提供关于离心分离器的多个不同参数和条件的信息。而且，本发明的目的在于一种对干扰和缺陷具有低敏感性的传感器装置。
由最初限定的传感器装置来实现这个目的，其特征在于转移元件被配置成可相对于离心机转子和固定壳体以如下方式移动，即使得可沿着旋转轴线来调整接收头的位置。
当来自喷嘴的产品，例如液体或淤泥撞击接收头时，将在接收头和转移元件中形成振动。这些振动可具有1-600Hz直至数百kHz的不同频率。这样的振动以安全且可靠的方式在转移元件的材料中传播到设置于固定壳体外侧的传感器元件并且因此并不直接经受在固定壳体内侧存在的极端环境。根据本发明的传感器装置可用于感测通过喷嘴排放产品的精确时间点以识别哪个喷嘴或哪几个喷嘴具有减弱的功能并且可能确定离心机转子的旋转速度，并且在喷嘴为可间歇地打开和因此主要闭合的情况下，喷嘴中的任一个是否存在较小的泄漏。根据本发明的传感器装置提供对振动很敏感的感测并且因此在泄漏对离心分离器的功能和性能造成任何严重影响之前在很早阶段检测到可能的泄漏。由于转移元件的可移动性，能调整转移元件和接收构件相对于喷嘴的位置从而可确保可靠地感测液体或淤泥。而且，对接收头位置的这种调整允许确定离开喷嘴的产品的若干不同参数。
根据本发明的实施例，传感器装置包括保持器构件，保持器构件配置成延伸穿过固定壳体并且固定地连接到固定壳体，其中转移元件可移动地设置于保持器构件中。利用这样的保持器构件，能以容易地方式来允许转移元件的可移动性。
根据本发明的另一实施例，转移元件可沿着纵向方向移位。以此方式，可以以如下方式调整转移元件和接收头，即使得接收头处于相对于离开一个或多个或全部喷嘴的产品例如液体或淤泥的最佳位置。这种可移位性的另外的优点在于能检测到喷嘴磨损。当喷嘴被磨损时，或者以任何其它方式有缺陷例如分裂时，排放的产品的分布可大于喷嘴完好的情况。因此能检测到喷嘴中的任一个是否磨损并且在此情况下也能检测到是喷嘴中的哪一个(哪些)。
根据本发明的另一实施例，转移元件可绕纵向方向旋转。通过这种可旋转性，能得到关于自喷嘴可能的泄漏方向的信息。
根据本发明的另一实施例，传感器元件相对于纵向方向居中地设置于转移元件处。通过将传感器元件设置于转移元件中央或中部，其将位于距离外端一定距离或者较远距离处。这意味着在转移元件中传播经过传感器元件并且从外端返回的振动将减弱到如下程度，即使得它们不再影响传感器元件和测量结果。
根据本发明的另一实施例，转移元件由被配置成允许所述振动从接收头传播到传感器元件的材料制成。
根据本发明的再一实施例，转移元件为具有所述材料壁的管状，所述材料壁形成闭合内部空间，其中壁适于允许振动从接收头传播到传感器元件。因此管状转移元件的壁由所述材料例如金属材料制成，并且特别适合于将振动从接收头转移到传感器元件。有利地，闭合内部空间被填充衰减材料。以此方式，能以快速并且高效的方式来衰减振动，使得传感器装置可以以可靠方式将来自不同事件的振动彼此区分开。衰减材料可有利地包括沙或者主要由沙组成。
根据本发明的另一实施例，传感器元件包括加速计，优选地线性加速计或者具有一个轴线的加速计。利用这种加速计，具有上文所限定的频率的振动可以以可靠方式感测到并且提供合适信号以进一步转移到评估单元。当确定可能的泄漏方向时，线性加速计是特别有利的。
根据本发明的另一实施例，评估单元与传感器元件经由包括齐纳阻挡层的管路通信。
根据本发明的另一实施例，评估单元被配置成利用所述信号来计算离心机转子的旋转速度。
根据本发明的另一实施例，评估单元被配置成利用所述信号来确定来自喷嘴的可能泄漏。
这个目的也由最初限定的离心分离器限定，其特征在于，其包括如上文所限定的传感器装置。
根据本发明的又一实施例，离心机转子的所述喷嘴永久打开。在这样的离心分离器中特别重要的优点在于能确定通过喷嘴排放的产品的流量大小。这可有利于检测例如喷嘴中的一个或多个是否堵塞，或者喷嘴的堵塞程度。根据上述限定，也能确定喷嘴中的哪一个具有一定堵塞程度。永久打开的喷嘴的磨损还可根据上文限定的内容来确定。
根据本发明的另一实施例，所述喷嘴可间歇地打开。在这样的离心分离器中，本发明的传感器装置特别有利于利用评估单元来确定来自喷嘴的可能泄漏。传感器装置也可根据此实施例用于测定离心机转子的旋转速度。
附图说明
通过各种实施例的描述并且参考附图，现将更详细地解释本发明：
图1公开了根据本发明具有传感器装置的离心分离器的局部截面图。
图2公开了图1的传感器装置的一部分的截面图。
具体实施方式
图1公开了具有固定壳体2和离心机转子3的离心分离器1，离心机转子3被设置成在固定壳体2中绕旋转轴线x旋转。由示意性地示出的驱动马达5经由主轴4来驱动离心机转子3。离心分离器1包括入口管路和出口管路，入口管路和出口管路以6示意性地示出并且其以本身已知的方式配置。
而且，离心机转子3包括多个喷嘴7，用于排放产品例如液体，其例如可包括淤泥或者由淤泥组成。喷嘴7可为永久打开的喷嘴。喷嘴7可替代地为可间歇地打开的喷嘴，其通过设置于离心机转子3内的示意性地示出的阀盘8以本身已知的方式打开。
喷嘴7沿着离心机转子3的周围分布或者优选地均匀地分布。在喷嘴7外侧，设置引导元件9。引导元件9被配置成接收并且引导通过喷嘴7排放的产品以合适方式从固定壳体7和离心分离器1出来。
用于感测振动的传感器装置也设置成连接到离心分离器1或者为离心分离器1的一部分。传感器装置包括转移元件21，转移元件21由合适材料例如金属材料制成。
转移元件21具有带内端的第一部分21'和带外端的第二部分 21"，参看图2并且配置成以如下方式安装到离心分离器1上，即使得第一部分21'和内端位于固定壳体2内侧和离心机转子3外侧，并且第二部分21"和外端位于固定壳体2外侧。
在所公开的实施例中，转移元件21，即第一部分21和第二部分21"两者，具有共同的细长或杆状形状。转移元件21在纵向方向x'延伸。纵向方向x'可平行于或大致平行于旋转轴线x。纵向方向x'可允许与旋转轴线x形成一定角度。但是，能仅使第一部分21'具有所述细长形状。位于固定壳体外侧的第二部分21"可具有任何其它合适形状并且可例如成角度。
转移元件21因此由合适的示意性地公开的保持器构件22附连到离心分离器1和更精确地在固定壳体2中，保持器构件22有利地可为传感器装置的一部分但也可为离心分离器的一部分。保持器构件22配置成延伸穿过固定壳体2并且固定地连接到固定壳体2。保持器构件22为管状并且转移元件21延伸穿过管状保持器构件22的中心通路，如在图2中可以看出地。保持器构件22可配置为套筒，将转移元件21引入于套筒内。
转移元件21包括接收头23，接收头23由第一部分21'构成并且设置于转移元件21的内端，并且更精确地紧邻离心机转子3的喷嘴7外侧但在固定壳体2和引导元件9的内侧。
转移元件21可移动地设置于保持器构件22中。转移元件21然后可沿着纵向方向x'移位。以此方式，也在纵向方向与旋转轴线x形成一定角度的情况下，可例如相对于喷嘴7的位置，沿着旋转轴线x调整接收头23的位置。
而且，转移元件21可绕纵向方向x'旋转，其能感测从喷嘴7排放的产品的方向。
转移元件21可手动地移动，即，操作者可用手使转移元件21沿着纵向方向x'移位和/或使转移元件21围绕纵向方向x'旋转。也能提供示意性地公开的驱动构件24，驱动构件24提供转移元件21的移动，即，驱动构件21可使转移元件21沿着纵向方向x'移位和/或使转移元件22绕纵向方向轴线x'旋转。
传感器装置还包括传感器元件25，传感器元件25安装到转移元件21的第二部分21"上，即固定壳体2，并且在所公开的实施例中在转移元件21的外端附近。传感器元件25可包括加速计，优选地线性加速计或者由其组成。加速计可包括压电元件或者由压电元件组成。当这样的压电元件例如由于振动而变形时，它生成呈电压形式的信号。
传感器装置还包括评估单元26，评估单元26与传感器元件25通信，例如无线地或者经由管路27，用于将信号从传感器元件25转移到评估单元26。评估单元26包括处理器28并且被配置成解释由传感器元件25生成的信号。评估单元26还包括显示器，显示器例如可包括示波器。管路27包括齐纳阻挡层29。评估单元26还可与驱动构件24通信用于接收限定接收头23特别地相对于喷嘴7的位置的信号。
传感器元件25被配置成感测从接收头23经由转移元件21传播到传感器元件25的振动。振动在转移元件21的材料中传播。转移元件21为管状，如图2中可以看出，并且具有形成闭合内部空间31的壁30。因此振动将在接收头23的壁中传播到传感器元件25。闭合内部空间31如图2中所示被填充有衰减材料。衰减材料可包括沙或者由沙组成，沙在此情况下具有合适的衰减性质。
在喷嘴7可间歇地打开的情况下，传感器装置可以以如下方式操作，即使得当喷嘴7在短时段内打开时，以高速从离心机转子3排放产品。这样的产品将撞击接收元件21并且更精确地接收头23。振动将在转移元件21中生成，并且其经由壁30传播到传感器元件25。然后由传感器元件25生成的信号被输送到评估单元26并且由处理器28处理。评估单元26被配置成分析来自传感器元件25的信号并且确定多个不同参数和状态。所得到的信号可例如包括以下参数：
峰值
上升时间
降落时间
宽度
表面(surface)。
利用这些参数，可获得关于产品排放的知识。例如，可提到可假定表面与流量，即通过喷嘴7排放的产品量成比例。评估单元26也可适于检测喷嘴7中的一个或多个是否泄漏。如果产生这样的泄漏，则更少量的产品将大致持续地排放并且撞击转移元件21的接收头23。同样，然后将生成振动，并且传播到传感器元件25，传感器元件25将相对应的信号递送到评估单元26。评估单元26然后可被配置成例如通过任何类型的警报来向使用者给出关于当前泄漏的信息。应当指出的是传感器装置很敏感并且可在很早期阶段检测到泄漏，其中可采取合适的修复措施。
而且，传感器装置可用于检测用于控制阀盘8的位置的操作液体的可能泄漏。
还应当指出的是传感器装置和评估单元26可被配置成利用来自传感器元件25的信号计算离心机转子的旋转速度。结合旋转速度的确定、泄漏的检测以及可能的喷嘴7的位置，能由评估单元26的处理器28计算喷嘴7中的哪一个可能泄漏。
在喷嘴7永久打开的情况下，传感器装置和评估单元26可被配置成利用来自传感器25的信号来计算离心机转子3的旋转速度。而且，在此情况下，能利用来自传感器元件25的信号获得关于排放的产品的信息和知识，如产品的排放方向和自喷嘴7的产品的位置或路径。在此情况下，传感器装置可用于通过确定排放的产品流量来检测喷嘴7中的任一个喷嘴是否被堵塞或者开始堵塞。
最后，还应当指出的是传感器装置和评估单元26可检测从并非喷嘴7的其它源发出的振动，例如在离心分离器1中的各种缺陷，例如在轴承等中的游隙等。可假定这样的缺陷将导致以不同于产品泄漏和排放的频率的频率振动，并且因此能检测到这些缺陷。
本发明并不限于所公开的实施例，而是可在所附权利要求的范围内做出修改和改变。

Claims (15)

1. 一种用于离心分离器(1)的传感器装置，所述离心分离器(1)具有固定壳体(2)和离心机转子(3)，离心机转子(3)设置于所述固定壳体(2)中并且布置成以一定旋转速度绕旋转轴线(x)旋转并且其包括用于从所述离心机转子(3)排放产品的多个喷嘴(7)，其中，所述传感器装置包括：
转移元件(21)，其具有第一部分(21')和第二部分(21")并且其被配置成以如下方式安装，即使得所述第一部分(21')位于所述固定壳体(2)内侧和所述离心机转子(3)外侧，并且所述第二部分(21")位于所述固定壳体(2)外侧，其中，至少所述转移元件(21)的所述第一部分(21')具有细长形状并且沿纵向方向(x')延伸，
接收头(23)，其由所述转移元件(21)的所述第一部分(21')构成，
传感器元件(25)，其安装到转移元件(21)的第二部分(21")上并且其被配置成感测从所述接收头(23)传播到所述传感器元件(25)的振动，以及
评估单元(26)，其与所述传感器元件(25)通信，以将信号从所述传感器元件(25)传输到所述评估单元(26)，
其特征在于，所述转移元件以如下方式配置，即使得其可相对于所述离心机转子(3)和所述固定壳体(2)以如下方式移动，即使得可沿着所述旋转轴线(x)来调整所述接收头(23)的位置。
2. 根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器装置包括保持器构件(22)，所述保持器构件(22)配置成延伸穿过所述固定壳体(2)并且固定地连接到所述固定壳体(2)，其中，所述转移元件(21)可移动地设置于所述保持器元件(22)中。
3. 根据权利要求2所述的传感器装置，其特征在于，所述转移元件(21)可沿着所述纵向(x')移位。
4. 根据权利要求2和3中的任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述转移元件(21)可绕所述纵向方向(x')移位。
5. 根据前述权利要求中的任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器元件(25)相对于所述纵向方向(x')设置于所述转移元件(21)中央。
6. 根据前述权利要求中的任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述转移元件(21)由配置成允许所述振动从所述接收头(23)传播到传感器元件(25)的材料制成。
7. 根据权利要求6所述的传感器装置，其特征在于，所述转移元件(21)为具有所述材料壁(30)的管状，所述材料壁(30)形成闭合内部空间(31)，其中，所述壁(30)适于允许振动从所述接收头(23)传播到传感器元件(25)。
8. 根据权利要求7所述的传感器装置，其特征在于，所述闭合内部空间(31)被填充有衰减材料。
9. 根据前述权利要求中的任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器元件(25)包括加速计。
10. 根据前述权利要求中的任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述评估单元(26)与所述传感器元件(25)经由包括齐纳阻挡层(29)的管路(27)通信。
11. 根据前述权利要求中的任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述评估单元(26)配置成利用所述信号来计算所述离心机转子(3)的旋转速度。
12. 根据前述权利要求中的任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述喷嘴(7)包括可间歇地打开的喷嘴，并且其中，所述评估单元(26)配置成利用所述信号来确定来自所述喷嘴(7)的可能泄漏。
13. 一种离心分离器，其具有固定壳体(2)和离心机转子(3)，所述离心机转子(3)设置于所述固定壳体(2)中并且布置成以一定旋转速度绕旋转轴线(x)旋转并且其包括用于从所述离心机转子(3)排放产品的多个喷嘴(7)，其中，所述离心分离器包括根据前述权利要求中的任一项所述的传感器装置。
14. 根据权利要求13所述的离心分离器，其特征在于，所述喷嘴永久打开。
15. 根据权利要求13所述的离心分离器，其特征在于，所述喷嘴可间歇地打开。
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