CN1387031A

CN1387031A - 离心分离器

Info

Publication number: CN1387031A
Application number: CN02120243A
Authority: CN
Inventors: 高桥广之; 铁谦一; 铃木利幸
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2002-12-25
Anticipated expiration: 2022-05-21
Also published as: JP3956646B2; JP2002336737A; US20020183184A1; US6616588B2; CN1178754C

Abstract

每个转子具有多个设置在由转轴限定的该转子表面的一个圆周上的识别记号,这些识别记号具有为每个不同的转子确定的角度间隔。该识别记号由诸如磁体检测器这样的识别记号检测器来检测。检测该转子的转速。检测所述角度间隔以识别所附加的转子。所述转速是从在一个识别记号的第一检测和所述转子转动一周后在一个识别记号的第二检测所得到的脉冲测量出的。测量该第一和第二检测之间的时间间隔。通过将所测量得到的转速与该时间间隔相结合来计算角度间隔。

Description

离心分离器

技术领域：

本发明涉及一种具有用于检测关于所用转子信息的功能的离心分离器。

现有技术：

在一个具有把不同(类型)的可替换的转子之一附加于其上的附件的离心分离器中，希望能检测所附加的转子的类型。日本实用新型1941678公开了一种通过检测排列于转子圆周上的识别记号的方位角来决定所用转子类型的技术。日本专利申请2000-307012(2000年10月6日提交)说明了另一种现有技术的离心设备，该申请由本申请的同一受让人申请(相应的美国专利申请号为No.09/969,807)，其中检测到的识别记号的时间间隔在转子的转速恒定时测量。从由测量的时间间隔和转速的乘积获得的识别记号的角度间隔来判断附加转子的类型。

因为这种测量是在转动的开始阶段速度保持不变的情况下进行的，所以加速时间间隔会变得更长。

如果这种测量在转子转动加速的情况下进行，则将产生测量误差。

因此，要求在转子转动加速期间精确检测转子上识别记号的角度间隔。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种高级的离心分离器。

根据本发明，本发明的第一方面提供一种离心分离器，包括：

带有转轴的转动部件；

用于把不同的可替换的转子之一附加在所述转轴上的转子附加装置，所述的转子中的每一个具有排列于由所述转轴限定的在该转子圆周上的多个识别记号，这些识别记号具有为每一个所述的不同转子预先决定的角度间隔；

用于根据所述附加转子的转动检测所述识别记号的识别记号检测装置；

用于检测所述转轴的转动以产生转速信号的转动检测器；和

响应所述识别记号检测装置和所述用来检测所述角度间隔的所述转速信号以便识别所述附加转子的检测装置，其中所述检测装置从在所述识别记号之一的第一检测和所述转轴从第一检测起转动一周后在所述识别记号之一的第二检测检测到的所述转速信号来测量转速，测量从所述的第一检测到所述的第二检测的所述检测到的识别记号的时间间隔，当检测到其它所述识别记号时，从所述测量的时间间隔和从在所述第一和第二检测得到的所述转速算出所述转轴的计算转速，并将所述测量到的转速和所述计算的转速分别与所述测量的时间间隔相结合以计算所述角度间隔，以便识别附加于所述旋转部件的一个所述转子。

根据本发明，本发明的第二方面提供一种基于第一方面的离心分离器，其中所述转动检测器产生带有预定数量脉冲的所述转速信号，用第一方法产生的每个所述转动的脉冲在被计算的角度间隔上小于第二方法。

根据本发明，本发明的第三方面提供一种基于第一方面的离心分离器，该离心分离器还包括利用从所述第一检测到所述第二检测的总的所述测量时间间隔补偿从所述第一和第二检测所测量到的转速的补偿装置。

附图说明：

从下面结合附图的详细描述中，本发明的目的及其特征将更容易理解：

图1是一个依照本发明的离心设备的方框图；

图2示出图1中所示的转子的底部视图；

图3A和3B分别是离心设备中检测到的转速信号和识别记号信号的时序图；

图4是说明识别记号的角度间隔的计算过程的示意图；

附图中同样或相关的元件或部分由相同的标记指示。

具体实施方式：

图1是一个依照本发明的离心设备的方框图。图2示出图1中所示的可替换的转子的底部视图。图3A和3B分别是离心设备中检测到的转速信号和识别记号信号的时序图。图4是说明识别记号的角度间隔的计算过程的示意图。

离心设备1包括一个带有一输出轴9且通过用一个风扇(未示出)来强制空气冷却的感应电动机2，输出轴9具有一个用于把转子1附加于输出轴9上的附加部件10；一个识别记号检测器5，用于根据附加的转子1的转动用来检测来自诸如排列于转子1的底面的磁体的磁场的识别记号的信号；一个转速检测器3，用于检测感应电动机2(输出轴9)的转动以产生转速信号7来检测输出轴9的转动，以便输出轴9每转动一周就产生预定数量的脉冲；和一个信号处理电路6。

离心设备1进一步包括一个环绕转子1的转子室(未示出)。该转子室内部由设置于转子1周围的冷却管中流动的冷却液冷却。在转子室顶部有一个门(未示出)，该门在转子转动时是锁住的，需要停下来改变转子1时候则开启。转子室的顶部还设置有一个操作面板11。该操作面板11和信号处理电路6耦合以控制离心设备1并显示附加的转子1的类型或识别号码。

不同转子中的一个通过附加部件附加于输出轴9。这些不同(不同类型)的转子有不同识别记号的不同图案，如图2所示，这些识别记号设置于由所述转轴限定的该转子底部表面的圆周上，且这些识别记号具有为不同的转子预定的角度间隔。识别记号4a到4d是这样排列的：识别记号4a和4b之间相隔一个排列角度θa，识别记号4b和4c之间相隔一个排列角度θb，识别记号4c和4d之间相隔一个排列角度θc，识别记号4d和4a之间相隔一个排列角度θd。这些角度间隔用来区分每一个转子或每一种型号的转子。

图3A示出当电动机2以一转速转动时的转速信号7，其中转速中的脉冲周期性地产生。输出轴9每转动一周，转速检测器3就产生九个转动检测脉冲。

图3B示出包括分别具有对应于角度间隔θa，θb，θc，θd的Ta，Tb，Tc和Td间隔的脉冲的识别记号检测信号8。

检测

信号处理电路6通过对时钟信号中的时钟脉冲记数重复测量在连续转动检测脉冲之间的时间间隔，同时检测识别记号检测脉冲。

在本例中，如图3所示，假设响应于时间间隔Tmtop内的识别记号检测脉冲31(识别记号4a)开始测量。这样，响应于识别记号检测脉冲31的检测(测量开始)和转动检测脉冲22的检测，信号处理电路6得到和储存在连续转动检测脉冲21和22之间时间间隔Tmtop。

接着，信号处理电路6检测识别记号检测脉冲32到35，并检测识别记号检测脉冲32到35之间的时间t0，ta，tb，tc和识别记号检测间隔Ta，Tb，Tc及Td。

此外，信号处理电路6由连续的转动检测脉冲23和24之间重复检测的时间间隔得到时间间隔Tmend，在此间隔期间检测到识别记号检测脉冲35，即，在识别记号的第四检测＝转动一周。

计算

信号处理电路6通过如下方法计算识别记号4a到4b的排列角：

因为每个时间间隔Tmtop和Tmend是由输出轴9或转子1的每周转动所产生的九个转动检测脉冲定义的时间间隔之一，所以转子1在测量开始时刻t0的转速N₀和测量结束时刻td的转速N₄由下式给出：

N₀＝9/Tmtop，N₄＝9/Tmend (1)

这里，如果时间间隔Tmtop和Tmend的检测不能达到足够的精度，那么所获得的转速N₀和N₄通过如下方法来补偿：

因为由排列角θ_a，θ_b，θ_c和θ_d定义的总面积相应于转动一周，且一个转动周期Tall＝Ta+Tb+Tc+Td，所以补偿系数α由下式给出：

(αN₀+αN₄)×Tall/2＝1 ∴α＝2/((N₀+N₄)×Tall) (2)

在下文中，将使用通过α补偿的转速N₀和N₄。

如果转速的变化为常量，那么转速随经过的时间成比例增加。

这样，在ta，tb和tc时刻的转速N₁、N₂和N₃(识别记号检测脉冲32和33)由下式给出：

N₁＝N₀+Ta/Tall×(N₄-N₀)，

N₂＝N₀+(Ta+Tb)/Tall×(N₄-N₀)， (3)

N₃＝N₀+(Ta+Tb+Tc)/Tall×(N₄-N₀)

识别记号的排列角通过求角速度(转速)的积分给出。因而，排列角θ_a，θ_b，θ_c和θ_d通过计算梯形的面积方法来获得，如下所示：

θ_a＝Ta×(N₀+N₁)×360°/2

θ_b＝Tb×(N₁+N₂)×360°/2

θ_c＝Tc×(N₂+N₃)×360°/2 (4)

θ_d＝Td×(N₃+N₄)×360°/2

信号处理电路6通过计算得到的排列角θ_a，θ_b，θ_c和θ_d判断或识别附加转子1的类型或识别号码。

如上所述，在本发明的离心分离器中，转动部件12包括具有转动轴9的感应电动机2。转子附加部件10将不同的可替换的转子1中的一个附加于转动轴9上。每一个转子1具有排列于由输出轴9限定的该转子表面的一个圆周(同轴圆周)上的多个识别记号4a到4b，当附加上该转子1时，所述识别记号具有为每个不同的转子1确定的角度间隔(图案)。识别记号检测器5根据所附加的转子1的转动检测识别记号4a到4d。转速检测器3检测输出轴9的转动以产生转速信号7。信号处理电路6响应于识别记号检测器5和转速信号7并检测角度间隔以识别所附加的转子1。信号处理器6从在一个识别记号4a的第一检测和输出轴9从该第一检测起转动一周之后在一个识别记号4d的第二检测得到的转速信号7来测量转速，测量从第一检测到第二检测之间检测到的识别记号的时间间隔，当检测到其它识别记号时，从测得的时间间隔和从在第一和第二检测得到的转速计算转动轴9的转速，分别将测量的转速和计算的转速与测量的时间间隔相结合以计算角度间隔，从而识别附加于转动部件的一个转子。

而且，转动检测器3产生带有预定数量脉冲的转速信号7，该脉冲以低于计算的角度间隔中的第二分辨率(resolution)的第一分辨率当转子每转动一周时产生。

更准确地说，转速检测器3当转子每转动一周只产生九个脉冲宽度可变的转动检测脉冲，所以转速信号的分辨率不那么高。另一方面，如图1和图2所示，排列有识别记号4a到4d的同轴圆C1的直径大于转速检测器3的直径，因此识别记号检测器5的分辨率比转速检测器3的分辨率高。

而且，信号处理电路6在第一和第二检测时用从第一检测到第二检测的总测量时间间隔来补偿转速。这也是因为识别记号检测器5的分辨率比转速检测器3的分辨率更高。

如上所述获得的排列角θ_a，θ_b，θ_c和θ_d精度更高，因为测量不受转动检测脉冲宽度误差的影响。此外，这也是因为它们是通过转子1的加速斜线的线性近似得到的。

上述实施例已经描述了假设转子1加速的情形。然而，排列角在任何情形下均能被检测，例如，在转速恒定或减速的情形下。在上述实施例中，识别记号的测量开始于其他识别记号4a的检测。尽管如此，识别记号的测量也能开始于其他识别记号4b到4d的检测。在上述实施例中，转动检测脉冲的数量是九个。但是，本发明可适用于每转动一周的转动检测脉冲多于一个的情形。而且，转速可以由一个诸如电压信号的物理量来描述。在这种情形下，转速信号在t0和td时刻立即被检测到。此外，上述实施例描述时假定转子1上的识别记号是四个。尽管如此，本发明可适用于识别记号4的数量多于一个的情形。此外，实施例描述时假定识别记号4a到4d排列于转子1的底部表面。然而，识别记号4a到4d可以排列于转子1表面上的另一个同轴圆周上。此外，实施例描述时假定识别记号包含磁体，但是，其它记号也能被用作识别记号。例如，光学映像表面或突起部分或中空部分可以被用作识别记号。也就是说，如果检测器能检测到所使用的识别记号，则可以采用任何其它检测器。

如上所述，根据本发明的离心设备不需要长加速时间间隔和高分辨率的转速检测器或高精度的转动检测器，就能检测转子上识别记号的排列角。这在没有增加转速检测器成本的情形下，减少了使用者等待的时间间隔。

Claims

1、一种离心分离器，包括：

一个具有转轴的转动部件；

一个用于把不同的可替换的转子之一附加在所述转轴上的转子附加装置，每一个所述的转子具有排列于由所述转轴限定的转子表面的一个圆周上的多个识别记号，这些识别记号具有为每一个所述的不同转子预先确定的角度间隔；

一个用于检测所述转轴的转动以产生转速信号的转动检测器；和

用于响应所述识别记号检测装置和用于检测所述角度间隔以便识别所述附加转子的所述转速信号的检测装置，其中所述检测装置从在所述识别记号之一的第一检测和所述转轴从所述第一检测转动一周后在所述识别记号之一的第二检测检测到的所述转速信号来测量转速；测量从所述的第一检测到所述的第二检测的所述检测到的识别记号的时间间隔，当检测到其它所述识别记号时，从所述测量的时间间隔和从所述第一和第二检测所检测到的所述转速算出所述转轴的计算转速，并将所述测量到的转速和所述计算的转速和分别与所述测量的时间间隔相结合以计算所述角度间隔，从而识别附加于所述旋转部件的所述转子。

2、如权利要求1所述的离心分离器，其中所述转动检测器产生带有预定数量脉冲的所述转速信号，所述脉冲以低于所述计算角度间隔中的第二分辨率的第一分辨率当每转动一周时产生。

3、如权利要求1所述的离心分离器，还包括用于利用从所述第一检测到所述第二检测之间总的所述测量时间间隔来补偿在所述第一和第二检测所检测到的所述转速的补偿装置。