DE10025242A1 - Pusher centrifuge has connecting rod pressure load measurement transducers mounted on connecting rod; transducer signals fed to control unit after conversion in measurement amplifier - Google Patents
Pusher centrifuge has connecting rod pressure load measurement transducers mounted on connecting rod; transducer signals fed to control unit after conversion in measurement amplifierInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schubzentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a push centrifuge according to the preamble of claim 1.
Bei Schubzentrifugen der genannten Art besteht das Problem, dass die Schubkraft, mit der die Schuborgane die auf den Siebtrommeln sich absetzende Feststoffschicht zyk lusweise zu den Trommelkanten am offenen Ende der Siebtrommel fördern, zulässige Werte überschreiten kann, wenn z. B. Produktablagerungen zwischen die Siebtrommel und das Schuborgan gelangen oder wenn sich die verfahrenstechnischen Randbe dingungen, wie die Zulaufkonzentration oder die Produkteigenschaften verändern. Die Bewerkstelligung der Schubbewegung über an einer Exzenterwelle eines Hubantriebes angelenkte Pleuel hat die Auswirkung, dass das Drehmoment des Hubantriebes bzw. der Exzenterwelle der Schubkraft nicht proportional ist. Der mit der Pleuelvorrichtung einhergehende Kniehebeleffekt hat zur Folge, dass sich bei einem definierten Dreh moment des Hubantriebes theoretisch eine unendliche Schubkraft einstellt. Aus dieser Problematik ergibt sich die Notwendigkeit, die Schubkraft zu überwachen.With push centrifuges of the type mentioned there is the problem that the pushing force with which the thrust elements the solid layer deposited on the sieve drums zyk Convey to the drum edges at the open end of the sieve drum, permissible Values may exceed if e.g. B. Product deposits between the screening drum and get the thrust member or when the procedural Randbe conditions such as the feed concentration or the product properties change. The Execution of the pushing movement on an eccentric shaft of a linear actuator articulated connecting rods has the effect that the torque of the linear actuator or the eccentric shaft is not proportional to the thrust. The one with the connecting rod device accompanying knee lever effect has the consequence that at a defined rotation torque of the linear actuator theoretically sets an infinite thrust. From this The problem arises from the need to monitor the thrust.
Bislang wurde bei kleineren Maschinen die Schubkraft nicht überwacht, da bei derarti gen Maschinen die Bauteile mit so großen Sicherheiten ausgelegt wurden, dass sie auch überhöhten Schubkraftbelastungen standhaften konnten.So far, the thrust force has not been monitored on smaller machines, since suchi machines, the components have been designed with such great certainty that they could also withstand excessive thrust loads.
Bei größeren Maschinen ist es bekannt, die Schubkraft durch eine Rutschkupplung im Hubantrieb zu begrenzen.In larger machines, it is known to push the thrust through a slip clutch in the Limit stroke drive.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schubzentrifuge der genannten Art, eine Schubkraftüberwachung zu schaffen, mit der bei geringem Bauaufwand die Schubkraft über die gesamte Hublänge und zwar auch im Umkehrpunkt zuverlässig überwacht werden kann. Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Zentrifuge ge mäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.The invention has for its object in a push centrifuge of the type mentioned, to create a thrust monitoring with which the Thrust over the entire stroke length and reliably even at the turning point can be monitored. This task is ge in the generic centrifuge solved according to the characterizing part of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements are specified in the subclaims.
Vorzugsweise ist das Pleuel als H-förmiges Hubkreuz mit zwei parallelen Pleuelholmen und einem mittigen Querholm ausgebildet. Die Schubkraft kann dadurch gleichförmig vom Hubantrieb auf das Drucklager übertragen werden, wobei die parallelen Pleuel holme beide oder als Einzelelement zur Anordnung von die Schubkraft erfassenden Messwertgebern besonders geeignet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Pleuelholme mit Ausnehmungen und/oder Ausschnitten versehen, wodurch sich unter Belastung die Verformung der Pleuelelemente erhöht und an diesen Stellen besonders deutliche Messergebnisse erzielbar sind.The connecting rod is preferably in the form of an H-shaped lifting cross with two parallel connecting rod arms and a central cross member. The thrust can be uniform are transferred from the linear actuator to the thrust bearing, with the parallel connecting rods spar both or as a single element for the arrangement of the thrust force Sensors are particularly suitable. In a preferred embodiment, the connecting rods are with recesses and / or cutouts, whereby the deformation of the Connecting rod elements increased and particularly clear measurement results at these points are achievable.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert. Es zeigen in teilweiser SchnittdarstellungEmbodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail below. They show a partial sectional view
Fig. 1 das Grundschema einer Schubzentrifuge mit Rotations- und Hubantrieb, Fig. 1 shows the basic scheme of a pusher centrifuge with rotary and lifting drive,
Fig. 2 die Draufsicht auf das in Fig. 1 in der Seitenansicht dargestellte Pleuel, Fig. 2 is a plan view of that shown in Fig. 1 in the side view of connecting rods,
Fig. 3 eine vergrößerte Detailansicht der in Fig. 1 mit A bezeichneten Stelle, Fig. 3 is an enlarged detail view of the designated in Fig. 1 A site,
Fig. 4 einen Teilausschnitt aus dem Pleuel nach Fig. 1 mit alternativer Quer schnittsverengung, Fig. 4-sectional narrowing a partial section of the connecting rod of Fig. 1 with alternative cross,
Fig. 5 einen Teilausschnitt aus dem Pleuel nach Fig. 1 mit einer weiteren alter nativen Querschnittsverengung und einem Laserwegelement als Mess wertgeber und Fig. 5 is a partial section of the connecting rod according to FIG. 1 with a further old native cross-sectional constriction and a laser path element as a transmitter and
Fig. 6 eine Alternative zu den Pleueln nach den Fig. 1 bis 5 in Form einer Fluid-Kolben-Zylindereinheit. Fig. 6 shows an alternative to the connecting rods according to FIGS. 1 to 5 in the form of a fluid piston-cylinder unit.
In Fig. 1 ist das Grundschema einer Schubzentrifuge dargestellt, bei der eine Hohlwelle 1 auf einem stationären Maschinenrahmen 2 in Wälzlagern 3, 4 drehbar gelagert ist. An einem Ende der Hohlwelle ist über einen Trommelboden 5 eine Siebtrommel 6 be festigt, die sich in einem mit dem Maschinenrahmen 2 fest verbundenen Zentrifugen gehäuse 7 befindet. Das Zentrifugengehäuse 7 ist in einen Feststoffaustragsraum 8 und in einen Filtratsammelraum 9 unterteilt. Mittels Abstandsbolzen 10 ist parallel zum Trommelboden 5 ein Verteilerboden 11 befestigt, der zentrisch einen Verteilerkegel 12 aufweist. Dieser liegt in der Öffnung eines Zuführrohres 13 für Suspension, das fest mit dem Zentrifugengehäuse 7 verbunden ist.In Fig. 1, the basic diagram of a pusher centrifuge is shown, in which a hollow shaft 1 is rotatably mounted on a stationary machine frame 2 in rolling bearings 3 , 4 . At one end of the hollow shaft a sieve drum 6 is fastened via a drum base 5 , which housing 7 is located in a centrifuge which is firmly connected to the machine frame 2 . The centrifuge housing 7 is divided into a solids discharge space 8 and a filtrate collection space 9 . A distributor base 11 , which has a distributor cone 12 centrally, is fastened by means of spacer bolts 10 parallel to the drum base 5 . This lies in the opening of a feed tube 13 for suspension, which is firmly connected to the centrifuge housing 7 .
Die Hohlwelle 1 ist zentrisch von einer Schubstange 14 durchsetzt, die über einen inne ren Trommelboden 15 mit einem inneren Siebtrommelelement 16 verbunden ist. Der innere Trommelboden 15 liegt zwischen dem Trommelboden 5 und dem Verteilerbo den 11 und wird von den Abstandsbolzen 10 durchsetzt. An dem dem Zentrifugenge häuse 7 abgewandten Ende der Hohlwelle 1 ist die Riemenscheibe 17 des Rotationsan triebes 18 angeflanscht, die über Keilriemen von einem Motor 19 angetrieben wird. Die Schubstange 14 überragt die Hohlwelle 1 und trägt an ihrem Ende ein Drucklager 20. In diesem Drucklager 20 ist die Schubstange 14 mittels Wälzlagern (nicht darge stellt) drehbar gelagert, wobei das die Wälzlager umschließende Drucklagergehäuse 21 von einem Pleuel 22 drehfest gehalten wird. Das in Fig. 2 in der Draufsicht dargestellte Pleuel 22 besteht aus einem H-förmigen Hubkreuz mit zwei parallelen Pleuelholmen 23 und 24 und einem mittigen Querholm 25. Das Pleuel 22 umgreift an einem Ende gabel artig das Drucklager 20 und ist an diesem mit den Enden der Pleuelholme 23, 24 in zwei Drucklagerbolzen 26 schwenkbar gelagert. Das andere Ende des Pleuels 22 um greift mit den anderen Enden der Pleuelholme 23, 24 ebenfalls gabelartig einen Huban trieb 27, und ist in den Lagerbolzen 28 einer Exzenterwelle 29 gelagert. Die Exzenter welle 29 steht im Gehäuse 30 des Hubantriebes 27 mit einer Getriebeschnecke (nicht dargestellt) im Getriebeeingriff, die über eine Riemenscheibe 31 von einem Motor 32 angetrieben wird.The hollow shaft 1 is centrally penetrated by a push rod 14 which is connected via an inner drum base 15 to an inner drum element 16 . The inner drum base 15 lies between the drum base 5 and the distributor body 11 and is penetrated by the spacer bolts 10 . At the centrifuge housing 7 facing away from the hollow shaft 1 , the pulley 17 of the Rotationsan drive 18 is flanged, which is driven by a motor 19 via V-belts. The push rod 14 projects above the hollow shaft 1 and carries a thrust bearing 20 at its end. In this thrust bearing 20 , the push rod 14 is rotatably supported by means of roller bearings (not shown), the thrust bearing housing 21 surrounding the roller bearing being held in a rotationally fixed manner by a connecting rod 22 . The connecting rod 22 shown in plan view in FIG. 2 consists of an H-shaped lifting cross with two parallel connecting rod arms 23 and 24 and a central cross beam 25 . The connecting rod 22 grips at one end in a fork-like manner in the thrust bearing 20 and is pivotally mounted thereon with the ends of the connecting rod arms 23 , 24 in two thrust bearing bolts 26 . The other end of the connecting rod 22 engages with the other ends of the connecting rods 23 , 24 also fork-like a Huban 27 , and is mounted in the bearing pin 28 of an eccentric shaft 29 . The eccentric shaft 29 is in the housing 30 of the linear actuator 27 with a gear worm (not shown) in gear engagement, which is driven by a motor 32 via a pulley 31 .
Die Fig. 1 zeigt das Pleuel 22 in seiner hintersten Stellung, in der die Schubstange 14 den hinteren Umkehrpunkt erreicht hat. Zwischen dem hinteren Umkehrpunkt und dem vorderen Umkehrpunkt durchläuft das Pleuel den Gesamthub H. Aufgrund der Kurbel bewegung des Lagerbolzens 28 führt das Pleuel begrenzte Schwenkbewegungen durch, die, bezogen zur Achse der Schubstange, zu einer leichten Schiefstellung des Pleuels im mittleren Bereich des Hubweges führt. Die damit einhergehende Abwei chung der im Pleuel gemessenen Kraft zur tatsächlichen Schubkraft ist vernachlässig bar oder kann als zusätzliche Sicherheit gewertet werden. Fig. 1 shows the connecting rod 22 in its rearmost position, in which the push rod 14 has reached the rear turning point. Between the rear turning point and the front turning point, the connecting rod runs through the entire stroke H. Due to the crank movement of the bearing pin 28 , the connecting rod performs limited swiveling movements, which, relative to the axis of the connecting rod, lead to a slight inclination of the connecting rod in the central region of the stroke. The associated deviation of the force measured in the connecting rod from the actual thrust is negligible or can be regarded as additional security.
Am Pleuel 22 sind ein oder mehrere Messwertgeber zur Ermittlung der Druckbe lastungen angeordnet.One or more sensors for determining the pressure loads are arranged on the connecting rod 22 .
In der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 ist das Pleuel 22 in bestimmten Ab schnitten im Querschnitt reduziert, wodurch die durch die Schubbelastung hervorgeru fene Verformung des Pleuels verstärkt wird und somit für Messzwecke besser geeig net wird.In the embodiment according to FIGS. 1 to 3, the connecting rod 22 is reduced in cross-section in certain sections, which increases the deformation of the connecting rod caused by the thrust load and is therefore more suitable for measurement purposes.
Wie aus der Vergrößerung des Details A (Fig. 1) in Fig. 3 zu ersehen, besteht die Querschnittsreduzierung in einem oder in beiden Pleuelholmen 23 und 24 jeweils aus einer kreisförmigen Ausnehmung 33 und vier nach außen offenen Ausschnitten 34. In der Ausnehmung 33 sind jeweils vier Dehnungsmessstreifen 35 diagonal gegenüberliegend angeordnet, deren zusammengefasste Messleitungen 36 einer Steuerungseinheit 37 zugeführt werden, in der die Messwerte nach Durchlauf einer Wheatstone-Meßschaltung und eines Messverstärkers in Steuersignale gewandelt werden, die die Anzeige der gegebenen Schubkraft bewirken oder, nach Überschreitung eines ersten Grenzwertes, einen Alarm auslösen oder, nach Überschreitung eines zweiten Grenzwertes, ein Steuersignal erzeugen, mit dem über die Steuerleitung 38 die Leistung des Motors 32 reduziert oder dieser ganz abgeschaltet wird. As can be seen from the enlargement of the detail A ( FIG. 1) in FIG. 3, the cross-sectional reduction in one or in both connecting rod arms 23 and 24 each consists of a circular recess 33 and four cutouts 34 open to the outside. In the recess 33 , four strain gauges 35 are arranged diagonally opposite one another, the combined measuring lines 36 of which are fed to a control unit 37 , in which the measured values, after passing through a Wheatstone measuring circuit and a measuring amplifier, are converted into control signals which display the given thrust force or, after exceeding a first limit value, triggering an alarm or, after exceeding a second limit value, generating a control signal with which the power of motor 32 is reduced or is completely switched off via control line 38 .
Das Pleuel 22 gemäß Fig. 4 entspricht im wesentlichen dem H-förmigen Hubkreuz nach den Fig. 1 bis 3, der Pleuelholm 23' weist jedoch nur zwei gegenüberliegende Ausschnitte 34' auf. In einer Messvariante sind am Grund der Ausschnitte 34' Deh nungsmessstreifen 35' angeordnet und in einer alternativen Messvariante sind piezo elektrische Kraftaufnehmer 39 angeordnet. Sowohl von den Dehnungsmessstreifen 35' wie von den piezoelektrischen Kraftaufnehmern 39 führen Messleitungen 36 zu dem Steuergerät 37 gemäß Fig. 1.The connecting rod 22 according to FIG. 4 essentially corresponds to the H-shaped lifting cross according to FIGS . 1 to 3, but the connecting rod 23 'has only two opposite cutouts 34 '. In one measurement variant, strain gauges 35 'are arranged at the base of the cutouts 34 ' and in an alternative measurement variant piezoelectric force transducers 39 are arranged. Measuring lines 36 lead both from the strain gauges 35 ′ and from the piezoelectric force transducers 39 to the control device 37 according to FIG. 1.
Das Pleuel 22 gemäß Fig. 5 entspricht ebenfalls im wesentlichen dem H-förmigen Hubkreuz nach den Fig. 1 bis 3, der Pleuelholm 23" weist jedoch eine kreisförmige Ausnehmung 33' und nur zwei Ausschnitte 34" auf. Bei dieser Anordnung verdreht sich unter Druckbelastung nur der mit der Ausnehmung 33' und den Ausschnitten 34" versehene Bereich der Pleuelholme, die ansonsten fluchtend auf der Mittellinie M ausgerichtet bleiben. An der Unterseite des Pleuelholmes 23" sind ein Laserwegmesselement 40 und ein Reflektor 41 angeordnet. Aus der Analyse reflektierter, frequenzmodulierter Laserstrahlung wird die durch die Schubkraft erzeugte Stauchung des Pleuelholmes 23" ermittelt und als Messwert über die Mess leitung 36 zur Steuerungseinheit 37 (Fig. 1) geleitet.The connecting rod 22 according to FIG. 5 also essentially corresponds to the H-shaped lifting cross according to FIGS . 1 to 3, but the connecting rod 23 "has a circular recess 33 'and only two cutouts 34 ". With this arrangement, only the area of the connecting rod stubs provided with the recess 33 'and the cutouts 34 ", which otherwise remain aligned with the center line M, rotates under pressure. A laser displacement measuring element 40 and a reflector 41 are arranged on the underside of the connecting rod stub 23 " . From the analysis of reflected, frequency-modulated laser radiation, the compression of the connecting rod 23 "generated by the thrust is determined and passed as a measured value via the measuring line 36 to the control unit 37 ( FIG. 1).
In Fig. 6 ist eine aus einer oder zwei Fluid-Kolben-Zylindereinheiten 42 bestehende Va riante des Pleuels 22 dargestellt. Sie besteht aus einem Zylinder 43, der an den Lager bolzen 28 der Exzenterwelle 29 nach Fig. 1 angelenkt ist. Im Zylinder 43 ist ein Kolben 44 reversierbar gelagert, dessen Kolbenstange 45 am Drucklagerbolzen 26 des Druck lagers 20 nach Fig. 1 angelenkt ist. Der Kolben 44 unterteilt den Zylinderraum in zwei mit Fluid efüllte Teilräume 46 und 47 in denen der Druck mittels Fluid-Druckmessein richtungen 48, 49 messbar ist. Die Messwerte werden über eine Messleitung 36 einer Steuerungseinheit 37 nach Fig. 1 zugeführt. Die Fluid-Kolben-Zylindereinheit kann ähnlich dem H-förmigen Hubkreuz nach den Fig. 1 und 2 aufgebaut sein, wobei jeweils ein Pleuelholm aus einer Fluid-Kolben-Zylindereinheit besteht und die beiden Zylinder der Fluid-Kolben-Zylindereinheit durch einen Querholm verbunden sind. In Fig. 6 is one of one or two fluid piston-cylinder units 42 Va riante of the connecting rod 22 is shown. It consists of a cylinder 43 which is articulated on the bearing bolt 28 of the eccentric shaft 29 according to FIG. 1. In the cylinder 43 , a piston 44 is reversibly mounted, the piston rod 45 of which is articulated on the pressure bearing pin 26 of the pressure bearing 20 according to FIG. 1. The piston 44 divides the cylinder space into two fluid-filled sub-spaces 46 and 47 in which the pressure can be measured by means of fluid pressure measuring devices 48 , 49 . The measured values are fed via a measuring line 36 to a control unit 37 according to FIG. 1. The fluid-piston-cylinder unit can be constructed similarly to the H-shaped lifting cross according to FIGS . 1 and 2, wherein a connecting rod consists of a fluid-piston-cylinder unit and the two cylinders of the fluid-piston-cylinder unit are connected by a crossbar .
11
Hohlwelle
Hollow shaft
22
Maschinenrahmen
Machine frame
33rd
Wälzlager
roller bearing
44
Wälzlager
roller bearing
55
Trommelboden
Drum bottom
66
Siebtrommel
Sieve drum
77
Zentrifugengehäuse
Centrifuge housing
88th
Feststoffaustragsraum
Solids discharge room
99
Filtratsammelraum
Filtrate collecting space
1010th
Abstandsbolzen
Spacer
1111
Verteilerboden
Distributor floor
1212th
Verteilerkegel
Distribution cone
1313
Zuführroh
Feed tube
1414
Schubstange
Push rod
1515
Trommelboden
Drum bottom
1616
Siebtrommelelement
Screen drum element
1717th
Riemenscheibe
Pulley
1818th
Rotationsantrieb
Rotary drive
1919th
Motor
engine
2020th
Drucklager
Thrust bearing
2121
Drucklagergehäuse
Thrust bearing housing
2222
Pleuel
Connecting rod
2323
, ,
2323
', ',
2323
" Pleuelholme
"Connecting rods
2424th
Pleuelholme
Connecting rods
2525th
Querholm, mittig
Cross bar, in the middle
2626
Drucklagerbolzen
Thrust bearing pin
2727
Hubantrieb
Linear actuator
2828
Lagerbolzen
Bearing bolt
2929
Exzenterwelle
Eccentric shaft
3030th
Gehäuse
casing
3131
Riemenscheibe
Pulley
3232
Motor
engine
3333
, ,
3333
' Ausnehmung
'Recess
3434
, ,
3434
', ',
3434
" Ausschnitte
"Excerpts
3535
, ,
3535
' Dehnungsmessstreifen
'' Strain gauges
3636
Messleitungen
Test leads
3737
Sterungseinheit
Emergency unit
3838
Steuerleitung
Control line
3939
Kraftaufnehmer, piezoelektrischer
Force transducer, piezoelectric
4040
Laserwegmesselement
Laser path measuring element
4141
Reflektor
reflector
4242
Fluid-Kolben-Zylindereinheit
Fluid piston cylinder unit
4343
Zylinder
cylinder
4444
Kolben
piston
4545
Kolbenstange
Piston rod
4646
Teilraum
Subspace
4747
Teilraum
Subspace
4848
Fluid-Druckmesseinrichtungen
Fluid pressure measuring devices
4949
Fluid-Druckmesseinrichtungen
Fluid pressure measuring devices
Claims (14)
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