DE1031225B - Mit einem unter Druck stehenden Medium arbeitende Schaltvorrichtung fuer Maschinen, die einen nur im Stillstand zu oeffnenden Deckel aufweisen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

In der Technik werden Maschinen verwendet, die einen aus Sicherheitsgründen nur im Stillstand zu öffnenden Deckel aufweisen, so beispielsweise gewisse Misch- und Mahlvorrichtungen und insbesondere Zentrifugen, bei denen die Gefahr erheblicher Körperverletzungen besteht, wenn sie das öffnen des Deckels während des Betriebes erlauben. Von besonderem Vorteil ist die Erfindung für relativ große Zentrifugen, die einen schweren Deckel aufweisen, welcher von Hand nur schwer zu öffnen ist. Die Erfindung soll daher im folgenden im Zusammenhang mit einer Zentrifuge erläutert werden.

Bei Zentrifugen ist ein während des Betriebes in geschlossenem Zustand gesicherter Deckel außer der Gefahr für die Bedienungsmannschaft auch aus anderen Gründen, z. B. zur Vermeidung des Herumspritzens von Flüssigkeiten und zur Vermeidung des Eindringens von Fremdkörpern oder von zusätzlichem Schleudergut während des Betriebes wichtig, was zu einer asymmetrischen Ladung und dadurch zu einer Gefährdung der Maschine führen kann. Eine weitere Schwierigkeit besteht bei Zentrifugen darin, daß sie nach dem Abstellen des Antriebes eine lange Zeit erfordern, bis sie von selbst zum Stillstand kommen, so daß eine wirksame Bremse angebracht werden muß. Es besteht daher bei Zentrifugen das Bedürfnis nach einer einfachen und sicher wirkenden Schaltvorrichtung, die eine mögliche Vereinfachung und Automatisierung der beim Betrieb und beim Abstellen nötigen bzw. wünschbaren Schaltvorgänge erlaubt.

Es sind zwar bereits Anordnungen bekannt, bei denen ein öffnen des Deckels verhindert wird, solange sich die Zentrifugentrommel in Bewegung befindet. Bei einer bekannten Anordnung dieser Art wird jedoch das öffnen des von Hand zu schließenden Deckels durch einen Haken verhindert, welcher durch einen durch die Bewegung der Trommel erzeugten Luftstrom betätigt wird. Bei anderen bekannten Anordnungen ist der handbetätigte Deckel durch einen Riegel gesperrt, der über mechanische Vorrichtungen erst nach dem Auslaufen der Trommel freigegeben wird. Bei einer weiteren Vorrichtung ist der wiederum handbetätigte Deckel verriegelt, solange ein zwischen Zentrifugenantrieb und Zentrifugentrommel liegendes hydrauliches Getriebe eingeschaltet ist. Alle diese Anordnungen schließen mit Rücksicht auf den von Hand zu betätigenden Deckel einen automatischen Betrieb aus.

Es ist darüber hinaus auch eine Anordnung bekanntgeworden, bei welcher das öffnen und das Schließen des Deckels mittels Druckluft erfolgt, wobei gleichzeitig von einem einzigen Ventil aus auch das Ingangsetzen und Abbremsen der Trommel gesteuert wird. Bei dieser Anordnung wird das öffnen Mit einem unter Druck stehenden

Medium arbeitende Schaltvorrichtung

für Maschinen, die einen nur im Stillstand zu öffnenden Deckel aufweisen

Anmelder:
CIBA Aktiengesellschaft, Basel (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Splanemann, Patentanwalt, Hamburg 36, Neuer Wall 10

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 3. September 1SS4 und 24. August 1956

Dr. Viktor Wohler, Binningen (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

des Deckels durch eine mechanische Sperrung des Ventils verhindert, welche bei laufender Trommel wirksam ist. Erst nach dem Auslaufen der Trommel

^a5 kann dann das Ventil in die das öffnen des Deckels bewirkende Stellung gebracht werden. Ferner besteht keine unmittelbare Sperrung für das Einrücken der Zentrifuge bei geöffnetem Deckel, da durch die Ausbildung des Ventils lediglich eine gewisse Aufeinanderfolge des Schließens des Deckels und des Anlaufs der Zentrifuge bewirkt wird. Es besteht aber bei Zentrifugen und ähnlichen Maschinen mit Schutzdeckel das Bedürfnis nach einer Automatisierung der Bedienung bei gleichzeitiger gegenseitiger Verriegelung.

Diese Forderung erfüllt die Erfindung, welche eine mit einem unter Druck stehenden Medium arbeitende Schaltvorrichtung für Maschinen betrifft, die einen aus Sicherheitsgründen nur im Stillstand zu öffnenden Deckel aufweisen, wobei das Heben des Deckels und das Sichern des geschlossenen Deckels mit Hilfe eines unter Druck stehenden Mediums erfolgt und einerseits durch die Rotationsachse der Maschine mechanisch angetriebene Teile ein Ventil so steuern, daß das zum Heben des Deckels benötigte Druckmedium gesperrt wird, anderseits der zum Heben des Deckels benötigte und der beim Schließen des Deckels entstehende Druck in der Vorrichtung den Zugang der Antriebsenergie zur Maschine verhindert.

Als unter Druck stehendes Medium kann bei der Schaltvorrichtung beispielsweise Wasser aus einer vorhandenen Druckwasserleitung verwendet werden. Eine besonders einfache Ausführungsform ergibt sich jedoch bei Verwendung von Druckluft, die in chemischen Betrieben zumeist ohnehin zur Verfügung steht.

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Im Zusammenwirken mit der Schaltvorrichtung nach der Erfindung kann auf einfache Weise auch die Drehzahl der Zentrifuge gemessen werden. Dies erfolgt durch eine mit der Zentrifugenachse gekoppelte Pumpe, zweckmäßigerweise einer Zahnradpumpe, die ein Druckmedium, vorzugsweise Öl, in einem mit einem Widerstand versehenen Kreislauf umpumpt, in welchem ein Druckmesser den hierbei entstehenden Druck mißt. Der Druckmesser, ein normales Manometer, wird dabei so geeicht, daß er die Drehzahl der Zentrifuge unmittelbar anzeigt.

Die Zentrifugen werden im allgemeinen durch einen Elektromotor angetrieben. Im Hinblick auf die Schwierigkeiten, die sich einer guten Abkapselung eines Elektromotors gegen die korrodierenden Einflüsse der Atmosphäre und gegen die Einwirkung korrodierender Flüssigkeiten entgegenstellen, kann aber zum Antrieb einer Zentrifuge auch eine mit Wasser betriebene Turbine, z. B. eine Peltonturbine, verwendet werden. Solche Turbinen sind leicht mit einer Bremsvorrichung zu versehen, die aus einem Radkranz von Turbinenschaufeln besteht, welche der normalen Laufrichtung entgegenwirken und durch eine besondere Düse beaufschlagt werden, oder noch einfacher durch Beaufschlagung der Rückseite der vorhandenen Schaufeln aus einer besonderen Düse oder schließlich durch Ableitung des Wasserstrahles auf die Rückseite der Schaufeln. Diese Turbinen benötigen in explosionsgefährdeten Räumen keine zusätzlichen Sicherheitsvorkehren, erlauben eine Drehzahländerung während des Betriebes und ermöglichen eine beliebig große Anzahl von Anläufen und Bremsungen in der Zeiteinheit, weil die in Form von Wärme frei werdende Bremsenergie durch das Wasser ohne weiteres abgeführt wird.

Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar, wenn der Antrieb mittels Elektromotoren erfolgt, wobei in diesem Fall eine mechanische Bremsvorrichtung bekannter Bauart benutzt oder der Elektromotor selbst zum Bremsen der Zentrifuge verwendet wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung soll nun, insbesondere bei hydraulisch angetriebenen Zentrifugen, der Schaltvorgang für das Anlaufen und Abstellen durch zwei miteinander gekoppelte Vierwegehähne besonders einfach gestaltet werden, von denen der eine das Heben und Senken des Deckels und der andere das Umsteuern der Antriebsenergie von Antrieb auf Bremsen steuert. Durch die Kombination der beiden Verriegelungen ergibt sich der Vorteil, daß sich einerseits die Zentrifuge erst öffnet, wenn sie zum Stillstand gekommen ist, und anderseits ein Rückwärtsanlaufen der Zentrifuge verhindert wird, sobald sie sich im Stillstand befindet und der Deckel sich öffnet. Die Zeichnung erläutert die Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein Schaltschema der Zentrifuge mit hydraulischem Antrieb;

Fig. 2 zeigt ein Schaltschema der Zentrifuge mit elektrischem Antrieb.

In Fig. 1 stellt 10 die Zentrifuge dar. Deren Deckel 11 ist mit einem Hebel 12 starr verbunden und um die Achse 13 schwenkbar. Der Hebel 12 ist mit Hilfe der Stange 14 mit dem Kolben 16 im Zylinder 15 verbunden.

Der Antrieb der Zentrifuge erfolgt durch eine Türbine 17. Diese weist Antriebschaufeln 18 auf, welche aus der Düse bzw. aus dem Ventil 19 beaufschlagt werden, sowie eine auf die Rückseite der Schaufeln 20 wirkende Düse 21. Die Antriebdüse 19 wird durch einen Zylinder 22 mit dem Kolben 25 gesteuert und die Bremsdüse 21 durch einen Zylinder 23 mit dem Kolben 26. Durch Federn 24 wird bei beiden Zylindern der Kolben in die Schließlage gedrückt, falls keine Druckluft in die Zylinder eingeführt wird. Die Wasserzuführungen für den Antrieb und die Bremseinrichtung der Turbine sind in der Zeichnung nicht dargestellt.

Mit der Antriebsachse ist noch eine Zahnradpumpe 27 gekuppelt. Diese fördert bei laufender Zentrifuge öl aus einem Ölbehälter 28 durch ein Drosselventil 29 zurück in den Ölbehälter 28. Das Drosselventil wirkt als Widerstand im ölkreislauf, und der entstehende Druck wird im Manometer 30 gemessen. Bei entsprechender Eichung kann an der Manometerskala die jeweilige Drehzahl der Schleudertrommel unmittelbar abgelesen werden.

Die Ventile 19 und 21 werden durch Druckluft gesteuert, die aus einer Speiseleitung 40 über das Luft filter 49, den Umschalthahn 33, den Vierweghahn 31, die Leitungen 41 bzw. 42 und die Drosselventile 36 in die Zylinder 22 bzw. 23 gelangt.

Das Öffnen und Schießen des Deckels 11 erfolgt ebenfalls durch Druckluft aus der Speiseleitung 40, die über das Luftfilter 49, den Vierweghahn 32, das Ventil 35, das Drosselventil 37 und die Leitung 43 bzw. die Leitung 44 in den Zylinder 15 geführt wird. Mit 34 ist ein an die Ölleitung des Manometers 30 über die Leitung 45 angeschlossenes Ventil bezeichnet. Dieses öffnet die Düse 39, wenn in der Manometerleitung ein genügender Öldruck herrscht und verhindert so zusammen mit dem Drosselventil 38 das Ansprechen (öffnen) des Ventils 35.

Die Wirkungsweise der gezeichneten Vorrichtung ist folgende: Die gezeichnete Stellung der Vierweghähne (31 und 32) zeigt die Zentrifuge im laufenden Zustand. Die Druckluft gelangt in den Zylinder 22, und das Ventil 19 ist geöffnet. Anderseits ist der Zylinder 23 ohne Druck, weil die Luft durch die Leitung 42 und den Vierweghahn 31 entweichen kann. Der Deckel ist durch sein eigenes Gewicht und durch die im unteren Teil des Zylinders 15 vorhandene Druckluft geschlossen. Das Manometer 30 zeigt den Öldruck, der infolge der Rotation der Pumpe 27 entsteht und damit die Drehzahl an.

Zum Abstellen der Zentrifuge werden die beiden gekoppelten Hähne 31 und 32 um 90° gedreht. Infolge des vorhandenen Druckes in der Ölleitung des Manometers bleibt das Ventil 34 noch solange offen, als die Zentrifuge eine nennenswerte Drehzahl besitzt. Die durch das Drosselventil 38 strömende Druckluft entweicht durch die Düse 39. Das Ventil 35 bleibt geschlossen, und es erfolgt weder ein Heben des Deckels noch ein Umsteuern des Ventils 33, da die vom Hahn

32 umgesteuerte Druckluft nur bis zum Ventil 35 gelangt. Dagegen wirkt sich die Umstellung des Hahns 31 sofort · darin aus, daß sich die Antriebdüse 19 schließt und die Bremsdüse 21 sich öffnet. Nachdem durch die Bremswirkung die Zentrifuge nahezu zum Stillstand gelangt ist, schließt sich das steuerdrucklos gewordene A^entil 34, der Steuerdruck auf dem Ventil 35 steigt durch das Abschließen der Düse 39 sofort an und das Ventil 35 öffnet sich. Nunmehr gelangt die Druckluft aus der Speiseleitung 40 auch vom umgestellten Vierweghahn 32 über das Drosselventil 37 einerseits auf die Steuerdruckleitung des Ventils 33 und anderseits über die Leitung 43 in den oberen Teil des Zylinders 16 und öffnet den Deckel 11. Der nun in der gestrichelten Stellung befindliche Umschalthahn

33 entlüftet den Zylinder 23 und stellt die Bremsung der Zentrifuge ab.

Bei plötzlichem Druckabfall in der Speiseleitung kann sich der Deckel infolge seines eigenen Gewichtes zwar schließen, infolge des Drosselventils 37 jedoch nur sehr langsam. Beim Wiederanlassen der Zentrifuge durch Drehen der gekoppelten Hähne 31 und 32 in die gezeichnete Stellung senkt sich der Deckel ebenfalls nur langsam, weil die im oberen Teil des Zylinders 16 eingeschlossene Luft durch das Drosselventil 37 entweichen muß. Gleichzeitig bewirkt der während der Schließzeit auf dem Ventil 33 lastende Steuerdruck, daß während dieser Zeit der Hahn 31 und damit der Zylinder 22 noch keinen Druck erhält und somit die Zentrifuge noch nicht anläuft.

Durch die doppelte Verriegelung durch die Ventile 34 und 35 einerseits und durch das Umschaltventil 33 anderseits ergibt sich somit ein vollautomatischer Abstellvorgang sowie die Gewähr dafür, daß trotz der gleichzeitigen Umstellung der gekoppelten Hähne 31 und 32 das Öffnen des Deckels erst erfolgt, nachdem die Zentrifuge praktisch zum Stillstand gekommen ist bzw. die Zentrifuge erst wieder anläuft, nachdem sich der Deckel geschlossen hat.

Da sich der Deckel hebt, wenn die Maschine sich im Stillstand befindet, wird ein Rückwärtslaufen durch Beaufschlagung der Bremsvorrichtung verhindert und ein einwandfreies, automatisches Abstellen der Maschine erreicht, was beim Handbetrieb der Peltondüsen nur schwer möglich ist.

In Fig. 2 sind mit 10 bis 16, 32, 37,40,43, 44 und 49 die analogen Teile bezeichnet wie in Fig. 1. Dagegen wird die Zentrifuge hier durch einen Elektromotor 60 angetrieben, der die benötigte Energie über den von der Steuerleitung gesteuerten elektrischen Schalter 61 erhält. Mit der Zentrifugenachse ist ein sogenannter Bremswächter 52 mechanisch verbunden, der bei Stillstand die Verbindung zwischen den Leitern 58 und 59 unterbricht. An Stelle des Vierweghahns 31 tritt hier der elektrische Handschalter 54 und an Stelle der hydraulischen Bremsung eine nicht gezeichnete mechanische Bremsung. Im übrigen ist das pneumatische Ventil 35 durch ein Magnetventil 51 und das Dreiwegventil 33 durch den Druckschalter 53 ersetzt, der den Steuerstrom unterbricht, sobald in der Leitung 43 Druck auftritt. Schließlich weist Fig. 2 noch ein besonderes Ventil 50 auf, das erst bei vollständig geschlossenem Deckel die Druckluft aus der Leitung 44 über die Leitung 48 in den unteren Teil des Zylinders 15 freigibt, sonst aber sperrt. Dies hat den Vorteil, daß sich der Deckel 11 nur unter seinem eigenen Gewicht schließt, wodurch die Gefahr des Einklemmens von Körperteilen durch den sich schließenden Deckel vermindert wird.

Die Wirkungsweise gemäß dem Schaltschema in Fig. 2 ist in der Hauptsache analog wie in Fig. 1. Auch hier ist der Betriebszustand bei laufender Zentrifuge und eingeschaltetem Antrieb gezeichnet. Zum Abstellen der Zentrifuge wird der Vierweghahn 32 um 90° gedreht und der Handschalter 54 ausgeschaltet. Solange die Schleudertrommel noch nicht zum Stillstand gekommen ist, bleibt der Steuerstromkreis über das Magnetventil 51 und den Bremswächter 52 sowie die Leiter 58 und 59 geschlossen, und das Magnetventil 51 gibt, die Druckluft zum Heben des Deckels noch nicht auf die Leitung 43. Ist aber die Maschine zum Stillstand gekommen, so wird das Magnetventil 51 umgesteuert. Gleichzeitig mit dem Heben des Deckels unterbricht der Druckschalter 53, der nun Druckluft erhält, den Stromkreis zum Handschalter

54. Bei geöffnetem Deckel und während des Schließens des Deckels kann daher der Elektromotor auch bei Betätigung des Handschalters 54 nicht mehr in Gang gesetzt werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Mit einem unter Druck stehenden Medium arbeitende Schaltvorrichtung für Maschinen, die einen nur im Stillstand zu öffnenden Deckel aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das Heben des Deckels und das Sichern des geschlossenen Deckels mit Hilfe eines unter Druck stehenden Mediums erfolgt, wobei einerseits durch die Rotationsachse der Maschine mechanisch angetriebene Teile ein Ventil so steuern, daß das zum Heben des Deckels benötigte Druckmedium gesperrt wird und daß anderseits der zum Heben des Deckels benötigte und der beim Schließen des Deckels entstehende Druck in der Vorrichtung den Zugang der Antriebsenergie zur Maschine verhindert.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heben und Senken des Deckels einerseits und die Steuerung des Antriebes und der Bremsung anderseits durch je einen Vierweghahn bewirkt werden, wobei diese miteinander gekoppelt sind.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit der Maschinenwelle fest gekuppelte Pumpe, vorzugsweise eine Zahnradpumpe, die ein Druckmedium, vorzugsweise öl, in einem mit einem Widerstand versehenen Kreislauf umpumpt und dadurch über ein Ventil den Zugang des Mediums zur Vorrichtung zum öffnen des Deckels sperrt.

4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der durch das Umpumpen des Druckmediums entstehende Druck zur Drehzahlmessung der Maschine herangezogen wird.

5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heben und Senken des Deckels durch einen beidseitig pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagten Kolben erfolgt, wobei die Zufuhr des Druckmittels zu der das Heben bewirkenden Seite des Kolbens gesperrt ist, solange sich die Maschine im Lauf befindet, und erst freigegeben wird, sobald die Maschine zum Stillstand gelangt.

6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Antrieb bzw. Bremsung der Maschine durch im Ruhezustand geschlossene, pneumatisch oder hydraulisch betätigte Ventile erfolgt und daß die Zufuhr des zum Betätigen dieser Ventile dienenden Mediums bei geöffnetem oder noch nicht vollständig geschlossenem Deckel unterbrochen ist, und erst bei geschlossenem Deckel freigegeben wird.

7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Maschine elektrisch erfolgt und daß die Stromzufuhr bei geöffnetem oder noch nicht vollständig geschlossenem Deckel unterbrochen ist, und erst bei geschlossenem Deckel freigegeben wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 246 563, 423 498, 044, 942 919;

britische Patentschrift Nr. 615 904.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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