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Hydraulische Füllungsteuerung für Zentrifugen Die Erfindung bezieht
sich auf eine hydraulische Füllungsteuerung für Zentrifugen mit einem die Füllgutschicht
abtastenden Fühlhebel und einem mit dem Fühlhebel verbundenen Steuerkolben mit im
Durchmesser unterschiedlichen Kolbenabschnitten, zwischen welchen eine Leitung konstanten
Druckes angeordnet ist, die den Steuerkolben stets einseitig beaufschlagt.
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Es sind bereits Füllungsteuerungen für Zentrifugen bekannt, bei denen
die Steuereinrichtung und das Umsteuergerät zu einer Einheit verbunden sind. Bei
einer solchen Einrichtung ist zum Abtasten der Schichtstärke des Schleudergutes
auf einer in die Schleudertrommel ragenden Welle ein Fühlhebel und auf der Fühlhebelwelle
ein Drehkolben mit auf dem Umfang diametral versetzten Steuernuten angeordnet, der
durch eine Spannfeder selbsttätig verstellt wird. Bei geöffnetem Füllventil erfolgt
die Arretierung des durch die Feder gespannten Drehkolbens über eine axial verstellbare
Schaltmuffe in einer Kupplungssperre. Durch an der Fühlhebelwelle angeordnete Nocken
wird bei gefüllter Schleudertrommel die Arretierung der Schaltmuffe gelöst, so daß
der Drehkolben in seine Ausgangsstellung zurückschnellt und das hydraulisch gesteuerte
Füllventil schließt.
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Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß beim Abschalten der durch
die Feder gespannte zurückschnellende Drehkolben gleichzeitig den Schalthebel zurückwirft.
Darüber hinaus besteht die Gefahr des Versagens der Vorrichtung durch auf den Fühlhebel
einwirkende harte Stöße bei Berührung mit dem Schleudergut, so daß eine Unter- oder
'Überfüllung der Schleudertrommel eintreten kann.
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Des weiteren ist eine Füllungsteuerung bekannt, bei der auf einer
drehbaren Steuerwelle einerseits ein auf der Schleudergutschicht gleitender Schwimmer
und andererseits ein elektrischer Kontakt angeordnet ist. Beim Beginn des Füllens
wird der Kontakt der Füllungsteuerung geschlossen, wodurch ein Elektromagnet, der
über einen Hebel mit einem hydraulischen Umsteuerventil gekoppelt ist, erregt wird.
Der Kolben des Umsteuerventils weist verschieden große Durchmesser auf, und durch
das Druckmittel zwischen den im Durchmesser unterschiedlichen Kolbenstufen wird
der Kolben stets in die Ausgangsstellung bewegt, aus welcher der erregte Magnet
die Umsteuerung vornimmt. Ist das Füllen der Schleudertrommel beendet, so erfolgt
durch den Schwimmer das öffnen des Kontaktes und das Abfallen des Magneten; der
Steuerkolben geht in seine Ausgangsstellung zurück, wodurch das Füllventil geschlossen
wird. Diese Steuerung hat den Nachteil, daß sie nicht in explosionsgefährdeten Betrieben
verwendet werden kann. Des weiteren erfordert sie eine sehr sperrige Bauweise und
garantiert durch die elektrischen Kontakte, die bei großer Feuchtigkeit zu Störungen
führen können, keine Betriebssicherheit. Ein weiterer Nachteil ist, daß der Schwimmer
nicht von der Füllgutschicht abgehoben werden kann und durch das ständige Schleifen
einem hohen Verschleiß unterliegt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen störungsfreien Schaltvorgang
zu gewährleisten und die auf den Fühlhebel durch Berührung mit dem Schleudergut
einwirkenden Stöße abzufangen.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei einer hydraulischen
Füllungsteuerung der eingangs genannten Art der Steuerkolben an seinem aus dem Steuerzylinder
herausragenden Ende einen Hebel trägt, der über einen Lenker mit einer auf der Schaltwelle
gleitenden Schaltbüchse beweglich verbunden ist und zur Begrenzung eines Knickpunktes
zwischen der Schaltbüchse und dem Lenker die Schaltbüchse mit einem Nocken und der
Steuerzylinder mit einem mit dem Nocken zusammenwirkenden Anschlag versehen ist.
Zur Verlagerung des Knickpunktes ist der Nocken mit einer Stellschraube versehen,
und auf der Steuerwelle ist eine Kupplungsmuffe angeordnet, die unter dem Druck
einer Feder steht und durch einen Kloben am Schalthebel drehfest mit der Steuerwelle
verbunden ist.
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Bei handgesteuertem Betrieb ist die Bohrung des Steuerzylinders und
bei selbsttätigem Betrieb der Kanal des Steuerkolbens verschlossen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch die Steuerung in ausgeschalteter
Stellung, F i g. 2 einen Schnitt durch die Achse der Steuerwelle,
F
i g. 3 einen Schnitt bei eingeschalteter Stellung und F i g. 4 eine Seitenansicht
mit Kontrollstellung des Handhebels.
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In einem Gehäuse 1 ist eine Steuerwelle 2 mit einem trommelseitig
auf ihr angeordneten Fühlhebel 10 drehbar gelagert und durch einen Bund 3 in einer
Nabe 4 axial unbeweglich gehalten. Auf dem anderen freien Ende der Steuerwelle 2
sitzt drehbar eine Schaltbüchse 5, die unter der Spannung einer Drehfeder 6 steht,
welche einerseits am Gehäuse 1 und andererseits an der Schaltbüchse 5 befestigt
ist. In die Ausnehmungen der Schaltbüchse 5 greifen die Rasten einer ebenfalls auf
der Steuerwelle 2 gleitenden Kupplungsmuffe 7, die durch eine sich am Gehäusedeckel
8 abstützende Druckfeder 9 belastet ist. Durch eine Öffnung 11 in der Kupplungsmuffe
7 ragt ein Kloben 12 mit dem Schalthebel 13, der in einem Schlitz 14 der Steuerwelle
2 über einen Bolzen 16 schwenkbar befestigt ist und die Kupplungsmuffe 7 mit der
Steuerwelle 2 drehfest verbindet. Das Spiel des Klobens 12 in der Öffnung 11 wird
durch eine zwischen dem Kloben 12 und der Steuerwelle 2 angeordnete Druckfeder 15
ausgeglichen.
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Die Schaltbüchse 5 ist mit einem Lenker 21 verbunden und weist einen
Nocken 17 auf, der mit einer Stellschraube 18 versehen ist. Der Lenker 21 ist mit
seinem anderen Ende an dem auf der Kolbenstange des Steuerkolbens 22 befestigten
Hebel 23 verbunden. Der im Gehäuse 1 angeordnete Steuerzylinder 20, der mit einem
Anschlag 19 versehen ist, ist durch Zylinderdeckel 35 und 36 verschlossen.
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Im Steuerzylinder 20 ist der Steuerkolben 22 angeordnet, der zwei
Kolbenabschnitte 25 und 26 und einen im Durchmesser kleineren Kolbenabschnitt 24
aufweist. Der Steuerkolben 22 ist mit einem Kanal 34
versehen, welcher
bei selbsttätigem Betrieb durch einen Stopfen 38 verschlossen ist. Der Steuerzylinder
20 ist zum Zu- und Ableiten des Druckmittels mit Bohrungen 27 und 28 und zur wechselweisen
Beaufschlagung eines nicht dargestellten Füllventils mit Bohrungen 31 und 32 versehen.
Zum Anschluß an eine ebenfalls nicht dargestellte selbsttätige Steuereinrichtung
weist der Steuerzylinder 20 eine weitere Bohrung 40 auf, die bei handgesteuertem
Betrieb durch einen Stopfen 37 verschlossen ist. Zur Kontrolle der jeweiligen Schaltstellung
trägt die Kupplungsmuffe 7 einen Zeiger 39.
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Die Wirkungsweise der Füllungsteuerung ist folgende: Die Bohrung 27
des Steuerzylinders 20 wird an eine Leitung für konstanten Rücklauf und die Bohrung
28 an eine Leitung mit konstantem Druck angeschlossen. Die Füllungsteuerung wird
durch Umlegen des Schalthebels 13 von der Stellung A in die Stellung B eingeschaltet.
Da sich der Steuerkolben 22 mit seinem größeren Kolbenabschnitt 25 gegen den zwischen
diesem und dem kleineren Kolbenabschnitt 24 bestehenden Differenzdruck abstützt,
muß beim Umlegen des Schalthebels 13 von A nach B
der Widerstand des
nach rechts drückenden Steuerkolbens 22 so weit überwunden werden, bis die Mittelachse
der Steuerwelle 2 mit den Gelenkpunkten der Schaltbüchse 5 und dem Hebel 23 in einer
Totpunktlinie 29 liegen. Beim Weiterdrehen des Schalthebels 13 gelangt der Lenker
21 mit der Schaltbüchse 5 unter die Totpunktlinie 29, bildet einen Knickpunkt 30,
und die Stellschraube 18 des an der Schaltbüchse 5 angeordneten Nockens 17 schlägt
an dem Anschlag 19 des Steuerzylinders 20 an. Über die Bohrungen 28 und 31 wird
nun das die Schleudertrommel beaufschlagende, nicht dargestellte Füllventil geöffnet
und über die Bohrung 32 des Steuerzylinders 20 und den Kanal 34 des
Steuerkolbens 22
das vom Füllventil abfließende Druckmittel der Bohrung 27
für konstanten Rücklauf zugeleitet.
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Bei dieser handgesteuerten Arbeitsweise ist der Kanal 34 in der Kolbenstange
des Steuerkolbens 22 geöffnet, um einen Druckausgleich zwischen dem Kolbenabschnitt
26 und dem Zylinderdeckel 35 zu dem Raum zwischen dem Kolbenabschnitt 24 und dem
Zylinderdeckel 36 herzustellen. Dabei ist die Bohrung 40, die der selbsttätigen
Arbeitsweise dient, durch einen Stopfen 37 zu verschließen.
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Im Verlauf der Füllung der Schleudertrommel 33
wird der Fühlhebel
10 mit der Steuerwelle 2, die durch den Kloben 12 des Schalthebels 13 mit der Kupplungsmuffe
7 und der Schaltbüchse 5 verbunden ist, durch die anwachsende Füllgutschicht so
weit verstellt, daß der Knickpunkt 30 die Totpunktlinie 29 zwischen der Steuerwelle
2 und dem Lagerpunkt des Hebels 23 überschreitet. Der nun in seiner Arretierung
frei gewordene Steuerkolben 22 verstellt sich gegen den zwischen dem kleineren Kolbenabschnitt
24 und dem größeren Kolbenabschnitt 25 bestehenden Differenzdruck in seine rechte
Ausgangsstellung, steuert den Durchfluß zum Füllventil von der Bohrung 28 auf die
Bohrung 32, den Rückfluß von der Bohrung 27 auf die Bohrung 31, schließt somit das
Füllventil und hebt den Fühlhebel 10 vollständig von der Füllmasse ab.
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Soll der gleiche Prozeß selbsttätig, d. h. ohne Betätigung des Klobens
12 vorgenommen werden, so ist der Stopfen 37 aus der Bohrung 40 zu
entfernen und die Leitung eines Programmsteuergerätes anzuschließen, während der
Kanal 34 des Steuerkolbens 22 mit einem Stopfen 38 zu verschließen ist. Die Füllungsteuerung
wird jetzt von dem Programmsteuergerät durch Unterdrucksetzung des Kolbenabschnittes
26 eingeschaltet. Der Steuerkolben 22 bewegt sich so weit nach links, bis die Totpunktlinie
29 erreicht ist. Schaltet das Programmsteuergerät weiter, d. h. ist die Bohrung
40 auf Rücklauf gestellt, so drückt das Gewicht des Fühlhebels 10 und die Kraft
der gespannten Feder 6 die Schaltbüchse 5 unter die Totpunktlinie 29 in den Knickpunkt
30 und arretiert den Steuerkolben 22 durch Abstützen des Anschlages 17 der Schaltbüchse
5 an dem Anschlag 10 des Steuerzylinders 20.
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Das Abschalten erfolgt wieder in, der beschriebenen Weise. Da die
Oberfläche des in der Schleudertrommel befindlichen Füllgutes oft zu Unebenheiten
neigt, kann der Knickpunkt 30 mittels der Stellschraube 18 an dem Anschlag 17 der
Schaltbüchse 5 so verändert werden, daß nicht beim Auftreffen jedes Wellenschlages
auf den Fühlhebe110 das Abschalten der Steuereinrichtung erfolgen kann. Die oftmals
durch Wellenschläge herbeigeführten Zerstörungen des Fühlhebels 10 und der Steuerwelle
2 werden durch das Hydraulikpolster zwischen den Kolbenabschnitten 24 und 25 des
Steuerkolbens 22 vermieden, und eine sichere Arbeitsweise ist gewährleistet.
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Um im Stillstand oder auch während des Betriebes eine Kontrolle des
Beaufschlagungsgrades der Schleudertrommel 33 oder eine Veränderung der Schichtstärke
des Füllgutes vorzunehmen, wird die Verbindung der durch die Druckfeder 9 belasteten
Kupplungsmuffe 7 mit der Schaltbüchse 5 durch Schalten
des Schalthebels
13 mit dem Kloben 12 von der Stellung C in die Stellung D gelöst. Der mit der Steuerwelle
2 über den Kloben 12 verbundene Schalthebel 13 und der Fühlhebel 10 kann nun, ohne
die Schaltbüchse 5 zu berühren, zur Kontrolle oder Verstellung benutzt werden. Durch
Zurückbewegen des Schalthebels 13 von der Stellung D in die Stellung C rastet die
Kupplungsmuffe 7 in die jeweils durch einen Zeiger 39 angegebene neue Stellung ein
und verbindet wieder drehfest die Schaltbüchse 5 mit der Kupplungsmuffe 7.