DE2400692C2 - Anordnung in Verbindung mit einer Schleudertrommel zum Messen einer Verlagerung einer Grenzschicht zwischen zwei Medien im Zentrifugenrotor während seines Betriebes - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung in Verbindung mit einer Schleudertrommel zum Messen einer Verlagerung einer Grenzschicht zwischen zwei Medien im Zentrifugenrotor während seines Betriebes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine derartige Anordnung ist aus der DE-AS 11 76 573 bekannt geworden.

Anstelle einer derartigen elektrischen Prüfmethode bzw. -anordnung für die Verlagerung einer Grenzhih ih i i

chicht

schen

ge setzte sich ein anderes Prinzip durch, wonach beispielsweise zur Prüfung auf Schlammgehalt ein Flüssigkeitstrom im radial äußeren Tail dei Trennkammer der Zentrifuge erzeugt wird, wobei festgestellt wird, wann der in der Trennkammer abgeschiedene Schlamm diesen Flüssigkeitsstrom unterbindet Diese Lösung kann eine verhältnismäßig starke Überlastung der Zentrifugenkonstruktion bedingen. Zum Prüfen von Verlage-

rungen einer Grenzschicht etwa zwischen Öl und Wasser müssen unter Umständen noch Vergleiche zwischen Drücken angestellt werden, die in verschiedenen Auslässen aus der Trennkammer des Zentrifugenrotors ermittelt werden.

Der wichtigste Grund, warum elektrische Meßmethoden oder -anordnungen für die Prüfung der Verlagerung ei::er Grenzschicht zwischen zwei Medien in einem Zentrifugenrotor praktisch kaum verwirklicht worden sind, ist in der Schwierigkeit zu sehen, die Information, die ein mit dem Zentrifugenrotor rotierendes Meßglied erzeugt, auf ein stationäres Gerät zu übertragen, welches z. B. infolge dieser Information einen Steuervorgang automatisch einleiten oder durchführen soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßanordnung vorzusehen, durch die dieses Problem der Informationsübertragung in einer praktisch durchführbaren Weise gelöst wird. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Untcransprüchen angegeben.

Die erste Geräteeinheit, die zusammen mit dem Zentrifugenrotor umläuft, soll völlig passiv bleiben, d. h. auf-

24 OO 692

grund der durchgeführten Messung kein Signal an die zweite, vom Rotor getrennte Geräteeinheit aussenden. Statt dessen werden in der zweiten Geräteeinheit diejenigen Beiastungsänderungen gemessen, die durch die als Folge der Änderungen der Schwingungscharakterislik des Resonanzkreises in der ersten Geräteeinheit hervorgerufen werden, wobei die letztgenannten Änderungen durch das Meßglied verursacht werden

Dadurch wird es möglich, Informationen über sehr kleine Änderungen einer Meßgröße am Zentrifugenrotor auf die zweite Geräteeinheit zu übertragen, so etwa aufgrund einer Verlagerung einer Grenzschicht zwischen zwei Medien im Zentrifugenrotor. Auf diese Weise ist es möglich, zur Prüfung der Schlammhöhe eine kleine Temperaturändening am Zentrifugenrotor zu benutzen, die nach und nach von selbst eintritt, wenn der Schlamm darin abgeschieden wird.

Das zusammen mit dem Zentrifugenrotor umlaufende Meßglied kann verschieden ausgeführt sein. Es kann ein separates Element sein, das so eingerichtet ist, daß es in Abhängigkeit von dem gemessenen Wert °iner physikalischen Größe eine oder mehrere der Komponenten beeinflußt, die den Resonanzkreis bilden, und zwar derart, daß die Schwingungseigenschaften des Kreises dadurch verändert werden. Eine der Komponenten kann als Meßglied der Anordnung benutzt werden.

Die Belastung der zweiten Geräteeinheit, die vom Zentrifugenrotor getrennt ist, kann in verschiedener Weise geändert werden, und zwar in Abhängigkeit davon, welche Schwingungseigenschaft des Resonanzkreises mittels des Meßgliedes veränderlich ist Wenn de: Widerstand im Resonanzkreis im wesentlichen unverändert gehalten wird, kann sich die Kapazität entsprechend den Änderungen einer physikalischen Größe ändern, die durch das Meßglied geprüft wird. Wenn die Anordnung zum Messen von Temperaturänderungen des Zentrifugenrotors oder seines Inhalts benutzt wird, kann der Resonanzkreis einen Kondensator enthalten, der das Meßglied bildet und dessen Kapazität sich mit der Temperatur in einer vorbestimmten Weise verändert. Hierbei kann die Eigenfrequenz des Resonanzkreises derart voreingestellt sein, daß eine auffällige Veränderung der Belastung der vom Zentrifugenrotor getrennten zweiten Geräteeinheit erreicht wird, sobald eine vorbestimmte Temperatur an Zentrifugenrotor durch das Meßglied festgestellt wird, d. h. durch die Kapazität, nämlich in dem Zeitpunkt, wenn die Eigenfrequenz des Resonanzkreises einen Wert angenommen hat, der der Frequenz des Signals entspricht, weiches durch die vom Zentrifugenrotor getrennte Geräteeinheit ausgesandt wird. Der Resonanzkreis in der ersten Gcräleeinheit nimmt nämlich eine nennenswerte Energiemenge vom zweiten Kreis nicht eher auf, als bis der Resonanzkreis in der ersten Geräteeinheit in Resonanz ist mit dem energieaussendenden Kreis in der zweiten Geräteeinheit.

Die energieaussendende zweite Geräteeinheit kann eine Vorrichtung zur Änderung der Frequenz des ausgesandten Signals enthalten. So kann die Frequenz veranlaßt werden, sich zwischen zwei Werten zu verändem. Auf diese Weise ist es möglich, im wesentlichen kontinuierlich den Änderungen des Wertes der physikalischen Größe zu folgen, die im Zentrifugenrotor gemessen wird. Damit wird an der energieaussendenden /.weilen Geräteeinheit geprüft, welche Frequenz in jedem Moment vorherrscht, in dem eine auffällige BeIasiungsänderung an dieser Geräteeinheit festgestellt wird.

Eine andere Möglichkeit zur Durchführung der Messung besteht darin, daß der Widerstand im Resonanzkreis am Zentrifugenrotor in Abhängigkeit von der physikalischen Größe variieren kann, die am Zentrifugenrotor gemessen wird, während die Eigenfrequenz des Stromkreises konstant gehalten wird. In diesem Falle können die Änderungen des Wertes der physikalischen Größe direkt an der energieaussendenden zweiten Geräteeinheit als entsprechende Änderungen der BeIa-

stung gemessen werden. Die gemessenen Änderungen dieser Last entsprechen dann den Änderungen des Dämpfungseffektes durch den variablen Widerstand auf die Schwingungen im Resonanzkreis infolge der gemessenen Änderungen des Wertes der physikalischen Grö-Be. Die Frequenz des von der zweiten Geräteeinheit ausgesandten Signals wird in diesem Falle im wesentlichen konstant gehalten, d. h. gleich der Eigenfrequenz des Resonanzkreises.
Die Änderungen der Belastung r.n der vom Zentrifugenrotor getrennten Geräteeinheit können in verschiedener Weise geprüft werden. Eine Möglichkeit besteht darin, eine Änderung der Amplitude der Schwingungen zu prüfen, die in dieser Geräteeinheit erzeugt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine Änderung des Energieverbrauches durch die Vorrichtung zu prüfen, die die Schwingungen in der Geräteeinheit hervorruft

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Zentrifuge;

F i g. 2 und 3 das Hauptprinzip für zwei verschiedene Ausf ührungsformen; und

F i g. 4 ein Stromkreisdiagramm eines Teils der An-Ordnung nach F i g. 2.

In F i g. 1 ist ein Zentrifugenrotor dargestellt, der aus einem unteren Teil 1 und einem oberen Teil 2 besteht. Die Teile 1 und 2 werden durch einen Verschlußring 3 zusammengehalten. Der Rotor, der durch eine Schutzhaube 4 abgedeckt ist, wird von der Antriebswelle 5 getragen. Durch ein festes Einlaßrohr 6 wird ein Gemisch, das innerhalb des Rotors voneinander getrennt werden soll, ins Innere des Rotors eingeführt. Durch einen konischen Verteiler 7 wird das Gsmisch aus dem Inneren des Rotors in den unteren Teil seiner Trennkammer 8 geführt. Während des Trenn vorgänge«; strömt dann eine abgetrennte !eichte Komponente de«; Gemisches radial nach innen aus dieser Kammer zwischen die Teller in einen Tellersatz 9 und weiter durch eine öffnung 10 in eine Kammer 11. Aus dieser Kammer 11 wird die abgetrennte leichte Komponente mittels; eines Schälrohrs 12 und durch ein sich anschließendes. Rohi IJ entfernt. Die abgetrennte schwere Komponente des Gemisches verbleibt in der Trennkrunmer 8 und bildet einen allmählich anwachsenden Belag in dem radial außenliegenden Teil. Auf der linken Seite der F i g. 1 ist ein dünner Belag 14 eingezeichnet, der zeigt, daß ein Trennvorgang ge-ade begonnen hat. Auf der rechten Seite derselben Figur ist ein dicker Belag 15 eingezeichnet, der zeigt, daß der Trennvorgäng schon längere Zeit gedauert hat.

Der untere Teil 1 des Rotors hat eine Anzahl von peripheren Auslaßöffnungen 16 für die schwere Komponente des Gemisches, die innerhalb des Rotors abgetrennt worden ist. Diese Auslaßöffnungen 16 sind, solange nicht eine bestimmte Menge der schweren Komponente in der Trennkammer 8 abgetrennt worden ist, durch einen Ventilschieber 17 eeschlossen. welrhe«; in-

24 OO 692

nerhalb des Rotors axial beweglich ist. Der Ventilschieber 17, welcher den Boden der Trennkammer 8 bildet, ist so angeordnet, daß er mittels Flüssigkeitsdruck in enger Anlage mit der unteren Seite des oberen Rotorteiles 2 gehalten wird. Dies wird durch kontinuierliche Zufuhr einer Flüssigkeit in einen Zwischenraum 18 unterhalb des Ventilschiebers 17 erreicht. Wenn eine bestimmte Menge der schweren Komponente im Zentrifujjenrotor abgetrennt worden ist, d. h. wenn der Belag 14, 15 eine gewisse Dicke erreicht hat, werden die Auslaßöffnungen 16 für eine kurze Zeit geöffnet. Dies wird durch eine kurzzeitige Unterbrechung des Flüssigkeitsstromes zum Zwischenraum 18 erreicht. Die Flüssigkeit, die in den Zwischenraum 18 gelangt ist, strömt dann durch Drosselöffnungen 19 am Umfang des Rotorteiles 1 aus, wodurch der Flüssigkeitsdruck in der Trennkammer 8 den Ventilschieber 17 nach unten drückt, so daß

heit A an ihr genau vorbeigeht, wenn der Zentrifugenrotor sich dreht. Mittels der elektrischen Leitung 20 ist die Geräteeinheit ßmit einem Gerät 21 verbunden, welches erstens die Gerätccinheit B mit der notwendigen Encrgie versorgt, welches zweitens eine sich ändernde Belastung an der Geräteeinheit B mißt und drittens ein Signal an die Steuereinheit des Zentrifugalabscheiders gibt, um eine Schlammentleerung einzuleiten, wenn eine bestimmte Menge Schlamm in der Trennkammer abgetrennt worden ist.

Die F i g. 2 und 3 zeigen die Hauptprinzipien der zwei verschiedenen Ausführungen der Geräteeinheiten A und B in Fig. 1. Die beiden Ausführungen der Geräteeinheiten sind mit Ai, Bi und entsprechend mit A2.B2 bezeichnet.

In Fig.2 besteht die mit dem Zentrifugenrotor verbundene Geräteeinheit A 1 aus Teilen, die einen passi

ClIl IVI1UV3 IWIVIIIIIIaIiVJaUJgVnUiIt.!! niiu. **«.···· uw* .«... ^*... ..<.._e... —

leitung

Flüssigkeitsdruck im Zwischenraum 18 wiederhergestellt ist, wird der Ventilschieber 17 wieder in Anlage mit dem Rotorteil 2 zurückgedrückt, so daß die Auslaßöffnungen 16 geschlossen werden.

Wenn der Belag der abgetrennten schweren Komponente des Gemisches eine vorbestimmte Dicke in der Trennkammer 8 erreicht hat, sollen die Auslaßöffnungen 16 am Rotorumfang geöffnet werden. Im folgenden ist die Auslösung eines solchen Vorganges beschrieben, wobei vorausgesetzt ist, daß die abgetrennte schwere Komponente vom Schlamm oder festen Bestandteilen gebildet wird. Der Zentrifugenrotor wird dann aufgrund einer allmählichen Anhäufung des Schlammes in der Trennkammer 8 in der folgenden Weise beeinflußt werden.

Wenn der Zentrifugenrotor sich dreht, wird aufgrund der Reibung zwischen Rotor und umgebender Luft Wärme erzeugt die nach innen durch die Rotorwandung in Richtung zur Trennkammer 8 geleitet wird. Die Wärme wird von der Rotorwandung zum Gemisch weitergeleitet, das sich in der Trennkammer befindet Bevor Schlamm in der Trennkammer abgeschieden worden ist oder solange die Schlammenge verhältnismäßig klein ist, wird der größere Teil der inneren Rotorwandung von Flüssigkeit überströmt, die anschließend die Trennkammer verläßt. Die auf der Außenseite der Rotorwandung erzeugte Reibungswärme wird auf diese Art und Weise mit der Flüssigkeit abgeführt, die den Rotor verläßt, so daß die Temperatur der Rotorwandung im wesentlichen konstant bleibt. Wenn aber der Schlammbelag in der Trennkammer 8 dicker wird, bildet er eine Isolation zwischen einem Teil der Rotorwandung und dem Flüssigkeitsstrom durch den Rotor. Dadurch ist die Wärmeabfuhr in diesem Teil des Rotors weniger wirksam. Dies ergibt eine Temperaturerhöhung dieses Teiles der Rotorwandung. Diese Temperaturerhöhung wird festgestellt

Wenn das Gemisch im Zentrifugenrotor genügend warm ist, bildet sich statt dessen ein Wärmefluß von diesem Gemisch durch die Rotorwandung zur Außenluft, die den Zentrifugenrotor umgibt In diesem Falle wird die Isolation durch den im Zentrifugenabscheider abgetrennten Schlamm eine Temperaturabnahme der radial außenliegenden Teile des Zentrifugenrotors verursachen. Auch diese Temperaturabnahme kann gemessen werden.

Die Anordnung besteht aus einer ersten Geräteeinheit A, die mit dem Rotorteil 2 fest verbunden ist und einer zweiten Geräteeinheit B, die derart an der Innenseite der Schutzhaube 4 befestigt ist daß die Geräteein22, ein Induktor 23 und ein Kondensator 24. Der Kondensator 24 bildet das Meßglied in der Rotorwandung und ist derart ausgeführt, daß seine Kapazität in starkem Maße abhängig ist von der Temperatur, der der Kondensator ausgesetzt ist. Die Eigenfrequenz des Schwingkreises ist daher abhängig von der Temperatur des Kondensators 24.

Die Geräteeinheit B1, die an der Innenseite der Schutzhc jbe 4 befestigt ist, besteht aus einem Oszillator

25 mit frequenzbestimmenden Elementen in Form eines Induktors 26 und eines Kondensators 27. Mittels des Gerätes 28 kann die Kapazität rfes Kondensators 27 zwischen 2 vorbestimmten Wertsn verändert werden, und zwar automatisch oder von Hand. Die Verbindung zwischen dem Gerät 28 und dem Kondensator 27 ist in der Zeichnung durch eine gestrichelte Linie 29 dargestellt. Mittels Leitungen 20 ist der Oszillator 25 mit dem Gerät 21 (Fig. 1) verbunden, welches unter anderem dem Oszillator Energie zuführt.

Die Anordnung nach F i g. 2 arbeitet in der folgenden Weise: In der Geräteeinheit B1 wird die Kapazität des Kondensators 27 langsam und stufenlos mittels des Gerätes 28 von einem bestimmten Maximalwert zu einem bestimmten Minimalwert verstellt um danach wieder vom Maximalwert aus zu beginnen. Auf diese Weise wird die Schwingungsfrequenz im Induktor 26, die durch den Oszillator 25 verursacht wird, dazu veranlaßt, langsam zwischen zwei vorbestimmten Werten durchzulaufen. Die Geräteeinheit A i hat infolge ihres Aufbaues eine gewisse Eigenfrequenz, welche sich indessen in Abhängigkeit von der Temperatur des Kondensators 24 ändert, d. h. in Abhängigkeit davon, wieviel Sch..:mm in der Trennkammer 8 (F i g. 1) abgetrennt worden ist. Der Frequenzbereich, über den die Frequenz in der Geräteeinheit B1 läuft, ist derart ausgewählt daß er die Frequenzbereiche umfaßt die die Eigenfrequenz der Geräteeinheit A 1 während der in Rede stehenden Temperatur-(Schlamm)-Prüfung annimmt

Solange die Eigenfrequenz des Schwingkreises in der Einheit A 1 von der Schwingungsfrequenz im Induktor

26 abweicht kann der Schwingkreis nicht in einem nennenswerten Ausmaß durch die Einheit B i zum Schwingen gebracht werden, wenn die beiden Einheiten A 1 und ß 1 gerade einander gegenüberliegen. Die Geräte-Einheit A 1 stellt für die Geräteeinheit B1 in diesem Zustand keine wesentliche Belastung dar. Aber sobald die Schwingung im Induktor 26 der Geräteeinheit B1 eine Frequenz besitzt die der Eigenfrequenz des Schwingkreises in der Geräteeinheit A 1 entspricht wird der letztgenannte Schwingkreis zum Schwingen

24 OO 692

gebracht, wenn er an eier Gerateeinheit B 1 vorübergeht, d. h., er wird mit dem Schwingkreis in der Gerätecinheil B 1 in Resonanz gebracht. Dieser Schwingkreis A I wird also plötzlich durch die Geräteeinheit Bi als eine wesentliche Belastung wahrgenommen, d. h. er erhält von der Geräteeinheit B 1 die für seine Schwingung erfo^rderliche Energie. Im Zeitpunkt, in dem eine BeIastung-.erhöhung in der Geräteeinheit B 1 festgestellt werden kann, entspricht die Schwingungsfrequenz, die in der Geräteeinheit B1 vorherrscht, einer vorbestimmten Temperatur am Kondensator 24 in der Geräteeinheit A 1, d. h. in der Rotorwandung.

Wenn man die Schwingungsfrequenz der Geräteeinheit B 1 in der beschriebenen Weise wiederholt zwischen zwei vorbestimmten Werten variieren läßt, kann man die Temperaturänderungen in der Rotorwandung an der Geräteeinheit A in Fig. 1 verfolgen. Wenn eine vorbestimmte Temperatur (Frequenz) erreicht oder eine vorbestimmte Temperatur-(Frequenz-)Änderung eingetreten ist, kann man von Hand oder automatisch eine Schlammentleerung einleiten. Normalerweise ist es aber von geringem Interesse, kontinuierlich die Temperaturänderungen in der Rotorwandung zu verfolgen. Gewöhnlich reicht es aus Auskunft darüber zu erhalten, wann eine bestimmte Temperatur erreicht oder eine bestimmte Temperaturänderung eingetreten ist. Das Gerät 28 kann daher so ausgebildet sein, daß ein bestimmter konstanter Kapazitätswert des Kondensators 27 entsprechend der Temperatur am Kondensator 24 in der Rotorwandung eingestellt werden kann, bei dem eine Schlammentleerung durchgeführt werden soll. Als Auslösesignal für die automatische Einleitung der Schlammentleerung kann dann ein Signal verwendet werden, das von einer Vorrichtung ausgeht, welche eine Belastungserhöhung durch die Geräteeinheit A 1 an der Geräteeinheit B 1 mißt. Eine Belastungserhöhung dieser Art wird nicht eher auftreten, als bis es Zeit ist, eine Schlammentleerung einzuleiten.

Eine Erhöhung der Belastung in der Geräteeinheit B 1 kann auf verschiedene Weise gemessen werden. Eine Möglichkeit besteht darin, eine Abnahme der Amplitude der Schwingungen im Induktor 26 der Geräteeinheit B1 zu messen, die durch die Belastungserhöhung verursacht wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine Änderung des Energieverbrauches des Oszillators 25 zu messen. Bei der Ausführung nach F i g. 2 wird eine Belastungserhöhung in der Geräteeinheit B1 mittels einer Einrichtung gemessen, die im Gerät 21 enthalten ist.

In der Zeichnung ist keine Anzeigevorrichtung enthalten, die die Schwingungsfrequenz in der Geräteeinheit B1 anzeigt. Eine derartige Anzeigevorrichtung kann an einer geeigneten Stelle angeschlossen, z. B. mit der Einrichtung 28 verbunden werden. Meist wird eine Information über die Höhe der Frequenz nur dann gewünscht, wenn eine Änderung der Belastung an der Geräteeinheit B1 eintritt. Wenn die Frequenz in der Geräteeinheit Bi veranlaßt wird, zwischen zwei Werten durchzulaufen, kann diese Auskunft z. B. dadurch erhalten werden, daß die Einrichtung zum Messen einer Belastungsänderung an der Geräteeinheit B1 so eingerichtet ist, daß sie eine Verbindung zu einer Frequenz-(Temperatur-)Anzeige nur dann öffnet, wenn eine Belastungserhöhung angezeigt wird.

In der Ausführung nach F i g. 1 ist keine Frequenz-(Temperatur-)Anzeigevorrichtung erforderlich. Das Gerät 21 ist statt dessen so eingerichtet, daß es ein Signal an die Steuereinheit der Zentrifuge gibt, wenn eine bestimmte Temperaturänderung in dem Zentrifugenrotor angezeigt worden ist. so daß in dieser Weise eine Schlammentleerung eingeleitet wird.

Der Frequenz-(Temper;iiur-)Bczugswert, der in eine Frequenzanzeigevorrichtung oder in das entsprechende Gerät 28 einzusetzen ist, wenn die Frequenz der Schwingungen in der Geräteeinheit B 1 konstant sein soll, kann empirisch festgestellt werden. Auch eine automatische Auslösung (Steuerung) kann durch Verbindung des Frequenzanzeigers oder der entsprechenden

to Einrichtung 28 mit beispielsweise einer Einrichtung vorgesehen werden, welche entweder kontinuierlich die Temperatur des Gemisches der Komponenten mißt, die in den Zentrifugenrotor zwecks Trennung eingefüllt sind, oder die Temperatur in dem Teil der Rotorwandung mißt, der nicht vom Schlamm bedeckt ist, der in der Trennkammer abgetrennt worden ist. Eine Einrichtung dieser Art kann zwei Geräteeinheiten derselben Art wie die beschriebenen Geräteeinheiten A und R enthalten, wobei die Geräteeinheit der Einrichtung, die mit dem Rotor rotiert, in der Rotorwandung radial innerhalb der Geräteeinheit A in Fig. 1 an einer Stelle angebracht sein kann, an die die Zwischenschicht zwischen Flüssigkeit und abgetrenntem Schlamm nicht heranreicht. Die beiden Einheiten A 1 der gleichen Art können so am Rotor befestigt sein, daß die Induktoren 23 der entsprechenden Geräteeinheiten Λ 1 im Abstand voneinander am Umfang des Rotors, aber im gleichen Abstand von der Rotationsachse des Rotors angebracht sind, so daß sie während der Rotation des Rotors mit ein und demselben Induktor in einer einzigen festen Geräteeinheit entsprechend der Geräteeinheit B1 zusammenarbeiten können. Das Temperaturmeßglied, z. B. der Kondensator 24, wird dann in einer der Geräteeinheiten A 1 näher an der Rotorachse untergebracht als das entsprechende Meßglied in der anderen Geräteeinheit A 1. Die gemeinsame feste Geräteeinheit muß dann mit einer Einrichtung versehen sein, die zum selektiven Empfangen und Vergleichen der Information geeignet ist, die während der Rotation des Rotors über die Temperaturen erhalten wird, die durch die beiden Geräteeinheiten A 1 gemessen wird.

Eine weitere mögliche Anordnung für eine automatisch durchgeführte Einstellung eines Bezugswertes in Abhängigkeit von der. Temperaturschwankungen des Flüssigkeitsgemisches, das in den Zentrifugenrotor eingefüllt wird, ist die folgende: Entsprechend F i g. 1 kann ein weiterer Kondensator parallel oder in Reihe mit dem Kondensator 24 in der Geräteeinheit A 1 geschaltet werden. In F i g. 1 ist mit gestrichelten Linien ein weiterer parallel geschalteter Kondensator 24a dieser Art dargestellt. Dieser weitere Kondensator 24a kann im Zentrifugenrotor an einer Stelle angebracht werden, wo er ständig durch die Temperatur des Flüssigkeitsgemisches beeinflußt wird, das in den Rotor eingeleitet ist

d. h. er kann so weit radial einwärts vom Kondensator 24 angebracht sein, daß er nicht wesentlich durch eine Temperaturänderung beeinflußt wird, die durch eine bestimmte im Zentrifugenrotor abgetrennte Schlammenge verursacht wird. Der Kondensator 24a besteht ferner

aus einem Τ>φ, der eine solche Temperatur-Kapazitäts-Charakteristik hat, daß, wenn beide Kondensatoren 24 und 24a genau der gleichen Temperaturänderung unterworfen werden, die resultierende Kapazität des Resonanzkreises der Geräteeinheit A 1 unverändert bleiben wird. Wenn also z. B. der Kondensator 24 eine derartige Charakteristik hat, daß seine Kapazität infolge einer bestimmten Temperaturänderung zunimmt, dann sollte der Kondensator 24a eine solche Charakteristik haben,

24 OO 692

ίο

daß seine Kapazität bei derselben Temperaturänderung im gleichen Maße abnimmt oder umgekehrt. Dies bedeutet, wenn die Temperatur des in den Zentrifugenrotor eingefüllten Flüssigkeitsgemisches sich ändert, die Eigenfrequenz des Resonanzkreises der Geräteeinheit A 1 nicht beeinflußt wird, da beide Kondensatoren diesen Temperati'-änderungen unterworfen sind. Erst wenn eine Temperaturänderung bestimmter Größe nur von dem Kondensator 24 wahrgenommen wird, d. h., wenn eine bestimmte Menge Schlamm im Zentrifugenrotor abgeschieden ist und eine Temperaturveränderung dieser Art nur am Kondensator 24 verursacht hat, wird die Eigenfrequenz des Resonanzkreises der Geräteeinheit A 1 verändert, was in der Geräteeinheit B1 festgestellt werden kann.

F i g. 3 zeigt eine prinzipielle Darstellung einer anderen Anordnung zur Wahrnehmung von Temperaturänderungen in der Rotorwandung oder im Schlamm, der an der Innenseite dieser Wandung abgeschieden worden ist. Diese Ausführung enthält zwei Geräteeinheiten A 2 und B 2. Die Einheit A 2 besteht aus Teilen, die zusammen einen passiven Schwingkreis bilden. Wie in der Ausführung nach F i g. 2 ist auch hier ein Induktor 30 und ein Kondensator 31 vorhanden. Hier ist aber ein besonderer Widerstand 32 mit dem Kondensator und dem Induktor parallelgeschaltet Der Widerstand 32 bildet das Meßglied für die Temperaturwahrnehmung und ist daher von einem Typ, dessen Widerstand sich in einer vorbestimmten Weise mit der Temperatur ändert Im Unterschied zum Kondensator 24 der Fig.2 ist der Kondensator 31 der F i g. 3 von einem Typ, dessen Kapazität im wesentlichen konstant bleibt, d. h. unabhängig von der Temperatur, der er ausgesetzt ist. Aber auf Grund der Veränderlichkeit des Widerstandes 32 ist die Amplitude der Schwingungen, die im Schwingkreis der Geräteeinheit A 2 erzeugt werden, von der Temperatur abhängig, d. h. sie steht in einer bestimmten Beziehung zu der Temperatur, der der Widerstand 32 ausgesetzt ist.

Die Geräteeinheit B 2 besteht aus einem Oszillator 33 mit einem Oszillatorkreis, der unter anderem einen Induktor 34 und einen Kondensator 35 enthält. Zur Energieversorgung ist der Oszillator 33 mit dem Gerät 21 (Fig. 1) verbunden, welches, wie in der Ausführung nach F i g. 2, eine Einrichtung zur Wahrnehmung von Belastungsänderungen an der Einheit B 2 enthält Belastungsänderungen dieser Art werden in diesem Fall als Änderungen der Amplitude der Schwingungen wahrgenommen, die in der Einheit B 2 erzeugt werden. Dieser Kondensator 35 ist so beschaffen, daß seine Kapazität konstant gehalten werden kann. Auf diese Weise wird der Schwingkreis durch den Oszillator 33 mit einer konstanten Frequenz zum Schwingen gebracht

Die Anordnung nach F i g. 3 arbeitet in der folgenden Weise: Die Frequenz, mit der der Oszillator 33 den Schwingkreis der Einheit 52 zum Schwingen bringt, ist derart eingestellt, daß sie der Eigenfrequenz des Schwingkreises in der Einheit A 2 entspricht Diese Eigenfrequenz ist, wie bereits ausgeführt, im wesentlichen unabhängig von Temperaturänderungen, die rings um die Einheit A 2 in der Rotorwandung auftreten können. Der Schwingkreis der Einheit A 2 wird dann durch die Einheit B 2 zum Schwingen veranlaßt und stellt damit eine Belastung der Einheit B 2 dar. Die Höhe der Belastung hängt von dem Energieveriust ab, der in der Einheit A 2 entsteht, also hauptsächlich vom Widerstand 32. Bei einer Änderung des Widerstandes 32 infolge einer Temperaluränderung dieses Widerstandes 32 wird da-

her die Belastung ·>.ΐτ> Oszillator 33 in der Geräteeinheit B 2 geändert. Diese Belastungsänderung wird durch Messen der Amplitude der Schwingungen im Oszillator 33 wahrgenommen. Eine bestimmte Schwingungsamplitude entspricht dann einen bestimmten Widerstandswert des Widerstandes 34, d. h. einem vorbestimmten Temperaturwert, den der Widerstand 32 angenommen hat.

Die Amplitudenmeßvorrichtung im Gerät 21 kann

ίο daher, wenn dies gewünscht wird, in der Weise ausgebildet sein, daß sie direkt die Temperatur anzeigen kann, die in der Rotorwandung an der Geräteeinheit A 2 vorherrscht.

Die F i g. 2 und 3 zeigen, wie bereits ausgeführt, nur die Grundprinzipien einer erfindungsgemäßen Anordnung. Innerhalb dieser Grundprinzipien kann die Anordnung durch den Fachmann in vielfältiger Weise geändert werden.

In der Geräteeinheit A 1 oder entsprechend in A 2 kann das Meßglied in verschiedener Weise in Abhängigkeit davon ausgeführt sein, wie die Grenzschicht zwischen zwei Medien im Zentrifugenrotor wahrgenommen wird. Auch kann dies davon abhängig sein, wie der Resonanzkreis in der Geräteeinheit A 1 oder A 2 beeinflußt wird. Das Meßglied kann je nach dem gemessenen Wert einer physikalischen Größe im Rotor oder den darin befindlichen Medien angeordnet sein, um eine oder mehrere der Komponenten, die in der Geräteeinheit A 1 bzw. A 2 enthalten sind, zu beeinflussen. Wenn ein Kondensator im Resonanzkreis das Meßglied bilden und seine Kapazität beeinflußt werden soll, kann dem Medium im Zentrifugenrotor gestattet werden, in den Zwischenraum zwischen den Kondensatorplatten einzutreten. Auch der induktive Scheinwiderstand eines Induktors kann beeinflußt werden, indem man das Medium im Zentrifugenrotor frei zwischen den Windungen des Induktors strömen iäßt Wenn Temperaturänderungen im Zentrifugenrotor oder in seinem Inhalt gemessen werden sollen, ist es nötig, die automatisch auftretenden Temperaturänderungen zu prüfen, wie dies oben beschrieben worden ist Statt dessen kann Wärme in geeigneter Weise durch äußere Hilfsmittel beispielsweise einem Teil der Rotorwandung zugeführt werden, wobei die Geräteeinheit Λ (Fig. 1) so angeordnet ist, daß sie es wahrnimmt wenn diese Wärmezufuhr einen Temperaturanstieg in der Rotorwandung aufgrund der Tatsache verursacht daß eine schwere Komponente der dem Rotor zugeführten Mischung in der Trennkammer abgeschieden worden ist und so eine wirksame Wärmeabfuhr verhindert

Auch die Geräteeinheit B1 oder B 2 kann in vielfältiger Weise durch den Elektronikfachmann ausgebildet werden. Fig.4 zeigt ein Beispiel eines Schaltschemas für eine Geräteeinheit B1. In der Figur ist eine Zusammenstellung der verschiedenen Komponenten enthalten, die im Schaltschema verwendet sind. D bezeichnet einen Widerstand, feinen Kondensator, Feinen Varactor (Reaktanzdiode), G einen Induktor, H einen Transistor und /eine Zenerdiode. Im Schaltschema bedeutet K einen Oszillator, und L einen Verstärker.

Im Schaltschema, das hier im einzelnen nicht beschrieben wird, entspricht ein veränderlicher Widerstand Mder Einrichtung 28 in F i g. 2 und ein Induktor N entspricht dem Induktor 26 in F i g. Z O und P bezeichnen die Anschiußpunkte für eine Stromquelle, und R bezeichnet einen der Anschlußpunkte (O bildet den anderen) für eine Steueranordnung geeigneter Art

Die Anordnung gemäß F i g. 4 arbeitet in der foigen-

24 OO

11

den Weise: Mittels der Energie r.us einer Gleichstromquelle, die bei den Anschlußpunkten O und P cngeschlossen ist, wird eine Schwingung mit einer bestimmten Frequenz erzeugt, weiche mittels des veränderlichen Widerstandes M eingestellt werden kann. Der Induktor 23 (F i g. 2) ist so angeordnet, daß er am Induktor 26 vorbeigeht, d. h. am Induktor Λ/in Fig. 4, und zwar je ein Mal bei jeder Drehung des Zentrifugenrotors. Solange die Eigenfrequenz des Schwingkreises A 1 von der Schwingungsfrequenz im Induktor Nabweicht, wird der Schwingkreis, in dem der Induktor N enthalten ist, nicht beeinflußt. Wenn aber die Eigenfrequenz des Schwingkreises A 1 der Frequenz im Induktor N entspricht, ti itt ?ine Resonanz zwischen den Stromkreisen in den Geräteeinheiten A 1 und B 1 ein, wenn der Induktor 23 am Induktor N vorbeigeht. Bei der Anordnung nach F i g. 4 verursacht dies einen positiven Impuls am Verbindungspunkt R. Dieser Impuls kann dazu benutzt werden, etwa eine Lampe zum Leuchten zu bringen oder eine 3'itomatische Schlammentleerupg einzuleiten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Claims (13)

24 OO 692 Patentansprüche:

1. Anordnung in Verbindung mit einer Schleudertrommel zum Messen einer Verlagerung einer Grenzschicht zwischen zwei Medien im Zentrifugenrotor während seines Betriebes, wobei eine erste Geräteeinheit (A) mit dem Zentrifugenrotor umläuft und eine zweite Geräteeinheit (B) vom Zentrifugenrotor getrennt angebracht ist, und wobei ein mit dem Zentrifugenrotor umlaufendes Meßglied der ersten Geräteeinheit (A) die Verlagerung der Grenzschicht durch eine Veränderung einer physikalischen Größe feststellt, dadurchgekennzeichnet,

daß die erste Geräteeinheit (A) ein elektrischer Resonanzkreis (22 bis 24,20 bis 32) ist, der eine mit der physikalischen Größe veränderliche Schwingungseigenschaft besitzt, so daß die Schwingungseigenschaft des Meßgliedes im Resonanzkreis in Abhängigkeit voa der Verlagerung der Grenzschicht verändert wird, und

daß die zweite Geräteeinheit (B) eine Einrichtung (25 bis 27,33 bis 35) mit einem Oszillator (25,33) zur induktiven Übertragung von elektromagnetischen Schwingungen auf den Resonanzkreis (22 bis 24,30 bis 32) aufweist, und

daß eine Vorrichtung (21) zum Feststellen einer Belastungsänderung der erwähnten Einrichtung (25 bis 27,33 bis 35) durch den Resonanzstromkreis (22 bis 24, 30 bis 32) der ersten Geräteeinheit (A) infolge einer Änderung der variablen Schwingungseigenschaft dieses Resonanzkreises (22 bis 24, 30 bis 32) vorgesehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ^21) eine Änderung des Energieverbrauches der Einrichtung (25—27, 33-35) feststellt

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (21) eine Änderung der Amplitude der Schwingungen in der Einrichtung (25-27,33-35) feststellt.

4. Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied (24,32) ein Temperatur-Meßglied ist

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Meßglied (24,32) in der Rotorwandung befindet und von der Trennkammer (8) des Zentrifugenrotors getrennt ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied an der Außenseite der Rotorwandung angebracht ist.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied durch einen Kondensator (24) gebildet wird.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (24) von einem Typ ist, dessen Kapazität sich mit der Temperatur ändert.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 —6, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied durch einen elektrischen Widerstand (32) gebildet wird.

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Geräteeinheit (B), die getrennt ist vom Zentrifugenrotor, eine Vorrichtung (28) zum Verändern der Frequenz des ausgesandten Signals enthält.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Vorrichtung (28) die Frequenz sich automatisch zwischen zwei Werten be

wegt

12. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8. gekennzeichnet durch einen weiteren Meßkondensator (24ajt der mit dem Resonanzstromkreis verbunden ist und radial einwärts vom ersten Kondensator (24) im Rotor untergebracht ist wobei beide Kondensatoren einander entsprechende Charakteristiken besitzen, so daß bei einer Änderung der physikalischen Größe, die durch beide Kondensatoren wahrgenommen wird, die Kapazität des einen Kondensators (24) sich vergrößert, während sich die Kapazität des anderen Kondensators {24a) im gleichen Maße verringert, wodurch die Eigenfrequenz des Resonanzstromkreises unverändert bleibt

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch zwei erste Geräteeinheiten (A), die umfangsmäßig im Abstand voneinander am Zentrifugenrotor angeordnet sind und mit ein und derselben festen zweiten Geräteeinheit (B) zusammenarbeiten, wobei die Meßglieder (24,32) der entsprechenden ersten Geräteeinheit (A) in verschiedenen Abständen von der Rotorachse angebracht sind.