DE2709569A1 - Zentrifuge mit einer einrichtung zum aufspueren und anzeigen von torsionsschwingungen - Google Patents

Description

10040 So/Ri

Bird Machine Co., Inc.

USSN 665,906 L

filed 4.3.1976 ru „, . ° _Μ ι

Dr. Dieter v. Bezold 1

Dipl.-Ing. Feter Schütz

DIpI.-Ing. Wolfgang Heucler

8 München 86, Postfech 860868

Bird Machine Company, Inc. South Walpole, Massachusetts,USA

Zentrifuge mit einer Einrichtung zum Aufspüren und Anzeigen von Torsionsschwingungen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge gemäße dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft insbesondere eine kontinuierliche Zentrifuge, bei welcher ein undurchlässiger oder durchlässiger Becher und ein Förderer um eine gemeinsame Achse in derselben Richtung, jedoch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, gedreht werden. Dabei betrifft die vorliegende Erfindung speziell das Versehen derartiger Zentrifugen mit einer Einrichtung zum Aufspüren von unzulässig hohen Torsionsschwingungen und zur Erzeugung eines Signals zum Einleiten einer Steuerung.

Zentrifugen des zur Rede stehenden Typs, insbesondere wenn sie im Zusammenhang mit bestimmten Materialien verwendet werden, unterliegen relativen Dreh- oder Torsionsschwingungen zwischen dem Becher und dem Förderer. Dieses Phänomen wird allgemein mit "Erschütterungen" bezeichnet. Die hochfrequenten Drehmomentschwankungen, welche durch die Erschütterungen erzeugt werden, typischerweise 20 bis 60 Perioden pro Sekunde, haben bei hohen Durchsätzen eine große Amplitude mit der sich daraus ergebenden

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Beanspruchung und Ermüdung des Differentialgetriebes, welches gewöhnlich zwischen dem Becher und Förderer einerseits sowie Drehmomentenuberlast - Scherbolzen andererseits verwendet wird. Die sich daraus ergebende Lebensdauerverkürzung dieser Einzelteile fällt besonders ins Gewicht, da ein Ersetzen der Getriebe kostspielig ist und durch das Ersetzen der Getriebe oder Scherbolzen eine beträchtliche Ausfallzeit der Zentrifuge entsteht. Die US-Patentschrift 3 685 722 beschreibt eine flexible Verbindungseinrichtung zwischen dem Förderer und dem Getriebe, welche auf gewünschte Weise die Amplitude der Erschütterungen verringert. Jedoch ergibt sich dennoch bei Maschinen, die diese flexible Verbindungseinrichtung aufweisen, hinsichtlich der Erschütterungen vor allem ein Problem bei hohen Durchsätzen, wie sie der Benutzer oft haben möchte.

Trotz ausgedehnter Studien sind die exakten Gründe für die Erschütterungen nicht vollständig bekannt. Da unzulässig hohe Erschütterungen am häufigsten bei Schlämmen aus Feststoffen von klebriger Natur, wie Stärke, Abwasserschlamm und PVC, auftreten, nimmt man allgemein an, daß die zur Rede stehenden Erschütterungen durch unregelmäßige Beförderung der Feststoffe in eine Anzahl von sogenannten Klebeverschiebungsbewegungen enstehen. Dieses Phänomen ist nicht notwendigerweise vorhersehbar, und zwar sogar nicht einmal für eine vorgegebene Maschine, welche bei vorgegebenen Parametern mit einem vorgegebenen Schlamm arbeitet, zumal es plötzlich auftreten kann, scheinbar aufgrund von Schwankungen in der Schlammkonzentration oder in der Zusammensetzung oder der Zuführmenge. Sobald einmal unzulässig hohe Erschütterungen auftreten, ist es gewöhnlich notwendig, den Durchsatz drastisch zu verringern, um die Erschütterungen zu eliminieren oder auf eine zulässige Größe zu verringern.

Es ist bekannt, die Erschütterungen in eine elektrische Ausgangsgröße von entsprechend schwankender Amplitude mittels geeignet angeordneter Spannungsmeßfühler, piezoelektrischer

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Beschleunigungsmesser oder dergleichen umzuwandeln, wobei diese schwankende Ausgangsgröße an einem Oszilloskop ablesbar ist . Eine derartige Anordnung, welche hauptsächlich bei Laboratoriumsuntersuchungen verwendet wurde, wurde zur Sichtbarmachung der Erschütterungen von in der Produktion arbeitenden Zentrifugen im Rasterbild benutzt. Eine derartige Einrichtung ist teuer, da sie eine praktisch ständige Beobachtung des Oszilloskops durch eine Bedienungsperson erfordert, damit diese Bedienungsperson gegebenenfalls die erforderlichen Schritte zur Verringerung des Durchsatzes unternehmen kann, und zwar gewöhnlich durch Verringerung der Zuführrate, wenn die Amplitude der beobachteten Schwankungen der aufgezeigten Erschütterungswellen nach dem Urteil der Bedienungsperson unzulässig hoch werden. In den meisten Fällen ziehen die Bedienungspersonen der Zentrifuge entweder die Konsequenzen aus unzulässig hohen Erschütterungen bei gewünschten hohen Durchsätzen oder sie behalten einen wesentlich niedrigeren Durchsatz bei als er erwünscht wäre, wobei bei diesem wesentlich niedrigeren Durchsatz unzulässig hohe Erschütterungen praktisch nicht auftreten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Zentrifugen der zur Rede stehenden Gattung eine Einrichtung zum kontinuierlichen Aufspüren der Amplitude der Erschütterungen und Erzeugen eines kennzeichnenden Signals zu schaffen, wenn diese Amplitude einen unzulässig hohen Wert übersteigt. Ein weites Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer derartigen Einrichtung, in welcher das kennzeichnende Signal eine oder mehr hörbare oder sichtbare Alanneinrichtungen betätigt. Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, in einer derartigen Einrichtung eine Einstelleinrichtung vorzusehen, welche auf das kennzeichnende Signal anspricht, um automatisch den Durchsatz der Maschine stufenweise zu verringern, bis die aufgespürte Amplitude der Erschütterungen unterhalb der unzulässigen Größe gebracht wurde. Schließlich liegen noch weitere Ziele der Erfindung darin, eine Einrichtung zu schaffen,

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welche auf ähnliche Weise auf eine Drehmomentenüberlast anspricht, welche ebenfalls durch die erfindungsgemäße Einrichtung aufgespürt wird, ferner die erfindungsgemäße Einrichtung mit einem Aufzeichnungsgerät mit Registrierstreifen zum Erhalten einer laufenden Aufzeichnung der aufgespürten Erschütterungen zu versehen, wobei bei alledem die erfindungsgemäße Einrichtung leicht an bestehende Zentrifugen der zur Rede stehenden Gattung anbringbar sein soll.

Diese Aufgabe wird bei einer Zentrifuge der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß durch Kennzeichenmerkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 14·.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können also die Erschütterungen durch Spannungsmeßfühler aufgespürt werden, welche an einer Verlängerung des Antriebsritzels des ersten Gangs des Differentialgetriebes angebracht sind, wobei das Antriebsritzel mit einem Bremshebel starr verbunden ist· Derart angebrachte Spannungsmesser, welche durch Widerstandsänderungen auf hindurchtretende elektrische Ströme wirken und gewöhnlich zur Messung des Drehmoments verwendet werden, sind auch ausreichend zum Aufspüren der Amplitude von Erschütterungen für die Zwecke der vorliegenden Erfindung, wobei sie relativ billig sind im Vergleich mit anderen Sensoren, welche verwendet werden könnten. Wenn die Erschütterungen eintreten, treten sie als hochfrequente Abweichungen (gewöhnlich zwischen 10 und 70 Hz) vom durch die Spannungsmesser hindurchtretenden Gleichstrom auf, wobei derartige Abweichungen proportional zur Amplitude der Erschütterungen sind. Der Strom wird in einem Hochleistungs-Vorverstärker verstärkt und die Amplitude seiner Abweichungskomponente wird durch eine geeignete Meßeinrichtung gemessen, wie beispielsweise ein Wechselstrom-Voltmeter, welches über einen Kondensator mit dem Verstärker gekoppelt ist zur Umwandlung der Abweichungskomponente in Wechselstrom. Das Voltmeter ist ausgebildet zum Schließen eines elektrischen Schaltkreises, welcher ein kenn-

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zeichnendes Signal erzeugt, wenn und solange die Amplitude eine unzulässig hohe Größe erreicht oder überschreitet.

Das kennzeichnende Signal kann verwendet werden, um lediglich eine Alarmeinrichtung zu betätigen, welche einer Bedienungsperson den betreffenden Zustand aufzeigt, so daß diese geeignete Schritte zur Verringerung der Erschütterungen unternehmen kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist jedoch eine Einstelleinrichtung vorgesehen, welche auf das kennzeichnende Signal anspricht, um den Durchsatz der Maschine automatisch stufenweise zu verringern, und zwar am wirksamsten durch Verringerung der Zuführrate, solange der das kennzeichnende Signal erzeugende Schaltkreis geschlossen bleibt. Eine erste Warnalarmeinrichtung kann ferner betätigt werden, um der Bedienungsperson anzuzeigen, daß eine Änderung unmittelbar bevorsteht, und eine zweite Alarmeinrichtung kann betätigt werden, um der Bedienungsperson anzuzeigen, daß diese Änderung gerade stattfindet. Bei dieser Ausführungsform kann ebenfalls die Hauptamplitude des das Drehmoment messenden Gleichstroms von den Spannungsmessern festgestellt werden, beispielsweise durch ein Gleichstromvoltmeter, welches über einen Filter angeschlossen ist, der in ähnlicher Weise zum Wechselstromvoltmeter ein kennzeichnendes Signal der Drehmomentenüberlast zuführt, wobei die Einstelleinrichtung auf dieses kennzeichnende Signal ebenfalls in gleicher Weise anspricht und den Durchsatz verringert, solange die Hauptdrehmomentenbelastung einen unzulässig hohen Wert hat.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen:

Figuren 1a bis 1d

Oszilloskop-Aufzeichnungen des Verlaufs von Erschütterungen in einer Zentrifuge des verwendeten Typs,

Fig. 2 eine teilweise längsgeschnittene Seitenansicht einer Zentrifuge, welche mit einem Fühler- und Steuersystem gemäß

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der vorliegenden Erfindungs versehen ist,

Pig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht des Stabs zur Anbringung von Spannungsmessern gemäß Fig. 2 mit darauf angebrachten Spannungsmessern,

Fig. 4 einen Verdrahtungsplan der Spannungsmesser gemäß den Figuren 2 und 3 und

Fig. 5 ein Blockschaltbild von in Fig. 2 verwendeten elektrischen Einrichtungen.

Die Figuren 1a bis 1d veranschaulichen den Verlauf von Erschütterungen in einer Zentrifuge des verwendeten Typs anhand von momentanen Oszilloskop-Aufzeichnungen der verstärkten elektrischen Ausgangsgrößen von zwei unterschiedlichen Fühlereinrichtungen. Die jeweils untere Aufzeichnung wurde durch Spannungsmeßfühler der dargestellten und nachfolgend beschriebenen Art erzeugt, welche an der BremshebelVerlängerung des Antriebsritzels der ersten Stufe des Differentialgetriebes angeordnet sind. Die jeweils obere Aufzeichnung wurde durch einen "Torsionsschwingungsmonitor" erzeugt, welcher an den Zentrifugenförderer angeschlossen ist. Diese Einrichtung umfaßte ein mit dem Förderer derart gedrehtes Zahnrad, daß 4000 Zähne pro Sekunde sich an einem elektromagnetischen Geber entlangbewegten, um ein elektrisches Signal von 4000 Hz zu erzeugen. Die 4000 Hz wurden herausgefiltert, wobei ein Signal zurückblieb, welches der Amplitude und Frequenz der Modulation entsprach, welche durch Torsionsschwingungen erzeugt wurde.

In Fig. 1a, in welcher der Leerlaufzustand der Maschine veranschaulicht ist, zeigen die beiden Aufzeichnungen nur geringe Torsionsschwingungen ohne Erschütterungen. In Fig. 1b, in welcher der Zustand des Beginns der Schlammzuführung veranschaulicht ist, wirddie Torsionsschwingung sichtlich zu einer leich-

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ten Erschütterung. In Fig. 1c wurde der Durchsatz durch die Zentrifuge bis zu dem Punkt erhöht, in welchem die Torsionsschwingungen sich zu mäßigen Erschütterungen entwickelt hatten, die bereits die Grenze der Unzulässigkeit erreicht haben. In Fig. 1d hat ein noch weiter erhöhter Durchsatz hohe schädliche Erschütterungen bewirkt, welche vermieden oder sofort nach Auftreten herabgesetzt werden sollten. Ähnliche Aufzeichnungen, welche mit dem "Torsionsschwingungsmonitor" gemacht wurden, der nicht an den Förderer sondern an den Becher der Zentrifuge angeschlossen war, zeigten ähnliche Kennlinien, wobei jedoch die Amplitude der Becherschwingung wesentlich niedriger war. Die Verwendung von Spannungsmeßfühlern wird bevorzugt, da diese anders als der "Torsionsschwingungsmonitor" sowohl das Hauptdrehmoment als auch die Drehmomentenänderungen aufspüren und ferner billiger sind.

Die in Fig. 2 generell mit 10 bezeichnete Zentrifuge ist vom kontinuierlichen Typ mit massivem oder Siebbecher und weist ein Gehäuse 12 auf, welches auf einer Basis 14 angebracht ist. Innerhalb des Gehäuses 12 ist der Becher 16 mittels hohlen Endwellen 18, 20 angeordnet, welche sich durch Lagerblöcke 22 bzw. 24 erstrecken. Die Welle 18 weist eine an ihrem äußeren Ende befestigte Antriebsriemenscheibe 26 auf, über welche der Becher 16 mittels Antriebsriemen von einem nicht dargestellten Motor angetrieben wird. Die Welle 20 ist an das Gehäuse 28 eines Getriebekastens angeschlossen, welcher sich zusammen mit der Welle 20 dreht und das Getriebe zur Geschwindigkeitsänderung enthält. Letzteres ist in der Zeichnung nicht im einzelnen gezeigt, außer daß das äußere Ende der Welle des Antriebsritzels der ersten Stufe mit 30 angedeutet ist. Dieses Getriebe kann ein übliches Planetenreduktionsgetriebe sein, wie es in der US-Patentschrift 1 962 461 beschrieben ist, wobei die Welle des Antriebsritzels der ersten Stufe feststehend ist.

Ein allgemein mit 32 bezeichneter Förderer ist innerhalb des Bechers 16 mit Hilfe von nicht dargestellten Endwellen in nicht

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gezeigten Lagern in den Wellen 18 und 20 angeordnet, wobei die in Fig. 2 rechte Welle mit dem Reduktionsgetriebe derart verbunden ist, daß der Förderer 32 in derselben Richtung wie der Becher 16 gedreht wird, jedoch mit etwas niedrigerer Geschwindigkeit als dieser. Der Förderer 32 besitzt eine hohle Nabe 3^» an welcher eine spiralförmige Förderschaufel angebracht ist, die die sich am Becher 16 absetzenden Fe ststoffpartikel von links nach rechts in Fig. 2 befördert, aus nicht gezeigten öffnungen im kegelstumpfförmigen Becher 16 hinaus und in eine geeignete nicht dargestellte Aufnahmevorrichtung im Gehäuse 12. Die Flüssigkeit fließt über nicht dargestellte öffnungen am linken Ende des Bechers 16 in Fig. 2 in eine geeignete nicht dargestellte Aufnahmeeinrichtung im Gehäuse 12.

Die linke Fördererwelle ist hohl entsprechend wie die Becherwelle 18, so daß sich ein Zuführrohr 38, welches an einem Arm 40 der Basis 14 befestigt ist und an eine Schlammzuführwelle (nicht dargestellt) angeschlossen ist, durch die Fördererwelle hindurch erstrecken kann, wobei das Zuführrohr 38 einen Auslaß 42 innerhalb der Nabe 34 hat und der Schlamm zum Becher 16 über Durchbrüche 44 in der Nabe 34 zugeführt wird. Ein Drosselventil 46 im Zuführrohr 38 wird durch die Welle 47 eines reversiblen Elektromotors 48 betätigt, welcher durch Leitungen 50, 52 an einen öffnungs- und Schließ-Handschalter 54 angeschlossen ist, welcher durch eine Leitung 56 mit einer Seite einer elektrischen Versorgungsquelle verbunden ist, deren andere Seite durch eine Leitung 58 mit dem Motor 48 in Verbindung steht, so daß die öffnungs- und Schließstellungen des Schalters 54 die Richtung des Stroms durch die Motorspulen umkehrt, um entgegengesetzte Motorlaufrichtungen zu bewirken.

An die Ritzelwelle 30 ist eine generell mit 62 bezeichn-ete Einrichtung fest angeschlossen, welche eine Verlängerung der Welle 30 darstellt. Die Einrichtung 62 weist eine Klemmvorrichtung 64 auf, die an die Welle 30 und ein Ende eines Scherbolzens

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66 angeklemmt ist, dessen anderes Ende durch eine Klemmvorrichtung 68 an ein Ende eines Stabs 70 angeklemmt ist, dessen anderes Ende durch eine Klemmvorrichtung 72 an ein Ende eines Bremshebels 74· angeklemmt ist. Das andere Ende des Bremshebels 74- liegt gegen eine Bremsstange 76 an, welche an der Basis 14· befestigt ist, um eine Drehung der Einrichtung und der Welle 30 zu verhindern. Das Drehmoment auf die Welle 30 wird somit auf die Einrichtung 62 übertragen.

Wie in Fig. 3 im vergrößerten Detail gezeigt, sind am Stab 70 vier Spannungsmeßfühler 80, 81, 82, 83 angebracht, welche 90° voneinander entfernt um die Achse des Stabes 70 herum angeordnet sind, wobei die Fühler an gegenüberliegenden Seiten der Stabachse in entgegengesetzte Richtungen in einem Winkel von 4-5° zur Stabachse geneigt sind. An den Enden des Stabs 70 sind durch gestrichelte Linien angedeutete Lagerstellen 71 vorgesehen für den Eingriff von entsprechenden Eingriffsteilen an den Klemmvorrichtungen 68 bzw. 72. Der Stab 70 jenseits des Scherbolzens 66 wird lieber als dieser selbst für die Anbringung der Spannungsmesser 80, 81, 82, 83 verwendet, um diese vor Beschädigung im Falle eines Scherbolzenbruchs zu schützen, und hierzu ist der Stab 70 widerstandsfähig gegen Bruch aufgrund von Kräften, welche einen Bruch des Scherbolzens 66 herbeiführen würden. Einzelelement-Folienspannungsmesser von Umwandlerqualität werden bevorzugt.

Fig. 4- zeigt schematisch, wie die Spannungsmesser 80, 81, 82, 83 derart elektrisch verbunden werden können, daß die aufgespürten Spannungen aufgrund von Torsionsbelastung addiert werden, während die von einer Biegung herrührenden negiert werden. Bei einer torsionsbelasteten Welle befinden sich die Druck- und Zugspannungen in rechten Winkeln zueinander und 4-5° zur Achse der Welle. Eine Biegung erzeugt Zug- und Druckspannungen an gegenüberliegenden Seiten der Welle. Wenn bei der gezeigten Anordnung der Spannungsmesser die Wellenseite, an welcher der Spannungsmesser angeordnet ist um eine Zugspannung aufzuspüren,

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aufgrund der Biegung von dieser Seite weg sich unter Zugbeanspruchung befindet, spürt der gegenüber angeordnete Spannungsmesser an der gegenüberliegenden Seite eine im wesentlichen gleich große Kompensations-Druckkraft auf. Wenn die Biegung in entgegengesetzter Richtung erfolgt, d.h. in Richtung auf die Seite mit dem Zugspannungsaufspürfühler, werden weder die Zug- noch die Druckkräfte der Biegung aufgespürt. Die Spannungsmesser 80, 81, 82, 83 sind in einer Brückenschaltung miteinander verbunden, welche Eingangs-Schaltungsleitungen 90, 92 und Ausgangs-Schaltungsleitungen 94-, 96 aufweist, wobei die gegenüberliegend angeordneten Paare von Spannungsmessern in Serie zwischen den Eingangs-Schaltungsleitungen geschaltet sind, wie in Fig. 4 gezeigt. Wenn der elektrische Widerstand des Spannungsmessers 80 oder 83, welche zum Aufspüren von Zug vorgesehen sind, aufgrund von durch Biegung erzeugter Zugspannung eine Änderung erfährt, so wird diese kompensiert durch eine entgegengesetzte Spannungsänderung in dem gegenüberliegenden Spannungsmesser 82 oder 81 zur Messung der Druckkraft, welcher mit dem Spannungsmesser 80 bzw. 83 in Serie geschaltet ist. Andererseits werden die Wirkungen von Torsionsspannungen auf die Widerstände der parallel geschalteten Spannungsmesser 80 und 83 zum Aufspüren von Zugspannung addiert.

Gemäß den Figuren 2 und 5 umschließt ein Steuerschrank mit einer Frontwand 100 verschiedene Meßgeräteausrüstungen der Aufspür- und Steuerschaltung. Diese Ausrüstung umfaßt ein Wechselstromvoltmeter 102 mit einer Sichtanzeigeskala 104, die einen Indikatorzeiger und zwei Stellzeiger aufweist, wobei die Stellzeiger durch Knöpfe 106, 107 einstellbar sind, ein entsprechendes Gleichstromvoltmeter 108 mit einer Sichtanzeigeskala 110 und Stellzeiger-Einstellknöpfen 112, 113, ein Aufzeichnungsgerät 114 mit Schreibröhrchen und Registrierstreifen, wobei der Schreibkopf eine oszillierende Arbeitsweise hat und ein Motor vorgesehen ist, welcher den Registrierpapierstreifen 116 abrollt, auf dem die Aufzeichnung erzeugt wird. Die Voltmeter 104, 110 sind Meßrelais, wobei zwei Relais

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geöffnet werden, um entsprechend gesteuerte Schaltungen zu betätigen, während der Indikatorzeiger sich bei oder oberhalb der Spannung befindet, die durch den entsprechenden Stellzeiger angezeigt wird. Es sind verschiedene Ausführungen derartiger Meßgeräte verfügbar, wobei die Meßrelais Type 195 oder Type 196 der Firma General Electric Company besonders geeignet sind. Das Aufzeichnungsgerät braucht ebenfalls keine spezielle Ausführung sein und kann beispielsweise ein "Rustrak Model 388 Two Channel Recorder" der Firma Rustrak Instrument Division, Gulton Industries, Inc. sein·

Leitungen 118, 120 von einer 120-Volt-Wechselspannungsquelle sind an Wechselstrom-Gleichstrom-Transformatorgleichrichter 122 angeschlossen, welche innerhalb eines gestrichelten Rechtecks 123 gezeigt sind, zumal die Gleichrichter 122 sowie die anderen innerhalb des Rechtecks 123 befindlichen nachstehend beschriebenen Teile, welche zur Verwendung im vorliegenden System geeignet sind, im Handel als Einheit erhältlich sind, beispielsweise als "Accudata 218 Bridge Amplifier" der Firma Honeywell oder als "Bridge Amplifier" der Firma BLH Electronics, Inc.. Die umgewandelte Spannung wird über Leiter 124, 125 an eine Gleichstromversorgung mit Richtungssinnbestimmung 126 gegeben, welche die Gleichspannung weiter verringert und auf einen gewünschten Wert reguliert, normalerweise 10 Volt, die auf die Eingangsleitungen 90, 92 der Spannungsmesser 80, 81, 82, 83 aufgeprägt wird, wie in den Figuren 2 und 4- gezeigt. Zusätzliche Ausgangsleiter 128, 129 zu den Spannungsmessern 80 bis 83 sind in Fig. 5 gestrichelt dargestellt und in den Figuren 2 und 4- nicht gezeigt, da sie wahlweise verwendbar sind, wobei ihre Verwendung jedoch vorteilhaft für eine enge Steuerung der auf die Spannungsmesser 80 bis 83 aufgeprägten Spannung nach Wunsch innerhalb von +0,1# ist· Die Leiter 128, 129 werden bei Verwendung an die Spannungsmesser 80 bis 83 zu den Leitern 90, 92 parallel angeschlossen und sind mit relativ hohem Widerstand verbunden, so daß der sie durchfließende Strom sehr gering ist· Somit haben Widerstandsänderungen aufgrund äußerer

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Faktoren, wie Temperaturänderungen, nur einen kleinen Einfluß auf den Wert des durch die Leiter 128, 129 fließenden Stroms, jedoch einen relativ großen Einfluß auf den Wert des Stroms, welcher durch die Leiter 90, 92 fließt. Die Leiter 128, 129 wirken somit als zuverlässige Aufspürschaltung für die Spannung an den Spannungsmessern 80-83, wobei die Änderungen in diesen aufgrund äußerer Faktoren aufgespürt und dazu verwendet werden, Korrekturänderungen in der Energieversorgung vorzunehmen, um eine konstante Spannung an den Spannungsmessern 80 bis 83 aufrecht zu erhalten. Eine derartige Aufspür- und Steuereinrichtung ist innerhalb der oben erwähnten im Handel erhältlichen Einheiten angeordnet, welche die im gestrichelten Rechteck 123 befindlichen Einzelteile enthalten.

Die Leiter 118, 120 von der Wechselstromquelle sind mit Leitern 130, 131 zur Betätigung der Relais des Wechselstrom-Voltmeterrelais 102, mit Leitern 132, 133 zur Betätigung der Relais des Gleichstrom-Voltmeterrelais 108 sowie mit Leitern » 135 zur Betätigung des Motors des Aufzeichnungsgeräts verbunden· (Wenn diese Instrumente bei Gleichstrom arbeiten, können diese Verbindungen stattdessen zu den Transformator-Gleichrichtern 122 erfolgen.) Leiter 136, 137 sind zwi-, ,. ... . . und einen Zeitgeber 138(Fig.2)

sehen die Wechselstromversorgungsquelle/gescnalret, welcher betätigt wird, umeinennormalerweise offenen (nicht dargestellten) Schalter zu schließen, der zwischen einen an die Leitung 56 angeschlossenen Leiter 139 und einen an die Leitung 52 angeschlossenen Leiter 140 geschaltet ist, wodurch ein Schaltungskreis von der Leitung 56 über den Motor 48 zur Leitung 58 vervollständigt wird, welche den Motor 48 in der Richtung zum Schließen des Zuführventils 46 betätigt.

Der Zeitgeber 138 wird betätigt, wenn er über die Leiter 136, 137 angeschaltet wird, um den Schaltkreis über die Leiter 139, 140 für nur ein kurzes Intervall zu schließen, danach den Schaltkreis für ein relativ langes Intervall zu öffnen, an-

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schließend wieder zu schließen und dies fortzusetzen, solange bis die Verbindung über die Leiter 136, 137 unterbrochen wird. Auf diese Weise kann das Ventil 4-6 stufenweise mit ausreichenden Zeitabständen geschlossen werden, so daß die Wirkung jeder einzelnen Einstellung an den Anzeigeeinrichtungen wiedergegeben werden kann. Derartige Zeitgeber sind im Handel erhältlich und können zwei Zeitgeber der entsprechenden ausgewählten Zeitbereiche sein, welche miteinander verbunden sind um abwechselnd zu arbeiten, beispielsweise zwei "Cycl-Plex"-Rückstellzeitgeber derHP5-Serien (z.B. HP517 und HP53), welche von der Firma E.W. Bliss Company hergestellt werden.

Der Leiter 136 enthält einen normalerweise offenen Schalter (nicht dargestellt), welcher durch eines der Relais des Wechselstrom-Voltmeterrelais 102 geschlossen wird, während der Indikatorzeiger des Voltmeters sich an oder oberhalb der Spannung befindet, die durch seinen entsprechenden Stellzeiger angezeigt ist, wobei dieser eingestellte Spannungswert einer unzulässigen Erschütterungsintensität entspricht, so daß die Verbindung zum Zeitgeber 138 dann erfolgt. Eine Nebenschlußschaltung, welche die Leiter 14-2, 14-3, 14-4- umfaßt, erstreckt sich vom Leiter 136 über einen gleichen Schalter, welcher durch das entsprechende Relais des Gleichstrom-Voltmeters 108 geschlossen wird, um den Schaltkreis über die Leitungen 136, 137 zum Zeitgeber 138 zu schließen, wenn sein Voltmeter-Indikatorzeiger sich an oder oberhalb eines Spannungswerts befindet, der einem unzulässigen Hauptdrehmomentenwert entspricht, der durch seinen Stellzeiger angezeigt wird. Der Leiter 144· ist ferner an eine mit "Alarm 2" bezeichnete Alarmeinrichtung angeschlossen, die durch einen Leiter 14-5 mit dem Leiter 137 verbunden ist, so daß Alarm 2 immer betätigt wird, wenn die Verbindung zum Zeitgeber 138 geschlossen ist, um einer Bedienungsperson anzuzeigen, daß eine Änderung der Zuführmenge zum Zwecke der Erschütterungsverminderung gerade stattfindet.

Der Leiter 137 ist durch einen Leiter 14-6 an eine mit "Alarm 1"

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bezeichnete weitere Alarmeinrichtung angeschlossen. Alarm 1 ist an den Leiter 136 durch einen Leiter 147 angeschlossen, welcher an den Nebenschlußschaltungs-Leiter 142 über einen normalerweise offenen Schalter (nicht dargestellt) angeschlossen ist, welcher durch das andere Relais des Wechselstrom-Voltmeterrelais 102 gesteuert wird. Alarm 1 ist ferner an den Leiter 142 angeschlossen über einen Zweigleiter 148, welcher ebenfalls einen nicht dargestellten normalerweise offenen Schalter aufweist, der durch das andere Relais des Gleichstrom-Voltmeterrelais 108 gesteuert wird. Die Stellzeiger, welche diesen anderen Relais entsprechen, werden auf etwas niedrigere Spannungen eingestellt als die Stellzeiger der Relais, welche die Leitungsverbindungen zum Zeitgeber 138 und zu Alarm 2 steuern, so daß der Leitungsweg zu Alarm 1 geschlossen wird, bevor diese anderen Leitungswege geschlossen werden, um einer Bedienungsperson vorweg anzuzeigen, daß eine automatische Zufuhränderung unmittelbar bevorsteht, so daß die Bedienungsperson die Handsteuerung aufnehmen kann, falls erwünscht.

Der elektrische Strom von den Spannungsmessern 80 bis 83 auf den Leitungen ⁰A, 96 wird zu einem Nullage- und Hochleistungs-Vorverstärker 150 zugeführt, welcher ebenfalls ein Einzelteil innerhalb des gestrichelten Rechtecks 123 bildet. Dieser Einzelteil enthält eine Brückenschaltung, welche beim mechanisch spannungslosen Zustand der Widerstände an den Spannungsmessern 80 bis 83 abgeglichen ist und durch Leiter 152, 153 von den Transformator-Gleichrichtern 122 mit Energie versorgt wird. Die vorverstärkte Ausgangsgröße des Vorverstärkers geht über Leiter 15^» 155» um den Schreibkopf des Aufzeichnungsgeräts 114 zu steuern, sowie über Zweigleiter 156, 158, wobei der letztere einen Kondensator 160 enthält, um den Indikatorzeiger des Wechselstrom-Voltmeterrelais 102 zu steuern, sowie schließlich über Leiter 161, 162 zu einem veränderlichen Wirkfilter 164 (einen weiteren Einzelteil innerhalb des gestrichelten Recktecks 123), der über Leiter 166, 167

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zur Steuerung des Indikatorzeigers des Gleichstrom-Volbneterrelais 108 angeschlossen ist· Der Kondensator 160 dient zur Umformung des unregelmäßigen Gleichstroms vom Verstärker in Wechselstrom, während der Filter 164- zum Ausfiltern der Unregelmäßigkeiten dient, so daß das Gleichstrom-Voltmeter den Hauptgleichstrom von den Spannungsmessern 80 bis 83 anzeigt· Der Filter 164- kann auf geeignete Weise ein Filter mit einem einzigen Ende sein, welches nur Frequenzen unterhalb 10 Hz vorbeiläßt, während der Kondensator 160 zweckmaßigerweise im Bereich von 0,02 bis 5»0 Mikrofarad liegen kann·

Wenn somit der verstärkte unregelmäßige Strom von den Spannungsmessern 80 bis 83, welcher durch den Kondensator 160 und das Voltmeter des Wechselstrom-Voltmeterrelais 102 in eine entsprechend schwankende Wechselspannung umgewandelt ist, eine angezeigte Amplitude von unzulässigen Erschütterungen (z.B. bei oder unterhalb der in Fig. 1c gezeigten) bezogen auf den durch den zugehörigen Stellzeiger eingestellten Wert erreicht, wird der Schaltkreis durch die Leiter 136, 137 mittels des zugehörigen Relais des Wechselstrom-Voltmeterrelais 102 geschlossen, um Alarm 2 zu betätigen und stufenweise das Zuführventil 46 zu schließen, bis der Indikatorzeiger unterhalb des Stellzeigers wandert oder bis eine Bedienungsperson die Handsteuerung aufnimmt· Dieselbe Kette von Ereignissen tritt auf, wenn die durch den Indikatorzeiger des Gleichstrom-Voltmeterrelais 108 angezeigte Hauptspannung ein zu großes Drehmoment anzeigt, welches bei oder oberhalb des.Grenzwerts liegt, der an seinem Voltmeter durch den zugehörigen Stellzeiger eingestellt ist· Nach Vorangehen von einem der vorstehenden Vorgänge wird Alarm 1 betätigt durch Schließen seines Schaltkreises durch das zugehörige Heiais des aktiven Voltmeterreais. Die Voltmeter können auf geeignete Weise auf eine Skala von mkg Drehmoment geeicht sein, welche auf ihren Zifferblättern dargestellt sind. Das Aufzeichnungsgerät 114 ergibt eine kontinuierliche sichtbare Aufzeichnung der Größe des Stroms von den Spannungsmessern 80 bis 83 sowie der Amplitude seiner Schwankungen.

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Entweder eine oder beide Alarmeinrichtungen oder die Schaltung zur Schließung des Zuführventils und eine Alarmeinrichtung können bei der dargestellten bevorzugten Einrichtung weggelassen werden und entweder ein oder beide Gleichstrom-Voltmeter und das Aufzeichnungsgerät können ebenfalls weggelassen werden, obgleich die Verwendung aller dieser Einrichtungen Vorteile hat und bevorzugt wird. Es ist zu erwahnen, daß die Einrichtung zur Steuerung des Zuführventils nur zum Schließen des Ventils arbeitet. Eine ähnliche Einrichtung kann für die Betätigung des Motors 48 in die entgegengesetzte Richtung vorgesehen sein, um das Zuführventil zu öffnen, wenn die Hauptspannung oder die Abweichungsamplitude niedrige Werte erreichen, welche durch einen zusätzlichen Stellzeiger auf dem betreffenden Voltmeter-Zifferblatt eingestellt ist. Eine derartige zusätzliche Einrichtung könnte jedoch ein nicht erwünschtes Pendeln ergeben und es wird daher für besser gehalten, das öffnen des Ventils der Bedienungsperson zu überlassen, wenn die Erschütterungen auf ein zulässiges Ausmaß herabgesetzt sind. Die Verwendung einer oder mehrerer Alarmeinrichtungen kann die Bedienungsperson hierauf aufmerksam machen.

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Claims (14)

1. 'ff'

   Ansprüche

   Zentrifuge zur Trennung von Feststoffen und Flüssigkeit mit einer drehbaren Beeheranordnung und einer innerhalb dieser angebrachten Förderanordnung, einer Antriebseinrichtung zum Drehen dieser Anordnungen um eine gemeinsame Achse mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten sowie einer Zuführeinrichtung zum Zuführen von Feststoff-Flüssigkeits-Schlamm zur Becheranordnung, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Aufspüren von Torsionsschwingungen an wenigstens einer der Anordnungen (16, 32) um ihre Achse und zur Erzeugung einer die Amplitude der aufgespürten Schwingung darstellenden Ausgangsgröße sowie durch an die Ausgangsgröße angeschlossene Signaleinrichtungen zur Erzeugung eines kennzeichnenden Signals, wenn die Ausgangsgröße eine Schwingungsamplitude oberhalb eines vorgegebenen Werts darstellt.
2. 2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsgröße eine elektrische Größe ist.
3. 3. Zentrifuge nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Alarmeinrichtung sowie durch das kennzeichnende Signal eingeschaltete Einrichtungen zur Betätigung der Alarmeinrichtung.
4. 4. Zentrifuge nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine durch das kennzeichnende Signal verstellbare Einstelleinrichtung zur Verringerung des Durchsatzes durch die Zentrifuge.
5. 5. Zentrifuge nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung eine Zuführrate-Steuerungseinrich-

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   ORIGINAL INSPECTED

   tung zur Verringerung der Zuführmenge von Schlamm zur Becheranordnung (16) durch die Zuführeinrichtung aufweist.
6. 6. Zentrifuge nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinrichtung das kennzeichnende Signal erzeugt, solange die Ausgangsgröße eine Schwingungsamplitude oberhalb eines vorgegebenen Werts darstellt und die Zuführrate-Steuerungseinrichtung eine zeitlich gesteuerte Einrichtung zur Verringerung der Zuführrate in zeitlich gesteuerten Stufen während des Andauerns des kennzeichnenden Signals umfaßt.
7. 7. Zentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitlich gesteuerte Einrichtung ein Drosselventil (46) in der Zuführleitung (38) zur Zentrifuge, einen Motor (48) zur Betätigung des Ventils (46) sowie eine Zeitgebereinrichtung (138) zur intermittierenden Betätigung des Motors (48) in Richtung zum Schließen des Ventils (46) umfaßt.
8. 8. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsgröße ferner das auf wenigstens eine der Anordnungen (16, 32) ausgeübte Drehmoment darstellt und wobei eine zusätzliche Signaleinrichtung vorgesehen ist, welche verbunden ist mit der Ausgangsgröße und dem kennzeichnenden Signal zur Verstellung der Einstelleinrichtung für die Verringerung des Durchsatzes durch die Zentrifuge, wenn die Ausgangsgröße eine Drehmomentenuberlast darstellt.
9. 9· Zentrifuge nach einem der Ansprüche 2 bis 8, gekennzeichnet durch eine an die Ausgangsgröße angeschlossene Einrichtung (116) zur Erzeugung einer Registrierstreifen-Aufzeichnung der Ausgangsgröße.

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10. 10· Zentrifuge nach einem der Ansprüche 2 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung ein Differentialgetriebe (28) umfaßt und die Aufspüreinrichtungen durch Spannungsmeßfühler (80, 81, 82, 83) an einer mit dem Getriebe (28) verbundenen Welle (70) gebildet ist.
11. 11. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinrichtung ein Voltmeterrelais (102) umfaßt·
12. 12. Zentrifuge nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Ausgangsgröße ein schwankender Gleichstrom ist und das Voltmeterrelais (102) über einen Kondensator (160) an die Ausgangsgröße angeschlossen ist.
13. 13. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 4· bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinrichtung ein weiteres Ausgangssignal erzeugt, wenn die Ausgangsgröße eine Schwingungsamplitude oberhalb eines anderen unteren vorgegebenen Werts darstellt, und eine Alarmeinrichtung sowie durch das andere Ausgangssignal eingeschaltete Einrichtungen zur Betätigung der Alarmeinrichtung vorgesehen sind.
14. 14. Zentrifuge nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch zwei Alarmeinrichtungen sowie durch die jeweiligen Ausgangssignale eingeschaltete Einrichtungen zur Betätigung der Alarme inrichtungen·

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