DE3321815A1

DE3321815A1 - Fuehler fuer schwerfaellig fliessende gueter

Info

Publication number: DE3321815A1
Application number: DE19833321815
Authority: DE
Inventors: Heinrich 6931 Zwingenberg Kübler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-06-16
Filing date: 1983-06-16
Publication date: 1984-12-20
Also published as: FR2547563A1; DE3321815C2

Description

Anmelder:

Amtliches Aktenzeichen:

Aktenzeichen des Anmelders:

Vertreter:

Bezeichnung:

Heinrich Kubier Bahnhofstr. 6931 Zwingenberg

Neuanmeldung P 35 961

Patentanwalt Dr. Hans Karl Hach Tarunstr. 23 6950 Mosbach-Waldstadt

Fühler für schwerfällig fließende Güter

FÜHLER FÜR SCHWERFÄLLIG FLIBSSEM)S GÜTER

Die Erfindung betrifft einen Fühler für schwerfällig fließende Güter mit einem von einem Elektromotor rotierend angetriebenen Rührer, dessen Drehbewegung bei Einwirken vorbestimmter äußerer Gegenkraft durch anstehende, schwerfällig fließende Güter unterbunden wird und ein Signal auslöst.

Bei einem bekannten Fühler dieser Art ist der Antriebsmotor drehbar gelagert und dreht sich bei Einwirken der vorbestimmten äußeren Gegenkraft in seinem Lager und der Rührer bleibt stillstehen.

Solche Fühler werden eingesetzt für schlammartige, sirupartige, teigartige und/oder andere zähflüssige Flüssigkeiten und für feinkörnige oder rieselfähige, vorzugsweise spezifisch leichte Schüttgüter.

Solche Schüttgüter neigen zum Verkrüsten und zur Bildung von Brücken oder Ansätzen. Wenn sich solche Verkrustungen, Brücken oder Ansätze im Bereich des Rührers bilden, wird die Fühlfunktion gestört. Wenn ein solcher Fühler dann, wie vorzugsweise der Fall, zum Beispiel als Niveau- oder Grenzwertfühler, eingesetzt wird, um das Vorhandensein oder NichtVorhandensein eines solchen Gutes an der Position des Rührers festzustellen, kann eine Fehlanzeige entstehen und nicht vorhandenes Material anzeigen, wenn sich der Rührer zufällig in einem Brückenbereich bei tatsächlich noch vorhandenem Gut befindet. Umgekehrt kann durch Bilden eines klebrigen Ansatzes durch stehengebliebenes Gut der Rührer in seiner Drehbewegung so weit behindert werden, daß er anstehendes Gut meldet, obwohl das Gut - bis auf den verklebten Ansatz - längst abgeflossen ist.

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Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Fühler der eingangs genannten Art solche Fehlfunktionen zu vermeiden.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei unterbundener Drehbewegung des Rührers der Rührer schwingend angetrieben wird.

Während bei dem bekannten Fühler der eingangs genannten Art der in seiner Drehbewegung abgebremste Rührer stillsteht, so daß sich, ungehindert durch den stillstehenden Rührer, Brücken, Vertrustungen und Ansätze im umliegenden Gut bilden können, vollführt der Rührer nach der Erfindung bei unterbundener Drehbewegung schwingende Bewegungen, mit denen er das umliegende Gut in Rüttelbewegung hält, wodurch Brücken_T bildung, Ansatzbildung und Vertrustungen entgegengewirkt wird.

Die Schwingbewegung bei unterbundener Drehbewegung läßt sich mit sehr geringem Aufwand herbeiführen, indem der Rührer drehsteif mit der Antriebswelle des Antriebsmotors verbunden

der Antriebsmotor verdrehungssicher befestigt ist, und der Antriebsmotor ein an sich bekannter, selbstanlauffähiger und blockierfähiger Synchronmotor ist.

Das Drehmoment, das die vorzugsweise'I2polige Statorwicklung des Synchronmotors erzeugt, versucht bei unterbundener Drehbewegung ständig, den blockierten Rotor zu drehen. Dadurch vibriert der Rührer ständig in Drehrichtung und führt die angestrebten Schwingungsbewegungen durch.

Vorzugsweise ist der Synchronmotor mit einem Keramikmagnetläufer ausgestattet. Dadurch wird verhindert, daß der blockierte Synchronmotor sich erwärmt, weil in dem keramischen Dauermagnetrotor wirbelströme nicht fließen können.

Die Statorwicklung hat vorzugsweise die gleiche Polzahl wie der Dauermagnet, also bei I2poliger Statorwicklung ist auch ein 12poliger Dauermagnetrotor vorgesehen.

Die Anwendungsmöglichkeiten werden verbreitert, wenn das Ende der Welle, an der der Rührer befestigt ist, gegen eine innewohnende Rückstellkraft biegsam ist. Dazu empfiehlt es sich, daß am biegsamen Ende der welle mindestens ein Abschnitt der Welle durch eine biegsame Spiralfeder, vorzugsweise aus Edelstahl, gebildet ist.

Die Drehzahlüberwachung kann elektronisch erfolgen mit einem mit der Antriebswelle des Motors angetriebenen Stromgenerator, der nur bei laufendem Elektromotor, also bei drehendem Rührer, ein Wechselspannungssignal erzeugt, dessen Ausfall dann das anstehende, schwerfällig fließende Gut anzeigt.

Die Drehzahlüberwachung kann auch erfolgen mit einer über eine Rutschkupplung an die Antriebswelle des Antriebsmotors gekuppelten Drehscheibe, die zwischen zwei Winkelstellungen schwenkbar ist und aus ihrer in Drehrichtung hinten gelegenen Winkelstellung gegen die Kraftwirkung einer Rückstellkraft durch das über die Rutschkupplung übertragene Drehmoment in" ihre in Drehrichtung vorn gelegene Winkelstellung verschwenkt wird und in ihrer einen winkelstellung einen Signalschalter betätigt.

Der signalschalter kann über ein Relais ein Signal auslösen. Wenn die Kontakte des Signalschalters in einem Glasröhrchen versiegelt sind und zur Signalgabe direkt an äußere Anschlußklemmen des Gehäuses angeschlossen sind, dann ist eine solche Drehzahlüberwachungseinrichtung explosionsgeschützt und auch in unmittelbarer Nähe explosionsfähiger Flüssigkeiten oder Güter einsetzbar.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 einen Fühler im Querschnitt, Figur 2 in der Teilansicht entsprechend dem Pfeil Il

aus Figur 1 die mechanischen Teile der Drehzahlüberwachungseinrichtung ,

Figur 3 die elektrische Schaltung für die Drehzahl-

überwachungseinrichtung,

Figur 4 die Schaltung einer anderen Drehzahlüberwachungseinrichtung ,

Figur 5 bis 13 weitere Ausführungsbeispiele von Rührern,

die anstelle des Paddels aus Figur 1 eingesetzt werden können, und

Figur 14 Anwendungsbeispiele des Fühlers.

In der Zeichnung ist mit 1 das obere Teil und mit 2 das untere Teil eines geschlossenen Aluminiumgehäuses 3 bezeichnet, innerhalb dessen verdrehungssicher ein selbstanlauffähiger und blockierfähiger Synchronmotor 4 gelagert ist. Die Verdrehungssicherung 6 dient gleichzeitig als Halterung für den Synchronmotor 4 und greift an einer Manschette 5 des Motorgehäuses an und verbindet diese verdrehungssicher mit dem unteren Teil 2 des Gehäuses 3.

Auf die Antriebswelle 7 des Motors 4 ist eine Fühlerwelle 8 verdrehungssicher gesteckt, die in zwei Kugellagern 9, 10 gelagert durch einen Aluminiumstopfen 11 herausgeführt ist. Die Durchführung ist durch einen in den Aluminiumstopfen 11 eingesetzten Dichtring 12 aus Kunststoff gegen von außen eindringendes Material abgesperrt. Der Aluminiumstopfen 11 weist Außengewinde 13 auf und ist an dem unteren Teil 2 des Gehäuses 3 mit Schrauben 14, 15 verschraubt. Die Schrauben 14, 15 tragen eine Schaltungsplatine 16, die auf einem Distanzring 18 abgestützt ist. Das freie Ende der Fühlerwelle 8, die vorzugsweise aus Edelstahl ausgeführt ist, wird durch eine biegsame aus Edelstahl bestehende Spiralfeder 17 gebildet, die die Außenkontur der welle 8 verlängert.

Am freien 3nde der Spiralfeder 17 ist ein als Paddel 20 ausgebildeter Rührer verschraubt. Das Paddel 20 ist schmal genug, so daß es durch ein Gewindeloch, in das der Aluminiumstopfen 11 mit seinem Außengewinde 13 paßt, noch glatt hindurchgesteckt werden kann. Auf diese weise ist es möglich, den Fühler so zu montieren, daß das Paddel 20 mit der Spiralfeder 17 in den Füllbereich eines Behälters ragt, indem man in der Behälterwandung ein entsprechendes Gewindeloch vorsieht und den Aluminiumstopfen von außen hineinschraubt.

Steht schwerfällig fließendes Gut über die Höhe des Paddels 20 an, dann werden die Drehbewegungen des Paddels durch dieses Gut behindert.

Auf der welle 8 sitzt über ein als Rutschkupplung dienendes Kugellager 30 eine aus Aluminium bestehende Drehscheibe 31 vergleiche auch Figur 2. Auf der Drehscheibe 31 ist ein Permanentmagnet 33 befestigt, dem in Drehrichtung gemäß Pfeil 34 voraus ein auf der Schaltungsplatine 16 stationär angeordneter Permanentmagnet 35 gegenübersteht. Die beiden Magneten sind gegenpolig gepolt, also einander abstoßend. Durch die magnetische Abstoßkraft wird bei nicht drehender Welle 8, wie in Figur 2 gezeichnet, die Drehscheibe gegen die Drehrichtung gemäß Pfeil 34 des Motors zurückgedrängt in eine erste Winkelstellung, in der der Magnet 33 an. einem als Anschlag dienenden, stationär auf der Schaltungsplatine 16 montierten Anschlag 36 anschlägt.

3ei drehender welle 8 wirkt das Kugellager 30 als Rutschkupplung und dreht die Drehscheibe 31 in Pfeilrichtung 34 gegen die abstoßende Wirkung der Permanentmagneten 33 und 35 bis in eine zweite winkelstellung im Winkel von etwa 45° gegenüber der in Figur 2 gezeichneten Winkelstellung in Pfeilrichtung 34 versetzt, in dieser zweiten winkelstellung wirkt ein zweiter auf der Drehscheibe 31 montierter Permanentmagnet 37 auf einen stationär auf der Schaltungsplatine 16 angeordneten Signalschalter 38 ein und betätigt diesen magnetisch.

Die beiden Schaltkontakte 39, 40 des Signalschalters 38 befinden sich in einer Sch-utzgasatmosphäre innerhalb eines versiegelt verschlossenen Glasröhrchens 42. Die Kontakte des Schutzgasschalters 40 können, wie aus der Schaltung gemäß Figur 3 ersichtlich, an der Erregerspule eines Relais 41 liegen, das seinerseits ein Signal auslöst, entsprechend der Betätigung des Signalschalters. Man kann auf das Relais 41 auch verzichten und die Kontakte des Signalschalters 40 an direkt von der Außenseite des Gehäuses 3 zugängliche Ausgangsklemmen 43, 44 anschließen, dann ist der Fühler explosionsgeschützt ausgeführt. An den Klemmen kann man dann direkt das gewünschte S.ignal abgreifen oder mit den Klemmen ein äußeres Relais ansteuern.

Der leise laufende Synchronmotor 4 ist so stark bemessen, daß sein Drehmoment ausreichend ist, um die Lager- und Dichtungsreibung zu überwinden und das außen unbelastete Paddel 20 mit konstanter Synchrondrehzahl von zum Beispiel 250 Umdrehungen pro Minute zu drehen. Solange sich der Motor dreht, ist die Drehscheibe 31 in ihre zweite winkelstellung verdreht, in der der Magnet 37 den Signalschalter 40 betätigt.

Sobald schwerfällig fließendes Gut am Paddel 20 ansteht, reicht das Drehmoment des Synchronmotors 4 nicht mehr aus und er dreht sich nicht mehr'. Die Drehscheibe 31 erfährt nun über die Rutschkupplung 30 kein Drehmoment mehr und weicht, bedingt durch die magnetische Abstoßungskraft der Magneten 35 und 33, in ihre in Figur 2 gezeichnete winkelstellung zurück, in der der Magnet 3.7 den Signalschalter 40 nicht mehrbetätigen kann. Dadurch ändert sich der Schaltzustand des Relais 41 beziehungsweise die Signalsituation an den Ausgangsklemmen 43, 44. Das ist die Anzeige für das Vorhandensein des anstehenden schwerfällig fließenden Gutes.

Das Drehmoment, das die im Beispiel I2polig ausgeführte Statorwicklung des Synchronmotors 4 erzeugt, versucht ständig, den blockierten Dauermagnetrotor, der ebenfalls 12polig ist, ■ zu drehen. Dadurch vibriert die Motorwelle 7 und damit auch die V7elle 8 und das Paddel 20 ständig in und gegen die Drehrichtung, wodurch Ablagerungen auf dem freien Ende der Welle 8 und dem Paddel 20 verhindert werden. Außerdem werden diese Vibrationen auf das anstehende Gut übertragen und dadurch werden Vertrustungen und Brückenbildungeh zur Behälterwand und anderswo verhindert. Der Dauermagnetrotor ist ein Keramikmagnetrotor.

Anstelle der mechanischen Drehzahlüberwachung kann auch eine elektronische Drehzahlüberwachung vorgesehen sein. Zu diesem Zweck ist, wie aus Figur 4 ersichtlich, auf die Motorwelle 46 eine Drehscheibe 50 drehsteif gesteckt mit zwei einander diametral gegenüber angeordneten Permanentmagneten 51, 52, die bei jeder Umdrehung einmal an der mit Eisenkern ausgestatteten stationär angeordneten Spule 53 vorbeilaufen und dort dann, also bei drehendem Synchronmotor 4, eine Wechselspannung induzieren, deren Vorhandensein an den Ausgangsklemmen 55, 56 das Drehen des Rührers und damit das Nichtanstehen von schwerfällig fließendem Gut am Paddel anzeigen. Steht solches Gut am Paddel an, dann dreht sich der Synchronmotor 47 nicht mehr, schwingt nur und es wird keine Wechselspannung induziert. Die Anordnung gemäß Figur 4 wirkt nach Art eines Stromgenerators.

Das Paddel 20 aus Figur 1 ist eine rechteckige Scheibe, die vorzugsweise für schwerfällig fließende Flüssigkeiten eingesetzt wird. Andere Ausgestaltungen von Rührern anstelle des Paddels sind möglich und Beispiele dafür zeigen die Figuren 5 bis 13. --...

Das Paddel nach Figur 5 und 6 weist eine rechteckige Scheibe 60 auf, die vorzugsweise für Pulver und zähe Flüssigkeiten eingesetzt wird. Bei dem Paddel nach Figur 7 und 8 sind zwei rechteckige Scheiben 62, 63 um 30 gegeneinander verdreht ineinandergesteckt. Das Paddel nach Figur 7 und 8 ist vorzugsweise für Pulver, insbesondere für Styropor-Granulat, geeignet.

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Bei dem Rührer nach Figur 9 und 10 sind zwei Gruppen von Querstegen 70, 71, 72 beziehungsweise 73, 74, 75 im winkel von 90 gegeneinander versetzt in das freie Ende.der der welle 8 entsprechenden welle 76 gesteckt. Dieser Rührer ist für alle schwerfällig fließenden Medien geeignet.

Nach Figur 11 ist der Rührer ein zur Achse 80 der Welle koaxialer, kreiszylinderförmiger Körper 82, der besonders für zähe Flüssigkeiten geeignet ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 12 und 13 ist am freien Ende der der welle 8 entsprechenden Welle 85 eine Kreisscheibe 86 koaxial befestigt, an deren Umfang vier auf den Umfang verteilt angeordnete Rührstäbe 8 7, 88, 89, 90 achsparallel zur Welle 85 befestigt sind. Dieser Rührer eignet sich besonders gut für Sand, Späne und Granulat.

In Figur 14 ist ein Schüttgutbehälter.,98 .dargestellt, der über die Einlaßleitung 91 mit Schüttgut befüllt und über die Ablaßleitung 92 von diesem Schüttgut entleert wird. Das Behälterinnere wird von fünf Fühlern 93 bis 97 überwacht. Diese Fühler 93 bis 97 sind Einbaubeispiele auch für andere Anwendungsfälle-für die zuvor beschriebenen Fühler.

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Claims

Ansprüche:

1 J Fühler für schwerfällig fließende Güter mit einem von ei-"nem Elektromotor rotierend angetriebenen Rührer, dessen Drehbewegung bei Einwirken vorbestimmter äußerer Gegenkraft durch anstehende, schwerfällig fließende Güter unterbunden wird und ein Signal auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß bei unterbundener Drehbewegung des Rührers ( 20 ) der Rührer schwingend angetrieben wird.
2. Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührer (' 20 ) drehsteif mit der Antriebswelle des Antriebsmotors (4 ) verbunden ist, daß der Antriebsmotor (4 ) verdrehungssicher befestigt ist, und

daß der Antriebsmotor ( 4 ) ein an sich bekannter, selbstanlauf fähiger und blockierfähiger Synchronmotor ist.
3. Fühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronmotor ( 4 ) mit einem üeramikmagnetrotor ausgestattet ist.
4. Fühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der welle ( 8 ), an der der Rührer ( 20 ) befestigt ist, gegen eine innewohnende Rückstellkraft biegsam ist.
5. Fühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am biegsamen Ende der welle (8 ) mindestens ein Abschnitt der Welle durch eine Spiralfeder ( 17 ) gebildet ist.
■6. Fühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehzahlüberwachungseinrichtung (Fig. 4) zur Auslösung des Signals vorgesehen ist, .die mit einem mit der Antriebswelle ( 46 ) des Motors ( 47 ) angetriebenen Stromgenerator (50 - 53) ausgestattet ist·
7. Fühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehzahlüberwachungseinrichtung ( Fig. 3 ) zur Auslösung des Signals vorgesehen ist, die ausgestattet ist mit einer über eine Rutschkupplung (30 ) an die Antriebswelle ( 7 ) des Antriebsmotors ( 4 ) gekuppelten Drehscheibe (31 ), die zwischen zwei Winkelstellungen schwenkbar ist und aus ihrer in Drehrichtung hinten gelegenen Winkelstellung gegen die Kraftwirkung einer Rückstellkraft (33,35) durch das über die Rutschkupplung ( 30 ) übertragene Drehmoment in ihre in Drehrichtung vorn gelegene winkelstellung verschwenkt wird und in ihrer einen winkelstellung einen Signalschalter ( 41 ) betätigt.
8. Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbringen der Rückstellkraft auf dem Umfang der Drehscheibe ( 31 ) ein in Umfangsrichtung polarisierter Permanentmagnet ( 33 ) befestigt ist, zu dem gegenpolig (also abstoßend) ein stationärer permanentmagnet (35 ) in Drehrichtung voraus angeordnet ist.
9. Fühler nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur signalerzeugung auf dem Umfang der Drehscheibe (31 ) ein Permanentmagnet (37 ) angeordnet ist und daß stationär ein magnetisch betätigbarer Signalschalter (41 ) derart angeordnet ist, daß er sich in der einen Winkelstellung der Drehscheibe im Wirkbereich des Permanentmagneten (37 ) befindet.
10. Fühler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte ( 39, 40 ) d_es Signalschalters ( 41 ) in einem Glasröhrchen ( 42 ) versiegelt sind und zur Signalabgabe direkt an äußere Anschlußklemmen ( 43, 44 ) des Gehäuses (1 ) angeschlossen sind.