FI119036B - Sakeuslähetin - Google Patents

Description

119036

Sakeuslähetin

Keksinnön kohteena on sakeuslähetin, jolla voidaan mitata materian sakeutta, viskositeettia ja muita vastaavia ominaisuuksia. Keksinnön kohteena on erityisesti paperi-5 ja selluteollisuuden sakeusmittauksiin käytettävät sakeuslähettimet.

Tunnetuissa pyörivissä sakeuslähettimissä mittaelementtiä pyöritetään mitattavassa prosessissa. Mitattavassa materiassa, kuten sulpussa, esiintyvät kuidut ja täyteaineet pyrkivät vastustamaan mittaelementin pyörimisliikettä. Vastustava voima, joka on 10 verrannollinen materiassa muodostuvaan leikkaus voimaan, mitataan käyttäen erilaisia momentin mittaustekniikoita ja mitattu momentti muunnetaan edelleen sakeutta kuvaavaksi suureeksi. Tunnetuissa ratkaisuissa mittaelementin pyörittämiseen käytetään joko 1- tai 3-vaihemoottoria, joka sijaitsee laitteen pyörimisakselin sivulla. Moottori on kytketty vääntöakseliin hammaspyörä-, ketju-, hihnavälityksellä tai vas-15 taavilla voimansiirtoelimillä. Välitystä joudutaan käyttämään pyörimisnopeuden pienentämiseksi. 1- tai 3-vaihemoottorin käyttö mittaelementin pyörittämiseen aiheuttaa useita haittoja ja rajoituksia.

Prosessiolosuhteisiin soveltuvan 3-vaihemoottorin paino on 6-10 kg ja 1-vaihemoot- 20 torin yli 10 kg. Moottori joudutaan asentamaan laitteeseen vääntöakselin sivulle, jol- . loin vääntöakseli muodostaa vipuvarren ja painava moottori aiheuttaa voimakkaan [ [ taivutus- ja vääntörasituksen prosessiputken kiinnityskohtaan. Erityisesti tärisevissä • · · *· " prosessiputkistoissa joudutaan asentamaan tukirakenteita, jotka nostavat investointi- : V kustannuksia. Moottorin painon aiheuttama vääntö ja taivutus rasittavat myös vään- * 25 töakselia. Moottorin paino ja rakenteen vaatima massiivisuus lähettimen rakenteessa aiheuttaa koko laitteen painon nousemisen jopa yli 30 kiloon, jolloin laitteen käsitte-:’*': lyyn tarvitaan useampia henkilöitä tai nosturi.

: v. Voimansiirtoelimet ovat kustannuksia aiheuttavia kunnossapitokohteita. Esimerkiksi .*···. 30 vetohihna on kulumisen vuoksi tarkistettava puolivuosittain ja vaihdettava muuta- * m man vuoden välein. Vetohihna aiheuttaa vääntöakseliin ylimääräistä taivutusrasitus- • · · :: : ta, joka nopeuttaa laakereiden j a mekaanisten tiivisteiden kulumista.

• · * • · * « φ · :*! 1- tai 3-vaihemoottorit pyörivät verkkotaajuuteen sidotulla nopeudella. Mittaelimen • · · 35 pyörintää vastustava vääntömomentti kasvaa eksponentiaalisesti sakeuden ja mitta- * * elimen pyöritysnopeuden funktiona. Pyöritettäessä mittaelintä vakionopeudella joudutaan mittaelin muotoilemaan mitattavan kohteen ominaisuuksien mukaan. Sopivi- «· 2 119036 en mittaelimien määrittäminen aiheuttaa kustannuksia ja samalla tarvittavien varaosien nimikemäärä pyrkii kasvamaan.

Moottorin kuormitus ja siten myös pyörimisnopeus vaihtelee eri syistä. Pyörimisno-5 peusmuutokset aiheuttavat mittaussignaalin ryömintää, joka vaikeuttaa mittausta. Pyörimisnopeus muuttuu sakeuden ts. mittaelimen pyörimistä vastustavan leikkaus-voiman muuttuessa. Pyörimisnopeus vaihtelee myös vääntöakselin laakereiden kitkan muuttuessa ja mekaanisten tiivisteiden kitkamuutosten takia. Mekaanisten tiivisteiden kitkavoimiin vaikuttaa myös prosessipaine - mitä korkeampi paine, sitä voi-10 makkaammin tiivistepinnat painautuvat toisiaan vasten, jolloin kitkavoima nousee. Oikosulkumoottoreissa myös pyörimisnopeuteen vaikuttava jättämä riippuu kuormituksesta.

Oikosulkumoottorikäytöissä on useimmiten kiinteä pyörimissuunta, jolloin mitta-15 elimeen tarttuvat ei-toivotut materiaalit voidaan poistaa ainoastaan irrottamalla laite prosessista.

1- ja 3-vaihemoottorit tarvitsevat korkeajännitteisen käyttösähkön ja korkean suo-jausluokan kosteutta ja prosessiolosuhteita vastaan. Korkea käyttöjännite lisää säh-20 köturvallisuusvaatimuksia ja esimerkiksi 3-vaihemoottorien kytkentä ja irrotus verkosta vaati riittävän pätevän ammattimiehen työpanosta. Maailmassa tunnetaan usei-ta 1- ja 3-vaihekäyttöjännitteitä, jolloin eri jännitteille joudutaan valitsemaan oma moottorityyppinsä. Varautuminen eri käyttöjännitteisiin kasvattaa valmistajan malli-ja varaosavalikoimaa.

25 * · e**.*·

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sakeuslähetin, jossa mittaelimen pyörittä- ]···. minen tapahtuu suoravetomoottorilla (direct drive). Suoravetomoottorin roottori on • · samankeskisesti kiinni mittaelementtiä pyörittävässä vääntöakselissa ja staattori .. . kiinnitetty vääntöakselin tukirakenteeseen siten, että roottori ja staattori ovat saman- 30 keskisiä. Suoravetomoottoria ohjataan, ohjauselektroniikalla siten, että pyörimisno- • ♦ *·;·* peutta voidaan ohjelmallisesti muuttaa.

·· · · • · · :**·. Prosessimaterian aiheuttama vääntömomentti siirtyy akselilla eroelimelle, joka M» muodostuu kahdesta samankeskisestä laipasta, joiden välille syntyy joustinelimien • · : " 35 vaimentama vaihesiirto. Joustinelimet on järjestetty pareittain laippojen yhteyteen * * siten, että vaihesiirtoa vastustaa useampi joustinelinpari. Kukin joustinelinpari on keskenään tasapainotettu, jolloin vaihesiirto on suoraan verrannollinen mittaelimeen 3 119036 vaikuttavaan momenttiin nähden ja voidaan mitata optoelektronisilla tai sähkömagneettisilla laitteilla.

Sakeuslähettimen laakerien ja tiivisteiden sekä muiden elimien kunnonvalvontaa 5 voidaan toteuttaa tarkkailemalla suoravetomoottorin tehonkulutusta. Moottorin ottama teho kuluu laitteen mekaniikan, kuten vääntöakselin laakerien sekä tiivisteiden kitkaan ja mittaelimen pyörittämiseen. Mittaelimen momentista voidaan laskea sen ottama teho, ja kun tämä ottoteho vähennetään kokonaistehosta, saadaan vääntöakselin pyörittämiseen kuluva teho. Esimerkiksi laakerien kuluessa tai rikkoontuessa 10 näin laskettu vääntöakselin ottoteho nousee ja kun se ylittää asetetun rajan voidaan antaa käyttäjälle hälytys.

Sakeuslähetin voidaan asentaa paikoilleen prosessin ollessa käynnissä ja sen asen-nussyvyyttä voidaan säätää. Käyttöakselin ja sen sisällä olevan vääntöakselin väli on 15 tiivistetty siten, että prosessiaineet eivät pääse kosketukseen kyseisten akselien välillä olevan tiivisterenkaan kanssa. Tällä tiivistysj ärjestelyllä poistetaan prosessiainei-den vaikutus tiivistykseen ja tiivistekitkaan.

Suoravetomoottorin paino on alle 1 kg ja sen aiheuttama taivutusrasitus oleellisesti 20 pienempi kuin tunnetuissa laitteissa. Lähettimen kokonaispaino on alhainen ja sen käsittelyjä asennus on helppoa yhdellekin henkilölle.

* • · • · :.*·· Suoravetomoottorikäytössä ei ole erillisiä voimansiirtoelimiä, kuten esimerkiksi hihnaa ja hihnapyöriä mittaelimen pyörittämiseen. Laakereiden kuormitus on oleel-·:··· 25 lisesti pienempi, koska voimansiirrosta aiheutuvat voimat ovat selvästi alhaisemmat.

Suoravetomoottori voidaan integroida sakeuslähettimen yhteyteen ja laitteen pyöri- i • · . · · ·. vät osat voidaan tasapainottaa pyörivän akselin suhteen.

··«* ;v Suoravetomoottorin nopeus voidaan asettaa ohjelmallisesti halutuksi. Moottorin ‘..f 30 kierrosluvusta saadaan jatkuva takaisinkytkentä ja pyörimisnopeus pidetään ohjaus- • · elektroniikalla vakiona. Tällöin saadaan tarkempi mittasignaali kun yksi muuttuja on :T: vakioitu. Optimaalisen sakeusmittauksen kannalta on edullista, jos mittaelementin nopeus voidaan valita kuhunkin mittaussovellukseen halutuksi. Esimerkiksi korkeis- • * ./ sa sakeuksissa pyöritysnopeutta voidaan laskea ja siten laajentaa mittaelimen sa- * *[ 35 keusmittausaluetta.

Prosessissa esiintyvät ei toivotut materiaalit (esim. muoviriekaleet) tarttuvat mitta-elimeen aiheuttaen virheellisen mittauksen. Pyörimissuunnan vaihdolla mittaelimeen 4 119036 kietoutuneet kappaleet voidaan irrottaa ilman, että mittalaite otetaan pois prosessista. Nollapiste voidaan myös tarkistaa tai tehdä automaattinen nollapisteen kalibrointi pyörittämällä mittaelintä edestakaisin. Nollapiste on vastakkaisiin suuntiin tapahtuvien pyöritysten vääntömomenttien keskiarvo, jos mittaelin on symmetrinen tai epä-5 symmetrisen mittaelimen kyseessä ollen ko. momenttien välillä. Mittaelimen 0-piste on mittaelinkohtainen ja voidaan määrittää laboratoriotesteillä. Joissakin sovellus-muodoissa kalibrointi suoritetaan käynnin aikana asettamalla kalibrointijarru mitta-elimen pyöritysakselin päähän.

10 Suoravetomoottorin käyttöjännite on alhainen, esimerkiksi 48 V jännite, joka on sähköturvallisuudeltaan edullinen. Alhaisen jännitteen sähkösyötön kaapelointikustannukset ovat huomattavasti alhaisemmat. Edelleen suoravetomoottorin sähkötekniset osat voidaan koteloida samaan yhteyteen koko laitteen mittauselektroniikan kanssa, mikä alentaa investointi- ja kunnossapitokustannuksia.

15

Esillä olevalla keksinnöllä ratkaistaan edellä mainittuja ongelmia ja poistetaan tunnetun tekniikan puutteita sekä aikaansaadaan suoravetoinen sakeuslähetin, joka on kevytrakenteinen, ohjelmallisesti helposti ohjattavissa, käyttöjännitteeltään alhainen ja kokonaiskustannuksiltaan taloudellinen.

20

Mainitut edut saavutetaan keksinnön mukaisella sakeuslähettimellä, jolle on tunnus- « *:; omaista se, mitä on määritelty itsenäisissä patenttivaatimuksissa.

• · • · · • · · • · :*·*: Keksinnön kohteena on sakeuslähetin materian sakeuden, viskositeetin ja muiden 25 ominaisuuksien mittaamiseksi. Sakeuslähetin muodostuu laakeroituun akseliin kiin- nitetystä mittauselimestä, jota pyöritetään mittauskohteessa. Mittauselintä pyörite- .··*. tään suoravetoisella moottorilla, joka on sijoitettu samankeskisesti mittauselimen ja • · sen akselin kanssa. Suoravetoisen moottorin staattori On integroitu sakeuslähettimen , runkoon ja roottori akselin yhteyteen. Roottori on kytketty sen kanssa samankeski- • · · :<#f 30 seen ensimmäiseen laippaan, jonka avulla moottorin vääntövoima johdetaan akselil- • · *···* la olevaan toiseen laippaan. Laippojen välillä olevat joustavat elimet toimivat vään- tövoiman välittäjinä. Ensimmäisen ja toisen laipan yhteydessä on eroelimet, joiden .···. avulla mitataan laippojen välinen vaihekulma. Laippojen läheisyydessä on elimet ··· ..· vaihekulman mittaamiseksi. Mittauselimen akseli on laakeroitu putkimaisen vääntö- • · : *' 35 akselin sisälle. Käyttöakseli on puolestaan laakeroitu lähettimen runkoon ja se on * tiivistetty etupäästään prosessiaineiden pääsyn estämiseksi laitteeseen. Käyttöakselin tiivistys on toteutettu niin, että sitä voidaan voidella ja jäähdyttää prosessipainetta suuremmalla painevedellä tai käyttää tiivistevetenä matalapaineista kiertovettä.

5 119036 Väantöakselin yhteydessä on myös tiivistyselimet, joilla estetään prosessiaineiden pääsy lähettimen sisälle. Vääntöakselin tehtävänä on siirtää eroelimet mittausvä-lineineen kauemmaksi lämpötilaltaan vaihtuvasta prosessista. Vääntöakselin ja eroelinten välinen liitos suojaa mekaanisesti eroelimiä iskuja ja ylikuormitustilantei-5 ta vastaan. Vääntöakselin tehtävänä on myös eliminoida laakeri- ja tiivistekitkasta aiheutuvat häviömomentit mittauksesta. Mittausakseli on halkaisijaltaan pieni, jotta sen häviömomentit jäävät pieniksi. Sakeuslähettimen runko on pitkänomainen, jotta mittauselin voidaan ulottaa prosessiin riittävän pitkälle. Sakeuslähetin voidaan liittää prosessiin prosessin käyntiaikana erityisten liitäntävälineiden avulla. Liitäntävälinei-10 siin kuuluu suljettava venttiili, jonka yhteydessä on asennusputki. Asennusputkessa on säätöelimet siten, että ne sopivat lähettimen rungossa oleviin vastinelimiin. Säätö- ja vastinelimien avulla lähetin voidaan asemoida halutulle syvyydelle prosessiin. Lähettimen asemaa voidaan myös muuttaa prosessin käydessä ja lukita se paikoilleen sopivilla lukituselimillä.

15

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti eräiden edullisten suori-tusesimerkkien avulla ja viittaamalla oheisiin piirustuksiin.

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista sakeuslähetintä sivulta katsottuna ja leikattuna, 20

Kuvio 2 esittää kuvion 1 laitteen mittauspäätä leikattuna, • · :/·.* Kuvio 3 esittää kuvion 1 laitteen käyttöpäätä leikattuna, • * · • · · · « ·;··· 25 Kuvio 4 esittää keksinnön mukaisen laitteen erästä liitäntää prosessiin sekä M · • · • . · · ·. Kuvio 5 esittää keksinnön erään sovellusmuodon eroelimiä ja kalibrointivälineitä.

• · ·«· , Kuvioissa 1-5 on esitetty keksinnön mukainen laite, johon kuuluu mittauselin 1, • · · 30 vääntöakseli 2, laakerointi- ja tiivistyselin 3, eroelimet 4, käyttöakseli 5, kiinni- • · *···* tyselin 6, kiinnitys- ja tiivistyselimet 7, roottori 8, staattori 9, staattorin pesä 10, käyttöakselin runko 11, käyttöakselin rungon pääty 12, tiivistyselimet 13, laippa 14, ;···. tiivistyselimet 15 ja 19, laakerointielimet 16, 17 ja 18, liitäntäosa 20, asennusputki ..* 21, venttiili 22, tiivistyselimet 23 ja kiinnityselimet 24 ja 25, ohjauselektroniikka 26 • · 35 sekä kalibrointivälineet 27.

• ♦

Mittauselin 1 muodostuu liikettä vastustavista elimistä la, jotka on kiinnitetty varsiin Ib. Mittauselin 1 on kiinnitetty kiinnityselimellä le vääntöakselin 2 päähän 2a, 6 119036 joka on parhaiten itsekeskittävä. Vääntöakseli 2 on laakeroitu käyttöakselin 5 sisään mittauspäästä laakerointi- ja tiivistyselimellä 3 ja käyttöpäästä 2b laakerointielimellä 18, joka on parhaiten urakuulalaakeri. Laakerin 18 ulkokehä on eroelimen ensimmäisen laipan hoikin 4b 1 olakkeessa ja se on aksiaalisesti lukittu olakkeeseen kiin-5 nityselimellä 6, joka on parhaiten kierreholkki. Elin 3 voi olla joko liukulaakeri tai vierintälaakeri ja sen yhteydessä on tiivistyselimet 3a prosessiaineiden pääsyn estämiseksi laitteeseen. Vääntöakselin toiseen päähän on järjestetty kalibrointia varten kalibrointivälineet 27, joihin kuuluu akselin päässä oleva vetosyvennys 27a. Kalib-rointijarru (ei esitetty) asetetaan vetosyvennykseen 27a osassa 10c olevan aukon 27b 10 kautta.

Vääntöakselin 2 käyttöpäähän 2b on kiinnitetty eroelinten 4 toinen laippa 4a, jonka yhteydessä on hahlolevy 4e. Hahlolevyt 4e on sijoitettu laippojen 4a ja 4b ulkokehälle ja ne muodostuvat ohuesta levystä, jossa on suuri määrä säteen suuntaisia hah-15 loja (ei esitetty). Eroelimen 4 ensimmäinen laippa 4b on sijoitettu roottorin 8 sisälle keskeisesti sovitetun hoikin 4b 1 yhteyteen siten, että laipat 4a ja 4b ja samalla hahlolevyt 4e tulevat vastakkain. Laippojen 4a ja 4b välillä on joustavat elimet 4c, kuten jouset, jotka välittävät vääntövoiman roottorilta 8 vääntöakselille 2. Eroelimiin 4 kuuluu välineet 4f, joilla voidaan mitata hahlolevyjen 4e keskinäinen tangentin 20 suuntainen vaihesiirtymä. Välineet 4f ovat parhaiten sopivia optoelektronisia tai sähkömagneettisia laitteita, joiden signaali muunnetaan elektronisilla ohjauslaitteilla 26 vallitsevaa vääntömomenttia vastaavaksi. Välineet 4f on kiinnitetty levyyn 4d, joka on puolestaan kiinnitetty staattorin runkoon 10. Levy 4d on asetettu paikoilleen staattorin rungossa olevasta aukosta, joka on suljettu kannella 4g ja kiinnityselimillä *:··: 25 4h.

* * • · · * · · .··*. Eräässä edullisessa sovellusmuodossa joustavat elimet 4c on kiinnitetty tappeihin • * 4c2, jotka on kiinnitetty laippaan 4b. Tapit 4c2 ovat laitteen pituusakselin suuntaisia ... ja ne kulkevat laippaan 4a järjestettyjen väljien reikien 4c 1 läpi riittävän pitkälle, **..;* 30 jotta joustavat elimet 4c voidaan kiinnittää niiden päihin. Joustavat elimet 4c on • » *···* kytketty toisista päistään pareittain niiden välillä olevaan liukuosaan 4c3, joka kul- kee laipassa 4a olevan kiinnitystapin 4c4 läpi. Joustavat elimet 4c kytketään ensin :***: tappeihin 4c 1 ja liukuosaan 4c3, jolloin liukuosa asettuu elimien 4c määrittämään ··· tasapainoasemaan. Tämän jälkeen liukutappi lukitaan kiinnitystappiin 4c4 kiinni-: “ 35 tyselimellä 4c5. Joustavat elimet 4c ovat sijoitetut niin, että ne voivat ottaa vastaan * * ja vaimentaa laippojen 4a ja 4b välille syntyvän vaihesiirron. Laipassa 4a olevat rei ät 4c 1 ovat halkaisijaltaan riittävän suuret, jotta ne eivät estä mainitun vaihesiirron tapahtumista. Reiät 4c 1 ja niiden läpi kulkevat tapit 4c2 toimivat mekaanisena yli- 7 119036 kuormasuojana, joka suojaa eroelimiä 4 liian suurelta liikkeeltä. Ylikuormitustilanteessa tapit 4c2 ottavat iskumaiset rasitukset vastaan törmätessään reikien 4c 1 reunoihin.

5 Käyttöakseli 5 on parhaiten putkimainen, jotta vääntöakseli 2 voidaan sijoittaa sen sisälle. Käyttöakseli 5 on laakeroitu käyttöakselin runkoon 11 laakerointielimillä 16 ja 17. Elin 16 on sopivimmin urakuulalaakeri ja elin 17 muodostuvat esimerkiksi viistokuulalaakeriparista. Laakerointielimet 16 ja 17 on tiivistetty tiivistyselimillä 15 ja 19. Elin 15 muodostuu parhaiten kahdesta vastakkain asetetusta säteistiivisteestä 10 ja elin 19 yhdestä säteistiivisteestä. Elin 15 tiivistää laitteen prosessiaineita vastaan ja samalla laakereiden voiteluaineen. Elin 19 estää voiteluaineen pääsyn eroelimeen 4. Akseli 5 on lisäksi tiivistetty prosessiaineita vastaan käyttöpäästään tiivistyselimillä 13, jotka on sijoitettu käyttöakselin rungon päätyyn 12.

15 Käyttöakseli 5 on suljettu mittauspään puoleisesta päästä holkkimaisella kiinni-tyselimellä 7, joka on kiinnitetty akseliin. Kiinnityselimen 7 ympärillä on elastinen vaippa 7b, joka on varmistettu kiinnityselimen 7 ja akselin 2 päälle järjestetyillä kiinnityselimillä 7c. Elimet 7c ovat esimerkiksi lukitusrenkaita. Elastinen laippa 7b joustaa kiinnityselimien 7c väliltä ja sallii siten käyttöakselin 5 ja vääntöakselin 2 20 välisen vaihesiirron, joka aiheutuu mitattavasta momentista.

Suoravetorakenteisen moottorin roottori 8 on sijoitettu kitkaliitoksella tai muotosul-keisesti eroelimen ensimmäisen laipan hoikin 4b 1 ulkokehälle. Roottoriin kuuluu :*·*: rengas 8a, jonka yhteyteen on järjestetty suoravetomoottorin ohjaukseen liittyviä ·:··· 25 laitteita 8b, joita ohjataan ohjauselektroniikalla 26. Staattori 9 on roottorin kanssa keskeisesti sijaitsevan staattorin pesän 10 sisällä. Roottori 8, staattori 9 ja ohjausvä-.’···. lineet 8b ovat parhaiten markkinoilta saatavissa olevia rungottoman ja harjattoman suoravetomoottorin komponentteja (frameless brushless direct drive).

ι« · • · · 30 Staattorin pesä 10 muodostuu holkkimaisesta pesästä 10b, jotka on suljettu kansilla • * *♦··* 10a ja 10c. Umpinainen kansi 10c sulkee pesän käyttöpään puolelta ja on kiinnitetty paikoilleen kiinnityselimellä lOd, joka on parhaiten kierre. Mittauspään puoleinen .*·*. kansi 10a on keskeisesti ohjattu ja kiinnitetty elimillä 26 pesään 10b. Kanteen 10a • · · ..* on vastakkaisesta suunnasta kiinnitetty myös käyttöakselin runko 11 elimillä 27.

• * : " 35 Kansi 10a rajoittaa myös laakerointielimen 17 aksiaalisuunnassa ja sen sisäolakkee- * * seen on sijoitettu aiemmin mainittu tiivistyselin 19. Staattorin pesän 10b ulkokehälle voidaan tarvittaessa järjestää jäähdytyselimiä, kuten ripoja tai kanavia (ei esitetty).

8 119036 Käyttöakselin runko 11 muodostuu pitkänomaisesta ja holkkimaisesta osasta 11a, jonka pää on suljettu käyttöakselin rungon päädyllä 12. Osan 11a ulkopinta toimii tiivistyspintana laitteen ollessa prosessiin kytkettynä. Päädyn 12 ja osan 11a välissä on tiivistyselimet 11c ja pääty 12 on kiinnitetty kiinnityselimellä 11b runkoon 11. 5 Kiinnityselin 1 Ib on parhaiten kierre. Osaan 1 la on jäljestetty kanavat tiivistysvettä varten tai muuta jäähdytys- ja puhdistusväliainetta varten.

Päädyn 12 sisälle on jäljestetty prosessiaineita vastaan tiivistyselimet 13, jotka muodostuvat renkaasta 13a ja sitä molemmin puolin rajoittavista renkaista 13b. Koska 10 rengas 13a pyörii käyttöakselin 5 mukana renkaiden 13b pysyessä paikoillaan, tiivistys tapahtuu renkaiden 13a ja 13 b rajapinnoilla. Renkaat 13a ja 13b ovat sopivia liukurengastiivistyksessä käytettäviä materiaaleja.

Renkaat 13a ja 13b on tiivistetty käyttöakseliin 5, päätyyn 12 ja laippaan 14 tiivis-15 tyselimiltä 13c. Rengasmainen laippa 14 sijaitsee käyttöakselin rungon 11 ja päädyn 12 välissä.

Liitäntävälineisiin kuuluu liitäntäosa 20, asennusputki 21, venttiili 22, tiivistyselimet 23 ja kiinnityselimet 24 ja 25. Liitäntäosa 20 on sopivimmin kartiomainen holkki, 20 joka voidaan kiinnittää erikokoisten prosessiputkien yhteyteen. Osa 20 on kiinnitetty venttiiliin 22, joka muodostuu ensimmäisestä laipasta 22a ja toisesta laipasta 22c, *·'**· joiden väliin on asetettu sulkuelimen runko 22b. Laipat 22a ja 22c on kiinnitetty toi- • · *.*·· siinsa elimillä 25, jotka ovat sopivimmin ruuveja. Laippojen läpi on järjestetty reikä 22g, johon sakeuslähetin voidaan asettaa. Reikä 22g ja sakeuslähettimen käyttöakse-·:*·: 25 Iin runko 11 on tiivistetty tiivistyselimillä 23. Sulkuelimen rungon sisässä on sulku- laite 22d, jota voidaan liikuttaa varrella 22f ja vääntimellä 22e. Varsi 22f on parhai- • · .···. ten kierretanko ja väännin on käsipyörä tai vastaava. Sulkulaite 22d on tiivistetty laippojen 22a ja 22c väliin sopivilla tiivistysratkaisuilla (ei esitetty) ja se muodostuu ;v> levystä 22dl, joka sulkee laipoissa 22a ja 22c olevan aukon 22g. Venttiili sulkeutuu 30 siirrettäessä sulkulaitteen levy 22dl kokonaan aukon 22g kohdalle. Toiseen laippaan *·;·* 22c on kiinnitetty elimillä 24 asennusputki 21, jonka kautta sakeuslähetin (runko 11) :T: voidaan asentaa prosessiin sen ollessa käynnissä. Putkessa 21 on säätöeliminä nou- :***: sulia varustettuja uria 21a, jotka ulottuvat putken 21 päähän asti. Kussakin urassa • * ..* kulkee runkoon 11 kiinnitetty säätöelimien vastinelimenä toimiva vääntövarsi 21b.

: " 35 Asennusputki 21 on riittävän pitkä siten, että runko 11 sulkee aukon 22b venttiilin ' ' 22 ollessa auki. Urassa 21a kulkeva vääntövarsi 21 b ottaa vastaan prosessipaineesta aiheutuvan aksiaalivoiman, kun sakeuslähetin liitetään prosessiin tai irrotetaan prosessista.

9 119036

Eräässä edullisessa sovellusmuodossa säätöeliminä on rungon 11 ulkovaipalle järjestetty kierre 21a, jonka vastinelimenä toimivat kierteeseen asetetut tapit 21b. Asennusputki 21 on halkaistu siten, että se voidaan puristaa vastakkain asetetuilla sangoilla (ei esitetty) rungon 11 ulkovaippaan kiinni. Sakeuslähetin voidaan kiertää 5 esimerkiksi trapetsikierteen 21a avulla portaattomasti halutulle syvyydelle prosessiin.

Eräs keksinnön mukainen laite toimii seuraavasti. Sakeuslähetin asetetaan asennus-putkeen 21 siten, että vääntövarsi 21b tulee uraan 21a. Vääntövartta 21b käännetään 10 urassa, kunnes lähettimen runko 11 on riittävän pitkällä sulkeakseen aukon 22g. Venttiili 22 avataan, jolloin prosessipaineen aiheuttama aksiaalivoima alkaa vaikuttamaan lähettimeen. Vääntövartta 21b käännetään edelleen, jolloin lähetin liikkuu prosessipainetta vastaan. Vääntövartta käännetään kunnes laite on halutulla syvyydellä prosessissa, jonka jälkeen laite lukitaan paikoilleen lukitusvälineillä (ei esitet-15 ty). Sakeuslähetin voidaan poistaa prosessista käänteisessä järjestyksessä. Sakeuslähetin käynnistetään ohjaus- ja automatiikkalaitteilla, jotka ovat parhaiten sijoitettu pääosin erilliseen laitekoteloon. Suoravetomoottorilla (8, 9) pyöritetään mittaelintä 1, jonka pyörimisnopeus voidaan valita ohjelmallisesti ohjauselektroniikan 26 avulla kulloinkin vallitsevan prosessitilanteen mukaisesti. Mittaelimen 1 pyörimissuunta on 20 myös mahdollista vaihtaa ohjelmallisesti puhdistamista tai kalibrointia varten. Vään-tömomentti siirtyy käyttöakselilta 5 vääntöakselille 2 laippojen 4a ja 4b välissä ole-.;: vien joustavien elinten 4c kautta. Prosessiaine vastustaa pyörimistä aiheuttaen vään- töakselin 2 ja käyttöakselin 5 välille vaihesiirron, jota vaimentavat elimet 4c. Vaihe- :♦.·[ siirto mitataan eroelinten hahlolevyjen 4e avulla optoelektronisilla laitteilla tai säh- • · 25 kömagneettisilla laitteilla ja muunnetaan ohjelmallisesti mitattavaa suuretta, kuten .! .* sakeutta, vastaavaksi signaaliksi. Käyttöakseli 5 pyörii suoravetomoottorin nopeu- • · · :ti;‘ della vastaanottaen laakereista 16 ja 17 ja tiivistimistä 13,15 ja 19 aiheutuvan hä- *—: viömomentin, joka ei siten pääse vaikuttamaan mittaustulokseen. Vaativissa proses- siolosuhteissa häviömomentit voivat olla suhteellisen suuria. Mitattavassa vaihesiir- • : * · · 30 rossa on siten mukana prosessiaineesta johtuva momentti ja vääntöakselin laakeroin- ti- ja tiivistyselimistä (3a, 18, 7b) johtuvat häviöt. Nämä häviöt ovat erittäin pieniä, koska vääntöakselin ja niihin kontaktissa olevien elinten suhteellinen liike on pieni.

• · · !.! Mainittuja häviöitä voidaan pienentää myös mitoittamalla vääntöakselin halkaisija * * * * ’ pelkästään mittauselimen vaatiman momentin mukaan mahdollisimman pieneksi.

:T: 35

Kuviot ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten ja keksinnön selityksen esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Esimerkiksi tii- 119036 ίο vistyselinten 13 rakenne voi olla esitetystä poikkeava niiden valmistajasta riippuen. Edelleen on alan ammattimiehelle itsestään selvää, että keksinnön sovellusmuoto voi vaihdella käyttöolosuhteiden, asiakastarpeiden ja tuotannon yhteydessä käyttöönotettavien ratkaisujen puitteissa.

• · • 1 • · • · · • 1 • · · • · 1 • · • · • · ·· · • 1 · · • · **· • m m · ··· • • · • · · • · • · • · • · · • · • · · • · · • · • 1 · Φ Φ • · • · · • ·· • · · · · · • · · · · • ·

Claims (9)

1. Sakeuslähetin, jolla voidaan mitata paineenalaisen materian sakeutta, viskositeettia ja muita vastaavia ominaisuuksia mitattavan prosessin toimiessa, joka sakeus- 5 lähetin käsittää - käyttöakselin (5), joka on yhtenäinen ja jonka toinen pää ulottuu mitattavaan prosessiin ja joka on laakeroitu laakerointielimillä (16 ja 17), jotka on järjestetty toimimaan samalla sakeuslähettimen moottorin roottorin (8) laakerointieliminä - vääntöakselin (2), joka on laakeroitu käyttöakselin (5) sisään 10. vääntöakselin mittauspäähän kiinnitetyn mittauselimen (1) - vääntöakselin (2) ja käyttöakselin (5) käyttöpäässä yhdistävät eroelimet (4) - kannet (12, 10c) ja tiivistimet (13, 15, 19), jotka ovat käyttöakselille ja roottorille yhteisiä, tunnettu siitä, että 15. sakeuslähettimessä ei ole erillistä moottoria, vaan suoravetomoottori, jonka - staattorin pesä (10), johon staattori (9) on integroitu, on osa sakeuslähettimen runkoa - roottori (8) on integroitu käyttöakselin (5) yhteyteen, jolloin käyttöakseli (5) toimii samalla roottorin akselina ja että 20. sakeuslähettimen moottorin staattorin (9) ja roottorin (8) pyörintäakselit ovat samankeskisiä mittauselimen (1), vääntöakselin (2), eroelinten (4) ja käyttöak- •: · · · selin (5) pyörintäakselin ja asennusputken (21) suhteen. • · • · · • ··

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sakeuslähetin, tunnettu siitä, että • · 25. se on jäljestetty liitettäväksi paineenalaiseen prosessiin liitäntävälineiden avulla, • i .. , joihin liitäntävälineisiin kuuluvat suljettava venttiili (22) ja sen yhteydessä oleva asennusputki (21) ja että • · *··♦’ - se on jäljestetty liitettäväksi paineenalaiseen prosessiin halutulle syvyydelle ja et tä sakeuslähettimen syvyys on jäljestetty säädettäväksi säätöelinten (21a) ja käyttö- : *·· 30 akselin rungossa (11) olevien vastinelimien (21b) avulla. ··· • · * · ··· ,v.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sakeuslähetin, tunnettu siitä, että • · · - käyttöakseli (5) on suljettu mittauspään puoleisesta päästä holkkimaisella kiinni- * · ’.** tyselimellä (7), jonka ympärillä on elastinen vaippa (7b), joka on varmistettu kiinni- ·♦· v · 35 tyselimen (7) ja vääntöakselin (2) päälle jäljestetyillä kiinnityselimillä (7c), jotta ί/.j prosessimaterian pääsy käyttöakselin (5) laakerointielimeen (3) ja tiivistyselimiin (3a) estyy ja että 12 119036 - mainittu elastinen vaippa (7b) on jäljestetty joustavaksi käyttöakselin (5) ja vään-töakselin (2) välisen vaihesiirron sallimiseksi.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen sakeuslähetin, tunnettu siitä, että 5 vääntöakselin (2) käyttöpäässä on vetosyvennys (27a), johon on jäljestetty kiinnitettäväksi kalibrointijarru sakeuslähettimen kalibroimiseksi prosessin ollessa käynnissä.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen sakeuslähetin, tunnettu siitä, että 10 mittauselimen (1) pyöriminen on järjestetty ohjattavaksi ohjauselektroniikalla (26) prosessin vaatimusten mukaan vaihtoehtoisesti yhdellä seuraavista tavoista siten, että - mittauselimen (1) pyörimisnopeus on jäljestetty valittavaksi prosessimaterian mukaan ennen prosessin alkua tai sen aikana 15 -mittauselimen (1) pyörimissuuntaa on järjestetty toistuvasti vaihdettavaksi mittauselimen puhdistamiseksi mittausta häiritsevistä kappaleista - mittauselimen (1) pyörimissuuntaa on järjestetty toistuvasti vaihdettavaksi mittauselimen antaman signaalin kalibroimiseksi.

6. Jonkin patenttivaatimusten 1-5 mukainen sakeuslähetin, tunnettu siitä, että käyttöakselin laakereiden (16, 17) ja tiivistyselimien (13, 15, 19) kunnonvalvonta on ·:··· järjestetty suoritettavaksi mittaamalla roottorin (8) ja staattorin (9) välittämä teho, ;\j joka on jäljestetty verrattavaksi mittaelimen (1) ottamaan tehoon, jolloin on havait- tavissa laakereiden (16, 17) ja tiivistyselimien (13, 15, 19) kunnossa tapahtuvat 25 muutokset.

• · ·· · • · * **,.;* 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sakeuslähetin, tunnettu siitä, että • · *···’ - eroelimiin (4) kuuluvat joustavat elimet (4c) on kiinnitetty tappeihin (4c2), jotka on kiinnitetty toiseen laippaan (4b) 30. mainitut tapit (4c2) ovat sakeuslähettimen pituusakselin suuntaisia ja ne on järjes- »♦« 'tmJ tetty kulkemaan ensimmäiseen laippaan (4a) tehtyjen väljien reikien (4cl) läpi riit- ; '·, tävän pitkälle, jotta joustavat elimet (4c) voidaan kiinnittää niiden päihin • # · -joustavat elimet (4c) on kytketty toisista päistään pareittain niiden välillä olevaan • · liukuosaan (4c3), joka on jäljestetty kulkemaan toisessa laipassa (4a) olevan kiinni- • * : 35 tystapin (4c4) läpi, jolloin liukuosa asettuu elimien (4c) määrittämään tasapai- *:**: noasemaan. 13 119036

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen sakeuslähetin, tunnettu siitä, että joustavat elimet (4c) ovat sijoitetut niin, että ne ottavat vastaan ensimmäisen ja toisen laipan (4a, 4b) välille materian sakeuden, viskositeetin ja muiden vastaavien ominaisuuksien mittauselimeen (1) aiheuttaman vääntövoiman, joka aiheuttaa mainittujen laippo- 5 jen (4a, 4b) välille mitattavissa olevan vääntövoimaan suoraan verrannollisen vaihe-siirron.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen sakeuslähetin, tunnettu siitä, että väljät reiät (4c 1) ja niiden läpi kulkevat tapit (4c2) on jäljestetty toimimaan ylikuor- 10 masuojana, jolloin mainitut tapit (4c2) ottavat rasitukset vastaan törmätessään reikien (4c 1) reunoihin. 15