JP6438979B2 - 廃水用撹拌装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段部に記載の廃水用撹拌装置に関する。

このような撹拌装置は、特許文献１（国際公開第２０１０/０８３０６３Ａ１号）からも知られている。この公知の撹拌装置では、駆動装置が廃水タンクにさしわたされるブリッジに固定されており、撹拌ツールが固定された駆動シャフトが、駆動装置から鉛直方向に延びている。駆動シャフトの自由端は、廃水タンクの底部に固定された安全軸受に、回転自在に保持されている。廃水には泥や砂が含まれているので、撹拌シャフトの自由端は、摩耗し、撹拌シャフトの自由端と安全軸受の軸受ブッシュの間のあそびが、自由端が破断するほどのサイズとなる場合がある。その結果、撹拌体の動きが制御を失い、撹拌体の破壊および／または駆動シャフトの破壊につながる虞がある。

国際公開第２０１０/０８３０６３Ａ１号

本発明の目的は、先行技術における難点を克服することにある。特に、全体的なダメージを回避しうる、廃水用撹拌装置の構成が特定される。

上記の目的は、請求項１に記載の特徴によって達成される。本発明の好適な実施形態は、請求項２から１５に記載の特徴により表される。

本発明においては、スライドスリーブが駆動シャフトの自由端に設置されており、該スライドスリーブの摩耗状態を検出する装置（手段）が前記自由端に設けられている構成が提示される。従来技術に係る撹拌装置においては、駆動シャフトの自由端の摩耗状態は、目視観察できるように、該撹拌シャフトの自由端を安全軸受から取り外した場合のみ、検知することができるが、これには時間を要し、コストもかかる。本発明では、駆動シャフトの自由端にスライドスリーブが設けられている。前記のスライドスリーブは、駆動シャフトの自由端を囲繞し、これと連結して回転し得るよう、駆動シャフトに接続されている。さらに、スライドスリーブの摩耗状態を検出するための構成が設けられている。予め定められた一定の摩耗状態が摩耗状態検出手段によって検出されると、駆動中の廃水タンクの外部でこれを検知することができる。そこで、駆動シャフトの自由端の過剰な摩耗を安全かつ確実に回避し得るよう、適切な時点でスライドスリーブを交換することができ、駆動シャフトの破断による全体的なダメージの懸念は解消される。

本発明の好適な実施形態において、摩耗状態を検出する装置は、安全軸受に設置されたセンサと、前記センサから届けられる信号を評価する評価装置とを有する。好適には、該評価装置は、廃水タンクの外に配置され、ケーブルを介してセンサに接続される。好ましくは、前記評価装置は、前記駆動装置を制御する制御手段と組み合わされる。この種の制御手段は、駆動装置を手動停止するための、緊急停止スイッチを備えていてもよい。

前記評価装置は、好適には、所定の摩耗状態を検出すると、駆動装置を自動的に停止する回路を備える。これによって、大幅なダメージや全体的なダメージを安全かつ確実に回避することができる。前記回路は、自動停止の際に自動的に開くスイッチを起動した後に、初めて撹拌装置の再稼働が可能となるように構成してもよい。

さらに好適な実施形態によれば、摩耗状態を検出する装置は、評価装置により決定された操作状態を表示する表示装置を備える。操作状態は、スライドスリーブの摩耗状態であってもよく、および/または緊急停止状態であってもよい。表示装置は、光学的および/または音響的信号手段を備えることができる。前記緊急停止状態は、所定の摩耗を検出した場合の駆動手段の自動停止の結果としてもたらされる状態を意味するものと解する。もちろん、操作状態は、コンピュータによって、中央モニタ装置に表示されてもよい。

安全軸受は、スライドスリーブを囲繞する軸受ブッシュを備えたものであってもよく、前記センサは、好適に該軸受ブッシュに設置される。前記安全軸受は、また、廃水タンクの基底部に固定するための保持装置を備えていてもよく、軸受ブッシュは、好適に、前記保持装置に脱着自在に固定される。保持装置が一旦廃水タンクの基底部に固定された後でも、軸受ブッシュは駆動シャフトに適合できるよう、特に保持装置に対し、変位可能なものであってもよい。

前記センサは磁場センサ、誘導コイル、スイッチ接点、歪センサ、または振動センサであってもよい。磁場センサ、特にリードスイッチまたはホール効果センサが好適に用いられる。磁場センサの使用により、評価装置の実施形態を特に簡単なものとすることができる。

前記センサによって検出される少なくとも一つの被検出素子がスライドスリーブ内に収納されている。好ましくは、複数の被検出素子が、前記スライドスリーブの周に沿って分布する形で、前記スライドスリーブ内に収められている。前記被検出素子は、周に沿って均等に分布することが好ましい。特に好ましい実施形態において、前記複数の被検出素子は、スライドスリーブの外周部に対して互いに異なった深さで、スライドスリーブ内に設けられる。スライドスリーブが新品の時には、全ての被検出素子が提供される。スライドスリーブの未摩耗の状態を示す一次パルス周波数は、駆動シャフトを所定の操作速度で回転させながら、検出される。スライドスリーブの摩耗が進行するに伴い、スライドスリーブの外周に対し異なる深さに設けられた被検出素子は、次第に破壊脱離する。各被検出素子の喪失は、センサによって検出されるパルス周波数に変化を生ぜしめる。ここから、表示装置により表示するための摩耗状態に応じた表示信号、および/または、駆動装置の自動停止用の緊急停止信号を、評価装置によって形成することができる。

歪センサまたは振動センサの使用により、振動状態からスライドスリーブの摩耗状態を測定することができる。さらにスイッチ接点をスライドスリーブに設けることもでき、このスイッチ接点は、撹拌シャフトに電気伝導性を持って接続されており、好ましくは金属から製造される。このさらなるスイッチ接点が軸受ブッシュに設けられたスイッチ接点と接触すると、電気回路が閉止され、一定の摩耗状態が示される。

前記撹拌体のさらなる実施形態によれば、該撹拌体は、双曲面体状に形成されている。この種の撹拌体は、例えば、特許文献１より知られる。

撹拌装置の概略側面図である。 安全軸受の斜視図である。 図２に係る断面図である。 図３の領域Ａの詳細図である。 第一の検出装置の概略断面図である。 回転角度に対する第一パルスのシーケンスである。 回転角度に対する第二パルスのシーケンスである。 回転角度に対する第三パルスのシーケンスである。 評価装置を示す図である。 自動停止用回路を示す図である。 第二の検出装置の概略断面図である。 回転角度に対する軸受ブッシュの第一歪プロファイルを示す図である。 回転角度に対する軸受ブッシュの第二歪プロファイルを示す図である。 第三検出装置の概略断面図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態をより詳細に説明する。

図１に示す撹拌装置の場合、駆動装置１はタンク基底部２の上方で、例えば、廃水タンク（図示せず）に差し渡されるブリッジ３に対して固定されている。タンク基底部２は、水平方向に延びている。図示される、組み立て後の状態では、駆動シャフト４は駆動装置１から鉛直方向に伸び、双曲面撹拌体（双曲面体状の撹拌体）５が駆動シャフト４に取り付けられている。双曲面撹拌体５の下方から伸びる駆動シャフト４の自由端は、符号Ｅで示されている。双曲面撹拌体５の下の領域に空気を供給するため、環状のライン６が、タンクの基底部２と双曲面撹拌体５の間に設けられている。符号７は、共通して、タンク基底部２上に設置される安全軸受を示し、該軸受において、前記駆動シャフト４の前記自由端Eが回転自在に保持されている。

図２〜４は、安全軸受７の例示的に示す図である。これは、台形の金属板から形成された保持装置８を備える。保持装置８の上部９は、該上部から延びる肢部（リム）１０を介して、タンク基底部２（図示せず）に支持されている。凹部１１が上部９に設けられており、該凹部１１に軸受ブッシュ１２が固定されている。駆動シャフト４（ここでは詳細は示さない）の自由端Ｅは、前記軸受ブッシュ１２に回転自在に保持されている。符号１３は、軸受ブッシュ１２に設置されたセンサを示す。スライドブッシュまたはスライドスリーブ１４は、駆動シャフト４の自由端Ｅに設けられており、これはプラスチックまたは金属から形成されたものであってもよい。スライドスリーブ１４を形成する素材は、軸受ブッシュ１２を形成する素材よりも低い硬度を有することが好ましい。軸受ブッシュ１２は、通常、金属、特に鋼から形成される。前記スライドスリーブ１４は、駆動シャフト４の自由端Ｅに設置されたネジ１５等によって固定される。摩耗したスライドスリーブ１４は、駆動シャフト４の自由端Ｅからネジ１５をはずすことにより取り外すことができ、新たなスライドスリーブ１４と交換することができる。スライドスリーブ１４は、電気的不導体または非磁性材料から製造されることが好ましく、ＰＢＴ、ＰＴＦＥ、ＰＡ６Ｇ、ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ１２Ｇ、ＰＥＴ、ＰＥＥＫ、ＰＯＭ等のプラスチックから製造されたものであることが好ましい。

図３、４に示すスライドスリーブ１４には、被検出素子が収納されており、これらは、運ばれてセンサ１３の近傍を通過する際に、該センサ１３によって検出され得るものである。一例を挙げれば、被検出素子は永久磁石１６であってもよい。この場合、スライドスリーブ１４は例えば、プラスチックから形成される。前記永久磁石１６は、該プラスチック中に封入することができる。

図５は、第一の検出装置の概略断面図である。四個の永久磁石１６がスライドスリーブ１４に収納されており、その周にそって、均等な分布で配置されている。前記永久磁石１６は、スライドスリーブ１４内において、それぞれ外周部Ａから異なる深さで配置されている。本例の実施形態においては、磁場センサ、特にホール効果センサがセンサ１３として用いられる。

図６は、全ての永久磁石１６がスライドスリーブ１４に収まっている時に、センサ１３により検出される、第一のパルスシーケンスを示す図である。駆動シャフト４が一回転するごとに、４つのパルスが得られる。

図７は、第二のパルスシーケンスを示し、ここでは、スライドスリーブ１４の摩耗にともない、外周部Ａに最も近い場所に設置されていた永久磁石１６は、すでに脱離している。この場合、駆動シャフト４の一回転ごとに現れるパルスは３個だけである。

図８に示す第三のパルスシーケンスでは、摩耗の進行に伴い、二個の永久磁石１６がスライドスリーブ１４から破損脱離している。この場合、一回転ごとにセンサ１３に生じるパルスは２個だけである。

単位時間あたりのパルス数、パルス周波数にもとづき、スライドスリーブ１４の摩耗状態を、廃水タンクの外部において、表示装置を用いて表示することができる。さらに、前記駆動装置１は、駆動シャフト４の自由端Ｅおよび/または軸受ブッシュ１２におけるダメージを回避するため、パルス周波数に基づいて、自動停止され得る。

図９と図１０は、評価装置ＡＷと、駆動装置を自動停止するための回路Ｓの例示的実施形態を示す図である。図９に示される評価装置ＡＷの場合、例えば、ホール効果センサが、電極間の計測電圧０Ｖ〜１２Ｖで設けられている。センサ信号は、電極Ｅ１を介して検出される。評価装置ＡＷは、接続端子Ａ１及びＡ２を介して電圧（mains voltage）を供給されており、この電圧を第一スイッチＳ１により遮断することができる。リレーＲは、第二スイッチでリセットすることができる。リレーＲのスイッチ位置は、パルス周波数に基づき、評価装置ＡＷによって選択される。

図１０は、駆動装置１（ここでは図示せず）のモータＭを自動停止する回路Ｓを示す図である。符号Ｑ１は、リレーＲをスイッチ位置１１/１２からスイッチ位置１１/１４へ切り替える間に開放される接触器を示す。符号Ｐ３とＰ４は、接触器Ｑ１の切り替え状態を示す表示灯である。例えば駆動装置の自動停止を表示し得る表示灯Ｐ３に替えて、または表示灯Ｐ３に加えて、音響信号手段を設けてもよい。

図１１は、第二の検出装置の概略断面図である。ここでセンサ１３は、歪センサまたは曲げセンサである。例えば、これは歪ゲージであってもよく、ピエゾ電気曲げセンサなどであってもよい。この種のセンサ１３により、駆動シャフト４の回転角度に基づき、軸受ブッシュ１２の変形または振動を検出できる。スライドスリーブ１４の摩耗が進行すると、駆動シャフト４の回転にともない、軸受ブッシュ１２の破壊または振動が増加する。

図１２は、スライドスリーブ１４が摩耗していないか、ほとんど摩耗していない時に、回転角度に対する変形Δｌを示す図である。

図１３は、スライドスリーブ１４が摩耗した時の、回転角度に対する軸受ブッシュ１２の変形Δｌを示す図である。この場合、変形Δｌの振幅は、予め設定された限界値Δｌ_ｇより大きくなる。変形Δｌの振幅が限界値Δｌ_ｇを超えた場合、駆動装置１を停止するための停止信号を発生させるために使用できる。

図１４は、第三の検出装置の概略断面図である。この場合、スライドスリーブ１４には、接触ピン１７が設けられており、これは金属製の駆動シャフト４と電気伝導性をもって接続される。この場合、スライドスリーブ１４は、例えばプラスチックから製造される。ここで、同様に金属製の軸受ブッシュ１２との接続による単純な電気的接触が、センサ１３として用いられる。接触ピン１７が軸受ブッシュ１２と接続している状態は、単純に抵抗を測定する手段により、検知できる。この種の信号も同様に、駆動装置１の停止に用いることができる。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
〔態様１〕
廃水用撹拌装置であって、
組立後の状態で鉛直方向に伸びる駆動シャフト（４）を備えた駆動装置（１）と、
前記駆動シャフト（４）に設置される撹拌体（５）と、
前記駆動シャフト（４）の自由端（Ｅ）が回転自在に保持される安全軸受（７）とを備え、
スライドスリーブ（１４）が前記駆動シャフト（４）の自由端（Ｅ）に設置されており、該スライドスリーブ（１４）の摩耗状態を検出する装置（１３、１６、１７）が設けられていることを特徴とする、
廃水用撹拌装置。
〔態様２〕
態様１に記載の撹拌装置であって、前記の摩耗状態を検出する装置（１３、１６、１７）は、前記安全軸受（７）に設置されたセンサ（１３）と、該センサ（１３）によりもたらされた信号を評価する、評価装置（ＡＷ）を備える、撹拌装置。
〔態様３〕
態様１または２に記載の撹拌装置であって、前記評価装置（ＡＷ）は、所定の摩耗状態の検出に応じて、前記駆動装置（１）を自動的にスイッチオフする回路（Ｓ）を備える、撹拌装置。
〔態様４〕
態様１〜３のいずれか一態様に記載の撹拌装置であって、前記の摩耗状態を検出する装置（１３、１６、１７）は、前記評価装置（ＡＷ）により決定された操作状態を表示する表示装置（Ｐ３，Ｐ４）を備える、撹拌装置。
〔態様５〕
態様１〜４のいずれか一態様に記載の撹拌装置であって、前記操作状態が、前記スライドスリーブ（１４）の摩耗状態及び／または緊急停止状態である、撹拌装置。
〔態様６〕
態様１〜５のいずれか一態様に記載の撹拌装置であって、前記安全軸受（７）が前記スライドスリーブ（１４）を囲繞する軸受ブッシュ（１２）を備え、前記センサ（１３）が該軸受ブッシュ（１２）に設置されている、撹拌装置。
〔態様７〕
態様１〜６のいずれか一態様に記載の撹拌装置であって、前記安全軸受（７）は、廃水タンクの基底部（２）に固定するための保持装置（８）を備え、前記軸受ブッシュ（１２）は、前記保持装置（８）に脱着自在に固定される、撹拌装置。
〔態様８〕
態様１〜７のいずれか一態様に記載の撹拌装置であって、前記センサ（１３）は磁場センサ、誘導コイル、スイッチ接点、歪センサ、または振動センサである、撹拌装置。
〔態様９〕
態様１〜８のいずれか一態様に記載の撹拌装置であって、前記磁場センサはリードスイッチまたはホール効果センサである、撹拌装置。
〔態様１０〕
態様１〜９のいずれか一態様に記載の撹拌装置であって、前記センサ（１３）によって検出可能な被検出素子が少なくとも一つ、前記スライドスリーブ（１４）に収納されている、撹拌装置。
〔態様１１〕
態様１〜１０のいずれか一態様に記載の撹拌装置であって、複数の被検出素子が、前記スライドスリーブの周に沿って分布する形で、前記スライドスリーブに収納されている、撹拌装置。
〔態様１２〕
態様１〜１１のいずれか一態様に記載の撹拌装置であって、前記被検出素子が、前記周に沿って均等に分布している、撹拌装置。
〔態様１３〕
態様１〜１２のいずれか一態様に記載の撹拌装置であって、前記複数の被検出素子は、前記スライドスリーブ（１４）の外周部（Ａ）に対し互いに異なる深さで、該スライドスリーブ（１４）内に設けられている、撹拌装置。
〔態様１４〕
態様１〜１３のいずれか一態様に記載の撹拌装置であって、前記被検出素子は、永久磁石（１６）または前記駆動シャフト（４）に電気伝導性を持って接続されたスイッチ接点（１７）である、撹拌装置。
〔態様１５〕
態様１〜１４のいずれか一態様に記載の撹拌装置であって、前記撹拌体（５）が、双曲面体状に形成されている、撹拌装置。

１ 駆動装置
２ タンク基底部
３ ブリッジ
４ 駆動シャフト
５ 撹拌体
６ 環状ライン
７ 安全軸受
８ 保持装置
９ 上部
１０ 肢部
１１ 凹部
１２ 軸受ブッシュ
１３ センサ
１４ スライドスリーブ
１５ スクリュー
１６ 永久磁石
１７ 接触ピン
Ａ 外周
ＡＷ 評価装置
Ａ１、Ａ２ 接続端子
Ｅ 自由端
Ｍ モータ
Ｐ３、Ｐ４ 表示灯
Ｑ１ 接触器
Ｒ リレー
Ｓ 回路
Ｓ１ 第一スイッチ
Ｓ２ 第二スイッチ

Claims (11)

1. 廃水用撹拌装置であって、
   組立後の状態で鉛直方向に伸びる駆動シャフト（４）を備えた駆動装置（１）と、
   前記駆動シャフト（４）に設置される撹拌体（５）と、
   前記駆動シャフト（４）の自由端（Ｅ）が回転自在に保持される安全軸受（７）とを備えた廃水用撹拌装置において、
   スライドスリーブ（１４）が前記駆動シャフト（４）の自由端（Ｅ）に設置されており、該スライドスリーブ（１４）の摩耗状態を検出する装置（１３、１６、１７）が設けられており、
   前記の摩耗状態を検出する装置（１３、１６、１７）は、前記安全軸受（７）に設置された、磁場センサまたは誘導コイルからなるセンサ（１３）と、該センサ（１３）によりもたらされた信号を評価する、評価装置（ＡＷ）を備え、
   前記センサ（１３）によって検出可能な少なくとも１つの永久磁石（１６）が、前記スライドスリーブ（１４）に収納されていることを特徴とする撹拌装置。
2. 請求項１に記載の撹拌装置であって、前記評価装置（ＡＷ）は、所定の摩耗状態の検出に応じて、前記駆動装置（１）を自動的にスイッチオフする回路（Ｓ）を備える、撹拌装置。
3. 請求項１または２に記載の撹拌装置であって、前記の摩耗状態を検出する装置（１３、１６、１７）は、前記評価装置（ＡＷ）により決定された操作状態を表示する表示装置（Ｐ３，Ｐ４）を備える、撹拌装置。
4. 請求項３に記載の撹拌装置であって、前記操作状態が、前記スライドスリーブ（１４）の摩耗状態及び／または緊急停止状態である、撹拌装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の撹拌装置であって、前記安全軸受（７）が前記スライドスリーブ（１４）を囲繞する軸受ブッシュ（１２）を備え、前記センサ（１３）が該軸受ブッシュ（１２）に設置されている、撹拌装置。
6. 請求項５に記載の撹拌装置であって、前記安全軸受（７）は、廃水タンクの基底部（２）に固定するための保持装置（８）を備え、前記軸受ブッシュ（１２）は、前記保持装置（８）に脱着自在に固定される、撹拌装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の撹拌装置であって、前記磁場センサはリードスイッチまたはホール効果センサである、撹拌装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の撹拌装置であって、複数の永久磁石（１６）が、前記スライドスリーブ（１４）の周に沿って分布する形で、前記スライドスリーブ（１４）に収納されている、撹拌装置。
9. 請求項８に記載の撹拌装置であって、前記永久磁石が、前記周に沿って均等に分布している、撹拌装置。
10. 請求項８または９に記載の撹拌装置であって、前記複数の永久磁石は、前記スライドスリーブ（１４）の外周部（Ａ）に対し互いに異なる深さで、該スライドスリーブ（１４）内に設けられている、撹拌装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の撹拌装置であって、前記撹拌体（５）が、双曲面体状に形成されている、撹拌装置。

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