JP6698254B2 - 遠心分離機の動作を監視及び／又は調整するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、遠心分離機の動作を監視及び／又は制御、及び／又は調整するための方法に関し、特に、製品の遠心力処理の間、特に、製品を清澄にする時及び／又は製品を別々の液相に分離する時の、セパレータに関する。

そのような方法は、先行技術、DE 4111933 C1において公知であり、ドラムの駆動モータの電流の増加、又はドラムの速度の降下に基づく、排出・監視を開示している。問題になっている種類のさらなる方法がDE 102008062055 A1において公知であり、機械状態を探知するための方法を開示しており、測定値の分析が機械状態を探知するために実行され、そこで機械式コントローラは、制御状態によって、機械部品のセンサの測定値を割当てかつ評価する。

この先行技術に関連して、遠心分離機の動作を監視及び／又は調整するためのさらなる方法が提供され、先行技術に関連して、新たな動作モード及び分析が可能となる。

本発明は、請求項１の主題の方法により、この目的を達成することができる。従って、力の測定は、一以上の力センサを使用して、実行されかつ分析される。予め規定された動作から逸脱した場合には、出力が実行される。任意に、又は代わりに、力の測定、又は力測定の分析は、遠心分離機の動作を制御及び／又は調整する間、行われる。

本発明によれば、製品を遠心力処理する間、遠心分離機の実行中の動作は、従って、一以上の力センサを使用して、一以上の力の測定によって監視される。そしてまた、動作の調整は、任意にあるいは代わりに実行される。エラーの認識が可能であり、そして好ましくは、遠心分離機の動作の最適化もまた、力測定の予め規定された極限次第で、調整により可能となる。

例えば、センサを使用した駆動軸の軸上の偏差を探知することは、先行技術により公知である。このように、遠心分離機の動作は監視され得、又は少なくとも単純な方法で追加して監視され得る。しかしながら、力センサを使用した監視及び制御は、公知の方法と関連して、監視及び制御のための別の可能性を提供する。さらに、それは公知の方法と組み合わされてもよい。力センサ又は力ピックアップは、遠心分離機の動作を監視及び／又は制御及び調整する簡単な可能性を示し、先行技術と関連して、別の及び／又はさらなる利点を提供する。

力ワッシャ及び／又はせん断力変換器が、好ましくは力の測定を実行するために使用される。

動作状態に関する推定は、例えば、遠心分離機のベース要素及び／又はドラム台上の弾性要素における力測定の測定データから、導き出すことが可能である。

機械及び処理、及び／又は運転最適化のための方法動作が好ましくは起動され、その効果は、機械式コントローラによる測定の分析、さらに任意で遠心分離機の状態変数、及び任意で、各方法処理により、機械式コントローラ（制御及び好ましくは調整ユニット）によって監視される。

遠心分離機、特に垂直回転軸を備えるセパレータは、４つの弾性（ベース）要素上に好ましくは配置され、ドラムは、ドラム台の辺りに、弾性支持軸受上に支持される。このようにすることで、支持システムの動作は、いずれの場合にも狭い境界内で可能となる。これらの動作は機械の動的状態に起因するが、また、遠心分離機の処理状態にも起因する。ベース要素上、及び／又はドラム台の支持軸受上で動作する静的および動的力は、力の測定の形式で、力センサにより、各々見つけられ、あるいは測定され得る。

力の測定は、好ましくは一以上の基準測定に関連して各々設定され、それにより、機械の現在の状態のパラメータ、方法処理、及び／又はその各変化の判断が、可能となる。機械の機能、動作速度の変化、及び／又は供給量を空にする、あるいは変えるような方法処理機能は、そこで静的又は動的限界値により開始される。この目的のために、キャリブレーションが一度又は繰返し実行されると、基準測定を実行するのに有利となる。

本発明の有利な実施例が、従属請求項から推定され得る。

本発明は、典型的な実施例に基づき、図面を参照して、以下により詳細に記載される。

製品を遠心力処理するための第１セパレータの概略図である。 図１のセパレータの一部を、より詳細に示した、部分拡大断面図である。 図１のセパレータのさらなる一部を、より詳細に示した、部分拡大断面図である。 フローチャートである。

図１は、製品を遠心力処理するため、特に、固形物を清澄にするため（あるいは相のように濃縮するため）、及び／又は製品を様々な液相に分離するための、セパレータの概略図である。

図１に示されるセパレータは、好ましくは連続運転のために設計され、好ましくは垂直回転軸を備える回転可能なドラム１（ここでは図式的にのみ示す）を備える。分離板部品（ここでは図示しない）は、ドラム１内に配置され得る。ドラム１はさらに、駆動軸２を備える。駆動軸２は、駆動モータ３を使用する駆動連結により駆動可能である。駆動モータ３はまた、駆動軸の伸張方向に直接駆動のように配置され得る（ここでは図示しない）。

処理すべき製品の送りライン４は、ドラム１内に導かれる。様々な濃度の液体、及び場合により固形物は、一以上のドレン管路５ａ，５ｂ、そして場合により、ドラム１の外側の固形物排出開口部６を通って伝わることが可能である（図式的に示す）。好ましくは、制御可能な（好ましくはスロットルで調整される）バルブが、送りライン４、及びドレン管路５ａ、及び好ましくは５ｂに備えられる（ここでは図示しない）。ドラム１はフード７によって囲まれる。

回転可能なドラム１、及び好ましくは駆動モータ３（及び場合によりフード７のようなさらなる要素）は、機械フレーム８上に配置され、そこで支持される。次に機械フレーム８は床上に配置され、特に、一又はここではそれ以上（好ましくは３つあるいは４つ）のベース要素９ａ，ｂ，ｃ，ｄを介して、基盤１０上に配置される（図１及び２参照）。ベース要素９ａ，ｂ，ｃ，ｄは、弾性要素を備えるか、又は例えばここのように円形ベアリングとして設計され得る。

運転中、すなわち、ドラム１の回転中、一以上の力が、一以上の力センサ１１ａ〜１１ｄ及び／又は１１ｅ（図３参照）の各々で測定される（図４のステップＩ）。

力センサ又は力変換器１１ａ〜１１ｄ、及び／又は１１ｅは、遠心分離機の様々な領域、特に、回転システムの要素が、カウンターベアリング上で弾力性を持って支持される場所、すなわち、回転システムの動きが狭い境界内で可能で、あるいは実行される領域内に備えられ得る。これらの動きは、機械の動的状態、あるいはまた処理状態、又はその遠心分離機の変化に起因する。このように動作する静的および動的力は、力の測定によって測定され得る。

第１実施例によれば、一以上、特に好ましくはベース要素９ａ〜ｄの全部は、各々、力センサ１１ａ，ｂ，ｃ，ｄの一つに割当てられ、ベース要素９ａ〜９ｄの各々で、力の測定を実行する（図１，２）。

代わりに、あるいはさらに、第２実施例において、ドラム台領域内（ここでは図示しない）の、一以上、特に好ましくは少なくとも３つの、環状で対称に配置された弾性支持ベアリング１８は、力センサ１１ｅの一つに各々割当てられ、支持ベアリング１８の各々で力測定を実行する（図１，３）。この場合、機械フレーム８のセクション２０上の軸受箱１９の弾性支持のための支持ベアリング１８で、各支持ベアリング１８で力測定を実行するための力センサ１１ｅの一つが、例えば、各支持ベアリング１８の下、及び機械フレームセクション２０の上にいずれも備えられる場合に、有利である。

力センサ１１ａ〜１１ｄ及び／又は１１ｅは、好ましくは圧力を測定するために設計される。

力センサ１１ａ〜１１ｅは、好ましくはさらに、例えば、セパレータの制御及び／又は調整ユニット１２に、有線又は無線で接続され、そこで、その測定結果は分析される（図４のステップＩＩ）。制御ユニット１２は好ましくは、例えば、表示画面のような出力ユニットに確認された値を表示する（図４のステップＩＩＩ）ため、及び／又はその値を遠心分離機の動作を制御／調整する（図４のステップＩＶ）ために使用する目的で設計される。予め記憶された動作から逸脱した場合、例えば一以上の目標値から逸脱した場合には、警戒信号が出力され得る。遠心分離機の動作中の固形物排出のような機能は、測定データに基づいて制御及び／又は調整され得る（ステップＩＶ）。制御ユニット１２はまた好ましくは、（直接あるいは相互接続されたユニットを介して）駆動モータ３を始動させる。

力センサ１１ａ〜１１ｄの一つは好ましくは、力の測定のために、（一部あるいは複数の）ベース要素９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの各々で使用される。

セパレータのこの動きは、機械動特性状態に起因するが、特にドラム１の遠心分離機の処理状態にもまた起因する。機械のベース要素９ａ〜９ｄ、あるいは支持ベアリング１８上に作用する静的及び動的力は、２つ、３つ又は４つのベース要素（１１ａ〜１１ｄ）の下、あるいは支持ベアリング（１８）での力の測定によって測定され得る。

図２は、力センサ１１ａ〜１１ｄの一つの典型的な配置例を示す。力ワッシャとして設計された力センサ１１ａは、ここではベース要素９ａ上に備えられる。力センサ１１ａは、機械フレーム８と実際のベース要素９ａとの間に配置され、ベース要素９ａは、ここでは弾性要素としてカバー１４によって囲われる円形ベアリング１５を備える。円形ベアリング１５は、今度は基礎フレーム１６上で支持され、基礎フレーム１６は、基盤／床１０の一部を形成する。要素機械フレーム８、円形ベアリング１５、及び基礎フレーム１６は、一以上のボルト１７を使用して、互いに接続され得る。ボルト１７は、ここでは垂直配向されている。この構造は好ましくは、少なくともベース要素９ａ〜９ｄの一つ、あるいは好ましくは全てのベース要素９ａ〜９ｄの上で実施される。プレテンションは、ナット１３とボルト１７とを留めることにより、力センサ１１ａ内に生成される。

測定は、継続的あるいは間隔をおいて行われる。力センサ１１ａ〜１１ｄ及び／又は１１ｅによって測定されたデータは、制御（および好ましくは調整）ユニット１２に中継され、そこでそれらは分析される。しかしながら、そこからの調整のための仕様を準備するために、全力センサの結果を記録し、それらを互いに適切に関連づけて分析することが考えられ得る。

記録された測定データは、目標データと比較される。少なくとも一つの制御変数が、この比較に基づいて究明される。制御及び調整ユニット１２を使用し、少なくとも一つの制御変数（あるいは複数の制御変数）を活用して、遠心分離機の動作は、制御値、力及び／又はベース要素での偏差が、所望の動作となるように変えられるために、影響される。

ベース要素９ａ〜９ｄでの力測定にとって、一以上の支持ベアリング１８で、ドラム台付近（力センサ１１ｅ）で直接力の測定を実行することは、既に述べたように、さらに、あるいは代わりに、特に有利である。これは、測定信号と有益信号との間の比率が、この領域において著しく改善されたからであり、機械フレーム、駆動部品、及びモータは、測定には組み込まれないからである。

水平方向の一以上の基礎での追加測定、及び／又は、固形物排出開口部６を通って固形物を排出中及び排出後に（それらが不連続的に密閉可能であれば）、追加測定を実行することが、さらに考えられる（機械コントローラからの情報）。排出動作及び排出量についての推定は、横力の測定により引出され得る。

測定により、遠心分離機の重量、及び／又は遠心分離機の重量の変化が確かめられる。測定は、例えば、一又は複数の力センサを使用する単純な方法で、実行され得る。従って、空のドラム（製品がない）を使用して、少なくとも一つの第１基準測定を実行することが望ましい。そして、製品を詰めたドラムを備える最良の動作状態において、第２測定は実行され得る。そして、これらの二つの状態からの逸脱は突きとめられ、かつ表示される。終了動作後ではあるがまだ作動中に、所望の状態から逸脱する要因の一つは、ドラム内部の材料がこびりつくからであり得る。従って、限界値を超えた場合、ドラム内の重量が増加することは当然であり得る。この状態において、例えば、固形物排出、又は特別な場合には、ＣＩＰクリーニングを実行するためのプロセスを中断するといったような対抗手段を開始することは妥当である。対照的に、確立変数に従って、深刻なベアリングの損傷、及び／又はアンバランスなどもまた、測定データに基づいて突きとめられる。

公知の振動数（駆動速度、ドラムスピード、ころ軸受、ベアリングケージ）は、有用な信号の質を向上させるために除去され得る。例えば、ＨＢＭからの力ワッシャ、及びＢＲＯＳＡのせん断力変換器が、力センサとしてふさわしい。

力の測定は、継続的又は１分以下の間隔で、好ましくは実行される。

本発明に従った方法は、遠心分離機、特に、垂直回転軸を備えた作動を行うセパレータで、ドラム内に分離板部品のような分離手段を備える遠心分離機の場合に適切である。代わりに、遠心分離機はまた、別の方法、例えば特に水平回転軸を備える固形物ボウル遠心分離機（ここでは図示しない）のように、設計され得る。

１ ドラム、２ 駆動軸、３ モータ、４ 送りライン、５ａ，５ｂ ドレン管路、６ 固形物排出開口部、７ フード、８ 機械フレーム、９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ ベース要素、１０ 基盤、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ 力センサ、１２ 制御ユニット、１３ 締め付けナット、１４ カバー、１５ 円形ベアリング、１６ 基礎フレーム、１７ 円形ベアリングのボルト、１８ 支持ベアリング、１９ 軸受箱、２０ 機械フレームセクション。

Claims (18)

1. 遠心分離機の動作を監視し、及び／又は制御し、及び／又は調整するための方法であって、製品を清澄にする時、及び／又は製品を様々な液相に分類する時の方法であって、遠心分離機は、少なくとも、ドラム台と、前記ドラム台上で駆動軸（２）によって回転可能なドラム（１）と、前記駆動軸を回転駆動する駆動モータ（３）とを含み、
   重力又はせん断力の測定は、一以上の重力センサ又はせん断力センサ（１１ａ〜１１ｅ）を使用して実行され（ステップＩ）、分析され（ステップＩＩ）、そして予め規定された動作から逸脱した場合には、信号又はデータが出力され（ステップＩＩＩ）、及び／又は遠心分離機の動作の制御及び／又は調整のために、または遠心分離器の動作の制御及び／又は調整時に分析され（ステップＩＶ）、
   前記重力又はせん断力の測定（ステップＩ）は、一以上の力ワッシャを使用して、または一以上のせん断力変換器を使用して実行されることを特徴とする、方法。
2. 遠心分離機のドラムは、一以上のベース要素（９ａ〜９ｄ）を備え、ベース要素は全体的に、あるいは部分的に弾性的に設計され、ベース要素の各々は、重力センサ又はせん断力センサ（１１ａ〜１１ｄ）の一つに割当てられることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記重力センサ又はせん断力センサ（１１ａ〜１１ｄ）の各々は、各ベース要素（９ａ〜９ｄ）の弾性ベアリング（１４）の上又は下に配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. ドラム（１）は、ドラム台の付近に複数の支持ベアリング（１８）を備え、前記複数の支持ベアリング（１８）の少なくとも３つは、前記重力センサ又はせん断力センサ（１１ｅ）の一つに割当てられ、そこで重力又はせん断力センサは、環状で対称に配置されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 遠心分離機のドラムは、支持ベアリング（１８）を備え、機械フレームセクション（２０）上で軸受箱（１９）を支持し、前記重力センサ又はせん断力センサは支持ベアリング（１８）の下又は上に配置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. （ａ）動作中、すなわち遠心分離機のドラム（１）の回転中、重力又はせん断力は重力センサ又はせん断力センサで測定され、
   （ｂ）重力センサ又はせん断力センサによって測定されたデータは、調整ユニット（１２）に中継され、そこで測定データは目標データと比較され、少なくとも一つの制御変数はこの比較に基づいて突きとめられ、
   （ｃ）調整ユニット（１２）を使用し、少なくとも一つの制御変数を活用して、遠心分離機の重力センサ又はせん断力センサでの力の制御変数が目標値となるように遠心分離機の動作を調整する、ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 測定は、継続して実行されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 測定は、間隔をおいて実行されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
9. 測定は、１分以下の間隔をおいて実行されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
10. 駆動軸の速度は、少なくとも一つの制御変数として使用されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
11. 供給口又はドラムの一以上のドレン内のドレン圧力は、少なくとも一つの制御変数として使用されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
12. 処理された容量の流れは、少なくとも一つの制御変数として使用されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
13. 供給量は、少なくとも一つの制御変数として使用されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
14. ドレン（６）で排出する時間のポイントは、少なくとも一つの制御変数として使用されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
15. ドレン（６）での排出量は、少なくとも一つの制御変数として使用されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
16. ドレン（６）での排出頻度は、少なくとも一つの制御変数として使用されることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
17. 力の上限値が規定され、遠心分離機は前記上限値を超えないように調整されることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれかに記載の方法。
18. キャリブレーションは、基準測定を実行するために、一度又は繰返し実行されることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。

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