NO340095B1 - Et drivsystem for et spylehode som er anbrakt i en tank - Google Patents

Description

ET DRIVSYSTEM FOR ET SPYLEHODE SOM ER ANBRAKT I EN TANK

Oppfinnelsen vedrører et drivsystem for rotasjon av et spylehode i en tank, hvor nevnte drivsystem omfatter et hus som har en propell montert i en væskekanal til hvilken spylevæske leveres under trykk, tillike med et gir som drives av propellen og som er montert separat fra spylevæsken i huset. Nevnte gir overfører rotasjonen som frembringes av propellen, til en redusert rotasjon av spylehodet i tanken, hvori rotasjonen som frembringes av propellen, overføres til giret via en magnetisk kopling som har koplingsdeler. Én av koplingsdelene befinner seg innenfor huset i væskekanalen og en andre av koplingsdelene befinner seg utenfor huset, hvori koplingsdelene er innrettet enten som innbyrdes parallelle skiver eller som to sylindriske, konsentrisk monterte skiver.

Som en sikring mot lekkasje, er det kjent å separere den drivende propellaksel, som strekker seg i væskestrømmen, fra selve giret, som er montert utenfor væskestrømmen. Dette kan skje ved hjelp av forskjellige pakninger og pakkbokser, men man har funnet ut at disse ikke alltid er pålitelige i drift, spesielt etter slitasje, væskepåvirkning og aldring.

For å forbedre disse forhold, er det kjent å separere delene fullstendig ved hjelp av en vegg mellom væskekanalen og husets utside når momentet overføres via et magnetdrivsystem, hvor den magnetiske del som drives av propellen, er montert inne i væskestrømmen, mens den drevne magnetiske del som er montert utenfor huset, er forbundet med giret. Således er delene magnetisk koplet sammen for overføring av momentet og rotasjonen som forårsakes av det.

Et slikt drivsystem for et tankspylesystem er fremlagt i det europeiske patent EP0723909 av Jin-baeck, hvor det kan ses i figur 2 at propellen inne i væskekanalen driver en skiveformet magnetisk del som sitter innvendig i kanalen og som er magnetisk koplet til en annen skiveformet magnetisk del utenfor kanalen. Det sies i dokumentets krav 2 at begge magnetiske deler består av permanentmagneter. Det sies dessuten at de magnetiske deler kan ha en annen utforming enn de viste parallelle skiver, og det sies at den ene magnet kan befinne seg inni den andre. Det er imidlertid ikke nevnt hvordan magnetene kan være innrettet i forhold til hverandre i et kompakt drivsystem. Hastighetsjustering kan utføres ved å justere en kontramutter manuelt, slik at propellens posisjon og avstand fra kanalens vegger forskyves og derved forårsaker en endring i propellens rotasjonshastighet.

Et annet spylesystem er fremlagt i US5640983 av Sherman. Dette systemets kopling er også laget ved hjelp av parallelle magnetskiver. Dette system har de samme problemer som EP0723909.

Europeisk patent EP0084342 av Olympus fremlegger en vaskemaskin for rengjøring av kirurgiske instrumenter, som for eksempel endoskoper og liknende. Vaskemaskinen er utstyrt med et sett med roterbare vaskedyser som drives av en motoranordning utenfor vaskemaskinen, hvor nevnte motor overfører sin rotasjon via en magnetisk kopling til det roterbare sett med vaskedyser. Ingen girmekanisme inngår i systemet, og dets hastighet kan ikke justeres. Dokumentet nevner parallelle skiveformede, magnetiske deler tillike med sylindriske, konsentrisk anordnede magnetiske deler. Det sies at de magnetiske deler er utstyrt med permanentmagneter, men at de også kan konstrueres som elektromagneter. Intet stort moment skal overføres for å starte vaskemaskinen, og reak-sjonskraften fra dysene vil medvirke til å rotere vaskedysene i vaskemaskinen.

I praksis er det imidlertid vanskelig å få en slik kopling som har permanentmagneter til å virke i forbindelse med spylehoder for tanker, særlig på grunn av et forholdsvis høyt startmoment og drivmagnetdelens høye rotasjonshastighet ved oppstartstidspunktet. Disse forhold kan ha som resultat at den drevne del ikke går i magnetisk inngrep og kan derfor ikke overføre momentet. En slik situasjon oppstår når startmomentet overstiger koplingens maksimumsmoment. Koplingen slipper på en rykkvis og skjelvende måte fordi magnetkreftene avbrytes og da bare kan overføre meget små momenter. Koplinger av denne type som har permanentmagneter kalles synkronkoplinger av den samme grunn, nettopp fordi det er et krav at koplingsdelene kan bevege seg sammen. Med andre ord er det nødvendig å dimensjonere koplingen slik at dens maksimumsmoment er betydelig større enn dens startmoment hvis systemet skal være i stand til å starte. Det er kjent synkronkoplinger som har et moment opp til 1000 Nm.

Det bør legges til at en slik magnetisk kopling ikke på enkelt vis kan stilles for overføring av et va-riabelt moment eller en variabel hastighet.

En magnetisk kopling som er bedre enn den tradisjonelle permanentmagnetkopling, er en hystere-semagnet som er fremlagt i JP02299457 av Yoshio. Denne hysteresekopling består av to parallelle skiver. Det kreves imidlertid at den magnetiske kopling er kompakt og likevel effektiv, fordi den skal bygges inn i drivsystemet til spylehodet i en tank.

Oppfinnelsens formål er å avhjelpe disse mange ulemper, og dette oppnås ved hjelp av et drivsystem hvori rotasjonen fra propellen overføres til giret via en hysteresekopling som omfatter en roterende magnetinduktor som drives av propellen eller en hysteresedel i huset som driver en roterende del montert utenfor huset, enten av et ferromagnetisk hysteresematerial eller en magnetisk del som er forbundet med girets inngående aksel.

En slik hysteresekopling gir en uovertruffen mulighet for å sikre en absolutt sikker momentoverfø-ring av den roterende bevegelse, også i startfasen for spylehoder i tanker. Man har funnet at, på tross av den store rotasjonshastighetsforskjell i startøyeblikket mellom de drivende og drevne magnetiske deler, er hysteresekoplingen i stand til å levere et moment som er tilstrekkelig stort til å akselerere de drevne magnetiske deler, og derved giret hva angår hastighet, hvis den er dimensjo-nert riktig, det vil si at den kan overføre et moment som er større enn startmomentet. Hysteresekoplingens fordelaktige egenskaper innbefatter for eksempel dens evne til overføring av et tilnær-met konstant moment uavhengig av den relative hastighet mellom koplingsdelene, og koplingens evne til å operere med en kontinuerlig eller varierende sluring, hvor nevnte sluring er "myk" og uten noen som helst skadelig virkning på konstruksjonen.

Ved utforming av koplingsdelene som to konsentrisk monterte ringer, med en magnetring montert på akselen som strekker seg fra propellen og en hysteresering plassert på utsiden av magnetring-en og forbundet med drivgiret, oppnås en kompakt og effektiv kopling.

Utformingen tilveiebringer videre en effektiv justering av momentoverføringen ved hjelp av en ak-sialbevegelse av den ytre hysteresering fordi den har en luftspalte som strekker seg radielt ut og som tillater at ringene beveges uten å miste "kontakt" med hverandre.

Den innbyrdes posisjon av induktoren og hysteresedelen kan velges fritt i avhengighet av forholde-ne, slik at én del kan plasseres enten "tørt" i giret eller i husets væskestrøm.

Denne hysteresekopling vil operere i et hus av umagnetisk material, slik som rustfritt stål, som er et foretrukket material for bruk i forbindelse med rengjøringsutstyr av denne type.

Drivsystemet er vedlikeholdsfritt og vil derfor ikke kreve noen som helst form for service.

Når spalten mellom koplingsdelene kan varieres, er det mulig å justere energiinnholdet i spalten og derved de magnetiske krefter mellom koplingsdelene, hvorved koplingen kan justeres til å overføre et gitt moment og/eller en gitt hastighet.

Når det magnetiske felt frembringes enten ved hjelp av permanentmagneter eller ved hjelp av elektromagneter, kan ønskede magnetiske egenskaper oppnås, og når det gjelder elektromagneter, også en variabel feltstyrke.

Til slutt er det hensiktsmessig å overføre girets rotasjonsbevegelse til spylehodet via en ytterligere magnet- eller hysteresekopling, da en total atskillelse mellom væskedelen og giret derved kan oppnås.

Foretrukne, eksempelvise utførelser i henhold til oppfinnelsen blir beskrevet mer inngående nedenfor med henvisning til tegningene, hvori: Fig. 1 viser et snittriss av et drivsystem som har magnetiske deler montert i parallell;;

Fig. 2 viser et liknende system som har konsentrisk monterte magnetiske deler; og

Fig. 3 viser et snittriss av et drivsystem hvor de magnetiske deler har en motsatt posisjon i

forhold til eksempelet i fig. 1.

Tre eksempelvise utførelser vist henholdsvis i fig.1, fig.2 og fig.3 vil bli beskrevet nedenfor.

Bortsett fra selve hysteresekoplingen, er et snitt gjennom rengjøringsutstyrets drivende del vist i eksemplene, nemlig et hus 2 som har et væskeinnløp 3 for rengjøringsvæske under trykk, hvor nevnte væske strømmer forbi en propell 7 som derved forårsakes å rotere med en rotasjonshastighet på flere tusen omdreininger per minutt. Propellens 7 rotasjon overføres via en aksel 6 til den magnetiske del som er plassert i huset 2.

Væskestrømmen befordres gjennom kanalen 4 som væske som befordres gjennom et rør (ikke vist) til spylehodet, som er til stede nede i tanken 1.

Spylehodet er roterbart ved hjelp av en rotasjonsaksel 15, og det er også forsynt med roterende dyser for å sprøyte ut rengjøringsvæske under trykk og derved rengjøre hele tankens innvendige overflate.

Siden rotasjonen av spylehodet finner sted ved lavt turtall, må et gir anbringes mellom den drivende propell 7 og rotasjonsakselen 15.

Giret er montert på huset 2 som indikert ved hjelp av en enkel linje 14.

Girets inngående aksel er indikert ved 12, og dets utgående aksel har en redusert rotasjonshastighet indikert ved 15.

Huset 2 med giret er montert utvendig på tanken 1, som indikert.

Det er ingen forbindelse mellom den drivende propell 7 som er montert i væskekanalen 4 og den drevne del ved at huset 2 er fullstendig innelukket som en beskyttelse mot lekkasje ved veggdelen 10.

Dessuten kan lekkasjebeskyttelsen forbedres ved etablering av en fysisk atskillelse (ikke vist) mellom giret og rotasjonsakselen 15 ved at en ytterligere hysteresekopling, på en helt liknende måte, monteres for overføring av rotasjonsbevegelsen. Denne kopling (ikke vist) kan bygges liknende koplingen som er vist, og som vil beskrives nedenfor.

Den første eksempelvise utførelse, som er vist i fig. 1, vil nå beskrives.

Propellen 7 er festet til en aksel 6, som øverst er forsynt med en skiveformet, magnetisk induktor 9 som er forsynt med en flerhet permanentmagneter 8'.

Disse magneter 8' frembringer et magnetisk felt, og få magneter som har en stor polariseringsflate av for eksempel AINiCo-magnettype, kan brukes, eller et stort antall små permanentmagneter som har en stor magnetkraft og lite overflateareal, kan velges.

I stedet for magneter 8' kan elektromagneter monteres. Elektromagneter har den fordel at magnet-feltets styrke kan varieres trinnløst ved endring av spenningen. Dette gir muligheten for en varierbar justeringsevne for momentet og/eller hastigheten som skal overføres via koplingen.

Som vist i fig. 1 er huset 2 lukket ved hjelp av en veggdel 10.

Hysteresedelen i form av en skive 11' er montert på utsiden av denne veggdel 10, hvor nevnte skive strekker seg parallelt med den skiveformede induktor 9 og slik at de begge kan rotere om den samme rotasjonsakse.

Skiven 11' er fortrinnsvis laget av et magnetisk material som inneholder metalloksider slik som Fe 203-pulver som er elektrisk isolert. Dette material har en høy isotropisk elektrisk motstand som effektivt hindrer generering av virvelstrømmer i hysteresedelen. Videre er de magnetiske egenskaper gode selv ved forholdsvis høye temperaturer.

I stedet for denne utførelse, er det tenkelig at et laminert material som har lag av ferromagnetisk hysteresematerial, som er isolert fra hverandre ved hjelp av dielektriske filmer, kan brukes.

Oppbygningen av denne kopling er slik at den kan overføre et moment som genereres av propellen 7 til girets inngående aksel 12 på en måte som omfatter deler som er atskilt fra hverandre ved hjelp av en luftspalte og en vegg.

Erfaring har vist at en forholdsvis stor spalte mellom magnetdelene resulterer i et lavere moment og/eller en lavere hastighet som overføres via koplingen.

For å være i stand til å justere koplingen og derved momentet, monteres hysteresedelen på akselen 12 slik at den kan justeres i en aksiell retning som indikert ved piler 13. På en generelt kjent måte kan koplingen gjøres justerbar fra utsiden, for eksempel på huset 14.

En andre utførelse av hysteresekoplingen er vist i fig. 2.

Koplingsdelen omfatter to konsentrisk monterte sylindere, nemlig en innvendig festet magnetsylin-der 16 med magneter 18 montert på akselen 6 og en sylinder montert utvendig på huset og som strekker seg utvendig på skilleveggen 17.

Den samarbeidende hysteresesylinder 19 strekker seg rundt skilleveggen 17 og sylinderen 16 med magneter 18, hvor nevnte hysteresesy linder i sin tur er festet til girets inngående aksel 12.

Denne kopling kan også justeres ved en aksiell bevegelse av den ytre hysteresesylinder 19 for derved å endre momenter og/eller hastigheten som indikert ved piler 13.

Denne utførelse av koplingen er meget kompakt og kan overføre høye momenter på grunn av den radielt utstrekkende spalte som gir et meget høyt moment. Således kan store momenter overføres med en forholdsvis lav magnetisering.

I de eksempelvise utførelser som er vist i fig. 1 og 2, er den magnetiske del anbrakt i væskerommet.

Et eksempel på en motsatt anordning av de magnetiske deler er vist i fig. 3, fra hvilken det fremgår at hysteresedelen 11" er anbrakt i huset, mens den induktive magnetdel 8", 9 er anbrakt utvendig på huset 2.

Denne posisjon for den induktive del er særskilt fordelaktig hvor elektromagneter brukes da det er teknisk letter å etablere de nødvendige elektriske forbindelser i en tørr atmosfære. Dessuten er det også mulig å anvende væske for kjøling av hysteresedelen.

Oppbygningen som er vist i fig. 2, kan også "reverseres" slik at den magnetiske del 16,18 strekker seg utvendig på hysteresedelen.

Til slutt så kan drivsystemet utvides med en ytterligere magnetkopling for overføring av girets rota-sjonsmoment til spylehodets rotasjonsaksel 15.

Total væskeseparasjon mellom væsken i huset 2 og giret kan herved oppnås idet huset således er fullstendig lukket og derved beskyttet mot væskelekkasje forårsaket for eksempel av slitasje på akseltetningene.

Claims (4)

1. Drivsystem for rotasjon av et spylehode i en tank (1), hvor nevnte drivsystem omfatter et hus (2) som har en propell (7) montert i en væskekanal (4) til hvilken spylevæske leveres under trykk, tillike med et gir som drives av propellen (7), og som er montert atskilt fra spylevæsken i huset (2), hvor nevnte gir overfører rotasjonen som frembringes av propellen (7) til en redusert rotasjon av spylehodet i tanken (1), hvori rotasjonen som frembringes av propellen (7) overføres til giret via en magnetisk kopling som har koplingsdeler hvorav én koplingsdel er anordnet inne i huset (2) i væskekanalen (4) og en annen koplingsdel er anordnet utenfor huset (2) og hvori koplingsdelene er innrettet som innbyrdes parallelle skiver,karakterisert vedat propellens (7) rotasjon overføres til giret via en hysteresekopling som omfatter en roterende magnetisk induktor ( 8") eller en hysteresedel (11") som drives av propellen (7) i huset (2) idet den drevne de-len (8', 11") driver en roterende del (11', 8") montert utenfor huset (2) og er enten av et ferromagnetisk hysteresematerial (11") eller en magnetisk induktor (8") som er forbundet med girets inngående aksel (12) hvori koplingsdelen (11', 8") utenfor huset (2) kan forskyves (13) i en aksiell retning av den inngående aksel (12) for varierbar endring av av-standen til den samarbeidende koplingsdel (8', 11") for varierbar overføring av momentet og/eller hastigheten i hysteresekoplingen.

2. Drivsystem i henhold til krav 1,karakterisert vedat den magnetiske induktor er forsynt med en flerhet permanentmagneter (8) for generering av den nødvendige magnetfeltstyrke og -polaritet.

3. Drivsystem i henhold til krav 1 eller 2,karakterisert vedat den magnetiske induktor (8', 8") er forsynt med elektromagnetiske magneter.

4. Drivsystem i henhold til krav 1,karakterisert vedat girets rotasjon overføres til en drivaksel (15) for spylehodet via en ytterligere hysteresekopling.