SE1150439A1 - Sensoranordning och centrifugalseparator - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser en sensoranordning och en centrifugalsepa-rator (1). Centrífugalseparatorn innefattar ett stationärt hölje (2)och en centrifugrotor (3), som är anordnad i det stationära höljetoch innefattar munstycken (7) för utmatning av en produkt. Sen-soranordningen innefattar ett överföringselement (21), som haren första del (21') och en andra del (21"). Den första delen (21')befinner sig innanför höljet och utanför centrifugrotorn och denandra delen (21”) befinner sig utanför höljet. Ett mottagningshu-vud (23) innefattas av överföringselementets första dei. Ett- sen-sorelement (25) är monterat på överföringselementets andra del.En utvärderingsenhet (26) är förbunden med sensorelementetvia en ledning (27) för överförande av signaler från sensorele-mentet till utvärderingsenheten. Sensorelementet känner av vib-rationer som fortplantas från mottagningshuvudet till sensorele-mentet. Överföringselementet är rörligt i förhållande till centri-fugrotorn och det stationära höljet så att mottagningshuvudetsposition ärjusterbar_ (Fig. 1)

Description

20 25 30 35 lativt långsamt i luft och kan vara svår att dämpa på ett tillfred- ställande sätt.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en sensoranordning som har en hög tillförlitlighet och som lämpar sig för att ge information om en mängd olika parametrar och till- stånd hos centrifugalseparatorn. Vidare eftersträvas en sensor- anordning som har låg känslig het för störningar och skador.

Detta ändamål uppnås med den inledningsvis angivna sensor- anordningen som kännetecknas av att överföringselementet är inrättat så det är rörligt i förhållande till centrifugrotorn och det, stationära höljet på så sätt att mottagningshuvudets position längs rotationsaxeln är justerbar.

När produkten, exempelvis en vätska eller slam, från munstyck- ena träffar mottagningshuvudet kommer vibrationer att skapas i mottagningshuvudet och överföringselementet. Dessa vibratio- ner kan ha olika frekvenser från 1-600 Hz upp tiil hundratals kHz. Sådana vibrationer kommer på ett säkert och tillförlitligt sätt att fortplantas i överföringselementets material fram tiil sen- sorelementet som är anordnat utanför det stationära höljet och således inte direkt utsatt för den extrema miljö som finns innan- för det stationära höljet. Sensoranordningen enligt uppfinningen kan utnyttjas för att känna av den exakta tidpunkten när produk- ten utmatas genom munstyckena för identifiering av vilket eller vilka munstycken som har en nedsatt funktion och eventuellt för bestämning av centrifugrotorns rotationshastighet och, i det fall att munstyckena är intermittent öppningsbara och således mes- tadels stängda, om något av munstyckena uppvisar ett litet läckage. Sensoranordningen enligt uppfinningen ger en mycket känslig avkänning av vibrationer och således kan ett eventuellt läckage upptäckas på ett mycket tidigt stadium innan läckaget fär allvarliga återverkningar på centrifugalseparatorns funktion 10 15 20 25 30 35 och prestanda. Tack vare överföringselementets rörlighet år det möjligt att justera överföringselementets och mottagningsorga- nets position i förhållande till munstyckena så att en tillförlitlig avkänning av vätska eller slam kan säkerställas. Vidare möjlig- gör en sådan justering av mottagningshuvudets position be- stämning av flera olika parametrar hos den produkt som lämnar munstyckena.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar sensoranord- ningen ett hållarorgan som utformat att sträcka sig genom och vara fast förbundet med det stationära höljet, varvid överfö- ringselementet är rörligt anordnat i håtlarorganet. Med ett så- dant hållarorgan kan överföringselementets rörlighet möjliggöras på ett enkelt sätt.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är överfö- ringselementet förskjutbart längs den längsgående riktningen.

På så vis kan överför-ingselementet och mottagningshuvudet ju- steras så att mottagningshuvudet hamnar i en optimal position i förhållande tili den produkt, exempetvis vätska eller slam, som lämnar ett, flera av etler alta munstyckena. En ytterligare fördel med en sådan förskjutbarhet är en möjlighet att detektera för- slitningen hos munstyckena. När munstyckena är slitna, eller defekta på annat sätt exempelvis genom urftisning, kommer spridningen av den utmatade produkten att vara större än om munstyckena är intakta. Det är således möjligt att detektera om något av munstyckena är slitet och i så fall också vilket av mun- styckena.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är överfö- ringselementet är vridbart runt den längsgående riktningen. Med en sådan vridbarhet är det möjligt att erhålla information om riktningen hos det möjliga iäckaget från munstyckena.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är sensor- etementet centralt anordnat på överföringselement med avseen- 10 15 20 25 30 35 de på den längsgående riktningen. Genom att sensorelementet är anordnat centralt, eller mitt, på överföringselementet befinner det sig på ett avstånd, eller avsevärt avstånd, från den yttre ån- den. Det innebär att de vibrationer som fortplantas i överfö- ringseiementet förbi sensorelementet och tillbaka från den yttre änden kommer att vara så försvagade att de inte längre kommer ratt påverka sensorelementet och mätresultatet.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är överfö- ringselement tillverkat av ett materia-I inrättat att medge nämnda fortplantning av vibrationer från mottagningshuvudet till sensor- elementet.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är överfö- ringselementet rörformigt med en vägg av nämnda material, vil- ken bildar ett slutet inre utrymme, varvid väggen är anpassad att medge fortplantning av vibrationer från mottagningshuvudet till sensorelementet. Väggen hos det rörformiga överföringsetemen- tet är således tillverkad av nämnda material, exempelvis ett me- talliskt material, och lämpar sig väl för överförande av vibratio- ner från mottagningshuvudet till sensorelementet. Med fördel är det slutna inre utrymmet fyllt med ett dämpningsmaterial. På så vis kan vibrationerna dämpas på ett snabbt och effektivt sätt så att sensoranordningen på ett säkert sätt kan särskilja vibrationer' från olika händelser från varandra. Dämpningsmaterialet kan med fördel innefatta eller huvudsakligen utgöras av san-d.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar sensorelementet en accelerometer, företrädesvis en enaxlig ac- celerometer. En sådan accelerometer kan exempelvis innefatta ett piezoelektriskt element. Med hjälp av en sådan accelerome- ter kan vibrationer med de ovan angivna frekvenserna på ett sä- kert sätt avkännas och íämpliga signaler åstadkommas för vida- re befordran till utvärderingsenheten. En enaxlig accelerometer är speciellt fördelaktig vid bestämning av riktningen hos det möj- liga läckaget. '30 15 20 25 30 35 Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen kommunice- rar utvärderingsenheten med sensorelementet via en ledning som innefattar en zenerbarriär.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är utvärde- ringsenheten inrättad att med hjälp av nämnda signaler beräkna centrifugrotorns rotationshastighet.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är utvärde- ringsenheten inrättad att med hjälp av nämnda signaler faststäl- la ett eventuellt läckage från munstycke-na. Ändamålet uppnås också med den inledningsvis angivna centri- fugalseparatorn som kännetecknas av att den innefattar en sen- soranordning enligt ovan.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är nämnda munstycken hos centrifugrotorn permanent öppna. En fördel som är speciellt viktigt i sådana centrifugalseparatorer är möj- ligheten att bestämma storleken på flödet av den produkt som utmatas genom munstyckena. Detta kan vara fördelaktigt för att exempelvis detektera om ett eller flera av munstyckena är igen- satta,- eller graden av igen-sättning av munstyckena. I enlighet med vad som anges ovan är det också möjligt att fastställa vilket av munstycken-a som har en viss grad av igensättning. Förslit- ningen av permanent öppna munstycken kan också fastställas i enlighet med vad som angavs ovan.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är nämnda munstycken är intermittent öppningsbara. I en sådan centrifu- galseparator är den uppfinningsenliga sensoranordningen spe- ciellt fördelaktig för att med hjälp av utvärderingsenheten fast- ställa ett eventuellt läckage från munstyckena. Sensoranord- ningen kan också enligt denna utföringsform utnyttjas för be- stämning av centrifugrotorns rotationshastighet. 10 15 20 25 30 35 KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen skall nu förklaras närmare genom en beskrivning av olika utföringsformer och med hänvisning till bifogade ritning- ar.

Fig. 1 visar en delvis snittad vy av en centrifugalseparator med en sensoranordning enligt uppfinningen.

Fig. 2 visar en snittvy av en det av sensoranordningen i fig. 1.

DETALJERAD BESKRIVNING AV OLIKA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar en centrifugalseparator 1 med ett stationärt hölje 2 och en centrifugrotor 3 som är anordnad att rotera kring en rota- tionsaxel x i det stationära höljet 2. Centrifugrotorn 3 drivs via en spindel 4 av en schematiskt indikerad drivmotor 5. Centrifu- galseparatorn 1 innefattar in- och utloppsledningar som schema- tiskt indikeras vid 6 och som är utformade på i sig känt sätt.

Vidare innefattar centrifugrotorn 3 ett flertal munstycken 7 för utmatning av en produkt såsom en vätska, som exempelvis kan innefatta eller bestå av slam. Munstyckena 7 kan vara perma- nent öppna munstycken. Munstyckena 7 kan alternativt vara in- termittent öppningsbara munstycken som kan öppnas pà i sig känt sätt med en schematiskt indikerad ventiltallrik 8 anordnad inuti centrifugrotorn 3.

Munstyckena 7 är fördelade, eller företrädesvis jämnt fördelade, längs centrifugrotorns 3 periferi. Utanför munstyckena 7 är ett ledelement 9 anordnat. Ledelementet 9 är inrättat att ta emot och leda den produkt som matas ut genom munstyckena 7 ut ur det stationära höljet 2 och centrifugalseparatorn 1 på lämpligt sätt. 10 15 20 25 30 35 En sensoranordning för avkänning av vibrationer är också an- ordnad i anslutning till centrifugalseparatorn 1 eller utgör en del av centrifu-galseparatorn 1. Sensoranordningen innefattar ett överföringselement 21 som är tillverkat av* ett lämpligt material, exempelvis ett metalliskt material. överföringselementet 21 har en första del 21' med en- inre ände och en andra del 21" med en yttre ände, se Fig. 2, och är utfor- mat att vara monterat på centrifugalseparatorn 1 på så sätt att den första delen 21' och den inre ände-n befinner sig innanför det stationära höljet 2 och utanför centrifugrotorn 3 och att den andra delen 21" och den yttre änden befinner sig utanför det stationära höljet 2.

I den visade utföringsformen har överföringselementet 21, dvs. både den första delen 21, och den andra delen 21", en gemen- sam långsträckt eller stavl-iknande form. överföringselementet 21 sträcker sig i en längsgående riktning x'. Den längsgående riktningen x' kan vara parallell, eller väsentligen parallell, med rotationsaxeln x; Den långsträckta riktningen x' kan tillåtas bilda en vinkel med rotationsaxeln x. Det är dock möjligt att endast låta den första delen 21' ha nämnda långsträckta form. Den andra delen 21" som befinner sig utanför det stationära höljet kan ha någon annan lämplig form och exempelvis vara vinktad. Överföringselementet 21 är således fastsatt i ce-ntrifugalsepara- torn 1 och närmare bestämt i det stationära höljet 2 med hjälp av ett lämpligt, schematiskt visat hållarorgan 22, som med fördel kan vara en del av sensoranordningen men även skulle kunna vara en del av centrifugalseparatorn. Hållarorganet 22 är utfor- mat att sträcka sig genom och vara fast förbundet med det sta- tionära hötjet 2. Hållarorganet 22 är rörfo-rmigt och överförings- eiementet 21 sträcker sig genom det rörformiga hällarorganets 22 centrala passage såsom kan ses i Fig. 2. Hållarorganet 22 kan vara utformat som en hylsa i viiken överföringselementet 21 är infört. 10 15 20 25 30 35 Överföringselementet 21 innefattar ett mottagningshuvud 23 som innefattas av den första delen 21' och således är anordnat vid den inre änden hos överföringselementet 21 och närmare bestämt omedelbart utanför centrifugrotorns 3 munstycken 7 men innanför det stationära höljet 2 och ledelementet 9. överföringselementet 21 är rörligt anordnat i hållarorganet 22. Överföringsešementet 21 kan därvid vara förskjutbart längs den längsgående riktningen x'. På så sätt kan mottagningshuvudets 23 position justeras, exempelvis med avseende på munstycke- nas 7 position längs rotationsaxeln x även i det fall då den längsgående riktningen bildar en vinkel med rotationsaxeln x.

Vidare kan överföringsefementet 21 vara vridbart runt den längs- gående riktningen x', vilket möjliggör avk-änning av riktningen hos produkten som utmatas från munstyckena 7. överföringselementet 21 kan vara manuellt rörligt, dvs. en ope- ratör kan för hand förskjuta överföringselementet 21 längs den längsgående riktningen x' och/eller vrida överföringselementet 21 runt den längsgående riktningen x'. Det är också möjligt att anordna ett schematiskt visat drivorgan 24 som åstadkommer överföringselementets 21 rörelser, dvs. drivorganet 21 kan för- skjuta överföringselementet 21 längs den längsgående riktning- en x” och/eller vrida överföringselementet 21 runt den längsgå- ende riktningen x'.

Sensoranordningen innefattar vidare ett sensorelement 25 som är monterat på överföringselementets 21 andra del 21", dvs. utanför det stationära höljet 2 och i den visade utföringsformen i närheten av den yttre änden hos överföringselementet 21. Sen- sorelementet 25 kan innefatta eller bestå av en accelerometer, företrädesvis en enaxlig acclerometer. Accelerometern kan inne- fatta eller bestå av ett piezoeiektriskt element. Ett sådant piezo- elektriskt element alstrar en signal i form av en elektrisk spän- ning då det deformeras, exempelvis på grund av vibrationer. 10 15 20 25 30 35 Sensoranordningen innefattar också en utvärderingsenhet 26 som kommunicerar med sensorelementet 25, exempelvis tråd- löst eller via en ledning 27, för överförande av signaler från sen- sorelementet 25 till utvärderingsenheten 26. Utvärderingsenhe- ten 26 innefattar en processor 28 och är inrättad att tolka de signaler som alstras av sensorelementet 25. Utvärderingsenhe- ten 26 innefattar också en display som exempelvis kan inkludera ett oscilloskop. Ledningen 27 innefattar en zenerbarriär 29. Ut- värderingsenheten 26 kan också kommunicera med drivorganet 24 för mottagande av en signal som anger mottagningshuvudets 23 position, speciellt i förhållande till munstyckena 7.

Sensorelementet 25 är utformat att känna av de vibrationer som fortplantas från mottagningshuvudet 23 till sensorelementet 25 via överförin-gselementet 21. vibrationerna fortplantas i överfö- ringselementets 21 material. Överföringselementet 21 är såsom framgår av Fig. 2 rörformigt och har en vägg 3.0 som bildar ett slutet inre utrymme 31. Vibrationerna kommer således att fort- plantas i väggen från mottagningshuvudet 23 till sensorelemen- tet 25. Det slutna inre utrymmet 31 är så som indikeras i Fig. 2 fyllt med ett dämpningsmaterial. Dämpningsmaterialet kan inne- fatta eller utgöras av sand som har i sammanhanget lämpliga dämpningsegenskaper.

I det fall då munstyckena 7 är intermi-ttent öppningsbara kan sensoranordningen fungera på så sätt att när munstyckena 7 under en kort tidsrymd öppnas utslungas produkten med hög hastighet från oentrifugrotorn 3. Denna produkt kommer att träf- fa överföringselementet 21 och närmare bestämt mottagnings- huvudet 23. Därvid uppkommer vibrationer i överföringselemen- tet 21 och dessa fortplantas via väggen 30 till sensorelementet 25. De signaler som då genereras av sensorelementet 25 leds till utvärderingsenheten 26 och bearbetas av processorn 28. Ut- värderingsenheten 26 är inrättad att analysera signalerna från sensorelementet 25 och fastställa en mängd olika parametrar 10 15 20 25 30 35 10 och tillstånd. De signaler som erhålls kan exempelvis innefatta följande parametrar: Toppvärde Sügüd Falltid Bredd Yta.

Med hjälp av dessa parametrar kan kunskap om utmatningen av produkten erhållas. Exempelvis kan nämnas att ytan kan antas vara proportionell mot flödet, dvs. den mängd av produkten som utmatas genom munstyckena 7. Utvärderingsenheten 26 kan också vara anpassad att detektera om ett eller flera av mun- styckena 7 läcker. Om ett sådant läckage uppstår kommer mer eller mindre kontinuerligt en mindre mängd av produkten att ut- matas och träffa överföringselementets 21 mottagningshuvud 23. Därvid kommer återigen vibrationer att alstras och fortplan- tas till sensorelementet 25 som avger motsvarande signaler till Utvärderingsenheten 26. Utvärderingsenheten 26 kan då vara utformad att ge användaren information om det befintliga läcka- get, exempelvis genom någon typ av larm. Det skall noteras att sensoranordningen är mycket känslig och att ett läckage kan de- tekteras på ett mycket tidigt stadium, varvid lämpliga repara- tionsåtgärder kan vidtas.

Vidare kan sensoranordningen utnyttjas för att detektera ett eventuellt läckage av den manövervätska som utnyttjas för att reglera ventiltallrikens 8 position.

Det skall också noteras att sensoranordningen och utvärde- ringsenheten 26 kan vara inrättad att med hjälp av signalerna från sensorelementet 25 beräkna centrifugrotorns 3 rotatíons- hastighet. I kombination med en bestämning av rotationshastig- heten, detekteringen av ett läckage och möjligen även mun- styckenas 7 positioner är det möjligt att med hjälp av utvärde- 10 15 20 25 11 ringsenhetens 26 processor 28 beräkna vilket av munstyckena 7 som eventuellt täcker.

I det fall att munstyckena 7 är permanent öppna kan sensoran- ordningen och utvärderingsenheten 26 vara inrättade att med hjälp av signalerna från sensorelementet 25 beräkna Centrifug- rotorns 3 rotationshastighet. Även i detta fail är det möjligt att med hjälp av signalerna från sensorelementet 25 erhålla infor- mation och kunskap om den utmatade produkten, exempelvis produktens utmatningsriktning och produktens position eller bana från munstyckena 7. Sensoranordningen kan i detta fall även utnyttjas för att detektera om något. av munstyckena 7 är igensatt eller börjar sättas igen genom en bestämning av flödet av den produkt som utmatas.

Slutligen skall också noteras att sensoranordningen och utvär- deringsenheten 26 kan detektera vibrationer som härrör från andra källor än munstyckena 7, exempelvis olika fel i centrifu- galseparatorn 1 så som glapp i lager etc. Det kan antas att så- dana fel ger upphov till vibrationer med andra frekvenser än de som uppstår vid läckage och utmatning av produkten och att dessa fel därför är möjliga att detektera.

Uppfinningen är inte begränsad till de utföringsformer som visas utan kan modifieras och varieras inom ramen för de efterföljan- de patentkraven.

Claims (15)

10 15 20 25 30 35 12 Patentkrav

1. Sensoranordning för en centrifugalseparator (1) med ett stationärt hölje (2) och en centrifugrotor (3), som är anordnad i det stationära höljet (2) och inrättad att rotera kring en rota- tionsaxel (x) med en rotationshastighet och som innefattar ett flertal munstycken (7) för utmatning av en produkt ur centrifug- rotorn (3), varvid senso-ranordníngen innefattar ett överföringselement (21), som har en första del (21') och en andra del (21”) och som är utformat att vara monterat på så sätt att den första delen (21') befinner sig innanför det stationära höljet (2) och utanför centrifugrotorn (3) och att den andra delen (21") befinner sig utanför det stationära höljet (2), varvid åtmin- stone den första delen (21') av överföringselement (21) har en långsträckt form och sträcker sig i en längsgående riktning (x'), ett mottagningshuvud (23), som innefattas av överföringsele- mentets (21) första del (21'), ett sensorelement (25), som är monterat på överföringselemen- tets (21) andra del (21”) och som är utformat att känna av vibra- tioner som for-tplantas från mottagningshuvudet (23) till sensor- elementet (_25), och en utvärderingsenhet (26) som kommunicerar med sensorele- mentet (25) för överförande av signaler från sensorelementet (25) till utvärderingsenheten (26), kännetecknad av att överföringselementet är inrättat så att det är rörligt i förhållande tili ce-ntrifugrotorn (3) och det stationära höljet (2) på så sätt att mottagningshuvudets (23) position längs rotatíonsaxeln (x) är justerbar.

2. Sensoranordning enligt krav 1, varvid sensoranordningen innefattar ett hålla-rorgan (22) som utformat att sträcka sig ge- nom och vara fast förbundet med det stationära höljet (2), varvid överföringselementet (21) är rörligt anordnat i hållarorganet (22). 10 15 20 25 30 35 13

3. Sensoranordning enligt krav 2, varvid överföringselementet (21) är förskjutbart längs den längsgående riktningen (x')

4. Sensoranordning enligt något av kraven 2 och 3, varvid överföringselementet (21) är vridba-rt runt den längsgående rikt- ningen (x').

5. Sensoranordning enligt något av de föregående kraven, varvid sensorelem-entet (25) är centralt anordnat på överförings- element (21) med avseende på den längsgående riktningen (x').

6. Sensoranordning enligt något av de föregående kraven, varvid överföringselement (21) är tillverkat av ett material inrät- tat att medge nämnda fortplantning av vibrationer från mottag- ningshuvudet (23) till sensorelementet (25).

7. Sensoranordning enligt krav 6, varvid överföringselementet (21) är rörformigt med en vägg (30) av nämnda material, vilken bildar ett slutet inre utrymme (31), varvid' väggen (30) är anpas- sad att medge fortplantning av vibrationer från mottagningshu- vudet (23) tiil sensorelementet (25).

8. Sensoranordning enligt krav 7, varvid det slutna inre ut- rymmet (31) är fyllt med ett dämpningsmaterial.

9. Sensoranordning enligt något av de föregående kraven, varvid sensorelementet (25) innefattar en accelerometer.

10. Sensoranordning enligt något av de föregående kraven, varvid utvärderingsenheten (26) kommunicerar med sensorele- mentet (25) via en ledning (27) som innefattar en zenerbarriär (29).

11. ". Sensoranordning enligt något av de föregående kraven, varvid utvärderingsenheten (26) är inrättad att med hjälp av nämnda signaler beräkna centrifugrotorns (3) rotationshastighet. 10 15 20 14

12. Sensoranordning enligt något av de föregående kraven, varvid munstyckena (7) innefattar intermittent öppningsbara munstycken och varvid utvärderingsenheten (26) är inrättad att med hjälp av nämnda signaler fastställa ett eventuellt läckage från munstyckena (7).

13. Centrifugalseparator med ett stationärt hölje (2) och en centrifugrotor (3), som är anordnad i det stationära höijet (2) och inrättad att rotera kring en rotationsaxel (x) med en rotations- hastighet och som innefattar ett flertal munstycken (7) för ut- matning av en produkt ur centrifugroto-rn (3), varvid centrífugal- separatorn innefattar en sensoranordningen enligt något av de föregående kraven.

14. Centrifugalseparator enligt krav 13, varvid nämnda mun- stycken är permanent öppna.

15. Centrifugalseparator enligt krav 13, varvid nämnda mun- stycken är intermittent öppningsbara.