TWI613006B - 廢水攪動裝置 - Google Patents

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Abstract

一種廢水攪動裝置，具有一個驅動裝置(1)，其上具有一個在組裝完成後垂直向外延伸的驅動軸(4)、一個設置在驅動軸(4)上的攪動體(5)、以及一個安全軸承(7)，其中驅動軸(4)的一個自由端(E)是以可轉動的方式支撐在安全軸承(7)內。為了避免攪動裝置受損，本發明建議在驅動軸(4)的自由端(E)設置一個滑動套筒(14)，以及設置一個測定滑動套筒(14)之磨損狀態的裝置(13、16、17)。

Description

廢水攪動裝置
本發明涉及一種具有申請專利範圍第1項之特徵的廢水攪動裝置。
這種攪動裝置在WO 2010/083063 A1已有提及。在這種已知的攪動裝置中，驅動裝置是固定在一個跨越廢水池的橋上。一根驅動軸以垂直方向從驅動裝置向外延伸，同時有一個攪動工具固定在驅動軸上。驅動軸的一個自由端以可以轉動的方式被支撐在一個固定於廢水池之底面的安全軸承。廢水含有污泥及沙粒。因此攪動軸的自由端會被磨損。攪動軸之自由端及安全軸承之軸套之間的間隙可能會大到使攪動軸斷裂。因此攪動體不受控制的移動可能會導致攪動體損壞及/或驅動軸斷裂。
本發明的目的是消除先前技術之缺點。特別是要提出一種能夠降低完全損壞之風險的廢水攪動裝置。
採用具有申請專利範圍第1項之特徵的廢水攪動裝置即可達到上述目的。申請專利範圍第2項至第15項之內容為本發明之廢水攪動裝置之各種有利的實施方式。
本發明建議在驅動軸的自由端裝設一個滑動套筒，以及設置一個測定滑動套筒之磨損狀態的裝置。對先前技術的攪動裝置而言，只有 在攪動軸的自由端從安全軸承被抽出時，才能以目視方式檢查驅動軸之自由端的磨損狀態。根據本發明，在驅動軸的自由端設有一個滑動套筒。滑動套筒將驅動軸的自由端環繞住，並且是以不能轉動的方式與驅動軸的自由端連接在一起。此外還設有一個測定滑動套筒之磨損狀態的裝置。在運轉過程中，一旦測定磨損狀態的裝置測定到一事先給定的磨損狀態，就可以在廢水池之外辨識出這一個磨損狀態。這樣就可以即時更換滑動套筒，以達到確實及可靠的避免驅動軸之自由端過度磨損的目的。這樣就可以避免因為驅動軸斷裂導致完全損壞。
根據本發明的一種有利的實施方式，測定磨損狀態的裝置具有一個設置在安全軸承上的傳感器，以及一個數據分析器，其作用是分析來自傳感器的信號。較佳是將數據分析器設置於廢水池之外。數據分析器經由一條電纜與傳感器連接。數據分析器較佳是結合一個控制驅動裝置用的控制器。這種控制器可以包括一個緊急切斷開關，透過這個緊急切斷開關可以用手動方式使驅動裝置斷路。
數據分析器較佳具有一個電路，其作用是在測定到一事先給定的磨損狀態時，自動將驅動裝置斷路。這樣就可以確實且可靠的避免重大的損傷或完全損壞。可以將這個電路設計成在自動斷路後，必須按下一個在斷路時自動打開的開關才能夠重新啟動攪動裝置。
根據本發明的另一種有利的實施方式，測定磨損狀態的裝置具有一個顯示器，其作用是顯示數據分析器計算出的運轉狀態。所顯示的運轉狀態可能是滑動套筒的磨損狀態及/或緊急斷路狀態。顯示器可以發出光學及/或聲音信號。所謂”緊急斷路狀態”是指一種在測定到一事先給定 之磨損狀態而自動切斷驅動裝置的狀態。當然也可以透過位於中央監控裝置的電腦顯示運轉狀態。
安全軸承可以具有一個將滑動套筒環繞住的軸套，同時傳感器較佳是設置在軸套上。此外，安全軸承還可以具有一個將其固定在廢水池之底面上的止動裝置，同時軸套較佳是以可鬆開的方式被固定在止動裝置上。
所使用的傳感器可以是一種磁場傳感器、感應線圈、開關觸點、拉伸傳感器、或振動傳感器。較佳是使用磁場傳感器，尤其是一種舌簧開關或霍爾傳感器。使用磁場傳感器可以大幅簡化數據分析器的構造。
較佳是在滑動套筒內設置至少一個可以被傳感器偵測到的偵測元件。較佳是在滑動套筒內設置多個分佈在滑動套筒之周圍上的偵測元件。偵測元件較佳是均勻分佈在滑動套筒的周圍。根據一種特別有利的實施方式，多個偵測元件在滑動套筒內是分別設置在距離滑動套筒之外圍的不同深度的位置。如果是新的滑動套筒，則所有的偵測元件均存在。當驅動軸處於一事先給定的運轉轉數，傳感器會偵測到第一個脈衝頻率，這個脈衝頻率顯示滑動套筒的未磨損狀態。隨著滑動套筒的磨損程度變大，設置在距離滑動筒之外圍不同深度位置的偵測元件會一個接一個斷裂。每斷裂一個偵測元件都會使傳感器測得的脈衝頻率發生改變。數據分析器可以根據傳感器測得的脈衝頻率計算出一個呈現磨損狀態的顯示信號，並透過顯示器顯示這個信號，及/或產生一個將驅動裝置自動斷路的緊急斷路信號。
如果是使用拉伸傳感器或振動傳感器，則可以根據振動狀態推論出滑動套筒的磨損狀態。也可以在滑動套筒內設置另外一個開關觸點，這個開關觸點與金屬制的攪動軸形成導電連接。當這另外一個開關觸點與設置在軸套上的開關觸點接觸時，就會接通一個顯示一特定磨損狀態的電路。
根據另外一種實施方式，攪動體的形狀為雙曲面形。例如在WO 2011/083063 A1已有提及這種形狀的攪動體。
1‧‧‧驅動裝置
2‧‧‧池底
3‧‧‧橋
4‧‧‧驅動軸
5‧‧‧攪動體
6‧‧‧環形管道
7‧‧‧安全軸承
8‧‧‧止動裝置
9‧‧‧凸出的段落
10‧‧‧股段
11‧‧‧缺口
12‧‧‧軸套
13‧‧‧傳感器
14‧‧‧滑動套筒
15‧‧‧螺絲
16‧‧‧永久磁鐵
17‧‧‧觸針
A‧‧‧外圍
AW‧‧‧數據分析器
A1、A2‧‧‧接口
E‧‧‧自由端
M‧‧‧馬達
P3、P4‧‧‧顯示燈
Q1‧‧‧接觸器
R‧‧‧繼電器
S‧‧‧電路
s1‧‧‧第一個開關
S2‧‧‧第二個開關
以下配合圖式及實施例對本發明的內容做進一步的說明。其中：第1圖：攪動裝置的一個側視圖。
第2圖：安全軸承的一個立體透視圖。
第3圖：如第2圖之安全軸承的一個斷面圖。
第4圖：如第3圖之區域A的細部圖。
第5圖：第一種測定裝置的一個斷面圖。
第6圖：通過轉動角度的第一個脈衝串。
第7圖：通過轉動角度的第二個脈衝串。
第8圖：通過轉動角度的第三個脈衝串。
第9圖：一個數據分析器。
第10圖：一個產生自動斷路用的電路。
第11圖：第二種測定裝置的一個斷面圖。
第12圖：軸套通過轉動角度的第一個轉動過程。
第13圖：軸套通過轉動角度的第二個轉動過程。
第14圖：第三種測定裝置的一個斷面圖。
在第1圖的攪動裝置中，驅動裝置1被固定在池底2的上方，例如被固定在一個跨越廢水池(未繪出)的橋3上。池底2沿在水平方向伸展。在第1圖顯示的組裝狀態中，一個驅動軸4沿著垂直方向從驅動裝置1向外延伸，同時在驅動軸4上設有一個雙曲面形攪動體5。驅動軸4的一個自由端E從雙曲面形攪動體5之底面向外延伸。在池底2及雙曲面形攪動體5之間有一個環形管道6，其作用是使空氣進入一個位於雙曲面形攪動體5下方的區域。驅動軸4的自由端E以可轉動的方式支撐在一個安裝在池底2上的安全軸承7內。
第2圖至第4圖顯示安全軸承7的一個實施例。安全軸承7具有一個由薄板構成的止動裝置8。止動裝置8的一個凸出的段落9是以兩個由其向外延伸的股段10支撐在第2圖至第4圖未繪出的池底2上。在凸出的段落9上有一個缺口11，其中一個軸套12固定在缺口11內。(未繪出之)驅動軸4的自由端E是以可轉動的方式被支撐在軸套12內。一個傳感器13設置在軸套12上。在驅動軸4的自由端E上有一個滑動套筒14，這個滑動套筒14可以是由塑膠或金屬製成。製作滑動套筒14的材料的硬度較佳是小於製作軸套12之材料的硬度。軸套12通常是以金屬製成，尤其是以鋼鐵製成。滑動套筒14被 一個設置在驅動軸4之自由端E上的螺絲15或類似元件固定住。只要鬆開螺絲15，即可從驅動軸4之自由端E取下磨損的滑動套筒14，然後換上新的滑動套筒14。滑動套筒14較佳是以一種不導電材料或非磁性材料製成，例如以PBT、PTFE、PA6G、PA6、PA66、PA12G、PET、PEEK、POM或其他類似的塑膠製成。
第3圖及第4圖中的滑動套筒14帶有偵測元件，當偵測元件從傳感器13的附近通過，傳感器13可以偵測到這些偵測元件。例如可以用永久磁鐵16作為偵測元件。在這種情況下，滑動套筒14是以塑膠製成。可以將永久磁鐵16設置在塑膠內。
第5圖顯示一個通過第一測定裝置的斷面圖。有4個永久磁鐵16均勻的分佈在滑動套筒14的周圍。這些永久磁鐵16在滑動套筒14內分別位於距離外圍A的不同深度的位置。在本實施例中，傳感器13是一種磁性傳感器，尤其是一種霍爾傳感器。
第6圖顯示在所有的永久磁鐵16均存在於滑動套筒14內的情況下，傳感器13測得的第一個脈衝串。驅動軸4每轉動一圈會產生4個脈衝。
第7圖顯示第二個脈衝串。由於滑動套筒14磨損，此時最靠近外圍A的永久磁鐵16已經斷裂。在這種情況下，驅動軸4每轉動一圈僅產生3個脈衝。
在第8圖顯示的第三個脈衝串中，由於磨損程度變得更大，已經有兩個永久磁鐵16從滑動套筒14 斷裂出來。在這種情況下，每轉動一圈傳感器13僅產生兩個脈衝。
根據每一個時間單位或一個脈衝頻率的脈衝數，可以透過一個位於廢水池之外的顯示器顯示滑動套筒14的磨損狀態。此外，還可以根據脈衝頻率自動將驅動裝置1斷路，以避免驅動軸4的自由端E及/或軸套12損壞。
第9圖及第10圖顯示數據分析器AW及自動切斷驅動裝置之電路S的一個實施例。在第9圖顯示的數據分析器AW中，一個霍爾傳感器是經由接線柱0V及12V獲得測量電壓的供應。傳感器信號經由接線柱E1被測得。數據分析器AW經由接口A1及A2獲得一個電源電壓的供應，其中可以透過第一個S1將該電源電壓切斷。可以透過第二個開關S2將繼電器R復位。數據分析器AW可以根據脈衝頻率選擇繼電器R的開關位置。
第10圖顯示一個自動將驅動裝置1(未繪出)的馬達M斷路的電路S。在將繼電器R從開關位置11/12切換到開關位置11/14時，接觸器Q1會被打開。顯示燈P3及P4的任務是顯示接觸器Q1的開關工作狀態。除了顯示燈P3外，還可以另外安裝一個聲音信號器，或是可以用一個聲音信號器取代顯示燈P3，這個聲音信號器能夠顯示驅動裝置被自動斷路。
第11圖顯示一個通過第二種測定裝置的斷面圖。傳感器13是一種拉伸傳感器或彎曲傳感器。例如傳 感器可以是一種拉伸測量條帶或壓電彎曲傳感器。透過傳感器13可以根據驅動軸4的轉動角度測定軸套12的形狀變化量或振動。隨著滑動套筒14的磨損程度變大，在驅動軸4旋轉時，軸套12的形狀變化量或振動也會跟著變大。
第12圖顯示在滑動套筒14未磨損或幾乎未磨損的情況下，在整個轉動角度下的形狀變化量。
第13圖顯示在滑動套筒14磨損的情況下，軸套12在整個轉動角度下的形狀變化量。在這種情況下，形狀變化量的振幅大於一事先給定的極限值。當形狀變化量的振幅超出事先給定的極限值，就可以透過斷路信號的產生將驅動裝置1斷路。
第14圖顯示一個通過第三種測定裝置的斷面圖。在這種情況下，滑動套筒14具有一根觸針17，其中觸針17與金屬製的驅動軸4形成導電連接。例如，在這種情況下，滑動套筒14是以一種塑膠製成。在這種情況下，傳感器13僅作為一個簡單的電接點之用，其中這個電接點與同樣是以金屬製成的軸套12連接。透過簡單的電阻測量可以辨識出觸針17與軸套12接觸的狀態。這種信號同樣也可以被用來將驅動裝置1斷路。
A‧‧‧外圍
E‧‧‧自由端
10‧‧‧股段
12‧‧‧軸套
13‧‧‧傳感器
16‧‧‧永久磁鐵

Claims (11)

  1. 一種廢水攪動裝置，具有：一驅動裝置，其上具有在組裝完成後垂直向外延伸的一驅動軸；設置在該驅動軸上的一攪動體；一安全軸承，其中該驅動軸的一自由端是以可轉動的方式支撐在該安全軸承內；其特徵為：在該驅動軸的該自由端設有一滑動套筒，同時設有測定該滑動套筒之一磨損狀態的一裝置；其中測定該滑動套筒之該磨損狀態的該裝置具有設置在該安全軸承上的一傳感器，該傳感器是一磁場傳感器或一感應線圈，以及一個數據分析器(AW)，用以分析來自該傳感器的信號；及其中在該滑動套筒內設有可以被傳感器偵測到的至少一永久磁鐵。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的攪動裝置，其中該數據分析器具有一電路，該電路在測定到一事先給定的磨損狀態時，自動將該驅動裝置斷路。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的攪動裝置，其中測定該滑動套筒之該磨損狀態的該裝置具有一顯示器，用以顯示該數據分析器(AW)所計算出的一運轉狀態。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的攪動裝置，其中該運轉狀態是該 滑動套筒的該磨損狀態或一緊急斷路狀態。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的攪動裝置，其中該安全軸承具有將該滑動套筒環繞住的一軸套，且該傳感器是設置在該軸套上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的攪動裝置，其中該安全軸承具有將其固定在一廢水池之底面上的一止動裝置，且該軸套是以可鬆開的方式被固定在該止動裝置上。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的攪動裝置，其中該磁場傳感器是一舌簧開關或一霍爾傳感器。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的攪動裝置，其中在該滑動套筒內還設有分佈在該滑動套筒之周圍上的多個永久磁鐵。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的攪動裝置，其中該多個永久磁鐵均勻分佈在該滑動套筒的周圍。
  10. 如申請專利範圍第8或9項所述的攪動裝置，其中該多個永久磁鐵在該滑動套筒內分別設置在距離該滑動套筒之外圍的不同深度的位置。
  11. 如前述申請專利範圍第1項所述的攪動裝置，其中該攪動體的形狀為一雙曲面形。
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