DE1782429A1

DE1782429A1 - Anordnung zum Umsteuern der Axialbewegung von Schubboeden in Schubzentrifugen

Info

Publication number: DE1782429A1
Application number: DE19681782429
Authority: DE
Inventors: Karl Schultheiss
Original assignee: Escher Wyss GmbH
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1968-08-27
Filing date: 1968-08-27
Publication date: 1971-08-26
Also published as: JPS4928700B1; CH502128A; FR2016428A1; ES370917A1; NL6913050A

Description

798 Ravensburg

Escher Wyss Strasse Ravensburg, 23· Aug. 1968

Z 39 D

Anordnung zum Umsteuern der Axialbewegung von Schubböden in Schubzentrifugen.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Umsteuern der Axialbewegung von Schubböden in Schubzentrifujen. Anordnungen dieser Art sind in verschiedener /,usfüJirunkifcrrr. bekannt. Sie arbeiten in selteneren Fallen rein mechanisch, et ^:a indem die Drehbewegung eines Antriebsmotor^ mit Hilfe von Steuerscheiben, welche durch Wocken geführt v/erden in eine Axialbewegung umgesetzt wird. In den weitaus meisten Fällen bestehen sie jedoch aus einem hydraulisch beaufschlagten Zylinder, in dem ein Kolben axial Verschiebbar gelagert ist. Der über eine Kolbenstange mit dem Schubboden verbundene Kolben wird dabei mit Hilfe eines Vierwegeventiles wechselweise auf der einen oder anderen Seite mit Druckflüssigkeit beaufschlagt. Die Umsteuerung des Vierwegeventiles geschieht hierbei entv/eder mechanisch, beispielsweise über ein Gestänge, welches mit dem Schubboden gekoppelt ist oder auch rein hydraulisch durch entsprechende Steuerschieber, welche beim Erreichen ihrer Endlage automatisch die Druckflüssigkeit von der einen auf die andere Seite des Arbeitskolbens umlenken. Eine Vorrichtung dieser Art ist beispielsweise in der deutschen Patentschrift Wr. 821 478 beschrieben. Bei der dort dargestellten Ausführungsform ist es möglich, die Geschwindigkeit durch Drosselung des Arbeitsmittelstronies einzustellen und in gewissen Grenzen ist sogar eine Beeinflussung der Schubfolgefrequenz möglich, indem nämlich der Arbeitskolben in rückwärtiger Endstellung zeitlich regelbar angehalten werden kann.

Pie bekannten Vorrichtungen haben im Falle des rein mechanischen Aufbaues den Nachteil, dass sie einerseits infolge des erforderlichen Kupplungsgestänges räumlich unmittelbar an der

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Zentrifuge angeordnet werden müssen und dass sie andererseits überhaupt keine oder eine eehr geringfügige änderung der Betriebsweise, also der Schublänge sowie der Schubfolgefrequenz gestatten. Ausserdem ist es ungünstig, dass die gesamte Schubkraft über Teile geleitet v/erden muss, welche beim Betrieb fortwährend aufeinander gleiten. Hierdurch ist es erforderlich, diese Teile sehr stark zu dimensionieren und sie andererseits wegen des zu erwartenden Verschleisses leicht auswechselbar zu machen.

Die bekannten rein hydraulisch arbeitenden Umsteuereinrichtungen weisen diese Nachteile nicht auf. Sie sind aber im Aufbau ausserordentlich kompliziert und bereiten insbesondere dann Schwierigkeiten, wenn an die Vielfalt der Einstellmöglichkeiten besondere Anforderungen gestellt werden.

Bei diesem Stande der Technik besteht die Aufgabe, eine Anordnung zum Umsteuern der Axialbewegunr; von Schubböden in Schubzentrifugen anzugeben, welche bei möglichst einfachem Aufbau und unter Vermeidung jeglicher Mittel zur mechanischen Kraftübertragung eine völlig freizügige Einstellung sowohl der Schubweglänge wie auch insbesondere der Schubfolgefrequenz gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einer Anordnung der beschriebenen Art ausgegangen, die aus einem mit dem Schubboden über eine Stange oder dgl, fest verbundenen und in einem druckfesten 2yXttia*t> axial yers^ftiebbar angeordneten Kolben be· _J steht/sowi4 wenigstens einem Vierwege-Ventil, i*elches über' '^: Leitungen mit einer Druckflüssigkeitsquelle und einem Druckflüssigkeitssararaler verbunden ist und dessen Druckflussigkeitsabgabe- und -Aufnahmeieitung wechselweise auf den auf der einen und anderen Kolbenseite befindlichen Zylinderraum umschaltbar istevl^ie erfindungsgemässe Anordnung ist dadurch gekennäieiöhnet, -dass das Vierwegeventil ein an sich bekanntes elektromagnetisch umschaltbares Ventil ist, dessen Magnet-

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spulen gegebenenfalls über Schaltverstärker mit Schaltimpulsgebern verbunden sind, die im Hubbereich eines mit der Schubvorrichtung gekoppelten und mit dieser hin- und hergehenden Hubindikators angeordnet sind. Durch den erfindungsgemassen Austausch der mechanisch oder hydraulisch umgesteuerten Vlerwege-Ventile durch ein elektromagnetisch steuerbares, wird die erstrebte.Freizügigkeit in der Einstellung der Umsteueranordnung aufs einfachste erreicht. Hierbei können die an sich bekannten Vorteile hydraulischer Kraftübertragung beibehalten v/erden und es ist gleichzeitig r.tiglich, die Anordnung an einer geeigneten,, auch entfernten Stelle dor Schleuder anzubringen.

Bei einer Ausf iihrungsform der erfindungsgemassen Anordnung können die Schaltimpulsgeber elektrische Xontakte sein und der Hubindikator ein mechanischer Taster, der die Kontakte wechselweise öffnet und schliesst. Diese einfachste Ausführungsform der erfindungsgemässen Anordnung kann allerdings wegen der Kontaktbelastung nur bei verhültnisraässig kleinen Maschinen eingesetzt werden. Bei grösseren Maschinen ist es erforderlich, zwischen die Kontakte und die Arbeitsmagnetspulen geeignete Schaltverstärker* beispielsweise elektromagnetisch oder elektronisch arbeitende .Relais zu schalten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung "ird vorgeschlagen, anstelle mechanisch betätigter Kontakte Schutzgaskontakte zu verwenden, die mit Hilfe eines Dauermagneten ein- bzw. ausgeschaltet werden können. Der Dauermagnet ist dann der Hubindikator, der an der mit der Kolbenstange verbundenen und mit dieser hin- und hergehenden Indikatorstange befestigt ist. Derartige Schutzgaskontakte bestehen in der iiegel aus zwei Metallzungen, Vielehe in ein Röhrchen, meist aus Glas- oder Kunststoff eingeschmolzen sind und welche sich über einen geringen Spalt gegenüber stehen. Sobald die beiden Metallzungen in die N?Ihe eines magnetischen Feldes gebracht werden. legen sie sich aneinander und schliessen auf diese Weise den Kontakt, Das Röhrchen ist entweder evakuiert oder - in den

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meisten Fällen - mit einem inerten Gas,. etwa Helium, Argon oder dergl. gefüllt, so dass eine Oxydation der metallischen Zungenoberflächen ausgeschlossen ist.

In Weiterer Ausgestaltung der erfindungsgernassen Anordnung wird vorgeschlagen, dass die Schaltimpulsgeber vom Hubindikator kapazitiv oder induktiv beeinflussbare Glieder sind. Derartige Glieder sind bekannt und handelsüblich. Im Falle der kapazitiven Beeinflussung bestehen sie beispielsweise aus zwei nebeneinander angeordnete Metallelektroden, die jeweils mit den Polen einer Hochfrequenzspannungsquelle verbunden sind oder Teile der Kapazität eines Schwingkreises bilden» Die Kapazität der beiden Elektroden ist gering. Werden sie jedoch von einer dritten metallischen Elektrode berührungslos überbrückt* so steigt die Kapazität an, was entweder* zu einer Vergrösserung des Hochfrequenzstromes oder zur Verstimmung des Schwingkreises, an den die beiden Elektroden angeschlossen sind, führt. Beide Änderungen können zur Auslösung eines Schaltimpulses und damit zur hier angestrebten Umsteuerung der Axialbewegung ausgenützt werden.

Falls als Schaltimpulsgeber ein induktiv beeinflussbares Glied verwendet werden soll, so kann hierzu eine Spule herangezogen werden, deren Induktivität beispielsweise dadurch verändert wird, dass ein Hubindikator wechselweise in die Spule eingetaucht und aus dieser entfernt x/ird, der aus einem Werkstoff mit grosser Permeabilität, beispielsweise aus einem geeigneten weichmagnetischen Ferrit oder dgl. besteht. Auch derartige Vorrichtungen sind bekannt und handelsüblich.

Weiter können als Sehaltimpulsgeber Glieder verwendet werden, die durch optische, elektromagnetische oder radioaktive Strahlung beeinflussbar sind. Als Hubindikator dienen in diesem Fall entsprechende Strahler, also beispielsweise eine kleine Lichtquelle, ein kleiner Betastrahler, eine Neutronenquelle oder dgl.

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Die erfindungsgemässe Anordnung gestattet es, die Hubweglänge auf einfache Heise zu ändern. Hierzu wird vorgeschlagen, dass der Abstand der beiden Schaltimpulsgeber in Achsrichtung der Bewegung des Hubindikators einstellbar ist.

Zur einstellbaren Verzögerung der Hubbewegung wird vorgeschlagen., an sich bekannte Verzögerungsglieder, beispielsweise elektronischer Art, in die Schaltverstärker mit einzubauen bzw. zwischen Schaltverstärker und Arbeitsmagnetspulen der" Umschaltvorriehtung zu schalten.

Beim praktischen Aufbau von Vorrichtungen der erfindungsgemässen Art hat es sich gezeigt, dass es insbesondere bei grösseren Maschinen vorteilhaft sein kann, das hydraulische Vierwege-Ventil, welches die Druckflüssigkeit auf die eine oder andere Seite des Arbeitskolbens leitet, nicht unmittelbar mit Hilfe von'Magnetspulen zu verstellen, sondern diesem Ventil ein kleineres hydraulisches Steuerventil vorzuschalten. Hierdurch ist es möglich, die von den Magnetspulen zu bewegende Masse zu klein zu halten, wodurch grössere Schaltfrequenzen exakt eingehalten werden können. Weiter ist es bei einer derartigen Anordnung aber auch möglich, durch stufenweise Verstellung der Steuerglieder des Vorventiles eine mehr oder weniger starke Drosselung des Stromes der Druckflüssigkeit einzustellen, wodurch es gelingt, auch die Hubgeschwindigkeit elektrisch zu steuern, ohne dass Eingriffe von Hand in die Anlage erforderlich sind. '

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung ist der Aufbau und die Schaltung der vorgeschlagenen Anordnung schematisch wiedergegeben.

Die mit dem nicht dargestellten Schubboden der Zentrifuge verbundene Kolbenstange 1 trägt, beispielsweise an ihrem Ende 2 oder an einer anderen geeigneten Stelle den ringplattenförmig

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ausgestalteten Arbeitskolben 3· Dieser Arbeitskolben ist im Arbeitszylinder k axial verschiebbar gelagert und er ist an seinen Rändern mit Randverstärkungen 5 ausgestattet, die derart geformt sind, dass beiderseits des Arbeitskolbens Druckmittelräume 6 und 7 entstehen. Diese Druckmittelräume werden abwechselnd mit Druckflüssigkeit gefüllt, wobei jeweils der nicht unter Druck stehende Raum über leitungen mit einem Sammelbehälter 8 verbunden ist. Hierdurch wird in bekannter Weise erreicht, dass der ArbeitsLolben 3 die gewünschte Hubbewegung ausführt.

Die Druckflüssigkeit wird mit Hilfe einer nicht dargestellten Pumpe dem Sammelbehälter 8 entnommen und über die Druckleitung 9 dem Vierwege-Ventil zugeführt. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel mit an sich bekannte:¹ Vierwegeventil mit .Vorsteuerung dargestellt. Die Vorsteuereinheit ist insgesamt mit 10 und die Hauptsteuereinheit mit 11 bezeichnet. Beide Einheiten 10 und 11 bestehen im v/esentlichen aus den Steuerschiebern 12 und 13» von denen der Vorsteuerschieber 12 mit Schubstangen 14; 15 verbunden ist, auf denen Kerne 16; 1? aus magnetisierbarer)! Werkstoff angeordnet sind. Die Schubstangen sind von Magnetspulen 18; 19 umgeben, wobei die Spulen und die Kerne so gegenseitig angeordnet sind, dass beim Durchleiten eines elektrischen Stromes durch, eine der beiden Magnetspulen der jeweils zugehörende Kern mitsamt der entsprechenden Schubstange in das Innere der Magnetspule eingezogen wird. Hierdurch wird dann auch der Steuerschieber 12 in die gezeichnete linke oder in die nicht dargestellte rechte Anschlagstellung gebracht.

Die Magnetspule 18 ist über Leitungen 20 mit dem einen Ausgang des Schaltverstärkers 21 und die Magnetspule 19 über Leitungen 22 mit dem anderen Ausgang des Schaltverstärkers verbunden. Der Eingang des Schaltverstärkers 21 steht über Leitungen 23; 2Λ mit den Schaltimpulsgebern 25; 26 in Verbindung. Vor ihnen ist in geeigneter Weise der Hubindikator

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angeordnet, der über eine Hubstange 28 mit der Kolbenstange 1 verbunden ist. Er ist derart gelagert, dass er die Hin- und Herbewegung der- Kolbenstange 1 mitmachen kann.

Der Steuerschieber Vy der Hauptsteuereinheit 11 wird hydraulisch in die gezeichnete rechte oder in die nicht gezeichnete linke Anschlagstellung verschoben. Hierzu weist er Steuerkolben 29;30 auf, die Druckmittelräüme 31; 32 im Gehäuse 33 abgrenzen, wobei diese Druckmittelräume über Leitungen 3^ bzw. 35 mit der Vorsteuereinheit 10 verbunden sind.

Befindet sich der Vorsteuerschieber 12 in der gezeichneten Lage, ist also die Magnetspule 19 über die Leitungen 22 eingeschaltet so gelangt Druckflüssigkeit über die Leitung 9 in den Druckmitteleintrittsraum 36 der Vorsteuereinheit 10. Von hier aus gelangt die Druckflüssigkeit über die Leitung J>k in den Raum 31 der Hauptsteuereinheit 11 und drückt den Hauptsteuerschieber 13 in die gezeichnete rechte Lage. Die auf dem Hauptsteuerschieber angeordneten Steuerkolben 37; 38 bewirken nun, dass Druckflüssigkeit von der Leitung 9 auch in den Druckmitteleintrittsraum 39 der Hauptsteuereinheit 11 eintreten kann und von dort über die Leitung 4o und den Ringraum 4l in die Innenbohrung 42 der Kolbenstange 1 gelangt. Aus der Leitung 42 tritt die' Druckflüssigkeit durch die Bohrung 43 in den Hubraum 6 ein.

Dies hat zur Folge, dass der Arbeitskolben 3, durch die Druckflüssigkeit bewegt, aus der gezeichneten linken Anschlagstellung in die nicht gezeichnete rechte gedrückt wird. Die im Räume 7 vorhandene Flüssigkeit gelangt über den Kanal 44 in den Ringraum 45 und von dort durch die Leitung 46, den Ringraum 47 sowie die Leitung 48 in den Sammelbehälter 8. Sobald der Arbeitskolben 3 seine neue Endlage eingenommen hat, ist auch der Hubindikat^r 27 vor den Schaltimpulsgeber 26 gerückt. Er ruft dort einen neuen Schaltimpuls hervor, der über den Schaltimpulsgeber 21 zur Magnetspule l8 gelangt.

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Diese Spule wird nun erregt, so dass der Magnetkern 16 in die Spule hineingezogen wird. Gleichzeitig wird die Erregung der Magnetspule 19 ausgeschaltet, so dass der gesamte Vorsteuerschieber 12 aus der gezeichneten linken in die nicht gezeichnete rechte Anschlagstellung gerückt wird. In diesem Fall kann Druckflüssigkeit aus der Leitung 9 über die Leitung 55 in den Druckraum 32 gelangen und den Hauptsteuerschieber aus der gezeichneten rechten Anschlagstellung in die nicht gezeichnete linke Anschlagstellung drücken. Die im Räume vorhandene Druckflüssigkeit kann nun über die Leitung 34 in den Ringraum 49 und von dort über die Leitung 50 in den Sammelbehälter 8 zurückfHessen. Nachdem der Hauptsteuer- W schieber 13 seine neue Lage eingenommen hat, kann Druckflüssigkeit aus der Leitung 9 in den Ringraum 39*gelangen und von dort über die Leitung 46, den Ringraum 45 und die Leitung 44 schliesslich in den Druckmittelraum 7· Dort wirkt sie auf die andere Seite des Arbeitskolbens 3 ein und drückt diesen wieder in die linke Lage zurück. Das Spiel wiederholt sich so fort, wobei die Hubfrequenz durch Verzögerungsglieder beeinflusst werden kann, die in den Schaltverstärker 21 eingebaut sind.

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Claims

- 9 - , · ■:.■■_ P a tentansprüche

1. Anordnung zum Umsteuern der Axialbewegung von .Schuhboden in ochubzentrifunxm,

bestehend aus einem mit dem üchubboden aber eine Stange oder dgl. fest verbundenen und in einem druckfesten Zylinder axial verschiebbar angeordneten Kolben, sowie wenigstens einem Vierwege-Ventil, welches über Leitungen mit einer Druckflüssigkeitsquelle und einem Druckflüssigkeitssammler verbunden ist und dessen Druckflüssigkeitsabgabe- und -Aufnahmeleitung wechselweise auf den auf der einen und anderen Kolbenseite befindlichen Zylinderraum umschaltbar ist.,
dadurch gekennzeichnet,

dass das Vierwege-Ventil ein an sich bekanntes elektromagnetisch umschaltbares Ventil ist, dessen Magnetspulen (18; 19) gegebenenfalls über Schaltverstärker (21) mit Schaltimpulsgebern (25; 26) verbunden sind, die im Hubbereich eines mit der Schubvorrichtung gekoppelten und mit dieser hin- und hergehenden Hubindikators (27) angeordnet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

dass das elektromagnetisch uinschaltbaro Vierwege-Ventil in an sich bekannter Weise als Vorsteuerventil einem hydraulisch umschaltbaren Viervjege-Ventil vorgeschaltet ist und beide Ventile (10; 11) an die gleiche Druckflüssigkeitsquolle angeschlossen sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

dass die Schaltimpulsgeber (25; 26) elektrische Kontakte sind und der Hubindikator (27) ein mechanischer Taster ist, der die Kontakte (25; 26) wechselweise öffnet und schliesst.

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4. Anordnung nach Anspruch j5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltimpulsgeber (25; 26) magnetisch zu betätigende Schutzgaskontakte sind und der Hubindikator (27) ein Dauermagnet ist.

5· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltimpulsgeber (25; 26) vom Hubindikator (27) kapazitiv oder Induktiv beeinflussbare Glieder sind*

6. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltimpulsgeber (25; 26) durch optische, elektromagnetische oder radioaktive Strahlung beeinflussbare Glieder sind und der Hubindikator (27) ein entsprechender Strahler ist.

7· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der beiden Schaltimpulsgeber (25; 26) in Achsrichtung der Bewegung des Hubindikators (27) einstellbar ist.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltverstärker (21) ein elektromagnetisches Relais ist.

9· Anordnung nach Anspruch 1, · dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltverstärker (21) ein elektronischer Verstärker ist ν

10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltverstärker (21) vorzugsweise getrennt für jede Bewegungsrichtung einstellbare Verzögerungsglieder aufweist .

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