DE102007042488A1

DE102007042488A1 - Separator for use in centrifuge rotor of electrical asynchronous motor, has damping unit with magneto-rheological or electro-rheological absorber that is coupled with vertical output shaft of rotor of electrical motor

Info

Publication number: DE102007042488A1
Application number: DE200710042488
Authority: DE
Inventors: The Bao Nguyen
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-03-12

Abstract

The separator has a centrifuge rotor (1) with a vertical rotational axis (A), where the centrifuge rotor is supported in a machine frame (2) in a rotatable manner. A drive device has an electrical motor (3) with a stator (4) and a rotor (7) with a vertical output shaft (8) that is connected with the rotational axis of the centrifuge rotor. A damping unit (13) is coupled with the rotor for absorbing unbalances and oscillations. The damping unit has a magneto-rheological or electro-rheological absorber (14) that is coupled with the output shaft of the rotor.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft einen Separator mit einer Zentrifugentrommel mit vertikaler Drehachse, welche drehbar in einem Maschinengestell gelagert ist, und mit einer Antriebsvorrichtung, bestehend aus einem elektrischen Motor mit einem Stator sowie mit einem Rotor mit einer vertikalen Abtriebswelle, welche mit der Drehachse der Zentrifugentrommel verbunden ist, wobei ein Dämpfungselement zur Dämpfung von Unwuchten und Schwingungen mit dem Rotor verbunden ist.The The invention relates to a separator with a centrifuge drum with a vertical axis of rotation, which rotates in a machine frame is stored, and with a drive device consisting of a electric motor with a stator and with a rotor with a vertical output shaft, which coincides with the axis of rotation of the centrifuge drum is connected, wherein a damping element for damping unbalance and vibration is connected to the rotor.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Separatoren, insbesondere solche, bei denen die zu separierende Massen mit einem Gewicht von 1000 kg bis 1500 kg in einer Zentrifugentrommel beschleunigt werden, sind üblicherweise von der Abtriebswelle eines elektrischen Asynchronmotors direkt antreibbar. Derartige Separatoren stellen grundsätzlich ein rotierendes System dar, das durch Unwucht- und Prozesskräfte zumindest in Teilbetriebsbereichen schwingungsbehaftet arbeitet. Die Unwuchtkräfte können hierbei durch den elektrischen Motor selbst erzeugt werden, beispielsweise durch eine Unwucht durch Luftspaltänderungen zwischen Rotor und Stator, die zu unterschiedlichen Anziehungskräften und somit Schwingungen führen, durch eine Massenunwucht der Rotor-Welle-Lager-Einheit oder durch thermische Unwuchtänderungen. Die Unwuchten können aber auch durch die Zentrifugentrommel bzw. deren Befüllgut entstehen, beispielsweise durch die ungleichmäßig verteilte Massen in den verschiedenen Betriebszuständen, durch Massenunwucht der Zentrifugentrommel oder durch andere Faktoren.separators, in particular those in which the masses to be separated with a Weight of 1000 kg to 1500 kg accelerated in a centrifuge drum are usually from the output shaft of a electric asynchronous motor can be driven directly. Such separators basically represent a rotating system that through Imbalance and process forces, at least in sub-operating areas vibrating works. The imbalance forces can be generated by the electric motor itself, for example due to an imbalance due to air gap changes between the rotor and Stator leading to different attractions and thus cause vibrations, by a mass imbalance the rotor shaft bearing unit or by thermal imbalance changes. But the imbalances can also through the centrifuge drum or their filling arise, for example by the unevenly distributed masses in the different Operating conditions, by mass imbalance of the centrifuge drum or by other factors.

Da solche Zentrifugenschwingungen die Qualität der zu separierenden Stoffe bzw. den Separationsgrad direkt und ungünstig beeinflussen können, sind Maßnahmen zur Reduzierung derselben über Unwuchtkompensation bzw. Dämpfung zu treffen. Üblicherweise ist der Stator des Motors elastisch über elastomere Isolationselemente, Silentblöcke oder dergleichen am Maschinengehäuse aufgehängt. Diese elastische Aufhängung ist notwendig, da im Anlauf- bzw. auch im Abschaltbetrieb das System durch zumindest einen Resonanzbereich gefahren der Anlage werden muss. Im Normalbetriebszustand ist das System in der Lage sich selbst zu zentrieren. Jedoch kann es in diesem selbstzentrierten Zustand durch das Ablassen von separiertem Füllgut aus der Zentrifuge zu Unwuchtschwingungen kommen, die zu Verschiebungen bzw. Verkippungen der Zentrifugentrommel um deren Rotationsachse in X- und Y-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems führen.There such centrifuge vibrations the quality of the to be separated Substances or the degree of separation directly and unfavorably influence are measures to reduce the same over Unbalance compensation or damping to take. Usually the stator of the motor is elastic over elastomeric insulation elements, Silent blocks or the like on the machine housing suspended. This elastic suspension is necessary because during startup or shutdown, the system by at least a resonance area driven the plant must be. In normal operating condition the system is able to center itself. However, you can it in this self-centered state by draining separated Contents from the centrifuge come to imbalance vibrations, to the shifts or tilting of the centrifuge drum order its axis of rotation in the X and Y directions of a Cartesian coordinate system to lead.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, derartige Unwuchtschwingungen insbesondere bei Ablassvorgängen gezielt zu dämpfen. So ist aus der DE 43 14 440 C1 ein Zentrifugalseparator mit Schwerstanlauf und einem feststehenden Gehäuse mit fest verbundenen Ableitorganen sowie einer im Gehäuse rotierenden Trommel bekannt, bei der die Trommel mit einer vertikalen Antriebsspindel fest verbunden ist, die durch einen Motor mit einer Schwerstanlaufsteuerung direkt angetrieben wird und in einem Lagersystem gelagert ist, das die radial und axi al wirkenden Kräfte des rotierenden Systems, bestehend aus der Antriebsspindel, der Trommel und dem Rotor des Motors, aufnimmt. Das rotierende System dieses Zentrifugalseparators, bestehend aus der Trommel, der Antriebsspindel und dem Rotor des Motors, ist in seinem Lagersystem unelastisch ausgebildet und bildet mit dem Stator des Motors und einer zwischen dem Stator des Motors und der Trommel angeordneten Lagerbrücke, die starr mit dem Stator des Motors verbunden ist, eine bauliche und schwingungstechnische Einheit, die über die Lagerbrücke axial und radial unter Berücksichtigung des Masseschwerpunktes mit dem Gehäuse des Zentrifugalseparators elastisch verbunden ist. Dabei sind die elastischen Elemente, die die radialen und axialen Kräfte zwischen dem Gehäuse des Zentrifugalseparators und der Lagerbrücke aufnehmen, tangential auf dem Kreis um den Masseschwerpunkt der baulichen schwingungstechnischen Einheit so angeordnet, dass eine der Wirkungslinien der Rückstellkräfte durch den Masseschwerpunkt der baulichen schwingungstechnischen Einheit verläuft.It has already been proposed to attenuate specifically such unbalance vibrations, in particular during discharge operations. So is out of the DE 43 14 440 C1 a Zentrifugalseparator with heavy starting and a fixed housing with firmly connected Ableitorganen and a rotating drum in the housing, in which the drum is fixedly connected to a vertical drive spindle, which is directly driven by a motor with a Schwerstanlaufsteuerung and stored in a storage system, the the radial and axi al acting forces of the rotating system, consisting of the drive spindle, the drum and the rotor of the engine, receives. The rotating system of this centrifugal separator, consisting of the drum, the drive spindle and the rotor of the motor, is inelastic in its bearing system and forms with the stator of the motor and arranged between the stator of the motor and the drum bearing bridge, rigid with the stator is connected to the engine, a structural and vibration engineering unit, which is connected via the bearing bridge axially and radially, taking into account the center of gravity with the housing of the centrifugal separator elastically. The elastic elements which receive the radial and axial forces between the housing of the centrifugal separator and the bearing bridge are arranged tangentially on the circle around the center of gravity of the structural vibration unit such that one of the lines of action of the restoring forces passes through the center of mass of the structural vibration control unit ,

Aus der DE 20 2006 009 272 U1 ist ein weiterer elektromotorisch antreibbarer Separator bekannt, bei welchem eine Magnetkupplung vorgesehen ist, welche zur Drehmomentübertragung dient.From the DE 20 2006 009 272 U1 is another electric motor drivable separator known in which a magnetic coupling is provided, which serves for torque transmission.

Aus der DE 88 10 473 U1 ist schließlich ein Separator bekannt, bei dem eine Antriebswelle der Zentrifugentrommel in einer Nabe wälzgelagert ist und die Nabe selbst über wenigstens zwei Niederfrequenzdämpfer mit einem feststehenden Rahmen verbunden ist. Gemäß einer in dieser Druckschrift erwähnten speziellen Ausführungsform können anstelle der Niederfrequenzdämpfer auch einstellbare hydraulische Dämpfer verwendet werden.From the DE 88 10 473 U1 Finally, a separator is known in which a drive shaft of the centrifuge drum is roller-mounted in a hub and the hub itself is connected via at least two low-frequency damper with a fixed frame. According to a specific embodiment mentioned in this document, adjustable hydraulic dampers may also be used instead of the low-frequency dampers.

Allen zuvor genannten Separatoren ist gemein, dass sich Unwuchten insbesondere beim Ablassen von separiertem Füllgut nur ungenügend oder mit einem hohen Aufwand dämpfen lassen.all Separators mentioned above have in common that imbalances in particular when draining separated contents only insufficient or let it steam at a high cost.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Separator zu schaffen, welcher die geschilderten Nachteile beseitigt. Insbesondere soll ein gattungsgemäßer Separator dahingehend verbessert werden, dass Unwuchten auf einfache und wirkungsvolle Weise gedämpft werden können.The invention is therefore an object of the invention to provide a separator which eliminates the disadvantages. In particular, a generic separator is verbes to the effect that imbalances can be dampened in a simple and effective way.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die gestellte Aufgabe dadurch lösen lässt, dass die Abtriebswelle des Motors so direkt wie möglich in Wirkverbindung mit wenigstens einem magnetorheologischen oder elektrorheologischen Dämpfer steht.Of the Invention is based on the finding that the asked Solve task by that the output shaft the engine as directly as possible in operative connection with at least one magnetorheological or electrorheological one Damper stands.

Die Erfindung geht daher gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs aus von einem Separator mit einer Zentrifugentrommel mit vertikaler Drehachse, welche drehbar in einem Maschinengestell gelagert ist, und mit einer Antriebsvorrichtung, bestehend aus einem elektrischen Motor mit einem Stator sowie einem Rotor mit einer vertikalen Abtriebswelle, welche mit der Drehachse der Zentrifugentrommel verbunden ist, wobei ein Dämpfungselement zur Dämpfung von Unwuchten und Schwingungen mit dem Rotor verbunden ist. Zudem ist vorgesehen, dass das Dämpfungselement wenigstens einen magnetorheologischen oder elektrorheologischen Dämpfer aufweist, welcher mit der Abtriebswelle des Rotors gekoppelt ist.The Invention is therefore according to the features of the main claim from a separator with a centrifuge drum with vertical Rotary axis, which is rotatably mounted in a machine frame, and with a drive device consisting of an electric Motor with a stator and a rotor with a vertical output shaft, which is connected to the axis of rotation of the centrifuge drum, wherein a damping element for damping imbalances and vibrations is connected to the rotor. It is also planned that the damping element at least one magnetorheological or electrorheological damper, which with the output shaft of the rotor is coupled.

Durch diesen Aufbau wird vorteilhaft erreicht, dass das Dämpfungselement hinsichtlich seiner Dämpfungseigenschaften gezielt angesteuert werden kann, indem es nur dann und nur in dem Umfang wirksam wird, wie eine Dämpfung notwendig ist.By This structure is advantageously achieved that the damping element targeted in terms of its damping properties by acting only if and only to the extent that it is how a damping is necessary.

Im Normalbetriebszustand ist das Dämpfungselement dagegen ohne Dämpfungsfunktion, so dass der Dämpfer im Normalbetrieb keine störenden Einflüsse, wie Reibungsverluste oder dergleichen, auf den Separator bzw. seinen Antrieb ausübt.in the Normal operating state is the damping element against it without damping function, so that the damper in Normal operation no disturbing influences, such as friction losses or the like, exerts on the separator or its drive.

Mit Hilfe des elektrorheologischen oder elektrorheologischen Dämpfers wird im Betrieb des Separators dieser betriebssituationsbezogen schwingungssteif oder in Grenzen regelungstechnisch schwingungsweich gelagert. Die Abtriebswelle des Antriebsmotors kann dabei in einer betriebsbedingten und für den Separatorbetrieb vorteilhaften Drehlage durch den oder die elektrorheologischen oder elektrorheologischen Dämpfer sozusagen festgehalten werden.With Help of electrorheological or electrorheological damper During operation of the separator, this is related to the operating situation Vibration-resistant or, in terms of control technology, vibration-soft stored. The output shaft of the drive motor can in one operational and advantageous for separator operation rotational position by the electrorheological or electrorheological Damper are held so to speak.

An sich sind elektrorheologische oder elektrorheologische Dämpfer bekannt, beispielsweise aus der DE 103 52 176 A1 und der DE 10 2004 043 281 A1 . Das Wirkprinzip eines elektrorheologische und/oder elektrorheologische Dampfers basiert auf der Polarisierbarkeit von Partikeln, die in einer nicht leitenden Basisflüssigkeit dispergiert sind. Unter dem Einfluss eines vergleichsweise starken elektrischen Feldes findet eine Polarisation dieser Partikel statt, die sich in einer Änderung des rheologischen Verhaltens der Flüssigkeit widerspiegelt. Hierbei verhält sich eine elektrorheologische oder elektrorheologische Flüssigkeit ohne Feldeinfluss wie eine newtonsche Flüssigkeit. Unter Feldeinfluss verändert sich das Fließverhalten hin zu einem plastischen Körper. Dies bedeutet, dass sich die Flüssigkeit unterhalb einer kritischen Schubspannung wie ein Festkörper verhält und bei Überschreiten dieser kritischen Schubspannung Flüssigkeitscharakter aufweist.In itself, electrorheological or electrorheological dampers are known, for example from the DE 103 52 176 A1 and the DE 10 2004 043 281 A1 , The operating principle of an electrorheological and / or electrorheological steamer is based on the polarizability of particles dispersed in a non-conductive base liquid. Under the influence of a comparatively strong electric field, a polarization of these particles takes place, which is reflected in a change in the rheological behavior of the liquid. An electrorheological or electrorheological fluid behaves like a Newtonian fluid without field influence. Under field influence, the flow behavior changes to a plastic body. This means that the liquid behaves like a solid below a critical shear stress and has a liquid character when this critical shear stress is exceeded.

Die elektrorheologischen oder elektrorheologischen Dämpfer können sowohl durch eine einfache Steuerung als auch über eine Regelung bestätigt werden. Als Steuer- oder Regelgröße können die Motordrehzahl und/oder die Verschiebung/Verkippung der Drehachse des Separators dienen, während als Bezugpunkt das Maschinengestell dienen kann.The electrorheological or electrorheological damper can be controlled both by a simple control as well a rule be confirmed. As a controlled or controlled variable may be the engine speed and / or the displacement / tilt of the Rotary axis of the separator serve while as a reference point The machine frame can serve.

Durch einen Ablassvorgang am Separator, bei dem ein Teil des separierten Füllguts aus dem Separator entfernt wird, wird die Betriebsdrehzahl des Separators auf Werte oberhalb oder unterhalb einer Nenndrehzahl verändert, welches zu Unwuchten führen kann. Liegt die Separatordrehzahl während eines solchen Ablassvorgangs innerhalb eines Drehzahl-Tolleranzbandes um die Nenndrehzahl des Separators, so sind die magnetorheologischen oder elektrorheologischen Dämpfer aktiviert. Dadurch wird die Antriebswelle besonders festgehalten bzw. besonders steif gelagert. Sinkt jedoch die Drehzahl des Separators unter einen unteren Grenzwert eines solchen Drehzahl-Tolleranzbandes, so werden die magnetorheologischen oder elektrorheologischen Dämpfer abgeschaltet. Dies hat zur Folge, dass die Dämpfer aufgrund der nun vorliegenden Flüssigkeitsphase ihrer elektrorheologische oder elektrorheologische Flüssigkeit ein vergleichsweise weiches Dämpfungsverhalten aufweisen. Die elektrische Spannung und die elektrische bzw. magnetische Feldstärke, und somit die Viskosität der rheologischen Fluide innerhalb des jeweiligen magnetorheologischen oder elektrorheologischen Dämpfers, können auf einfache Weise in Abhängigkeit von der radialen Verschiebung und Verkippung der Drehachse des Separators gesteuert und/oder geregelt werden. Diese Verschiebung und Verkippung kann dabei mittels mindestens zweier Beschleunigungssensoren oder mittels Wegsensoren gemessen werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Dämpfungselements als magnetorheologische oder elektrorheologischen Dämpfer ist darin zu sehen, dass bereist bestehende Separatoren auf einfachste Weise mit solchen Dämpfern nachgerüstet werden können.By a discharge operation on the separator, in which a part of the separated Contents is removed from the separator, the operating speed of the separator to values above or below a rated speed changed, which can lead to imbalances. Lies the separator speed during such exhaust operation within a speed Tolleranzbandes to the rated speed of Separators, so are the magnetorheological or electrorheological Damper activated. This makes the drive shaft special held or stored particularly stiff. However, the speed drops the separator below a lower limit of such speed Tolleranzbandes, so are the magnetorheological or electrorheological dampers off. As a result, the damper due the now present liquid phase of their electrorheological or electrorheological fluid a comparatively have soft damping behavior. The electrical voltage and the electric or magnetic field strength, and thus the viscosity of the rheological fluids within the respective magnetorheological or electrorheological damper, can easily depend on the radial displacement and tilting of the axis of rotation of the separator controlled and / or regulated. This shift and tilt can by means of at least two acceleration sensors or be measured by means of displacement sensors. Another advantage of the invention Design of the damping element as a magnetorheological or electrorheological damper is to be seen in that travels existing separators in the simplest way with such Dampers can be retrofitted.

Außerdem ist bevorzugt vorgesehen, dass der magnetorheologische oder elektrorheologische Dämpfer aus einem Zylindergehäuse und einem axial im Zylindergehäuse verschiebbar gelagerten Kolben besteht, welcher mit einer Kolbenstange verbunden ist, und welcher das Zylindergehäuse in zwei volumenveränderliche Arbeitskammern unterteilt, die mit einer magnetorheologischen oder elektrorheologischen Flüssigkeit als Druckmittel gefüllt sind.In addition, it is preferably provided that the magnetorheological or electrorheological damper consists of a cylinder housing and an axially displaceably mounted in the cylinder housing piston which verbun with a piston rod is, and which divides the cylinder housing into two variable-volume working chambers, which are filled with a magnetorheological or electrorheological fluid as a pressure medium.

In einer praktischen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Zylindergehäuse ortsfest mit dem Maschinengestell verbunden ist. Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kolbenstange an ihrem freien Ende ein Befestigungsauge aufweist.In a practical development can be provided that the cylinder housing is fixedly connected to the machine frame. Another embodiment The invention provides that the piston rod at its free end having a fastening eye.

Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung vorzusehen, dass ein Innenring eines Wälzlagers konzentrisch um die Abtriebswelle des Rotors der elektrischen Antriebsmaschine angeordnet und mit dieser kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist. In einer besonders praktischen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das freie Ende der Kolbenstange mit dem Außenring des Wälzlagers verbunden ist.As well It is within the scope of the invention to provide that an inner ring a rolling bearing concentrically around the output shaft of the Rotor of the electric drive machine arranged and with this positively and / or positively connected. In a special Practical development of the invention is provided that the free end of the piston rod with the outer ring of the rolling bearing connected is.

Besonders vorteilhaft ist ebenso eine Ausgestaltung der Erfindung, die sich dadurch auszeichnet, dass wenigstens zwei, vorzugsweise vier kreuzweise angeordnete, magnetorheologische oder elektrorheologische Dämpfer mit dem Wälzlager der Abtriebswelle des Rotors verbunden sind.Especially Also advantageous is an embodiment of the invention, which is characterized in that at least two, preferably four crosswise arranged, magnetorheological or electrorheological damper with the rolling bearing of the output shaft of the rotor are connected.

Ebenso praktisch ist eine Weiterbildung der Erfindung, bei welcher vorgesehen ist, dass der Separator mit einer elektronischen Sensor- und Steuereinrichtung verbunden ist, welche Lageänderungen der Abtriebswelle erfasst und entsprechend der gewonnenen Signale das jeweilige Dämpfungselement steuert, wobei je nach Winkellage der Abtriebswelle die magnetorheologische oder elektrorheologische Flüssigkeit des magnetorheologischen oder elektrorheologischen Dämpfers einem elektrischen Feld ausgesetzt ist, das je nach Stärke die Fließfähigkeit der Flüssigkeit des Dämpfers verändert.As well Practical is a development of the invention, in which provided is that the separator with an electronic sensor and control device is connected, which changes in position of the output shaft detected and according to the signals obtained controls the respective damping element, depending on the angular position of the output shaft, the magnetorheological or electrorheological fluid of the magnetorheological or electrorheological damper an electric field depending on the strength of the flow changed the liquid of the damper.

Besonders vorteilhaft ist schließlich eine Ausgestaltung der Erfindung, die sich dadurch auszeichnet, dass die elektronische Sensor- und Steuereinrichtung wenigstens zwei Beschleunigungssensoren oder Wegsensoren zur Erfassung von Lageveränderungen der Abtriebswelle aufweist.Especially finally advantageous is an embodiment of the invention, which is characterized by the fact that the electronic sensor and Control device at least two acceleration sensors or displacement sensors to detect changes in position of the output shaft.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Separators wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:A preferred embodiment of the invention formed Separators will be described below with reference to the attached Drawings explained in more detail. Showing:

1 einen Längsschnitt durch einen Separator gemäß der Erfindung in Teilansicht; 1 a longitudinal section through a separator according to the invention in partial view;

2 einen Querschnitt entlang einer Linie A-A durch den Separator gemäß 1. 2 a cross section along a line AA through the separator according to 1 ,

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description the drawings

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines nur teilweise dargestellten Separators 1 im Längsschnitt dargestellt. Die das zu separierende Füllgut, beispielsweise ein Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch, aufnehmende Zentrifugentrommel ist hier nicht gezeigt, jedoch deren Schwerpunkt 12 markiert.In 1 is an embodiment of a separator shown only partially 1 shown in longitudinal section. The product to be separated, such as a solid-liquid mixture, receiving centrifuge drum is not shown here, but the focus 12 marked.

Der Separator 1 weist ein ortsfestes Maschinengestell 2 auf, in welchem eine Antriebsvorrichtung in Form eines Elektromotors 3 gelagert ist. Bei dem Elektromotor 3 handelt es sich um einen Asynchronmotor in an sich bekannter Bauart. Der Elektromotor 3 weist einen Stator 4 auf, welcher gleichzeitig als Kühlgehäuse dient. Der Stator 4 ist über zumindest zwei schwingungsisolierende Isolierelemente 5 und 6 im Maschinengehäuse 2 gelagert, wobei das Isolierelement 5 eine radiale Auslenkung und das Isolierelement 6 eine axiale Auflastung verhindert oder zumindest stark einschränkt.The separator 1 has a stationary machine frame 2 in which a drive device in the form of an electric motor 3 is stored. At the electric motor 3 it is an asynchronous motor of a known type. The electric motor 3 has a stator 4 on, which also serves as a cooling housing. The stator 4 is over at least two vibration isolation insulating 5 and 6 in the machine housing 2 stored, wherein the insulating element 5 a radial deflection and the insulating element 6 prevents axial load or at least severely restricts.

Innerhalb des Stators 4 ist der nur angedeutete Rotor 7 drehbar gelagert, dessen Abtriebswelle 8 beidseitig in Wälzlagern 9, 10 gelagert ist. Bei den Wälzlagern kann es sich um Rillenkugellager handeln. Der Rotor 7 und damit die Ab triebswelle 8 sind vertikal ausgerichtet. Die Abtriebswelle 8 ist an ihrem vorderen Ende 11 mit einer vertikalen Drehachse einer nicht dargestellten Zentrifugentrommel verbunden. Der Schwerpunkt 12 der Zentrifugentrommel ist mit einem Kreis angedeutet. Im Betrieb des Separators 1 wirken auf diesen Schwerpunkt 12 hohe Kräfte ein, unter anderem durch das vertikal auflastende Gewicht FG, das bei entsprechend großer Zentrifugentrommel beispielsweise zwischen 1000 kg und 1500 kg betragen kann. Ferner können Verlagerungen der Drehachse A durch Massenunwuchten durch ungleichmäßig verteilte Massen in der Zentrifugentrommel oder durch andere, pauschal mit dem Pfeil FZ angedeutete Zwangskräfte entstehen, so dass die Drehachse A entsprechend verkippen kann, was mit der Linie B angedeutet ist.Inside the stator 4 is the only hinted rotor 7 rotatably mounted, the output shaft 8th both sides in rolling bearings 9 . 10 is stored. The rolling bearings can be deep groove ball bearings. The rotor 7 and thus the drive shaft from 8th are aligned vertically. The output shaft 8th is at its front end 11 connected to a vertical axis of rotation of a centrifuge drum, not shown. The focus 12 the centrifuge drum is indicated by a circle. In operation of the separator 1 act on this focus 12 high forces, among other things, by the vertically auflastende weight FG, which may be in accordance with large centrifuge drum, for example, between 1000 kg and 1500 kg. Furthermore, displacements of the axis of rotation A by mass imbalance by unevenly distributed masses in the centrifuge drum or by other, flatly indicated with the arrow FZ constraining forces arise, so that the axis of rotation A can tilt accordingly, which is indicated by the line B.

Um derartige Verkippungen der Abtriebswelle 8 bzw. der Drehachse A zumindest während des Ablassens von aus der Zentrifugentrommel separiertem Füllgut zu verhindern, ist der Separator 1 mit vier Dämpfungselementen 13 versehen. Diese Dämpfungselemente 13 bestehen gemäß 1 aus einem magnetorheologischen Dämpfer 14, dessen prinzipieller Aufbau beispielsweise aus der DE 10 352 176 A1 an sich bekannt ist. Entsprechend besteht der magnetorheologische Dämpfer 14 aus einem Zylindergehäuse 15 und einem darin axial verschiebbar gelagerten Kolben. Das Zylindergehäuse 15 ist ortsfest mit dem Maschinengestell 2 verbunden. Der nicht dargestellte, im Inneren des Zylindergehäuses 15 angeordnete Kolben ist einseitig mit einer Kolbenstange 16 verbunden, die über eine Durchführung abgedichtet aus dem Zylindergehäuse 15 herausgeführt ist. Der Kolben unterteilt das Zylindergehäuse 15 in zwei volumenveränderliche Arbeitskammern die über einen zwischen dem Kolben und dem Zylindergehäuse 15 gebildeten sowie im Querschnitt ringförmigen Kanal miteinander in Verbindung stehen. Die Arbeitskammern sind mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit als Druckmittel gefüllt.To such tilting of the output shaft 8th or the axis of rotation A at least during the discharge of separated from the centrifuge drum contents, is the separator 1 with four damping elements 13 Mistake. These damping elements 13 exist according to 1 from a magnetorheological damper 14 whose basic structure, for example, from the DE 10 352 176 A1 known per se. Accordingly, there is the magnetorheological damper 14 from a cylinder housing 15 and a piston axially displaceably mounted therein. The cylinder housing 15 is stationary with the machine frame 2 connected. The not shown, inside the cylinder housing 15 at ordered piston is one-sided with a piston rod 16 connected, sealed via a passage from the cylinder housing 15 led out. The piston divides the cylinder housing 15 in two variable-volume working chambers via one between the piston and the cylinder housing 15 formed and annular in cross-section channel communicate with each other. The working chambers are filled with a magnetorheological fluid as a pressure medium.

Die Kolbenstange 16 eines jeden Dämpfungselements 13 weist an ihrem freien Ende 17 ein Befestigungsauge 18 auf, welches mit einem Außenring 19 eines Wälzlagers 20 in Form eines Kugellagers verbunden ist. Wie insbesondere 2 zeigt, ist ein Innenring 21 des Kugellagers 20 konzentrisch um die Abtriebswelle 8 angeordnet und auf der Abtriebswelle 8 des Rotors 7 aufgeschrumpft. Zwischen Außenring 19 und Innenring 21 des Wälzlagers 20 sind Lagerkugeln 22 angeordnet, so dass sich die Abtriebswelle 8 frei drehen kann.The piston rod 16 of each damping element 13 indicates at its free end 17 a fastening eye 18 on which with an outer ring 19 a rolling bearing 20 connected in the form of a ball bearing. In particular 2 shows is an inner ring 21 of the ball bearing 20 concentric around the output shaft 8th arranged and on the output shaft 8th of the rotor 7 shrunk. Between outer ring 19 and inner ring 21 of the rolling bearing 20 are bearing balls 22 arranged so that the output shaft 8th can rotate freely.

In 2 ist der Separator 1 aus 1 entlang einer Querschnittslinie A-A schematisch von oben dargestellt. Darin ist deutlich erkennbar, dass die Abtriebswelle 8 mit vier kreuzweise angeordneten magnetorheologischen Dämpfern 14 versehen ist. Es kann jedoch auch eine abweichende Anzahl von magnetorheologischen Dämpfern 14 verwendet werden, beispielsweise zwei diametral gegenüber stehenden Dämpfern oder drei über den Umfang gleichverteilt angeordneten Dämpfern 14.In 2 is the separator 1 out 1 along a cross-sectional line AA shown schematically from above. It clearly shows that the output shaft 8th with four crosswise arranged magnetorheological dampers 14 is provided. However, there may be a different number of magnetorheological dampers 14 used, for example, two diametrically opposed dampers or three circumferentially uniformly arranged dampers 14 ,

Um insbesondere Schwingungen und Unwuchten der Abtriebswelle 8 in bestimmten Betriebssituationen und Schwingungsfrequenzbereichen abzufangen oder abzudämpfen, so dass ein Verkippen der Drehachse A möglichst vermieden wird, ist der Separator 1 mit einer nicht dargestellten elektronischen Sensor- und Steuereinrichtung verbunden, welche insbesondere Winkeländerungen der Abtriebswelle 8 sowie Schwingungen derselben erfasst und entsprechend der gewonnenen Signale die magnetorheologischen Dämpfer 14 steuert. Diese werden dabei je nach Drehzahl, Drehmoment und/oder Winkellage der Abtriebswelle 8 angesteuert. Die Flüssigkeit des magnetorheologischen Dämpfers 14 wird hierbei einem elektrischen Feld ausgesetzt, das in Abhängigkeit von dessen Stärke die Eigenschaften dieser Flüssigkeit verändert. Darüber hinaus lassen sich die mit Kolbenstangen 16 versehenen magnetorheologischen Dämpfer 14 wie ganz normale hydraulische Kolbendämpfersysteme ansteuern und betätigen.In particular, vibrations and imbalances of the output shaft 8th In certain operating situations and vibration frequency ranges to intercept or dampen, so that tilting of the axis of rotation A is avoided as possible, is the separator 1 connected to an electronic sensor and control device, not shown, which in particular angle changes of the output shaft 8th and vibrations thereof detected and according to the signals obtained, the magnetorheological damper 14 controls. These are depending on the speed, torque and / or angular position of the output shaft 8th driven. The fluid of the magnetorheological damper 14 In this case, it is exposed to an electric field which changes the properties of this liquid as a function of its strength. In addition, those with piston rods 16 provided magnetorheological damper 14 how to drive and operate like normal hydraulic piston damper systems.

Liegt beispielsweise die Drehzahl der Zentrifugentrommel innerhalb eines vor gegebenen Toleranzbereichs um einen Nenndrehzahlwert, so wird das Dämpfungselement 13 aktiviert. Sinkt die Drehzahl unterhalb des unteren Grenzwertes des Drehzahl-Tolleranzbandes, so wird das Dämpfungselement 13 bzw. der magnetorheologischen Dämpfer 14 deaktiviert. Die elektrische Spannung bzw. die elektrische Feldstärke und somit die Viskosität der rheologischen Fluide können dabei durch die Messgröße der radialen Verschiebung und Verkippung der Drehachse A geregelt werden. Hierbei können sowohl die Verschiebung als auch die Verkippung über mindestens zwei Beschleunigungssensoren oder zumindest zwei Wegsensoren gemessen werden, und zwar wenigstens für die x- und die y-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems.If, for example, the rotational speed of the centrifuge drum lies within a given tolerance range around a nominal rotational speed value, then the damping element 13 activated. If the speed drops below the lower limit of the speed Tolleranzbandes, so the damping element 13 or the magnetorheological damper 14 disabled. The electrical voltage or the electric field strength and thus the viscosity of the rheological fluids can be controlled by the measured variable of the radial displacement and tilt of the axis of rotation A. In this case, both the displacement and the tilt can be measured via at least two acceleration sensors or at least two displacement sensors, at least for the x and y directions of a Cartesian coordinate system.

11: Separatorseparator
22: Maschinengestellmachine frame
33: Elektromotorelectric motor
44: Statorstator
55: Isolierelementinsulating
66: Isolierelementinsulating
77: Rotorrotor
88th: Abtriebswelleoutput shaft
99: Wälzlagerroller bearing
1010: Wälzlagerroller bearing
1111: Vorderes Ende der Abtriebswelle 8 Front end of the output shaft 8th
1212: Schwerpunkt einer Zentrifugentrommelmain emphasis a centrifuge drum
1313: Dämpfungselementdamping element
1414: Magnetorheologischer oder elektrorheologischer Dämpfermagnetorheological or electrorheological damper
1515: Zylindergehäusecylinder housing
1616: Kolbenstangepiston rod
1717: Freies Ende der Kolbenstange 16 Free end of the piston rod 16
1818: Befestigungsaugefastening eye
1919: Außenringouter ring
2020: Kugellagerball-bearing
2121: Innenringinner ring
2222: Lagerkugelbearing ball
AA: Drehachse des Separatorsaxis of rotation of the separator
BB: Abweichende Drehachse im Betriebdiffering Rotary axis in operation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 4314440 C1 [0004]
- DE 202006009272 U1 [0005]
- DE 8810473 U1 [0006]
DE 10352176 A1 [0014, 0029]
- DE 102004043281 A1 [0014]

Claims

Separator ( 1 ) with a centrifuge drum having a vertical axis of rotation (A), which rotatably in a machine frame ( 2 ) is mounted, and with a drive device consisting of an electric motor ( 3 ) with a stator ( 4 ) as well as with a rotor ( 7 ) with a vertical output shaft ( 8th ), which is connected to the axis of rotation (A) of the centrifuge drum, wherein a damping element ( 13 ) for damping imbalances and vibrations with the rotor ( 7 ), characterized in that the damping element ( 13 ) at least one magnetorheological or electrorheological damper ( 14 ), which is connected to the output shaft ( 8th ) of the rotor ( 7 ) is coupled.

Separator according to claim 1, characterized in that the magnetorheological or electrorheological damper ( 14 ) from a cylinder housing ( 15 ) and an axially in the cylinder housing ( 15 ) slidably mounted piston, which with a piston rod ( 16 ), and which the cylinder housing ( 15 ) are divided into two variable-volume working chambers, which are filled with a magnetorheological or electrorheological fluid as a pressure medium.

Separator according to claim 2, characterized in that the cylinder housing ( 15 ) stationary with the machine frame ( 2 ) connected is.

Separator according to claim 2 or 3, characterized in that the piston rod ( 16 ) at its free end ( 17 ) a fastening eye ( 18 ) having.

Separator according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that an inner ring ( 21 ) of a rolling bearing ( 20 ) concentrically around that of the rotor ( 7 ) is arranged and connected to this.

Separator according to claim 5, characterized in that the free end ( 17 ) of the piston rod ( 16 ) with the outer ring ( 19 ) of the rolling bearing ( 20 ) connected is.

Separator according to at least one of claims 5 or 6, characterized in that four crosswise arranged, magnetorheological or electrorheological dampers ( 14 ) with the rolling bearing ( 20 ) of the output shaft ( 8th ) of the rotor ( 7 ) are connected.

Separator according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the separator ( 1 ) is connected to an electronic sensor and control device, which changes in position of the output shaft ( 8th ) and according to the signals obtained the respective damping element ( 13 ), depending on the angular position of the output shaft ( 8th ) the magnetorheological or electrorheological fluid of the magnetorheological or electrorheological damper ( 14 ) is exposed to an electric field, the fluidity of the liquid of the damper (depending on the strength ( 14 ) changed.

Separator according to claim 8, characterized in that the electronic sensor and control device at least two acceleration sensors or displacement sensors for detecting changes in position of the output shaft ( 8th ) having.