專利名稱：離心分離器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有用于檢測關于所用轉子信息的功能的離心分離器。
現有技術在一個具有把不同(類型)的可替換的轉子之一附加于其上的附件的離心分離器中，希望能檢測所附加的轉子的類型。日本實用新型1941678公開了一種通過檢測排列于轉子圓周上的識別記號的方位角來決定所用轉子類型的技術。日本專利申請2000-307012(2000年10月6日提交)說明了另一種現有技術的離心設備，該申請由本申請的同一受讓人申請(相應的美國專利申請號為No.09/969,807)，其中檢測到的識別記號的時間間隔在轉子的轉速恒定時測量。從由測量的時間間隔和轉速的乘積獲得的識別記號的角度間隔來判斷附加轉子的類型。
因為這種測量是在轉動的開始階段速度保持不變的情況下進行的，所以加速時間間隔會變得更長。
如果這種測量在轉子轉動加速的情況下進行，則將產生測量誤差。
因此，要求在轉子轉動加速期間精確檢測轉子上識別記號的角度間隔。
發明內容
本發明的目的在于提供一種高級的離心分離器。
根據本發明，本發明的第一方面提供一種離心分離器，包括帶有轉軸的轉動部件；用于把不同的可替換的轉子之一附加在所述轉軸上的轉子附加裝置，所述的轉子中的每一個具有排列于由所述轉軸限定的在該轉子圓周上的多個識別記號，這些識別記號具有為每一個所述的不同轉子預先決定的角度間隔；用于根據所述附加轉子的轉動檢測所述識別記號的識別記號檢測裝置；用于檢測所述轉軸的轉動以產生轉速信號的轉動檢測器；和響應所述識別記號檢測裝置和所述用來檢測所述角度間隔的所述轉速信號以便識別所述附加轉子的檢測裝置，其中所述檢測裝置從在所述識別記號之一的第一檢測和所述轉軸從第一檢測起轉動一周后在所述識別記號之一的第二檢測檢測到的所述轉速信號來測量轉速，測量從所述的第一檢測到所述的第二檢測的所述檢測到的識別記號的時間間隔，當檢測到其它所述識別記號時，從所述測量的時間間隔和從在所述第一和第二檢測得到的所述轉速算出所述轉軸的計算轉速，并將所述測量到的轉速和所述計算的轉速分別與所述測量的時間間隔相結合以計算所述角度間隔，以便識別附加于所述旋轉部件的一個所述轉子。
根據本發明，本發明的第二方面提供一種基于第一方面的離心分離器，其中所述轉動檢測器產生帶有預定數量脈沖的所述轉速信號，用第一方法產生的每個所述轉動的脈沖在被計算的角度間隔上小于第二方法。
根據本發明，本發明的第三方面提供一種基于第一方面的離心分離器，該離心分離器還包括利用從所述第一檢測到所述第二檢測的總的所述測量時間間隔補償從所述第一和第二檢測所測量到的轉速的補償裝置。
從下面結合附圖的詳細描述中，本發明的目的及其特征將更容易理解
圖1是一個依照本發明的離心設備的方框圖；圖2示出圖1中所示的轉子的底部視圖；圖3A和3B分別是離心設備中檢測到的轉速信號和識別記號信號的時序圖；圖4是說明識別記號的角度間隔的計算過程的示意圖；附圖中同樣或相關的元件或部分由相同的標記指示。
具體實施例方式圖1是一個依照本發明的離心設備的方框圖。圖2示出圖1中所示的可替換的轉子的底部視圖。圖3A和3B分別是離心設備中檢測到的轉速信號和識別記號信號的時序圖。圖4是說明識別記號的角度間隔的計算過程的示意圖。
離心設備1包括一個帶有一輸出軸9且通過用一個風扇(未示出)來強制空氣冷卻的感應電動機2，輸出軸9具有一個用于把轉子1附加于輸出軸9上的附加部件10；一個識別記號檢測器5，用于根據附加的轉子1的轉動用來檢測來自諸如排列于轉子1的底面的磁體的磁場的識別記號的信號；一個轉速檢測器3，用于檢測感應電動機2(輸出軸9)的轉動以產生轉速信號7來檢測輸出軸9的轉動，以便輸出軸9每轉動一周就產生預定數量的脈沖；和一個信號處理電路6。
離心設備1進一步包括一個環繞轉子1的轉子室(未示出)。該轉子室內部由設置于轉子1周圍的冷卻管中流動的冷卻液冷卻。在轉子室頂部有一個門(未示出)，該門在轉子轉動時是鎖住的，需要停下來改變轉子1時候則開啟。轉子室的頂部還設置有一個操作面板11。該操作面板11和信號處理電路6耦合以控制離心設備1并顯示附加的轉子1的類型或識別號碼。
不同轉子中的一個通過附加部件附加于輸出軸9。這些不同(不同類型)的轉子有不同識別記號的不同圖案，如圖2所示，這些識別記號設置于由所述轉軸限定的該轉子底部表面的圓周上，且這些識別記號具有為不同的轉子預定的角度間隔。識別記號4a到4d是這樣排列的識別記號4a和4b之間相隔一個排列角度θa，識別記號4b和4c之間相隔一個排列角度θb，識別記號4c和4d之間相隔一個排列角度θc，識別記號4d和4a之間相隔一個排列角度θd。這些角度間隔用來區分每一個轉子或每一種型號的轉子。
圖3A示出當電動機2以一轉速轉動時的轉速信號7，其中轉速中的脈沖周期性地產生。輸出軸9每轉動一周，轉速檢測器3就產生九個轉動檢測脈沖。
圖3B示出包括分別具有對應于角度間隔θa，θb，θc，θd的Ta，Tb，Tc和Td間隔的脈沖的識別記號檢測信號8。
檢測信號處理電路6通過對時鐘信號中的時鐘脈沖記數重復測量在連續轉動檢測脈沖之間的時間間隔，同時檢測識別記號檢測脈沖。
在本例中，如圖3所示，假設響應于時間間隔Tmtop內的識別記號檢測脈沖31(識別記號4a)開始測量。這樣，響應于識別記號檢測脈沖31的檢測(測量開始)和轉動檢測脈沖22的檢測，信號處理電路6得到和儲存在連續轉動檢測脈沖21和22之間時間間隔Tmtop。
接著，信號處理電路6檢測識別記號檢測脈沖32到35，并檢測識別記號檢測脈沖32到35之間的時間t0，ta，tb，tc和識別記號檢測間隔Ta，Tb，Tc及Td。
此外，信號處理電路6由連續的轉動檢測脈沖23和24之間重復檢測的時間間隔得到時間間隔Tmend，在此間隔期間檢測到識別記號檢測脈沖35，即，在識別記號的第四檢測＝轉動一周。
計算信號處理電路6通過如下方法計算識別記號4a到4b的排列角
因為每個時間間隔Tmtop和Tmend是由輸出軸9或轉子1的每周轉動所產生的九個轉動檢測脈沖定義的時間間隔之一，所以轉子1在測量開始時刻t0的轉速N0和測量結束時刻td的轉速N4由下式給出N0＝9/Tmtop，N4＝9/Tmend (1)這里，如果時間間隔Tmtop和Tmend的檢測不能達到足夠的精度，那么所獲得的轉速N0和N4通過如下方法來補償因為由排列角θa，θb，θc和θd定義的總面積相應于轉動一周，且一個轉動周期Tall＝Ta+Tb+Tc+Td，所以補償系數α由下式給出(αN0+αN4)×Tall/2＝1 ∴α＝2/((N0+N4)×Tall)(2)在下文中，將使用通過α補償的轉速N0和N4。
如果轉速的變化為常量，那么轉速隨經過的時間成比例增加。
這樣，在ta，tb和tc時刻的轉速N1、N2和N3(識別記號檢測脈沖32和33)由下式給出N1＝N0+Ta/Tall×(N4-N0)，N2＝N0+(Ta+Tb)/Tall×(N4-N0)， (3)N3＝N0+(Ta+Tb+Tc)/Tall×(N4-N0)識別記號的排列角通過求角速度(轉速)的積分給出。因而，排列角θa，θb，θc和θd通過計算梯形的面積方法來獲得，如下所示θa＝Ta×(N0+N1)×360°/2
θb＝Tb×(N1+N2)×360°/2θc＝Tc×(N2+N3)×360°/2(4)θd＝Td×(N3+N4)×360°/2信號處理電路6通過計算得到的排列角θa，θb，θc和θd判斷或識別附加轉子1的類型或識別號碼。
如上所述，在本發明的離心分離器中，轉動部件12包括具有轉動軸9的感應電動機2。轉子附加部件10將不同的可替換的轉子1中的一個附加于轉動軸9上。每一個轉子1具有排列于由輸出軸9限定的該轉子表面的一個圓周(同軸圓周)上的多個識別記號4a到4b，當附加上該轉子1時，所述識別記號具有為每個不同的轉子1確定的角度間隔(圖案)。識別記號檢測器5根據所附加的轉子1的轉動檢測識別記號4a到4d。轉速檢測器3檢測輸出軸9的轉動以產生轉速信號7。信號處理電路6響應于識別記號檢測器5和轉速信號7并檢測角度間隔以識別所附加的轉子1。信號處理器6從在一個識別記號4a的第一檢測和輸出軸9從該第一檢測起轉動一周之后在一個識別記號4d的第二檢測得到的轉速信號7來測量轉速，測量從第一檢測到第二檢測之間檢測到的識別記號的時間間隔，當檢測到其它識別記號時，從測得的時間間隔和從在第一和第二檢測得到的轉速計算轉動軸9的轉速，分別將測量的轉速和計算的轉速與測量的時間間隔相結合以計算角度間隔，從而識別附加于轉動部件的一個轉子。
而且，轉動檢測器3產生帶有預定數量脈沖的轉速信號7，該脈沖以低于計算的角度間隔中的第二分辨率(resolution)的第一分辨率當轉子每轉動一周時產生。
更準確地說，轉速檢測器3當轉子每轉動一周只產生九個脈沖寬度可變的轉動檢測脈沖，所以轉速信號的分辨率不那么高。另一方面，如圖1和圖2所示，排列有識別記號4a到4d的同軸圓C1的直徑大于轉速檢測器3的直徑，因此識別記號檢測器5的分辨率比轉速檢測器3的分辨率高。
而且，信號處理電路6在第一和第二檢測時用從第一檢測到第二檢測的總測量時間間隔來補償轉速。這也是因為識別記號檢測器5的分辨率比轉速檢測器3的分辨率更高。
如上所述獲得的排列角θa，θb，θc和θd精度更高，因為測量不受轉動檢測脈沖寬度誤差的影響。此外，這也是因為它們是通過轉子1的加速斜線的線性近似得到的。
上述實施例已經描述了假設轉子1加速的情形。然而，排列角在任何情形下均能被檢測，例如，在轉速恒定或減速的情形下。在上述實施例中，識別記號的測量開始于其他識別記號4a的檢測。盡管如此，識別記號的測量也能開始于其他識別記號4b到4d的檢測。在上述實施例中，轉動檢測脈沖的數量是九個。但是，本發明可適用于每轉動一周的轉動檢測脈沖多于一個的情形。而且，轉速可以由一個諸如電壓信號的物理量來描述。在這種情形下，轉速信號在t0和td時刻立即被檢測到。此外，上述實施例描述時假定轉子1上的識別記號是四個。盡管如此，本發明可適用于識別記號4的數量多于一個的情形。此外，實施例描述時假定識別記號4a到4d排列于轉子1的底部表面。然而，識別記號4a到4d可以排列于轉子1表面上的另一個同軸圓周上。此外，實施例描述時假定識別記號包含磁體，但是，其它記號也能被用作識別記號。例如，光學映像表面或突起部分或中空部分可以被用作識別記號。也就是說，如果檢測器能檢測到所使用的識別記號，則可以采用任何其它檢測器。
如上所述，根據本發明的離心設備不需要長加速時間間隔和高分辨率的轉速檢測器或高精度的轉動檢測器，就能檢測轉子上識別記號的排列角。這在沒有增加轉速檢測器成本的情形下，減少了使用者等待的時間間隔。
權利要求
1.一種離心分離器，包括一個具有轉軸的轉動部件；一個用于把不同的可替換的轉子之一附加在所述轉軸上的轉子附加裝置，每一個所述的轉子具有排列于由所述轉軸限定的轉子表面的一個圓周上的多個識別記號，這些識別記號具有為每一個所述的不同轉子預先確定的角度間隔；用于根據所述附加轉子的轉動檢測所述識別記號的識別記號檢測裝置；一個用于檢測所述轉軸的轉動以產生轉速信號的轉動檢測器；和用于響應所述識別記號檢測裝置和用于檢測所述角度間隔以便識別所述附加轉子的所述轉速信號的檢測裝置，其中所述檢測裝置從在所述識別記號之一的第一檢測和所述轉軸從所述第一檢測轉動一周后在所述識別記號之一的第二檢測檢測到的所述轉速信號來測量轉速；測量從所述的第一檢測到所述的第二檢測的所述檢測到的識別記號的時間間隔，當檢測到其它所述識別記號時，從所述測量的時間間隔和從所述第一和第二檢測所檢測到的所述轉速算出所述轉軸的計算轉速，并將所述測量到的轉速和所述計算的轉速和分別與所述測量的時間間隔相結合以計算所述角度間隔，從而識別附加于所述旋轉部件的所述轉子。
2.如權利要求1所述的離心分離器，其中所述轉動檢測器產生帶有預定數量脈沖的所述轉速信號，所述脈沖以低于所述計算角度間隔中的第二分辨率的第一分辨率當每轉動一周時產生。
3.如權利要求1所述的離心分離器，還包括用于利用從所述第一檢測到所述第二檢測之間總的所述測量時間間隔來補償在所述第一和第二檢測所檢測到的所述轉速的補償裝置。
全文摘要
每個轉子具有多個設置在由轉軸限定的該轉子表面的一個圓周上的識別記號,這些識別記號具有為每個不同的轉子確定的角度間隔。該識別記號由諸如磁體檢測器這樣的識別記號檢測器來檢測。檢測該轉子的轉速。檢測所述角度間隔以識別所附加的轉子。所述轉速是從在一個識別記號的第一檢測和所述轉子轉動一周后在一個識別記號的第二檢測所得到的脈沖測量出的。測量該第一和第二檢測之間的時間間隔。通過將所測量得到的轉速與該時間間隔相結合來計算角度間隔。
文檔編號B04B5/00GK1387031SQ0212024
公開日2002年12月25日 申請日期2002年5月21日 優先權日2001年5月21日
發明者高橋廣之, 鐵謙一, 鈴木利幸 申請人:日立工機株式會社