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Title:
METHOD AND DEVICE FOR MONITORING THE DEFLECTION OF A SHAFT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/187892
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for monitoring the deflection of a shaft (2, 3), wherein the shaft (2, 3) is at least partially surrounded by a housing (6) and is supported at least at one end, said method comprising the following steps: a. measuring the distances of the shaft (2, 3) from the housing (6) at at least two measurement positions (22) while the shaft (2, 3) is loaded, b. comparing the measured distances with minimum distances specified for the respective measurement positions (22), wherein the at least two measurement positions (22) at which the distance of the shaft (2, 3) from the housing (6) is measured are arranged on the housing (6) and are distributed both along the circumference of the housing (6) and along the length of the shaft (2, 3). The invention further relates to a device for monitoring the deflection of a shaft.

Inventors:
STEPHAN OSKAR (DE)
DE KERF MARC (BE)
SCHMELING JÖRG (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/060521
Publication Date:
November 27, 2014
Filing Date:
May 22, 2014
Export Citation:
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Assignee:
BASF SE (DE)
International Classes:
B01F7/04; G01B7/24; G01B7/287
Domestic Patent References:
WO2008152024A12008-12-18
WO2008152024A12008-12-18
Foreign References:
US20110246131A12011-10-06
EP0348340A11989-12-27
DE3437379A11985-04-25
EP0517068A11992-12-09
Attorney, Agent or Firm:
HÖRSCHLER, Wolfram J. (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Verfahren zur Überwachung der Durchbiegung einer Welle (2, 3), wobei die Welle (2, 3) zumindest teilweise von einem Gehäuse (6) umgeben ist und mindestens einseitig gelagert ist, folgende Schritte umfassend:

(a) Messen der Abstände der Welle (2, 3) zum Gehäuse (6) an mindestens zwei Messpositionen (22) mit Belastung der Welle (2, 3),

(b) Vergleichen der gemessenen Abstände mit einem für die jeweilige Messposition (22) vorgegebenen minimalen Abstand, wobei die mindestens zwei Messpositionen (22), an denen der Abstand der Welle (2, 3) zum Gehäuse (6) gemessen wird, sowohl entlang des Umfangs des Gehäuses (6) als auch entlang der Länge der Welle (2, 3) verteilt am Gehäuse (6) angeordnet sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der für die jeweilige Messposition (22) vorgegebene minimale Abstand bestimmt wird durch Messen von Abständen der Welle (2, 3) zum Gehäuse an den Messpositionen (22) ohne Belastung der Welle und Bilden der Differenz aus dem gemessenen Abstand ohne Belastung der Welle (2, 3) und einem für die jeweilige Messposition (22) vorgegebenen Maximalwert für die Durchbiegung der Welle (2, 3).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei oder mehr Messpositionen (22) entlang der Länge der Welle (2, 3) gesehen an der gleichen Position (A, B, C, D) und entlang des Umfangs des Gehäuses (6) zueinander versetzt angeordnet sind, um die Richtung der Durchbiegung der Welle (2, 3) zu erfassen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Messpositionen (22) entlang der Länge der Welle (2, 3) gesehen an einer Position (A, B, C, D) angeordnet sind.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Messpositionen (22) entlang der Länge der Welle (2, 3) gesehen an einer Position (A, B, C, D) angeordnet sind und entlang des Umfangs des Gehäuses (6) um 180° zueinander versetzt angeordnet sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messpositionen (22) in einem Bereich mit erhöhter Wandstärke des Gehäuses (6), insbesondere in einem Flanschbereich (21 ), angeordnet sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Messposition (22) entlang der Länge der Welle (2, 3) gesehen an einer Position angeordnet ist, an der die maximale Durchbiegung der Welle (2, 3) erwartet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur

Messung des Abstands der Welle (2, 3) zum Gehäuse (6) Wirbelstromsonden verwendet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelstromsonden zur Innenseite des Gehäuses (6) mit einer Abdeckung (20) aus PTFE oder einer Keramik abgedeckt werden. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenbelastung reduziert wird, wenn eine Unterschreitung eines minimalen Abstands gemäß Schritt (b) festgestellt wird.

1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenbelastung durch Anpassen der Wellendrehzahl, Ändern der Temperatur im Gehäuse, Änderung der Zusammensetzung eines durch die Welle verarbeiteten Materials, Verringerung eines Materialdurchsatzes, Abschalten der Welle (2, 3) oder einer Kombination mindestens zweier dieser Mittel reduziert wird. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2, 3) eine Welle eines Mischkneters ist.

13. Vorrichtung zur Überwachung der Durchbiegung einer Welle (2, 3), umfassend mindestens eine Welle (2, 3) und ein Gehäuse (6), welches die mindestens eine Welle (2, 3) zu- mindest teilweise umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Messwertaufnehmer (16, 17, 18) zur Messung des Abstands zwischen der Welle (2, 3) und dem Gehäuse (6) sowohl entlang des Umfangs des Gehäuses (6) als auch entlang der Länge der Welle (2, 3) verteilt am Gehäuse (6) angeordnet sind. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertaufnehmer (16, 17, 18) zur Messung des Abstands der Welle (2, 3) zum Gehäuse (6) als Wirbelstromsonden ausgeführt sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelstromsonden zur Innenseite des Gehäuses (6) mit einer Abdeckung (20) aus PTFE oder einer Keramik abgedeckt sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2, 3) eine Welle eines Mischkneters ist.

Description:
Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Durchbiegung einer Welle Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Durchbiegung einer Welle, wobei die Welle zumindest teilweise von einem Gehäuse umgeben ist und mindestens einseitig gelagert ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Überwachung der Durchbiegung einer Welle, umfassend mindestens eine Welle und ein Gehäuse, welches die mindestens eine Welle zumindest teilweise umgibt.

Eine solche Welle kann Teil eines Mischkneters sein, wobei Mischkneter typischerweise mindestens zwei achsparallele rotierende Wellen aufweisen, auf deren Oberflächen Scheibenflächen mit an ihrem Umfang angeordneten Knetbarren vorgesehen sind. Ein solcher Mischkne- ter ist beispielsweise aus EP-A 0 517 068 bekannt. Die Knetbarren sind so angeordnet, dass diejenigen auf der einen Welle in die auf der anderen Welle eingreifen. Drehen dabei die Wellen mit unterschiedlichen Drehzahlen, wird die langsamer drehende Welle als Hauptwelle und die schneller drehende Welle als Putzwelle bezeichnet. Die Anzahl der auf der Hauptwelle und der auf der Putzwelle angeordneten Knetbarren ist umgekehrt proportional zum Drehzahlverhältnis. Ist beispielsweise das Drehzahlverhältnis von Hauptwelle zu Putzwelle 4:1 , so sind 4 mal mehr Knetbarren auf der Hauptwelle als auf der Putzwelle über den Umfang der jeweiligen Welle angeordnet.

Mischkneter werden zum Beispiel bei der Produktion von Superabsorbern eingesetzt. Superab- sorber sind Polymere, beispielsweise Polyacrylate, die ein Vielfaches ihres Eigengewichts an Flüssigkeit aufnehmen können. Superabsorber werden im Allgemeinen in Form eines grobkörnigen Pulvers beispielsweise in Windeln, Verbandsmaterialien, verschiedenen Hygieneartikeln usw. eingesetzt. Bei der Produktion der Superabsorber liefern die im Mischkneter enthaltenen Polymere einen Widerstand bei der Rotationsbewegung der Wellen. Dies führt dazu, dass die Wellen einer Biegebeanspruchung und einer Torsionsbeanspruchung unterliegen, die miteinander gekoppelt sind. Um eine Schädigung der Wellen zu verhindern, ist es notwendig, bei Erreichen einer maximal zulässigen Belastung bzw. Beanspruchung der Wellen, d.h. einer maximalen Durchbie- gung, Maßnahmen zu ergreifen, die eine Schädigung der Wellen verhindern. Dazu ist es erforderlich, die aktuelle Beanspruchung der Wellen bzw. deren aktuelle Durchbiegung zu messen.

Aus WO 2008/152024 ist ein Verfahren zur Vermeidung von Überbeanspruchung einer Welle bekannt, bei der eine Abweichung der Welle von der radialen Position ermittelt wird. Dazu wird die Abweichung der Welle von der radialen Position mit und ohne Belastung der Welle an einer von der Lagerung abweichenden Stelle der Welle gemessen und eine Differenz des gemessenen Betrags mit und ohne Belastung der Welle ermittelt. Die so bestimmte Größe wird mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen, wobei bei Überschreitung des Grenzwertes die Welle angehalten wird. Die Messung wird dabei bevorzugt an einer Seite der Wellen, insbesondere im Randbereich nahe der Lagerung durchgeführt. Des Weiteren ist es möglich, zwei zueinander radial versetzte Messwertaufnehmer zu verwenden, um die Richtung der Abweichung von der radialen Position zu erfassen. Dabei werden die Messwertaufnehmer bevorzugt um 90° zuei- nander versetzt.

Nachteilig an dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist, dass eine Abweichung von der radialen Position entlang der Länge der Welle gesehen nur an einer Messposition ermittelt wird. Die tatsächliche Biegelinie der Welle muss dann über Kalibrierungsmessungen oder mit Hilfe von über Simulationen ermittelten Daten berechnet werden. Die tatsächliche Durchbiegung der Welle, insbesondere in der Mitte des Mischkneters, wo die größten Abweichungen von der radialen Position erwartet werden, lässt sich auf diese Weise nicht direkt bestimmen. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem die Durchbiegung einer Welle, insbesondere einer Welle eines Mischkneters, auch am Ort der größten Durchbiegung überwacht werden kann.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Überwachung der Durchbiegung einer Welle, wobei die Welle zumindest teilweise von einem Gehäuse umgeben ist und mindestens einseitig gelagert ist, folgende Schritte umfassend:

(a) Messen der Abstände der Welle zum Gehäuse an mindestens zwei Messpositionen mit Belastung der Welle,

(b) Vergleichen der gemessenen Abstände mit einem für die jeweilige Messposition vorgegebenen minimalen Abstand, wobei die mindestens zwei Messpositionen, an denen der Abstand der Welle zum Gehäuse gemessen wird, sowohl entlang des Umfangs des Gehäuses als auch entlang der Länge der Welle verteilt am Gehäuse angeordnet sind.

Je nach Ausführungsform der Erfindung werden die Verfahrensschritte kontinuierlich durchlaufen, nach Ablauf eines definierten Zeitintervalls, beispielsweise einer Sekunde, wiederholt oder zu bestimmten vordefinierten Zeiten durchgeführt.

Die Welle ist im Allgemeinen Teil eines Aggregats und ist von einem Gehäuse umgeben. In dem Raum zwischen Welle und Gehäuse können Materialien eingefüllt werden, die mit Hilfe der Welle bearbeitet werden sollen. Eine solche Bearbeitung kann beispielsweise ein Durchmi- sehen, Durchkneten oder Zerkleinern sein. Bei der Bearbeitung der Materialien treten Kräfte auf, die auf die mindestens eine Welle übertragen werden. Als Folge davon verbiegt sich die Welle, so dass sich deren Abstand zum Gehäuse ändert. Bei zu starker Durchbiegung bzw. zu großer Änderung des Abstands der Welle zum Gehäuse kann die Welle Schaden nehmen. Bei starker Durchbiegung der Welle kann sich der Abstand zum Gehäuse an einigen Stellen sogar soweit verringern, dass die Welle das Gehäuse berührt, wodurch die Welle und das Gehäuse beschädigt werden. Um die tatsächliche Durchbiegung einer Welle zu erfassen ist vorgesehen, den Abstand der Welle zum Gehäuse an mindestens zwei Messpositionen mit Belastung der Welle zu bestimmen. Diese zwei Messpositionen bezeichnen dabei Stellen im Gehäuse, an denen Messwertaufnehmer zur Bestimmung des Abstands der Welle zum Gehäuse angeordnet sind. Die Messpositionen sind dabei sowohl entlang des Umfangs des Gehäuses als auch entlang der Länge der Welle verteilt am Gehäuse angeordnet, um die Durchbiegung der Welle an verschiedenen Punkten zu bestimmen. Dabei werden entlang des Umfangs des Gehäuses verteilte Messpositionen genutzt, um insbesondere Informationen über die Richtung der Durchbiegung zu ermitteln, und es werden Messpositionen entlang der Länge der Welle verteilt am Gehäuse angeordnet, um die Stärke der Durchbiegung in Abhängigkeit der Entfernung von der Lagerung der Welle zu bestimmen. Unter der Annahme einer über die Länge der Welle gesehen gleichmäßigen Belastung wird dabei die Stärke der Durchbiegung mit zunehmender Entfernung von dem Lager der Welle zunehmen.

Nach dem Messen der Abstände der Welle zum Gehäuse an mindestens zwei Messpositionen mit Belastung der Welle wird in Schritt (b) des Verfahrens der gemessene Abstand mit einem für die jeweilige Messposition vorgegebenen minimalen Abstand verglichen. Dieser minimale Abstand stellt dabei eine Sicherheitsgrenze dar, bis zu der ein sicherer Betrieb des Aggregats möglich ist. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der für die jeweilige Messposition vorgegebene minimale Abstand bestimmt durch Messen von Abständen der Welle zum Gehäuse an den Messpositionen ohne Belastung der Welle und Bilden der Differenz aus dem gemessenen Abstand ohne Belastung der Welle und einem für die jeweilige Messposition vorgegebenen Maximalwert für die Durchbiegung der Welle.

Die an der jeweiligen Messposition zulässige maximale Durchbiegung der Welle wird so gewählt, dass eine Schädigung der Welle noch ausgeschlossen wird. Die maximal zulässige Durchbiegung der Welle ist dabei abhängig von den Stoffeigenschaften des Materials, aus dem die Welle gefertigt ist. So ist die maximal zulässige Durchbiegung insbesondere abhängig von der Elastizität und Streckgrenze des Werkstoffs, aus dem die Welle gefertigt ist. Zudem hängt die maximal zulässige Durchbiegung der Welle von der Geometrie der Wellenstruktur und der Lagerung der Welle ab. Des Weiteren müssen an der Welle angeordnete Aufbauten wie beispielsweise Knetbarren im Falle eines Mischkneters berücksichtigt werden, damit diese bei einer Durchbiegung der Welle während des Betriebs des Aggregats nicht an der Gehäusewand entlang schaben. Dies würde zum einen zu einem höheren Kraftaufwand führen, um die Welle zu bewegen, zum anderen können hierdurch Metallspäne aus der Wand geschabt werden, die das im Aggregat bearbeitete Material verunreinigen. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die maximal zulässige Durchbiegung der Welle über eine Modellierung der Welle, beispielsweise mit Hilfe einer Finite-Elemente-Simulation der Wellenstruktur ermittelt. In einer weiteren Ausführungsform ist es denkbar, für die Welle ein einfaches mathematisches Modell, wie beispielsweise einen Biegebalken anzusetzen und daraus die maximal zulässige Durchbiegung der Welle abzuleiten.

In einer weiteren Ausführungsform ist es denkbar, die maximal zulässige Durchbiegung durch Versuche experimentell zu ermitteln. In einer Ausführungsform des Verfahrens werden jeweils zwei oder mehr Messpositionen entlang der Länge der Welle gesehen an der gleichen Position und entlang des Umfangs des Gehäuses gesehen versetzt zueinander angeordnet, um die Richtung der Durchbiegung der Welle zu erfassen. Durch das Verwenden von zwei oder mehr Messwertaufnehmern an, entlang der Länge der Welle gesehen, der gleichen Position, lässt sich die Richtung bestimmen, in die die Welle ausgelenkt wird. Dies ist erforderlich, da bei der Verwendung nur eines Messwertaufnehmers eine Änderung der Lage der Welle quer zur Messrichtung des Messwertaufnehmers nicht erfasst werden kann.

In einer Ausführungsform des Verfahrens sind dazu zwei Messpositionen entlang der Länge der Welle gesehen an einer Position angeordnet und entlang des Umfangs des Gehäuses gesehen um 90° zueinander versetzt angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind jeweils zwei Messpositionen entlang der Länge der Welle gesehen an einer Position angeordnet und entlang des Umfangs des Gehäuses gesehen um 180° zueinander versetzt angeordnet.

Bei einem Versatz zweier Messpositionen zueinander von 180° wird bei einer Durchbiegung der Welle an einer Messposition eine Verringerung des Abstands und an der gegenüberliegenden Messposition eine Vergrößerung des Abstands um den gleichen Betrag gemessen. Auf diese Weise können die Messwerte auf Konsistenz geprüft werden.

Für das Einsetzen der Messwertaufnehmer in das Gehäuse muss in diesem eine Öffnung ge- schaffen werden. Diese Öffnung schwächt das Material an dieser Stelle und verringert damit die Druckfestigkeit des Gehäuses. Daher werden in einer Ausführungsform des Verfahrens die Messpositionen in einem Bereich mit erhöhter Wandstärke des Gehäuses, insbesondere in einem Flanschbereich, angeordnet. In einem Flanschbereich des Gehäuses werden zwei Gehäuseteile beispielsweise durch

Schrauben und Muttern miteinander verbunden. Zum Herstellen der Verbindung weist das Gehäuse in diesem Bereich eine erhöhte Wandstärke auf. Bohrungen für die Aufnahme der Messwertaufnehmer in diesen Flanschbereichen führen daher zu geringeren Beeinträchtigungen der Stabilität des Gehäuses, so dass dessen Druckfestigkeit erhalten bleibt.

Des Weiteren ist es bevorzugt, dass mindestens eine Messposition entlang der Länge der Welle gesehen an einer Position angeordnet ist, an der die maximale Durchbiegung der Welle erwartet wird.

Diese Position kann beispielsweise durch Versuchsreihen oder vorherige Simulationen ermittelt werden. Wird dann eine Messposition an dieser Stelle angeordnet, kann die tatsächliche maxi- male Durchbiegung der Welle ohne weitere Umrechnungen oder Zuhilfenahme von Modellen direkt gemessen werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens werden zur Messung des Abstands der Welle zum Gehäuse Messwertaufnehmer verwendet, die als Wirbelstromsonden ausgeführt sind. Bei einer Wirbelstromsonde wird ein Magnetfeld erzeugt, welches in bewegten leitenden Körpern, die an der Sonde vorbeigeführt werden, einen Wirbelstrom induziert. Dies erlaubt es, den Abstand zwischen der Welle und der Sonde zu bestimmen. Wirbelstromsonden, mit denen Längen im Bereich von etwa 0,5 mm bis etwa 140 mm bestimmt werden können, sind dem Fachmann bekannt.

In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Wirbelstromsonden zur Innenseite des Gehäuses mit PTFE oder einer Keramik abgedeckt.

Wenn die Wirbelstromsonden durch auftreffendes Material in ihrer Funktion beeinträchtigt wer- den kann, ist eine Abdeckung der Wirbelstromsonden erforderlich. Gegebenenfalls ist auch eine zusätzliche Abdichtung der Wirbelstromsonde erforderlich, falls Material aus dem Gehäuse durch die Bohrungen der Wirbelstromsonden austreten könnte. Dies ist besonders dann der Fall, wenn das Innere des Gehäuses unter Überdruck steht. Eine Abdeckung mit Metall oder eine Sacklochbohrung, bei der an der Einbauposition der Sonde ein Teil der Gehäusewandung verbleibt, sind nachteilig, da das metallische Material des Gehäuses die Funktion der Wirbelstromsonde beeinträchtigen würde. Die vorgeschlagenen Abdeckmaterialien PTFE oder eine Keramik beeinträchtigen aufgrund ihrer fehlenden Leitfähigkeit die Wirbelstromsonde nicht und sind gleichzeitig gegen eine Vielzahl von möglichen Materialien, die innerhalb des Gehäuses verarbeitet werden könnten, beständig.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Belastung der Welle reduziert, wenn eine Unterschreitung eines minimalen Abstands gemäß Schritt (b) festgestellt wird. Eine Unterschreitung eines minimalen Abstands deutet auf eine Überbelastung der Welle hin und könnte Schäden an der Welle und/oder Schäden am Gehäuse zur Folge haben.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Wellenbelastung durch Anpassen der Wellendrehzahl, Ändern der Temperatur im Gehäuse, Änderung der Zusammensetzung eines mit Hilfe der Welle verarbeiteten Materials, Verringerung eines Materialdurchsatzes, Abschalten der Welle oder eine Kombination mindestens zweier dieser Mittel reduziert.

Wie die Parameter die Wellenbelastung beeinflussen, wird am Beispiel der Produktion von Su- perabsorbern dargestellt, wobei die Welle eine Welle eines Mischkneters ist. Der Superabsor- ber ist beispielsweise ein Poly(meth)acrylat und wird durch Polymerisieren bzw. Copolymerisie- ren von verschiedenen Monomeren hergestellt. Die Monomere werden in einer wässrigen Lösung in Gegenwart eines Initiators dem Mischkneter als Edukte zugegeben. In dem Mischkneter werden die Materialien durchmischt, wobei die zugeführten Edukte miteinander reagieren. Zu Beginn der Reaktion weisen die Edukte nur eine geringe Viskosität auf und die auf die Wellen einwirkenden Kräfte sind gering. Beim Transport von der Zugabestelle, an der die Edukte in den Mischkneter eingegeben werden, zur Entnahmestelle, an der das fertige Produkt entnommen wird, polymerisieren die Edukte, wobei die Viskosität zunimmt. Mit der Viskosität steigt aber auch die Belastung der Wellen an. Diese Belastung ist umso größer, je schneller die Wellen drehen. Des Weiteren sind die Viskosität der zugeführten Edukte sowie die Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur abhängig, so dass die auf die Wellen einwirkenden Kräfte auch durch eine Anpassung der Temperatur beeinflusst werden können. Ebenso ist es möglich, die Viskosität und damit die auf die Wellen einwirkenden Kräfte durch eine Änderung der Zusammensetzung des verarbeiteten Materials zu verändern. Beispielsweise ist es denkbar, den Wassergehalt zu erhöhen.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Überwachung der Durchbiegung einer Welle, umfassend mindestens eine Welle und ein Gehäuse, welches die mindestens eine Welle zumindest teilweise umgibt, wobei mindestens zwei Messwertaufnehmer zur Messung des Ab- stands zwischen der Welle und dem Gehäuse sowohl entlang des Umfangs des Gehäuses als auch entlang der Länge der Welle verteilt am Gehäuse angeordnet sind.

Die Vorrichtung ist im Allgemeinen Teil eines Aggregats zur Behandlung von Material, wobei die Behandlung eines Materials beispielsweise in dem Mischen, Durchkneten oder Zerkleinern besteht. Das Material wird dabei in dem Raum zwischen der Welle und dem Gehäuse aufgenommen. Je nach Bearbeitungsaufgabe können dabei an der mindestens einen Welle verschiedene Funktionselemente angeordnet sein, beispielsweise Barren, Schaufeln, Arme, Haken, Zapfen, Spiralen, Paddel, Messer oder Stollen. Durch die Auswahl der entsprechenden Funktionsele- mente kann die Welle an die geforderten Aufgaben angepasst werden.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Messwertaufnehmer zur Messung des Ab- stands der Welle zum Gehäuse als Wirbelstromsonden ausgeführt. Dabei ist es bevorzugt, dass die Wirbelstromsonden zur Innenseite des Gehäuses mit PTFE oder einer Keramik abgedeckt sind. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung ein Mischkneter, der eine Hauptwelle und eine Putzwelle mit daran angeordneten Knetbarren umfasst.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.

Es zeigt:

Figur 1 einen Schnitt durch einen Mischkneter in Draufsicht mit verschiedenen markierten

Messpositionen in Längsrichtung der Wellen,

Figur 2 einen Schnitt durch einen Mischkneter senkrecht zu den Wellenachsen, in der eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist.

Figur 3 einen Schnitt durch einen Mischkneter senkrecht zu den Wellenachsen, in der eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt wird,

Figur 4 einen Flanschbereich eines aus mehreren Teilen zusammengesetzten Gehäuses.

In Figur 1 ist ein Schnitt durch einen Mischkneter in Draufsicht dargestellt.

Ein Mischkneter 1 , wie in Figur 1 dargestellt, umfasst eine Hauptwelle 2 und eine Putzwelle 3. Sowohl auf der Hauptwelle 2 als auch auf der Putzwelle 3 sind über den Umfang der jeweiligen Welle verteilt Knetbarren 4 angeordnet, die mit Stegen 5 mit der Hauptwelle 2 bzw. Putzwelle 3 verbunden sind.

In der hier dargestellten Ausführungsform sind auf der Hauptwelle 2, über den Umfang der Hauptwelle 2 verteilt, acht Knetbarren 4 angeordnet. Im Unterschied dazu sind auf der Putzwelle 3, über den Umfang verteilt, nur zwei Knetbarren 4 angeordnet. Die Knetbarren 4 sind vorzugsweise U-förmig ausgebildet und greifen - wie in Figur 1 dargestellt - an der Seite, an der die Putzwelle 3 und die Hauptwelle 2 benachbart sind, ineinander. Hierdurch wird durch die Putzwelle 3 das Material, welches sich auf der Hauptwelle zwischen den Stegen ansammelt, entfernt. In der hier dargestellten Ausführungsform, bei der auf der Hauptwelle 2 acht Knetbarren 4 und auf der Putzwelle 3 zwei Knetbarren 4 angeordnet sind, rotiert die Putzwelle 4 x so schnell wie die Hauptwelle 2. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Knetbarren 4 der Putzwelle 3 in alle Knetbarren 4 der Hauptwelle 2 eingreifen. Neben der hier dargestellten Ausführungsform mit acht Knetbarren 4 auf der Hauptwelle 2 und zwei Knetbarren 4 auf der Putzwelle 3 ist jede beliebige andere Kombination an Knetbarren 4 auf Putzwelle 3 und Hauptwelle 2 denkbar. Anhand der Anzahl der Knetbarren 4 auf der Hauptwelle 2 und der Putzwelle 3 wird das Drehzahlverhältnis von Hauptwelle 2 zu Putzwelle 3 eingestellt.

Die Hauptwelle 2 und die Putzwelle 3 sind von einem Gehäuse 6 umschlossen und in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform an beiden Seiten mit einem Lager 14 gelagert. Die Wel- len sind vorzugsweise über einen Motor 8 und ein Getriebe 9 angetrieben. Über das Getriebe ist die Geschwindigkeit der Wellen 2, 3 definiert, so dass die Hauptwelle 2 und die Putzwelle 3 mit unterschiedlicher Geschwindigkeit rotieren. In anderen Ausführungsformen ist es ebenfalls denkbar, dass die Hauptwelle 2 und die Putzwelle 3 mit gleicher Geschwindigkeit rotieren. Wei- terhin können die Hauptwelle 2 und die Putzwelle 3 entweder gleichsinnig oder gegensinnig betrieben werden.

Im Gehäuse 6 befinden sich oberhalb der Hauptwelle 2 und der Putzwelle 3 Öffnungen 10, die hier gestrichelt dargestellt sind. Über die Öffnungen 10 können dem Mischkneter 1 Edukte zu- geführt werden. Zur Produktentnahme ist im Gehäuse 6 eine Öffnung 1 1 ausgebildet.

In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform sind entlang der Länge der Wellen 2, 3 gesehen, vier Schnittebenen (A, B, C und D) eingezeichnet. In diesen Schnittebenen (A, B, C und D) werden über den Umfang des Gehäuses 6 verteilt Messwertaufnehmer zur Messung des Ab- Stands einer Welle 2, 3 zum Gehäuse 6 angeordnet. Die Anordnung der Messwertaufnehmer in den Schnittebenen (A, B, C und D) wird in den nachfolgenden Figuren 2 und 3 näher erläutert.

In Figur 2 ist ein Schnitt durch einen Mischkneter senkrecht zur Achse der Wellen dargestellt. Die Position des Schnitts entspricht den mit dem Bezugszeichen A, B, C und D markierten Schnittebenen in der Figur 1 . Der Darstellung in Figur 2 kann ein Gehäuse 6 entnommen werden, welches die Hauptwelle 2 und die Putzwelle 3 umgibt. Entlang des Umfangs des Gehäuses 6 gesehen sind insgesamt vier Messwertaufnehmer 16, 18 in der dargestellten Schnittebene am Gehäuse 6 angeordnet. Dabei befindet sich ein oberer Messwertaufnehmer 16 jeweils oberhalb der Hauptwelle 2 und der Putzwelle 3 und ein unterer Messwertaufnehmer 18 jeweils unterhalb der Hauptwelle und der Putzwelle 3. Jede Position am Gehäuse 6, an der ein Messwertaufnehmer 16, 18 angeordnet ist, entspricht dabei einer Messposition 22. Über die Messwertaufnehmer 16, 18 wird an jeder Messposition 22 der Abstand zwischen dem Gehäuse 6 und der jeweiligen Welle 2, 3 gemessen. Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung werden Auslenkungen einer Welle 2, 3 nach oben bzw. unten erfasst. Wird eine Welle 2, 3 aufgrund einer Belastung durchgebogen, beispielsweise nach unten, verringert sich der Abstand einer Welle 2, 3 zu den jeweiligen unteren Messwertaufnehmern 18, während sich gleichzeitig der gemessene Abstand zwischen der Welle 2, 3 zu dem jeweiligen oberen Messwertaufnehmer 16 vergrößert. Bei dieser Anordnung der Messwertaufnehmer 16, 18 besteht ein Zusammenhang zwischen den Messwerten der oberen Messwertaufnehmern 16 und den unteren Messwertaufnehmern 18, so dass sich Fehler bei der Messung leicht erkennen lassen und die Zuverlässigkeit des Verfahrens erhöht wird. Der Darstellung der Figur 2 kann des Weiteren entnommen werden, dass die Messwertaufnehmer 16, 18 zur Innenseite des Gehäuses 6 hin durch eine Abdeckung 20 abgedeckt werden. Diese Abdeckung ist im Falle der Ausführung der Messwertaufnehmer als Wirbelstromsonden bevorzugt aus einem nicht leitfähigen Material wie beispielsweise PTFE oder einer Ke- ramik gefertigt. Diese Materialien haben zudem den Vorteil, dass sie chemisch beständig gegen eine Vielzahl von Stoffen sind, die im Inneren des Gehäuses 6 aufgenommen werden könnten.

In Figur 3 ist ebenfalls ein Schnitt durch einen Mischkneter senkrecht zu den Achsen der Wellen dargestellt. Wiederum entspricht die Position des Schnitts einer der markierten Ebenen (A, B, C oder D), wie sie in Figur 1 eingezeichnet sind. Der Figur 3 kann wieder ein Gehäuse 6 mit darin aufgenommenen Wellen 2, 3 entnommen werden. Entlang des Umfangs des Gehäuses 6 sind links neben der Hauptwelle 2 und rechts neben der Putzwelle 3 seitliche Messwertaufnehmer 17 angeordnet. Unterhalb der Hauptwelle 2 und der Putzwelle 3 ist jeweils ein unterer Messwer- taufnehmer 18 angeordnet. Die Messwertaufnehmer 17, 18 sind wieder zur Innenseite des Gehäuses 6 mit einer Abdeckung 20 versehen. Die seitlichen Messwertaufnehmer 17 sind in Bezug auf die Welle 2 bzw. 3 um einen Winkel von 90° versetzt zu den unteren Messwertaufnehmern 18 angeordnet. Durch die um 90° versetzte Anordnung der Messwertaufnehmer 17, 18 lässt sich eine Durchbiegung einer Welle 2, 3 nicht nur in vertikaler Richtung, d.h. nach oben oder unten, sondern auch in horizontaler Richtung, d.h. nach links oder rechts, durch eine Änderung des Abstands der jeweiligen Welle zum Gehäuse 6 erfassen.

In Figur 4 ist ein Schnitt von der Seite durch einen Flanschbereich eines Gehäuses dargestellt. Der Darstellung in Figur 4 lässt sich entnehmen, dass zwei Gehäuseteile 6A und 6B an den einander zugewandten Seiten jeweils einen Flanschbereich 31 aufweisen. Der Flanschbereich 21 umfasst eine Dichtfläche 23, so dass bei der Verbindung der beiden Gehäuseteile 6A und 6B eine druckdichte Verbindung entsteht. Dazu werden die Flanschbereiche 22 der Gehäuseteile 6A und 6B mit einem Verbindungsmittel zusammengehalten. Geeignete Verbindungsmittel sind beispielsweise Spannschrauben.

Im Inneren des Gehäuses 6 ist eine Welle 2 aufgenommen, deren Abstand zum Gehäuse mit einem Messwertaufnehmer 16 gemessen werden soll. Der Messwertaufnehmer 16 befindet sich in einer Bohrung 24 im Flanschbereich 22 des Gehäuses 6. Zur Innenseite des Gehäuses 6 ist die Bohrung 24 mit einer Abdeckung 20 abgedeckt. Mit der Abdeckung 20 soll vermieden wer- den, dass im Inneren des Gehäuses 6 aufgenommenes Material aus dem Gehäuseinneren austritt und den Messwertaufnehmer 16 beeinträchtigt. Ist der Messwertaufnehmer 16 als Wirbelstromsonde ausgeführt, so besteht die Abdeckung 20 bevorzugt aus einem nicht leitenden Material wie PTFE oder einer Keramik. Bezugszeichenliste

1 Mischkneter

2 Hauptwelle

3 Putzwelle

4 Knetbarren

5 Stege

6 Gehäuse

6a, 6b Gehäuseteile

8 Motor

9 Getriebe

10 Öffnungen

1 1 Entnahme-Öffnung

14 Lager

16 obere Messwertaufnehmer

17 seitliche Messwertaufnehmer

18 unterer Messwertaufnehmer

20 Abdeckung

21 Flanschbereich

22 Messposition

23 Dichtfläche

24 Bohrung

A, B, C, D Schnittebenen