Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen und/oder Steuern und/oder Regeln des Betriebs einer Zentrifuge, insbesondere eines Separators, bei der zentrifugalen Verarbeitung eines Produktes, insbesondere bei einem Klären eines Produk- tes und/oder bei einem Trennen eines Produktes in verschiedene Flüssigkeitsphasen.

Derartige Verfahren sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt, so aus der DE 41 1 1933 C1 , die eine Entleerungsüberwachung anhand einer Messung des Anstiegs des Stroms des Antriebsmotors der Trommel oder eines Abfalls der Drehzahl der Trommel offenbart. Ein weiteres gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE

102008062055 A1 bekannt, die ein Verfahren zur Erfassung eines Maschinenzu- stands offenbart, bei dem eine Auswertung von Messwerten zur Erfassung des Ma- schinenzustandes erfolgt, wobei die Maschinensteuerung in Abhängigkeit vom Steuerungszustand den Messwert eines Sensors einer Maschinenkomponente zuordnet und bewertet.

Gegenüber diesem Stand der Technik soll ein weiteres Verfahren zum Überwachen und/oder Regeln des Betriebs einer Zentrifuge geschaffen werden, welches gegenüber dem Stand der Technik neuartige Betriebsweisen und Analysen ermöglicht.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch den Gegenstand des Anspruchs 1 . Danach werden mit einem oder mehreren Kraftsensoren Kraftmessungen durchgeführt und ausgewertet. Bei einer Abweichung von einem vorgegebenen Verhalten erfolgt eine Ausgabe. Optional oder alternativ werden die Kraftmessungen bzw. die Auswertungen der Kraftmessungen bei der Steuerung und/oder der Regelung des Betriebs der Zentrifuge verwendet. Erfindungsgemäß wird somit der laufende Betrieb der Zentrifuge bei der zentrifugalen Verarbeitung eines Produktes durch eine oder mehrere Kraftmessungen mit einem oder mehreren Kraftsensoren überwacht. Optional oder alternativ erfolgt dann auch eine Regelung des Betriebs. Es ist eine Fehlererkennung möglich und vorzugsweise auch eine Optimierung des Betriebs der Zentrifuge durch eine Regelung in Abhängigkeit von vorgegebenen Grenzen der Kraftmessung(en). Zwar ist es aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise axiale Auslenkungen der Antriebsspindel mit Sensoren zu erfassen. Derart kann der Betrieb einer Zentrifuge auf einfache Weise überwacht oder jedenfalls ergänzend überwacht werden. Die Überwachung und Steuerung mit Kraftsensoren liefert aber eine alternative Mög- lichkeit zur Überwachung und Steuerung zu den bekannten Verfahren. Zudem lässt sie sich mit den bekannten Verfahren kombinieren. Kraftsensoren bzw. Kraftaufnehmer stellen eine einfache Möglichkeit zur Überwachung und/oder Steuerung und Regelung des Betriebs der Zentrifuge dar, welche gegenüber dem Stand der Technik andere und/oder weitere Vorteile bietet. Zur Durchführungen der Kraftmessungen werden vorzugsweise Kraftmessringe und/oder Scherkraftaufnehmer eingesetzt.

Aus den Messdaten der Kraftmessungen z.B. an Federelementen an den Fußelementen und/oder an der Trommellagerung der Zentrifuge können Rückschlüsse auf den Betriebszustand gezogen werden. Vorzugsweise werden in Abhängigkeit der Analyse der Messung durch die Maschinensteuerung, ggf. weiteren Zustandsgrößen der Zentrifuge und ggf. des jeweiligen verfahrenstechnischen Prozesses von der Maschinensteuerung (eine Steuerungsund vorzugsweise Regeleinrichtung) Maschinen- und Prozess- bzw. Verfahrensaktionen zur Betriebsoptimierung eingeleitet und deren Auswirkungen überwacht. Vorzugsweise ist eine Zentrifuge, insbesondere ein Separator mit vertikaler Drehachse auf vier elastischen (Fuß-)Elementen aufgestellt in welchem sich eine Trommel auf elastischen Stützlagern im Bereich der Trommellagerung abstützt. Hierdurch ist jeweils in engen Grenzen eine Bewegung des abgestützten Systems möglich Diese Bewegungen ergeben sich aus dem maschinendynamischen aber auch dem pro- zesstechnischen Zustand der Zentrifuge. Die statischen und dynamischen Kräfte, welche auf die Fußelemente und/oder die Stützlager an der Trommellagerung wirken, können jeweils über die Kraftsensoren in Form von Kraftmessungen bestimmt bzw. gemessen werden.

Die Kraftmessungen werden vorzugsweise jeweils in Relation zu einer oder mehre- ren Referenzmessung(en) gesetzt, wodurch eine Beurteilung von Parametern des aktuellen Zustands der Maschine, des verfahrenstechnischen Prozesses bzw. derer jeweiligen Veränderungen - möglich wird. In Abhängigkeit von statischen oder dynamischen Grenzwerten werden sodann Maschinenfunktionen ein Ändern der Betriebsdrehzahl und/oder verfahrenstechnische Prozessfunktionen wie Entleerungen oder ein Ändern der Zulaufmenge eingeleitet. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn einmalig oder wiederholt - ein Justierungslauf zur Durchführung der Referenzmessung durchgeführt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand eines Aus- führungsbeispiels näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine stark vereinfachte schematische Darstellung eines ersten

Separators zur zentrifugalen Verarbeitung eines Produktes;

Fig. 2 eine teilgeschnittene sowie vergrößerte und detailliertere Ansicht eines Teilbereichs des Separators aus Fig. 2; und Fig. 3 eine teilgeschnittene sowie vergrößerte und detailliertere Ansicht eines weiteren Teilbereichs des Separators aus Fig. 2; und

Fig. 4 ein Flussdiagramm.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Separators zur zentrifugalen Verarbeitung eines Produktes, insbesondere zum Klären eines Produktes von Feststoffen (oder zum Aufkonzentrieren einer solchen Phase) und/oder zum Trennen eines Produktes in verschiedene Flüssigkeitsphasen.

Der in Fig. 1 abgebildete - und vorzugsweise für einen kontinuierlichen Betrieb ausgelegte - Separator weist eine (hier nur schematisch dargestellte) drehbare Trommel 1 mit vorzugsweise vertikaler Drehachse auf. In der Trommel 1 kann ein Trennteller- paket angeordnet sein (hier nicht dargestellt). Die Trommel 1 weist ferner eine Antriebsspindel 2 auf, die über eine Antriebsverbindung mit einem Antriebsmotor 3 antreibbar ist. Der Antriebsmotor 3 könnte auch als Direktantrieb in direkter Verlängerung der Antriebsspindel angeordnet sein (hier nicht dargestellt). In die Trommel 1 führt eine Zuleitung 4 für ein zu verarbeitendes Produkt. Flüssigkeiten verschiedenere Dichte und ggf. Feststoffe können durch eine oder mehrere Ableitungen 5a, 5b und ggf. Feststoffaustragsöffnungen 6 aus der Trommel 1 geleitet werden (schematisch dargestellt). In der Zuleitung 4 und der oder den Ableitung(en) 5a und ggf. 5b sind vorzugsweise steuerbare (und vorzugsweise drosselbare) Ventile vorgesehen(hier nicht dargestellt). Die Trommel 1 ist von einer Haube 7 umgeben.

Die rotierbare Trommel 1 und vorzugsweise der Antrieb/Motor 3 (und ggf. weitere Elemente wie die Haube 7 sind auf einem Maschinengestell 8 angeordnet und an diesem abgestützt. Das Maschinengestell 8 ist wiederum über eines oder hier meh- rere (vorzugsweise drei oder vier) Fußelemente 9a, b, c, d, die ein Federelement aufweist oder - wie hier beispielsweise als Rundlager 14 - ausgebildet sein kann, auf einem Boden, insbesondere einem Fundament 10, aufgestellt (siehe Fig. 1 und 2)

Während des Betriebs, d.h. während eines Drehens der Trommel 1 , werden an einem oder mehreren Kraftsensoren 1 1 a bis 1 1 d und/oder 1 1 e (siehe Fig. 3) jeweils eine oder mehrere Kräfte gemessen (Schritt I in Fig. 4).

Die Kraftsensoren bzw. Kraftaufnehmer 1 1 a - 1 1 d und/oder 1 1 e können in verschiedenen Bereichen der Zentrifuge vorgesehen sein, insbesondere an Stellen, an welchen Elemente des rotierenden Systems federnd an einem Widerlager abgestützt sind, also in Bereichen, in welchen eine Bewegung des rotierenden Systems in en- gen Grenzen zugelassen ist bzw. erfolgt. Diese Bewegungen ergeben sich aus dem maschinendynamischen aber auch dem prozesstechnischen Zustand bzw. deren Änderungen der Zentrifuge. Die statischen und dynamischen Kräfte, welche derart wirken, können über die Kraftmessung gemessen werden.

Nach einem ersten Ausführungsbeispiel ist oder sind einem oder mehreren, beson- ders bevorzugt sämtlichen der Fußelemente 9a - d jeweils einer der Kraftsensoren 1 1 a, b, c, d zur Durchführung der Kraftmessungen an den jeweiligen Fußelementen 9a - 9d zugeordnet (Fig. 1 , 2).

Alternativ oder zusätzlich ist bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einem oder mehreren, besonders bevorzugt mindestens 3 kreissymmetrisch angeordneten elas- tischen Stützlagern 18 im Bereich einer Trommellagerung (hier nicht dargestellt) jeweils einer der Kraftsensoren 1 1 e zur Durchführung der Kraftmessungen an dem jeweiligen Stützlager 18 zugeordnet (Fig. 1 , 3). Dabei ist es vorteilhaft, wenn an dem oder den Stützlagern 18 zur federnden elastischen Abstützung eines Lagergehäuses 19 an einem Abschnitt 20 des Maschinengestells 8 jeweils einer der Kraftsensoren 1 1 e zur Durchführung der Kraftmessungen an dem jeweiligen Stützlager 18 vorge- sehen ist, beispielsweise unterhalb des jeweiligen Stützlagers 18 und oberhalb des Maschinengestellabschnitts 20.

Die Kraftsensoren 11a - 1 d und/oder 1e sind vorzugsweise zur Messung von Druckkräften ausgelegt.

Vorzugsweise sind die Kraftsensoren 1 1a - 1 1 e beispielsweise über eine Drahtver- bi ndung oder drahtlos - ferner mit einem Steuerungs- und/oder Regelungseinrich- tu ng 12 des Separators verbunden, an der ihre Messergebnisse ausgewertet werden (Schritt II in Fig. 4). Die Steuerungseinrichtung 12 ist vorzugsweise dazu ausgelegt, die die ermittelten Werte beispielsweise an einer Ausgabeeinheit wie einem Display anzuzeigen (Schritt III in Fig. 4)und/oder zur Steuerung/Regelung des Betriebs der Zentrifuge zu verwenden (Schritt IV in Fig. 4). Bei einem Abweichen von einem vorgespeicherten Verhalten, beispielsweise bei einer Abweichung von einem oder mehreren Sollwerten, kann ein Warnsignal ausgegeben werden. Anhand der Messdaten können auch Funktionen wie Feststoffentleerungen beim Betrieb der Zentrifuge gesteuert und/oder geregelt werden (Schritt IV). Die Steuerungseinrichtung 12 steuert vorzugsweise (direkt oder über eine zwischengeschaltete Einrichtung) auch den An- tröebsmotor 2 an.

Vorzugsweise wird an jedem der (ein- oder mehrstückigen) Fußelementen 9a, 9b, 9c, 9d einer der zur Kraftmessung ausgelegten Kraftsensoren 11a - 1 1d eingesetzt.

D iese Bewegung des Separators ergeben sich aus dem maschinendynamischen aber auch dem prozesstechnischen Zustand der Zentrifuge, insbesondere er Trommel 1. Die statischen und dynamischen Kräfte, welche auf die Fußanordnungen 9a - 9d oder die Stützlager 18 der Maschine wirken, können über die Kraftmessung unter zwei, drei oder vier Fußelementen (1 1 a— 1 1d) oder an den Stützlagern (1 1 e) gemessen werden. Eine beispielhafte Art der Anordnung der Kraftsensoren 1 1a— 1 1d veranschaulicht Fig. 2. Hier ist ein als Kraftmessring ausgelegter Kraftsensor 1 1a an einem Fußele- ment 9a vorgesehen. Er ist zwischen dem Maschinengestell 8 und dem eigentlichen Fußelement 9a angeordnet, welches hier als Federelement ein von einer Abdeckung 14 umgebenes Rundlager 15 aufweist. Das Rundlager 15 ist wiederum auf einem Fundamentrahmen 1 6 abgestützt, welches einen Teil des Fundamentes/Bodens 10 bildet. Mit einem oder mehreren hier vertikal ausgerichteten Bolzen 17 können die Elemente Maschinengestell 8, Rundlager 14 und Fundamentrahmen 1 6 miteinander verbunden sein. Dieser Aufbau wird vorzugsweise wenigstens an einem oder vorzugsweise an sämtlichen der Fußanordnungen 9a - 9d realisiert. Mittels Befestigungsmutter 13 und Bolzen 17 wird eine Vorspannung im Kraftsensor 1 1 a erzeugt. Das Messen findet fortlaufend kontinuierlich oder in Intervallen statt. Die von der oder den Kraftsensoren 1 1 a - 1 1 d und/oder 1 1 e gemessenen Daten werden an die Steue- rungs(und vorzugsweise Regeleinrichtung 12 weitergeleitet, wo sie ausgewertet werden. So kann jeweils nur eine Kraft gemessen werden. Es ist aber auch denkbar, die Ergebnisse sämtlicher Kraftsensoren aufzunehmen und geeignet miteinander zu verknüpfen und auszuwerten, um daraus Vorgaben für die Regelung zu erstellen.

Die aufgenommenen Messdaten werden mit Solldaten verglichen. Anhand dieses Vergleiches wird wenigstens eine Stellgröße ermittelt. Mit der Steuerung- und Regelungseinrichtung 12 wird mit Hilfe der wenigstens einen Stellgröße (oder mehreren Stellgrößen) so Einfluss auf den Betrieb der Zentrifuge genommen, dass die Regel- große - die Kraft und/oder die Auslenkung an den Fußelementen - so verändert wird, dass sie ein gewünschtes Verhalten annimmt.

Es ist besonders vorteilhaft - wie bereits erwähnt - ergänzend oder alternativ zu den Kraftmessungen an den Fußelementen 9a - 9d Kraftmessungen direkt in der Nähe der Trommellagerung ( Kraftsensoren 1 1 e ) an einem oder mehreren Stützlagern 18 vorzunehmen. Denn in diesem Bereich wird das Verhältnis zwischen dem Messsignal und dem Nutzsignal deutlich verbessert, da Maschinengestell, Antriebsteile und Motor nicht in die Messung eingehen.

Es ist ferner denkbar, eine zusätzliche Messung an einem oder mehreren Füßen in horizontaler Richtung vorzunehmen und/oder eine zusätzliche Messung während und nach einer Entleerung von Feststoffen durch die Feststoffaustragsöffnungen 6 (wenn diese diskontinuierlich verschließbar sind (Info aus Maschinensteuerung). Durch eine Messung von Querkräften können Rückschlüsse auf das Entleerungsverhalten und die Entleerungsmenge gezogen werden.

Durchführbar sind beispielsweise auf einfache Weise mit der einen oder den mehreren Kraftsensor(en) Messungen, mit welcher/welchen das Gewicht der Zentrifuge und/oder Veränderungen des Gewichtszustandes der Zentrifuge ermittelt

wird/werden. So ist es sinnvoll, mit einer leeren Trommel (ohne Produkt) wenigstens eine erste Referenzmessung vorzunehmen. In einem idealen Betriebszustand mit einer mit Produkt beschickter Trommel kann sodann eine zweite Messung vorgenommen werden. Abweichungen von diesen beiden Zuständen können sodann er- mittelt und angezeigt werden. Eine Ursache für Abweichungen von den gewünschten Zuständen nach Beendigung des Betriebs aber auch im laufenden Betrieb können Anbackungen im Trommelinneren sein. Daher kann es Sinn machen, bei einem Überschreiten eines Grenzwerts auf ein erhöhtes Gewicht in der Trommel zu schließen. In diesem Zustand ist es sinnvoll, eine Gegenmaßnahme einzuleiten, beispiels- weise eine Feststoffentleerung oder im Einzelfall sogar eine Unterbrechung des Prozesses zur Durchführung einer CIP-Reinigung. Nach einer Variante werden hingegen zusätzlich kapitale Lagerschäden und/oder Unwuchten oder dgl. anhand der Messdaten ermittelt.

Bekannte Frequenzen (Motordrehzahl, Trommeldrehzahl, Lagerrollen, Lagerkäfig) können zur Verbesserung der Qualität des Nutzsignals herausgefiltert werden. Als Kraftsensoren eignen sich z.B. Kraftmessringe von HBM, Scherkraftaufnehmer von BRÖSA.

Bevorzugt ist, dass das Messen der Kräfte fortlaufend oder in Intervallen erfolgt, die kleiner gleich 1 min sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Betreiben einer Zentrifuge, insbesondere eines Separators mit vertikaler Drehachse im kontinuierlichen Betrieb geeignet, der über ein Abscheidemittel wie ein Trenntellerpaket in der Trommel verfügt. Alternativ kann die Zentrifuge auf andere Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Vollmantel-Schneckenzentrifuge, insbesondere mit einer horizontalen Drehachse (hier nicht dargestellt). Bezugszeichen

Trommel 1

Antriebsspindel 2

Motor 3

Zuleitung 4

Ableitungen 5a, 5b

Feststoffaustragsöffnungen 6

Haube 7

Maschinengestell 8

Fußelemente 9a, 9b, 9c, 9d

Fundament 10

Kraftsensoren 11a, 11b, 11c, 11d, 11e

Steuerungseinrichtung 12

Befestigungsmutter 13

Abdeckung 14

Rundlager 15

Fundamentrahmen 16

Bolzen des Rundlagers 17

Stützlager 18

Lagergehäuse 19

Maschinengestellabschnitt 20