DE202004007560U1

DE202004007560U1 - Zentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge, mit vormontierter Lager- und Dichteinheit

Info

Publication number: DE202004007560U1
Application number: DE202004007560U
Authority: DE
Original assignee: Westfalia Separator GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2014-05-08

Abstract

Zentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einer drehbaren Trommel (2) und einer relativ zur Trommel (2) mit einer Differenzdrehzahl drehbaren Schnecke (3),
a) die wenigstens ein Lager (6) und eine Dichtungseinrichtung (5) aufweist, die insbesondere zwischen der Trommel (2) und der Schnecke (3) angeordnet sind,
b) zumindest das wenigstens eine Lager (6) und die wenigstens eine Dichteinrichtung (5) als vormontierte Einheit (4) nach Art einer Patrone – insbesondere zum Einbau zwischen Trommel (2) und Schnecke (3) – ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
c) die Patrone einen Innenmantel (14) und einen Außenmantel (15) aufweist, zwischen denen das Lager (6) angeordnet ist, so daß der Innenmantel (14) und der Außenmantel (15) der Patrone relativ zueinander drehbar sind, und
d) der Innenmantel (14) mit der Trommel (2) oder mit einem mit der Trommel drehfest verbundenen Teil und der Außenmantel (15) mit der Schnecke (3) oder mit einem mit der Schnecke drehfest...

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Vollmantel-Schneckenzentrifugen sind in verschiedensten Ausführungsformen bekannt. Die Trommel und die Schnecke von Vollmantel-Schneckenzentrifugen drehen sich relativ zueinander mit einer – relativ geringen – Differenz-Drehzahl, so dass wenigstens ein Lager zwischen der Trommel und der Schnecke (bzw. einem jeweils mit der Trommel oder Schnecke drehfest verbundenen Bauelement) angeordnet sein muss. Bevorzugt werden Rollen- bzw. Kugellager eingesetzt, die in axialer Richtung jeweils mittels einer Gleitringdichtung nach außen abgedichtet sind.
Gleitringdichtungen sind relativ teure und empfindliche Bauelemente, deren Montage aufwendig und störanfällig ist. So weisen die Gleitringdichtungen aneinander gleitende Gleitringe (bzw. Gleit- und Gegenringe) auf, welche bei der Montage zwangsläufig offen stehen, wobei die teuren Oberflächen der Gleitringdichtungen leicht beschädigt werden können. Erschwerend kommt hinzu, dass die Dichtflächen bei den Montagevorgängen oft optisch nicht zugänglich sind, so dass dabei Beschädigungen nicht bemerkt werden und die Ausfälle zeitverzögert erfolgen.
Es ist daher empfehlenswert, bei der Montage und insbesondere auch bei Reparaturen und Austausch das Fachpersonal eines entsprechenden Herstellers einzusetzen, um den Einbau zu überwachen und ggf. in die Einbausituation einzugreifen. Dies ist allerdings nicht nur aufwendig und teuer sondern vielfach sogar unmöglich.
Eine gattungsgemäße Zentrifuge zeigt die DE 32 19 686 A1 , die wie die DE 101 36 201 A1 eine vormontierbare Baueinheit zur einfachen Montage eines Lagersystems offenbart, wobei letztere Schrift aber den Einsatz bei einer gattungsfremden Zweiwalzenrollenpresse betrifft. Aus der US 755,415 ist darüber hinaus eine Lagerung für eine Förderschnecke bekannt.
Gleitringdichtungen sind zudem aus der US 3,315, 882 oder der DE 34 32 858 – dort für eine andere Applikation – bekannt.
Die Erfindung hat von daher die Aufgabe, die Montage und Reparatur von Vollmantel-Schneckenzentrifugen, insbesondere in Hinsicht auf die Lager – mit den zugehörigen Dichteinrichtungen – zwischen Schnecke und Trommel, gegenüber dem Stand der Technik noch weiter zu vereinfachen.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch den Gegenstand des Anspruches 1. Danach sind zumindest das wenigstens eine Lager und die wenigstens eine Dichteinrichtung als vormontierte Einheit nach Art einer Patrone – insbesondere zum Einbau zwischen Trommel und Schnecke – ausgebildet, wobei die Patrone einen Innenmantel und einen Außenmantel aufweist, zwischen denen das Lager angeordnet ist, so daß der Innenmantel und der Außenmantel der Patrone relativ zueinander drehbar sind, und wobei der Innenmantel mit der Trommel oder mit einem mit der Trommel drehfest verbundenen Teil und der Außenmantel mit der Schnecke oder mit einem mit der Schnecke drehfest verbundenen Teil drehfest verbunden ist.
Durch diese vormontierte Einheit, welche unkompliziert und quasi ohne eine nennenswerte Gefahr von Beschädigungen montierbar ist, kann auf die Anwesenheit speziellen Personals einer Dichtungsfirma bei der Montage oder bei der Reparatur verzichtet werden. Damit werden die Kosten der Erstmontage und auch die von Reparatu ren gesenkt und es wird die Gefahr von Beschädigungen der Dichteinrichtung am Lager deutlich verringert.
Die erfindungsgemäße vormontierte Einheit kann beispielsweise einfachst durch Verschrauben (oder u.U. Presssitz) an der Trommel und/oder der Schnecke drehfest, einfach und sicher befestigt werden. Diese Konstruktion wird als besonders einfach montierbar besonders bevorzugt. Alternativ kann allerdings auch der Innenmantel mit der Schnecke oder mit einem mit der Schnecke drehfest verbundenen Teil und der Außenmantel mit der Trommel oder mit einem mit der Trommel drehfest verbundenen Teil drehfest verbunden sein.
Besonders bevorzugt enthält die Patrone zumindest das Lager und die wenigstens eine Dichteinrichtung, wobei das Lager ein Rollen- oder Kugellager ist und axial einseitig eine Gleitringdichtung oder beidseitig des Rollen- und Kugellagers jeweils eine Gleitringdichtung in der Patrone angeordnet wird. Diese Patrone bietet die Möglichkeit zu einer besonders einfachen Realisierung eines Schutzes der Dichteinrichtung und des Lagers in einer Einheit.
Besonderes bevorzugt sind zudem zusätzliche Dichtringe, insbesondere O-Ringe zwischen dem Innen- und dem Außenmantel angeordnet, welche die Dichtwirkung weiter optimieren und die ebenfalls mit der Patrone vormontiert sind bzw. werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
1a einen Schnitt durch eine Trommel einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge während der Montage;
1b eine Ausschnittsvergrößerung aus 1a;
2a die Vollmantel-Schneckenzentrifuge aus 1 in montierter Stellung;
2b eine Ausschnittsvergrößerung aus 2a;
3a,b eine montierte Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach dem Stand der Technik sowie eine Ausschnittsvergrößerung dieser Zentrifuge;
4 den prinzipiellen Ablauf der Montage der Vollmantel-Schneckenzentrifuge aus 3 nach dem Stand der Technik.
1 zeigt einen Schnitt durch eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1 mit einer drehbaren Trommel 2 und einer drehbaren Schnecke 3, wobei die Trommel 2 und die Schnecke 3 während des Betriebs relativ zueinander eine Differenzdrehzahl aufweisen, d.h., relativ zueinander rotieren. Zwischen der Trommel 2 und der Schnecke 3 ist eine vormontierte Einheit 4 angeordnet, welche eine Dichteinrichtung 5 und ein Lager 6 enthält.
Im einzelnen ist die Konstruktion hier wie folgt:
Die Trommel 2 weist einen Trommelmantel 7 auf, welcher sich an einem seiner Enden verjüngt. An diesem Ende ist ein Feststoffaustrag 31 ausgebildet. An ihrem von dem verjüngten Ende abgewandten zweiten Ende wird die Trommel 2 axial von einem Trommeldeckel 8 verschlossen. Der Trommel 2 werden hier definitionsgemäß alle mit der Trommel 2 rotierenden bzw. relativ zu dieser unverdrehbaren Elemente außerhalb der vormontierten Einheit 4, aber auch beispielhaft ein im Betrieb mitdrehendes (hier nicht dargestellt) Zulaufrohr, zugeordnet.
Den Trommeldeckel 8 durchsetzt relativ zu diesem an seinem Innenumfang ein hier beispielhaft stillstehendes Zulaufrohr 9 zur Zuleitung des Schleudergutes durch einen hier nicht weiter zu erläuternden Verteiler in die Trommel 2. Dem Trommeldeckel 8 mit Ablauföffnungen 29 ist hier beispielhaft eine ebenfalls stillstehende Schälscheibe 30 zur Ableitung der Flüssigkeitsphase unter Druck (abgedichtete Konstruktion der Zentrifuge) nachgeschaltet.
Die Schnecke 3 besteht aus einem inneren Schneckenkörper 10 und einem den Schneckenkörper 10 umgebenden wendelartigen Schneckenblatt 11. Der Schneckenkörper 10 umgibt an seinem zum Trommeldeckel gerichteten Ende konzentrisch das Zulaufrohr 9. Im Übergangsbereich zum konischen Abschnitt ist auf dem Schneckenkörper 10 eine Stauscheibe 32 befestigt.
Die vormontierte Einheit 4 ist in den Ringspalt 12 zwischen dem Außenumfang des Zulaufrohrs 9 und den Innenumfang des Schneckenkörpers 10 einsetzbar (2) und stützt sich in axialer Richtung einerseits am Trommeldeckel 8 und andererseits an wenigstens einer oder mehreren inneren Ringstufungen 13 des Schneckenkörpers 10 ab.
Die vormontierte Einheit besteht aus einem ein- oder mehrteiligen Innenmantel 14 und aus einem ein- oder mehrteiligen, hier gestuften, Außenmantel 15, zwischen welchen ein Lager 6, in der Regel ein Rollen- oder Kugellager, angeordnet ist, so dass der Innenmantel 14 und der Außenmantel 15 relativ zueinander drehbar sind. Der Innenring 16 des Lagers 6 ist daher mit dem Innenmantel 14 und der Außenring 17 des Lagers 6 mit dem Außenmantel 15 verbunden.
Im Betrieb dreht sich der Innenmantel 14 mit der Trommel 2 und der Außenmantel 15 mit dem Schneckenkörper 10 bzw. mit der Schnecke.
Es sind daneben auch Konstruktionen bekannt, bei welchen sich der Innenmantel mit der Schnecke und Außenmantel mit der Trommel dreht (hier nicht dargestellt). Auch hier ist die Erfindung, ggf. unter entsprechender Anpassung, einsetzbar.
An das eine axiale Ende der patronenartigen vormontierten Einheit 4 ist ein mit dem Außenmantel 15 unverdrehbar verbundener, z.B. einstückig angeformter oder separat angesetzter erster Deckelbereich 18 und an das gegenüberliegende Ende ein mit dem Innenmantel unverdrehbar verbundener Deckelbereich 19 angeformt oder angesetzt, so dass eine geschlossene Patrone ausgebildet wird. Zur Abdichtung dienen hier als Dichteinrichtung 5 wenigstens eine, hier beispielhaft zwei Gleitringdichtungen 20, 21, jeweils mit Gleitring und Gegenring, die axial beidseits des Lagers 6 angeordnet sind, welche zwischen die Deckelbereiche 18 bzw. 19 und innere Bünde 22 bzw. 23 des Außenmantels 15 bzw. des Innenmantels 14 gesetzt sind. Andere Dichtungsformen sind ebenfalls denkbar.
Die Gleitringdichtungen 20, 21 bestehen hier im Prinzip beispielhaft aus zwei axial in Richtung aufeinander zu vorgespannten Dichtringen 24, 25, welche im Betrieb aneinander gleiten, wobei der eine der Dichtringe 24 jeweils mittels einer Feder 26 in Richtung des anderen Dichtringes gedrückt wird und wobei jeweils einer der Dichtringe 24, 25 an einem der Deckelbereiche 18, 19 und der jeweils andere an einem der inneren Bünde 22, 23 angeordnet sein kann.
Zusätzliche Dichtringe – z.B. preisgünstigere O-Ringe – 27, 28 zwischen dem jeweiligen Innenumfang oder Außenumfang der Deckelbereiche 18, 19 und dem Innen- bzw. Außenumfang des korrespondierenden, relativ zum jeweiligen Deckelbereich 18, 19 drehbaren Innen- bzw. Außenmantels 14, 15 verhindern einerseits vor der Montage ein Eindringen von Staub und Feuchtigkeit in die vormontierte Einheit 4, und realisieren derart einen Schutz der empfindlicheren Gleitringdichtungen 20, 21. Im Betrieb bewirken sie als Vordichtungen als Feststoffbarriere ferner ein Zurückhalten von Feststoff und tragen derart zur Standzeitverlängerung bei.
Die vormontierte Einheit 4 muss bei der Montage lediglich in die Schnecke 3 bzw. den Schneckenkörper 10 geschoben und dort fixiert (z.B. bei 33 verschraubt oder dgl.) werden (Schritt A, 1b) woraufhin der Trommeldeckel 8 mit dem Zulaufrohr 9 (aufgrund der hier innenliegenden Schälscheibe) axial auf die vormontierte Einheit 4 geschoben wird, dort fixiert (z.B. bei den weiteren Schraubverbindungen 33) und der Trommeldeckel 8 an der Trommel 2 befestigt wird (Schritt B). Damit ergibt sich die Einbausituation der 2. Eine weitere Schraubverbindung liegt bei dem Bezugszeichen 34 zwischen dem Bund 22 und dem übrigen Innenmantel 14.
Eine Vormontage der vormontierten Einheit 4 ist bereits beim Dichtungshersteller möglich. Die eigentliche Montage am Dekanter bzw. an der Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1 erfolgt dann als vormontierte Baueinheit, ohne daß ein Öffnen der Gleitringdichtungen 20, 21 – wie beim Stand der Technik, der in 3 und 4 dargestellt wird – erforderlich ist. Damit sind sowohl der Einbau als auch der Ausbau deutlich weniger problembehaftet bzw. riskant und die Montage ist auch von weniger spezialisierten Personal durchführbar.
Dies ist insbesondere im Ersatzteilbereich von Vorteil, wenn beispielsweise unter widrigen Bedingungen in einer Fabrik oder an einem ähnliche Ort ein Austausch erforderlich ist. Der Austausch der vormontierten Einheit 4, insbesondere nach Art einer weitegehend geschlossenen Patrone mit aneinander gleitendem Innen- und Außenmantel, kann bei entsprechender Lagerhaltung auch besonders schnell durchgeführt werden.
Die Anwesenheit eines Mitarbeiters des Dichtungsherstellers ist nicht erforderlich, da die vormontierte Einheit komplett von diesem versandt und an diesen gesandt werden kann, auch um die vormontierte Einheit 4 zu untersuchen oder zu reparieren. Die eigentliche Reparatur kann dann unter den erforderlichen besonderen Bedingungen und von besonders geschultem Fachpersonal bei der Dichtungsfachfirma erfolgen.
In Hinsicht auf 3 und 4 sei noch darauf hingewiesen, daß nach dem hier abgebildeten Stand der Technik insgesamt fünf Montageschritte A bis E nötig waren. Dabei wurden die Bauteile der Gleitringdichtungen jeweils anteilig an die Trommel und die Schnecke montiert. So war es in den Montageschritten A bis E gemäß 4 nötig, die Gleitringdichtung zu zerlegen und die besonders empfindlichen Gleitflächen ungeschützt offenzulegen. Besonders heikel war ist der Montageschritt E, da hier die Trommelnabe als schweres Bauteil am Kran hängt, das sodann in die Schnecke (auch Förderschnecke genannt) inklusive dem montierten Dichtungsbauteil eingefahren wird, ohne daß eine optische Kontrollmöglichkeit des Vorganges gegeben ist. Diese Probleme werden mit der vormontierten Einheit 4 aufs einfachste behoben.

1: Vollmantel-Schneckenzentrifuge
2: Trommel
3: Schnecke
4: vormontierte Einheit
5: Dichtung
6: Lager
7: Trommelmantel
8: Trommeldeckel
9: Zulaufrohr
10: Schneckenkörper
11: Schneckenblatt
12: Ringspalt
13: Ringstufungen
14: Innenmantel
15: Außenmantel
16: Innenring
17: Außenring
18: erster Deckelbereich
19: zweiter Deckelbereich
20, 21: Gleitringdichtungen
22, 23: Bünde
24, 25: Dichtringe
26: Feder
27, 28: Dichtringe
29: Ablauföffnungen
30: Schälscheibe
31: Feststoffaustrag
32: Stauscheibe
33: Schraubverbindung
34: Schraubverbindung

Claims

Zentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einer drehbaren Trommel (2) und einer relativ zur Trommel (2) mit einer Differenzdrehzahl drehbaren Schnecke (3), a) die wenigstens ein Lager (6) und eine Dichtungseinrichtung (5) aufweist, die insbesondere zwischen der Trommel (2) und der Schnecke (3) angeordnet sind, b) zumindest das wenigstens eine Lager (6) und die wenigstens eine Dichteinrichtung (5) als vormontierte Einheit (4) nach Art einer Patrone – insbesondere zum Einbau zwischen Trommel (2) und Schnecke (3) – ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß c) die Patrone einen Innenmantel (14) und einen Außenmantel (15) aufweist, zwischen denen das Lager (6) angeordnet ist, so daß der Innenmantel (14) und der Außenmantel (15) der Patrone relativ zueinander drehbar sind, und d) der Innenmantel (14) mit der Trommel (2) oder mit einem mit der Trommel drehfest verbundenen Teil und der Außenmantel (15) mit der Schnecke (3) oder mit einem mit der Schnecke drehfest verbundenen Teil drehfest verbunden ist, oder dass der Innenmantel mit der Schnecke oder mit einem mit der Schnecke drehfest verbundenen Teil und der Außenmantel mit der Trommel oder mit einem mit der Trommel drehfest verbundenen Teil drehfest verbunden ist.
Zentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone zumindest das Lager (6) und die wenigstens eine Dichteinrichtung (5) enthält, wobei das Lager (6) ein Rollen- oder Kugellager ist und axial einseitig eine Gleitringdichtung (20, 21) oder beidseitig des Rollen- und Kugellagers jeweils eine Gleitringdichtung (20, 21) in der Patrone angeordnet ist.
Zentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vormontierte Einheit (4) durch Verschrauben an der Trommel (2) und/oder der Schnecke (3) drehfest befestigt ist.
Zentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenmantel (14) und der Außenmantel (15) jeweils ein- oder mehrstückig ausgebildet sind und daß an jedes axiale Ende der vormontierten Einheit (4) ein Deckelbereich (18, 19) angeformt oder angesetzt ist, so daß der Innen- und der Außenmantel (14, 15) und die Deckelbereiche (18, 19) die geschlossene Patrone ausbilden.
Zentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitringdichtungen (20, 21) jeweils zwischen Deckelbereiche (18, 19) und innere Bünde (22, 23) des Innenmantels bzw. des Außenmantels (14, 15) gesetzt sind.
Zentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitringdichtungen (20, 21) aus zwei axial in Richtung aufeinander zu vorgespannten Dichtringen (24, 25) – Gleitring und Gegenring – bestehen, welche im Betrieb aneinander gleiten, wobei der eine der Dichtringe (24, 25) mittels einer Feder (26) in Richtung des anderen Dichtringes vorgespannt ist.
Zentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Dichtringe, insbesondere O-Ringe (27, 28) zwischen dem Innen- und dem Außenmantel (14, 15) angeordnet sind.
Zentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone zwischen dem Innenumfang eines Schneckenkörpers (10) der Schnecke (3) und dem Außenumfang eines Zulaufrohrs (9) angeordnet ist.