DE29515880U1

DE29515880U1 - Miniatur-Dekantierzentrifuge

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Publication number: DE29515880U1
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Priority date: 1995-10-10
Filing date: 1995-10-10
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2005-10-11
Also published as: DE19641675A1

Description

Miniatur-Dekantierzentri fuge

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Miniatur-Dekantierzentrifuge, mit einer Trommel, die einen Konusteil aufweist, einer sich darin in Längsrichtung erstreckenden Schnecke, einem Suspensionszulaufrohr, das auf der dem Konusteil gegenüberliegenden Seite in die Trommel ragt, und einer Antriebseinrichtung für die Trommel und die Schnecke, wobei die Antriebseinrichtung einen Motor mit einer Antriebswelle sowie darauf befindlichen Riemenscheiben für jeweils den Antrieb der Trommel und der Schnecke aufweist.

Für herkömmliche Dekantierzentrifugen mit einer wie oben beschriebenen Gestaltung und Anordnung von Trommel, Schnecke und Suspensionszulauf und einer Durchsatzleistung von mehr als ca. 100 l/h ist ein Dekanter-Antrieb über z. B. einen einzigen Motor bekannt, der die Schnecke über einen Flach-

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riemen zwischen einer der Riemenscheiben auf der Motorantriebswelle und einer Riemenscheibe auf einer konusseitigen Antriebswelle für die Schnecke und ein umlaufendes Kurvenscheibengetriebe (Cyclo-Getriebe) und die Trommel ebenfalls über einen Flachriemen zwischen der anderen Riemenscheibe der Motorantriebswelle und einer Riemenscheibe auf einer sich konzentrisch zu der Antriebswelle für die Schnecke erstreckenden Hohlwelle für die Trommel antreibt.

Weiterhin ist ein Dekanter-Antrieb über zwei Motoren bekannt, bei dem die Trommel über einen Hauptantriebsmotor mit einer Antriebswelle und einer darauf befindlichen Riemenscheibe, einen Riemen und eine Riemenscheibe auf einer konusseitigen Hohlantriebswelle für die Trommel und die Schnecke über einen Sekundär-Motor mit einer Antriebswelle und einer darauf befindlichen Riemenscheibe mittels eines Flachriemens und einer Riemenscheibe auf einer sich innerhalb der Hohlwelle für die Trommel erstreckenden Antriebswelle für die Schnecke und ein Cyclo-Getriebe angetrieben werden.

Das Cyclo-Getriebe erfüllt in Verbindung mit den Riemenscheiben die Aufgabe, die Drehzahldifferenz zwischen Trommel und Schnecke auf kleine Werte einstellen zu können und gleichzeitig das durch den Feststofftransport im Trennraum zwischen Trommel und Schnecke auftretende Drehmoment im Sinne der Entlastung des Antriebs über die Riemen aufzufangen. Beispielsweise erfolgt beim Dekanterantrieb mit einem einzigen Motor zur Erzielung einer großen Zentrifugalbeschleunigung eine Übersetzung der Motordrehzahl auf die Drehzahl der Trommel und die Antriebswelle des Cyclo-Getriebes. Das Cyclo-Getriebe untersetzt die Drehzahl der Antriebswelle auf die gewünschte Drehzahldifferenz zwischen Trommel und Schnecke. Dabei werden für das Einstellen einer Drehzahldifferenz sowohl am Motor als auch an der Antriebsseite von

BOEHMERT & BOEJiMERT, NQ JlDEiVlAlNiN.i^o PARTNER

Motor und Schnecke Riemenscheiben unterschiedlich großen Durchmessers verwendet. Das Gehäuse des Cyclo-Getriebes ist fest mit der Trommel verbunden.

Das Cyclo-Getriebe hat für dieses Konzept eines Dekantierantriebes, wie aber auch für einen Dekanterantrieb mit zwei Motoren, den besonderen Vorteil, daß es über die Kurvenscheiben des Getriebes gelingt, die Wellen für den Getriebeein- und -ausgang in der gleichen Achse zu lagern. Erst das aus Riemenscheibenantrieb und Cyclo-Getriebe bestehende Antriebskonzept ermöglicht es, bei hoher Drehzahl von Schnecke und Trommel kleine Drehzahldifferenzen zwischen beiden einstellen zu können. Das Antriebskonzept stellt deshalb für die bisher bekannten Baugrößen für Dekanter eine praktikable Lösung dar.

Diese Dekantierzentrifugen zeichnen sich vor allem durch ihren hohen Durchsatz aus. Gerade darin besteht ihr Nachteil, wenn sie für Aufgaben im Labor- und kleintechnischen Maßstab eingesetzt werden sollen, für die beispielsweise Durchsätze an Suspensionen mit Feststoffgehalten ± 3% im Bereich ± 100 l/h in Betracht kommen. Es kommt hinzu, daß mit steigender Baugröße das Füllvolumen exponentiell wächst. Gleiches trifft auf das Totvolumen zu, das sich aus dem Ringspalt zwischen Trommel und Schnecke ergibt. Ein weiteres Problem besteht darin, daß der kontinuierliche Austrag kleiner Feststoffmengen bei der Klärung kleiner Masseströme mit den bekannten Dekantierzentrifugen aufgrund der Baugröße der Austragsorgane schwierig ist. Der Einsatz von Dekantierzentrifugen für die vorgenannten Anwendungsfeider ist deshalb nicht gegeben.

Um kleine Durchsätze verarbeiten zu können, ist es vor allem erforderlich, den Radius von Trommel und Schnecke gegenüber dem der bestehenden Dekantierzentrifuge zu verkleinern. Die

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Verkleinerung des Radius hat aus geometrischen Gründen die Beseitigung aller zuvor für Dekantierzentrifugen mit deutlich größerem Radius genannten Nachteile zur Folge. Die Füll- und Totvolumina einer solchen Dekantierzentrifuge sind ebenso wie die Austragsorgane klein. Der kleine Radius erfordert allerdings, daß zur Erzielung gleicher Zentrifugalbeschleunigungen die Drehzahl von Trommel und Schnecke der Miniatur-Dekantierzentrifuge gegenüber der von Dekantierzentrifugen herkömmlicher Baugröße erheblich größer gewählt werden muß. Das bringt für den Bau der Miniatur-Dekantierzentrifuge neben fertigungstechnischen Problemen die Schwierigkeit mit sich, daß die üblicherweise für den Antrieb von Dekantierzentrifugen verwendete Kombination aus Riemenscheibenantrieb und Cyclo-Getriebe nicht in den dafür erforderlichen kleinen Baugrößen verfügbar ist.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Dekantierzentrifuge für kleine Durchsätze zur Verfügung zu stellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Riemenscheiben auf der Motorantriebswelle Zähne aufweisen, die Schnecke über eine Zahnriemenscheibe und einen Zahnriemen mit einer der Zahnriemenscheiben auf der Motorantriebswelle verbunden und die Trommel über eine Zahnriemenscheibe und einen Zahnriemen mit der anderen Zahnriemenscheibe auf der Motorantriebswelle verbunden ist, wobei die Anzahl der Zähne der Zahnriemenscheiben auf der Motorantriebswelle und die Übersetzungsverhältnisse derart gewählt sind, daß sowohl gewünschte Drehzahlen für die Trommel und die Schnecke als auch eine gewünschte Drehzahldifferenz resultieren.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Zahnriemenscheiben auf der Konusteilseite angeordnet sind.

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Alternativ dazu kann vorgesehen sein, daß die Zahnriemenscheiben auf der dem Konusteil gegenüberliegenden Seite angeordnet sind.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß die Zahnriemenscheiben auf der Konusteilseite und die Zahnriemenscheibe auf der dem Konusteil gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Zahnriemenscheibe mit einer zum Konusteil weisenden Antriebswelle für die Schnecke und die Zahnriemenscheibe mit einem lösbar an der Trommel befestigbaren Deckel auf der dem Konusteil gegenüberliegenden Seite in Verbindung steht.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Zahnriemenscheibe auf einer Antriebswelle sitzt, die mit der Antriebswelle über eine Kupplung verbunden ist.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Kupplung Scherstifte aufweist.

In einer besonderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß die Zahnriemen gleiche Längen aufweisen und über jeweils eine Umlenkrolle gespannt sind.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Umlenkrollen Zahnriemenscheiben sind, die mit der Zahnseite des jeweiligen Zahnriemens in Eingriff steht.

Alternativ kann vorgesehen .sein, daß die Umlenkrollen Flachriemenscheiben sind, die mit der zahnlosen Seite des jeweiligen Zahnriemens in Eingriff stehen.

Günstigerweise weisen die Zahnriemen Teilungen von 3 mm auf.

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Vorzugsweise umfaßt die Miniatur-Dekantierzentrifuge eine Einrichtung zur Regelung des sich zwischen der Trommel und der Schnecke aufbauenden Drehmoments bis zur maximalen Leistungsaufnahme des Motors.

Schließlich kann vorgesehen sein, daß die Trommel aus zwei Teilen zusammensetzbar ist, wobei der eine Teil den Konusteil und einen Zylinderteil und der andere Teile einen auf den Zylinderteil aufsetzbaren Deckel umfaßt.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß durch die Verwendung von Zahnscheiben und Zahnriemen der Dekanter-Antrieb weniger Platz benötigt, aus einer geringen Anzahl von einfachen Komponenten herstellbar ist, hohe Drehzahlen und mit hoher Präzision kleine Drehzahldifferenzen zwischen der Drehzahl der Trommel und derjenigen der Schnecke ermöglicht. Die Drehzahl des Motors wird dabei durch Regelung der Stromaufnahme konstant gehalten, so daß das sich zwischen Trommel und Schnecke ausbildende Drehmoment über einen weiten Bereich der Drehzahl und des Durchsatzes an Feststoff abgeglichen wird. Die Drehzahldifferenz wird direkt über das Verhältnis der Zahl der Zähne auf den Zahnscheiben festgelegt, die auf der Motorantriebswelle und den Antriebswellen für die Schnecke und die Trommel angebracht sind. Die Ausführung dieser Antriebstechnik ist unter Berücksichtigung der Baugröße des Miniatur-Dekanters möglich, weil es Zahnriemen mit so kleiner Teilung gibt, daß die Durchmesser der Zahnscheiben für die notwendigerweise hohen Drehzahlen und die für schwer absetzbare Feststoffe kleinen Drehzahldifferenzen klein genug bleiben. Die Verwendung von Zahnriemen und Zahnscheiben ermöglicht gegenüber einem auch drehbaren Antrieb über Flach- oder Keilriemen wegen der kleineren Dimensionen eine viel genauere und vor allem präzise Einstellung der Drehzahldifferenz bei hohen Drehzahlen.

BOEHMERT & &Bgr;&Ogr;&Egr;&EEacgr;&Mgr;&Egr;^&Tgr;, NßRQEMAJN^ pm PARTNER

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachstehenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Antriebsteils von einer Miniatur-Dekantierzentrifuge gemäß der vorliegenden Erfindung in der Aufsicht; und

Fig.2: einen Querschnitt durch den Separationsteil

(Trommel) der Miniatur-Dekantierzentrifuge von Fig.1.

Fig. 2 zeigt in einem aus zwei Teilen 3,32 bestehenden Gehäuse eine horizontal angeordnete Trommel 15, die einen Zylinderteil und einen Konusteil aufweist. Sowohl der Konusais auch der Zylinderteil werden jeweils von Deckeln 11 bzw, 21 abgeschlossen, die jeweils eine Trommelhohlwelle 28a, 28 umfassen. Die Trommelhohlwellen 28a, 28 sind jeweils in einem Rillenkugellager 9 bzw. einem Schrägkugellager 29 in dem Gehäuse 3,32 gelagert. In der Trommel 15 befindet sich eine dazu konzentrisch angeordnete Schnecke 16, deren konusseitige Antriebswelle 17 sich durch die Tromme!hohlwelle 28a erstreckt. Die Antriebswelle 17 ist in einem Rillenkugellager 10 in der Trommel 15 und das andere Ende der Schnecke 16 in einem Nadel-Axialkugellager 22 gelagert. Ein Suspensionszulaufrohr 18 ist in einer Halterung 47 aufgenommen und erstreckt sich durch die Trommelhohlwelle 28 bis etwa in die Mitte der Trommel 15. Weiterhin weist die Miniatur-Dekantierzentrifuge ein Überlaufwehr 19, einen Ablauftrichter 2 für die Feststoffe und einen Ablaufstutzen 3 3 für die Klarflüssigkeit auf. Der Antrieb der Schnecke 16 erfolgt konusseitig über eine mittels einer Klauenkupplung 6 mit der Antriebswelle 17 in Verbindung stehende Antriebswelle 45, auf der eine Zahnriemenscheibe 41 sitzt (s.a. Fig. 1). Der

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Antrieb der Trommel 15 erfolgt dagegen zylinderseitig über eine auf der Trommelhohlwelle 28 sitzende Zahnriemenscheibe 38. Weitere Einzelheiten des Antriebs sind in Fig. 1 dargestellt.

Gem. Fig. 1 treibt ein Motor 36 eine starre, in Lagerblöcken 43 gelagerte, zu der Längsachse der Trommel 15 parallele Antriebswelle 46 an, auf der zwei Zahnriemenscheiben 39,40 mit einer unterschiedlichen Anzahl von Zähnen sitzen. Die Zahnriemenscheiben 39,40 stehen jeweils über Zahnriemen 35 bzw. 42 mit den Zahnriemenscheiben 3 8 bzw. 41 in Verbindung, deren Anzahl von Zähnen so gewählt ist, daß eine gewünschte Drehzahldifferenz entsteht.

Mit der erfindungsgemäßen Miniatur-Dekantierzentrifuge kann der minimale Durchsatz bei einer Suspension mit einem Feststoffgehalt von weniger als 3% kleiner als 1 l/h sein. Weiterhin lassen die für die Einstellung der Drehzahl und Drehzahldifferenz gewählten Zahnriemenscheiben Drehzahlen für die Trommel und die Schnecke von bis zu 20.000 Upm zu, was einer Beschleunigung von mehr als 10.000 g entspricht. Darüber hinaus können mit der erfindungsgemäßen Dekantierzentrifuge Drehzahldifferenzen von weniger als 0,01% über den gesamten Drehzahlbereich eingestellt werden.

Die in der vorangehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

BOEHMERT & BQEÖME£T, N33RßEM#N.MwrD PARTNER

M2762

Bezugszeichenliste

2 Ablauftrichter

3 Gehäuseteil 1

6 Klauenkupplung

9,10 Rillenkugellager

11 Trommeldeckel

15 Trommel

16 Schnecke

17 Antriebswelle

18 Suspensionszulaufrohr

19 Überlaufwehr

21 Trommeldeckel·

22 Nadel-Axialkugellager 28,28a Trommelhohlwelle

29 Schrägkugellager

32 Gehäuseteil 2

33 Ablaufstutzen 3 5 Zahnriemen

3 6 Motor

38-41 Zahnriemenscheibe

42 Zahnriemen

43 Lagerbock

45 Antriebswelle

46 Motorantriebswelle

47 Halterung

Claims

BOEHMERT & BOEHMERT, NORDEMANN und PARTNER

ANWALTSSOZIETÄT

An das

Deutsche Patentamt Zweibrückenstr. 12

80297 München

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Ihr Schreiben Your Letter of

Neuanmeldung (Gebrauchsmuster)

DfL-ING. ICARL BOEHMEBT, PA (1933-1973)
DIPL.-ING. ALBERT BOEHMERT, PA (1954.1993)
WILHELM J. H. STAHLBERG, RA, Bremen
DR.-ING. WALTER HOORMANN, PA*, Bremen
DIPL-PHYS. DR. HEINZ GODDAR, PA·, München
DR.-ING. ROLAND LIESEGANG, PA·, München
WOLF-DIETER ICUNTZE, RA, Bremen
DIPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER, PA tue-um
DR. IUR. LUDWIG KOUKER, RA, Bremen
DR. (CHEM.) ANDREAS WINKLER, PA·, Bremen
MICHAELA HUTH, RA, bremen
DIPL.-PHYS. DR. MARION TÖNHARDT, PA* Düsseldorf
DR. JUR ANDREAS EBERT-WEIDENFELLER, RA, Bremen
DR. IUR. AXEL NORDEMANN, RA, Bremen
DIPL-ING. DR. IUR. JAN TÖNNIES, PA, RA, kiel
DIPL.-PHYS. CHRISTIAN BIEHL·, PA, kiel
DIPL-ING. EVA LIESEGANG, PA, München

PROE DR. JUR. WILHELM NORDEMANN, RA", berun

DR. JUR. ICAIVINCK, RA", berlin

PROF. DR. JUR. PAUL W HERTIN, RA**, berlin

ICLAUS VOM BROCKE, RA, berlin

HERMANN-JOSEF OMSELS, RA, berlin

HORST HUMMEL, RA, berlin

DR. IUR. MONIKA PASETTI, LL.M., RA"*, berlin

GABRIELE TTTZ, RA, Leipzig

PA - Patentanwalt/Patent Attorney RA- Rechtsanwalt/Attorney at Law • - European Patent Attorney ·* - Notar/Notary public ·*·- Attorney at Law (N.Y.)

Unser Zeichen
Our ref.

M2762

Bremen

10. Oktober 1995

Professor Dr. Friedrich Meuser, Technische Universität Berlin, Seestraße 11, 13353 Berlin

Miniatur-Dekantierzentrifuge

Ansprüche

1. Miniatur-Dekantierzentrifuge, mit einer Trommel, die einen Konusteil aufweist, einer sich darin in Längsrichtung erstreckenden Schnecke,

einem Suspensionszulaufrohr, der auf der dem Konusteil gegenüberliegenden Seite in die Trommel ragt, und

einer Antriebseinrichtung für die Trommel und die Schnecke, wobei die Antriebseinrichtung einen Motor mit einer An-

2827

Bremen:

Hollerallee 32, D-28209 Bremen
Postf, 10 71 27, D-28071 Bremen

Telephon (04 21) 3 40 90
Telefax (04 21) 3 49 17 68
■föiex 244 955 bopat d

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Telephon (0 30)8 8110 36 * Jfeljphoe &Lgr;&iacgr;9) 34 ilCsO l,. feiejrion (03*Vii 6}2957 Telephon (02 11) 71 89 83

Telefax (0 30)8 8139 27 _# "TeIeAiJ (0 89g34 7CJl0 J f lefaj (02J41) Jl }3 2$ Telefax (02 11)7 18 27 30

Kiel:

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Telephon (04 31) 8 40 Telefax (04 31) 8 40

BOEHMERT & BQEfJlViEJRT, NpRQEM^IHi WD PARTNER

triebswelle sowie darauf befindlichen Riemenscheiben für jeweils den Antrieb der Trommel und der Schnecke aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Riemenscheiben (39,40) der Motorantriebswelle (46) Zähne aufweisen,

die Schnecke (16) über eine Zahnriemenscheibe (41) und einen Zahnriemen (42) mit einer der Zahnriemenscheiben (39 bzw. 40) auf der Motorantriebswelle (46) verbunden und

die Trommel (15) über eine Zahnriemenscheibe (38) und einen Zahnriemen (35) mit der anderen Zahnriemenscheibe auf der Motorantriebswelle (46) verbunden ist,

wobei die Anzahl der Zähne der Zahnriemenscheiben (39,40) auf der Motorantriebswelle (46) und die Übersetzungsverhältnisse derart gewählt sind, .daß sowohl gewünschte Drehzahlen für die Trommel (15) und die Schnecke (16) als auch eine gewünschte Drehzahldifferenz resultieren.

2. Miniatur-Dekantierzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnriemenscheiben (38, 41) auf der Konusteilseite angeordnet sind.

3. Miniatur-Dekantierzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnriemenscheiben (38, 41) auf der dem Konusteil gegenüberliegenden Seite angeordnet sind.

4. Miniatur-Dekantierzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnriemenscheibe (41) auf der Konusteilseite und die Zahnriemenscheibe (38) auf der dem Konusteil gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.

BOEHMERT & BQEUME₁RT, !tfPROEM^N^WfD PARTNER • · · · · · ···*

5. Miniatur-Dekantierzentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnriemenscheibe (41) mit einer zum Konusteil weisenden Antriebswelle (17) für die Schnecke (16) und die Zahnriemenscheibe (38) mit einem lösbar an der Trommel (15) befestigbaren Deckel (21) auf der dem Konusteil gegenüberliegenden Seite in Verbindung steht.

6. Miniatur-Dekantierzentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnriemenscheibe (41) auf einer Antriebswelle (45) sitzt, die mit der Antriebswelle (17) über eine Kupplung (6) verbunden ist.

7. Miniatur-Dekantierzentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (6) Scherstifte aufweist.

8. Miniatur-Dekantierzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnriemen (35, 42) gleiche Längen aufweisen und über jeweils eine Umlenkrolle gespannt sind.

9. Miniatur-Dekantierzentrifuge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrollen Zahnriemenscheiben sind, die mit der Zahnseite des jeweiligen Zahnriemens (35 bzw. 42) in Eingriff stehen.

10. Miniatur-Dekantierzentrifuge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrollen Flachriemenscheiben sind, die mit der zahnlosen Seite des jeweiligen Zahnriemens (35 bzw. 42) in Eingriff stehen.

11. Miniatur-Dekantierzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnriemen (35, 42) Teilungen von 3 mm aufweisen.

12. Miniatur-Dekantierzentrifuge nach einem der vorangehen-

BOEHMERT & BQEÜMEjRT, lVfpR£5EM.#N^tM) PARTNER

den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zur Regelung des sich zwischen der Trommel (15) und der Schnecke (16) aufbauenden Drehmoments bis zur maximalen Leistungsaufnahme des Motors umfaßt.

13. Miniatur-Dekantierzentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (15) aus zwei Teilen zusammensetzbar ist, wobei der eine Teil den Konusteil und einen Zylinderteil und der andere Teil einen auf den Zylinderteil aufsetzbaren Deckel umfaßt.