EP3833486B1

EP3833486B1 - Vollmantel-schneckenzentrifuge

Info

Publication number: EP3833486B1
Application number: EP19749629.2A
Authority: EP
Inventors: Poul-Erik Aagaard
Original assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 2018-08-08
Filing date: 2019-07-25
Publication date: 2024-07-03
Anticipated expiration: 2039-07-25
Also published as: DE102018119279A1; JP2021531959A; US20210308696A1; WO2020030438A1; EP3833486A1; JP2024054216A; US12023688B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solcher Gegenstand, bei welcher die Trommel mit Walzen, die außen auf ihr abwälzen, angetrieben und gelagert wird, ist aus der DE 31 42 779 A1 bekannt.
Aus der EP 0 107 470 B1 und der US 4 504 262 ist es ferner bekannt, die Trommeln von Dekantern (Vollmantel-Schneckenzentrifugen) federnd abzustützen. Dabei sind die Federn als Schraubenfedern ausgebildet, welche radial zur Drehachse ausgerichtet sind. Durch Schraubbolzen, welche die Schraubenfedern durchsetzen, wird jeweils eine federnde Abstützung zwischen den Lagergehäusen der Lager der Trommel und einem Stützring realisiert, welcher konzentrisch zum Lagergehäuse angeordnet und am Maschinengestell befestigt oder mit diesem verbunden ist. Derart soll es möglich sein, Betriebsdrehzahlen oberhalb der Hauptresonanzfrequenz des Systems einzustellen und somit höhere Trommeldrehzahlen zu realisieren, als bei Dekantern mit konventioneller Lagerkonstruktion.
Lagerungen, die für eher kurz bauende Trommel geeignet und nicht stützend, sondern hängend ausgelegt sind, zeigen die DE 26 06 589 A1 , die DE 31 34 633 A1 und die DE 66 09 011 U .
In der DE 22 57 513 A wird eine Trommel einer Rohrzentrifuge mit einem zylindrischen Trommelmantel gezeigt, die lediglich innen abschnittsweise konisch ausgebildet ist.
Zum technologischen Hintergrund werden noch die US 2003/ 0 032 540 A1 und die GB 539 140 A1 genannt.
Eine weitere gattungsähnliche Vollmantel-Schneckenzentrifuge ist aus der DE 10 2007 042 549 A1 bekannt. Diese Vollmantel-Schneckenzentrifuge weist einen Rotor mit einer Trommel mit horizontaler Drehachse und mit einer relativ zur drehbaren Trommel mit einer Differenzdrehzahl drehbare, in der Trommel angeordneten, Schnecke auf. Dabei sind an den beiden axialen Enden der Trommel Lager bzw. Lagereinrichtungen zur Lagerung der Trommel vorgesehen und es sind Federelemente zur federnden Abstützung der Trommel an einem Maschinengestell oder Fundament vorgesehen, wobei jeweils wenigstens zwei der die Trommel abstützenden Federelemente an den beiden axialen Enden der Trommel angeordnet sind und wobei die Federelemente vertikal oder im Wesentlichen vertikal ausgerichtet sind. Dabei ist vorgesehen, dass das Verhältnis zwischen der Länge des Rotors bzw. der Trommel zum Durchmesser des Rotors bzw. der Trommel vorzugsweise größer als 2, vorzugsweise 2,5 insbesondere 3 ist. Es ist zudem vorgesehen, dass die Federelemente als kombinierte Feder- und Dämpfungselemente ausgebildet sind. Diese Konstruktion eignet sich insbesondere für lang gestreckte Vollmantel-Schneckenzentrifugen, bei welchen das Verhältnis zwischen der Länge des Rotors bzw. der Trommel und dem Durchmesser des Rotors bzw. der Trommel vorzugsweise größer als 2, vorzugsweise größer als 2,5, insbesondere größer als 3 ist, denn es ist möglich, die Trommel mit einer Betriebsdrehzahl zu betreiben, die oberhalb der Grundresonanzfrequenz (Rotoreigenform) des Systems liegt.
Diese Konstruktion hat sich an sich bewährt. Dennoch besteht weiterer Bedarf danach, die Konstruktion von Vollmantel-Schneckenzentrifuge auf einfache Weise derart zu verbessern, so dass sie generell mit einer relativ hohen Drehzahl betrieben werden können, jedoch ohne die erste Resonanzfrequenz des Rotors durchfahren zu müssen.
Die Lösung dieses Problems ist die Aufgabe der Erfindung.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
Derart wird eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse drehbar gelagerten Rotor geschaffen, die wenigstens folgendes aufweist: eine drehbare Trommel mit einer Drehachse wobei die Trommel einen zylindrischen Abschnitt mit einer Länge L₁ und einen konischen Abschnitt mit der Länge L₂ aufweist, die addiert die Länge L_T der Trommel definieren, mindestens einen Flüssigkeitsablauf, der im zylindrischen Abschnitt der Trommel angeordnet ist und mindestens einen Feststoffaustrag, der im konischen Abschnitt der Trommel angeordnet ist, eine relativ zur drehbaren Trommel mit einer Differenzdrehzahl drehbaren, in der Trommel angeordnete Schnecke, wobei die Trommel und die Schnecke gemeinsam den Rotor bilden, Trommellager zur Lagerung der Trommel im Gehäuse, die mit einem Abstand L_L beabstandet sind, und wenigstens ein Schneckenlager zur Lagerung der Schnecke in der Trommel, wobei der Abstand L_L der Trommellager zueinander kleiner ist als die Länge L_T der Trommel.
In dem konischen Abschnitt mit der Länge L₂ ist die die Trommel innen und außen (bezogen auf den Trommelmantel) konisch ausgestaltet.
Der Trommeldurchmesser wird dabei ausgehend von dem zylindrischen Abschnitt im konischen Abschnitt mit zunehmendem Abstand von dem zylindrischen Abschnitt außen und innen kleiner, so dass sich die konische Form ergibt.
Die Drehachse kann horizontal ausgerichtet sein. Sie kann aber auch in anderer Richtung ausgerichtet sein, so vertikal.
Diese Konstruktionsart hat den Vorteil, dass die Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einer vorteilhaft hohen Drehzahl betrieben werden kann, da sich eine drehzahlbegrenzende erste Resonanzfrequenz der Trommel durch die erfindungsgemäße, vorteilhafte Anordnung der Trommellager mit reduziertem axialen Abstand erst bei einer höheren Drehzahl einstellt als bei einer größeren axialen Beabstandung der Lager. Eine derart ausgeführte Vollmantel-Schneckenzentrifuge ist deshalb mit einer hohen/höheren Drehzahl betreibbar und erzielt deshalb im Vergleich mit einer volumengleichen Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit herkömmlicher Anordnung der Trommellager eine vorteilhaft höhere Trennleistung. Axial direkt aneinander angrenzende Lager werden im Rahmen dieser Anmeldung funktional als ein einziges Lager betrachtet.
Es ist ferner vorgesehen, dass eines der Trommellager radial außen auf dem konischen Abschnitt der Trommel positioniert ist. Es ist dann weiter vorteilhaft vorgesehen, dass das radial außen auf dem konischen Abschnitt der Trommel positionierte Trommellager einen kleineren inneren Durchmesser aufweist als der zylindrische Abschnitt der Trommel, was die Lagerbeanspruchung und die Kosten für das Lager und dessen Wartung oder Ersatz reduziert.
Es kann zudem nach einer Weiterbildung weiter vorgesehen sein, dass eines der Trommellager radial außen auf dem zylindrischen Abschnitt der Trommel positioniert ist.
Die Trommellager sind nach den Ansprüchen jeweils zwischen der Trommel und dem Gehäuse oder einem mit dem Gehäuse fest verbundenen Teil angeordnet, als radiale, eine Relativdrehung zulassende Verbindung zwischen den Elementen "Trommel" und "Gestell" bzw. "Gehäuse".
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung sind entweder eines oder beide Trommellager und/oder wenigstens eines oder ggf. auch beide Schneckenlager innerhalb eines axialen Bereiches angeordnet, der zwischen dem Feststoffaustrag und dem Flüssigkeitsablauf der Trommel liegt. Auch derart kann die Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einer vorteilhaft hohen Drehzahl betrieben werden, da sich auch derart die in der Regel drehzahlbegrenzende erste Resonanzfrequenz der Trommel durch die erfindungsgemäße, vorteilhafte Anordnung der Trommellager erst bei einer relativ hohen Drehzahl einstellt. Ferner kann auf die Trommelwellenabschnitte -die als Wellenabsätze gestaltet sind und als Lagersitz gestaltet sind, u.U. sogar verzichtet werden. Daraus ergibt sich u.U. auch eine vereinfachte Fertigung einer Trommelnabe und somit der Trommel.
Eine vorteilhafte Leistungssteigerung der Vollmantel-Schneckenzentrifuge kann dann auch dadurch erzielt werden, dass die Trommel der Vollmantel-Schneckenzentrifuge bei vorgegebener derartiger Anordnung mit definiertem Abstand der Lager und definiertem Radius der Trommel axial verlängert wird, so dass sich eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einem größeren Volumen ergibt als dies nach dem Stand der Technik möglich gewesen wäre. g-Zahlen von 5000g - 7000 g sind ohne weiteres erreichbar. Das Verhältnis der Länge der Trommel zu dem maximalen inneren Durchmesser der Trommel kann erhöht werden (wird auch als "λ" bezeichnet).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung und auch selbstständig unabhängig weiteren erfinderischen Ausgestaltung grenzt bzw. grenzen entweder eines oder beide der Trommellager - und/oder wenigstens ein Schneckenlager - direkt an einen Bereich des Flüssigkeitsablaufs und /oder des Feststoffaustrag der Trommel an. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann jeweils ein Abstand A₁ und / oder A₂ zwischen dem jeweiligen axialen Ende der Trommel und der jeweiligen Position des Trommellagers und / oder bevorzugt 0 bis 35% und besonders bevorzugt 0 bis 25% der Länge L_T der Trommel betragen. Auch derart werden jeweils die Vorteile der Erfindung vorteilhaft und im Falle der 25% besonders vorteilhaft erreicht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann eines der Trommellager radial außen an der Trommel oder an dem Trommeldeckel positioniert sein.
Zudem kann weiter alternativ oder optional vorgesehen sein, dass eines der Trommellager axial außen direkt an dem Trommeldeckel positioniert ist. All dies sind vorteilhafte Positionen, an welchen jeweils oder in Kombination miteinander die Erfindung der Ansprüche 1 und/oder 2 vorteilhaft umsetzbar ist.
Dabei lassen sich die Trommellager auf verschiedene Weise ausgestalten. Es kann beispielsweise vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Trommellager als Magnetlager ausgeführt sind. Dadurch wird vorteilhaft eine unter Last selbstzentrierende Trommellagerung geschaffen, die zudem insbesondere für eine Anordnung auf einem relativ großen Radius auf dem konischen oder dem zylindrischen Teil geeignet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung sind die Trommellager als Wälzlager ausgeführt. Dadurch wird vorteilhaft eine kostengünstige Trommellagerung geschaffen, die einfach auszulegen und zu montieren ist. Dabei können die Trommellager insbesondere als Keramiklager, insbesondere Hybrid-Keramiklager, ausgeführt sein. Dadurch wird vorteilhaft eine verschleißarme Trommellagerung geschaffen, die einfach auszulegen und zu montieren ist und wiederum insbesondere für eine Anordnung auf einem relativ großen Radius auf dem konischen oder dem zylindrischen Teil geeignet ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3: Seitenansichten von drei verschiedenen erfinderischen, jeweils schematisch dargestellten Vollmantel-Schneckenzentrifugen; und
Fig. 4: eine Seitenansicht einer vierten schematisch dargestellten VollmantelSchneckenzentrifuge nach dem Stand der Technik.

Fig. 1 zeigt eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einem im Betrieb nicht drehbaren bzw. sich nicht drehenden Gestell und vorzugsweise Gehäuse 100 und einem im Betrieb drehbaren bzw. sich drehenden Rotor 200.
Der Rotor 200 weist eine drehbare Trommel 210 mit einer horizontalen Drehachse D auf. Die Drehachse D kann aber auch anders, insbesondere vertikal, im Raum orientiert sein. Zum Rotor 200 gehört zudem eine in der Trommel 210 angeordnete Schnecke 230, deren Drehachse mit der der Trommel 210 übereinstimmt. Die Schnecke 230 kann im Betrieb mit einer Differenzdrehzahl zur Trommel 210 gedreht werden.
Die Trommel 210 weist einen zylindrischen Abschnitt 211 mit einer Länge L₁ auf und einen sich daran axial anschließenden konischen Abschnitt 212 mit einer Länge L₂. Der zylindrische Abschnitt 211 in von einem sich im Wesentlichen radial erstreckenden Trommeldeckel 213 abgeschlossen. In dem konischen Abschnitt 212 mit der Länge L2 ist die Trommel innen und außen (bezogen auf den Trommelmantel) konisch ausgestaltet.
Die Schnecke 230 weist hier ebenfalls einen zylindrischen Abschnitt 231 auf und einen sich daran axial anschließenden konischen Abschnitt 232. Sie ist innerhalb der Trommel 210 angeordnet.
In die Trommel 210 ragt ein hier konzentrisch zur Drehachse verlaufendes Zulaufrohr 214, das in einem Verteiler 215 mündet, durch den eine zu verarbeitende Suspension Su radial in einen Schleuderraum 216 der Trommel 210 geleitet werden kann. Das Zulaufrohr 214 kann entweder von der Seite des zylindrischen Trommelabschnittes 211 in die Trommel 210 geführt sein oder es kann von der Seite des konischen Trommelabschnitts 212 in die Trommel 210 geführt sein.
In oder an dem Trommeldeckel 213 können einer oder mehrere Flüssigkeitsabläufe 217 ausgebildet sein. Diese können auf verschiedene Weise ausgebildet sein, so als Öffnungen im Trommeldeckel 213, die eine Art Überlaufwehr aufweisen oder auf andre Weise, so als Schälscheibe. Am Ende des konischen Abschnitts 212 ist wenigstens ein Feststoffaustrag 218 ausgebildet.
In der Regel ist die Trommel 210 als eine Vollmanteltrommel ausgebildet. In der sich drehenden Trommel 210 wird dann wenigstens eine Flüssigkeitsphase Fl von Feststoffen Fe geklärt. Die wenigstens eine Flüssigkeitsphase tritt am Trommeldeckel 213 aus dem Flüssigkeitsablauf 217 aus. Die Feststoffe werden von der Schnecke 230 hingegen in Richtung des Feststoffaustrages 218 transportiert und dort aus der Trommel 210 ausgeworfen.
Fig. 4 zeigt eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge, bei der sich an den Trommeldeckel 213 bzw. die eigentlichen Trommel 210 axial ein erster Trommelwellenabschnitt 220 anschließt, der drehfest mit der Trommel 210 verbunden ist und an den konischen Trommelabschnitt 212 sich axial ein zweiter Trommelwellenabschnitt 219 anschließt, der ebenfalls drehfest mit der Trommel 210 verbunden ist.
An den zylindrischen Abschnitt 231 der Schnecke 230 schließt sich axial ein erster Schneckenwellenabschnitt 234 an, der drehfest mit der Schnecke 230 verbunden ist und an den konischen Trommelabschnitt 232 schließt sich axial ein zweiter Schneckenwellenabschnitt 233 an, der ebenfalls drehfest mit der Schnecke 230 verbunden ist.
Zum Antrieb des Rotors 200 dient eine Antriebsvorrichtung mit einem oder zwei Motoren (hier nicht dargestellt). Der Antriebsvorrichtung 300 ist wenigstens ein Getriebe 310 nachgeschaltet, an welchem hier schematisch zwei Riemenscheiben 320, 330 dargestellt sind, was andeutet, dass das Getriebe 310 wenigstens zwei Schnittstellen zum Einspeisen eines jeweiligen Drehmomentes des Motors oder der Motoren in das Getriebe 310 aufweist, um die Trommel und die Schnecke anzutreiben. Alternativ (hier nicht dargestellt) kann der Antrieb des Rotors auch über Hydraulikmotoren erfolgen, so dass kein Getriebe erforderlich ist. Auch kann der Antrieb durch eine Kombination aus Elektromotor/en und Hydraulikmotor/en erfolgen, wobei hierfür andere Getriebe eingesetzt werden und die Riemenscheiben ganz oder teilweise entfallen.
Das Getriebe 300 dreht einerseits die Trommel 210 und andererseits die Schnecke 230. Dazu weist das Getriebe 300 zwei Ausgangswellen auf. Die erste Ausgangswelle ist drehfest mit dem ersten Trommelwellenabschnitt 220 gekoppelt oder direkt mit der Trommel 210 gekoppelt und die zweite Ausgangswelle ist direkt oder indirekt drehfest mit dem ersten Schneckenwellenabschnitt 234 gekoppelt oder direkt mit der Schnecke 230.
Die Trommel und die Welle sind jeweils mit zwei axial in Richtung der Drehachse angeordneten Trommellagern 221, 222 drehbar gelagert. Der Begriff des "Lagers" ist insofern nicht zu eng zu fassen. Jedes der Lager 221, 222 kann jeweils aus einem oder mehreren Einzellagern bestehen, die dann aber axial direkt nebeneinander angeordnet sind, dass sie funktional jeweils als ein Einzellager betrachtet werden können. Die Lager 221, 222 können zudem als Lager verschiedenster Bauart ausgebildet sein, so als Wälzlager - insbesondere als Keramiklager, als Hybrid-Keramiklager, als Magnetlager oder als Gleitlager.
Die Trommellager 221, 222 sind zwischen der Trommel 210 und dem Gestell 100 oder einem mit dem Gestell verbundenen Teil angeordnet, damit die Trommel 210 relativ zum Gestell 100 gedreht werden kann. Dies gilt auch für sämtliche nachfolgend beschriebenen und unter die Ansprüche fallenden Varianten. Dabei sind die Trommellager 221, 222 vorzugsweise radial zwischen der Trommel 210 und dem Gestell 100 oder einem mit dem Gestell verbundenen Teil angeordnet.
Die Schneckenlager 235, 236 sind hingegen radial zwischen der Schnecke 230 und der Trommel 210 angeordnet, so dass die Schnecke 230 relativ zur Trommel 210 drehbar ist. Dabei sind die Schneckenlager 235, 236 vorzugsweise radial zwischen der Trommel 210 und der Schnecke 230 angeordnet.
Bei einer möglichen Ausführungsvariante (nicht dargestellt) kann das eine der Schneckenlager 235 im Bereich des Feststoffaustrages 218 entfallen. In diesem Fall zentriert sich die rotierende Schnecke selbstständig, was z.B. bei einer vertikalen Anordnung des Dekanters bekannt ist.
Nach dem Stand der Technik, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, sind die Trommellager 221, 222 axial außerhalb des axialen Bereiches L_T der Trommel 210 angeordnet, der zwischen dem Feststoffaustrag 218 und dem Flüssigkeitsaustrag 217 der Trommel 210 liegt. Sie liegen in Fig. 4 beispielsweise zwischen dem Feststoffaustrag 218 und einem diesem benachbarten axialen Ende des Gehäuses 100 und dem Flüssigkeitsablauf 217 und einem diesem benachbarten axialen Ende des Gehäuses. Dementsprechend ist ein Abstand L_L der Trommellager 221, 222 größer als eine Länge L_T der Trommel 210, die sich aus der Länge L₁ des zylindrischen Abschnitts 211 der Trommel 210 und der Länge L₂ des konischen Abschnitts 212 der Trommel 210 addiert.
Damit sind die beiden Trommellager 221, 222 bezogen auf die Länge L_T der Trommel 210 axial relativ weit voneinander beabstandet angeordnet. Und nach dem Stand der Technik, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, sind zudem auch die Schneckenlager 235, 236 axial außerhalb des axialen Bereiches der Trommel 210 angeordnet, der zwischen dem Feststoffaustrag 218 und dem Flüssigkeitsaustrag 217 der Trommel 210 liegt. Damit sind auch die beiden Schneckenlager 235, 236 bezogen auf die Länge L_T der Trommel 210 und der Schnecke 230 axial relativ weit voneinander beabstandet angeordnet.
Hier geht die Erfindung einen anderen Weg. Es sind entweder eines oder beide Trommellager 221, 222 innerhalb des axialen Bereiches angeordnet, der zwischen dem Feststoffaustrag 218 und dem Flüssigkeitsablauf 217 der Trommel 210 liegt oder direkt an einen Bereich des Flüssigkeitsablaufs 217 und /oder des Feststoffaustrag 218 der Trommel 210 angrenzt. Die Trommellager 221, 222 sind dann radial außen auf der Trommel 210 oder radial oder axial außen am bzw. auf dem Trommeldeckel 213 positioniert.
Ist eines der Trommellager 221, 222 innerhalb des axialen Bereiches angeordnet, der zwischen dem Feststoffaustrag 218 und dem Flüssigkeitsaustrag 217 der Trommel 210 liegt, kann das jeweils andere dieser Lager - das andere der Trommellager 221, 222 - außerhalb dieses axialen Bereiches angeordnet sein. Es kann aber im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen sein, dort bzw. in dem vorstehend beschriebenen Bereich beide der jeweiligen Lager - beide Trommellager 221, 222 - vorzusehen (Fig. 3).
Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise und bei einer ansonsten unveränderten Geometrie des Rotors, die erste Resonanzfrequenz des Rotors angehoben wird und somit auch die Trommeldrehzahl weiter angehoben werden konnte.
Verschiedene Varianten dieser technischen Lehre sind in den Figuren 1 bis 3 dargestellt. In den Figuren 1 bis 3 ist die Länge der Trommel 210 jeweils mit L_T und der Abstand zwischen den Trommellagern 221 und 222 jeweils mit L_L bezeichnet. In Fig.4 und somit bei Vollmantel-Schneckenzentrifugen nach dem Stand der Technik ist L_T < L_L
In Fig. 1 ist eine Ausführungsvariante der Erfindung dargestellt, bei der das erste Trommellager 221 dem konischen Abschnitt 212 der Trommel 210 zugeordnet ist. Es ist von dem Feststoffaustrag 218 axial in Richtung des zylindrischen Abschnitts 211 der Trommel 210 beabstandet. Das andere der Trommellager 222 "am anderen Ende der Trommel" liegt außerhalb dieses axialen Bereiches.
Das erste Trommellager 221 liegt damit zwischen dem Feststoffaustrag 218 und dem Flüssigkeitsablauf 217 im Bereich des konischen Abschnitts 212 der Trommel 210 auf dem konischen Abschnitt. Auf den Trommelwellenabschnitt 219 im Bereich des konischen Abschnitts 212 der Trommel 210 kann somit auch verzichtet werden. Die Länge der Trommel 210 ist hier größer als der Abstand zwischen den Trommellagern 221 und 222. Insofern ist hier L_T > L_L.
Dabei ist es möglich, den konischen Abschnitt axial sehr lang zu gestalten und den Durchmesser der Trommel, an dem der Feststoffaustrag angeordnet ist, relativ klein auszulegen. So kann das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Trommel, an dem der Feststoffaustrag angeordnet ist, zum maximalen Innendurchmesser der Trommel zwischen 0,4 und 0,3 betragen. Dies kann vorteilhaft dazu beitragen, den durch den Feststoffaustrag verursachten Energieverlust gering zu halten oder zu senken. Es kann ferner (siehe die Definition weiter oben) ein relativ großer Wert "λ" erreicht werden.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsvariante der Erfindung dargestellt, bei der das erste Trommellager 221 dem konischen Abschnitt 212 der Trommel 210 zugeordnet ist, - analog zur Ausführungsvariante nach Fig. 1- wobei es von dem Feststoffaustrag 218 axial in Richtung des zylindrischen Abschnitts 211 der Trommel 210 beabstandet ist. Das Trommellager 221 liegt wiederum damit zwischen dem Feststoffaustrag 218 und dem Flüssigkeitsablauf 217 im Bereich des konischen Abschnitts 212 der Trommel 210.
Das andere Trommellager 222 ist hier dem zylindrischen Abschnitt 211 der Trommel 210 zugeordnet bzw. außen auf diesem angeordnet. Es grenzt hier axial direkt an einen Bereich des Flüssigkeitsaustrags 217 der Trommel 210 an. Hier kann somit auf den Trommelwellenabschnitt 219 im Bereich des konischen Abschnitts 212 der Trommel 210 und auf den Trommelwellenabschnitt 220 im Bereich des zylindrischen Abschnitts 211 der Trommel 210 verzichtet werden. Die Länge der Trommel 210 ist auch hier größer als der Abstand zwischen den Trommellagern 221 und 222. Insofern ist auch hier L_T > L_L.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsvariante der Erfindung dargestellt, bei der das erste Trommellager 221 erneut radial außen auf dem konischen Abschnitt 212 der Trommel 210 angeordnet ist. Es ist wieder analog zur Ausführungsvariante nach Fig. 1 von dem Feststoffaustrag 218 axial in Richtung des zylindrischen Abschnitts 211 der Trommel 210 beabstandet. Das erste Trommellager 221 liegt damit erneut zwischen dem Feststoffaustrag 218 und dem Flüssigkeitsablauf 217 im Bereich des konischen Abschnitts 212 der Trommel 210. Das zweite Trommellager 222 ist sodann auf dem zylindrischen Abschnitt 211 der Trommel 210 angeordnet. Es ist hier von dem Flüssigkeitsablauf 218 axial in Richtung des konischen Abschnitts 212 der Trommel 210 beabstandet. Auf den Trommelwellenabschnitt 220 im Bereich des zylindrischen Abschnitts 211 der Trommel 210 und auf den Trommelwellenabschnitt 218 im Bereich des konischen Abschnitts 212 der Trommel 210 kann somit verzichtet werden. Die Länge der Trommel 210 ist hier größer als der Abstand zwischen den Trommellagern 221 und 222. Insofern ist auch hier L_T > L_L.
Es ergibt sich in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis Fig. 3 jeweils ein Abstand A₁ und / oder A₂ zwischen dem jeweiligen Ende der Trommel 210 und der jeweiligen Position des Trommellagers 221 und / oder 222. Der jeweilige Abstand A₁ und / oder A₂, um die das jeweilige Trommellager 221, 222 von dem Flüssigkeitsablauf 217 bzw. dem Feststoffaustrag 218 jeweils in axialer Richtung beabstandet ist, so dass es zwischen dem Flüssigkeitsablauf 217 und dem Feststoffaustrag 218 positioniert ist, beträgt dabei vorzugsweise 0 bis 35% und besonders bevorzugt 0 bis 25% der Länge der Trommel 210 L_T.
Durch die Positionierung der Trommellager 221, 222 jeweils auf einer Position innerhalb des axialen Bereiches zwischen dem Feststoffaustrag 218 und dem Flüssigkeitsablauf 217 wird der Abstand L_L zwischen den Trommellagern 221, 222 vorteilhaft derart verkleinert, dass die erste Eigenresonanz der Trommel 210 erst bei einer höheren Drehzahl eintritt als bei einer Lageranordnung nach dem Stand der Technik (siehe Fig. 4). Durch die nun mögliche höhere Betriebsdrehzahl wird die erzielbare Trennleistung der erfinderischen Vollmantel-Schneckenzentrifuge gegenüber einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge gleichen Volumens nach dem Stand der Technik vorteilhaft erhöht.
Die Ausführungen zu den Anordnungen der Trommellager 221, 222 nach Fig. 1 bis Fig. 3 sind keineswegs abschließend zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der Ansprüche auch andere vorteilhafte Anordnungen der Trommellager 221, 222 denkbar. Dabei soll aber der axiale Abstand L_L der Trommellager 221, 222 zueinander kürzer sein als die Länge L_T der Trommel 210.

Bezugszeichenliste

100: Gehäuse

200: Rotor
210: Trommel
211: zylindrischer Abschnitt
212: konischer Abschnitt
213: Trommeldeckel
214: Zulaufrohr
215: Verteiler
216: Schleuderraum
217: Flüssigkeitsablauf
218: Feststoffaustrag
219: Trommelwellenabschnitt
220: Trommelwellenabschnitt
221: Trommellager
222: Trommellager

230: Schnecke
231: zylindrischer Abschnitt
232: konischer Abschnitt
233: Schneckenwellenabschnitt
234: Schneckenwellenabschnitt
235: Schneckenlager
236: Schneckenlager

300: Antriebsvorrichtung
310: Getriebe
320: Riemenscheibe
330: Riemenscheibe

A1: Abstand
A2: Abstand
D: Drehachse
L1: Länge
L2: Länge
LL: Abstand Trommellager
LT: Länge Trommel
Su: Suspension
Fe: Feststoffe
Fl: Flüssigkeitsphase

Claims

Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einem Gehäuse (100) und einem in dem Gehäuse (100) drehbar gelagerten Rotor (200), die wenigstens folgendes aufweist:
a. eine drehbare Trommel (210) mit Drehachse (D), wobei die Trommel (210) einen zylindrischen Abschnitt (211) mit einer Länge L₁ und einen konischen Abschnitt (212) mit der Länge L₂ aufweist, die addiert die Länge L_T der Trommel (210) ist,

b. mindestens einen Flüssigkeitsablauf (217), der im zylindrischen Abschnitt (211) der Trommel (210) angeordnet ist und mindestens einen Feststoffaustrag (218), der im konischen Abschnitts (212) der Trommel angeordnet ist,

c. eine relativ zur drehbaren Trommel (210) mit einer Differenzdrehzahl drehbaren, in der Trommel angeordnete Schnecke (230), wobei die Trommel (210) und die Schnecke (230) gemeinsam den Rotor (200) bilden,

d. wenigstens zwei Trommellager (221, 222) zur Lagerung der Trommel (210) im Gehäuse (100), die mit einem Abstand L_L beabstandet sind,

e. wenigstens ein Schneckenlager (236) zur Lagerung der Schnecke (230) in der Trommel (210),

f. wobei der Abstand L_L der Trommellager (221, 222) zur Lagerung der Trommel (210) zueinander kleiner ist als die Länge L_T der Trommel (210), und

g. wobei eines der Trommellager (221) radial außen auf dem konischen Abschnitt (212) der Trommel (210) positioniert ist
dadurch gekennzeichnet, dass

h. das radial außen auf dem konischen Abschnitt (212) der Trommel (210) positionierte Trommellager (221) einen kleineren inneren Durchmesser aufweist als der zylindrische Abschnitt (211) der Trommel (210) .
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entweder eines oder beide Trommellager (221, 222) innerhalb eines axialen Bereiches angeordnet sind, der zwischen dem Feststoffaustrag (218) und dem Flüssigkeitsablauf (217) der Trommel (210) liegt.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommellager (221, 222) zwischen der Trommel (210) und dem Gestell (100) oder einem mit dem Gestell verbundenen Teil angeordnet sind und/oder dass das wenigstens eine Schneckenlager (236) zwischen der Schnecke (230) und der Trommel (210) angeordnet ist.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entweder eines oder beide Trommellager (221, 222) und/oder eines oder beide Schneckenlager (235, 236) direkt an einen Bereich des Flüssigkeitsablaufs (217) und /oder des Feststoffaustrag (218) der Trommel (210) angrenzt/angrenzen.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Abstand A₁ und / oder A₂ zwischen dem jeweiligen axialen Ende der Trommel (210) und der jeweiligen axialen Position des Trommellagers (221) und / oder (222) bevorzugt 0 bis 35% und besonders bevorzugt 0 bis 25% der Länge L_T der Trommel (210) beträgt.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommellager (221, 222) radial außen an der Trommel (210) oder außen direkt an dem Trommeldeckel (213) positioniert sind.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Trommellager (222) radial außen auf dem zylindrischen Abschnitt (211) der Trommel (210) positioniert ist.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Trommellager (222) axial außen direkt an dem Trommeldeckel (213) positioniert ist.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder beide Trommellager (221, 222) als Magnetlager ausgeführt sind.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder beide der Trommellager (221, 222) als Wälzlager ausgeführt sind.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass eines oder beide der Trommellager (221, 222) als Keramiklager bzw. als Hybrid-Keramiklager ausgeführt sind.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Trommel, an der Stelle, an welcher der Feststoffaustrag angeordnet ist, zum maximalen Durchmesser der Trommel zwischen 0,4 und 0,3 liegt.
Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (D) der Trommel horizontal oder vertikal ausgerichtet ist.