DE102009019950B4

DE102009019950B4 - Separator mit Direktantrieb

Info

Publication number: DE102009019950B4
Application number: DE102009019950.0A
Authority: DE
Inventors: Marie-Theres Sedler
Original assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 2009-05-05
Filing date: 2009-05-05
Publication date: 2020-09-10
Anticipated expiration: 2029-05-06
Also published as: DE102009019950A1

Abstract

Ein Separator (1) mit einem Direktantrieb ist gekennzeichnet durch eine unterhalb eines Stators (12) angeordnete Hilfslageranordnung (16), die mit einem äußeren Lagerring (17) am Maschinengestell (8) festgelegt ist und die einen inneren Lagerring (18) mit einem Durchmesser aufweist, welcher größer ist als der Durchmesser der Antriebsspindel (4), so dass zwischen der Antriebsspindel (4) und dem Innenumfang der Hilfslageranordnung (16) ein Ringspalt (19) besteht; oder eine unterhalb des Stators (12) angeordnete Hilfslageranordnung (16), die mit einem inneren Lagerring auf der Antriebsspindel (festgelegt ist und deren äußerer Lagerring einen Durchmesser aufweist, welcher kleiner ist als der innere Durchmesser einer Öffnung des Maschinengestells, so dass zwischen dem äußeren Lagerring und dem Innenumfang der Öffnung des Maschinengestells ein Ringspalt besteht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Separator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zum technologischen Hintergrund wird die DE 696 11 225 T2 genannt, welche eine Lageranordnung für eine Separatortrommel mit einem Fußlager und mit einem Halslager beschreibt.
Aus der WO 2007 / 125 066 A1 ist ferner ein Separator gattungsgemäßer Art bekannt, der eine Schleudertrommel mit vertikaler Drehachse aufweist und eine Antriebsvorrichtung mit einem elektrischen Antriebsmotor mit einem Stator und einem Motorläufer, welcher mit der Antriebsspindel fluchtet, wobei der Stator starr mit einem Maschinengestell verbunden ist und der Motorläufer, die Antriebsspindel, die Schleudertrommel und ein Gehäuse eine elastisch an dem Maschinengestell abgestützte, im Betrieb schwingende Einheit bilden. Die Antriebsspindel ist mittels einer Lageranordnung zwischen dem Motor und der Trommel drehbar gelagert.
Dieser Aufbau hat sich grundsätzlich bewährt. Es ist jedoch theoretisch möglich - wenngleich auch relativ unwahrscheinlich - dass es durch Resonanzen zu einer derart starken Präzessionsbewegung der Gesamtheit der rotierenden Teile kommt, wodurch gegebenenfalls der Motorläufer an den Stator des Antriebsmotors anschlagen und einen Defekt verursachen könnte.
Die Erfindung setzt ausgehend von der WO 2007 / 125 066 A1 bei der Aufgabe an, einen weiterentwickelten Separator zu schaffen, bei dem dieses Problem auf konstruktiv einfache Weise gelöst wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Nach dem Kennzeichen dieses Anspruchs ist eine unterhalb des Stators angeordnete Hilfslageranordnung vorgesehen, die mit einem äußeren Lagerring am Maschinengestell festgelegt ist und die einen inneren Lagerring mit einem Durchmesser aufweist, welcher größer ist als der Durchmesser der Antriebsspindel, so dass zwischen der Antriebsspindel und dem Innenumfang der Hilfslageranordnung ein Ringspalt besteht; oder die mit einem inneren Lagerring auf der Antriebsspindel festgelegt ist und deren äußerer Lagerring einen Durchmesser aufweist, welcher kleiner ist als der innere Durchmesser einer Öffnung des Maschinengestells, so dass zwischen dem äußeren Lagerring und dem Innenumfang der Öffnung des Maschinengestells ein Ringspalt besteht.
Der Ringspalt ist so bemessen, dass er größer ist als die im normalen Betrieb auftretenden Ausschläge der Antriebsspindel in diesem axialen Bereich. Sollte es in einem unwahrscheinlichen Resonanzfall zu einem übermäßig starken Ausschlag der Antriebsspindel kommen, stützt sich die Antriebsspindel zunächst am inneren Lagerring ab und versetzt diesen in Drehung, wodurch insbesondere der Stator vor Beschädigungen geschützt bleibt.
Da die Lageranordnung nur im Ausnahmefall wirksam wird, kann hier ein relativ preisgünstiges, nicht für einen Dauerbetrieb dimensioniertes Lager eingesetzt werden. Vorzugsweise wird ein Wälzlager eingesetzt. Denkbar ist es aber auch, ein Gleitlager als die Hilfslageranordnung einzusetzen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Anzumerken ist noch, dass der Begriff der Antriebsspindel nicht zu eng zu fassen ist. Auf der Antriebsspindel könnte auch eine diese umgebende Schutzhülse angeordnet sein. In diesem Fall würde der Begriff der Antriebsspindel auch diese Schutzhülse umfassen bzw. die Schutzhülse würde dann den Außenmantel der Antriebsspindel bilden, welche sich ggf. am Hilfslager abstützt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie zeigt:

1a eine Schnittansicht eines schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Separators; und
1b eine Ausschnittsvergrößerung aus 1a.

1 zeigt einen Separator 1 mit einem Direktantrieb mit einer Schleudertrommel 2 mit vertikaler Drehachse D, die von einer Haubenanordnung (hier nicht dargestellt) umgeben ist.
Die Schleudertrommel 2 ist auf eine Antriebsspindel 4 aufgesetzt. Diese ist mit einer Lageranordnung, die ein Halslager 5 und ein vertikal darunter zwischen dem Halslager 5 und einem Motor 11 angeordnetes weiteres Lager 3 aufweist, drehbar in einem Gehäuse 6 gelagert, welches einen Flansch 9 aufweist. Beispielhaft weist das Halslager 5 hier zwei Wälzlager auf. Andere Ausgestaltungen beispielsweise mit nur einem Wälzlager als Halslager 5 wären denkbar (hier nicht dargestellt).
Eine Zuleitung durch ein hier nicht dargestelltes Zuleitungsrohr von oben in die Schleudertrommel und/oder eine Zuleitung 21 durch die Antriebsspindel 4 von unten in die Schleudertrommel 2 ermöglicht eine Zufuhr von Flüssigkeit in die Trommel, in die vorzugsweise ein Tellerpaket eingesetzt ist und die vorzugsweise für einen kontinuierlichen Betrieb ausgelegt ist (hier nicht dargestellt).
Das Gehäuse 6 ist mittels elastischen Elementen 7, vorzugsweise mittels Rundlagern und/oder Ultrabuchsen, an einem Maschinengestell 8 abgestützt. Hier sind mehrere der Elemente 7 umfangsverteilt zwischen einem Flansch 9 des Gehäuses 6 und einer oberen Stützscheibe 10 des Maschinengestells 8 verteilt.
Zum Antrieb dient ein Separatorantrieb mit einem (Elektro-)Motor 11, der ein Motorgehäuse mit einem Stator 12 bzw. einer Ständerwicklung und einen Motorläufer 13 aufweist. Der Motor 11 weist hier vorteilhaft keine eigene Lagerung auf, was eine kostengünstigere Konstruktion ermöglicht. Die im normalen Betrieb wirkende Lageranordnung ist zwischen dem Motor 11 und der Trommel 1 angeordnet. Der Motorläufer 13 ist auf diese Weise einfach und vorteilhaft fliegend in Bezug auf die Antriebsspindel 4 angeordnet.
Die Antriebsspindel 4 ist direkt - d.h. vorzugsweise ohne zwischengeschaltete Elemente wie eine Kupplung - mit dem Motorläufer 13 verbunden. Das Motorgehäuse mit dem Stator 12 ist dagegen starr und ungefedert an dem Maschinengestell 8 angeordnet bzw. an diesem abgestützt.
Derart bilden die Schleudertrommel 1 mit der Antriebsspindel 4, der Motorläufer 13 und das Gehäuse 6 eine schwingende Einheit, die elastisch an dem Maschinengestell 8 abgestützt ist, zu der aber nicht der Stator 12 gehört, so dass zwischen dem Motorläufer 13 und dem Stator 12 Präzessions-Relativbewegungen auftreten.
Das Maschinengestell steht in der Regel auf einem Fundament 22 (ggf. über Zwischenelemente 23).
Der Separatorantrieb ist vorteilhaft derart ausgelegt, dass der Drehpunkt (M) der schwingenden Einheit axial zwischen der Lageranordnung - insbesondere dem Lager 5 - und dem vertikal unteren Ende des Antriebsmotors 11 liegt. Besonders bevorzugt ist der Separatorantrieb derart ausgelegt, dass der Drehpunkt M des schwingenden Systems (die Schleudertrommel 2 führt u.a. im Betrieb eine Präzessionsbewegung durch) im axialen und radialen Mittelpunkt des Motorläufers 13 liegt. Idealerweise stimmen der Drehpunkt M und der Mittelpunkt - wie in 1 dargestellt - exakt überein. Es ist aber denkbar, dass sie geringfügig voneinander abweichen, solange gewährleistet bleibt, dass sich der Motorläufer 13, welche die Schwingung der Antriebsspindel 4 mit vollzieht, noch frei im Stator 12 drehen kann, ohne diesen zu berühren.
Das Maschinengestell 8 weist unterhalb des Stators 12 eine sich hier horizontal erstreckende Gestellwand 14 auf (kann auch schräg zur Horizontalen ausgerichtet sein), die mit einer Öffnung 15 versehen ist, welche die Antriebsspindel 4 durchsetzt.
In der Öffnung 15 ist eine Hilfslageranordnung 16 angeordnet, die mit einem äußeren Lagerring 17 am Maschinengestell 8 - hier an der Wand 14 des Maschinengestells 8 - festgelegt ist und die einen inneren Lagerring 18 mit einem Durchmesser aufweist, welcher größer ist als der Durchmesser der Antriebsspindel 4, so dass zwischen der Antriebsspindel 4 und dem Innenumfang der Hilfslageranordnung 16 ein Ringspalt 19 besteht. Dieser Ringspalt 19 ist größer als die im normalen Betrieb auftretenden Ausschläge der Antriebsspindel 4, so dass die Hilfslagerung im normalen Betrieb des Separators bei Drehungen der Trommel nicht als Lagerung für die Antriebsspindel 4 zum Einsatz kommt. Vorzugsweise ist der Ringspalt 19 größer, insbesondere um mehr als 5% größer als die im normalen Betrieb im axialen Bereich des Antriebsmotors 11 auftretenden Ausschläge der Antriebsspindel 4. Gerade bei der letztgenannten Auslegung kommt es eher selten zum Einsatz des Hilfslagers und es ist dennoch eine gute Schutzwirkung für das Antriebssystem gewährleitstet.
Kommt es zu einem entsprechenden Ausschlag der Antriebsspindel 4, kommt diese am inneren Lagerring 18 in Anschlag und versetzt diesen in Drehung, was den Stator und den Rotor (Motorläufer) auf einfache Weise gegen Beschädigungen schützt.
Die Antriebsspindel 4 kann an ihrem unteren Ende mit einem Lüfterrad 20 versehen sein, welches derart ausgelegt ist, dass es den Antriebsmotor 11 mit Hilfe eines Luftstroms kühlt.
Der Antriebsmotor 11 kann auch auf andere Weise fluidgekühlt ausgelegt sein, so als wassergekühlter Antriebsmotor.
Bezugszeichenliste

1: Separator
2: Schleudertrommel
3: Lager
4: Antriebsspindel
5: Halslager
6: Gehäuse
7: Elastische Elemente
8: Maschinengestell
9: Flansch
10: Stützscheibe
11: Motor
12: Stator
13: Motorläufer
14: Wand
15: Öffnung
16: Hilfslageranordnung
17: äußerer Lagerring
18: innerer Lagerring
19: Ringspalt
20: Lüfterrad
21: Zuleitung
22: Fundament
23: Zwischenelemente
D: Drehachse

Claims

Separator (1), der folgendes aufweist: a. eine Schleudertrommel (2) mit vertikaler Drehachse (D), b. eine Antriebsspindel (4) für die Schleudertrommel, die mittels einer Lageranordnung (5, 3) drehbar in einem Gehäuse (6) gelagert ist, welches elastisch an einem Maschinengestell (8) abgestützt ist, c. eine Antriebsvorrichtung mit einem elektrischen Antriebsmotor (11), der einen Stator (12) und einen Motorläufer (13) aufweist, welcher mit der Antriebsspindel (4) fluchtet, d. wobei der Stator (12) starr mit dem Maschinengestell (8) verbunden ist, und der Motorläufer (13), die Antriebsspindel (4), die Schleudertrommel (2) und vorzugsweise das Gehäuse (6) eine elastisch an dem Maschinengestell (8) abgestützte, im Betrieb schwingende Einheit bilden, und wobei e. die Lageranordnung (5,3) zwischen dem Motor (11) und der Trommel (1) angeordnet ist, f. wobei der Separatorantrieb derart ausgelegt ist, dass der Drehpunkt (M) der schwingenden Einheit im axialen und radialen Mittelpunkt (M) des Motorläufers liegt, gekennzeichnet durch g. eine unterhalb des Stators (12) angeordnete Hilfslageranordnung (16), die mit einem äußeren Lagerring (17) am Maschinengestell (8) festgelegt ist und die einen inneren Lagerring (18) mit einem Durchmesser aufweist, welcher größer ist als der Durchmesser der Antriebsspindel (4), so dass zwischen der Antriebsspindel (4) und dem Innenumfang der Hilfslageranordnung (16) ein Ringspalt (19) besteht; oder die mit einem inneren Lagerring auf der Antriebsspindel festgelegt ist und deren äußerer Lagerring einen Durchmesser aufweist, welcher kleiner ist als der innere Durchmesser einer Öffnung des Maschinengestells, so dass zwischen dem äußeren Lagerring und dem Innenumfang der Öffnung des Maschinengestells ein Ringspalt besteht.
Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (19) größer ist als die im normalen Betrieb im axialen Bereich des Antriebsmotors (11) auftretenden Ausschläge der Antriebsspindel (4).
Separator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (19) um mehr als 5% größer ist als die im normalen Betrieb im axialen Bereich des Antriebsmotors (11) auftretenden Ausschläge der Antriebsspindel (4).
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfslageranordnung (16) als Wälzlager ausgebildet ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfslageranordnung (16) als Gleitlager ausgebildet ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinengestell (8) unterhalb des Stators (12) eine Gestellwand (14) aufweist, die eine Öffnung (15) aufweist, welche die Antriebsspindel (4) durchsetzt, wobei die Hilfslageranordnung (16) in der Öffnung (15) angeordnet ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorläufer (13) direkt mit der Antriebsspindel (4) drehfest verbunden oder mit dieser einstückig ausgebildet ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (11) fluidgekühlt ausgelegt ist.
Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (11) flüssigkeitsgekühlt, insbesondere wassergekühlt, ausgelegt ist oder dass der Antriebsmotor (11) luftgekühlt ausgelegt ist.