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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Vollmantelschneckenzentrifuge zum Klären von Gut, mit einer Zentrifugentrommel, in der sich das Gut befinden kann und dann einen Teichradius aufweist, und mit einer sich in der Zentrifugentrommel befindenden Zentrifugenschnecke, die an einem ihrer axialen Endbereiche mittels eines Anbindeflansches gelagert ist, der an einem Trommeldeckel der Zentrifugentrommel axial nach innen abstehend angeordnet ist und an einem Übergang zum Trommeldeckel einen Flanschaußenradius aufweist. Eine derartige Vollmantelschneckenzentrifuge ist zum Beispiel in
WO 2009/059 922 A1 beschrieben.
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Vollmantelschneckenzentrifugen, die auch als Dekanter bezeichnet werden, weisen eine in der Regel waagrecht angeordnete Zentrifugentrommel auf, in der sich eine Zentrifugenschnecke befindet. Die Zentrifugenschnecke dreht sich zum Austragen von separierter trockener Phase relativ zur Zentrifugentrommel und ist dazu in dieser drehbar gelagert. Es sind Dekanter in so genannter „langer Ausführung“ bekannt, die etwa ein Durchmesser-Längen-Verhältnis von 1 zu 4 aufweisen und trenntechnisch besonders vorteilhaft sind. Bei derart schlanken Dekantern leidet jedoch die Biegesteifigkeit der dann ebenfalls vergleichsweise schlanken Zentrifugenschnecke. In bestimmten Anwendungen, wie z.B. bei der Klärschlammentwässerung, wird ferner angestrebt, die Teichtiefe des zu klärenden Gutes zu erhöhen bzw. den Teichradius entsprechend klein zu gestalten. Dann muss aber auch die Zentrifugenschnecke mit ihrer Schneckennabe entsprechend schlank gestaltet werden, womit ebenfalls die Biegesteifigkeit der Zentrifugenschnecke abnimmt, die Schwingungsanfälligkeit der Zentrifugenschnecke hingegen zunimmt.
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Zugrundeliegende Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vollmantelschneckenzentrifuge bzw. einen Dekanter zu schaffen, dessen Zentrifugenschnecke eine vergleichsweise hohe Biegesteifigkeit aufweisen kann.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Vollmantelschneckenzentrifuge zum Klären von Gut geschaffen, mit einer Zentrifugentrommel, in der sich das Gut befinden kann und dann einen Teichradius aufweist, und mit einer sich in der Zentrifugentrommel befindenden Zentrifugenschnecke, die an einem ihrer axialen Endbereiche mittels eines Anbindeflansches gelagert ist, der an einem Trommeldeckel der Zentrifugentrommel axial nach innen abstehend angeordnet ist und an einem Übergang zum Trommeldeckel einen Flanschaußenradius aufweist, wobei der Flanschaußenradius des Anbindeflansches größer als der Teichradius gestaltet ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung des Anbindeflansches an einem Trommeldeckel ist es möglich, dass dessen Flanschaußenradius bzw. Flanschdurchmesser größer gestaltet ist als bei herkömmlichen Vollmantelschneckenzentrifugen. Erfindungsgemäß ist der Flanschaußenradius größer als der Teichradius. Der erfindungsgemäße Anbindeflansch taucht damit also in das zu klärende Gut ein. Die derartige Gestaltung ist insbesondere daher überraschend, weil der Anbindeflansch grundsätzlich auch von der Schneckennabe radial außen umgeben ist und demnach auch diese Schneckennabe in das zu klärende Gut eintaucht. Die derartige Gestaltung ist im Hinblick auf ein möglichst hochwertiges Trennergebnis zunächst kontraproduktiv, sie führt aber zu einer wesentlich erhöhten Steifigkeit der Anordndung der Zentrifugenschnecke innerhalb der Zentrifugentrommel und wird daher erfindungsgemäß gezielt angestrebt. Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung ist der Anbindeflansch am Trommeldeckel radial weiter außen angebunden und entsprechend steifer gelagert. Dadurch ist der gesamte Anbindeflansch selbst steifer und mit ihm dann auch die daran gelagerte Zentrifugenschnecke.
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Bevorzugt ist die Zentrifugentrommel dabei mittels zweier Trommellager gelagert, die axial einen Trommellagerabstand aufweisen, und der Anbindeflansch weist axial eine Flanschlänge von 1/10 bis 1/4, insbesondere von 1/8 bis 1/5, des Trommellagerabstandes auf. Mit dem derart hinsichtlich seiner Flanschlänge gezielt ausgebildeten Anbindeflansch ist in einfacher Weise ein Optimum im Hinblick auf eine Vielzahl von Parametern gefunden. So kann eine Vollmantelschneckenzentrifuge bereitgestellt werden, die mit einem kleinen Teichradius und einer entsprechend großen Teichtiefe als Tiefteichversion ein hochwertiges Trennergebnis schafft. Zugleich kann der Schneckennabenradius sehr klein gehalten werden, ohne dass die Zentrifugenschnecke an Steifigkeit verliert. Idealerweise kann mit der erfindungsgemäßen Lösung die Steifigkeit der Zentrifugenschnecke im Vergleich zu bekannten Vollmantelschneckenzentrifugen sogar noch erhöht werden.
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Damit mit der erfindungsgemäßen Vollmantelschneckenzentrifuge ein besonders hochwertiges Trennergebnis erreicht werden kann, ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Anbindeflansch radial für Gut durchlässig gestaltet ist. Das geklärte Gut kann dann durch den Anbindeflansch hindurch insbesondere zu Auslassöffnungen gelangen, die sich radial weiter innen befinden, als der Flanschradius. Diese Auslassöffnungen können in herkömmlicher Weise mit Wehreinrichtungen, insbesondere Wehrplatten, versehen sein, um mittels diesen die Teichtiefe einzustellen.
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Der Anbindeflansch ist bevorzugt ferner mit mindestens einer axial ausgerichteten Flanschrippe gestaltet. Der erfindungsgemäße Anbindeflansch muss also nicht massiv bzw. als Vollmaterial gestaltet sein, sondern kann insbesondere zur Reduzierung der trägen Masse der Zentrifugentrommel als Rippenstruktur ausgeformt sein. Die mindestens eine Flanschrippe schaffte eine axial gerichtete Versteifung zwischen dem die Zentrifugenschnecke tragenden Lager und dem Trommeldeckel. Der erfindungsgemäße Flanschaußenradius ist dann mit dem am Trommeldeckel radial äußersten Punkt der Flanschrippe festgelegt.
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Ferner ist der Anbindeflansch vom Trommeldeckel vorzugsweise ausgehend axial in die Zentrifugentrommel hinein sich verjüngend, insbesondere sich konisch verjüngend, gestaltet. Die Verjüngung schafft eine an den Biegemomentenverlauf bzw. Querkraftverlauf am Anbindeflansch vorteilhaft angepasste Querschnittsform für den Anbindeflansch. Zugleich ist der Anbindflansch bezüglich seiner trägen Masse möglichst leicht gehalten. Darüber hinaus ist eine sich in axialer Richtung in die Zentrifugentrommel hinein verjüngende Form vorteilhaft für die Gestaltung der den Anbindeflansch umgebenden Schneckennabe.
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Die erfindungsgemäße Schneckennabe ist entsprechend insbesondere vorteilhaft am Trommeldeckel benachbart mit einem Schneckennabenradius gestaltet, der größer als der Teichradius ist. Ferner ist die Zentrifugenschnecke bevorzugt mit einer Schneckennabe gestaltet, die im Bereich des Anbindeflansches radial für Gut durchlässig ausgebildet ist. Darüber hinaus ist die Schneckennabe vorzugsweise im Bereich des Anbindeflansches mit mindestens einer axial ausgerichteten Nabenrippe gestaltet. Schließlich ist die Schneckennabe auch vorteilhaft im Bereich des Anbindeflansches vom Trommeldeckel ausgehend axial in die Zentrifugentrommel hinein sich verjüngend, insbesondere sich konisch verjüngend, gestaltet.
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Bei der erfindungsgemäßen Vollmantelschneckenzentrifuge ist schließlich ferner vorteilhaft die Zentrifugenschnecke mittels eines Schneckenlagers am Anbindeflansch gelagert, das sich radial innen am Anbindeflansch befindet. Normalerweise wäre das Schneckenlager, welches die Schneckennabe am Anbindeflansch lagert, radial außen um den in der Regel dort im Querschnitt kreisrunden Anbindeflansch herum angeordnet. Der Anbindflansch wäre also innen, das Schneckenlager außen und ganz außen dann die Schneckennabe. Bei der erfindungsgemäßen Weiterbildung ist hingegen die Schneckennabe radial innen, dann folgt nach außen das Schneckenlager und außen ist dieses dann vom Anbindeflansch umgeben. Mit dieser konstruktiven Gestaltung ist es möglich, den Anbindeflansch steifer als bisher zu gestalten, was sich vorteilhaft auf dessen Abstützwirkung und damit vorteilhaft auf das Gesamtschwingungsverhalten der Zentrifugenschnecke auswirkt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Längsschnitt einer Vollmantelschneckenzentrifuge gemäß dem Stand der Technik,
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2 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels einer Vollmantelschneckenzentrifuge gemäß der Erfindung,
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3 das Detail III gemäß 2 in vergrößertem Maßstab und
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4 den Schnitt IV-IV gemäß 3.
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Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 ist eine Vollmantelschneckenzentrifuge 10 mit ihrer drehbaren Zentrifugentrommel 12 gezeigt. Die Zentrifugentrommel 12 ist von einem ortsfesten Trommelgehäuse 14 umgeben und an einer ihrer Stirnseiten mittels eines Zentrifugenantriebs 16 antreibbar. Gelagert ist die Zentrifugentrommel 12 dazu mit einem ersten Trommellager 18 und einem zweiten Trommellager 20. Das erste Trommellager 18 ist an einem ersten Trommelflansch 22 abgestützt, der seinerseits an einem ersten Trommeldeckel 24 ortsfest angebracht ist. An den ersten Trommeldeckel 24 schließt sich ein zylindrischer Trommelmantelabschnitt 26 an, der in einen konischen Trommelmantelabschnitt 28 übergeht. Der konische Trommelmantelabschnitt 28 endet dann an einem zweiten Trommeldeckel 30, an dem schließlich ein zweiter Trommelflansch 32 zum Abstützen des zweiten Trommellagers 20 ortsfest angebracht ist. Auf diese Weise ist die Zentrifugentrommel 12 im Wesentlichen in waagrecht ausgerichteter Lage an einem nur teilweise veranschaulichten Zentrifugenrahmen 34 gelagert.
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In der Zentrifugentrommel 12 befindet sich eine Zentrifugenschnecke 36, die mit einer radial innen liegenden Schneckennabe 38 und einer diese umgebenden Schneckenwendel 40 gebildet ist. Die Schneckennabe 38 ist mit einem ersten Schneckenlager 42 und einem zweiten Schneckenlager 44 drehbar innerhalb der Zentrifugentrommel 12 abgestützt. Mittels einer Schneckenwelle 46 ist die Zentrifugenschnecke 36 vom Zentrifugenantrieb 16 von außen antreibbar.
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In die Zentrifugentrommel 12 führt von außen ferner ein Einlassrohr 48 durch den ersten Trommelflansch 22 und den ersten Trommeldeckel 24 hindurch in eine Einlasskammer 52. Das Einlassrohr 48 erstreckt sich damit längs einer zentralen Zentrifugenachse 50 und dient zum Zuführen von Gut 54, vorliegend Klärschlamm, ins Innere bzw. den Innenraum der Zentrifugentrommel 12, damit das Gut 54 darin in verschieden schwere Phasen getrennt und insbesondere auf diese Weise geklärt werden kann. Das Gut 54 legt sich dabei aufgrund der in der sich drehenden Zentrifugentrommel 12 entstehenden Zentrifugalkraft innen an den zylindrischen Trommelmantelabschnitt 26 sowie den konischen Trommelmantelabschnitt 28 an, wodurch sich ein Teichradius 56 ergibt. Der Teichradius 56 wird insbesondere durch einen ersten Auslass 58 für flüssige Phase definiert bzw. festgelegt, der in Form mehrerer Auslassöffnungen 60 am ersten Trommeldeckel 24 ausgebildet ist. Die Auslassöffnungen 60 sind um die Zentrifugenachse 50 herum am Trommeldeckel 24 gleichmäßig beabstandet verteilt und außenseitig teilweise mittels je einer Wehrplatte 62 verschlossen. Die Wehrplatten 62 werden von abströmendem Gut 54 flüssiger Phase überströmt. Ihre radiale Lage definiert also den Teichradius 56.
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An der dem ersten Trommeldeckel 24 gegenüberliegenden Seite der Zentrifugentrommel 12 befindet sich im Übrigen im radial inneren Bereich des konischen Trommelabschnitts 28 ein zweiter Auslass 64 für feste Phase. Gut 54 fester Phase wird mittels der Schneckenwendel 40 entlang des konischen Trommelabschnitts 28 nach radial innen bewegt und dann durch den zweiten Auslass 64 hindurch aufgrund der Zentrifugalkraft aus der Zentrifugentrommel 12 ausgetragen.
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Am ersten Trommeldeckel 24 befindet sich innenseitig konzentrisch zu diesem ein axial nach innen ragender Anbindeflansch 66. Der Anbindeflansch 66 trägt bzw. stützt an seinem in das Innere der Zentrifugentrommel 12 gerichteten Endbereich das erste Schneckenlager 42 und definiert auf diese Weise auch einen Schneckenlagerabstand 68 zum zweiten Schneckenlager 44. Der Anbindeflansch 66 weist dabei an seinem Übergang 70 zum Trommeldeckel 24 einen Flanschaußenradius 74 auf. In axialer Richtung erstreckt sich der der Anbindeflansch 66 vom Übergang 70 aus mit einer Flanschlänge 76 in die Zentrifugentrommel 12 hinein. Der Flanschaußenradius 74 ist dabei kleiner als der Teichradius 56 und auch der Schneckennabenradius 72 ist kleiner als der Teichradius 56. Es taucht also weder die Schneckennabe 38 noch der Anbindeflansch 66 in das zu zentrifugierende Gut 54 ein. Die Flanschlänge 76 beträgt gemäß 1 bei einer solchen herkömmlichen Vollmantelschneckenzentrifuge 12 ca. 1/18 eines Trommellagerabstandes 78 zwischen den beiden Trommellagern 18 und 20.
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In den 2 bis 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vollmantelschneckenzentrifuge 12 veranschaulicht, bei dem insbesondere der Anbindeflansch 66 anders gestaltete ist, als bei der Vollmantelschneckenzentrifuge 12 gemäß 1. Der Anbindeflansch 66 gemäß den 2 bis 4 weist am Übergang 70 einen Flanschaußenradius 74 auf, der größer ist als der zugehörige Teichradius 56. Dieser Anbindeflansch 66 taucht also in das zu zentrifugierende Gut 54 ein. Die zugehörigen Auslassöffnungen 60 für flüssige Phase ragen also mit Ihren Wehrplatten 62 weiter nach radial innen, als dieser Anbindeflansch 66 nach radial außen ragt.
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Ferner ragt dieser Anbindeflansch 66 weiter axial in das Innere der Zentrifugentrommel 12 hinein als der gemäß 1, nämlich mit einer Flanschlänge 76, die ca. 1/6 des Trommellagerabstandes 78 beträgt. Dieser Anbindeflansch 66 ist dabei mit einer am Trommeldeckel 24 anliegenden Flanschscheibe 80 gestaltet, an der insgesamt vorzugsweise zwischen vier und acht, vorliegend sechs axial und zugleich radial ausgerichtete Flanschrippen 82 ortsfest angebracht sind. Die Flanschrippen 82 laufen konisch zu und enden im Inneren der Zentrifugentrommel 12 an einem Flanschlagerring 84. Der Flanschlagerring 84 umgreift das erste Schneckenlager 42 radial außen, so dass dieses darin relativ zum Trommeldeckel 24 ortsfest und zugleich besonders steif abgestützt gehalten ist. Der derart gitterförmige Anbindeflansch 66 ist damit von radial außen nach radial innen hin durchlässig für flüssige Phase des Guts 54. Diese kann also durch die radial weiter innen liegenden Auslassöffnungen 60 austreten, obwohl der Anbindeflansch 66 weiter nach radial außen ragt. Es ist damit eine Vollmantelschneckenzentrifuge 10 mit besonders geringem Teichradius 56 bzw. einer vergleichsweise großen Teichtiefe bei gleichzeitig steifer Lagerung der zugehörigen Zentrifugenschnecke 36 geschaffen.
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Die zugehörige Schneckennabe 38 dieser Zentrifugenschnecke 36 ist im axialen Bereich des Anbindeflansches 66 gemäß den 2 bis 4 mittels insgesamt vorzugsweise zwischen sechs und zehn, vorliegend acht Nabenrippen 86 gestaltet, die sich schräg zur Zentrifugenachse 50 axial und zugleich radial gerichtet erstrecken. Die Nabenrippen 86 sind an ihren dem Trommeldeckel 24 zugewandten Enden mittels eines Schneckennabenendrings 88 miteinander verbunden. Die anderen Enden der Nabenrippen 86 sind an der ansonsten unveränderten, im Wesentlichen hohlzylindrischen Schneckennabe 38 ortsfest angebracht, wodurch die Nabenrippen 86 im axialen Bereich des in das Gut 54 eintauchenden Anbindeflansches 66 ein Stützskelett für die sich radial außen befindende Schneckenwendel 40 bilden. Dabei taucht auch dieses Stützskelett in das Gut 54 ein und ist dabei für das Gut 54 insbesondere von radial außen nach radial innen hin durchlässig.
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Am Befestigungsbereich der Nabenrippen 86 an der restlichen Schneckennabe 38 steht radial zum Trommeldeckel 24 hin ein Schneckennabenlagerring 90 ab, der dabei in das Schneckenlager 42 radial innen hineinragt. Auf diese Weise ist die Schneckennabe 38 radial innen am Schneckenlager 42 gelagert bzw. abgestützt, während das Schneckenlager 42 radial außen von dem Anbindeflansch 66 in statisch besonders vorteilhafter Weise abgestützt ist.
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Abschließend sei angemerkt, dass sämtlichen Merkmalen, die in den Anmeldungsunterlagen und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen genannt sind, trotz dem vorgenommenen formalen Rückbezug auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche, auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vollmantelschneckenzentrifuge
- 12
- Zentrifugentrommel
- 14
- Trommelgehäuse
- 16
- Zentrifugenantrieb
- 18
- erstes Trommellager
- 20
- zweites Trommellager
- 22
- erster Trommelflansch
- 24
- erster Trommeldeckel
- 26
- zylindrischer Trommelmantelabschnitt
- 28
- konischer Trommelmantelabschnitt
- 30
- zweiter Trommeldeckel
- 32
- zweiter Trommelflansch
- 34
- Zentrifugenrahmen
- 36
- Zentrifugenschnecke
- 38
- Schneckennabe
- 40
- Schneckenwendel
- 42
- erstes Schneckenlager
- 44
- zweites Schneckenlager
- 46
- Schneckenwelle
- 48
- Einlassrohr
- 50
- Zentrifugenachse
- 52
- Einlasskammer
- 54
- Gut
- 56
- Teichradius
- 58
- erster Auslass für flüssige Phase
- 60
- Auslassöffnung für flüssige Phase
- 62
- Wehrplatte für flüssige Phase
- 64
- zweiter Auslass für feste Phase
- 66
- Anbindeflansch
- 68
- Schneckenlagerabstand
- 70
- Übergang
- 72
- Schneckennabenradius
- 74
- Flanschaußenradius
- 76
- Flanschlänge
- 78
- Trommellagerabstand
- 80
- Flanschscheibe
- 82
- Flanschrippe
- 84
- Flanschlagerring
- 86
- Nabenrippe
- 88
- Schneckennabenendring
- 90
- Schneckennabenlagerring
