DE102018110198B3

DE102018110198B3 - Zentrifugenaufbau

Info

Publication number: DE102018110198B3
Application number: DE102018110198.8A
Authority: DE
Inventors: Georg Reindl; Nils Zieglgänsberger
Original assignee: Sumitomo SHI Cyclo Drive Germany GmbH
Current assignee: Sumitomo SHI Cyclo Drive Germany GmbH
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2038-04-28

Abstract

Ein Zentrifugenaufbau weist eine Antriebswelle, die mit einem koaxialen Antrieb verbindbar ist, ein Getriebe mit einem sich drehenden Gehäuse, und eine Zwischenwelle auf, die als eine Hohlwelle ausgebildet ist und zwischen der Antriebswelle und dem sich drehenden Gehäuse angeordnet ist. Die Zwischenwelle ist nicht drehbar montiert. Zumindest ein Zulaufdurchgang ist in der Zwischenwelle vorgesehen, wobei sich der Zulaufdurchgang im Wesentlichen in einer axialen Richtung durch die Zwischenwelle hindurch erstreckt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Zentrifugenaufbau ohne Drehdurchführung und insbesondere einen Zentrifugenaufbau ohne Drehdurchführung mit Ölkühlung.
Stand der Technik
Im Stand der Technik sind industrielle Zentrifugen zur Fest-Flüssig-Trennung bekannt. Bei Dekanter- und Siebschneckenzentrifugen wird in dem Stand der Technik die Fest-Flüssig-Trennung entsprechend mittels einer schnelldrehenden Trommel realisiert. Damit wirkt auf das zu separierende Medium eine hohe Beschleunigungskraft hin zur Innenseite der Trommel. Zusätzlich rotiert eine Schnecke nahe an der Drehzahl der Trommel („Differenzdrehzahl“), welche die an der Trommelinnenwand anliegenden Feststoffe herausfördert.
Zur Erzeugung der Differenzdrehzahl zwischen Trommel und Schnecke wird ein mechanisches Getriebe zum Einsatz gebracht, wie z.B. Exzenter- oder Planetengetriebe, welche an- und abtriebsseitig achsparallele Wellen aufweisen. Das Gehäuse des Getriebes ist starr mit der Trommel verbunden. Die Abtriebswelle des Getriebes ist fest mit der Schnecke verbunden. Die Antriebswelle ist mittels einer sogenannten Drehmomentenstütze fest fixiert. Mit der Getriebeübersetzung ist damit auch die Differenzdrehzahl bei konstanter Umdrehungszahl unveränderlich definiert. Das Getriebe ist entweder innerhalb der Zentrifuge oder außerhalb der Zentrifuge installiert.
In einer verbesserten Ausführung wird die Drehmomentenstütze an der Antriebswelle des Getriebes durch einen Motor ersetzt (elektrisch oder hydraulisch betrieben), auch BackDrive-Motor genannt. Damit kann mittels Motorsteuerung die Drehzahl der Antriebswelle und damit auch die Differenzdrehzahl zwischen Trommel und Schnecke im laufenden Betrieb verändert und an den aktuellen Prozessbedarf angepasst werden. Solch eine Anordnung ist in 6 ersichtlich. Der BackDrive-Motor, der in 6 rechts oben abgebildet ist, wird, wie auch der Antriebsmotor (rechts unten) über einen Antriebsriemen (nicht gezeigt) an das Getriebe angeschlossen. Dementsprechend kann die Antriebswelle hohl ausgebildet sein, so dass eine Drehdurchführung koaxial zur Antriebswellenachse vorgesehen werden kann.
In dieser Anordnung wird der BackDrive-Motor generatorisch betrieben, solange 0 < n1 < n3. In diesem Fall wird die Welle des BackDrive-Motors aufgrund von Reibung in Drehung versetzt bzw. geschleppt. Diese Leistung muss zusätzlich zum Leistungsbedarf des Trennprozesses durch den Trommelmotor aufgebracht werden (Blindleistung). Selbst wenn die Blindleistung teilweise regeneriert werden kann, ist solch ein Zustand nicht wünschenswert.
Dies kann dadurch verhindert werden, indem das Getriebe so ausgewählt wird, dass die gewünschte Differenzdrehzahl n3-n2 erzielt wird, wobei n1 < 0 < n3, also Antriebswelle (n1) und Getriebe/Getriebegehäuse (n3) gegensinnig betrieben werden. Es stellt sich für den BackDrive-Motor ein motorischer Betriebszustand ein - die Blindleistung entfällt.
In 4 findet sich eine Erläuterung der einzelnen Drehzahlen an einem Getriebe. Dabei sind:

- n₁ = Drehzahl der Antriebswelle
- n₂ = Drehzahl der Abtriebswelle mit Schnecke
- n₃ = Drehzahl des Gehäuses mit Trommel
- n₃-n₂ = Differenzdrehzahl zwischen Abtriebswelle mit Schnecke und Gehäuse mit Trommel
- n₃-n₁ = Differenzdrehzahl zwischen Antriebswelle und Gehäuse

Dadurch ergibt sich jedoch eine hohe Differenzdrehzahl n3 zu n1 am Antrieb, nämlich n3+n1 (n1 < 0 < n3) anstelle von n3-n1 (0 < n1 < n3). Dies kann zu Übertemperatur oder mechanischer Überlastung am Getriebe führen.
Sofern die Drehachse der Welle des BackDrive Motors versetzt ist von der Drehachse des Getriebes - diese also durch einen Riemen miteinander verbunden sind, kann eine Kühlung oder ein Anschluss zu einem Ölbehälter mittels einer Drehdurchführung angebaut werden, welche stirnseitig an der Antriebswelle des Getriebes angebracht wird. Wie vorangehend bereits erläutert wurde, ist in 6 eine derartige Anordnung gezeigt, wobei rechts unten der Trommelmotor zu sehen ist und rechts oben der BackDrive-Motor zu sehen ist, welche beide mittels Riemenübertragung die entsprechenden Wellen antreiben.
Durch eine derartige Anordnung ist es außerdem möglich, durch einen axialen oder einen kombinierten axialen-radialen Durchgang eine Ölschmierung in dem Getriebe vorzusehen.
7(a) zeigt ein Beispiel einer konventionellen Öltauchschmierung (Offenes System) mit einem Ölbehälter. Dieses System hat eine konstante Ölfüllung (100% befüllt), sowie einen Druckausgleich und eine Füllstandkontrolle.
7(b) zeigt ein Beispiel einer konventionellen Öldurchlaufschmierung. Hier liegt eine Ölförderung mit einer externen Pumpe vor, wobei der Durchlauf durch das komplette Getriebe erfolgt. Dieses System bietet niedrige Planschverluste und ein Durchflussvolumen gemäß OEM-Vorschrift.
7(c) zeigt ein Beispiel einer weiteren konventionellen Öldurchlaufschmierung. Hier liegt eine Ölförderung mit einer externen Pumpe vor, wobei ein Abfluss am Teilkreis der Mitnehmerbolzen vorliegt. Auch dieses System bietet niedrige Planschverluste und ein Durchflussvolumen gemäß OEM-Vorschrift.
7(d) zeigt ein Beispiel einer konventionellen Ölumlaufschmierung, bei der die Ölförderung mit interner Schöpfdüse erfolgt. Zu- und Abfluss erfolgen über eine Zweifach-Drehdurchführung. Die Ölfüllung nahezu 100% und das Durchflussvolumen wird durch Schöpfdüse bestimmt.
7(e) zeigt ein Beispiel einer weiteren konventionellen Ölumlaufschmierung, bei der die Ölförderung mit externer Pumpe erfolgt. Auch hier erfolgt der Zu- und Abfluss über eine Zweifach-Drehdurchführung, und die Ölfüllung ist nahezu 100%. Ein Mindestdurchflussvolumen wird gemäß Betriebsanleitung bestimmt.
Eine Drehdurchführung des Stands der Technik ist zum Beispiel in der DE 10 2008 015 134 A1 offenbart. Hier wird eine Zentrifuge mit einer anzutreibenden Trommel und einer vorzugsweise mit einer Differenzdrehzahl zur Trommel anzutreibenden Schnecke offenbart, wobei die Getriebeanordnung zwischen wenigstens einem oder mehreren Antriebsmotoren, der Schnecke und der Trommel geschaltet ist. Die Getriebeanordnung ist mit einem fließfähigen Schmiermittel nach Art eines Öls dauergefüllt. Der Getriebeanordnung ist ein Schmiermittel-Ausgleichssystem, insbesondere ein Schmiermittel-Ausgleichskreislauf, mit einem Schmiermittel-Ausgleichsbehälter zugeordnet, welcher über eine Leitung mit wenigstens einem Hohlkanal einer als Hohlwelle ausgebildeten Antriebswelle der Getriebeanordnung verbunden ist. Die Anordnung kann auch einen axialen Zulauf und einen axialen Ablauf innerhalb der Antriebswelle aufweisen. Ein Schmiermittelausgleich ist notwendig, da das Getriebe zu einem hohen Prozentsatz mit Schmiermittel befüllt ist, das sich im Betrieb entsprechend ausdehnt.
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Aus dem vorangehend beschriebenen Stand der Technik heraus ergeben sich mehrere Probleme, die miteinander verbunden sind. Die bisher bekannten Mittel zum Lösen dieser Probleme stehen jedoch zueinander in einem Zielkonflikt. Das heißt, die positive Weiterentwicklung des einen Problems führt zu einer Verschlechterung der Lage bezüglich eines anderen Problems.
Dieser Zielkonflikt ergibt sich wie folgt. Das Vorsehen einer Drehdurchführung ist kostspielig und fügt dem Zentrifugenaufbau eine Komponente hinzu, die im Allgemeinen sehr anfällig und dementsprechend sehr wartungsintensiv ist. Außerdem führt eine Drehdurchführung dazu, dass die Wellendurchmesser vergrößert werden müssen, um die zusätzliche Durchführung bei gleich großer Kraftübertragungsfähigkeit vorsehen zu können. Vergrößert man die Wellendurchmesser, müssen auch die entsprechenden Wellenlager vergrößert werden. Bei derart hohen Drehzahlen, wie sie in Zentrifugen vorkommen, ist die Beständigkeit bzw. Lebensdauer der Lager jedoch essentiell. Die Lager werden hierbei oftmals zum begrenzenden Faktor.
Hinsichtlich der Wichtigkeit der anliegenden Drehzahlen der Wellen wird zurückverwiesen auf den vorangehend zitierten Stand der Technik. Wenn die Blindleistung aus energetischen Gründen entfallen soll, wird der BackDrive-Motor verwendet, dessen Verwendung eine Differenzdrehzahl von n3+n1 (n1 < 0 < n3) zwischen Antriebswelle und Getriebegehäuse mit sich bringt. Mit anderen Worten, eine energetische Verbesserung führt zu einer mechanischen und thermischen Mehrbelastung.
Eine Anordnung mit Drehdurchführung zur Schmierung und/oder Kühlung erhöht den Wellenumfang, was einen weiteren Lagerlaufweg pro Umdrehung als bei einer Welle mit massiven Kern zur Folge hat. An dieser Stelle wird davon ausgegangen, dass zur Übertragung des notwendigen Drehmoments der Antriebswelle eine Welle mit Drehdurchführung entsprechend im Durchmesser vergrößert werden muss.
Wird nun zusätzlich die energetisch wünschenswerte Anordnung mit BackDrive-Motor in Erwägung gezogen, steigt die Drehzahl im Lager zwischen Antriebswelle und sich drehendem Gehäuse signifikant von (n3-n1) auf (n3+n1).
Wird mit Blick auf die Lagerbelastung, die Drehdurchführung weggelassen, muss in dem Getriebe selbst ein sehr hohes Ölvolumen bereitgestellt werden, um thermische Belastungen des Getriebes auszugleichen und zu entlasten. Die mechanische Mehrbelastung sinkt, aber der Wirkungsgrad wird durch hohe Planschverluste wiederum verschlechtert.
Die BackDrive-Motoranordnung bringt ferner noch weitere Nachteile mit sich. Der Trommelmotor und der BackDrive-Motor sind beide jeweils über Riemen angebunden. Diese Riemenantriebe bedeuten einen zusätzlichen Bauteilaufwand, zusätzliche Reibung und darüber hinaus wird zusätzliche Last senkrecht zur Wellenachse aufgebracht, die zusätzlich die Lager belastet.
Mittel zum Lösen der Probleme
Die vorangehend genannten Probleme werden durch einen Zentrifugenaufbau nach Anspruch 1 oder Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Zentrifugenaufbau gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf: eine Antriebswelle, die mit einem koaxialen Antrieb verbindbar ist; eine Abtriebswelle; ein Getriebe mit einem sich drehenden Gehäuse; eine Zwischenwelle, die als eine Hohlwelle ausgebildete ist und zwischen der Antriebswelle und dem sich drehenden Gehäuse angeordnet ist, wobei die Zwischenwelle nicht drehbar (drehfest) montiert ist, und zumindest einen Zulaufdurchgang hat, wobei sich der Zulaufdurchgang im Wesentlichen in einer axialen Richtung durch die Zwischenwelle erstreckt.
Die Antriebswelle und die Abtriebswelle sind als Eingangswelle und Ausgangswelle des Getriebes zu sehen, dessen Gehäuse sich aufgrund des allgemeinen Aufbaus dieser Art von Zentrifugen dreht.
Gemäß diesem Zentrifugenaufbau des ersten Aspekts ist keine Drehdurchführung notwendig, da der Zulaufdurchgang in der stationären Zwischenwelle vorgesehen ist. Gleiches gilt für einen Ablaufdurchgang, falls dieser vorgesehen ist. Demzufolge kann die zentrale Antriebswelle massiv (ohne Durchgang) ausgebildet werden, was den Wellenumfang klein hält. Dadurch bleiben die Lagergeschwindigkeiten auch klein. Außerdem, da keine Drehdurchführung erforderlich ist, entstehen geringere Kosten und weniger Wartungsaufwand, und höhere Lebensdauern der Lager und somit des Zentrifugengetriebes können erreicht werden.
Ferner kann der vorangehende Zentrifugenaufbau einen Ölkreislauf aufweisen, der den Zulaufdurchgang und ferner einen Ablaufdurchgang aufweist und vorzugsweise noch eine Schöpfvorrichtung (Schöpfrad) aufweist, wobei sich der Ablaufdurchgang auch im Wesentlichen in einer axialen Richtung durch die Zwischenwelle hindurch erstreckt, und die vorzugsweise angeordnete Schöpfvorrichtung ist im Inneren des Zentrifugenaufbaus an der Zwischenwelle befestigt, um Öl radial einwärts zu dem Ablaufdurchgang hin zu fördern.
Für den Fall, dass der Ölkreislauf lediglich den Zulaufdurchgang und den Ablaufdurchgang ohne die Schöpfvorrichtung aufweist, kann zum Beispiel ein Schmiermittelaustausch sehr einfach realisiert werden (Ölwechsel).
Für den Fall, dass auch die Schöpfvorrichtung im Inneren des Zentrifugenaufbaus vorgesehen ist, kann Öl aus dem Inneren des Getriebes lediglich durch einen Betrieb des Getriebes (Drehung des Ölvolumens vorbei an der feststehenden Schöpfvorrichtung/Schöpfrad) gefördert werden. Das „Schöpfrad“ muss nicht vorgesehen sein, um eine gleichmäßige Gewichtsverteilung (gleiche umfängliche Abstände zwischen einzelnen Schöpfarmen) um die Zwischenwellenachse herum zu haben, da es sich nicht mitdreht. Das „Schöpfrad“ bzw. die „Schöpfvorrichtung“ kann lediglich einen radialen Arm aufweisen, der in das zylindrische Ölvolumen eintaucht, wenn sich dessen Form aufgrund der Drehung des Getriebegehäuses ausgebildet hat. Die radial auswärts vorgesehene Öffnung der Schöpfvorrichtung ist entgegen der Drehrichtung des Getriebes ausgerichtet, um Öl aufzunehmen. Vorzugsweise wirkt die Schöpfvorrichtung als eine Pumpe, die den Ölkreislauf selbsttätig in Zirkulation hält.
Ferner können sich in dem vorangehenden Zentrifugenaufbau der Zulaufdurchgang und/oder der Ablaufdurchgang in der axialen Richtung durch die Zwischenwelle derart erstrecken, dass der Zulaufdurchgang und/oder der Ablaufdurchgang eine axiale Position der Zwischenwelle, an der ein Lager zwischen der Zwischenwelle und der Antriebswelle und/oder zwischen der Zwischenwelle und dem sich drehenden Gehäuse vorhanden ist, innerhalb der Zwischenwelle passieren.
In dem vorangehenden Zentrifugenaufbau kann der Ölkreislauf ein Kühlkreislauf sein. Entsprechend wird nicht nur eine Schmierung, sondern auch eine Kühlung vorgesehen. Eine entsprechende Kühlung erfordert einen deutlich größeren Durchsatz von (Kühl-)Medium als bei einer lediglichen Schmierung.
In dem vorangehenden Zentrifugenaufbau kann eine Trommel fest mit dem sich drehenden Gehäuse des Getriebes verbunden sein und kann eine Schnecke innerhalb der Trommel angeordnet und fest mit der Abtriebswelle verbunden sein.
In dem vorangehenden Zentrifugenaufbau kann die Antriebswelle in einem axialen Bereich von dieser, in dem ein Lager und/oder eine Dichtung (Wellendichtung) zu der Zwischenwelle hin vorhanden ist, als massive Welle ohne axialen Durchgang ausgebildet sein. Dies führt zu geringeren mechanischen Belastungen bei Lagern und Wellendichtungen aufgrund der geringeren Differenzgeschwindigkeiten.
In dem vorangehenden Zentrifugenaufbau kann zwischen Ablaufdurchgang und Zulaufdurchgang in Strömungsrichtung von Öl außerhalb des Getriebes eine externe Pumpe und/oder ein Wärmetauscher vorgesehen sein. Dies kann den Volumenstrom des Schmier-/Kühlmediums erhöhen und eine Kühlleistung steigern.
In dem vorangehenden Zentrifugenaufbau kann ein Ring zur Anbindung eines Ölkreislaufs vorgesehen sein, an dem die Zwischenwelle befestigt ist.
In dem vorangehenden Zentrifugenaufbau kann der Ring mit radialen oder axialen Anschlüssen zu Ölzufuhr und/oder Ölabfuhr für eine Ölumlaufschmierung oder mit nur einem Anschluss zur Anbindung eines Ölbehälters oder zur Öldurchlaufschmierung versehen sein, wobei der Ring vorzugsweise als Klemmring ausgeführt ist.
In dem vorangehenden Zentrifugenaufbau kann die Zwischenwelle mit einer weiteren Untersetzungsstufe versehen sein.
Ein Zentrifugenaufbau gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf: eine Antriebswelle, die mit einem koaxialen Antrieb verbindbar ist; eine Abtriebswelle; ein Getriebe mit einem sich drehenden Gehäuse; eine Zwischenwelle, die als eine Hohlwelle ausgebildet ist und zwischen der Antriebswelle und dem sich drehenden Gehäuse angeordnet ist, wobei die Zwischenwelle nicht drehbar montiert ist, und einen Ölkühlkreislauf, der zumindest einen Zulaufdurchgang, einen Ablaufdurchgang und ein Schöpfrad aufweist, wobei sich der Zulaufdurchgang und der Ablaufdurchgang jeweils durch die Zwischenwelle im Wesentlichen in einer axialen Richtung durch die Zwischenwelle erstrecken und das Schöpfrad bzw. die Schöpfvorrichtung im Inneren des Zentrifugenaufbaus an der Zwischenwelle befestigt ist, um Öl radial einwärts zu dem Ablaufdurchgang hin zu fördern.
Auch gemäß diesem Zentrifugenaufbau des zweiten Aspekts ist keine Drehdurchführung notwendig, da die Durchgänge, also Zulaufdurchgang und Ablaufdurchgang, in der stationären Zwischenwelle vorgesehen sind. Demzufolge kann die zentrale Antriebswelle massiv (ohne Durchgang) ausgebildet werden, was den Wellenumfang klein hält. Dadurch bleiben auch die Lagergeschwindigkeiten klein. Außerdem, da keine Drehdurchführung erforderlich ist, entstehen geringere Kosten und weniger Wartungsaufwand, und höhere Lebensdauern der Lager und somit der Zentrifuge können erreicht werden. Darüber hinaus ist es gemäß diesem Zentrifugenaufbau des zweiten Aspekts auch möglich, das Ölvolumen innerhalb des Getriebegehäuses gering zu halten, da ein Ölkreislauf vorgesehen ist, der das Öl innerhalb des Getriebegehäuses und das Öl außerhalb des Getriebegehäuses derart zirkuliert, dass ein Kühleffekt für das Getriebe besteht. Aufgrund des geringeren Ölvolumens innerhalb des Getriebegehäuses sind die Planschverluste des Getriebes geringer, was die Effizienz weiter steigert.
Da die Antriebswelle massiv ausgeführt werden kann, muss kein Riemenantrieb implementiert werden. Dadurch entstehen geringere Kosten und weniger Antriebsverluste. Die Zentrifuge wird demnach effektiver verglichen zum Stand der Technik.
Die feststehende Schöpfvorrichtung, die an der Zwischenwelle befestigt ist, schöpft Öl (Schmiermedium, Kühlmedium) von der radial äußeren Seite hin zur radial inneren Seite aus einem ringförmigen, zylindrischen Raum, in dem sich das Öl im Betrieb der Zentrifuge befindet. Durch diese Art der Förderung von Öl hin zur radial inneren Seite ist es möglich das Ölvolumen im Inneren des Getriebes zu verringern. Dadurch werden Planschverlust verringert und die Zentrifuge wird noch effektiver.
Das verringerte Ölvolumen führt im Allgemeinen zu einer verringerten Kühlleistung des Getriebes. In dem Zentrifugenaufbau gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch zirkuliert das Öl durch den Zulauf in das radial Innere des Getriebes, wird aufgrund von Fliehkraft über die Zahnräder zum radial Äußeren des Getriebes befördert, wird durch die Schöpfvorrichtung wieder zum radial Inneren des Getriebes gefördert aufgrund der Drehung des Getriebegehäuses (und damit des Ölvolumens), und verlässt schließlich den Zentrifugenaufbau durch den Ablauf.
Dieser Kreislauf ist aus dem Grund besonders effektiv, da keine externe Pumpe notwendig ist. Die Schöpfvorrichtung ist in der Lage, ausreichend Hydraulikdruck zu erzeugen, um den Ölkreislauf in Gang zu halten. Die Schöpfvorrichtung bzw. das Schöpfrad arbeitet als Pumpenrad. Im Gegensatz zu einer externen Pumpe entstehen hierbei kaum extra Verluste, da keine mechanische Reibung einer zusätzlichen externen Pumpe vorliegt. Diese Anordnung ist platzsparend und mit geringen Kosten verbunden.
Dadurch, dass der Schmierkreislauf/Kühlkreislauf zur Außenseite des Zentrifugenaufbaus geführt ist, kann das Öl als Kühlmedium außerhalb des Getriebes auf eine angemessene Temperatur herabgekühlt werden, um anschließend wieder über den Zulauf zu dem Getriebe zugeführt zu werden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieser Anordnung betrifft zudem die Drehzahlproblematik. Wie eingangs erwähnt wurde, ist der motorische Einsatz des Antriebs ohne die Blindleistung durch das Schleppen von Bauteilen bevorzugt (n1<0<n3). Damit ist jedoch auch die hohe Differenzdrehzahl von (n3+n1) verbunden, wie bereits genannt wurde. Der Zentrifugenaufbau gemäß der vorliegenden Erfindung bietet allerdings den Vorteil, dass die erforderliche hohe Differenzdrehzahl von (n3+n1) zwischen der Antriebswelle und dem sich drehenden Gehäuse auf zwei Differenzdrehzahlen aufgeteilt wird, nämlich in eine erste Differenzdrehzahl von n1 zwischen der Antriebswelle und der Zwischenwelle und eine zweite Differenzdrehzahl von n3 zwischen der Zwischenwelle und dem sich drehenden Gehäuse. Die reduzierten Differenzdrehzahlen (Reduktion von n3+nl auf n3 bzw. n1) verringern die mechanische Belastung der Lager und Wellendichtringe.
Figurenliste

1 zeigt ein Getriebe einer Zentrifuge gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt ein Getriebe einer Zentrifuge gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt ein Getriebe einer Zentrifuge gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt ein Schaubild zur Erläuterung der Drehzahlen an einem Getriebe einer Zentrifuge;
5 zeigt den allgemeinen Aufbau einer Dekantierzentrifuge mit Gegenstromdekanter gemäß dem Stand der Technik;
6 zeigt den allgemeinen Aufbau einer Zentrifuge mit BackDrive-Motor gemäß dem Stand der Technik; und
7(a) bis 7(e) zeigen Schmierstrukturen gemäß dem Stand der Technik.

Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
1 zeigt ein Zentrifugengetriebe mit drei zur Umgebung hin rotierende Wellen, bestehend aus Antriebswelle 1, Abtriebswelle 2 und Gehäusewelle bzw. sich drehendem Getriebegehäuse 3, in das eine Zwischenwelle 4 eingesetzt ist, welche als Hohlwelle ausgeführt wird und achsidentisch zur Antriebswelle 1 positioniert ist. Die Antriebswelle 1 steckt dabei in der Zwischenwelle 4 und beide sind zueinander drehend gelagert über Lager 5a, 5b. Beide Wellen 1 und 4 sind von außen zugänglich und dichten das Getriebe entsprechend ab mit Wellendichtringen 6 und 7. Die Zwischenwelle 4 wird in dem Gehäuse 3 positioniert und ist drehend gelagert über ein Lager 8. Die Zwischenwelle 4 wird durch eine außen angebrachte, erdfest verbundene Halterung 9 am Mitdrehen gehindert. Der interne Ölfluss im Getriebe wird durch die Zwischenwelle 4 in die zentrale Antriebswelle 1 gefördert und von dort axial in andere Bereiche des Getriebes geleitet. Hierzu sind entsprechende Führungsbohrungen 11 in der Zwischenwelle 4 und in der Antriebswelle 1 gesetzt. Die entsprechende Führungsbohrung in der Antriebswelle 1 ist jedoch vorzugsweise nicht in einem Bereich ausgeführt, in dem entsprechende Dichtungen und Lager zwischen der Antriebswelle und der Zwischenwelle vorgesehen sind.
An der Zwischenwelle 4 ist eine Pumpe (=Schöpfrad - oder andere technische Pumplösungen, wie z.B. ein Schöpfrohr) 10 fest installiert, an dessen Eingangsbereich 10a durch das sich drehende Gehäuse 3 eine geeignete Ölmenge des sich im Getriebe befindlichen Öls von außen radial einwärts in die Mitte des Getriebes gepumpt wird. Das Pumpenrad bzw. Schöpfrad/ Schöpfrohr 10 ist zusammen mit Zwischenwelle 4 gegen die Umgebung fest verbunden und dreht sich nicht um die Mittelachse der Antriebswelle bzw. der Zwischenwelle. Die eigentliche Pumparbeit wird durch das sich drehende Gehäuse 3 aufgebracht. Alternativ kann das Pumpenrad bzw. Schöpfrad/Schöpfrohr 10 ebenfalls mit der Antriebswelle 1 fest verbunden sein. Dabei wird die Pumparbeit abhängig von der sich drehenden Antriebswelle 1 aufgebracht.
Wie in der Ausführungsform, die in 2 zu sehen ist, da die Zwischenwelle 4 im Getriebe separat und feststehend gelagert ist, kann optional ein externer Ölkreislauf angeschlossen werden. Dabei wird die Anordnung wie in 1 übernommen und die Zwischenwelle 4 derart mit Bohrungen versehen, dass ein Zulauf bzw. Zulaufdurchgang 12 und ein Ablauf bzw. Ablaufdurchgang 13 für den Ölkreislauf direkt möglich ist. Die externen Anschlüsse der Zu- und Ablaufdurchgänge 12 und 13 können sowohl in axialer als auch in radialer Richtung erfolgen. Dadurch entfällt die für diese Funktion üblicherweise verwendete Drehdurchführung, wie sie eingangs gezeigt sind.
Insbesondere bei einer Anordnung mit Schneckenmotor, welche mit dem Getriebe eine achsidentische Lage hat, ist der Anschluss einer externen Ölverbindung bisher nicht möglich, da die Antriebswelle 1 durch den Anbau einer Kupplung für eine herkömmliche Drehdurchführung blockiert ist.
Die Funktion der Ölförderung kann durch ein extern angeschlossenes Pumpsystem übernommen werden. Hierbei werden die Anschlüsse an der Zwischenwelle 4 für Zu- und Ablauf verwendet, wie in 3 ersichtlich ist.
Alternativ kann an die stehende Zwischenwelle 4 auch mit einer weiteren Untersetzungsstufe kombiniert werden.

Claims

Zentrifugenaufbau, der folgendes aufweist: eine Antriebswelle (1), die mit einem koaxialen Antrieb verbindbar ist, ein Getriebe mit einem sich drehenden Gehäuse (3), eine Zwischenwelle (4), die als eine Hohlwelle ausgebildet ist und zwischen der Antriebswelle (1) und dem sich drehenden Gehäuse (3) angeordnet ist, wobei die Zwischenwelle (4) nicht drehbar montiert ist, und zumindest einen Zulaufdurchgang (12), wobei sich der Zulaufdurchgang (12) durch die Zwischenwelle (4) im Wesentlichen in einer axialen Richtung durch die Zwischenwelle (4) hindurch erstreckt.
Zentrifugenaufbau nach Anspruch 1, wobei ein Ölkreislauf vorgesehen ist, der den Zulaufdurchgang (12) und ferner einen Ablaufdurchgang (13) aufweist, wobei sich der Ablaufdurchgang (13) durch die Zwischenwelle (4) im Wesentlichen in einer axialen Richtung durch die Zwischenwelle (4) hindurch erstreckt, und wobei der Ölkreislauf vorzugsweise eine Schöpfvorrichtung (10) aufweist, die im Inneren des Zentrifugenaufbaus an der Zwischenwelle befestigt ist, um Öl radial einwärts zu dem Ablaufdurchgang (13) zu fördern.
Zentrifugenaufbau nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich der Zulaufdurchgang (12) und/oder der Ablaufdurchgang (13) in der axialen Richtung durch die Zwischenwelle (4) derart erstreckt, dass der Zulaufdurchgang (12) und/oder der Ablaufdurchgang (13) eine axiale Position der Zwischenwelle, an der ein Lager und/oder eine Wellendichtung der Zwischenwelle (4) zu der Antriebswelle (1) und/oder dem sich drehenden Gehäuse (3) vorhanden ist, innerhalb der Zwischenwelle passiert.
Zentrifugenaufbau nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Ölkreislauf ein Kühlkreislauf ist.
Zentrifugenaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Trommel fest mit dem sich drehenden Gehäuse (3) des Getriebes verbunden ist, und eine Schnecke innerhalb der Trommel angeordnet ist und fest mit einer Abtriebswelle (2) des Getriebes verbunden ist.
Zentrifugenaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Antriebswelle (1) in einem axialen Bereich von dieser, in dem ein Lager und/oder eine Wellendichtung zu der Zwischenwelle hin vorhanden ist, als massive Welle ohne axialen Durchgang ausgebildet ist.
Zentrifugenaufbau nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei zwischen Ablaufdurchgang (13) und Zulaufdurchgang (12) in Strömungsrichtung von Öl außerhalb des Getriebes eine externe Pumpe und/oder ein Wärmetauscher vorgesehen sind/ist.
Zentrifugenaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Ring oder eine Verschraubung in axialer und/oder radialer Richtung zur Anbindung eines Ölkreislaufs vorgesehen ist, an dem / an der die Zwischenwelle (4) befestigt ist.
Zentrifugenaufbau nach Anspruch 8, wobei der Ring mit radialen und/oder axialen Anschlüssen zu Ölzufuhr und Ölabfuhr für eine Ölumlaufschmierung oder eine Öldurchlaufschmierung oder mit nur einem Anschluss zur Anbindung eines Ölzufuhrbehälters versehen ist.
Zentrifugenaufbau nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Ring als Klemmring ausgeführt ist.
Zentrifugenaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Zwischenwelle mit einer weiteren Untersetzungsstufe versehen ist.
Zentrifugenaufbau, der folgendes aufweist: eine Antriebswelle (1), die mit einem koaxialen Antrieb verbindbar ist; eine Abtriebswelle (2); ein Getriebe mit einem sich drehenden Gehäuse (3); eine Zwischenwelle (4), die als eine Hohlwelle ausgebildete ist und zwischen der Antriebswelle (1) und dem sich drehenden Gehäuse (3) angeordnet ist, wobei die Zwischenwelle (4) nicht drehbar montiert ist, und einen Ölkreislauf, der zumindest einen Zulaufdurchgang (12), einen Ablaufdurchgang (13) und eine Schöpfvorrichtung (10) aufweist, wobei sich der Zulaufdurchgang (12) und der Ablaufdurchgang (13) jeweils durch die Zwischenwelle (4) im Wesentlichen in einer axialen Richtung durch die Zwischenwelle (4) erstrecken und die Schöpfvorrichtung (10) im Inneren des Zentrifugenaufbaus an der Zwischenwelle (4) befestigt ist, um Öl radial einwärts zu dem Ablaufdurchgang (13) zu fördern.