DE3407593A1

DE3407593A1 - Antrieb fuer zentrifugen

Info

Publication number: DE3407593A1
Application number: DE19843407593
Authority: DE
Inventors: Ottmar Dipl.-Ing. 8047 Karlsfeld Kreißl; Gernot Dr. 6000 Frankfurt Zippe
Original assignee: Gesellschaft fur Kernverfahrenstechnik mbH; MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MT Aerospace AG
Priority date: 1984-03-01
Filing date: 1984-03-01
Publication date: 1985-09-05
Also published as: GB2156600A; GB2156600B; DE3407593C2; NL8500357A; GB8504476D0

Description

Anmei der

M.A.N. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG Aktiengesel1 schaft

gii/sd

GKT

Gesellschaft für Kernverfahrenstechnik mbH Stetternicher Staatsforst

5170 Jülich

München, 27. Februar 1984 Antrieb für Zentrifugen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb für eine Zentrifuge mit einem Motor, dessen Läufer mit der Schleudertrommel verbunden oder Teil von dieser ist uns dessen Stator im oder am Zentrifugengehäuse angeordnet ist,

Zentrifugen benötigen für das Anfahren bzw. den Hochlauf bis zur Nenndrehzahl eine höhere Motorleistung als im Nennbetrieb, insbesondere dann, wenn beim Hochfahren kritische Drehzahlen durchfahren werden sollen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wird der Antriebsmotor auf die erforderliche Höchstleistung, nämlich die für das Durchfahren der kritischen Drehzahlen benötigt wird, ausgelegt. Dieses bedeutet, daß die Zentrifuge im Nennbetrieb mit einem überdimensionierten Motor, also schlechtem Wirkungsgrad betrieben wird, was einen Überhöhten Energiebedarf erfordert. 35

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-ο-Ι Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem eine Gaszentrifuge mit geringstmöglichem Energieaufwand be-

trei bbar i st.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Mit dem Zusatzmotor bzw. den Zusatzmotoren kann eine differenzierte Antriebsleistung für verschiedene Betriebsstadien einer Zentrifuge geschaffen werden, die eine Optimierung der Leistungsanforderungen bzw. des Energiebedarfes ermöglicht.

Die Motoren können so ausgelegt werden, daß sie zusammen die erforderliche Leistung für das Durchfahren von kritischen Drehzahlen bzw. für das Hochfahren einer Zentrifuge aufbringen. In diesem Fall werden beim Hochlauf alle Motoren in Betrieb gesetzt und beim Erreichen der Nenndrehzahl der Zusatzmotor bzw. die Zusatzmotoren gemeinsam oder nacheinander wieder abgeschaltet, so daß im Nennbetrieb die Anlage mit einer verminderten Leistung erf öl gt.

Vorteilhaft ist es jedoch, wenn mindestens ein Zusatzmotor alleine für den Hochlauf ausgelegt ist, so daß bei der Inbetriebnahme der Zentrifuge nur der Zusatzmotor oder die Zusatzmotoren verwendet werden und daß beim Erreichen der Nenndrehzahl auf den Nennbetriebmotor umgeschaltet wird.

Je nach Art der Zentrifugen können die Motoren getrennt

an verschiedenen Stellen des Rotors angebracht sein oder

zu einer Einheit verbunden werden. 35

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-ΟΙ Um eine kompakte Anordnung der beiden Motoren zu erreichen, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, ein Axial- und ein Radialmotor vorgesehen.

Diese können leicht unterhalb der Schleudertrommel untergebracht und auch nachträglich in bestehenden Zentrifugen eingebaut werden, wobei vorzugsweise die Statoren in einem gemeinsamen Gehäuse verankert werden und mit Bodenteilen der Schleudertrommel zusammenwirken.

Hierbei kann in einer einfachen Ausführung der Boden der Schleudertrommel als ein gemeinsamer Läufer für beide Motoren ausgebildet werden. Dies hat den weiteren Vorteil, daß Maßnahmen zur Reduzierung von magnetischen Feldverlusten entbehrlich sind.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Boden der Schleudertrommel als Läufer für den als Axialmotor ausgebildeten Axialstator vorgesehen, wobei für einen Radial-Nennbetriebmotor ein hohlzylindrischer

Läufer verwendet wird, der mittels eines Halters aus

einem amagnetischen Material, wie z.B. Bronze, amagnetischer Stahl, axial angeordnet und mit dem Schleudertrommel boden verbunden ist. Dabei ist der Radialmotor konzentrisch innerhalb des Axialmotors angeordnet, um die bessere Hebelwirkung dem Axialmotor zuzuordnen und beim Radialmotor die lineare Geschwindigkeit des Läufers möglichst gering zu halten.

Um Induktionsverluste durch die benachbarte Anordnung der beiden Statoren zu vermeiden, ist zwischen den beiden Statoren eine Zwischenwand, beispielsweise aus Aluminium oder einem anderen amagnetischen Metall vorgesehen, die für eine magnetische Entkopplung der beiden Magnetfelder sorgt. Diese Wand kann direkt aus dem die Statoren tragenden Gehäuse gebildet sein.

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Um teure hochausgelegte Schütze oder Relais einzusparen, sind die Motoren über Steckkontakte an das Stromnetz angeschlossen, wobei die Wicklungen der beiden Statoren voneinander unabhängig sind und getrennte Steckkontakte haben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

In der Zeichnung ist das untere Ende einer Zentrifuge 10 dargestellt, die aus einer in einem Gehäuse 11 angeordneten, auf einem unteren Lager 12 sich abstützenden Schleudertrommel 13 besteht.

Für den Antrieb der Schleudertrommel 13 ist ein erster, aus einem Radialläufer 14 und einem Radialstator 15
bestehender Radialmotor für den Nennbetrieb der Schleudertrommel und ein Axialmotor vorgesehen, der aus einem den Boden der Schleudertrommel 13 bildenden Läufer 16 und einem Axialstator 17 gebildet ist. Der Radial- und der Axialstator sind in einem den Boden des Zentrifugengehäuses 11 bildenden Gehäuse 18 untergebracht, dabei ist ein zylindrischer Steg vorgesehen, der eine Trennwand 19 zur magnetischen Entkopplung der beiden Statoren

15, 17 dient.

Das Gehäuseteil 18 kann wie üblich aus Aluminium oder aber auch aus einem anderen amagnetischen, elektrisch leitenden Metall bestehen.
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Um Relais oder Umschaltschütze zu vermeiden, sind die Spulen des Radial stators 15 bzw. des Axialstators 17 über getrennte Steckkontakte 20 bzw. 21 an ein Stromnetz
anschließbar. Beim Hochlaufen der Schleudertrommel 13 wird die Steckverbindung 21 für den Axialmotor 16, 17 angeschlossen, so daß der auf Hochleistung ausgelegte

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Axialstator 17 mit der notwendigen Kraft die Schleudertrommel 13 durch kritische Drehzahlen auf die Nenngeschwindigkeit durchzieht. Beim Erreichen der Nenndrehzahl wird der Radialmotor 14, 15 angeschlossen und der Axialmotor 16, 17 wieder abgeschaltet. Der Radialstator 17 ist mit einer wesentlich geringeren Leistung als der Axialstator 17 ausgelegt und zwar mit einer Leistung, die gerade ausreicht, um die erforderliche Antriebskraft in der Nenndrehzahl aufzubringen. 10

Der Radi al 1 aufer 14 ist innerhalb des Radai1 stators 15 angeordnet, um durch damit erzielten geringeren Durchmesser und entsprechender niedriger Lineargeschwindigkeit die Spannungsbeanspruchung im Läufer klein zu halten. Nachdem für den Nennbetrieb eine relativ geringe Leistung erforderlich ist, kann die Erhöhung der Antriebskraft durch Verkleinerung des Lauferdurchmessers in Kauf genommen werden.

Der Radialläufer 14 ist über eine Halterung 22 aus einem amagnetischen Material, z.B. Bronze mit dem als Schleudertrommel boden ausgebildeten Axialläufer 16 verbunden.

Es ist selbstverständlich auch möglich, zwei Axialoder zwei Radialmotoren zu verwenden. Im Fall von zwei Axialmotoren kann der als Schleudertrommel boden ausgebildete Läufer 16 als gemeinsamer Läufer für beide Statoren genommen werden, wobei der periphere Stator, wie im oben beschriebenen Fall, vorwiegend für den Hochlauf und der zentrale Stator für den Nennbetrieb verwendet wird. Bei der Ausbildung des Antriebes mit zwei Radi al motoren können entweder zwei hohlzylindrische Läufer außerhalb des inneren Stators bzw. innerhalb des äußeren Stators oder ein gemeinsamer Läufer zwischen den beiden Statoren verwendet werden.

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Ein oder mehrere Motoren können auch am Rotormantel angreifen, wobei an dieser Stelle ein Stahlring in oder an der Rotorwand vorgesehen wird.

Unabhängig von der Art der Motore ist es möglich, beide Motoren gemeinsam für den Hochlauf in Betrieb zu nehmen und nach Erreichen der Nenndrehzahl einen abzuschalten. In diesem Fall wird der für den Nennbetrieb ausgewählte Motor, wie oben beschrieben, für diesen Zweck ausgelegt, während die Antriebskraft für den Hochlauf durch die Summe beider MotoreN erzeugt wird. Dieses bedeutet, daß der Hilfsmotor nicht so hoch ausgelegt werden muß, wie im vorbeschriebenen Beispiel.

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- Leerseite -

Claims

Anmelder

M.A.N. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG

Aktiengesel1 schaft

gü/sd

GKT

Gesellschaft für Kernverfahrenstechnik mbH Stetternicher Staatsforst

JUlich 10

München, 27. Februar 1984

Patentansprüche

1. Antrieb für eine Zentrifuge mit einem

Motor, dessen Läufer Teil der Schleudertrommel oder mit dieser verbunden ist und dessen Stator im oder am Zentrifugengehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (14, 15) für den Nennbetrieb der Zentrifuge ausgelegt ist, und daß mindestens ein Zusatzmotor (16, 17) vorgesehen ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzmotor (16, 17) so ausgelegt ist, daß die Gesamtleistung aller Motoren (14, 15;

16, 17) der Leistung entspricht, die für das Hochfahren der Zentrifuge erforderlich ist.

■ 3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zusatzmotor (16, 17) die für das Hochfahren der Zentrifuge erforderliche Leistung aufbringt. 7.2232

4. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Hysteresemaschinen für die Motoren vorgesehen sind.

5. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren als Axial- und/oder Radialmotoren ausgebildet sind.

6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren auf verschiedenen Radien wirken.

7. Antrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zusatzmotor (16, 17), ein Axialmotor und der Motor (14, 15) für den Nennbetrieb

¹S ein Radialmotor ist.

8. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren zusammen oder getrennt am Rotormantel und/oder den Stirn seiten wirken.

9. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Motoren (14, 15; 16, 17) am unteren Ende der Zentrifuge angeordnet sind.

10. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Motoren einen gemeinsamen Laufer haben.

11. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden oder der Deckel der Schleudertrommel (13) als Läufer (16) für mindestens einen Motor (16, 17) ausgebildet ist.

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12. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein hohlzylindrischer Läufer (14) für den Radialmotor (14, 15) vorgesehen ist.

13. Antrieb nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylindrische Läufer (14) mittels einer Halterung (22) aus einem amagnetischen Material mit dem den Schieudertrommelboden bildenden Läufer (16) verbunden ist.

14. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Statoren (15, 17) der Motoren in einem gemeinsamen Gehäuse (18)

zusammenmgefaßt sind.
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15. Antrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das die Statoren (15, 17) tragende Gehäuse (18) mit Zwischenwänden (19) ausgebildet ist, die sich zur magnetischen Entkopplung zwischen

²^ denStatoren erstrecken.

16. Antrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialstator (17) peripher und der Radialstator (15) konzentrisch dazu auf

²^ einem inneren Radius angeordnet ist.

17. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Statoren über getrennte Stromführungen mit getrennten Kontaktverbindungen (20, 21) an eine Stromquelle anschließbar sind.

18. Antrieb nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktverbindungen Steckverbindungen (20, 21) sind.

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