EP1056545B1 - Vollmantel-schneckenzentrifuge mit mehrstufigem umlaufgetriebe - Google Patents

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EP1056545B1 EP99902523A EP99902523A EP1056545B1 EP 1056545 B1 EP1056545 B1 EP 1056545B1 EP 99902523 A EP99902523 A EP 99902523A EP 99902523 A EP99902523 A EP 99902523A EP 1056545 B1 EP1056545 B1 EP 1056545B1
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Hans-Joachim Beyer
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GEA Mechanical Equipment GmbH
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Westfalia Separator GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/20—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • B04B1/2016—Driving control or mechanisms; Arrangement of transmission gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
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    • B04B1/20—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • B04B1/2016—Driving control or mechanisms; Arrangement of transmission gearing
    • B04B2001/2025—Driving control or mechanisms; Arrangement of transmission gearing with drive comprising a planetary gear

Definitions

  • the invention relates to a solid bowl screw centrifuge with a the two end faces, which can be driven and rotated about a horizontal axis Drum and a coaxially rotatably mounted therein, with a differential speed opposite the drivable screw conveyor, the Drive has a multi-stage epicyclic gear, the housing shell with the drum shell and its output shaft connected to the screw conveyor is.
  • the housing of the multi-stage epicyclic gear rotates around the horizontal during operation Axis of rotation of the drum. Because the gearbox with the drum shell connected, these components have the same speed.
  • Solid bowl screw centrifuges are known in which the planetary gear with the drum between the drum bearings or outside the drive side Drum bearing is arranged.
  • a screw centrifuge is known from US Pat. No. 3,061,181, in which the Epicyclic gear with the drum between the drum bearings is provided.
  • This screw centrifuge with the so-called “internal gear” can although the drive-side bearings are kept relatively small, the grows Distance between the two bearings by the width of the epicyclic gear.
  • a screw centrifuge is known from US Pat. No. 5,403,260, in which the Epicyclic gear is arranged outside the drum bearing. This is about it is a so-called "external gear".
  • the disadvantage is that both the Hub of the housing of the epicyclic gearbox as well as the gearbox output shaft must be passed through the drive-side bearing of the drum. The resulting bearing size leads to high drum speeds and the screw conveyor to problems.
  • the natural frequency of the drum is one of the limiting variables for the maximum possible drum speed.
  • the invention has for its object a screw centrifuge of the beginning mentioned type so that when using multi-stage Orbital high drum speeds and large circumferential speeds Drum diameters are possible.
  • This object is achieved in that the transmission side Drum bearing provided between two stages of the multi-stage epicyclic gear is.
  • the housing of the multi-stage Epicyclic gear in the area of the gearbox-side drum bearing a cylindrical Intermediate piece with reduced compared to the housing parts of the gear stages Diameter on.
  • the gearbox-side drum bearing takes that Intermediate piece and a shaft connecting the gear stages.
  • the diameter the intermediate piece thus corresponds to the inside diameter of a suitable one Drum bearing.
  • the gear housing must be formed in two parts, so that Bearing can be mounted in the area of the intermediate piece.
  • the solid-bowl screw centrifuges which are shown in FIGS. 1 to 6, have a drum 1 which is rotatably mounted about a horizontal axis 2 is.
  • a screw conveyor not shown, is arranged coaxially in the drum and also rotatably mounted about the horizontal axis 2.
  • the drive of the Conveyor screw takes place via an output shaft 3 of a multi-stage epicyclic gear 4, which in the solid bowl screw centrifuge according to FIG. 1 with the Drum 1 is arranged between the bearings 5.6.
  • the epicyclic gear 4 is outside the gear-side Camp 5 provided.
  • FIG. 3 and 6 Exemplary embodiments of the construction according to the invention are shown in FIG. 3 and 6 shown.
  • the gearbox-side drum bearing 5 arranged between stages 7 and 8 of epicyclic gear 9.
  • the gearbox 10 which rotates in operation, is connected to the drum shell 11 and has a cylindrical in the area of the gear-side drum bearing 5 Intermediate piece 12, whose diameter compared to the housing parts gear stages 7 and 8 are reduced.
  • the camp 5 thus takes that Intermediate piece 12 and a shaft 13 connecting the gear stages 7 and 8 on.
  • the intermediate piece 12 is divided transversely to the axis of rotation 2, for installation reasons.
  • the drum shell 11 have a diameter that is greater than Is 1,000 mm.
  • the ratio between the center distance L of the bearings 5 and 6 the drum 1 and the diameter D of the drum shell 11 (L / D) can be greater than 3.8.
  • the torque between the drum and the screw conveyor can e.g. 100,000 Nm.
  • the peripheral speed at the inner radius the drum shell 11 can be greater than 105 m / s.
  • the arrangement according to the invention of the gear-side drum bearing between two stages of a multi-stage epicyclic gear is particularly suitable for very large decanters.

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Abstract

Die Schneckenzentrifuge wird so ausgebildet, daß bei Verwendung von mehrstufigen Umlaufgetrieben hohe Umfangsgeschwindigkeiten der Trommel und große Trommeldurchmesser möglich sind. Das getriebeseitige Trommellager (5) ist zwischen zwei Stufen (7, 8) des mehrstufigen Umlaufgetriebes vorgesehen. Der Gehäusemantel (10) des mehrstufigen Umlaufgetriebes, der mit dem Trommelmantel (11) verbunden ist und somit mit gleicher Drehzahl umläuft, weist ein Zwischenstück (12) auf, das einen geringen Durchmesser hat und von dem Trommellager (5) zusammen mit einer Welle (13) aufgenommen wird, die die Getriebestufen (7 und 8) verbindet. Die erfindungsgemäße Anordnung des getriebeseitigen Trommellagers zwischen zwei Stufen des mehrstufigen Umlaufgetriebes wird bei sehr großen Dekantern verwendet, bei denen die Trommel mit hohen Umfangsgeschwindigkeiten umläuft.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einer an den beiden Stirnseiten gelagerten, um eine horizontale Achse drehbaren, antreibbaren Trommel und einer koaxial darin drehbar gelagerten, mit einer Differenzdrehzahl gegenüber der Trommel antreibbaren Förderschnecke, wobei der Antrieb ein mehrstufiges Umlaufgetriebe aufweist, dessen Gehäusemantel mit dem Trommelmantel und dessen Abtriebswelle mit der Förderschnecke verbunden ist.
Mit Hilfe einer Differenzdrehzahl zwischen Trommel und Schnecke wird der Feststoff zum Feststoffaustrag an einem stirnseitigen Trommelende geführt.
Das Gehäuse des mehrstufigen Umlaufgetriebes rotiert im Betrieb um die horizontale Drehachse der Trommel. Da das Getriebegehäuse mit dem Trommelmantel verbunden ist, haben diese Bauteile die gleiche Drehzahl.
Es sind Vollmantel-Schneckenzentrifugen bekannt, bei denen das Umlaufgetriebe mit der Trommel zwischen den Trommellagern oder außerhalb des antriebsseitigen Trommellagers angeordnet ist.
Aus der US-PS 3 061 181 ist eine Schneckenzentrifuge bekannt, bei der das Umlaufgetriebe mit der Trommel zwischen den Trommellagern vorgesehen ist. Bei dieser Schneckenzentrifuge mit dem sog. "innenliegenden Getriebe" kann zwar das antriebsseitige Lager relativ kleingehalten werden, jedoch wächst der Abstand zwischen den beiden Lagern um die Baubreite des Umlaufgetriebes.
Aus der US-PS 5 403 260 ist eine Schneckenzentrifuge bekannt, bei der das Umlaufgetriebe außerhalb der Trommellagerung angeordnet ist. Hierbei handelt es sich um ein sog. "außenliegendes Getriebe". Nachteilig ist, daß sowohl die Nabe des Gehäuses des Umlaufgetriebes als auch die Getriebeabtriebswelle durch das antriebsseitige Lager der Trommel hindurchgeführt werden müssen. Die sich daraus ergebende Lagergröße führt bei hohen Drehzahlen der Trommel und der Förderschnecke zu Problemen.
Bei großen Schneckenzentrifugen ist die Eigenfrequenz der Trommel eine der limitierenden Größen für die maximal mögliche Trommeldrehzahl. Je größer der Lagerabstand L zwischen den Trommellagern ist, desto niedriger ist die Eigenfrequenz ω der Trommel, wodurch die maximal mögliche Betriebsdrehzahl der Trommel reduziert wird
ω ∼ 1/L2.
Aus verfahrenstechnischen Gründen ist im allgemeinen ein großes Verhältnis von Trommellänge zum Trommeldurchmesser D erwünscht (L/D).
Durch das innenliegende Getriebe wird wegen der vorgenannten Problematik die maximale Baulänge der Trommel um die Getriebebreite reduziert. Wegen der hohen Drehmomente bei großen Schneckenzentrifugen kann es erforderlich sein, die Umlaufgetriebe mehrstufig auszuführen, wodurch deren Breite noch zunimmt. Andererseits führen die hohen Drehmomente aber auch zu so großen Durchmessern der Getriebeabtriebswelle, daß ein außenliegendes Getriebe wegen der damit verbundenen nachteiligen Lagergröße nicht in Frage kommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schneckenzentrifuge der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei Verwendung von mehrstufigen Umlaufgetrieben hohe Umfangsgeschwindigkeiten der Trommel und große Trommeldurchmesser möglich sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das getriebeseitige Trommellager zwischen zwei Stufen des mehrstufigen Umlaufgetriebes vorgesehen ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Gehäuse des mehrstufigen Umlaufgetriebes im Bereich des getriebeseitigen Trommellagers ein zylindrisches Zwischenstück mit gegenüber den Gehäuseteilen der Getriebestufen reduziertem Durchmesser auf. Das getriebeseitige Trommellager nimmt das Zwischenstück und eine die Getriebestufen verbindende Welle auf. Der Durchmesser des Zwischenstücks entspricht somit dem Innendurchmesser eines geeigneten Trommellagers.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführung ist zumindest die letzte Getriebestufe mit dem größten Drehmoment mit der Trommel zwischen den Trommellagern angeordnet, so daß die Getriebeabtriebswelle mit dem größten Durchmesser nicht durch das getriebeseitige Trommellager geführt werden muß und sich die Getriebebaubreite nur zum Teil auf den Lagerabstand der Trommel auswirkt. Die weiteren Getriebestufen können als außenliegender Getriebeanteil ausgeführt werden. Das Getriebegehäuse muß zweiteilig ausgebildet sein, damit das Lager im Bereich des Zwischenstücks montiert werden kann.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1
in schematischer Darstellung eine bekannte Schneckenzentrifuge mit einem innenliegenden, mehrstufigen Umlaufgetriebe,
Figur 2
eine bekannte Schneckenzentrifuge mit außenliegendem, mehrstufigen Umlaufgetriebe in schematischer Darstellung,
Figur 3
eine erfindungsgemäße Ausführung in schematischer Darstellung,
Figur 4
eine bekannte Schneckenzentrifuge, bei der im Gegensatz zu der Ausführung nach der Fig. 1 das Umlaufgetriebe an dem Ende der Trommel angeordnet ist, an dem die Flüssigkeit ausgetragen wird,
Figur 5
eine bekannte Schneckenzentrifuge, bei der im Gegensatz zu der Aus führung nach der Fig. 2 das Umlaufgetriebe an dem Ende der Trommel vorgesehen ist, an dem die Flüssigkeit abgeworfen wird und
Figur 6
eine erfindungsgemäße Ausführung mit dem Umlaufgetriebe am flüssigkeitsseitigen Trommelende.
Die Vollmantel-Schneckenzentrifugen, die in den Fig. 1 bis 6 aufgezeigt sind, weisen eine Trommel 1 auf, die um eine horizontale Achse 2 drehbar gelagert ist. In der Trommel ist eine nicht dargestellte Förderschnecke koaxial angeordnet und ebenfalls um die horizontale Achse 2 drehbar gelagert. Der Antrieb der Förderschnecke erfolgt über eine Abtriebswelle 3 eines mehrstufigen Umlaufgetriebes 4, das bei der Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach der Fig. 1 mit der Trommel 1 zwischen den Lagern 5,6 angeordnet ist.
Bei der Ausführung nach der Fig. 2 ist das Umlaufgetriebe 4 außerhalb des getriebeseitigen Lagers 5 vorgesehen.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Konstruktion sind in den Fig. 3 und 6 aufgezeigt. Bei diesen Ausführungen ist das getriebeseitige Trommellager 5 zwischen den Stufen 7 und 8 des Umlaufgetriebes 9 angeordnet. Das Getriebegehäuse 10, das im Betrieb umläuft, ist mit dem Trommelmantel 11 verbunden und weist im Bereich des getriebeseitigen Trommellagers 5 ein zylindrisches Zwischenstück 12 auf, dessen Durchmesser gegenüber den Gehäuseteilen der Getriebestufen 7 und 8 reduziert ist. Das Lager 5 nimmt somit das Zwischenstück 12 und eine die Getriebestufen 7 und 8 verbindende Welle 13 auf.
Das Zwischenstück 12 ist quer zur Drehachse 2 geteilt und zwar aus Montagegründen.
Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung der Vollmantel-Schneckenzentrifuge kann der Trommelmantel 11 einen Durchmesser aufweisen, der größer als 1.000 mm ist. Das Verhältnis zwischen dem Achsabstand L der Lager 5 und 6 der Trommel 1 und dem Durchmesser D des Trommelmantels 11 (L/D) kann größer sein als 3,8. Das Drehmoment zwischen Trommel und Förderschnecke kann z.B. 100.000 Nm betragen. Die Umfangsgeschwindigkeit am Innenradius des Trommelmantels 11 kann größer sein als 105 m/s.
Die erfindungsgemäße Anordnung des getriebeseitigen Trommellagers zwischen zwei Stufen eines mehrstufigen Umlaufgetriebes eignet sich insbesondere für sehr große Dekanter.
Aus den Darstellungen der erfindungsgemäßen Schneckenzentrifugen in den Fig. 3 und 6 ergibt sich, daß das Umlaufgetriebe mit der Anordnung des Trommellagers 5 zwischen den Getriebestufen am feststoffseitigen oder am flüssigkeitsseitigen Trommelende vorgesehen werden kann.

Claims (4)

  1. Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einer an den beiden Stirnseiten gelagerten, um eine horizontale Achse drehbaren, antreibbaren Trommel und einer koaxial darin drehbar gelagerten, mit einer Differenzdrehzahl gegenüber der Trommel antreibbaren Förderschnecke, wobei der Antrieb ein mehrstufiges Umlaufgetriebe aufweist, dessen Gehäusemantel mit dem Trommelmantel und dessen Abtriebswelle mit der Förderschnecke verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das getriebeseitige Trommellager (5) zwischen zwei Stufen (7,8) des mehrstufigen Umlaufgetriebes vorgesehen ist.
  2. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des getriebeseitigen Tromellagers (5) das Gehäuse (10) des mehrstufigen Umlaufgetriebes ein zylindrisches Zwischenstück (12) mit gegenüber den Gehäuseteilen der Getriebestufen reduziertem Durchmesser aufweist und das Lager (5) das Zwischenstück (12) und eine die Getriebestufen (7,8) verbindende Welle (13) aufnimmt.
  3. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (12) quer zur Drehachse (2) geteilt ist.
  4. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelmantel einen Innendurchmesser D aufweist, der größer ist als 1.000 mm, das Verhältnis zwischen dem Achsabstand L der Lager (5,6) der Trommel und dem Durchmesser D des Trommelmantels (11) (L/D) größer ist als 3,8, das Drehmoment zwischen der Trommel und der Förderschnecke groß ist (z.B. 100.000 Nm) und die Umfangsgeschwindigkeit am Innenradius des Trommelmantels (11) größer ist als 105 m/s.
EP99902523A 1998-02-17 1999-01-07 Vollmantel-schneckenzentrifuge mit mehrstufigem umlaufgetriebe Expired - Lifetime EP1056545B2 (de)

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