EP1648614B1 - Vollmantel-schneckenzentrifuge mit direktantrieb - Google Patents

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EP1648614B1
EP1648614B1 EP04741196.2A EP04741196A EP1648614B1 EP 1648614 B1 EP1648614 B1 EP 1648614B1 EP 04741196 A EP04741196 A EP 04741196A EP 1648614 B1 EP1648614 B1 EP 1648614B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drum
helical conveyor
full
centrifuge according
jacket
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP04741196.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1648614A1 (de
Inventor
Hans-Joachim Beyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEA Mechanical Equipment GmbH
Original Assignee
GEA Mechanical Equipment GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by GEA Mechanical Equipment GmbH filed Critical GEA Mechanical Equipment GmbH
Publication of EP1648614A1 publication Critical patent/EP1648614A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1648614B1 publication Critical patent/EP1648614B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/02—Electric motor drives
    • B04B9/04—Direct drive
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a solid bowl screw centrifuge according to the preamble of claim 1.
  • Such a prior art is of the generic type DE-A-2811887 or the DE 1732887 known.
  • laboratory centrifuges and electromagnetic drives are known, for example, think of the magnet in a beaker, which rotates. From the EP 0 930 099 B1
  • an electromagnetic gear for driving a laboratory centrifuge is known that is connected downstream of an electric motor, but which are not suitable for larger centrifuges such as solid bowl centrifuges.
  • a spinning centrifuge with a kind of magnetic drive also shows the DE 74 26 623 U1 ,
  • At least the drive device for the drum has at least one electromechanical direct drive whose primary or secondary elements are arranged directly on or on the drum or on or on a rotatably connected to the drum part, and its corresponding secondary or primary elements spaced therefrom without contact are arranged outside the drum or with this non-rotatably connected part, wherein the driving force is free of gear by an electromagnetic, around the drum or around the non-rotatably connected part progressing traveling field is generated, wherein the secondary elements of the at least one direct drive on the outer circumference of the drum or on the outer circumference of the rotatably connected to the drum part and the primary elements are each disposed radially outside of the secondary elements to these contact-free spaced.
  • the generation of the traveling field can be realized for example by a plurality of successively controllable coils on the outer circumference of the drum, which serve as the primary elements for generating the traveling field to take along a variety of particular permanent magnetic secondary elements.
  • the ratio between the inner axial extent of the drum and its inner diameter is preferably greater than 1, in particular greater than 2, 5 is. Especially with such drums of the "traveling field drive" can be accommodated in a simple manner in the region of the elongated drum without interfering with functional elements at the axial ends of the drum.
  • the secondary elements of the at least one direct drive on the outer circumference of the drum or on the outer circumference of a rotatably connected to the drum part and the primary elements are each disposed radially outside of the secondary elements to these contact-free.
  • the invention is suitable for use in solid bowl centrifuges. So there are in this type of centrifuge particularly many places of the drum, on which - depending on the performance and constructive-geometric condition - one or more of the electromagnetic Direct drive devices for the drum can be arranged.
  • the compact arrangement is particularly advantageous because the drive device is completely integrated into the decanter frame and the machine frame. Also to mention are advantageous here also the low noise and possibly even vibration damping properties. The forces acting on the drum bearing forces that would exert a belt drive eliminated.
  • several of the electromagnetic direct drives can be arranged on the drum or the rotatably connected to the drum part.
  • the drum itself offers, from a structural point of view, the most preferred location of the arrangement of the direct drive. In this area, although a thermal influence on the drum and the centrifugal material. This can i.allg. be kept relatively low.
  • the primary or secondary elements surrounding the drum in whole or in sections concentrically.
  • the sectional arrangement simplifies significantly the design effort.
  • the primary or secondary elements are arranged on a radially projecting from the drum or with this rotatably connected part annular disc which is rotatably connected with this / this and that the corresponding secondary or primary elements on a rotationally fixed annular disc or are arranged on a ring which is arranged, for example, axially offset parallel to the co-rotating disk.
  • the field of application of the invention is the solid bowl screw centrifuge, ie the so-called decanter with screw, where a belt drive for the drum can be replaced.
  • the screw can be driven in any other way, for. B. hydraulically or mechanically or via a transmission between the drum and screw or via another direct drive with traveling field arrangement. In this case, can also be dispensed with a transmission between the drum and screw.
  • a drive device for the worm may also comprise at least one electromechanical direct drive (e), the primary or secondary elements of which are arranged directly on or on a part rotatably connected to the worm, and whose corresponding secondary or primary elements are located outside the wiper without contact are disposed of this part, wherein the driving force is generated gear-free by an electromagnetic, to the non-rotatably connected to the screw part progressing traveling field.
  • e electromechanical direct drive
  • drum and / or the worm have at least one play-free bearing, around or directly next to which the respective electromagnetic direct drive is arranged.
  • the drive device for the screw is formed independently of the drive device for the drum.
  • Fig. 1 shows a solid bowl screw centrifuge 1 with a rotatably mounted drum 2 and a rotatably mounted screw 3, which has a differential speed to the drum 2 during operation.
  • Both the drum 2 and the screw 3 each have a cylindrical portion 2a, 3a with at least one outlet 5 for a liquid phase and a tapered one-sided, e.g. conical section 2b, 3b with a outlet 28 for a solid phase.
  • the drum 2 is closed at its cylindrical end by a drum cover 4, which has the outlet 5 for the liquid phase, which here purely by way of example a chamber 6 is connected downstream with a stationary in operation peeling disk 7, which in turn is followed by a derivative 8, but also, a throttle plate or directly downstream of a derivative can be (not shown here).
  • An inlet pipe 9 discharges axially through the screw 3 or the screw body from the cylindrical end of the drum 2 into a distributor 10, which has openings 11 in the centrifugal space 12 between the drum 2 and the screw 3.
  • drum bearings 13, 14 are arranged at both ends of the drum.
  • the drum 2 is also mounted at its two axial ends with drum bearings 15, 16 on a machine frame 17, not shown here.
  • the drum 2 has several parts which are rotatably connected thereto. These include the peeling disc chamber 6 and a plurality of cylindrical lugs 17, 18, 19, 20 of the drum 2, each of which is e.g. in the axial direction between the main drum bearings 15, 16 or laterally outside the main drum bearings 15, 16 may be arranged at both axial ends of the drum 2.
  • the ratio between the axial inner extent of the drum and the maximum inner diameter is greater than 1, in particular greater than 2, 5;
  • the screw 3 has, in the axial extension of its conical section 3b, a shaft 21 to which the first drive device 22 - for driving the screw 3 - adjoins, which here comprises a gear 23 and an electric motor 24.
  • the electromagnetic direct drive 25a-f may preferably be arranged at different points of the drum 2 or on a preferably non-rotatably connected to the drum 2 part, which is exemplified here by the total of six drive devices. It is also conceivable to provide a plurality of the drive devices on the drum 2 or on the non-rotatably connected to the drum 2 parts.
  • each on the cylindrical portion 2a of the drum 2 or on a cylindrical rotatably connected to the elongated drum 2 part eg, the parts with the reference numerals 6, 17, 18, 19, 20
  • rotor or secondary elements 26 and concentric with the Secondary elements 26 arranged and arranged without contact to these spaced primary elements 27 e.g. the ends of the drum, where the discharges for the solid and liquid phases are located, remain free of elements of the drives.
  • the primary elements 27 may extend around the entire circumference of the drum 2 or only over a circular sector, e.g. over a circumference of 90 °.
  • the electromagnetic direct drive is similar to an electromagnetic "linear motor” constructed, except that this here in whole or in sections - which is constructive is particularly simple - around the drum 2 or the rotatably connected to the drum part is guided around. It serves a variety - eg more than eight - of primary elements 27 - eg coils - the structure of a traveling magnetic field, which moves virtually outside the metallic solid shell drum while a variety - eg more than eight - in particular permanent magnetic or coil-like secondary elements 26 on the drum entraining. This is purely schematic in Fig. 2 shown.
  • the primary elements 27 surround the drum, preferably in sections or completely, and the secondary elements 26 completely surround the drum.
  • the secondary elements 26 are preferably arranged on a cylindrical portion of the drum 2, in particular in the region of the axial center (for example at 25d) of the drum 2 and completely or in a sector-shaped manner around the latter and preferably radially.
  • the cylindrical section is the preferred location of the drive.
  • the axial ends of the drum remain free of drive components components for the drum, which simplifies the structure of the arrangement.
  • an axial projection 6, 18, 19, 20, 17 on the drum, which is rotatably connected thereto for the arrangement of the secondary elements 26 are used, in the axial direction preferably inside or outside of the drum bearings 15, 16 and in the axial extension of the Drum 2 or on the conical portion 2b of the drum - 17 can be arranged approach.
  • the lug 19 could also include a gearbox between the screw and the drum. This embodiment is less preferred.
  • the screw 3 for example, on the shaft 21 or on one with this rotatably connected element (not shown here) with its own further direct drive (also not shown here) are driven in the manner of the direct drive for the drum 2, in which case you could even do without a transmission between the drum 2 and screw 3 in this case.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein derartiger Stand der Technik ist aus der gattungsgemäßen DE-A-2811887 oder der DE 1732887 bekannt.
  • Es ist bekannt, Zentrifugen auf verschiedenste Art anzutreiben. Im Bereich der Vollmantel-Schneckenzentrifugen hat es sich durchgesetzt, die Schnecke und die Trommel jeweils mit einer Antriebsvorrichtung zu versehen, um diese beiden Elemente getrennt voneinander ohne die Bindung an ein festes Übersetzungsverhältnis ansteuern zu können. Ein derartiger Stand der Technik ist aus der bereits genannten DE-A-2811887 oder auch aus der DE 1732887 bekannt.
  • Zum Antrieb der Trommel wird i.allg. ein Riementrieb eingesetzt, welcher sich in der Praxis gut bewährt hat, der aber relativ viel Bauraum benötigt und infolge der Reibwärme bei Riemenschlupf hohe Temperaturen an den Riemen und den Riemenscheiben erzeugt sowie auch oftmals relativ laut ist. Daher besteht der Bedarf nach alternativen Antriebskonzepten, bei welchen ein Riementrieb vermieden wird.
  • Beispielsweise von Laborzentrifugen sind auch elektromagnetische Antriebe bekannt, man denke beispielsweise an den Magneten in einem Becherglas, welches sich dreht. Aus der EP 0 930 099 B1 ist darüber hinaus auch ein elektromagnetisches Getriebe zum Antrieb einer Laborzentrifuge bekannt, dass einem Elektromotor nachgeschaltet ist, das aber für größere Zentrifugen wie Vollmantel-Schneckenzentrifugen nicht geeignet sind. Eine Spinnzentrifuge mit einer Art Magnetantrieb zeigt auch die DE 74 26 623 U1 .
  • Der Einsatz eines Axialfeld-Elektromotors bei einer Zucker-Trommelzentrifuge ohne Schnecke ist ferner aus der DE 33 25 566 A bekannt. Ein Einsatz an einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge wurde dagegen bisher nicht erwogen, wohl, da diese Zentrifugenart stets auch einen Antrieb für die Schnecke benötigt und da man auch eine zu starke Erwärmung des Produktes über die Trommel befürchtete. Analoges gilt für die Lösungen der DE 40 08 945 C2 , die eine Verdampfer-Konzentrator-Zentrifuge zeigt, und der DE 38 34 222 C2 .
  • Die Schaffung einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge, mit einem zu einem Riemenantrieb alternativen Antrieb ist die Aufgabe der Erfindung.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
  • Danach weist zumindest die Antriebsvorrichtung für die Trommel wenigstens einen elektromechanischen Direktantrieb auf, dessen Primär- oder Sekundärelemente direkt an oder auf der Trommel oder an oder auf einem mit der Trommel drehfest verbundenen Teil angeordnet sind, und dessen korrespondierende Sekundär- oder Primärelemente zu diesen berührungsfrei beabstandet außerhalb der Trommel oder des mit dieser drehfest verbundenen Teils angeordnet sind, wobei die Vortriebskraft getriebefrei durch ein elektromagnetisches, rund um die Trommel oder rund um das mit dieser drehfest verbundene Teil fortschreitendes Wanderfeld erzeugbar ist, wobei die Sekundärelemente des wenigstens einen Direktantriebes am Außenumfang der Trommel oder am Außenumfang des mit der Trommel drehfest verbundenen Teiles und die Primärelemente jeweils radial außerhalb der Sekundärelemente zu diesen berührungsfrei beabstandet angeordnet sind.
  • Die Erzeugung des Wanderfeldes kann beispielsweise durch eine Vielzahl von nacheinander ansteuerbaren Spulen am Außenumfang der Trommel realisiert werden, die als die Primärelemente zur Erzeugung des Wanderfeldes dienen, um dabei eine Vielzahl der insbesondere permanentmagnetischen Sekundärelemente mitzunehmen.
  • Damit wird das bestechend einfache Konzept eines direkt ohne vorgeschalteten Elektromotor erzeugten Wanderfeldes, welches z.B. am Außenumfang der Trommel rundum fortschreitet und diese nicht wie ein Drehfeld durchsetzt, in einfacher Weise auch zum direkten Antrieb einer Schleudertrommel eines Dekanters mit Schnecke genutzt, wobei die Schnecke nach einer Erkenntnis der Erfindung durchaus auch auf andere Weise antreibbar ist als die Trommel, so z.B. mit einem üblichen Drehfeld-Elektromotor. Auch kann das Problem der Wärmeentwicklung des Produktes über die Trommel wider Erwarten auch bei einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge durchaus beherrscht werden. Zudem ist eine stufenlose Drehzahleinstellung auf einfache Weise auch ohne Frequenzumformer möglich.
  • Dabei ist das Verhältnis zwischen der inneren axialen Erstreckung der Trommel und ihrem inneren Durchmesser vorzugsweise größer als 1, insbesondere größer als 2, 5 ist. Gerade bei derartigen Trommeln kann der "Wanderfeldantrieb" auf einfache Weise im Bereich der langgestreckten Trommel untergebracht werden, ohne störend mit Funktionselementen an den axialen Enden der Trommel zu interferieren.
  • Mit der Erfindung kann auf einen Riementrieb für die Trommel auf einfachste Weise verzichtet werden. Stattdessen wird in überraschender Weise ein elektromagnetischer, getriebeloser Direktantrieb für die Trommel genutzt, der bei hohem Drehmoment kompakt baut und leise sowie gut steuerbar ist. Hierdurch ergibt sich auch ein Sicherheitsvorteil, denn mit dem Direktantrieb kann die Trommel besonders schnell gebremst werden.
  • Nach dem Merkmal h) des Anspruchs 1 sind die Sekundärelemente des wenigstens einen Direktantriebes am Außenumfang der Trommel oder am Außenumfang eines mit der Trommel drehfest verbundenen Teiles und die Primärelemente jeweils radial außerhalb der Sekundärelemente zu diesen berührungsfrei beabstandet angeordnet. Durch diese Anordnung wird eine besonders kompakte und einfach zu realisierende Variante der Erfindung verwirklicht, welche es ermöglicht, auf ein Getriebe ganz zu verzichten. Nachteilige axiale Kräfte auf die Lagerung werden vermieden.
  • Die Erfindung eignet sich für den Einsatz bei Vollmantel-Schneckenzentrifugen. So gibt es bei dieser Zentrifugenart besonders viele Stellen der Trommel, an welcher - je nach Leistung und konstruktiv-geometrischer Gegebenheit - ein oder auch mehrere der elektromagnetischen Direkt-Antriebsvorrichtungen für die Trommel angeordnet werden können. Hier ist die kompakte Anordnung besonders von Vorteil, da die Antriebsvorrichtung vollständig in das Dekantergestell bzw. das Maschinengestell integrierbar ist. Als vorteilhaft zu erwähnen sind ferner auch hier die geringe Lärmentwicklung und die u.U. sogar schwingungsdämpfenden Eigenschaften. Die auf die Trommellagerung einwirkenden Kräfte, die ein Riementrieb ausüben würde, entfallen.
  • Theoretisch können auch mehrere der elektromagnetischen Direktantriebe an der Trommel oder dem mit der Trommel drehfest verbundenen Teil angeordnet sein.
  • Die Trommel selbst, insbesondere ihr zylindrischer Abschnitt, bietet dagegen aus konstruktiver Hinsicht den ganz besonders bevorzugten Ort der Anordnung des Direktantriebes. In diesem Bereich entsteht zwar ein thermischer Einfluss auf die Trommel und das Schleudergut. Dieser kann aber i.allg. relativ gering gehalten werden.
  • Wird dagegen ein Ansatz in axialer Verlängerung der Trommel zur Anordnung des Direktantriebes genutzt, wird eine zusätzliche Wärmeentwicklung des Produktbereichs über die Trommel vermieden. Dennoch wird ein Antrieb direkt an der Trommel zwischen den beiden Hauptlagern bevorzugt, zumal hier auch negative Belastungen des Antriebs auf die Hauptlager weitgehendst vermieden werden können
  • Ganz besonders bevorzugt umgeben die Primär- oder Sekundärelemente die Trommel ganz oder abschnittsweise konzentrisch. Die abschnittsweise Anordnung vereinfacht dabei deutlich den konstruktiven Aufwand.
  • Dabei ist es auch denkbar, wenn die Primär- oder Sekundärelemente auf einer radial von der Trommel oder einem mit dieser drehfest verbundenen Teil vorkragenden Ringscheibe angeordnet sind, die mit dieser/diesem drehfest verbunden ist und dass die korrespondierenden Sekundär- oder Primärelemente auf einer drehfesten Ringscheibe oder an einem Ring angeordnet sind, die/der beispielsweise axial versetzt parallel zur mitdrehenden Scheibe angeordnet ist.
  • Das Einsatzgebiet der Erfindung ist die Vollmantel-Schneckenzentrifuge, also der sogenannte Dekanter mit Schnecke, wo ein Riementrieb für die Trommel ersetzt werden kann. Die Schnecke kann beliebig auf andere Weise angetrieben werden, z. B. hydraulisch oder mechanisch oder über ein Getriebe zwischen Trommel und Schnecke oder über einen weiteren Direktantrieb mit Wanderfeldanordnung. In diesem Fall kann auch auf ein Getriebe zwischen Trommel und Schnecke verzichtet werden.
  • Nach einer Variante der Erfindung kann auch eine Antriebsvorrichtung für die Schnecke wenigstens einen elektromechanischen Direktantrieb(e) aufweisen, dessen Primär- oder Sekundärelemente direkt an oder auf einem mit der Schnecke drehfest verbundenen Teil angeordnet sind, und dessen korrespondierende Sekundär- oder Primärelemente berührungsfrei beabstandet außerhalb dieses Teils angeordnet sind, wobei die Vortriebskraft getriebefrei durch ein elektromagnetisches, um das drehfest mit der Schnecke verbundene Teil fortschreitendes Wanderfeld erzeugt ist. Derart könnte sogar auf ein Getriebe zwischen Trommel und Schnecke verzichtet werden, so dass man die beiden Elemente vollkommen unabhängig voneinander ansteuern kann. Dabei bietet es sich an, beide Antriebe, d.h., den für die Trommel und den für die Schnecke als Direktantrieb auszugestalten.
  • Es ist denkbar, wenn die Trommel und/oder die Schnecke wenigstens eine spielfreie Lagerung aufweisen, um oder direkt neben welcher der jeweilige elektromagnetische Direktantrieb angeordnet ist.
  • Vorzugsweise - aber nicht zwingend - ist die Antriebsvorrichtung für die Schnecke unabhängig von der Antriebsvorrichtung für die Trommel ausgebildet.
  • Vorteilhaft ist es schließlich auch, wenn ein weiterer mitrotierender Wanderfeldmotor (lediglich) die benötigte Differenzdrehzahl zwischen der Schnecke und der Trommel erzeugt, da dieser nu klein dimensioniert und damit kostengünstig ist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Fig. näher beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1
    einen Schnitt durch eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einer schematischen Darstellung der Antriebsvorrichtung für die Trommel, welche in mehreren alternativen Anordnungen gezeigt wird; und
    Fig. 2
    zwei schematische Darstellungen von Schleudertrommeln mit Direktantrieben zur Veranschaulichung der Funktionsweise der Erfindung.
  • Fig. 1 zeigt eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1 mit einer drehbar gelagerten Trommel 2 und einer drehbar gelagerten Schnecke 3, welche im Betrieb eine Differenzdrehzahl zur Trommel 2 aufweist.
  • Sowohl die Trommel 2 als auch die Schnecke 3 weisen jeweils einen zylindrischen Abschnitt 2a, 3a mit wenigstens einem Auslass 5 für eine Flüssigkeitsphase sowie einen sich daran einseitig anschließenden verjüngenden, z.B. konischen Abschnitt 2b, 3b mit einem Auslass 28 für eine Feststoffphase auf.
  • Die Trommel 2 wird an ihrem zylindrischen Ende von einem Trommeldeckel 4 verschlossen, welcher den Auslaß 5 für die Flüssigkeitsphase aufweist, dem hier rein beispielhaft eine Kammer 6 mit einer im Betrieb stillstehenden Schälscheibe 7 nachgeschaltet ist, der wiederum eine Ableitung 8 nachgeordnet ist, dem aber auch eine Drosselscheibe oder direkt eine Ableitung nachgeschaltet sein kann (hier nicht dargestellt).
  • Ein Zulaufrohr 9 mündet axial durch die Schnecke 3 bzw. den Schneckenkörper vom zylindrischen Ende der Trommel 2 her in einen Verteiler 10, welcher Öffnungen 11 in den Schleuderraum 12 zwischen Trommel 2 und Schnecke 3 aufweist.
  • Zwischen der Trommel 2 und der Schnecke 3 sind an beiden Enden der Trommel 2 Lager 13, 14 angeordnet. Die Trommel 2 ist zudem an ihren beiden axialen Enden mit Trommellagern 15, 16 an einem hier nicht dargestellten Maschinengestell 17 gelagert.
  • Die Trommel 2 weist mehrere Teile auf, welche mit dieser drehfest verbunden sind. Dazu gehören die Kammer 6 für die Schälscheibe sowie jeweils mehrere zylindrische Ansätze 17, 18, 19, 20 der Trommel 2, die z.B. in axialer Richtung zwischen den Haupttrommellagern 15, 16 oder seitlich außerhalb der Haupttrommellager 15, 16 an beiden axialen Enden der Trommel 2 angeordnet sein können. Das Verhältnis zwischen der axialen inneren Erstreckung der Trommel und dem maximalen inneren Durchmesser ist größer als 1, insbesondere größer als 2, 5; insbesondere größer oder größer gleich 3. Die Schnecke 3 weist in axialer Verlängerung ihres konischen Abschnitts 3b eine Welle 21 auf, an welche sich die erste Antriebsvorrichtung 22 - zum Antrieb der Schnecke 3 - anschließt, welche hier ein Getriebe 23 und einen Elektromotor 24 umfasst.
  • Als zweite Antriebsvorrichtung bzw. als Antriebsvorrichtung für die Trommel 2 dient wenigstens ein getriebefreier elektromagnetischer Direktantrieb 25a-f. Der elektromagnetische Direktantrieb 25a-f kann vorzugsweise an verschiedenen Stellen der Trommel 2 oder an einem mit der Trommel 2 bevorzugt drehfest verbundenem Teil angeordnet sein, was hier beispielhaft durch die insgesamt sechs Antriebsvorrichtungen dargestellt wird. Es ist auch denkbar, mehrere der Antriebesvorrichtungen an der Trommel 2 bzw. an den mit der Trommel 2 drehfestverbundenen Teilen vorzusehen.
  • Dabei sind jeweils auf dem zylindrischen Abschnitt 2a der Trommel 2 oder auf einem zylindrischen, drehfest mit der langgestreckten Trommel 2 verbundenem Teil (z.B. die Teile mit den Bezugszeichen 6, 17, 18, 19, 20) Läufer- oder Sekundärelemente 26 sowie konzentrisch zu den Sekundärelementen 26 angeordnete und berührungsfrei zu diesen beabstandete Primärelemente 27 angeordnet. Hier bleiben die Enden der Trommel, an denen sich die Austräge für die Feststoff- und Flüssigkeitsphasen befinden, von Elementen der Antriebe frei.
  • Die Primärelemente 27 können sich um den gesamten Umfang der Trommel 2 herum erstrecken oder nur über einen Kreissektor, z.B. über einen Umfang von 90°.
  • Der elektromagnetische Direktantrieb ist dabei ähnlich zu einem elektromagnetischen "Linearmotor" aufgebaut, nur dass dieser hier ganz oder abschnittsweise - was konstruktiv besonders einfach ist - um die Trommel 2 oder das mit der Trommel drehfest verbundene Teil herum geführt ist. Dabei dient eine Vielzahl - z.B. mehr als acht - von Primärelementen 27 - z.B. jeweils Spulen - dem Aufbau eines Wandermagnetfeldes, welches quasi außen um die metallische Vollmanteltrommel wandert und dabei eine Vielzahl - z.B. mehr als acht - insbesondere permanentmagnetischer oder spulenartiger Sekundärelemente 26 auf der Trommel mitnimmt. Dies ist rein schematisch in Fig. 2 dargestellt. Die Primärelemente 27 umgeben die Trommel vorzugsweise abschnittsweise oder ganz und die Sekundärelemente 26 umgeben die Trommel ganz.
  • Die Sekundärelemente 26 werden bevorzugt auf einem zylindrischen Abschnitt der Trommel 2, insbesondere im Bereich der axialen Mitte (z.B. bei 25d) der Trommel 2 und vollständig oder sektorförmig um diese herum angeordnet und auf diese vorzugsweise radial aufgelegt.
  • Der zylindrische Abschnitt ist der bevorzugte Ort des Antriebs. Hierbei bleiben die axialen Enden der Trommel frei von Antriebskomponenten Komponenten für die Trommel, was den Aufbau der Anordnung vereinfacht.
  • Alternativ kann ein axialer Ansatz 6, 18, 19, 20, 17 an der Trommel, welcher mit dieser drehfest verbunden ist zur Anordnung der Sekundärelemente 26 genutzt werden, der in axialer Richtung vorzugsweise innerhalb oder außerhalb der Trommellager 15, 16 sowie in axialer Verlängerung der Trommel 2 oder auf dem konischen Abschnitt 2b der Trommel - Ansatz 17 angeordnet sein kann. Der Ansatz 19 könnte auch ein Getriebe zwischen Schnecke und Trommel beinhalten. Diese Ausführungsform wird weniger bevorzugt.
  • Es könnte optional/alternativ auch die Schnecke 3 z.B. an der Welle 21 bzw. an einem mit dieser drehfest verbundenen Element (hier nicht dargestellt) mit einem eigenen weiteren Direktantrieb (hier ebenfalls nicht dargestellt) nach Art des Direktantriebes für die Trommel 2 angetrieben werden, wobei man in diesem Fall sogar auf ein Getriebe zwischen Trommel 2 und Schnecke 3 verzichten könnte.
  • Über eine hier nicht dargestellte frequenzumformerfreie Steuerungseinheit lässt sich die Drehzahl des Antriebs und damit der Trommel 2 und/oder der Schnecke 3 beliebig einstellen. Bezugszeichen
    Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1
    Trommel 2
    Schnecke 3
    zylindrische Abschnitte 2a, 3a
    konische Abschnitte 2b, 3b
    Trommeldeckel 4
    Auslaß 5
    Kammer 6
    Schälscheibe 7
    Ableitung 8
    Zulaufrohr 9
    Verteiler 10
    Öffnungen 11
    Schleuderraum 12
    Lager 13, 14
    Trommellagern 15, 16
    Ansätze 17, 18, 19, 20
    Welle 21
    erste Antriebsvorrichtung 22
    Getriebe 23
    Elektromotor 24
    zweite Antriebsvorrichtung 25a bis 25f
    Sekundärelemente 26
    Primärelemente 27
    Feststoffauslass 28

Claims (13)

  1. Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1) mit
    a) einer drehbar gelagerten, metallischen Trommel (2) mit horizontaler Drehachse,
    b) wenigstens einer Antriebsvorrichtung für die Trommel (2)
    c) einer mit einer Differenzdrehzahl zur Drehzahl der Trommel (2) drehbar gelagerten Schnecke (3), die über ein Getriebe durch die erste Antriebsvorrichtung für die Trommel oder über eine weitere Antriebsvorrichtung für die Schnecke (6) drehbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    d) zumindest die Antriebsvorrichtung für die Trommel (2) wenigstens einen elektromagnetischen Direktantrieb (25a - f) aufweist,
    e) dessen Primär- oder Sekundärelemente (26) direkt an oder auf der Trommel (2) oder an oder auf einem mit der Trommel (2) drehfest verbundenen Teil (6, 17, 18, 19, 20) angeordnet sind,
    f) und dessen korrespondierende Sekundär- oder Primärelemente (27) zu diesen berührungsfrei beabstandet außerhalb der Trommel (2) oder des mit dieser drehfest verbundenen Teils (6, 17, 18, 19, 20) angeordnet sind,
    g) wobei die Vortriebskraft getriebefrei durch ein elektromagnetisches, rund um die Trommel (2) oder rund um das mit dieser drehfest verbundene Teil (6, 17, 18, 19, 20) fortschreitendes Wanderfeld erzeugbar ist,
    h) wobei die Sekundärelemente (26) des wenigstens einen Direktantriebes (25a - f) am Außenumfang der Trommel (2) oder am Außenumfang des mit der Trommel (2) drehfest verbundenen Teiles (6, 17, 18, 19, 20) und die Primärelemente (27) jeweils radial außerhalb der Sekundärelemente (26) zu diesen berührungsfrei beabstandet angeordnet sind.
  2. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der inneren axialen Erstreckung der Trommel (2) und ihrem inneren Durchmesser größer als 1, insbesondere größer als 2,5 ist.
  3. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primär- und/oder die Sekundärelemente (27) die Trommel (2) ganz oder abschnittsweise konzentrisch umgeben und zur Erzeugung des Wanderfeldes dienen.
  4. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung für die Trommel (2) mehrere der elektromagnetischen Direktantriebe (25a - f) aufweist.
  5. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer oder mehrere der elektromagnetischen Direktantriebe (25a -f) an einem Ansatz der Trommel(2) in axialer Verlängerung der Trommel (2) angeordnet ist/sind.
  6. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Ansatz (18, 19, 20) in axialer Richtung zwischen den Hauptlagern (15, 16) angeordnet ist.
  7. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Ansatz (17) am Außenumfang des konischen Abschnitts (2b) der Trommel (2) angeordnet ist.
  8. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Ansatz eine Kammer (6) zur Aufnahme einer Schälscheibe (7) ist.
  9. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärelemente (27) die Trommel abschnittsweise und die Sekundärelemente (26) die Trommel ganz umgeben.
  10. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von nacheinander ansteuerbaren Spulen am Außenumfang der Trommel als Primärelemente (27) zur Erzeugung des Wanderfeldes verteilt sind, das um die Trommel wandert und dabei eine Vielzahl der insbesondere permanentmagnetischen Sekundärelemente (26) mitnimmt.
  11. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (2) wenigstens eine spielfreie Lagerung (15, 16) aufweist, um oder direkt neben welcher der jeweilige elektromagnetische Direktantrieb angeordnet ist.
  12. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer mitrotierender Wanderfeldmotor die Differenzdrehzahl zwischen der Schnecke und der Trommel erzeugt.
  13. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung für die Schnecke unabhängig von der Antriebsvorrichtung für die Trommel ausgebildet ist.
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