EP4731346A1

EP4731346A1 - Vollmantel-schneckenzentrifuge

Info

Publication number: EP4731346A1
Application number: EP24735160.4A
Authority: EP
Inventors: Poul-Erik Aagaard; Rüdiger GÖHMANN
Original assignee: GEA Westfalia Separator Group GmbH
Current assignee: GEA Westfalia Separator Group GmbH
Priority date: 2023-06-23
Filing date: 2024-06-14
Publication date: 2026-04-29
Also published as: DE102023116567A1; WO2024260863A1; CN121311312A

Abstract

Eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1) zur Verarbeitung einer Suspension Su in einem Zentrifugalfeld mit einem Gestell (100) und einem in dem Gestell (100) drehbar gelagerten Rotor (200), der wenigstens folgendes aufweist: a) eine drehbare Trommel (210) mit Drehachse (D), wobei die Trommel (210) einen zylindrischen Abschnitt (211) und einen konischen Abschnitt (212) aufweist, b) ein in die Trommel (210) ragendes, konzentrisch zur Drehachse D angeordnetes Zulaufrohr (217), durch das die zu verarbeitende Suspension Su in einen Trennraum (219) der Trommel (210) leitbar ist, c) mindestens einen Flüssigkeitsablauf (214), d) mindestens einen Feststoffaustrag (216),, e) eine relativ zur drehbaren Trommel (210) mit einer Differenzdrehzahl drehbaren, in der Trommel (210) angeordnete Schnecke (230), f) wobei ein Lager- und Antriebssystem (250) des Rotors (200) wenigstens eine Rotoreinheit (251a, 252a) eine erste Magnetlagereinheit (251) und eine zweite Magnetlagereinheit (252) aufweist, wobei durch die erste Magnetlagereinheit (251) eine radial und axial wirkende levitronische Lagerung für die Trommel (210) und durch die zweite Magnetlagereinheit (252) eine radial und axial wirkende levitronische Lagerung für die Schnecke (230) geschaffen wird, g) wobei zumindest die Schnecke (230) in der Trommel (210) relativ zu dieser auch gleitend drehbeweglich gelagert ist, und h) wobei zumindest die Trommel (210), die Schnecke (230) und das Zu- und Ablaufsystem (217, 214, 216) jeweils ganz oder überwiegend aus einem nicht magnetischen Material, insbesondere aus Kunststoff und/oder einem Kunststoffverbundwerkstoff und/oder aus Titan, hergestellt sind.

Description

Vollmantel-Schneckenzentrifuge

Die Erfindung betrifft eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Mit einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge - in der Fachsprache auch Dekanter genannt - kann eine Feststoffphase aus einer Suspension abgetrennt werden. Optional kann die derart von Feststoffen geklärte Suspension bei einer Auslegung mit zwei Flüssigkeitsausträgen in verschiedene Flüssigkeitsphasen getrennt werden. Vollmantel-Schneckenzentrifugen sind sehr gut dazu geeignet, vergleichsweise hohe Feststoffkonzentrationen im Zulaufstrom zu verarbeiten, sind vergleichsweise robust, erzielen ein sehr gutes Trennergebnis und bewirken eine gute Trocknung der Feststoffe. Unter Feststoff wird in diesem Zusammenhang ein möglichst weitgehend entfeuchteter Feststoff verstanden, der aber in der Praxis häufig noch so viel Restfeuchte enthält, dass er sich wie ein Schlamm verhält.

Bekannte Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einem im Betrieb nicht drehbaren bzw. sich nicht drehenden Gestell weisen einen drehbaren bzw. sich drehenden Rotor auf, der wiederum eine Trommel und darin eine mit einer Differenzdrehzahl zur Trommel drehbare Schnecke aufweist. Zum Austrag des Feststoffes sind in einem konisch ausgestalteten Abschnitt der Trommel Feststoffaustragsöffnungen vorgesehen.

Für den Einsatz von Vollmantel-Schneckenzentrifugen mit einem geringen Durchsatz (der also unter Laborbedingungen einsetzbar ist) ist es wünschenswert, wenn dieser möglichst einfach und kostengünstig aufgebaut ist. Weiterhin ist eine hermetische Zuführung der zu trennenden Suspension und eine hermetische Abführung sowohl der wenigstens einen oder mehreren Flüssigkeitsphase(n) wünschenswert.

Eine konstruktiv möglichst einfache Umsetzung dieser Anforderungen ist die Aufgabe der Erfindung.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1 . Demnach wird eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge zur Verarbeitung einer Suspension Su in einem Zentrifugalfeld geschaffen, mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse drehbar gelagerten Rotor, der wenigstens folgendes aufweist:

- eine drehbare Trommel mit Drehachse, wobei die Trommel einen zylindrischen Abschnitt und einen konischen Abschnitt aufweist, - ein in die Trommel ragendes, konzentrisch zur Drehachse D angeordnetes Zulaufrohr, durch das die zu verarbeitende Suspension Su in einen Trennraum der Trommel leitbar ist,

- mindestens einen Flüssigkeitsablauf,

- mindestens einen Feststoffaustrag,

- eine relativ zur drehbaren Trommel mit einer Differenzdrehzahl drehbaren, in der Trommel angeordnete Schnecke, wobei

- ein Lager- und Antriebssystem des Rotors, welches wenigstens eine erste Magnetlagereinheit und eine zweite Magnetlagereinheit aufweist, wobei durch die erste Magnetlagereinheit eine radial und axial wirkende levitronische Lagerung für die Trommel und durch die zweite Magnetlagereinheit eine radial und axial wirkende levitronische Lagerung für die Schnecke geschaffen wird,

- wobei zumindest die Schnecke in der Trommel relativ zu dieser auch gleitend drehbeweglich gelagert ist, und

- wobei die Trommel, die Schnecke und das Zu- und Ablaufsystem jeweils ganz oder überwiegend aus einem nicht magnetischen Material, beispielsweise aus Kunststoff und/oder einen Kunststoffverbundwerkstoff und/oder aus Titan, hergestellt sind bzw. bestehen.

Dadurch wird eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einem einfachen und kostengünstigen Aufbau geschaffen, die sich aufgrund der besonders vorteilhaften Zusammenwirkung er beanspruchten Merkmale sehr gut für die Verarbeitung auch geringerer Mengen an Suspension und somit überraschend vorteilhaft auch für Laborbedingungen eignet. Der Rotor inklusive des Zu- und Ablaufsystems sind insbesondere auch für eine Einmalverwendung (Single Use) geeignet. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass bei der durch die vorgesehene Einmalverwendung des Rotors inklusive des Zulauf- und Ablaufsystems die Trommel und die Schnecke nicht mehr gereinigt werden müssen. Dadurch, dass die Schnecke in der Trommel relativ zu dieser gleitend drehbeweglich gelagert ist, ist genügend sichergestellt, dass sich während des Einmalbetriebs keine Feststoffablagerungen an der Trommelinnenseite bilden können. Das vorgesehene Lagersystem mit zwei magnetisch levitronischen Lagerungen, die sich einfach montieren und demontieren lassen, unterstützt somit die Einmalverwendung des Rotors und lässt sich einfach und vorteilhaft zum Antriebssystem weiterbilden.

Es ist bevorzugt - aber nicht zwingend - dass der eine oder die zwei oder mehr Flüssigkeitsabläufe in der Trommel, insbesondere im zylindrischen Abschnitt der Trommel angeordnet ist/sind und/oder dass der mindestens eine Feststoffaustrag in der Trommel, insbesondere im konischen Abschnitt oder in Verlängerung des konischen Abschnitts der Trommel angeordnet ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die jeweilige Magnetlagereinheit eine Rotoreinheit und eine Statoreinheit aufweist. Dadurch wird konstruktiv einfach die Voraussetzung zu einem kompaktbauen- den levitronischen Antrieb des Rotors der Vollmantel-Schneckenzentrifuge geschaffen. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass durch eine Steuerung die Statoreinheit der jeweiligen Magnetlagereinheit so angesteuert wird, dass die jeweilige Magnetlagereinheit ein motorisches Drehmoment erzeugt, so dass aus der ersten Magnetlagereinheit eine erste Antriebs- und Magnetlagereinrichtung gebildet ist und aus der zweiten Magnetlagereinheit eine zweite Antriebs- und Magnetlagereinrichtung gebildet ist. Durch die vorteilhafte Integration der Funktionen „drehbeweglich Lagern“ und „Antreiben“ in die Magnetlagereinheiten kann ein separater Antrieb für die Vollmantel-Schneckenzentrifuge entfallen. Dadurch ergibt sich ein konstruktiv einfacher Aufbau des Antriebs, der ohne Getriebe auskommt und der deshalb besonders kompakt baut.

Es kann dann vorgesehen sein, dass durch eine Steuerungseinrichtung die Statoreinheit der jeweiligen Magnetlagereinheit so angesteuert wird, dass die jeweilige Magnetlagereinheit ein motorisches Drehmoment erzeugt. Dazu ist die Steuerungseinrichtung mit einem entsprechenden Computerprogramm versehen, welches die notwendigen Rechenoperationen ausführt und die Steuerungseinrichtung steht mit den Magnetlagereinheiten in entsprechender Wirkverbindung.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die durch die erste Magnetlagereinheit gebildete erste Antriebs- und Magnetlagereinrichtung vorzugsweise zwischen Gestell und Trommel insbesondere auf der Seite des Feststoffaustrags die Trommel antreibt und eine durch die zweite Magnetlagereinheit vorzugsweise zwischen Gestell und Schnecke gebildete zweite Antriebsund Magnetlagereinrichtung insbesondere auf der Seite des Flüssigkeitsablaufs die Schnecke antreibt. Dadurch wird ein Lager- und Antriebssystem für die Vollmantel- Schneckenzentrifuge geschaffen, das vorteilhaft ein schnelles Wechseln des einmalverwendeten Rotors ermöglicht, da die jeweiligen Rotoreinheiten auf der auszutauschenden Trommel und auf der auszutauschenden Schnecke verbleiben und ebenso einfach bereits auf der einzubauenden Trommel und auf der einzubauenden Schnecke neu vorhanden sind.

Weiterhin ist in einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass Drehzahl und Drehrichtung für beide Antriebs- und Magnetlagereinrichtungen unabhängig voneinander einstellbar sind, so dass die Differenzdrehzahl zwischen der Trommel und der Schnecke erzeugbar ist. Dadurch wird besonders einfach und bauraumsparend eine Erzeugung der Differenzdrehzahl zwischen der Trommel und der Schnecke erzeugt.

Ferner ist in einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass das Lager- und Antriebssystem der Vollmantel-Schneckenzentrifuge eine weitere, dritte Magnetlagereinheit zwischen der Trommel und dem Gestell aufweist, wobei die dritte Magnetlagereinheit eine Rotoreinheit und eine Statoreinheit aufweist, so dass aus der dritten Magnetlagereinheit eine dritte Antriebs- und/oder Magnetlagereinrichtung gebildet werden kann. Dadurch kann besonders bauraumsparend eine Stabilisierung der Lagerung und/oder eine Erhöhung des Drehmoments des Trommelantriebs der Vollmantel-Schneckenzentrifuge realisiert werden.

In diesem Zusammenhang ist in einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass die Rotoreinheit der dritten Magnetlagereinheit an einer Außenwand der Trommel im Bereich des zylindrischen Abschnitts der Trommel positioniert ist. Dadurch ist die dritte Magnetlagereinheit ebenfalls einfach montier- und demontierbar und ermöglicht und unterstützt somit vorteilhaft die Einmalverwendung des Rotors.

Es ist ebenfalls in einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass die Schnecke und die Trommel über die bzw. im Bereich der Schneckenwendei relativ zueinander gleitend drehbeweglich gelagert sind.

Dadurch wird ein konstruktiv einfach zu realisierendes und zu montierendes sowie demontierendes Gleitlager zwischen der Trommel und der Schnecke geschaffen, wodurch weitere Lager oder Magnetlager entfallen können.

Ferner ist in einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass ein Spalt zwischen der Trommel und den Schneckenwendeln der Schnecke so ausgeführt ist, dass sich ein Schmierfilm ausbilden kann, wobei die zu trennende Suspension Su als Schmiermittel dient. Dadurch wird die Erzeugung des Schmierfilms konstruktiv besonders einfach realisiert und ein dauerhaft sicherer Betrieb des Gleitlagers zwischen der Trommel und der Schnecke sichergestellt. Ferner wird durch einen entsprechend schmal gewählten Spalt gewährleistet, dass sich an der Trommelinnenwand keine oder nur wenig Feststoffreste sammeln können.

Weiterhin ist in einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass der Feststoffaustrag axial im Zentrum der Trommel angeordnet ist. Dadurch ergeben sich vorteilhaft nur geringe Scherkräfte beim Feststoffaustragen und ein geringerer Energieverlust durch den aus der rotierenden Trommel austretenden Feststoff bzw. Schlamm.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Rotor hermetisiert ausgeführt ist, d.h. alle Zu- uns Abläufe des Rotors sind gegenüber dem Gehäuse und der Umgebung abgedichtet.

Die Erfindung schafft auch die wechselbare Einheit des Anspruchs 19, die optional ferner eines oder mehrere der Merkmale der Unteransprüche 2 bis 18 aufweist.

Diese wechselbare Einheit kann nach Art eines wechselbaren Einsatzes für das Gestell konzipiert sein. Dieser wechselbare Einsatz umfasst im Wesentlichen den Rotor, sie kann aber auch eines oder mehrere im Betrieb nicht rotierende Elemente - insbesondere produktberührende Elemente - am oder im Rotor umfassen, wie beispielsweise stillstehende Elemente der Zu- und Abläufe bzw. Austräge sowie ggf. Schlauchverbindungen an diesen Elementen.

Der jeweilige wechselbare Einsatz kann somit insbesondere auch Schläuche und ggf. Stutzen aufweisen, die an (hier nicht dargestellte) weitere Leitungen sowie Behälter wie Beutel, Tanks, Pumpen und dgl. anschließbar sein können.

Das Zulaufrohr und der Flüssigkeitsablauf bestehen vorzugsweise ebenfalls aus Kunststoff. Das Zulaufrohr kann im Betrieb stillstehen oder sich drehen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 : eine schematische Ansicht im Schnitt eines Rotors einer erfindungsgemäßen Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit horizontaler Drehachse, der drehbar an einem Maschinengestellt angeordnet ist;

Figur 2: eine schematische Ansicht im Schnitt eines Rotors einer weiteren erfindungsgemäßen Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit vertikaler Drehachse, der drehbar an einem Maschinengestellt angeordnet ist.

In der nachfolgenden Figurenbeschreibung werden zwei Ausführungsbeispiele von Vollmantel-Schneckenzentrifugen beschrieben. Die einzelnen Merkmale dieser Ausführungsbeispiele - rein beispielhaft erwähnt seien die nachfolgend genannten Abmessungen, Lageranordnungen und Dichtungsanordnungen - können auch bei dem jeweils anderen und bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen genutzt werden und eignen sich auch jeweils als vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der in einzelnen oder mehreren der in den Haupt- und Unteransprüchen beschriebenen Gegenstände.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen jeweils eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1 - auch „Dekanter“ genannt - zur Verarbeitung eines Produkts nach Art einer Suspension Su in einem Zentrifugalfeld. Der Dekanter weist ein im Betrieb nicht drehbares bzw. sich nicht drehendes Gestell 100 - das vorzugsweise als eine Art Gehäuse ausgebildet sein kann - und einem im Betrieb drehbaren bzw. sich drehenden Rotor 200 auf.

Der Rotor 200 weist in Fig. 1 eine drehbare Trommel 210 mit einer horizontalen Drehachse D auf. Die Drehachse D kann aber auch anders, insbesondere vertikal, im Raum orientiert sein, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die Ausführungsbeispiele der Fig. 1 und 2 können - müssen aber nicht - bis auf die Drehachse gleich ausgebildet sein.

Die Trommel 210 ist vorzugsweise als eine Vollmanteltrommel ausgebildet. In der sich im Betrieb der Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1 drehenden Trommel 210 wird eine zulaufende Suspension in zumindest eine Flüssigkeitsphase Fl und eine Feststoffphase Fe getrennt bzw. es wird die Suspension von Feststoffen Fe geklärt.

Der Rotor 200 weist zudem eine in der Trommel 210 angeordnete Schnecke 230 auf, deren Drehachse mit der Drehachse D der Trommel 210 übereinstimmt. Die Schnecke 230 weist eine Schneckenwendei 231 , die außen auf einer Schneckennabe 232 ausgebildet ist und radial oder im Wesentlichen radial von dieser absteht. Die Schnecke 230 ist vorzugsweise einstückig ausgeführt, sie kann aber mehrstückig ausgebildet sein. Beispielsweise kann sie aus der Schneckennabe 232 und der Schneckenwendei 231 zusammengefügt sein.

Die Schneckenwendei 231 können eine progressive oder degressive Steigung aufweisen. Dabei kann die Steigung linear sein oder Bereiche mit unterschiedlichen Steigungen aufweisen. Je nach Steigungsrichtung der Schneckenwendei 231 dreht die Schnecke 230 gleich zur Trommeldrehrichtung oder entgegengesetzt.

Die Trommel 210 weist einen zylindrischen Abschnitt 211 und weist vorzugsweise einen sich daran axial anschließenden konischen Abschnitt 212 auf. Der zylindrische Abschnitt 211 ist hier von einem sich im Wesentlichen radial erstreckenden Trommeldeckel 213 abgeschlossen. In dem konischen Abschnitt 212 ist die Trommel 210 vorzugsweise innen und außen (bezogen auf den Trommelmantel) konisch ausgestaltet.

In oder an dem Trommeldeckel 213 oder am zylindrischen Ende der Trommel zu diesem Trommeldeckel 213 hin können einer oder mehrere Flüssigkeitsabläufe 214 ausgebildet sein. Diese können auf verschiedene Weise ausgebildet sein, so als Öffnungen im Trommeldeckel 213, die die Funktion einer Art Überlaufwehrs ausbilden oder auf andere Weise, so als Schälscheibe 215 - in der Fachsprache auch „Greifer“ genannt - wie dies in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt ist.

In Verlängerung des konischen Abschnitts 212 der Trommel 210 ist wenigstens ein Feststoffaustrag 216 ausgebildet. Der Feststoffaustrag 216 ist hier axial im Zentrum der Trommel 210 angeordnet. Dadurch wird eine vorteilhafte Reduzierung der Scherkräfte im Feststoffaustrag 216 erreicht.

In die Trommel 210 ragt ein hier konzentrisch zur Drehachse D angeordnetes, im Betrieb der Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1 vorzugsweise stillstehendes Zulaufrohr 217, das in eine Verteilerkammer 218 mündet, durch die die zu verarbeitende Suspension Su hier radial in einen Trennraum 219 der Trommel 210 geleitet werden kann.

Die Verteilerkammer 218 kann beispielhaft mit kleinen Rohren 223 ausgeführt sein, so dass die Suspension Su beispielsweise in die Mitte des Trennraums 219 geführt wird. Alternativ kann das Zulaufrohr 217 auch rotierend ausgeführt sein. Das Zulaufrohr 217 kann - wie in Fig. 1 dargestellt - entweder von der Seite des zylindrischen Trommelabschnittes 211 in die Trommel 210 geführt sein oder es kann von der Seite des konischen Trommelabschnitts 212 in die Trommel 210 geführt sein. Es wird hier dem Rotor zugerechnet.

Die Verteilerkammer 218 ist hier in der Trommel 210 im zylindrischen Trommelabschnitt 211 angeordnet und in axialer Richtung etwa in der Mitte des zylindrischen Trommelabschnitts 211 positioniert, an dem sich der konische Trommelabschnitt 212 anschließt. Die Verteilerkammer 218 kann auch an einer anderen Stelle positioniert sein, insbesondere im zylindrischen Trommelabschnitt 211 und dort vorzugsweise - aber nicht zwingend - kurz vor dem Übergang zum konischen Trommelabschnitt 212.

Das Zulaufrohr 217 ist hier konzentrisch zusammen mit der Schälscheibe 218 ausgeführt. Eine Schälscheibenkammer 220, die die Schälscheibe 215 aufnimmt, ist an der Schneckennabe 232 ausgeführt, mit Zulauföffnungen 221 für die Flüssigkeitsphase Fl in der Nähe der Schneckennabe 232. Die Flüssigphase Fl kann so in die rotierende Schälscheibenkammer 220 strömen und wird von dort mittels der Schälscheibe 215 in den Flüssigkeitsablauf 214 abgeführt. Dabei wird ein Teil der Energie der rotierenden Flüssigkeit in Druck umgesetzt. Die Schälscheibenkammer 220 ist vorzugsweise mit einer Dichtung 222 gegen die Schneckennabe 232 abgedichtet. Die Dichtung 222 kann als Gleitringdichtung ausgeführt sein. Die Schneckennabe 232 ist durch eine weitere Dichtung 225 gegen den der Flüssigkeitsablauf 214 abgedichtet. Die Dichtung 225 kann ebenfalls als Gleitringdichtung ausgeführt sein. Die Schälscheibe kann im Betrieb stoillstehend ausgelegt sein.

Die Schnecke 230 weist hier ebenfalls einen zylindrischen Abschnitt 233 und einen sich daran axial anschließenden konischen Abschnitt 234 auf. Sie ist innerhalb der Trommel 210 angeordnet. Die Schnecke 230 kann im Betrieb mit einer Differenzdrehzahl zur Trommel 210 gedreht werden. Die sich im Betrieb an der Trommelinnenwand abgeschiedenen Feststoffe Fe werden von der Schnecke 230 in Richtung des Feststoffaustrages 216 transportiert und dort aus der Trommel 210 ausgeworfen.

Der Übergang für den Feststoff Fe von der rotierenden Trommel in den nicht rotierenden Feststoffaustrag 216 kann mit Hilfe einer geeigneten Dichtung 224 realisiert werden, die als Gleitringdichtung ausgeführt sein kann. In dem nicht rotierenden Ableitungssystem kann durch eine Pumpe (nicht dargestellt) ein positiver oder negativer Gegendruck erzeugt werden.

Durch die Dichtungen 222, 224 und 225 sind der Zulauf 217 und die Abläufe 214, 216 abgedichtet und somit der Rotor 200 hermetisch abgedichtet ausgeführt, so dass auch Drücke im Rotor bis zu 6 bar bewältigt werden können.

Die Trommel 210, die Schnecke 230 und das Zu- und Ablaufsystem 217, 214, 216 ist jeweils ganz oder überwiegend aus einem Kunststoff oder einen Kunststoffverbundwerkstoff hergestellt. Alternativ kann die Trommel 210 auch aus einem nichtmagnetischen Material, wie z.B. Titan ausgeführt sein.

Dadurch ist der gesamte Rotor 200 der Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1 für eine Einmalverwendung ausgelegt. Die Trommel 210 und die Schnecke 230 sowie das Zulauf- und Ablaufsystem 217, 214, 216 müssen deshalb nach Gebrauch nicht gereinigt werden, sondern können beispielsweise thermisch entsorgt werden.

Das Verhältnis L/d zwischen einer Gesamtlänge L und einem Innendurchmesser d der Trommel 210 liegt vorzugweise bei 3 bis 7. Der Innendurchmesser d der Trommel 210 liegt vorzugsweise zwischen 50 und 150 mm. Der Konuswinkel a der Schnecke 230 und der Trommelinnenwand liegt vorzugsweise zwischen 4 und 16°.

Ein Lager- und Antriebssystem 250 des Rotors 200 weist wenigstens eine erste Magnetlagereinheit 251 und eine zweite Magnetlagereinheit 252 auf. Die beiden Magnetlagereinheiten 251 , 252 sind so ausgeführt, dass sie sowohl axial als auch radial wirkende Kräfte (bezogen auf die Drehachse D der Trommel 210) der Trommel 210 bzw. der Schnecke 230 aufnehmen können.

Die jeweilige Magnetlagereinheit 251 , 252 weist jeweils eine Rotoreinheit 251a, 252a sowie eine Statoreinheit 251 b, 252b auf. Die jeweilige Rotoreinheit 251 a, 252a kann drehfest mit der Trommel 210 bzw. der Schnecke 230 gekoppelt sein und die jeweilige zugehörige Statoreinheit 251 b, 252b kann am Gestell 100 angeordnet sein, vorzugsweise radial außerhalb der jeweiligen Rotoreinheit 251 b, 252b.

Durch die erste Magnetlagereinheit 251 wird eine radial und axial wirkende levitroni- sche Lagerung für die Trommel 210 und durch die zweite Magnetlagereinheit 252 eine radial und axial wirkende levitronische Lagerung für die Schnecke 230 geschaffen.

Ferner ist vorgesehen, dass durch eine Steuerungseinrichtung (hier nicht dargestellt) die Statoreinheit 251 b, 252b der jeweiligen Magnetlagereinheit 251 , 252 so angesteuert wird, dass die jeweilige Magnetlagereinheit 251 , 252 ein motorisches Drehmoment erzeugt. Dazu ist die Steuerungseinrichtung mit einem entsprechenden Computerprogramm versehen, welches die notwendigen Rechenoperationen ausführt und die Steuerungseinrichtung steht mit den Magnetlagereinheiten 251 und 252 in entsprechender Wirkverbindung. Die Steuerungseinrichtung kann diejenige sein, die auch die übrige Steuerung und Regelung des Dekanters übernimmt oder eine dazu separate Steuerungseinheit.

Eine durch die erste Magnetlagereinheit 251 derart gebildete erste Antriebs- und Magnetlagereinrichtung treibt auf der Seite des Feststoffaustrags 216 die Trommel 210 an und eine durch die zweite Magnetlagereinheit 252 derart gebildete zweite Antriebs- und Magnetlagereinrichtung treibt auf der Seite des Flüssigkeitsablaufs 214 die Schnecke 230 an.

Optional kann das Lager- und Antriebssystem 250 der Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1 eine weitere, dritte Magnetlagereinheit 253 zwischen der Trommel 210 und dem Gestell 100 aufweisen, wie dies in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt ist. Die dritte Magnetlagereinheit 253 kann analog zu der ersten Magnetlagereinheit 251 und zu der zweiten Magnetlagereinheit 252 aufgebaut sein und kann dann ebenfalls eine Rotoreinheit 253a und ein Statoreinheit 253b aufweisen. Insofern kann aus der dritten Magnetlagereinheit 253 bei Bedarf eine dritte Antriebs- und/oder Magnetlagereinrichtung gebildet werden.

Die Rotoreinheit 253a der dritten Magnetlagereinheit 253 kann um den Außenumfang der Trommel 210 gelegt sein. Sie wird dann vorzugsweise im Bereich des zylindrischen Abschnitts 211 der Trommel 210 positioniert. Die Statoreinheit 253b wird entsprechend am Gehäuse positioniert.

Derartige Lager- und Antriebsvorrichtungen werden beispielsweise in der DE 10 2017 128 027 A1 beschrieben.

Sie können auch im Rahmen dieser Schrift eingesetzt werden. Als Antrieb der Trommel 210 kann beispielsweise ein erster levitronischer Motor eingesetzt werden, der zugleich die Trommel 210 magnetisch radial und axial lagert. Zudem kann ein zweiter levitronischer Motor als Antrieb der Schnecke 230 vorgesehen sein, der zugleich die Schnecke 230 magnetisch radial und axial lagert.

Dadurch wird ein vorteilhaft einfaches Lager- und Antriebssystem 250 für die Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1 geschaffen, das insbesondere auch ein schnelles Wechseln des einmalverwendeten Rotors 200 ermöglicht, da die jeweiligen Rotorelemente 251 a, 252a einfach an der auszutauschenden Trommel 210 und an der auszutauschenden Schnecke 230 verbleiben (single-use-Komponente) und ebenso einfach an der einzubauenden Trommel 210 und an der einzubauenden Schnecke 230 bereits montiert sind.

Die Steuerungseinrichtung wird vorzugsweise derart ausgelegt, dass die Drehzahl und die Drehrichtung für die zwei oder mehr Antriebs- und Magnetlagereinrichtungen 251 , 252, 253 unabhängig voneinander eingestellt werden kann, so dass eine Differenzdrehzahl zwischen der Trommel 210 und der Schnecke 230 erzeugt werden kann. Durch die Schneckenwendei 231 auf der Schneckennabe 232 und die erzeugte Differenzdrehzahl wird der zentrifugal in der Trommel 210 radial nach außen getriebene Feststoff Fe zum Feststoffaustrag 216 transportiert.

Die Schnecke 230 kann in der Trommel 210 über die Schneckenwendei 231 gleitend drehbeweglich gelagert werden. Dazu kann vorgesehen sein, dass zwischen der Innenwand der Trommel 210 und den Schneckenwendeln 231 ein solches Spielbe- steht, dass sich die Schnecke 230 zwar relativ zur Trommel 210 drehen kann, dass sie aber andererseits gleitend an dem Innenumfang der Trommel 210 zur Anlage gelangen kann, und zwar bevorzugt in deren konischem Abschnitt 211. Durch diese Art der Lagerung der Schnecke in der Trommel 210 kann auf der Seite des Flüssigkeitsablaufs 214 kein weiteres Wälzlager erforderlich sein bzw. muss nicht vorgesehen sein und für die Schnecke 230 auf der Seite des Feststoffaustrags 216 ist ebenfalls kein weiteres Lager erforderlich bzw. muss dort nicht vorgesehen sein. Die Schnecke 230 wird bevorzugt zur konischen Seite der Trommel 210 hin nur gleitgelagert, was einfach und vorteilhaft ist. Die Trommel kann ggf. auch zum Trommeldeckel hin wälzgelagert werden.

Weitere Vorteile ergeben sich bei einem optionalen Nutzen der nachfolgenden Art der Lagerung der Schnecke relativ zur Trommel.

So kann vorgesehen sein, dass ein Spalt zwischen der Innenwand der Trommel 210 und den Schneckenwendeln 231 so bemessen wird, dass sich in diesem Spalt eine Art Schmierfilm ausbilden kann. Die zu trennende Suspension Su dient hierbei als Schmiermittel. Durch diesen Schmierfilm ist die Schnecke 230 reibungsarm in der Trommel 210 drehbeweglich gelagert. Dadurch können sich während des Betriebs keine Feststoffablagerungen an der Trommelinnenseite bilden.

Die Drehzahl der Trommel 210 liegt im Betrieb der Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1 bevorzugt in einem Bereich zwischen 1000 1/min und 9000 1/min. Die Schnecke 230 dreht etwas schneller oder langsamer als die Trommel 210. Die sich hieraus ergebende Differenzdrehzahl liegt vorzugsweise zwischen 1 1/min und 200 1/min. Der Volumenstrom der zu verarbeitenden Suspension Su in der Vollmantel-Schneckenzentrifuge 1 kann vorzugsweise zwischen 10 l/h und 400 l/h liegen.

Die dargestellten Dekanter ermöglichen die Herstellung eines wechselbaren Einsatzes, bei dem vorzugsweise alle produktberührenden Komponenten aus Kunststoff oder anderen nichtmagnetischen Werkstoffen gefertigt sein können, die nach einmaligem Gebrauch entsorgt oder einem Recyclingprozess zugeführt werden können. Eine Reinigung nach Benutzung entfällt somit. Der Separator und dessen Betrieb können damit kostengünstig umgesetzt werden. Bezugszeichenliste

1 Vollmantel-Schneckenzentrifuge

100 Gestell

200 Rotor

210 Trommel

211 zylindrischer Abschnitt

212 konischer Abschnitt

213 Trommeldeckel

214 Flüssigkeitsablauf

215 Schälscheibe

216 Feststoffaustrag

217 Zulaufrohr

218 Verteilerkammer

219 Trennraum

220 Schälscheibenkammer

221 Zulauföffnung

222 Dichtung

223 Rohr

224 Dichtung

225 Dichtung

230 Schnecke

231 Schneckenwendei

232 Schneckennabe

233 zylindrischer Abschnitt

234 konischer Abschnitt

250 Antriebs- und Lagersystem

251 Magnetlagereinheit

251a Rotoreinheit

251 b Statoreinheit

252 Magnetlagereinheit

252a Rotoreinheit

252b Statoreinheit

253 Magnetlagereinheit

253a Rotoreinheit

253b Statoreinheit D Drehachse d Durchmesser

L Länge

Su Suspension Fe Feststoffe

Fl Flüssigkeitsphase

Claims

Ansprüche

1. Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) zur Verarbeitung einer Suspension Su in einem Zentrifugalfeld mit einem Gestell (100) und einem in dem Gestell (100) drehbar gelagerten Rotor (200), der wenigstens folgendes aufweist: a) eine drehbare Trommel (210) mit Drehachse (D), wobei die Trommel (210) einen zylindrischen Abschnitt (211 ) und einen konischen Abschnitt (212) aufweist, b) ein in die Trommel (210) ragendes, konzentrisch zur Drehachse D angeordnetes Zulaufrohr (217), durch das die zu verarbeitende Suspension Su in einen Trennraum (219) der Trommel (210) leitbar ist, c) mindestens einen Flüssigkeitsablauf (214), d) mindestens einen Feststoffaustrag (216), e) eine relativ zur drehbaren Trommel (210) mit einer Differenzdrehzahl drehbaren, in der Trommel (210) angeordnete Schnecke (230), dadurch gekennzeichnet, dass f) ein Lager- und Antriebssystem (250) des Rotors (200), welches wenigstens eine erste Magnetlagereinheit (251 ) und eine zweite Magnetlagereinheit (252) aufweist, wobei durch die erste Magnetlagereinheit (251 ) eine radial und axial wirkende levitronische Lagerung für die Trommel (210) und durch die zweite Magnetlagereinheit (252) eine radial und axial wirkende levitronische Lagerung für die Schnecke (230) geschaffen wird, g) wobei zumindest die Schnecke (230) in der Trommel (210) relativ zu dieser auch gleitend drehbeweglich gelagert ist, und h) wobei zumindest die Trommel (210), die Schnecke (230) und das Zu- und Ablaufsystem (217, 214, 216) jeweils ganz oder überwiegend aus einem nicht magnetischen Material, insbesondere aus Kunststoff und/oder einem Kunststoffverbundwerkstoff und/oder aus Titan, hergestellt sind.

2. Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Magnetlagereinheit (251 , 252) eine Rotoreinheit (251a, 252a) und eine Statoreinheit (251 b, 252b) aufweist.

3. Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Steuerung die Statoreinheit (251 b, 252b) der jeweiligen Magnetlagereinheit (251 , 252) so angesteuert wird, dass die jeweilige Magnetlagereinheit (251 , 252) ein motorisches Drehmoment erzeugt, so dass aus der ersten Magnetlagereinheit (251 ) eine erste Antriebs- und Magnetlagereinrichtung gebildet ist und aus der zweiten Magnetlagereinheit (252) eine zweite Antriebs- und Magnetlagereinrichtung gebildet ist.

4. Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die erste Magnetlagereinheit (251 ) gebildete erste Antriebs- und Magnetlagereinrichtung die Trommel (210) antreibt und eine durch die zweite Magnetlagereinheit (252) gebildete zweite Antriebs- und Magnetlagereinrichtung die Schnecke (230) antreibt.

5. Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die erste Magnetlagereinheit (251 ) gebildete erste Antriebsund Magnetlagereinrichtung auf der Seite des Feststoffaustrags (216) die Trommel (210) antreibt und eine durch die zweite Magnetlagereinheit (252) gebildete zweite Antriebs- und Magnetlagereinrichtung auf der Seite des Flüssigkeitsablaufs (214) die Schnecke (230) antreibt.

6. Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung und/oder Regelung der zwei oder mehr Antriebs- und Magnetlagereinrichtungen (251 , 252) eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist.

7. Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Drehzahl und Drehrichtung für beide Antriebsund Magnetlagereinrichtungen für die Trommel (210) und die Schnecke (230) mit der Steuerungsvorrichtung unabhängig voneinander einstellbar sind, um die Differenzdrehzahl zwischen der Trommel (210) und der Schnecke (230) zu erzeugen.

8. Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Trommel (210) im Betrieb der Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) in einem Bereich zwischen 1000 1/min und 9000 1/min liegt.

9. Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzdrehzahl zwischen der Trommel (210) und der Schnecke (230) vorzugsweise zwischen 1 1/min und 200 1/min liegt.

10. Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager- und Antriebssystem (250) der Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) eine weitere, dritte Magnetlagereinheit (253) aufweist, insbesondere zwischen der Trommel (210) und dem Gestell (100).

11 . Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoreinheit (253a) der dritten Magnetlagereinheit (253) im Bereich des zylindrischen Abschnitts (211 ) der Trommel (210) positioniert ist.

12. Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (230) in der Trommel (210) über die Schneckenwendei (231 ) gleitend drehbeweglich gelagert ist.

13. Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (210) über die Schneckenwendei (231 ) gleitend drehbeweglich gelagert ist.

14. Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spalt zwischen der Trommel (210) und den Schneckenwendeln (231 ) der Schnecke (230) so ausgeführt ist, dass sich aus der Suspension Su ein Schmierfilm ausbilden kann, so dass die zu trennende Suspension Su als Schmiermittel dient.

15. Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Flüssigkeitsablauf (214) im zylindrischen Abschnitt (211 ) der Trommel (210) angeordnet ist und/oder dass der mindestens eine Feststoffaustrag (216) im konischen Abschnitt oder in Verlängerung des konischen Abschnitts (212) der Trommel (210) angeordnet ist.

16. Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoffaustrag (216) axial im Zentrum der Trommel (210) angeordnet ist.

17. Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (200) hermetisiert ausgeführt ist.

18. Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom der in der Vollmantel- Schneckenzentrifuge (1 ) zu verarbeitenden Suspension Su zwischen 10 l/h und 400 l/h einstellbar ist.

19. Wechselbare Einheit für eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, die wenigstens folgendes aufweist: a) eine drehbare Trommel (210) eines Rotors (200) mit Drehachse (D), wobei die Trommel (210) einen zylindrischen Abschnitt (211) und einen konischen Abschnitt (212) aufweist, b) ein in die Trommel (210) ragendes, konzentrisch zur Drehachse D angeordnetes Zulaufrohr (217), durch das die zu verarbeitende Suspension Su in einen Trennraum (219) der Trommel (210) leitbar ist, c) mindestens einen Flüssigkeitsablauf (214), d) mindestens einen Feststoffaustrag (216), e) eine relativ zur drehbaren Trommel (210) mit einer Differenzdrehzahl drehbaren, in der Trommel (210) angeordnete Schnecke (230) des Rotors (200) , dadurch gekennzeichnet, dass f) ein Lager- und Antriebssystem (250) des Rotors (200) wenigstens eine Rotoreinheit (251a) einer ersten Magnetlagereinheit (251 ) und eine Rotoreinheit (252a) einer zweiten Magnetlagereinheit (252) aufweist, wobei durch die erste Magnetlagereinheit (251 ) eine radial und axial wirkende levitroni- sche Lagerung für die Trommel (210) und durch die zweite Magnetlagereinheit (252) eine radial und axial wirkende levitronische Lagerung für die Schnecke (230) geschaffen wird, g) wobei zumindest die Schnecke (230) in der Trommel (210) relativ zu dieser auch gleitend drehbeweglich gelagert ist, und h) wobei zumindest die Trommel (210), die Schnecke (230) und das Zu- und Ablaufsystem (217, 214, 216) jeweils ganz oder überwiegend aus einem nicht magnetischen Material, insbesondere aus Kunststoff und/oder einen Kunststoffverbundwerkstoff und/oder aus Titan, hergestellt sind.