JP6779297B2 - 固体ボウルスクリュ遠心分離機の駆動部用の冷却デバイス - Google Patents

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Description

本発明は、請求項１の前提部分に従って、固体ボウルスクリュ遠心分離機用の駆動デバイスに関する。
デカンタとも呼ばれるそのような固体ボウルスクリュ遠心分離機はドイツ公開公報102006028804号から公知である。動作中に、駆動デバイスの旋回トランスミッションが発熱する。これに関して、この効果が打ち消されることを意図したトランスミッションの冷却デバイスを使用することが知られている。
トランスミッション冷却デバイスとして、外部オイル冷却装置が一方で知られている。この場合、オイルは回転デバイスを介して、少なくとも１つの回転外側部を有する旋回トランスミッションに向けられ、再び排出される。さらに、より強力な空気循環によって、トランスミッションの冷却を改善できることも公知である。回転するトランスミッションの表面の摩擦力が工程中に用いられ、トランスミッションの回りに空気流れが生成され、これによりトランスミッションの表面上の空気は半径外向き方向に離れるように向けられる。トランスミッションがハウジングを備えている解決策も知られている。回転するトランスミッションに取り付けられた羽根(vane)を介して、冷却のための空気流が軸方向に生成され、ハウジング内に導かれる。
このような背景の下、本発明は簡単な構成手段を用いて遠心分離機用の駆動デバイスのトランスミッションに伝達熱の影響を打ち消す目的を有する。
本発明は、請求項１の主題事項によってこの目的を達成する。
固体ボウルスクリュ遠心分離機用の駆動デバイスが生成され、遠心分離機のドラムを回転させる少なくとも１つのモータと、モータとドラム間に接続されるトランスミッションと、ドラムの回転中に動作中のトランスミッションを冷却する冷却デバイスを備えている。この冷却デバイスは、外側にてトランスミッションに取り付けられる環状体として構成されており、トランスミッションの外面上の空気を半径方向外側から半径方向内側に更に向ける目的で構成された少なくとも１つの空気案内デバイスを有している。本発明はまた、請求項１６のような固体ボウルスクリュ遠心分離機も生成する。
請求項１の態様によって具現化されるトランスミッションの冷却デバイスによって、トランスミッションから周囲への強制的な対流熱伝達が簡単な構成で改善される。
有利な展開例に従って、冷却効果がさらに増加し、複数の空気案内デバイスが環状体上に形成される。
環状体は好ましくはリング又は複数のリングを有し、リングは半径方向に配向された環状ディスクとして構成されるのが好ましい。これらのリングは、トランスミッション上に容易に固定され、一方で簡単な方法での空気案内デバイスの取付けを許す。リングは更にそれら自体が空気案内として用いられる。
有利な変形例に従って、１つ以上の空気案内デバイスが、環状体の２つの軸方向に離間したリングの間に形成され、環状体の２つの軸方向に離間したリングの間に形成された１以上の空気案内デバイスは、一方でトランスミッションの回りの空気流れを増加させる羽根として作用し、他方で半径方向外側からトランスミッションの表面に半径方向に接近して空気流れを案内することにより、空気案内効果とともに作用する。特に、１以上の空気案内デバイスとリングは設置された状態で一緒にトランスミッション周りのケーシングを形成し、該ケーシングは１以上の地点にて、外側に向かって半径方向に配置された入口と、内側に向かって半径方向に位置し、好ましくは比較的内側に位置する出口を有する。
トランスミッションは、好ましくは、遊星トランスミッション又は旋回トランスミッションとして設計され、この出願の意味において、動作中に回転する少なくとも１つのトランスミッション外側部を有し、即ち半径方向外側に全く又は部分的に自由に位置する部分を有し、これにより、環状体は動作中、回転方向に回転する。更に、例えば半径方向に更に内側に回転部分を有する。
本発明の更なる有利な実施形態は、従属請求項から集められる。
本発明は図面を参照して例示的な実施形態に基づいてより詳細に記載される。
固体ボウルスクリュ遠心分離機の駆動デバイス用の旋回トランスミッション用のトランスミッション冷却デバイスの斜視図を示す。 固体ボウルスクリュ遠心分離機の駆動デバイス用の旋回トランスミッション用のトランスミッション冷却デバイスの斜視図を示す。 固体ボウルスクリュ遠心分離機の駆動デバイス用のトランスミッションの図であり、トランスミッション冷却デバイスを備えている。 固体ボウルスクリュ遠心分離機の駆動デバイス用のトランスミッションの図であり、トランスミッション冷却デバイスを備えている。 固体ボウルスクリュ遠心分離機の駆動デバイス用のトランスミッションの図であり、トランスミッション冷却デバイスを備えている。 固体ボウルスクリュ遠心分離機の駆動デバイス用のトランスミッションの図であり、トランスミッション冷却デバイスを備えている。 固体ボウルスクリュ遠心分離機の駆動デバイス用のトランスミッションの図であり、トランスミッション冷却デバイスを備えている。 固体ボウルスクリュ遠心分離機のトランスミッション用の更なるトランスミッション冷却デバイスを示す。 固体ボウルスクリュ遠心分離機のトランスミッション用の更なるトランスミッション冷却デバイスを示す。 固体ボウルスクリュ遠心分離機の駆動デバイス用のトランスミッションの図であり、トランスミッション冷却デバイスを備えている。 固体ボウルスクリュ遠心分離機の駆動デバイス用のトランスミッションの図であり、トランスミッション冷却デバイスを備えている。 固体ボウルスクリュ遠心分離機の駆動デバイス用のトランスミッションの図であり、トランスミッション冷却デバイスを備えている。 固体ボウルスクリュ遠心分離機の駆動デバイス用のトランスミッションの図であり、トランスミッション冷却デバイスを備えている。 固体ボウルスクリュ遠心分離機の駆動デバイス用のトランスミッションの図であり、トランスミッション冷却デバイスを備えている。 駆動デバイスを備えた公知の固体ボウルスクリュ遠心分離機の図であり、トランスミッション冷却デバイスは無い。図５は、デカンタとも呼ばれる固体ボウルスクリュ遠心分離機を示し、水平軸を有するのが好ましい回転可能なドラム1と、該ドラム１内に配置された回転可能なスクリュ2を備えている。
図１のドラム1は、一例として、駆動部側ドラムベアリングと、駆動部側から離れて対向するドラムベアリング(図示せず)との間に配置され、これらのドラムベアリングによって、ドラムは機械フレーム/基礎(何れも図示せず)に回転可能に支持される。生産物の入口、分配器及び製品の出口のような詳細部分は、図１に示されていないが、原則として公知である。そのような固体ボウルスクリュ遠心分離機にて、ドラム１の回転中に、処理されるべき生産物は２又は３つの相に分離され、固体相と少なくとも１つの澄んだ液体相が生じる。適用可能であれば、液相をまた、異なる密度の２つ以上の液相に分離することもできる。
処理すべき生産物(混合物)は回転ドラム1内の中央パイプを通って向けられる。ドラム1にて、この生産物は固体相または水相から除去される。固体相は粒子の遠心力に抗して、スクリュ2に沿って押される。
ドラム1、ドラム1に比して低い相対回転速度で回転するスクリュ2は従って、回転可能に支持される。このようにして、スクリュ2は固体材料又は固体相の固体材料出口(一般的にドラム1の円錐形端部)の方向への必要な搬送をもたらす。
ドラム1及びスクリュ2を回転させるために、固体ボウルスクリュ遠心分離機は駆動システムを有する。主モータ3と呼ばれる第１の駆動モータは主としてドラム1を回転させる役割を果たし、第２のモータ4と呼ばれる第２の駆動モータは、主にドラム1とスクリュ2との間に可変の速度差を生じさせる。一方の側の駆動モータの間、及び他方の側のドラム1とスクリュ2との間にトランスミッション(変速機)5を設けることができる。このトランスミッション5は、例えば１つ以上の段を有する遊星歯車トランスミッションとして構成することができる。また、トランスミッションは旋回型カムプレートトランスミッションであってもよい。そのような構成は例えば一般的なドイツ公開公報102006028804号から公知である。
主モータ3は、ここでは例として２つのベルト7、8を有するベルトドライブ6を介してトランスミッション5及びドラム1に接続されている。主モータ3は、洗浄された流体及び固体材料に排出力を供給するためのものであり、開放力(off-load power)を供給する。作動中にスクリュ2とドラム1との間に生じるトルクは、ここではトランスミッション5を介して生成される。固体材料の搬送のために必要な力、即ちドラム1とスクリュ2との間の可変の回転速度差は、第２のモータ4を介してトランスミッション5に供給される。
主モータ3と第２のモータ4は、ここでは図示しないが、各場合において両モータの上流に接続された周波数コンバータを介するのが好ましく、一般的には３相電流システムである交流システムに接続され、この方法で電力が供給される。
動作中に、トランスミッション5は、フランク摩擦、ベアリング及びシール摩擦及びスプラッシュ損失の理由により、過熱する。この影響を打ち消すべく、トランスミッション5(好ましくは遊星歯車式トランスミッション)がトランスミッション冷却デバイス9（図１a、図１b;図3a、図３b）によって冷却される。
図２b又は図４bに示されるトランスミッション5は、動作中に回転方向Ｕに回転する外側部分10を有する。トランスミッション冷却デバイス9は、主に、トランスミッション5の回転する外側部分10の外側に取り付けられ、その軸方向範囲の一部（駆動ベルトが設けられていない部分）を介してトランスミッション5を同心に取り囲む。「半径方向」及び「軸方向」という用語がこの後に関連する回転軸は、図２cのＤによって識別され、図２cの平面に対して垂直に延びている。
図１及び図２に従って、トランスミッション冷却デバイス9は、トランスミッションに取り付けられる環状体11として構成されており、少なくともある領域にてトランスミッション5の外側部分10を少なくとも外側に取り囲み、さらに好ましくは包み込む。
環状体11は、少なくとも１つのリング12-図３参照-又は２以上の軸方向に離れたリング12、13-図１参照-を有し、リング上に少なくとも１つ又は複数の空気案内デバイス14、15、16、25が形成されている。リング12、13は半径方向を向いた環状ディスクとして構成され、穴23によって例えばトランスミッションの軸方向部分上にスクリュ24(図１a又は図２a)等によってトランスミッション5上に取り付けられる。しかし、トランスミッション5上の他の代替の固定手段も考えられる。
１又は複数のシート状の金属板が空気案内デバイス14、15、16、25を形成すると実施されるのが好ましく、且つ構造的に単純である。図１に従って、空気案内デバイス14は各場合において。切り出されたシート状の金属ストリップを折り曲げることによって形成される。これらは、リング12又は複数のリング12、13上に固定される。
図１及び図３の空気案内デバイス14、15、16、25は、半径方向外側からトランスミッション5の表面に半径方向に接近して空気を案内するように構成され向けられる。この場合、空気案内デバイス14、16、25は、一方では、トランスミッション5の周囲の空気流れを増加させる羽根として作用し、いずれの場合にも、その幾何学的形状上の主たる部分故に、再び空気流れが流れ出るまで、半径方向外側からトランスミッションの表面に半径方向に接近して空気流れを向ける。
１つ又は複数の空気案内デバイス14、15、16、25は、１ピース又は多数のピースに形成される。空気案内デバイスはリング12(図３)又はリング12、13上に固定され、図１に従ってリング12、13間に固定される。図１に従って、空気案内デバイス14とリング12、13は組み合わさって、トランスミッション5周りのケーシングのタイプを形成し、この場合において、回転するトランスミッション5の外側部分10の回りに、多数の地点にて入口17と出口18を、以下に示す方法で有する。
図１及び図２に従って、トランスミッション冷却デバイス9は１又は好ましくは複数-図１では４つ-の空気案内デバイス14を有し、それらは２つのリング12、13間に周方向に分配される。トランスミッション5の回転中は空気案内デバイスは、各場合にて各入口17にて外側羽根状の空気収集領域14aにて、トランスミッションの外側表面に向けて半径方向内向きに空気を向け、トランスミッションの外側表面と周方向の空気案内領域14bの間のギャップ19にて、空気はトランスミッション(５)の外側表面に接する又は殆ど接するのが好ましい半径部分14cの前にて、更に流れることを阻止されるまで周方向に向けられるように空気案内デバイスは形成される。これにより、空気はリング12、13内の軸方向の突破口又は切欠き21を通って軸方向に逃げ、切欠き21はこの場合、出口18を形成する。出口18は入口17よりも半径方向内側を向いている(空気流れは図４及び図４における厚い黒矢印によって表される)。
原則として、図１及び図２に従って、閉じたケーシングの大部分の好ましいタイプは、トランスミッション5の回りに形成される、しかし、多数の周方向の位置にて、開口な又は入口17及び出口18を有し、これはパイロットチューブ効果、空気バックアップと同様であり、トランスミッション5とケーシングの間のギャップ19を通って向けられる。
空気案内デバイス14は、例えば、リング12、13の間に軸方向に位置する別のリング20によって周方向に安定化することができる。空気案内デバイス14は、特に、外部輪郭に関して完全にまたは大体円筒形であるトランスミッション領域5aにおいて作用する。
２つのリング12、13のうちの１つに、円錐形のシート金属リングとして構成された別の空気案内デバイス15(この場合は円錐形に形成されている)が設けられている。このようにして、円錐形のギャップ28(図2b)が、トランスミッション5と、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを有する空気案内デバイス15との間に形成される。リング12に向かって、空気案内デバイス15は、出口として１つまたは複数の窓または切欠き22を有する。このようにして、この場合、空気はギャップ28を通って引き出され、出口として窓または切欠き22を通って半径方向外側に逃げる(図２b)。この付随的な空気案内デバイス15は空気案内デバイス14、16、25とは異なり、この場合は円錐形である表面上に半径方向に空気をまた噴射(blast)する。これは円錐状のトランスミッション領域5bで完全に冷却効果を発揮するので有利である。
図３a、図３b又は図４a-図４eに従って、トランスミッション冷却デバイス9上に１つだけのリング12が配備され、再び環状体11と指定される。このリング12は、半径方向に延びる環状ディスクの形で再び構成される。空気案内デバイス16、25は、このリング12の２つの軸方向側に形成されている。これらの空気案内デバイス16、25は、各場合において、リング12の両側に周方向に分散して配置された多数の空気偏向板26、27を有する。これらの空気偏向板26、27は、それぞれ、少なくとも１つの部分26a、27aを有しており、これらの部分26a、27aは、円周方向に又は接線方向により多く向けられ、半径方向に曲げられた少なくとも１つ以上の部分26b、26c、27bに隣接している。このようにして、動作中は空気は更に外側からトランスミッションへ内側に向けられる。一端部にて空気偏向板26又は空気案内デバイス16は、回転するトランスミッション部分10の表面まで半径方向に延びている(図４e)。このようにして、一種のケーシングが再び形成され、周囲の空気を通る回転は基本的にケーシングとして作用する空気偏向板26のみを加熱する。回転するトランスミッション部分10に向かう空気は、表面の前方でバックアップされ、軸方向に側方へ流出し、このようにして発生する空気流れによってトランスミッション表面も冷却される。
この場合、空気案内デバイス16は、トランスミッション5のむしろ円筒形の領域5aに空気を導くために設けられ、空気案内デバイス25は、トランスミッション5のむしろ円錐形の領域5bに空気を案内する目的で設けられる。空気は再び、外側からトランスミッション5に向かって半径方向内向きに向けられ、トランスミッション5の外周上の空気案内デバイス16、26から側方に軸方向に逃げることができる(図４a〜図４e参照)。
符号のリスト
ドラム １
スクリュ ２
主モータ ３
第２のモータ ４
トランスミッション ５
円筒状のトランスミッション領域 ５a
円錐状のトランスミッション領域 ５b
ベルトドライブ ６
ベルト ７、８
トランスミッション冷却デバイス ９
トランスミッション外側部分 １０
環状体 １１
リング １２、１３
空気案内デバイス １４、１５、１６
空気収集領域 １４a
円周状空気案内領域 １４b
半径方向領域 １４c
入口 １７
出口 １８
ギャップ １９
リング ２０
切取り ２１
切取り ２２
穴 ２３
スクリュ ２４
空気案内デバイス ２５
空気偏向板 ２６、２７
領域 ２６a、２７a、２６b、２７b、２７c
ギャップ ２８
回転軸 Ｄ
回転方向 Ｕ

Claims (15)

  1. 固体ボウルスクリュ遠心分離機用の駆動デバイスであって、
    a. 固体ボウルスクリュ遠心分離機のドラム(１)を回転させる少なくとも１つのモータと、
    b. モータとドラム(１)の間に接続されたトランスミッション(５)と、
    c. ドラム(１)の回転中に、動作中のトランスミッション(５)を冷却する冷却デバイス(９)とを備えた駆動デバイスにおいて、
    d. 前記冷却デバイス(９)はトランスミッション(５)上に取り付けられる環状体(１１)として構成され、環状体(１１)は空気をトランスミッション(５)の表面上へ半径方向内側へ向ける目的から構成された少なくとも１つの空気案内デバイス(１４、１５、１６、２５)を有する、駆動デバイス。
  2. 複数の空気案内デバイス(１４、１５、１６、２５)が環状体(１１)上に形成されている、請求項１に記載の駆動デバイス。
  3. 環状体は、リング(１２)又は複数のリング(１２、１３)を有し、該リングは半径方向を向いた環状ディスクとして構成されるのが好ましい、請求項１又は２に記載の駆動デバイス。
  4. 複数の空気案内デバイス(１４、１５、１６、２５)は、環状体(１１)の２つの軸方向に離れたリング(１２、１３)の間に形成される、請求項２に記載の駆動デバイス。
  5. 環状体(１１)の２つの軸方向に離れたリング(１２、１３)の間に形成された複数の空気案内デバイス(１４、１５、１６、２５)は、一方でトランスミッション(５)の周囲の空気流れを増加させる羽根として作用し、他方で空気流れを半径方向外側からトランスミッションの表面に半径方向に接近して空気を案内することにより、空気案内効果と共に作用する、請求項４に記載の駆動デバイス。
  6. １以上の空気案内デバイス(１４)と少なくとも２つのリング(１２、１３)は設置された状態で一緒にトランスミッション(５)周りのケーシングを形成し、該ケーシングは１以上の地点にて、外側に向かって半径方向に配置された入口(１７)と、内側に向かって半径方向に比較的内側に位置する出口(１８)を有する、請求項４又は５に記載の駆動デバイス。
  7. トランスミッション(５)の回転中は空気案内デバイス(１４)は、各場合にて各入口(１７)にて外側羽根状の空気収集領域(１４a)にて、トランスミッションの外側表面に向けて半径方向内向きに空気を向け、トランスミッションの外側表面と周方向の空気案内領域(１４a)の間のギャップ(１９)にて、空気はトランスミッション(５)の表面に延びるのが好ましい半径部分(１４c)の前にて環状体(１１)から軸方向に逃げるまで、更に周方向に向けられるように空気案内デバイスは形成される、請求項６に記載の駆動デバイス。
  8. リング(１２)又はリング(１２、１３)内に、軸方向の突破口又は切欠き(２１)が設けられ、空気は該突破口又は切欠き(２１)を通って環状体(１１)から軸方向に逃げる、請求項３乃至７の何れかに記載の駆動デバイス。
  9. トランスミッション冷却デバイス(９)上に環状体(１１)が１つのリング(１２)だけに設けられ、空気案内デバイス(１６、２５)はこのリング(１２)の軸方向の片側又は両側に形成される、請求項３乃至８の何れかに記載の駆動デバイス。
  10. １つの空気案内デバイス(１６)又は２つの空気案内デバイス(１６、２５)は、各場合において、リング(１２)の軸方向の片側又は両側に周方向に分散して配置された多数の空気偏向板(２６、２７)を有する、請求項３乃至９の何れかに記載の駆動デバイス。
  11. 空気偏向板(２６、２７)は、それぞれ、少なくとも１つの部分(２６a、２７a)を有しており、これらの部分(２６a、２７a)は、円周方向に又は接線方向により多く向けられ、半径方向に曲げられた少なくとも１つ以上の部分(２６b、２６c、２７b)に隣接し、動作中は空気は更に外側からトランスミッション(５)の表面へ内側に向けられる、請求項１０に記載の駆動デバイス。
  12. 更に半径方向に曲げられた部分(２６b、２６c、２７b)を備えた空気偏向板(２６、２７)は、トランスミッション(５)の表面まで直に延びる、請求項１０又は１１に記載の駆動デバイス。
  13. 少なくとも１つの空気案内デバイス(１５)は円錐状のシート金属リングとして構成され、円錐状のギャップ(２８)がトランスミッション(５)と空気案内デバイス(１５)との間に形成され、該空気案内デバイスはギャップ(２８)を通って空気を向ける、請求項１乃至１２の何れかに記載の駆動デバイス。
  14. トランスミッションは、旋回型トランスミッションとして構成される、請求項１乃至１３の何れかに記載の駆動デバイス。
  15. 旋回型トランスミッションは、遊星歯車トランスミッションとして構成される、請求項１４に記載の駆動デバイス。
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