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Patent Searching and Data


Title:
DECANTER CENTRIFUGE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/010667
Kind Code:
A1
Abstract:
In the case of a decanter centrifuge (1) comprising a centrifuge drum (2) and an extruder screw (3) rotatably mounted in the centrifuge drum (2), wherein the extruder screw (3) is driven by an electric drive (7) rotating with the centrifuge drum (2), it is proposed to arrange a feed wheel (19) in the drive train between an electric motor (11) of the drive (7) and the extruder screw (3), with which wheel lubricant is fed from the inner side (20) of a housing (13) of the drive (7) by a relative movement of the feed wheel (19) towards the housing (13) into a lubricant circulation for lubricating and cooling the drive (7), wherein the feed wheel (19) is mounted in a rotatably sliding manner on a shaft (16, 17) of the drive train and is held fixed in space during operation.

Inventors:
GAUS HARRY (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/003028
Publication Date:
January 24, 2013
Filing Date:
July 18, 2012
Export Citation:
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Assignee:
GAUS HARRY (DE)
International Classes:
B04B1/20; B04B9/04; B04B9/12
Domestic Patent References:
WO2004097255A22004-11-11
WO2002081094A12002-10-17
Foreign References:
DE102004034409A12006-02-02
DE102008015134A12009-10-01
DE1086181B1960-07-28
US5772573A1998-06-30
DE3002449C21988-10-06
US3734399A1973-05-22
DE2525280C21983-06-23
DE3116749C21988-06-23
DE102004034409A12006-02-02
Attorney, Agent or Firm:
Börjes-Pestalozza, Henrich (DE)
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Claims:
Ansprüche

Dekanterzentrifuge (1) mit einer motorisch angetriebenen, umlaufenden Zentrifugentrommel (2) und einer darin gelagerten, relativ zur Zentrifugentrommel (2) drehbaren Extruderschnecke (3) , wobei ein Antrieb (7) für die Extruderschnecke (3) vorgesehen ist, der einen Elektromotor (11) und ein Untersetzungsgetriebe (12) aufweist, die in einem mit der Zentrifugentrommel (2) verbundenen und mit dieser mitdrehenden Gehäuse (13) angeordnet sind, wobei ein erstes Motorteil (Ständer (14) oder Läufer (15)) des Elektromotors (11) mit dem Gehäuse (13) verbunden ist und mit der Zentrifugentrommel (2) mitläuft und ein zweites Motorteil (Läufer (15) oder Ständer (14)) , das mit der Motorwelle (16) umläuft, das Untersetzungsgetriebe (12) antreibt, und dass die Abtriebswelle (17) des Untersetzungsgetriebes (12) mit der Extruderschnecke (3) in Antriebsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (16) als Hohlwelle ausgebildet ist, dass zumindest ein Abschnitt der Abtriebswelle (17) in der Motorwelle (16) angeordnet ist, dass die Abtriebswelle (17) einen Zentralkanal (18) zur Bildung eines Schmierstoffkreislaufs aufweist und dass in dem Schmierstoff - kreislauf ein Förderrad (19) vorgesehen ist, welches Schmierstoff von einer Innenseite (20) des Gehäuses (13) zur Versorgung des Schmierstoffkreislaufs aufnimmt, wobei das Förderrad (19) gegenüber der Motorwelle (16) und der Abtriebswelle (17) frei drehbar angeordnet ist.

Dekanterzentrifuge (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderrad (19) auf einer Welle (16, 17) eines die Motorwelle (16) und die Abtriebswelle (17) umfassenden Abtriebsstrangs, insbesondere auf der Motorwelle (16) oder auf der Abtriebswelle (17) , gegenüber der Welle (16, 17) drehbar gelagert ist.

Dekanterzentrifuge (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Sitz des Förderrads (19) auf der oder einer Welle (16, 17) eine in Umfangrichtung um¬ laufende, nach außen geschlossene Ringnut (21) ausgebildet ist, welche einerseits mit wenigstens einem Transportkanal (22) des Förderrads (19) und andererseits mit dem Zentral - kanal (18) verbunden ist.

Dekanterzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderrad (19) raumfest angeordnet ist .

Dekanterzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderrad (19) wenigstens einen Förderarm (29) hat, welcher in einem quer zu dessen Längs- oder Förderrichtung orientierten Querschnitt zumindest in einem in einen an der Innenseite (20) des Gehäuses (13) gebildeten Schmierstoffsumpf getauchten Abschnitt ein stromlinienförmiges oder tropfenförmiges Profil oder ein ovales Profil aufweist. 6. Dekanterzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierstoffkreislauf , insbesondere das Förderrad (18) , ein Druckbegrenzungs- ventil (37) aufweist. 7. Dekanterzentrif ge (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralkanal (18) mit einem vorzugsweise zylinderringförmigen Zwischenraum (43) zwischen der Motorwelle (16) und der Abtriebswelle (17) verbunden ist, insbesondere über wenigstens eine radiale Durchgangsöffnung (42) in der Abtriebswelle (17) .

8. Dekanterzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (12) als Kreisschubgetriebe oder Zyklogetriebe ausgebildet ist .

9. Dekanterzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (12) wenigstens zwei exzentrisch umlaufende Zahnräder oder Kurvenscheiben (44) aufweist, welche zum Unwuchtausgleich gegeneinander drehversetzt angeordnet sind.

10. Dekanterzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (12) auf der von der Extruderschnecke (3) abgewandten Seite des Elektromotors (11) angeordnet ist.

11. Dekanterzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderrad (19) auf der vom Elektromotor (11) abgewandten Seite des Untersetzungsgetriebes (12) angeordnet ist.

12. Dekanterzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (12) an einem mit der Abtriebswelle (17) drehfest verbundenen Träger (47) Mitnehmerbolzen (48) aufweist, welche in Bohrungen (49) des oder eines exzentrisch umlaufenden Zahnrades oder der oder einer exzentrisch umlaufenden Kurvenscheibe (44) zur Herstellung der Antriebsverbindung eingreifen. Dekanterzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Träger (47) wenigstens ein Versorgungskanal (50) zur SchmierstoffVersorgung von Lagern (51) auf den Mitnehmerbolzen (48) ausgebildet und mit dem Zentralkanal (18) verbunden ist.

Description:
Dekant erZentrifuge

Die Erfindung betrifft eine Dekanterzentrifuge mit einer motorisch angetriebenen, umlaufenden Zentrifugentrommel und einer darin gelagerten, relativ zur Zentrifugentrommel drehbaren Extruderschnecke, wobei ein Antrieb für die Extruderschnecke vorgesehen ist, der einen Elektromotor und ein Untersetzungsgetriebe aufweist, die in einem mit der Zentrifugentrommel verbundenen und mit dieser mitdrehenden Gehäuse angeordnet sind, wobei ein erstes Motorteil (Ständer oder Läufer) des Elektromotors mit dem Gehäuse verbunden ist und mit der Zentrifugentrommel mitläuft und ein zweites Motorteil (Läufer oder Ständer), das mit der Motorwelle umläuft, das Untersetzungsgetriebe antreibt und wobei die Abtriebswelle des Untersetzungsgetriebes mit der Extruderschnecke in Antriebs ¬ verbindung steht.

Dekanterzentrifugen dienen dazu, in einem kontinuierlichen Verfahren eine Emulsion in eine flüssige und eine feste Phase zu trennen. In den meisten Anwendungen besteht die flüssige Phase aus Wasser, und die feste Phase ist ein spezifisch schwerer Stoff, der sich durch die Rotation der Zentrifugentrommel an deren Innenwand sentimentiert , während sich die flüssige Phase in Richtung zum Drehzentrum ansammelt. Durch eine konzentrische Extruderschnecke innerhalb der Zentrifugentrommel, welche eine Drehung relativ zu der mit hoher Dreh- geschwindigkeit rotierenden Zentrifugentrommel ausführt, wird die feste Phase axial zu einem Auslass transportiert, weiter verdichtet, entwässert und aus dem Auslass extrudiert . Die flüssige Phase kann die Zentrifugentrommel entgegen der Bewegung der Extruderschnecke durch einen Überlauf am anderen

BESTÄTIGUNGSKOPIE Ende der Zentrifugentrommel verlassen.

Die Extruderschnecke muss dabei eine Drehung mit geringer Drehzahl, jedoch großem Drehmoment relativ zur Zentrifugen- trommel ausführen. Aus Gründen der Prozessführung sollte die relative Drehzahl zwischen Zentrifugentrommel und Extruderschnecke verstellbar und von der Drehzahl der Zentrifugentrommel unabhängig sein. Dekanterzentrifugen sind in zahlreichen Ausführungen bekannt.

Beispielsweise kennt man aus der DE-AS 1 086 181 eine Dekanterzentrifuge , bei der ein Teil, beispielsweise die Zentrifugentrommel, mit einem Motor angetrieben wird und der andere Teil, in diesem Fall die Extruderschnecke, über ein zwischengeschaltetes Umlaufgetriebe mit größerer Untersetzung abgebremst wird.

Ebenso ist aus der US 5 772 573 A eine Dekanterzentrifuge be- kannt, bei welcher die Zentralwelle eines Harmonie Drive mit dem charakteristischen elliptischen Wälzlager raumfest gehalten oder mit einem stationären Motor mit geringer Drehzahl angetrieben wird, während das flexible Planetenrad (flex spline) und das Hohlrad des Harmonie Drive mit der Zentrifugen- trommel mitrotiert werden, wobei die Extruderschnecke mit dem Hohlrad drehfest verbunden ist.

Die DE 30 02 449 C2 zeigt und beschreibt eine Einrichtung zum Steuern der relativen Drehzahl zwischen der Zentrifugentrommel und der Extruderschnecke mit zwei in Serie geschalteten hydraulischen Motoren und einem Umlaufgetriebe.

In der US 3 734 399 ist vorgeschlagen, die Zentrifugentrommel mittels eines Antriebsmotors über eine hydrodynamische Kupplung sowie Riemengetriebe und die Extruderschnecke über eine daran gekuppelte regelbare Hydraulikpumpe, einen Hydraulikmotor und ein Differenzialgetriebe anzutreiben.

Bei den Antrieben dieser Vorrichtungen besteht jeweils eine Rückwirkung zwischen der Zentrifugentrommel und der Extruderschnecke in der Weise, dass die Antriebe nicht unabhängig voneinander regelbar sind, sondern sich gegenseitig beein- flussen. Dies kann im Extremfall dazu führen, dass der Antrieb der Extruderschnecke von einer Antriebsbewegung in eine Bremsbewegung wechseln kann.

Die Momente von Zentrifugentrommel und Extruderschnecke stützen sich jeweils an einem raumfesten Maschinengestell ab, wodurch die unerwünschte Rückwirkung entsteht.

Man kennt auch Vorrichtungen, bei denen der Antrieb der Extruderschnecke an der Zentrifugentrommel angebracht ist, wodurch die unerwünschte Rückwirkung minimiert oder eliminiert wird. Es besteht jedoch weiterhin eine Abhängigkeit von einem gemeinsamen Hauptantrieb und eingeschränkten Regelbereichen. In der DE 25 25 280 C2 wird beispielsweise vorgeschlagen, die Zentrifugentrommel durch einen Antriebsmotor mittels Treib- riemen direkt anzutreiben, während die Extruderschnecke mittels eines mitrotierenden Hydraulikmotors mit Drehdurchführungen für die Hydraulikflüssigkeit unabhängig antreibbar ist. Bei einem Anstieg des Arbeitsdrucks im Hydrauliksystem, bedingt durch eine hohe Feststoffansammlung im Zentrifugen-Trennraum, soll dabei der Mengendurchsatz der Hydraulikflüssigkeit so erhöht werden, dass Leckverluste ausgeglichen werden.

Ein weiterer Antrieb der Zentrifugentrommel mit mechanischen Übertragungsmitteln und ein Antrieb der Extruderschnecke über einen mit der Zentrifugentrommel mitlaufenden Hydraulikmotor mit variabler Drehzahl sind auch in der DE 31 16 749 C2 be ¬ schrieben .

Die Verwendung der hydrostatischen Antriebstechnik weist jedoch erhebliche Nachteile auf. Zum einen wechselt die Antriebsenergie mehrfach den Träger, von elektrisch über mechanisch und hydrostatisch wieder zu mechanisch, wodurch erhebliche Energie- Verluste entstehen. Dies ist aufgrund des sehr hohen Energiebedarfs einer Dekanterzentrifuge von großer Bedeutung.

Zum anderen besteht bei hydraulischen Systemen die Gefahr von Lecks, insbesondere bei den im Bereich von Dekanterzentrifugen erforderlichen hohen Drücken, was insbesondere im Bereich der Lebensmittelindustrie besondere Vorkehrungen erforderlich macht, um Kontaminationen unbedingt zu vermeiden.

Zudem ist ein aufwendiges und damit teures Steuer- und Regel - netzwerk erforderlich, um die verschiedenen Medien innerhalb der Antriebswege (mechanisch, fluidisch, hydrostatisch, elektrisch usw.) handhaben zu können und die Dekanterzentrifuge nach optimalen Kriterien zu führen. Auch die Einbindung in standardisierte Prozessleitsysteme ist durch das Zwischenmedium Fluidmechanik erschwert und verteuert. Infolge der vielen verschiedenartigen Komponenten sind auch die Wartung und Reparatur solcher Antriebe komplex.

In der DE 10 2004 034 409 AI wird bei einer Antriebsvorrichtung für Schneckenzentrifugen mit einer umlaufenden, von einem Motor angetriebenen Trommel und einer koaxial in dieser gelagerten Schnecke, deren Welle mit einem Antriebsmotor verbunden ist, vorgeschlagen, dass der Antriebsmotor für die Schnecke aus einem vom Motor für den Antrieb der Trommel entkoppelten, elektrischen Torquemotor besteht, dessen Gehäuse fest mit der Trommel verbunden ist und mit dieser umläuft. Auf diese Weise ist es möglich, auf den Einsatz von Hydrauliktechnik zum Antrieb der Extruderschnecke vollständig zu verzichten .

Bei Elektromotoren gerade im hohen Leistungsbereich, wie er für den Antrieb von Extruderschnecken notwendig ist, besteht jedoch häufig das Problem einer ausreichenden Entwärmung.

Hierbei hat eine unzureichende Entwärmung zur Folge, dass die Bauteile der Dekanterzentrifuge übermäßig beansprucht werden und vorzeitig ausfallen.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Dekanterzentrifuge mit verbesserter Standzeit zu schaffen, bei der die Extruderschnecke unabhängig von der Zentrifugentrommel antreibbar ist und einen frei wählbaren Regelbereich besitzt.

Zur Lösung der Aufgabe ist bei einer Dekanterzentrifuge der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Motorwelle als Hohlwelle ausgebildet ist, dass zumindest ein Abschnitt der Abtriebswelle in der Motorwelle angeordnet ist, dass die Abtriebswelle einen Zentralkanal zur Bildung eines Schmierstoffkreislaufs aufweist und dass in dem Schmierstoff- kreislauf ein Förderrad vorgesehen ist, welches Schmierstoff von einer Innenseite der Zentrifugentrommel zur Versorgung des Schmierstoffkreislaufs aufnimmt, wobei das Förderrad gegenüber der Motorwelle und der Abtriebswelle frei drehbar angeordnet ist. Somit kann der Elektromotor von innen über den durch den Zentralkanal fließenden Schmierstoff gekühlt werden. Die Entkopplung des Förderrads von der Motorwelle und von der Abtriebswelle hat den Vorteil, dass das Förderrad nicht zwangsläufig mit der Drehzahl der Zentrifugentrommel oder des Motors umlaufen muss . Durch die Entkopplung des Förderrads von dem An- trieb lassen sich somit Fliehkräfte, die sonst der radial nach innen gerichteten Förderleistung des Förderrads entgegenwirken würden, vermeiden.

Für eine kompakte Bauform kann vorgesehen sein, dass das För- derrad auf einer Welle eines die Motorwelle und die Abtriebswelle umfassenden Abtriebsstrangs gegenüber der Welle drehbar gelagert ist. Besonders günstig ist es dabei, wenn das Förderrad auf der Abtriebswelle drehbar gelagert ist. Um den von dem Förderrad aufgenommenen Schmierstoff in den Zentralkanal zu fördern, kann vorgesehen sein, dass an einem Sitz des Förderrads auf der oder einer Welle eine in Umfangrichtung umlaufende, nach außen geschlossene Ringut ausgebildet ist, welche einerseits mit wenigstens einem Transportkanal des Förderrads und andererseits mit dem Zentralkanal verbunden ist. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Ringnut an dem Förderrad und/oder an der Welle ausgebildet ist. Die Ausbildung einer ringförmigen Ringnut hat den Vorteil, dass ein Transport des Schmierstoffes von dem Transportkanal in den Zentralkanal bei beliebigen Drehpositionen des Förderrads auf der Welle möglich ist .

Zur Vermeidung von Fliehkräften, welche einem Fördern des Schmierstoffs entgegenwirken würden, kann vorgesehen sein, dass das Förderrad raumfest angeordnet ist. Beispielsweise kann hierzu vorgesehen sein, dass Klauen einer an einem Maschinengestell raumfest festgelegten Hohlwelle in Ausnehmungen des Förderrads eingreifen, um dieses raumfest zu fixieren. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Förderrad wenigstens einen Förderarm hat, welcher in einem quer zu dessen Längs- oder Förderrichtung orientierten Querschnitt zumindest in einem in einen an der Innenseite des Gehäuses ausgebildeten Schmierstoffsumpf eingetauchten Abschnitt ein stromlinienförmiges oder tropfenförmiges Profil oder ein ovales Profil aufweist. Besonders günstig ist es dabei, wenn das Profil längs der an dem Förderarm vorbeiströmenden SchmierstoffStrömung eine Länge aufweist, welche größer ist als die Breite des Profils quer zu der Strömungsrichtung. Es kann auch vorgesehen sein, dass die angeströmte Fläche des Förderarms im Profil eine konvexe Rundung aufweist und/oder dass das Profil im Bereich des Strömungsabrisses eine Spitze zur Vermeidung von Wirbeln aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass sich eine durch den Förderarm in dem Schmierstoffsumpf gezogene Furche schnell wieder schließt, so dass der Förderarm nach einer vollen Umdrehung nicht leer dreht, sondern neuen Schmierstoff aufnehmen kann. Es kann vorgesehen sein, dass der Schmierstoffkreislauf ein Druckbegrenzungsventil aufweist. Somit können Lagerdichtungen und dergleichen entlastet werden. Besonders günstig ist es, wenn das Druckbegrenzungsventil an dem Förderrad vorgesehen ist .

Beispielsweise kann das Druckbegrenzungsventil durch einen radial am Förderrad verschieblichen, von einer Rückstellfeder beaufschlagten Ventilkörper gebildet sein, welcher einen an die ringförmige Nut oder Ringnut angeschlossenen Überwachungskanal dicht verschließt, solange der Schmierstoffdruck in der Ringnut einen voreingestellten Schwellwert nicht übersteigt.

Zur Innenkühlung des Elektromotors kann vorgesehen sein, dass der Zentralkanal mit einem vorzugsweise eine Zylinderringform aufweisenden Zwischenraum zwischen der Motorwelle und der Abtriebswelle verbunden ist. Dies kann beispielsweise über wenigstens eine radiale Durchgangsöffnung in der Abtriebswelle eingerichtet sein. Von Vorteil ist dabei, dass der Schmierstoff in direktem Kontakt mit der Motorwelle bringbar ist, so dass eine Kühlung des Läufers des Motors von innen möglich ist.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Untersetzungsgetriebe als Kreisschubgetriebe oder Zyklogetriebe ausgebildet ist. Somit können große Untersetzungen auf engem Raum realisiert werden.

Es kann vorgesehen sein, dass das Untersetzungsgetriebe we- nigstens zwei exzentrisch umlaufende Kurvenscheiben oder Zahnräder auf ^ 2weist, welche zum Unwuchtausgleich gegeneinander drehversetzt angeordnet sein können. Somit ist ein ruhiger Lauf ohne TaumelSchwingungen erreichbar. Beispielsweise können zwei Kurvenscheiben oder Zahnräder gegeneinander um 180° versetzt werden, drei Kurvenscheiben oder Zahnräder gegeneinander um 120° drehversetzt angeordnet werden oder allgemein N exzentrisch umlaufende Kurvenscheiben oder Zahnräder gegeneinander um 360°/N drehversetzt zueinander angeordnet werden. Es kann vorgesehen sein, dass das Untersetzungsgetriebe auf der von der Extruderschnecke abgewandten Seite des Elektromotors angeordnet ist. Somit kann die verhältnismäßig große Masse des Elektromotors möglichst nahe an der Extruderschnecke angeordnet werden, was die Laufruhe insgesamt verbessert.

Zur Übertragung der Abtriebsdrehzahl des Untersetzungsgetriebes auf die Abtriebswelle kann vorgesehen sein, dass das Untersetzungsgetriebe an einem mit der Abtriebswelle drehfest verbundenen Träger mehrere Mitnahmebolzen aufweist, welche in Aussparungen wenigstens eines exzentrisch umlaufenden Zahnrades oder wenigstens einer exzentrisch umlaufenden Kurvenscheibe zur Herstellung einer AntriebsVerbindung eingreifen.

Hierbei kann vorgesehen sein, dass in dem Träger wenigstens ein Schmierstoffkanal zur SchmierstoffVersorgung von Lagern auf den Mitnehmerbolzen ausgebildet und mit dem Zentralkanal verbunden ist. Somit kann der Schmierstoffkreislauf zusätzlich verwendet werden, um die beweglichen Teile des Untersetzungsgetriebes zu schmieren .

Durch die Verwendung eines separaten Elektromotors für die Extruderschnecke, zusätzlich zu dem Motor zum Antreiben der Zentrifugentrommel, können diese Antriebe völlig unabhängig voneinander und ohne Rückwirkungen betrieben werden. Das Drehmoment der Extruderschnecke ist gegen die Zentrifugentrommel abgestützt. Da keine hydraulischen Elemente vorhanden sind, sind die Einbindung in Prozessleitsysteme sowie Wartung und Reparatur einfach möglich. Zudem besteht keine Gefahr einer Kontamination des Hydrauliköls , wodurch sich die erfindungs- gemäße Dekanterzentrifuge insbesondere in der Lebensmittelindustrie oder im Pharmabereich einsetzen lässt . Zur elektrischen Kontaktierung des Antriebs für die Extruderschnecke sind vorzugsweise Schleifringe und Schleifbürsten im Gehäuse-Außenbereich vorgesehen.

Die Schleifbürsten können dabei bevorzugt still stehen. Über die Schleifringe und Schleifbürsten können sowohl die elektrische Antriebsleistung wie auch Betriebssignale des Elektromotors übertragen werden. Die Schleifringe und Schleifbürsten sind vorzugsweise konzentrisch zum Motorgehäuse an einem der Abtriebsseite des Getriebes axial gegenüberliegenden Gehäuseteil angeordnet.

Dabei kann insbesondere ein konzentrisch mit dem Gehäuse mit- drehendes Schleifringpaket vorgesehen sein, das mittels mehrerer in Winkelrichtung versetzter Schleifbürsten kontaktiert ist. Dadurch ist sichergestellt, dass während der Drehung stets eine Kontaktierung des Elektromotors vorhanden ist, auch wenn Schwingungen in radialer Richtung auftreten.

Wenn das Schleifringpaket auf einem Teil des Motorgehäuses mitläuft und mittels federnder Kontakte mit den Motorleitungen verbunden ist, kann dieses bei Bedarf einfach und ohne weitere Anschlussmontagen ausgetauscht werden.

Die Schleifringe zur Kontaktierung des Elektromotors des Antriebs für die Extruderschnecke können auf einem Hohlzapfen des Motorgehäuses angebracht sein. Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ist aber nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination einzelner oder mehrerer Merkmale der Schutzansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen der Ausführungsbeispiele.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Dekanterzentri- fuge mit einer Einrichtung zur Prozessführung,

Fig. 2 ne Schnittdarstellung eines Axialschnittes eines

Antriebs für eine Extruderschnecke, Fig. 3 einen Längsschnitt in der Radialebene eines Förderrades zum Schmierstofftransport ,

Fig. 4 einen Axialschnitt des Förderrades gemäß Fig. 3 ent- lang A-A,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines Axialschnittes einer weiteren Ausführungsform eines Antriebs für die Extruderschnecke ,

Fig. 6 einen Radialschnitt des permanent erregten Läufers bei dem Antrieb gemäß Fig. 5,

Fig. 7 einen Radialschnitt des Elektromotors bei dem Antrieb gemäß Fig. 5,

Fig. 8 einen Axialschnitt eines weiteren erfindungsgemäßen

Antriebs für die Extruderschnecke und Fig. 9 einen Radialschnitt eines erfindungsgemäßen Antriebs mit zusätzlicher Außenkühlung.

Eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Dekanterzentrifuge weist gemäß Fig. 1 eine Zentrifugentrommel 2 und eine darin gelagerte, relativ zu der Zentrifugentrommel 2 drehbare Extruderschnecke 3 auf .

Die Zentrifugentrommel 2 wird über einen Motor 4 und einen Riemenantrieb 5 angetrieben. Die Ansteuerung des Motors 4 er- folgt über einen Umrichter 6.

Die Extruderschnecke 3 wird unabhängig davon von einem Antrieb 7 bewegt, welcher drehfest mit der Zentrifugentrommel 2 verbunden ist und mit dieser mitrotiert wird.

Der Antrieb 7 ist über raumfest stillstehende Anschlusselemente 8 mit einem Frequenzumrichter 9 verbunden. Der Frequenz- umrichter 9 ermöglicht auch die Erfassung weiterer Betriebsparameter wie Drehzahl, Drehmoment, Schlupf, Leistung, Temperatur usw. ohne weitere Sensoren. Die Steuerung des Frequenzumrichters 9 kann über einen gewöhnlichen Computer 10, welcher wiederum mit einer übergeordneten Steuerung (SCADA) verbunden ist.

Durch die Verwendung von standardisierten Komponenten für die Umrichter 6, 9 und den Computer 10 können diese im Falle einer Störung oder eines Defekts schnell ausgetauscht werden.

Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt durch den Antrieb 7 aus Fig. 1.

Der Antrieb 7 hat einen Elektromotor 11 und ein Untersetzungsgetriebe 12, die in einem Gehäuse 13 angeordnet sind.

Das Gehäuse 13 ist drehfest mit der Zentrifugentrommel 2 verbunden und wird mit dieser gemeinsam rotiert.

Der Elektromotor 11 weist einen bestromten Ständer 14 auf, welcher an der Innenseite des Gehäuses 13 festgelegt ist.

Der Elektromotor 11 weist ferner einen asynhcronen, mit Kurzschlusskäfig versehenen Läufer 15 auf, welcher mit der Motorwelle 16 umläuft.

Die Motorwelle 16 bildet die eintreibende Welle des Untersetzungsgetriebes 12. Die Motorwelle 16 ist als Hohlwelle ausgebildet, und die Abtriebswelle 17 des Untersetzungsgetriebes 12 ist durch die Motorwelle 16 hindurchgeführt, so dass ein Abschnitt der Abtriebswelle 17 in der Motorwelle 16 angeordnet ist.

Zur Bildung eines Schmierstoffkreislaufes ist in der Abtriebswelle 17 ein axial verlaufender Zentralkanal 18 ausgebildet. Dieser Zentralkanal 18 kann, wie in Fig. 2 gezeigt, mittig in der Abtriebswelle 17 angeordnet sein, es sind jedoch auch außermittige Konfigurationen möglich.

Auf der Abtriebswelle 17 ist ein Förderrad 19 drehbar bezüglich der Abtriebswelle 17 auf dieser Abtriebswelle 17 gelagert. Dieses Förderrad 19 ist so eingerichtet, dass es Schmierstoff, welcher sich in einem nicht weiter dargestellten Schmierstoff - sumpf an der Innenseite 20 des Gehäuses 13 aufgrund der Rotation dieses Gehäuses 13 ansammelt, aufnehmen und zum Zentralkanal 18 fördern kann.

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen verschiedene Ansichten des Förderrads 19. Im Einzelnen zeigt Fig. 3 einen Radialschnitt durch das Förderrad 19, während Fig. 4 einen Axialschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 3 zeigt.

An dem Sitz des Förderrads 19 auf der Abtriebswelle 17 ist an dem Förderrad 19 ein ringförmiger Sammelkanal in Form einer Ringnut 21 ausgebildet, welche die Abtriebswelle 17 in Um- fangsrichtung vollständig umläuft.

Die Ringnut 21 ist mit zwei Transportkanälen 22 des Förderrads 19 verbunden, über welche der von der Innenseite 20 aufgenommene Schmierstoff zur Ringnut 21 transportiert wird. In montierter Position gemäß Fig. 2 ist die Ringnut über sternförmig in der Abtriebswelle 17 ausgebildete Radialbohrungen 23 mit dem Zentralkanal 18 verbunden. Somit kann der an der Innenseite 20 anhaftende und einen Schmierstoffsumpf bildende Schmierstoff mit dem Förderrad 19 aufgenommen und über die Ringnut 21 in den Zentralkanal 18 gefördert werden. Hierbei dreht sich das Gehäuse 13, während das Förderrad 19 raumfest verbleibt. Um das Förderrad 19 zu halten, sind an dem Förderrad 19 Aussparungen 24 ausgebildet, in welche Klauen 25 nach Art einer Klauenkupplung eingreifen. Die Klauen 25 sind an einem axialen Ende einer Hohlwelle 26 ausgebildet, welche an ihrem gegenüberliegenden axialen Ende mit einem Flansch 27 drehfest verbunden ist. Der Flansch 27 ist über Bolzen 28 durch nicht weiter dargestellte Streben mit dem raumfesten, stationären Maschinengestell 66 (vgl. Fig. 9) verbunden. Auf diese Weise ist das Förderrad 19 an einer Rotation gegenüber einem raumfesten Koordinatensystem gehindert und gleitet auf der Abtriebswelle 17, wenn sich die Abtriebswelle 17 dreht. Das Förderrad 19 verbleibt auf diese Weise unabhängig von der Rotation der Motorwelle 16 oder der Abtriebswelle 17 raumfest.

Ebenfalls raumfest verbleiben die Schleifbürsten 30 für die elektrische Kontaktierung des Elektromotors 11 sowie die den Kabelanschluss bildenden Anschlusselemente 8 und die Schutz - haube 31 für diese Anschlusselemente 8.

Die Hohlwelle 26 nimmt einen Ölfilter 32 auf, welcher drehfest mit der Abtriebswelle 17 verbunden ist und in welchen sich der Zentralkanal 18 öffnet. Der Ölfilter 32 ist in die Abtriebswelle 17 eingeschraubt, wodurch eine gleitende Dichtung entfallen kann.

Der auf diese Weise mitrotierte Ölfilter 32 weist radiale Austrittsöffnungen 33 auf, durch welche Schmierstoff aufgrund der Eigenrotation des Ölfilters 32 zu dem Lager 34 der Abtriebswelle 17 gefördert wird.

Die zuvor erwähnten Transportkanäle 22 sind jeweils in einem Förderarm 29 angeordnet. Die Förderarme erstrecken sich radial bezüglich des Drehzentrums von einem zylindrischen Grundkörper 34 des Förderrads 19 und ragen von diesem zylindrischen Körper 34 ab.

An den radial außenseit igen Enden der Förderarme 29 ist jeweils ein Sondenteil als Sammeldüse 35 angeordnet, wobei Durchtritts ¬ kanäle 36 jeweils tangential oder in Umfangsrichtung aus- gerichtet sind und in den jeweiligen Transportkanal 22 münden.

In einem Bereich des Förderarms 29, welcher in den bereits erwähnten Schmierstoffsumpf an der Innenseite 20 des Gehäuses 13 in Gebrauchsstellung eintaucht, ist der Förderarm 29 mit einem Querschnitt ausgestaltet, welcher in Strömungsrichtung des vorbeiströmenden Schmierstoffes, also in Umfangsrichtung in Bezug auf das Drehzentrum des Förderrads 29, eine Länge aufweist, die größer ist als die Breite quer zu dieser Länge, also in axialer Richtung bezüglich des Drehzentrums des Förder- rads 19.

Dieses ovale Profil bildet eine Stromlinienform für den vorbeiströmenden Schmierstoff, durch welchen eine Furchenbildung hinter dem Förderarm 29 in dem Schmierstoffsumpf weitestgehend vermieden wird.

Zur Entlastung der mit Schmierstoff versorgten Lager und Dichtungen ist an dem Förderrad 19 ein Druckbegrenzungsventil 37 ausgebildet, welches einen Ventilkörper 38 aufweist, der mittels einer Rückstellfeder 39 einen von der Ringnut 21 abzweigenden Überwachungskanal 40 verschließt. Über dieses Druckbegrenzungsventil 37 kann überschüssiger Schmierstoff an dem Schmierstoffaustritt 72 austreten und in den erwähnten Schmierstoffsumpf zurückgeführt werden.

Der Ventilkörper 38 besteht aus einem Zylinder mit sternförmigen Fortsätzen 41, wobei der Ventilkörper 38 durch diese sternförmigen Fortsätze 41 geführt ist. Sobald der Ventilkörper 38 durch den Schmierstoffdruck von dem Überwachungskanal 40 abgehoben ist, kann Schmierstoff zwischen den sternförmigen Fortsätzen 41 nach außen strömen. In Fig. 2 ist weiter ersichtlich, dass der Zentralkanal 18 über radiale Durchgangsöffnungen 42 mit dem Zwischenraum 43 zwischen der Motorwelle 16 und der Abtriebswelle 17 verbunden ist, so dass der von dem Förderrad 19 geförderte Schmierstoff u.a. in diesen Zwischenraum 43 gefördert wird, wo er die Motorwelle 16 und damit den Läufer 15 von innen kühlen kann.

Das Untersetzungsgetriebe 12 ist als Kreisschubgetriebe oder Zyklogetriebe ausgebildet und weist zwei exzentrisch umlaufende Zahnräder oder Kurvenscheiben 44 auf, welche auf Exzentern 45 mittels Nadelkränzen 74 gelagert sind.

Die Exzenter 45 sind an der Motorwelle 16 ausgebildet. Bei einer Drehung der Motorwelle 16 werden somit die Zahnräder oder Kurvenscheiben 44 an einem Hohlrad 46 abgerollt. Hierbei kann an dem Zahnrad oder der Kurvenscheibe 44 eine Außenverzahnung ausgebildet sein, welche mit einer Innenverzahnung des Hohlrads 46 kämmt, oder es können an dem Zahnrad oder der Kurvenscheibe 44 Ausnehmungen und Vorsprünge ausgebildet sein, welche mit Stegen an dem Hohlrad 46 derart zusammenwirken, dass das Zahnrad oder die Kurvenscheibe 44 bei einer Rotation der Exzenter 45 an dem Hohlrad 46 abrollt.

Da bei einer vollständigen Umdrehung des Exzenters 45 das einzelne Zahnrad oder die einzelne Kurvenscheibe 44 einen Differenzwinkel gegenüber ihrer Ausgangsorientierung einnimmt, der einen Bruchteil eines Vollkreises beträgt, wird die schnelle Umdrehung der Motorwelle 16 in eine langsame Drehung der Abtriebswelle 17 umgesetzt.

Um dies zu erreichen, ist an der Abtriebswelle 17 ein Träger 47 drehfest angeordnet, welcher Mitnehmerbolzen 48 trägt.

Die Mitnehmerbolzen 48 greifen in jeweils eine Bohrung 49 an den Zahnrädern oder Kurvenscheiben 44 ein. Hierdurch werden die aus dem erwähnten Differenzwinkel resultierende langsame Drehbewegungen auf die Abtriebswelle 17 übertragen.

Im Inneren des Trägers 47 ist ein Versorgungskanal 50 ausgebildet, welcher aus dem Zentralkanal 18 gespeist wird und welcher die Lager 51 auf den Mitnehmerbolzen 48 mit Schmierstoff versorgt.

Es sei noch erwähnt, dass die Sammeldüsen 35 als nach Form und Eintrittsquerschnitt angepasste Sondenteile ausgebildet sind, um die Eintrittsmenge nach den Betriebsdaten, der Viskosität etc. zu bestimmen.

An dem Gehäuse 13 sind außenseitig gegenüber dem Ständer 14 und insbesondere im Bereich der Ständerwicklung 52 umlaufende Kühlrippen 53 ausgebildet, über welche der Ständer 14 entwärmt werden kann.

In Fig. 2 ist ferner ersichtlich, dass die zwei Zahnräder oder Kurvenscheiben 44 gegeneinander um 180° versetzt auf der Abtriebswelle 17 angeordnet sind, so dass sich die durch die exzentrische Anordnung gebildeten Unwuchten kompensieren.

In Fig. 2 ist der Schmierstofffluss des Schmierstoffkreislaufes durch Pfeile dargestellt.

Die Fig. 2 zeigt auch den elektrischen Anschluss des Elektromotors 11, der in diesem Beispiel mit einem innenliegenden Kurzschlussläufer als Läufer 15 und einem außenliegenden gewickelten Ständer 14 ausgeführt ist. Auf einem Zapfen 54 be- findet sich der mit dem Gehäuse 13 mitrotierte Schleifringkörper 55, welcher durch die Schleifbürsten 30, die paarweise diametral gegenüberstehen oder um 90° versetzt sind, kontaktiert wird. An einer Kontaktplatte 56 sind die Motorleitungen 57 angeschlossen, welche durch eine dichte Durchführung und die angedeuteten Nuten und Bohrungen an die Ständerwicklung 42 geführt sind.

Die in Fig. 3 ersichtlichen Förderarme 29 können axial gegeneinander versetzt angeordnet sein. Hierdurch kann vermieden werden, dass ein Förderarm 29 in der von dem vorauseilenden, anderen Förderarm 29 gezogenen Furche im Schmierstoffsumpf läuft . Bei dem Untersetzungsgetriebe 12 wird die Abtriebswelle 17 gegenüber der Motorwelle 16 mit entgegengesetztem Drehsinn angetrieben . Fig. 5 zeigt einen Axialschnitt eines weiteren erfindungsgemäßen Antriebs 7, wie er bei einer erfindungsgemäßen Dekanterzentrifuge 1 gemäß Fig. 1 eingesetzt werden kann.

Bei diesem Antrieb 7 sind funktionell und/oder konstruktiv gleiche Bauteile und Einzelheiten mit denselben Bezugszeichen wie bei Fig. 2 bis 4 bezeichnet und nicht noch einmal gesondert beschrieben .

Der Antrieb 7 gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von dem Antrieb 7 gemäß Fig. 2 bis 4 durch die Ausgestaltung des Elektromotors 11.

Bei dem Elektromotor 11 gemäß Fig. 5 sind die Permanentmagnete 58 in dem Läufer 15 unter der Außenoberfläche des Läufers 15 eingegraben angeordnet.

Fig. 6 zeigt in einem Radialschnitt, wie jeweils zwei Magnete 58 in einer V-förmigen Lage einen Pol 59 oder 60 mit gegensinniger Polarität und mit konzentriertem Magnetfluss bilden, der mit einer üblicherweise dreisträngigen Einzel zahnwicklung 52 auf den Zähnen 62 des Ständers 14 zusammen wirkt. Diese an sich bekannte hochpolige Ausführung ergibt besonders große Drehmomente bei einer hier bevorzugten geringen axialen Länge durch den Entfall von Wickelköpfen.

Fig. 8 zeigt einen Axialschnitt einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Antriebs 7 für die Extruderschnecke 3 aus Fig. 1. Bei Fig. 8 sind funktionell oder konstruktiv zu der Ausführungsform gemäß Fig. 2 gleichartige Bauteile oder Einzelheiten mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht noch einmal gesondert beschrieben. Die Ausführungen zu Fig. 2 gelten dementsprechend.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2 und Fig. 5 dadurch, dass das Hohlrad 46 des Untersetzungsgetriebes 12 nicht an dem Gehäuse 13, sondern über eine Trägerplatte 73 an der Abtriebswelle 17 festgelegt ist.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 unterscheidet sich weiter gegenüber den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch, dass der Träger 47 der Mitnehmberbolzen 48 nicht an der Abtriebswelle 17, sondern am Gehäuse 13 festgelegt ist.

Somit kann erreicht werden, dass die Motorwelle 16 und die Abtriebswelle 17 bei Betrieb gleichsinnig drehen.

Fig. 9 zeigt in einem Axialschnitt eine Lösung zur Unterstützung der Wärmeabgabe über die Außenseite des Gehäuses 13 von eigenständiger erfinderischer Bedeutung. Hierbei dreht das Gehäuse 13, welches den Elektromotor 11 aufnimmt, in Pfeilrichtung 63. Die Schutzhaube 31 mit dem Anschlusskabel 64 ist durch eine Drehmomentstütze 65, welche an dem Flansch 27 angreift, an dem Maschinengestell 66 raumfest festgehalten .

Eine zum Antrieb 7 und insbesondere dem Drehzentrum 61 exzentrische, das Gehäuse 13 umgebende Haube 67 weist Eintrittsschlitze auf, zwischen denen im Inneren der Haube 67 ein Strömungskanal 70 gebildet ist.

Durch die exzentrische Anordnung der Haube 67 wird im Bereich der Austrittsschlitze 69 eine Verengung oder Obstruktion des Strömungskanals 70 gebildet, durch welche eine im Strömungskanal 70 strömende Luft über die Austrittsschlitze 69 nach außen geleitet wird.

Zusätzliche, innenseitig an der Haube 67 ausgebildete, radial nach innen abstehende Leitbleche 71 verstärken diesen Effekt.

Durch die Rotation des Gehäuses 13 wird die im Strömungskanal 70 befindliche Luft mitgerissen und wegen der Verengung am Ende des Strömungskanals 70 aus den Austrittsschlitzen 69 gefördert.

Hierdurch entsteht ein Unterdruck, durch welchen neue Luft durch die Eintrittsschlitze 68 in den Strömungskanal 70 einströmt . Auf diese Weise wird durch die Eigenrotation des Gehäuses 13 eine kühlende Strömung erzeugt, ohne dass ein zusätzliches Gebläse vorhanden sein muss.

Bei der Dekanterzentrifuge 1 mit einer Zentrifugentrommel 2 und einer in der Zentrifugentrommel 2 drehbar gelagerten Extruderschnecke 3, wobei die Extruderschnecke 3 durch einen mit der Zentrifugentrommel 2 umlaufenden elektrischen Antrieb 7 angetrieben wird, wird vorgeschlagen, im Antriebsstrang zwischen einem Elektromotor 11 des Antriebs 7 und der Extruderschnecke 3 ein Förderrad 19 anzuordnen, mit welchem Schmierstoff von der Innenseite 20 eines Gehäuses 13 des Antriebs 7 durch eine Relativbewegung des Förderrads 19 gegen das Gehäuse 13 in einen Schmierstoffkreislauf zur Schmierung und Kühlung des Antriebs 7 gefördert wird, wobei das Förderrad 19 drehbar gleitend auf einer Welle 16, 17 des Abtriebstrangs gelagert ist und im Betrieb raumfest gehalten wird.