BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Schneckennabe, eine Zentrifugenschnecke und eine Vollmantelschneckenzentrifuge. Eine Schneckennabe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist beispielsweise aus der WO 2016/019944 Al bekannt.

Vollmantelschneckenzentrifugen sind durch eine Trommel mit geschlossenem bzw. vollem Mantel gekennzeichnet. Die Trommel wird mit hoher Drehzahl gedreht, wodurch ein sich in der Trommel befindliches mehrphasiges Gemisch in zumindest eine schwere Phase und eine leichte Phase getrennt werden kann. Die schwere Phase ist in der Regel eine feste Phase, die mittels einer Schnecke, d. h. einer Zentrifugenschnecke, aus der Trommel herausgefördert wird. Dazu ist die Schnecke in der Trommel relativ zu der Trommel drehbar gelagert und weist eine Schneckenwendel auf. Die Schneckenwendel ist um eine Schneckennabe angeordnet.

Die Schneckenwendel streicht entlang der Innenseite bzw. inneren Mantelfläche der Trommel und fördert somit das Gut der schweren Phase zu einem axialen Endbereich der Trommel. Am Ende der Trommel wird das Gut der schweren Phase beispielsweise aus einem Austragskonus heraus gefördert. Das zu klärende, mehrphasige Gemisch befindet sich also zwischen der Innenseite der Trommel und der Schneckennabe.

In bestimmten Vollmantelschneckenzentrifugen wird, insbesondere aus klärtechnischen Gründen, eine große Teichtiefe angestrebt. Zugleich ist die Teichtiefe aber durch den Durchmesser der Schneckennabe und sich dort ergebende Auftriebs- und Ablagerungseffekte des zu klärenden Gemisches bzw. der leichten Phase begrenzt.

Aus der eingangs genannten WO 2016/019944 Al ist eine Vollmantelschneckenzentrifuge mit einer Schneckennabe bekannt, die einen zylindrischen Abschnitt mit einer Gitterstruktur aufweist. An der Schneckennabe ist eine Schneckenwendel außen angeordnet. Die Gitterstruktur ist im Wesentlichen aus Längsstäben gebildet, sodass das zu klärende Medium durch Öffnungen zwischen den Längsstäben in den Trommelraum bzw. Trennraum fließen kann. Eine derartige Gitterstruktur, die lediglich aus Längsstäben gebildet ist, weist nachteilig eine unzureichende Torsionssteifigkeit auf. Ferner wirken im Betrieb auf die Längsstäbe hohe Fliehkräfte, sodass das Laufverhalten der Schneckennabe negativ beeinflusst wird. Zusätzlich stellen die Längsstäbe an deren Außenseite nur einen geringen Bereich bereit, um die Schneckenwendel mit der Gitterstruktur zu verschweißen.

Zur Erhöhung der Steifigkeit der Schneckennabe gemäß WO 2016/019944 Al, kommen Versteifungen in Form von Schrägstreben im Inneren des zylindrischen Abschnitts zum Einsatz. Die Schrägstreben können lediglich unter hohem Richt- und Schweißaufwand verbaut werden, wodurch die Gesamtkosten im Zusammenhang mit der Produktion der Schneckennabe erhöht sind. Da die Schrägstreben im Inneren des zylindrischen Abschnitts angeordnet sind, weist die Schneckennabe ferner eine verschlechterte Materialausnutzung auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Schneckennabe für eine Zentrifugenschnecke bereitzustellen, die durch einen verbesserten konstruktiven Aufbau eine erhöhte Steifigkeit und verbesserte Strömungseigenschaften aufweist sowie vereinfacht herzustellen ist. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Zentrifugenschnecke und eine Vollmantelschneckenzentrifuge anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf die Schneckennabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1 oder 15 gelöst. Hinsichtlich der Zentrifugenschnecke und der Vollmantelschneckenzentrifuge wird die vorstehend genannte Aufgabe jeweils durch den Gegenstand des Anspruchs 17 (Zentrifugenschnecke) und des Anspruchs 18 (Vollmantelschneckenzentrifuge) gelöst. Die Unteransprüche umfassen mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen.

Konkret wird die Aufgabe durch eine Schneckennabe für eine Zentrifugenschnecke gelöst, die sich entlang einer Längsachse erstreckt und wenigstens einen Längsabschnitt mit einer Öffnungsstruktur aufweist. Die Öffnungsstruktur ist durch eine Vielzahl von Stegelementen gebildet, die eine Vielzahl von Öffnungen für den Durchtritt eines Mediums begrenzen. Die Stegelemente sind bezogen auf die Längsachse am Längsabschnitt radial außen angeordnet und bilden einen Umfang des Längsabschnitts. Es bilden jeweils zwei Stegelemente ein Stegpaar, das wenigstens eine Öffnung begrenzt, wobei sich beide Stegelemente des Stegpaars in Längsrichtung und quer zur Längsrichtung erstrecken, oder sich jeweils ein erstes Stegelement des Stegpaars in Längsrichtung und ein zweites Stegelement des Stegpaars quer zur Längsrichtung erstreckt.

Bei dem Medium kann es sich beispielsweise um ein Zweiphasengemisch oder um ein Dreiphasengemisch handeln.

Die Öffnungsstruktur kann auch als offene Wandungsstruktur bezeichnet werden. Die Begrifflichkeiten „Öffnungsstruktur" und/oder „offene Wandungsstruktur" soll(en) verdeutlichen, dass die Wandungsstruktur im Längsabschnitt der Schneckennabe eine hohe Anzahl von Öffnungen und/oder eine insgesamt große Öffnungsfläche aufweist.

Unter einem Stegelement ist ein Volumenkörper zu verstehen, der sich im Wesentlichen entlang einer körpereigenen Längsachse bzw. Steglängsachse erstreckt.

Bei einer erfindungsgemäßen Variante der Schneckennabe erstrecken sich beide Stegelemente des Stegpaars in Längsrichtung und quer zur Längsrichtung. Mit anderen Worten erstrecken sich beide Stegelemente des Stegpaars in Bezug zur Längsrichtung schräg, insbesondere winkelig. Das jeweilige Stegelement ist somit derart angeordnet, dass die Längsachse des Stegelements in einem definierten Winkel zur Längsrichtung der Schneckennabe verläuft. Mit anderen Worten verlaufen die Stegelemente bei dieser Variante zur Längsachse der Schneckennabe nicht parallel.

Bei einer weiteren, insbesondere alternativen, erfindungsgemäßen Variante der Schneckennabe erstreckt sich ein erstes der beiden Stegelemente in Längsrichtung und ein zweites der beiden Stegelemente quer zur Längsrichtung. Mit anderen Worten erstreckt sich das erste Stegelement im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Schneckennabe und das zweite Stegelement quer zur Längsachse der Schneckennabe. Das zweite Stegelement kann dabei in Bezug zur Längsrichtung schräg, insbesondere winkelig angeordnet sein. Das zweite Stegelement verläuft in einem definierten Winkel zur Längsrichtung der Schneckennabe. Das zweite Stegelement verläuft bei dieser weiteren Variante zur Längsachse der Schneckennabe nicht parallel. Es ist möglich, dass sich das zweite Stegelement in Umfangsrichtung rechtwinkelig, insbesondere orthogonal, zur Längsachse der Schneckennabe erstreckt.

Der Längsabschnitt kann im Wesentlichen zylindrisch sein. Die beiden Stegelemente des Stegpaars können in Längsrichtung aufeinander zulaufend oder auseinanderlaufend angeordnet sein. Die Öffnungsstruktur ist aus einer Vielzahl von Stegelementen gebildet. Mit anderen Worten ist die Öffnungsstruktur aus einer Vielzahl von Stegpaaren gebildet. Die Stegelemente der Stegpaare können über die gesamte Steglänge den Umfang bilden. Vorzugsweise erstrecken sich die Stegelemente lediglich im Umfangsbereich des Längsabschnitts. Dadurch wird ein Innenraum des Längsabschnitts frei von Störobjekten gehalten, wodurch die Strömungseigenschaften im Bereich des Längsabschnitts und insbesondere im Bereich einer Einlaufzone für das zu klärende Medium verbessert werden.

Im Rahmen der Erfindung entspricht die Längsrichtung einer Richtung parallel zur Längsachse der Schneckennabe. Unter der Richtung quer zur Längsrichtung bzw. der Querrichtung ist eine Richtung entlang des Umfangs des Längsabschnitts quer zur Längsachse der Schneckennabe zu verstehen.

Die Erfindung hat verschiedene Vorteile. Da die Öffnungsstruktur des Längsabschnitts erfindungsgemäß aus einer Vielzahl von Stegelementen gebildet ist und eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, kann eine große Teichtiefe in einer zugehörigen Vollmantelschneckenzentrifuge gebildet werden.

Durch die Längs- und/oder Quererstreckung der Stegelemente der Öffnungsstruktur weist der Längsabschnitt und somit die Schneckennabe eine erhöhte Torsions- und Biegesteifigkeit auf. Dies ist besonders vorteilhaft beim Einsatz der Schneckennabe in einer Vollmantelschneckenzentrifuge mit großer Längserstreckung, da das Gesamtsystem dadurch eine erhöhte Steifigkeit aufweist. Ferner ist die erfindungsgemäße Schneckennabe durch die hohe Steifigkeit der Öffnungsstruktur mit einem vergrößerten Längen-/Durchmesserverhältnis realisierbar, da entstehende Unwuchten, insbesondere bei einem Zweirotorsystem, aufgrund der erhöhten Steifigkeit des Gesamtsystems geringere Auswirkungen auf das Laufverhalten und somit auf Maschinenschwingungen haben. Zusätzlich weist die erfindungsgemäße Schneckennabe im Betrieb bei auftretenden Kräften durch den Auftriebs- und Ablagerungseffekt des zu klärenden Mediums eine hohe Stabilität auf.

Des Weiteren entfallen durch die Erstreckung der Stegelemente in Längsrichtung und/oder in Querrichtung etwaige Versteifungselement bzw. Schrägstreben im Innenraum des Längsabschnitts. Die Schneckennabe weist ein reduziertes Gewicht auf, wodurch im Betrieb eine Fliehkraftbelastung verringert wird. Des Weiteren ist die Schneckennabe vereinfacht in der Herstellung, da ein aufwändiges Ausrichten und Schweißen der Versteifungselemente entfällt. Dies hat den weiteren Vorteil, dass ein Verzug beispielsweise durch das Schweißen, sowie innere Material- und Bauteilspannungen bei der Herstellung der Schneckennabe verringert werden. Fertigungstoleranzen können dadurch mit geringem Aufwand eingehalten werden. Des Weiteren wird vorteilhaft das Laufverhalten der Schneckennabe verbessert.

Durch den Entfall der Versteifungselemente wird insbesondere im Bereich einer Einlaufzone des Mediums ein ungehindertes Eintreten bzw. Eintauchen des Mediums in den Teich ermöglicht. Die erfindungsgemäße Schneckennabe weist somit verbesserte Strömungseigenschaften auf. Generell ist es möglich, dass der Längsabschnitt mit der Öffnungsstruktur im Betrieb zumindest teilweise in das Medium, insbesondere in den Teich, eintaucht. Der Längsabschnitt der Schneckennabe kann sich alternativ im Betrieb auch außerhalb des Teichs befinden. Mit anderen Worten kann die Schneckennabe mit dem Längsabschnitt auch nicht in den Teich eintauchen.

Die Öffnungsstruktur des Längsabschnitts ist erfindungsgemäß dahingegen optimiert, dass durch die Lage der Stegelemente bzw. Stegpaare im Umfangsbereich des Längsabschnitts ein möglichst hoher Anteil des Öffnungsstrukturquerschnitts maximal von der Längsachse, die die Drehachse der Schneckennabe bildet, beabstandet ist. Die Schneckennabe weist besonders im Bereich des Längsabschnitts ein hohes Flächenträgheitsmoment auf.

Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, dass die radial außen angeordneten Stegelemente für eine Schneckenwendel einen umlaufenden, insbesondere unterteilten, Auflagebereich bilden. Dadurch wird ein Verbinden der Schneckenwendel mit den Stegelementen bzw. der Öffnungsstruktur bspw. durch Schweißen ermöglicht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließen die Stegelemente des Stegpaars die Öffnung teilweise oder vollständig ein. Mit anderen Worten begrenzen die Stegelemente des Stegpaars die Öffnung teilweise oder vollständig. Die Stegelemente können zusammen eine Kontur des Stegpaars bilden, die zu einer Seite des Stegpaars hin offen ist. Bevorzugt bilden die beiden Stegelemente eine Kontur des Stegpaars, die in sich geschlossen ist. Dies hat den Vorteil, dass die einzelnen Stegpaare und somit der gesamte Längsabschnitt der Schneckennabe eine erhöhte Torsions- und Biegesteifigkeit aufweisen.

Vorzugsweise ist die Öffnung zwischen den beiden Stegelementen ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann jeweils ein Stegelement zweier benachbarter Stegpaare eine dazwischenliegende Öffnung teilweise oder vollständig begrenzen. Mit anderen Worten können innerhalb des Stegpaars sowie jeweils zwischen zwei Stegpaaren eine Öffnung für das Medium ausgebildet sein.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Stegelemente des Stegpaars voneinander getrennt oder miteinander einstückig, ausgebildet. Die Stegelemente können als einzelne Elemente ausgebildet sein. Dabei können die Stegelemente jeweils durch einen Einzelstab gebildet sein. Alternativ dazu kann das Stegpaar aus einem Stück gebildet sein. Die Stegelemente können aus einem Guss hergestellt sein. Mit anderen Worten sind die Stegelemente des Stegpaars stoffschlüssig miteinander verbunden. Das Stegpaar kann durch Feinguss einstückig ausgebildet sein. Alternativ können die Stegelemente des Stegpaars auch durch Schweißen miteinander einstückig verbunden sein. Durch die getrennte Ausgestaltung des Stegpaars ist eine Vielzahl von verschiedenen Formen und Stegpaargeometrien realisierbar. Dadurch wird eine Variantenvielfalt bei der Ausgestaltung der Schneckennabe erhöht. Die einstückige Ausgestaltung des Stegpaars hat den besonderen Vorteil, dass aus der in sich geschlossenen Kontur eine erhöhte Steifigkeit des Stegpaars resultiert.

Vorzugsweise sind die Stegelemente derart angeordnet, dass das Stegpaar dreieckförmig ausgebildet ist. Mit anderen Worten können die Stegelemente des Stegpaars ein Dreieck bilden. Das Dreieck kann offen oder geschlossen sein. Konkreter kann das Dreieck die Öffnung teilweise oder vollständig umschließen. Das Dreieck kann somit eine offene Kontur oder eine geschlossene Kontur aufweisen. Es ist möglich, dass die Stegelemente alternativ derart angeordnet sind, dass das Stegpaar eine Trapezform aufweist. Generell kann das Stegpaar auch zumindest teilweise kreisförmig, insbesondere bogenförmig ausgebildet sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Stegpaar eine Innenseite und eine Außenseite, die zur Öffnung hin jeweils einen Radius aufweisen, wobei der Radius der Innenseite größer als der Radius der Außenseite ist. Mit anderen Worten können das Stegpaar an der Außenseite und der Innenseite zur Öffnung hin abgerundet sein, wobei die Rundung an der Innenseite einen größeren Radius aufweist als die Rundung der Außenseite. Die Öffnung ist dabei zwischen den beiden Stegelementen des Stegpaars gebildet. Durch den großen Radius an der Innenseite des Stegpaars wird vorteilhaft ein Durchtritt des Mediums erleichtert, sodass im Betrieb eine Ablagerung des Mediums bzw. des Gemisches, beispielsweise des Zweiphasengemisches oder des Dreiphasengemisches, reduziert wird.

Die Innenseite des Stegpaars ist der Längsachse der Schneckennabe bzw. dem Innenraum des Längsabschnitts zugewandt. Die Außenseite des Stegpaars ist von der Längsachse bzw. dem Innenraum des Längsabschnitts abgewandt. Mit anderen Worten ist die Außenseite des Stegpaars im eingebauten Zustand der Schneckennabe der Innenseite der Trommel zugewandt.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Stegpaar an der Innenseite und an der Außenseite jeweils eine Fläche auf, wobei die Fläche an der Außenseite größer als die Fläche an der Innenseite ist. Konkret weist dabei jeweils ein Stegelement eine Fläche an der Innenseite und/oder der Außenseite auf. Die Fläche der Außenseite bildet vorzugsweise einen Teil des Umfangs bspw. zur Anlage einer Schneckenwendel. Die große Fläche der Außenseite hat den Vorteil, dass für die Befestigung einer Schneckenwendel ein möglichst großer Bereich zur Verfügung gestellt wird. Insbesondere lässt sich dadurch eine Schneckenwendel mit dem Stegpaar bzw. mit der Vielzahl von Stegpaaren erleichtert verschweißen.

Vorzugsweise sind die Innenseite und/oder die Außenseite des Stegpaars gewölbt, insbesondere gekrümmt, und/oder plan ausgebildet. Das Stegpaar kann nach innen gewölbt und/oder nach außen gewölbt ausgebildet sein. Mit anderen Worten können die Innenseite und/oder die Außenseite des Stegpaars konvex ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Stegpaar an der Außenseite nach außen gewölbt. Besonderes bevorzugt ist das Stegpaar derart nach außen gewölbt, dass eine Schneckenwendel an der Fläche der Außenseite flächig aufliegen kann. Alternativ oder zusätzlich kann das Stegpaar an der Innenseite und/oder an der Außenseite plan ausgebildet sein. Hierbei ist vorteilhaft, dass eine konstante, möglichst große Auflagefläche für eine verbesserte Anlage einer Schneckenwendel bzw. von Schneckenblättern bereitgestellt wird.

Weiter vorzugsweise weist das Stegpaar wenigstens zwei stirnseitige Verbindungsbereiche auf, durch die die Stegelemente stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Die stirnseitigen Verbindungsbereiche verbinden die beiden Stegelemente des Stegpaars an deren jeweiligen Enden miteinander. Die Verbindungsbereiche können Teil der Stegelemente sein, d.h. mit diesen einstückig ausgebildet sein. Vorteilhaft ergibt sich dadurch eine in sich geschlossene Kontur des Stegpaars, die die Öffnung umläuft.

Die stirnseitigen Verbindungsbereiche können in Längsrichtung einander gegenüber angeordnet sein. Die Verbindungsbereiche können unterschiedlich groß ausgebildet sein. Insbesondere bei der Ausbildung des Stegpaars als Dreieck verbindet ein erster Verbindungsbereich die Stegelemente am spitzen Ende des Dreiecks und ein zweiter Verbindungsbereich die Stegelemente am auseinanderlaufenden, insbesondere breiten, Ende des Dreiecks.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Verbindungsbereiche jeweils wenigstens eine Durchgangsöffnung auf, durch die das Stegpaar mit wenigstens einem Nabenelement, insbesondere einer Querscheibe, einer Lagerbüchse oder einem Schneckenkonus, oder einem weiteren Stegpaar verbunden ist. Die Durchgangsöffnung kann eine Bohrung sein. Vorzugsweise weist der erste Verbindungsbereich eine einzelne Durchgangsöffnung und/oder der zweite Verbindungsbereich wenigstens zwei Durchgangsöffnungen auf. Durch die Durchgangsöffnungen sind die Stegpaare auf einfache Weise verbindbar, um die Öffnungsstruktur des Längsabschnitts auszubilden.

Die Stegpaare können mit dem Nabenelement, insbesondere einer Querscheibe, einer Lagerbüchse oder einem Schneckenkonus, oder dem weiteren Stegpaar stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden sein. Konkret können die Stegpaare mit dem Nabenelement, insbesondere einer Querscheibe, einer Lagerbüchse oder einem Schneckenkonus, oder dem weiteren Stegpaar durch Schweißen und/oder durch Verschrauben verbunden sein. Bei der kraftschlüssigen Verbindung der Stegpaare, insbesondere durch Verschrauben, mit einem Nabenelement oder einem weiteren Stegpaar kann das jeweilige Stegpaar bspw. aufgrund von Verschleiß einfach und schnell gelöst und somit ausgetauscht werden. Ferner wird durch eine derartige Verbindung der Stegpaare ein modularer Aufbau der Öffnungsstruktur ermöglicht, wodurch die Schneckennabe in unterschiedlichen Baugrößen bzw. Baulängen einfach herstellbar ist.

Die Stegpaare können mit einem Verschleißschutz versehen sein. Dabei kann wenigstens eine metallische Schicht zumindest abschnittsweise an den Stegpaaren angeordnet sein. Beispielsweise kann die metallische Schicht auf das jeweilige Stegpaar, insbesondere auf die Innenseite und/oder Außenseite aufgeschweißt sein. Dadurch wird vorteilhaft eine Lebensdauer der einzelnen Stegpaare und somit der Schneckennabe erhöht.

Bevorzugt weisen die Stegelemente des Stegpaars zwischen den beiden Verbindungsbereichen jeweils einen Querschnitt auf, der in Längsrichtung bzw. entlang der Längsachse der Stegelemente im Wesentlichen konstant ist. Mit anderen Worten weisen die einzelnen Stegelemente über deren Länge zwischen den beiden Verbindungsbereichen einen unveränderten, insbesondere gleichen, Querschnitt auf. Der Querschnitt der Stegelemente kann kreisförmig, insbesondere kreisrund, oval und/oder elliptisch, und/oder eckig, insbesondere dreieckförmig, viereckförmig und/oder X-förmig, ausgebildet sein. Andere nicht genannte Querschnitte der Stegelemente sind möglich. Der Querschnitt der Stegelemente ist unter der Berücksichtigung einer hohen erforderlichen Steifigkeit bei geringst möglichen Materialeinsatz ausgebildet.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist der Längsabschnitt wenigstens ein Stegsegment auf, das durch mehrere Stegpaare gebildet ist, die in Längsrichtung der Schneckennabe und/oder quer zur Längsrichtung miteinander verbunden sind. Vorzugsweise sind die Stegpaare des Stegsegments in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Stegpaare können in Umfangsrichtung abwechselnd bspw. um 180 Grad gedreht angeordnet sein. Die Stegpaare sind dabei voneinander beabstandet.

Das Stegsegment kann ringförmig oder in Achsrichtung länglich ausgebildet sein. Die Stegpaare können in Umfangsrichtung durch einzelne Verbindungsstege miteinander verbunden sein. Es ist möglich, dass in Längsrichtung und/oder in Querrichtung benachbarte Stegpaare direkt oder indirekt miteinander verbunden sind. Durch Bildung von Stegsegmenten kann die Schneckennabe beliebig modular aufgebaut werden. Dadurch wird eine Variantenvielfalt der Schneckennabe maßgeblich erhöht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Längsabschnitt mehrere der Stegsegmente auf, die entlang der Längsachse angeordnet und durch dazwischenliegende Querscheiben miteinander verbunden sind, wobei die Stegpaare der Stegsegmente mit den Querscheiben gekoppelt sind. Die Stegpaare von zwei benachbarten Stegsegmenten können entgegengesetzt alternierend, insbesondere abwechselnd gedreht, angeordnet sein. Die Querscheiben können geschlossen, insbesondere frei von Durchgangsöffnungen, oder offen bzw. mit einer konzentrischen Bohrung ausgebildet sein. Durch die Querscheiben werden die Stegpaare axial abgestützt.

Generell kann die erfindungsgemäße Schneckennabe zusätzlich zum Längsabschnitt einen feststoffaustragsseitigen Abschnitt, der beispielsweise als konischer Abschnitt ausgebildet ist, und einen Lagerabschnitt aufweisen. Der Längsabschnitt ist hierbei zwischen dem feststoffaustragsseitigen Abschnitt und dem Lagerabschnitt angeordnet. Alle drei Abschnitte liegen auf einer gemeinsamen Längsachse, die auch die Drehachse der Schneckennabe bildet. Um die einzelnen Stegsegmente miteinander zu verbinden, sind die Querscheiben zwischen den Stegsegmenten angeordnet. Die einzelnen Stegpaare können dabei stirnseitig, insbesondere durch den jeweiligen Verbindungsbereich, mit der zugehörigen Querscheibe stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden sein. Durch den Aufbau des Längsabschnitts mittels Stegsegmenten wird, wie vorstehend beschrieben, ein modularer Aufbau der Schneckennabe ermöglicht und die Variantenvielfalt erhöht. Ferner sind derartige Stegsegmente bei Verschleißerscheinungen einfach und schnell austauschbar.

Ein nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft eine Schneckennabe für eine Zentrifugenschnecke, die sich entlang einer Längsachse erstreckt und wenigstens einen Längsabschnitt aufweist, der durch ein Rohr gebildet ist, wobei in dem Rohr, insbesondere in der Rohrwandung, eine Vielzahl von Öffnungen für den Durchtritt eines Mediums ausgebildet sind. Die Öffnungen weisen jeweils eine Längserstreckung auf, die vorzugsweise größer als eine Breite der jeweiligen Öffnung ist.

Gegenüber der eingangs genannten WO 2016/019944 Al hat die Schneckennabe gemäß dem weiteren Aspekt den Vorteil, dass diese einfach und kostengünstig herstellbar ist. Im Wesentlichen können die Öffnungen in der Rohrwandung durch eine mechanische Bearbeitung ausgebildet sein. Alternativ können die Öffnungen durch Laserschneiden gebildet sein. Hierbei ist vorteilhaft, dass ein Schweißaufwand bei der Herstellung erheblich reduziert ist und die Schneckennabe eine hohe Stabilität aufweist. Ferner wird aufgrund dieser Ausführungsform einer Schneckennabe eine große sowie durchgängige Auflagefläche bspw. für eine Schneckenwendel bereitgestellt. Dadurch wird vorteilhaft eine Automatisierung von nachfolgenden Arbeitsschritten bei der Herstellung der Schnecke bzw. der Zentrifugenschnecke ermöglicht.

Bei dem Medium kann es sich beispielsweise um ein Zweiphasengemisch oder um ein Dreiphasengemisch handeln.

Bei einer Ausführungsform des nebengeordneten Aspekts der Erfindung sind die Öffnungen in Umfangsrichtung spiralförmig bzw. helixförmig verteilt ausgebildet.

Aufgrund einer spiralförmigen bzw. helixförmigen Anordnung der Öffnungen werden dem Grunde nach zwei Spiralen bzw. Helices gebildet. Eine erste Spirale oder Helix weist die zueinander beabstandeten Öffnungen auf. Eine zweite Spirale oder Helix ist zwischen der ersten Spirale oder Helix ausgebildet und weist ein Rohrvollmaterial auf. Die zweite Spirale oder Helix dient insbesondere als Anlage- und/oder Befestigungsfläche für eine Schneckenwendel.

Der Längsabschnitt kann einstückig ausgebildet sein. Durch die einteilige Ausbildung treten lediglich geringe Spannungen auf. Hierbei sind vorteilhaft keine oder nur eine geringe Anzahl von Schweißnähten erforderlich, um den Längsabschnitt auszubilden. Dadurch wird ein Rundlauf der Schneckennabe verbessert.

Die Öffnungen können beispielsweise eine parallelogrammartige Form aufweisen.

Für alle erfindungsgemäßen Schneckennaben gilt, dass der beschriebene Längsabschnitt den vollständigen zylindrischen Längsabschnitt der Schneckennabe oder lediglich einen Abschnitt des zylindrischen Längsabschnitts betreffen kann.

Es ist beispielsweise möglich, dass der beschriebene Längsabschnitt mit der beschriebenen Öffnungsstruktur zwischen zwei weiteren Längsabschnitten mit einer geschlossenen Wandungsstruktur ausgebildet ist. Ebenfalls ist es möglich, dass der beschriebene Längsabschnitt mit der beschriebenen Öffnungsstruktur zwischen einem Abschnitt mit einer geschlossenen Wandungsstruktur und einem feststoffaustragsseitigen Abschnitt der Schneckennabe ausgebildet ist

Ein weiterer nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft eine Zentrifugenschnecke mit einer erfindungsgemäßen Schneckennabe und einer Schneckenwendel, die an der Schneckennabe umlaufend angeordnet ist.

Ein weiterer nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vollmantelschneckenzentrifuge mit einer Zentrifugenschnecke der vorstehend genannten Art und/oder einer erfindungsgemäßen Schneckennabe.

Hinsichtlich der Zentrifugenschnecke und der Vollmantelschneckenzentrifuge wird auf die im Zusammenhang mit der Schneckennabe erläuterten Vorteile verwiesen. Darüber hinaus können die Zentrifugenschnecke und/oder die Vollmantelschneckenzentrifuge alternativ oder zusätzlich einzelne oder eine Kombination mehrerer zuvor in Bezug auf die Schneckennabe genannter Merkmale aufweisen.

Es ist möglich, dass die erfindungsgemäße Schneckennabe und/oder die erfindungsgemäße Zentrifugenschnecke einen weiterentwickelten Einlaufbereich aufweist. Ein Einlaufrohr, das eine Einlaufrohröffnung aufweist, mündet in den Einlaufbereich, wobei zur Einlaufrohröffnung gegenüberliegend ein Prallelement, insbesondere eine Prallscheibe, mit einem Beschleunigungselement ausgebildet ist. Das Beschleunigungselement ist derart ausgebildet, dass ein auf das Beschleunigungselement auftreffendes Medium in Richtung von Öffnungen der Schneckennabe beschleunigbar ist. Bei den Öffnungen handelt es sich in diesem Fall um die aufgrund der Öffnungsstruktur gebildeten Öffnungen.

Da die Schneckennabe erfindungsgemäß zumindest abschnittsweise einen Längsabschnitt mit einer Öffnungsstruktur aufweist, kann eine große Teichtiefe in einer zugehörigen Vollmantelschneckenzentrifuge gebildet werden. Da der Einlaufbereich nicht wie im klassischen Sinne als Einlaufkammer mit entsprechenden massiven und größtenteils geschlossenen Wänden ausgebildet ist, sondern beispielsweise selbst aus einer Öffnungsstruktur der Schneckennabe gebildet wird, können die Öffnungen der Schneckennabe selbst als Öffnungen des Einlaufbereichs dienen.

Mit anderen Worten umfasst der Einlaufbereich einer Zentrifugenschnecke zumindest abschnittsweise ein Einlaufrohr, wobei zumindest der Abschnitt des Einlaufrohrs, der eine Einlaufrohröffnung aufweist, als Bestandteil des Einlaufbereichs der Zentrifugenschnecke ausgebildet ist. Das Prallelement ist vorzugsweise als Prallscheibe ausgebildet. Eine derartige Prallscheibe kann auch als Verschlussscheibe bezeichnet werden. Aufgrund des auf dem Prallelement ausgebildeten Beschleunigungselements kann eine Vorbeschleunigung des zu bearbeitenden Mediums erfolgen.

Das Beschleunigungselement weist vorzugsweise schräg zur Drehachse gestellte Prallflächen auf. Aufgrund des ausgebildeten Beschleunigungselements kann das auf das Prallelement bzw. das Beschleunigungselement auftreffende Medium relativ turbulenzarm schonend vorbeschleunigt werden. Die umgebende Geometrie mit der Öffnungsstruktur der Schneckennabe bzw. den Öffnungen der Schneckennabe und einer offenen Flüssigkeitsoberfläche kann das Medium ohnehin in Längs- und Umfangsrichtung schonender Aufnehmen als eine Rohrkonstruktion, die lediglich vereinzelte Zulauföffnungen aufweist. Mit dem Einfügen eines Beschleunigungselements wird jedoch der Geschwindigkeitsunterschied beim Auftreffen des Mediums nochmals in positiver Weise verringert.

Die Beschleunigung erfolgt in Richtung der Öffnungen der Schneckennabe. Erst dann tritt das Medium bei einer rotierenden Schneckennabe durch die Freiräume in den Trommelinnenraum bzw. Trennraum.

Aus dem Stand der Technik bekannte auftretende Turbulenzen in Zusammenhang mit dem in eine Einlaufkammer strömenden und anschließend in das Trommelinnere gelangenden Medienstroms, können erfindungsgemäß gedämpft und Energieverluste reduziert werden.

Die von standardmäßig ausgebildeten Einlaufkammern bekannten massiven Wandungen entfallen beim erfindungsgemäßen Einlaufbereich und werden beispielsweise vielmehr durch Längsstäbe und/oder Stegelemente und/oder Öffnungen und/oder Materialaussparungen gebildet.

Neben der verbesserten Vorbeschleunigung des zu bearbeitenden Mediums fördert der erfindungsgemäße Einlaufbereich eine bessere Einmischung von Zusatzstoffen. Bei diesen Zusatzstoffen kann es sich beispielsweise um Fällmittel oder Flockungsmittel handeln.

Die Größe bzw. die Durchtrittsfläche der Öffnungen wird vorzugsweise aufgrund des zwischen den Stegelementen oder den Öffnungskanten ausgebildeten Abständen bestimmt. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Größe bzw. die Durchtrittsfläche der Freiräume durch die Größe und Form von Längsschlitzen der Schneckennabe gebildet.

Das Beschleunigungselement ist im Wesentlichen als ein Vorsprung ausgebildet, der in Richtung der Einlaufrohröffnung weist. Es ist möglich, dass der Vorsprung auf einer Scheibe oder Platte angeordnet ist. Die Scheibe oder Platte kann plan oder gewölbt ausgebildet sein.

Der Vorsprung kann zusammen mit der Scheibe oder der Platte ein eigenständiges Bauteil bilden, das separat von dem Prallelement, insbesondere der Prallscheibe, hergestellt werden kann. Dies erleichtert beispielsweise eine nachträgliche Ausstattung eines Prallelements mit dem Beschleunigungselement.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass der Vorsprung direkt auf dem Prallelement, insbesondere der Prallscheiben, befestigt ist. Dies ermöglicht eine Materialeinsparung.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Beschleunigungselement Streben auf, die insbesondere kreuzförmig zueinander angeordnet sind. Es ist auch denkbar, dass mehrere Streben in einer Draufsicht auf das Beschleunigungselement eine Sternform bilden. In einer derartigen Ausführungsform der Erfindung wird der Vorsprung durch eine Anordnung von Streben gebildet.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass die Höhe der Streben in Richtung eines Kreuzungspunktes der Streben zunimmt. Als Höhe der Streben wird der relative Abstand zu dem Prallelement, insbesondere zu der Prallscheibe, oder - sofern ausgebildet - der relative Abstand zu der separaten Scheibe oder Platte, verstanden.

Vorzugsweise ist das Beschleunigungselement derart auf dem Prallelement angeordnet, dass ein Kreuzungspunkt und/oder eine höchste Stelle des Beschleunigungselements fluchtend zum Mittelpunkt des Prallelements, insbesondere der Prallscheibe, ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist der Kreuzungspunkt und/oder der höchste Punkt des Beschleunigungselements auf der Längsachse der Zentrifugenschnecke angeordnet.

In einer weiteren oder alternativen Ausführungsform der Erfindung kann das Beschleunigungselement als ein vom Prallelement abstehender in Richtung der Einlaufrohröffnung weisender Vorsprung ausgebildet sein. Dieser Vorsprung weist mehrere radiale Flanken auf. Als radiale Flanken sind derartige Flanken zu verstehen, die ausgehend von einem mittig angeordneten zentralen Punkt in Richtung des Prallelements verlaufen. Vorzugsweise sind die radialen Flanken in Umfangsrichtung des Vorsprungs gleichmäßig bzw. gleichmäßig beabstandet zueinander angeordnet.

Des Weiteren ist es möglich, dass zwischen den Flanken Kanäle ausgebildet sind, wobei die Kanäle einen drallförmigen Verlauf aufweisen können. Sofern ein Medium auf ein derartiges Beschleunigungselement trifft, wird das Medium entlang der Kanäle in Richtung des Prallelements sowie in Richtung der Freiräume abgelenkt und beschleunigt. Die Kanäle und/oder Flanken sind mit anderen Worten gleichmäßig über den Vorsprung verteilt.

Es ist möglich, dass das Beschleunigungselement als ein vom Prallelement abstehender in Richtung der Einlaufrohröffnung weisender Vorsprung ausgebildet ist, der mehrere, beispielsweise vier, schräg zur Längsachse des Einlaufbereichs angeordnete Prallflächen aufweist. Bei der Längsachse des Einlaufbereichs handelt es sich insbesondere um die Drehachse der Zentrifugenschnecke.

Die Prallflächen können beispielsweise derart zueinander angeordnet sein, dass der Vorsprung eine pyramidenartige Form aufweist. Die Pyramidenspitze kann insbesondere abgeflacht ausgebildet sein.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind am Prallelement, insbesondere an der Prallscheibe, mehrere die Schneckennabe stabilisierende Schrägstreben befestigt. Ein Ende der stabilisierenden Schrägstreben kann an dem Prallelement ausgebildet sein. Das weitere Ende kann beispielsweise an einer weiteren Querscheibe der Zentrifugenschnecke oder an einer Endscheibe einer Zentrifugenschnecke befestigt sein.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die erfindungsgemäße Schneckennabe und/oder die erfindungsgemäße Zentrifugenschnecke eine weiterentwickelte Querscheibe aufweisen.

Eine derartige Querscheibe ist derart ausgebildet, dass an mindestens 75 % aller vom Mittelpunkt zum Querscheibenumfang gedachten Kreislinien der Querscheibe zumindest abschnittsweise mindestens eine Öffnung ausgebildet ist. Bei den gedachten Kreislinien handelt es sich um alle Kreislinien die in der radialen Erstreckung zwischen dem Mittelpunkt zum Querscheibenumfang ausgebildet sein können.

Vorzugsweise ist in den theoretischen bzw. gedachten Ausbildung zwischen den Kreislinien lediglich ein Abstand von 5 mm, insbesondere von 2 mm, insbesondere von 1 mm, insbesondere von 0,5 mm, ausgebildet. Bei einer derartigen Betrachtung der Kreislinien ist der Abstand zwischen den Kreislinien vorzugsweise gleich groß ausgebildet.

Als Querscheibe einer Zentrifugenschnecke ist eine derartige Scheibe zu verstehen, die quer zur Längsachse der Schneckennabe ausgebildet ist.

Die Querscheibe dient zur Stabilisierung der Schneckennabe, die eine Öffnungsstruktur aufweist oder eine Vielzahl von Öffnungen aufweist. Eine Querscheibe kann auch als Stützscheibe bezeichnet werden.

Ausgehend vom Mittelpunkt in Richtung des Querscheibenumfanges weist die Querscheibe gedachte Kreislinien auf. An mindestens 75 % aller gedachten Kreislinien ist zumindest abschnittsweise eine Öffnung bzw. ein Abschnitt einer Öffnung ausgebildet.

Mit anderen Worten ist in mindestens 75 % des gesamten Durchmesserbereichs der Querscheibe zumindest abschnittsweise über den jeweiligen Durchmesser hinweg mindestens eine Öffnung oder mindestens ein Teilabschnitt einer Öffnung ausgebildet. Mit anderen Worten ist auf mindestens 75 % aller Durchmesser der Querscheibe zumindest abschnittsweise über den jeweiligen Durchmesser hinweg mindestens eine Öffnung oder mindestens ein Teilabschnitt einer Öffnung ausgebildet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in mindestens 85 % des gesamten Durchmesserbereichs der Querscheibe zumindest abschnittsweise über den jeweiligen Durchmesser hinweg mindestens eine Öffnung oder mindestens ein Teilabschnitt einer Öffnung ausgebildet. Mit anderen Worten ist auf mindestens 85 % aller Durchmesser der Querscheibe zumindest abschnittsweise über den jeweiligen Durchmesser hinweg mindestens eine Öffnung oder mindestens ein Teilabschnitt einer Öffnung ausgebildet. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in mindestens 90 % des gesamten Durchmesserbereichs der Querscheibe zumindest abschnittsweise über den jeweiligen Durchmesser hinweg mindestens eine Öffnung oder mindestens ein Teilabschnitt einer Öffnung ausgebildet. Mit anderen Worten ist auf mindestens 90 % aller Durchmesser der Querscheibe zumindest abschnittsweise über den jeweiligen Durchmesser hinweg mindestens eine Öffnung oder mindestens ein Teilabschnitt einer Öffnung ausgebildet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist über den gesamten Durchmesserbereich der Querscheibe zumindest abschnittsweise über den jeweiligen Durchmesser hinweg mindestens eine Öffnung oder mindestens ein Teilabschnitt einer Öffnung ausgebildet. Mit anderen Worten ist auf allen Durchmessern der Querscheibe zumindest abschnittsweise über den jeweiligen Durchmesser hinweg mindestens eine Öffnung oder mindestens ein Teilabschnitt einer Öffnung ausgebildet.

Eine derartige Ausbildung von Öffnungen über einen großen Teil des Durchmesserbereichs der Querscheibe hinweg, ermöglicht ein gutes Abströmen der Flüssigkeit bzw. des Zentrats im Bereich der Schneckennaben. Zugleich weist eine derartige Querscheibe eine ausreichende Steifigkeit auf, so dass die Querscheibe weiterhin eine gute Stabilisierung der Schneckennabe bewirkt.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann insbesondere ein Durchmesserbereich der Querscheibe, der eine zentrale mittige Öffnung der Querscheibe begrenzt ohne Öffnung(en) ausgebildet sein. Ein derartiger öffnungsfreier Abschnitt kann der zusätzlichen Stabilität der Querscheibe nutzen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind an allen gedachten Kreislinien der Querscheibe zumindest abschnittsweise eine Öffnung oder ein Abschnitt einer Öffnung ausgebildet. Mit anderen Worten ist besonders bevorzugt über den gesamten Durchmesserbereich der Querscheibe hinweg bezüglich jedes Durchmessers mindestens eine Öffnung oder mindestens ein Teilabschnitt einer Öffnung ausgebildet. Es ist möglich, die Querscheibe derart zu konstruieren, dass über den gesamten Durchmesserbereich der Querscheibe hinweg ein Abfließen der Flüssigkeit bzw. des Zentrats ermöglicht wird.

Vorzugsweise sind die Öffnungen der Querscheibe derart ausgebildet, dass diese Öffnungen unterschiedliche Geometrien und/oder Öffnungsgrößen und/oder Anordnungsmuster aufweisen.

Als Geometrie einer Öffnung ist die Form der Öffnung zu verstehen. Es ist möglich, dass die Querscheibe mehrere Öffnungen aufweist, die unterschiedliche Geometrien aufweisen.

Die Öffnungsgröße einer Öffnung betrifft mit anderen Worten die Öffnungsfläche. Durch die Öffnungsgröße hindurch kann die Flüssigkeit durch- und/oder abströmen. Es ist möglich, dass die Öffnungen hinsichtlich der Öffnungsgrößen unterschiedliche Ausmaße aufweisen.

Als Anordnungsmuster ist die Anordnung mehrerer Öffnungen zu verstehen, wobei mindestens zwei Öffnungen eine Öffnungsgruppe bilden, wobei mehrere Öffnungsgruppen über die Querscheibe verteilt angeordnet sein können. Des Weiteren ist es möglich, dass die Querscheibe eine Gruppe von Öffnungen aufweist, die mehrere gleichmäßig über die Querscheibe hinweg verteilte Öffnungen bilden. Vorzugsweise wird eine Gruppe von Öffnungen aus mehreren gleichartig ausgebildeten Öffnungen gebildet. Als gleichartige Öffnungen sind Öffnungen zu verstehen, die die gleiche Geometrie sowie die gleiche Querschnittsfläche aufweisen.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Querscheibe mehrere Öffnungen auf, die nockenförmig oder eiförmig oder ellipsenförmig ausgebildet sind. Vorzugsweise sind derartige Öffnungen paarweise angeordnet. Ein Paar derartiger Öffnungen bildet somit eine Öffnungsgruppe. Mehrere derartiger Öffnungsgruppen können wiederum gleichmäßig über die Querscheibe hinweg angeordnet sein.

Als nockenförmige Öffnung ist eine derartige Öffnung zu verstehen, die im Wesentlichen die Form, insbesondere die Querschnittsform, eines Nockens einer Nockenwelle aufweist. Insbesondere weist eine derartige Öffnung die Form eines steilen Nockens auf. Eine derartige Öffnung wird mit anderen Worten aus zwei Kreissegmenten gebildet, deren Radiusmittelpunkte auf einer gemeinsamen Spiegelachse der Öffnung liegen. Die Kreissegmente sind wiederum abschnittsweise durch Geraden miteinander verbunden.

Des Weiteren ist es möglich, dass die Öffnungen eiförmig oder ellipsenförmig ausgebildet sind. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind jeweils zwei derartiger Öffnungen derart zueinander angeordnet, dass diese eine Öffnungsgruppe bilden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind jeweils sechs Öffnungen nockenförmig oder eiförmig oder ellipsenförmig ausgebildet, wobei jeweils zwei Öffnungen eine Öffnungsgruppe bilden. Die somit drei gebildeten Öffnungsgruppen sind gleichmäßig in Umfangsrichtung auf der Querscheibe angeordnet.

Die Querscheibe kann des Weiteren ausgehend vom Querscheibenumfang mehrere Öffnungen aufweisen, die als Ausnehmungen des Querscheibenumfangs ausgebildet sind.

Diese Ausnehmungen sind vorzugsweise U-förmig ausgebildet.

Vorzugsweise sind derartige Ausnehmungen, insbesondere U-förmige Ausnehmungen, wiederum paarweise angeordnet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Querscheibe sechs derartiger Ausnehmungen, insbesondere sechs derartiger U-förmiger Ausnehmungen, auf. Zwei der Ausnehmungen bilden eine Öffnungsgruppe. Die somit drei gebildeten Öffnungsgruppen sind gleichmäßig in Umfangsrichtung auf der Querscheibe angeordnet. In Umfangsrichtung wechseln sich vorzugsweise jeweils eine Öffnungsgruppe, gebildet aus U-förmigen Ausnehmungen mit einer Öffnungsgruppe, gebildet aus nockenförmigen Öffnungen ab.

Vorzugsweise weisen die U-förmigen Ausnehmungen in Richtung des Mittelpunkts der Querscheibe eine derartige Länge auf, dass in radialer Erstreckung ausgehend vom Mittelpunkt zum Querscheibenumfang die U-förmigen Ausnehmungen zumindest abschnittsweise auf übereinstimmenden Kreislinien zu den Öffnungen liegen, die nockenförmig ausgebildet sind.

Des Weiteren ist es möglich, dass die Querscheibe mehrere Öffnungen aufweist, die kreisrund ausgebildet sind.

Vorzugsweise sind die kreisrund ausgebildeten Öffnungen paarweise angeordnet. Mit anderen Worten bilden zwei kreisrunde Öffnungen eine Öffnungsgruppe.

Wiederum vorzugsweise sind sechs kreisrund ausgebildete Öffnungen ausgebildet. Sechs derartige Öffnungen können drei Öffnungsgruppen mit kreisrunder Form bilden. Die Öffnungsgruppen sind wiederum gleichmäßig in Umfangsrichtung auf der Querscheibe angeordnet.

Des Weiteren ist es möglich, dass kreisrund ausgebildete Öffnungen als Einzelöffnungen, d.h. nicht als Öffnungsgruppen gruppiert angeordnet sind. Außerdem ist es möglich, dass die Querscheibe mehrere unterschiedliche Ausführungsformen von kreisrund ausgebildeten Öffnungen aufweist. Beispielsweise kann eine erste Art von kreisrund ausgebildeten Öffnungen als Öffnungsgruppen angeordnet sein. Eine zweite Art von kreisrund ausgebildeten Öffnungen kann jeweils als Einzelöffnung angeordnet sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind jeweils eine Öffnungsgruppe aus kreisrunden Öffnungen sowie eine Öffnungsgruppe, gebildet aus U-förmigen Ausnehmungen, in einem gleichen Kreissegment ausgebildet. Die Öffnungsgruppe mit kreisrunden Öffnungen ist dabei innenliegend ausgebildet, d. h. in Richtung des Mittelpunkts innenliegend ausgebildet.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Querscheibe aus sechs Kreissektoren gebildet, wobei jeweils drei Kreissektoren die Öffnungsgruppen mit nockenförmigen Öffnungen aufweisen und jeweils drei Kreissektoren jeweils eine Öffnungsgruppe, gebildet aus U-förmigen Ausnehmungen und eine Öffnungsgruppe, gebildet aus kreisrunden Öffnungen aufweisen. Die derart ausgebildeten Kreissektoren sind jeweils abwechselnd ausgebildet. Am Querscheibenumfang können, vorzugsweise im Wesentlichen halbkreisförmige, Ausnehmungen ausgebildet, die gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die, insbesondere halbkreisförmigen, können insbesondere zur Aufnahme von Stegelementen, die beispielsweise die Schneckennabenkonstruktion bilden, dienen.

Des Weiteren ist es möglich, dass die am Querscheibenumfang ausgebildeten Ausnehmungen eine derartige Form aufweisen, dass in die Ausnehmungen Stegelemente der Öffnungsstruktur der Schneckennabe eingreifen bzw. eingreifen können. Des Weiteren ist es möglich, dass die am Querscheibenumfang ausgebildeten Ausnehmungen eine derartige Form aufweisen, dass Rohrwandungsabschnitte der Schneckennabe in die Ausnehmungen eingreifen können.

Im Mittelpunkt der Querscheibe kann außerdem eine Öffnung ausgebildet sein.

Die Mittelpunkts-Öffnung kann eine Kreisform mit zusätzlich weiteren kreissegmentartigen Ausnehmungen, insbesondere drei kreissegmentartigen Ausnehmungen, aufweisen. Als kreissegmentartige Ausnehmung ist eine derartige Ausnehmung zu verstehen, die aus einem Kreissegment gebildet ist, wobei das Kreissegment die Teilfläche einer Kreisfläche ist, die von einem Kreisbogen und einer Kreissehne begrenzt wird.

Vorzugsweise sind die kreissegmentartigen Ausnehmungen, insbesondere die drei kreissegmentartigen Ausnehmungen, gleichmäßig in Umfangsrichtung um die Kreisform der derart gebildeten Mittelpunkts-Öffnung ausgebildet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass die kreissegmentartigen Ausnehmungen, insbesondere die drei kreissegmentartigen Ausnehmungen derart in der Querscheibe angeordnet sind, dass sich in Umfangsrichtung jeweils eine Öffnungsgruppe, die aus zwei kreisrund ausgebildeten Öffnungen gebildet wird, und eine kreissegmentartige Ausnehmung der Mittelpunkts-Öffnung abwechseln.

Vorzugsweise sind drei Öffnungsgruppen, die aus jeweils zwei kreisrund ausgebildeten Öffnungen gebildet werden sowie drei kreissegmentartige Ausnehmungen ausgebildet. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass mindestens eine gedachte Kreislinie der Querscheibe sowohl die kreissegmentartigen Ausnehmungen als auch die Öffnungsgruppen, die aus jeweils zwei kreisrund ausgebildeten Öffnungen gebildet werden, schneidet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können Öffnungen auch eine Rautenform und/oder eine Polygonform und/oder eine Spitzbogenform und/oder eine Dreieck- oder Viereckform mit zumindest teilweise gebogenen Seiten aufweisen.

Zwischen den einzelnen Öffnungen der Querscheibe ist das Material der Querscheibe ausgebildet. Dieses Material ist vorzugsweise aus Metall gebildet.

In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung weisen die Öffnungen eine derartige Größe auf und sind derart zueinander angeordnet, dass das Material der Querscheibe stegartig ausgebildet ist. Die Stege können gerade und/oder bogenförmig ausgebildet sein. Bei Ausbildung von Stegen wird ein besonders vorteilhaftes Verhältnis von Öffnungsgrößen in Relation zur verbleibendem Material der Querscheibe geschaffen.

Es ist möglich, dass in der Schneckennabe mehrere weiterentwickelte Querscheiben ausgebildet sind. Des Weiteren ist es möglich, dass die in einer Schneckennabe angeordneten Querscheiben unterschiedlich ausgebildet sind. Es ist möglich, dass mindestens eine der ausgebildeten Querscheiben eine weiterentwickelte Querscheibe ist, wohingegen die weiteren Querscheibe(n) eine andersartige Ausbildung aufweist/aufweisen. Insbesondere ist es möglich, unterschiedliche Abschnitte der Schneckennabe mit einer geschlossenen Querscheibe voneinander zu trennen. Vorzugsweise ist ein einem Übergangsbereich zum feststoffaustragsseitigen Abschnitt der Schneckennabe eine geschlossene Querscheibe ausgebildet.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet die Querscheibe unabhängig von der in der Trommel der

Vollmantelschneckenzentrifuge ausgebildeten Teichtiefe einen axialen Durchtritt für ein in einer/der Vollmantelschneckenzentrifuge erzeugtes Zentrat aus. Mit anderen Worten wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schneckennabe und/oder der erfindungsgemäßen Vollmantelschneckenzentrifuge, die eine weiterentwickelte Querscheibe aufweist/aufweisen, effektiv vermieden, dass der Feststoff in der Trommel derart angestaut wird, dass die standardmäßig am Querscheibenumfang ausgebildeten Öffnungen bzw. Ausnehmungen mit Feststoff verschlossen werden.

Vielmehr kann die Flüssigkeit/das Zentrat aufgrund der Ausbildung der Querscheibe frei abfließen. Erfindungsgemäß wird bei jeder Teichtiefe ein axialer Durchtritt für die Flüssigkeit/das Zentrat ermöglicht, ohne dass die Zentrifugenschnecke an Stabilität verliert.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die erfindungsgemäße Schneckennabe und/oder die erfindungsgemäße Zentrifugenschnecke eine weiterentwickelte Form am feststoffaustragsseitigen Abschnitt aufweisen. Konkret kann die erfindungsgemäße Schneckennabe und/oder die erfindungsgemäße Zentrifugenschnecke eine von einer einfachen Konusform abweichende zumindest teilweise geschlossene Form aufweisen.

Der feststoffaustragsseitige Abschnitt bildet vorzugsweise mindestens ein Ende der Schneckennabe. Der feststoffaustragsseitige Abschnitt kann, um in verschiedenen Anwendungsbereichen bzw. bei verschieden zu bearbeitenden Materialien einen verbesserten Feststoffaustrag sowie eine entsprechend verbesserte Beschaffenheit des Feststoffaustrages zu bewirken, eine von einer einfachen Konusform abweichende zumindest teilweise geschlossene Form aufweisen.

Als eine einfache Konusform ist eine derartige Form zu bezeichnen, die im Längsschnitt durch die Schneckennabe eine kegelstumpfförmige Form aufweist. Die kegelstumpfförmige Form wird aufgrund einer geschlossenen Mantelfläche gebildet.

Es ist möglich, dass der feststoffaustragsseitige Abschnitt als Zylinderabschnitt und/oder zylindrischer Rohrabschnitt ausgebildet ist. Als derartiger Zylinderabschnitt und/oder zylindrischer Rohrabschnitt ist insbesondere ein derartiger Abschnitt zu verstehen, der ein Rohr aufweist, wobei das Rohr beispielsweise mittels eines Verbindungsflansches an dem zylindrischen Längsabschnitt befestigt ist. Als ein Rohr wird im Folgenden ein derartiger Zylinderabschnitt bezeichnet der zumindest abschnittsweise hohl ausgebildet ist.

Mithilfe einer derartigen Ausführung eines feststoffaustragsseitigen Abschnittes der Schneckennabe kann eine derartige Schneckennabe und somit eine derartige Zentrifugenschnecke zur Verfügung gestellt werden, die besonders vorteilhaft zur Reduzierung von Engstellen in Richtung des Feststoffaustrages beiträgt. Derartige Engstellen sind bei einer Vollmantelschneckenzentrifuge bekannt. Diese sind im Bereich des Übergangs von einem zylindrischen Längsabschnitt zu einem Austragsabschnitt bekannt.

Die Trommel einer Vollmantelschneckenzentrifuge weist in diesem Abschnitt meist eine Konusform auf. Durch Ausbilden eines Zylinderabschnitts und/oder zylindrischen Rohrabschnittes wird im Bereich des Feststoffaustrages bzw. im Bereich des letzten Verweilweges des zu transportierenden Feststoffes im Bereich der Trommel ein vergrößertes Volumen zur Verfügung gestellt. Es folgt somit eine Reduzierung von bekannten Engstellen. Aufgrund dessen können hohe Feststofffrachten während der Bearbeitung eines zu trennenden Materiales bzw. Mediums in einer bestimmten zeitlichen Vorgabe transportiert werden.

Ein weiterer Vorteil bei der Ausbildung des feststoffaustragsseitigen Abschnittes als Zylinderabschnitt und/oder zylindrischer Rohrabschnitt besteht darin, dass der Feststoff in einer entspannten Form vorliegt. Dies trifft auch auf einen derartigen Feststoff zu, der während der Bearbeitung möglicherweise bereits komprimiert wurde. Ein derartig entspannter Feststoff bildet am Feststoffaustrag seltener Klumpen und liegt in einer rieselfähigen Form vor. Aufgrund der verringerten Kräfte, die auf den feststoffaustragsseitigen Abschnitt wirken, ist eine derartige Ausführungsform besonders verschleißarm.

Das Ausbilden eines zylindrischen Rohrabschnittes als feststoffaustragsseitigen Abschnitt eignet sich bei der Verarbeitung von Schlämmen mit hohem mineralischen Anteil. Auch die Verarbeitung von verschleißenden Medien kann mit einer derartigen Ausführungsform des feststoffaustragsseitigen Abschnitts besonders schonend durchgeführt werden. Da die Schneckennabe zusätzlich einen zylindrischen Längsabschnitt aufweist, der eine offene Wandungsstruktur bzw. eine Öffnungsstruktur aufweist, kann die Schneckennabe in einem Teich des in der Trommel umlaufenden, zu klärenden Gemisches eintauchen, wobei während des Eintauchens keine nachteiligen Effekte aufgrund von Auftriebskräften entstehen.

Mithilfe der erfindungsgemäßen Schneckennabe kann zum einen eine große Teichtiefe im Zusammenhang mit einer Vollmantelschneckenzentrifuge konstruiert werden, wobei gleichzeitig Verbesserungen im Bereich des Feststoffaustrages erzielt werden.

Es ist möglich, dass der Zylinderabschnitt und/oder zylindrische Rohrabschnitt derart gestuft ausgebildet ist, dass der Zylinderabschnitt und/oder der zylindrische Rohrabschnitt in Längsrichtung der Schneckennabe mindestens zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist.

Mithilfe einer derartigen Stufenform kann eine nochmals verbesserte Reduzierung hinsichtlich der nichtgewünschten Ausbildung von Engstellen erzielt werden. Gleichzeitig kann auch der zu transportierende und auszutragende Feststoff noch weiter entspannt werden.

Die mindestens zwei Abschnitte des Zylinderabschnitts und/oder des zylindrischen Rohrabschnittes sind vorzugsweise derart angeordnet, dass der Abschnitt mit geringerem bzw. geringstem Durchmesser weiter von dem zylindrischen Längsabschnitt beabstandet ausgebildet ist, als der Abschnitt des Zylinderabschnitts und/oder des zylindrischen Rohrabschnittes mit größerem bzw. größtem Durchmesser. Die stufenförmige Ausbildung des Zylinderabschnitts und/oder des zylindrischen Rohrabschnittes verläuft vorzugsweise derart, dass in Richtung der zum feststoffaustragsseitigen Abschnitt zugehörige Stirnseite der Schneckennabe die Durchmesser der Abschnitte stufenweise reduziert werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass der feststoffaustragsseitige Abschnitt eine Doppelkegelstumpf-Form aufweist.

Die Doppelkegelstumpf-Form ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die gedachten Grundflächen von zwei Kegelstümpfen aneinander liegen. Die Doppelkegelstumpf-Form ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der größte Durchmesser der Doppelkegelstumpf-Form weder an einem Verbindungsabschnitt zum zylindrischen Längsabschnitt noch an einer dem feststoffaustragsseitigen Abschnitt zugeordneten Stirnseite der Schneckennabe ausgebildet ist.

Eine erste Deckfläche eines ersten Kegelstumpfes der Doppelkegelstumpf-Form ist in einem Verbindungsabschnitt und/oder einem Übergangsbereich zum zylindrischen Längsabschnitt der Schneckennabe angeordnet.

Eine zweite Deckfläche eines zweiten Kegelstumpfes der Doppelkegelstumpf-Form ist an der dem feststoffaustragsseitigen Abschnitt zugeordneten Stirnfläche oder in Richtung dieser Stirnfläche weisend ausgebildet.

Es ist möglich, dass die die Doppelkegelstumpf-Form bildenden Kegelstümpfe die gleiche Höhe aufweisen. Bei einer derartigen Ausführungsform der Erfindung ist die Doppelkegelstumpf-Form achssymmetrisch ausgebildet. Die Symmetrieachse wird im Bereich der aufeinanderliegenden Grundflächen der beiden Kegelstümpfe gebildet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die die Doppelkegelstumpf-Form bildenden Kegelstümpfe unterschiedliche Höhen auf. Vorzugsweise weist der Kegelstumpf, der am zylindrischen Längsabschnitt angrenzend ausgebildet ist, eine geringere Höhe auf als der zweite Kegelstumpf, der in Richtung der Stirnfläche der Schneckennabe weist.

Mithilfe der Ausbildung des feststoffaustragsseitigen Abschnittes in Form eines Doppelkegelstumpfes können Feinstoffe von zu bearbeitenden und phasenmäßig bereits getrennten Materialien nochmals besser getrennt werden.

Aufgrund der Ausbildung der Doppelkegelstumpf-Form können zudem derartige Zentrifugenschnecken ausgebildet werden, die eine geringere Schneckenwendelhöhe und/oder eine geringere Stauscheibenhöhe aufweisen. Diesbezüglich kann also Material im Zusammenhang mit der Schneckenwendel sowie im Zusammenhang mit etwaig auszubildenden Stauscheiben eingespart werden. Zusätzlich sind die genannten Bauteile einer Zentrifugenschnecken bzw. einer Vollmantelschneckenzentrifuge, nämlich eine Schneckenwendel und/oder eine Stauscheibe, weniger stark belastet als dies im Zusammenhang mit der Ausbildung von einfachen Konusformen im Bereich des feststoffaustragsseitigen Abschnittes der Fall ist.

Bei Ausbildung einer Schneckennabe mit einer Doppelkegelstumpf-Form im Bereich des feststoffaustragsseitigen Abschnittes ist des Weiteren ein ruhigeres und stabileres Laufverhalten einer entsprechenden Vollmantelschneckenzentrifuge festzustellen.

Aufgrund der Ausbildung einer Doppelkegelstumpf-Form verringert sich der Abstand zwischen der Schnecke und der Trommel der

Vollmantelschneckenzentrifuge. Dies drückt den Feststoff beispielsweise gegen eine Stauscheibe und erhöht eine Presswirkung. Eine abgetrennte Flüssigkeit, insbesondere ein abgetrenntes Wasser, kann aufgrund dieser Konstruktion entlang der Schnecke drucklos abfließen.

Es sei angemerkt, dass sämtliche Merkmale, die in den Anmeldungsunterlagen, und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen, genannt sind, trotz des vorgenommenen formalen Rückbezugs auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche, auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll.

Dies betrifft insbesondere Kombinationen der unterschiedlichen Ausführungsformen der Schneckennaben mit weiteren konstruktiven Details wie einer Querscheiben und/oder einem Einlaufbereich und/oder einer speziellen Formgebung des feststoffaustragsseitigen Abschnittes der Schneckennabe.

Die Erfindung wird nachstehend mit weiteren Einzelheiten unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die dargestellten Ausführungsformen stellen Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Schneckennabe ausgestaltet sein kann.

In diesen zeigen, Fig. 1 einen Längsschnitt einer Vollmantelschneckenzentrifuge nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Schneckennabe nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Schneckennabe nach einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 eine perspektivische Draufsicht eines der Stegpaare der Schneckennabe gemäß Fig. 3;

Fig. 5 eine perspektivische Unteransicht des Stegpaars gemäß Fig. 4;

Fig. 6a-6d mehrere Querschnitte des Stegpaars gemäß Fig. 4 und 5;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Längsabschnitts einer Schneckennabe nach einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 8 einen Längsschnitt durch den Längsabschnitt der Schneckennabe gemäß Fig. 7;

Fig. 9 einen Querschnitt durch den Längsabschnitt der Schneckennabe gemäß Fig. 7 und 8; und

Fig. 10 eine Detailansicht einer der Öffnungen des Längsabschnitts der Schneckennabe gemäß Fig. 7 bis 9.

Im Folgenden werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.

In Fig. 1 ist eine Vollmantelschneckenzentrifuge 10 nach dem Stand der Technik dargestellt. Nachfolgend wird anhand Fig. 1 als Beispiel der grundlegende Aufbau sowie die grundlegende Funktion einer Vollmantelschneckenzentrifuge 10 erläutert, in der eine erfindungsgemäße Schneckennabe 70 zum Einsatz kommen kann. Auf die Schneckennabe 70 wird später näher eingegangen.

Die Vollmantelschneckenzentrifuge 10 gemäß Fig. 1 erstreckt sich im Wesentlichen längs einer waagrechten Längsachse 12 und weist ein Außengehäuse 14 auf, in dem eine Trommel 16 um die Längsachse 12 drehbar gelagert ist. Durch Drehen der Trommel 16 mit hoher Drehzahl kann in dieser eine Zentrifugalkraft erzeugt werden, mittels der ein zu klärendes Gut in eine schwere und eine leichte Phase getrennt werden kann. Die Trommel 16 ist dazu an einem ersten Trommellager 18 und einem zweiten Trommellager 20 abgestützt.

An der Trommel 16 ist ein Einlass 22 für das zu klärende Gut sowie ein Auslass 24 für die schwere Phase und ein Auslass 26 für die leichte Phase ausgebildet.

Zum Drehen der Trommel 16 ist ein Antrieb 28 ausgebildet.

Der Auslass 26 wirkt als ein Überlauf für die sich radial innen in der Trommel befindende leichte Phase, so dass diese dort selbsttätig austritt, sofern in der Trommel 16 ein vorbestimmter Pegel, die sogenannte Teichtiefe 52, erreicht ist.

Damit die sich radial außen in der Trommel 16 befindende schwere Phase aus der Trommel 16 ausgetragen werden kann, ist in der Trommel 16 eine Zentrifugenschnecke 30 vorgesehen. Die Zentrifugenschnecke 30 wird mittels des Antriebs 28 relativ zur Trommel 16 gedreht. Dadurch wird das Material der schweren Phase längs eines an der Trommel 16 ausgebildeten Konus nach radial innen und damit zum Auslass 24 ausgetragen.

Die Zentrifugenschnecke 30 ist dazu mit einer sich längs zur Längsachse 12 erstreckenden Schneckennabe 32 gestaltet, die radial außen von einer Schneckenwendel 34 umgeben ist. Die Schneckennabe 32 dient also dazu, die Schneckenwendel 34 in radialer Richtung abzustützen, Drehmoment vom Antrieb 28 auf die Schneckenwendel 34 zu übertragen und dabei insbesondere Zugkräfte und Schubkräfte aufzunehmen. Die Schneckennabe 32 weist einen Längsabschnitt 36 mit einer Gitterstruktur 56 aus Längsstäben 58, Schrägstreben 64 und Querscheiben 60 gestaltet. Der Längsabschnitt 36 ist zylindrisch ausgebildet. Die Längsstäbe 58 sind über den Umfang der Schneckennabe 32 hinweg in deren Längsrichtung, also parallel zur Längsachse 12 in gleichmäßigen Abständen verteilt angeordnet.

Im konischen Abschnitt 38 ist die Schneckennabe 32 mit einer Mantelfläche 44 ausgebildet. Die Mantelfläche 44 ist im Wesentlichen geschlossen und insbesondere mittels eines Bleches bzw. einer Rohrfläche gestaltet. Die Zentrifugenschnecke 30 ist mittels eines ersten Schneckenlagers 40 und eines zweiten Schneckenlagers 42 drehbar gelagert.

In Fig. 1 ist des Weiteren ein Einlaufrohr 46 zu erkennen. Durch dieses Einlaufrohr 46 gelangt das zu trennende Medium in die

Vollmantelschneckenzentrifuge 10. Das Einlaufrohr 46 dient zum Zuführen von zu klärendem Gut zentral in einen Einlaufbereich 48 ins Innere der Schneckennabe 32.

Gemäß Fig. 2 und Fig. 3 ist jeweils eine Schneckennabe 70 nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Schneckennabe 70 gemäß den zwei erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen gezeigt in Fig. 2 und Fig. 3 sind in der in Fig. 1 gezeigten Vollmantelschneckenzentrifuge 10 einsetzbar. In diesem Fall ersetzen die Schneckennaben 70, die in Fig. 1 dargestellte Schneckennabe 32. Alternativ können die Schneckennaben 70 gemäß Fig. 2 und 3 in anderen nicht dargestellten Schneckenzentrifugen eingesetzt werden.

Die Schneckennabe 70 gemäß den Fig. 2 und 3 erstreckt sich entlang einer Längsachse und umfasst einen konischen Längsabschnitt 71, einen zylindrischen Längsabschnitt 72 und einen Lagerabschnitt 73. Die Abschnitte 71, 72, 73 weisen die Längsachse als gemeinsame Achse auf. Der konische Längsabschnitt 71 entspricht dem vorstehend beschriebenen konischen Abschnitt 38 der Schneckennabe 32 gemäß Fig. 1. Der Lagerabschnitt 73 dient zur Aufnahme eines Lagers, insbesondere des vorstehend beschriebenen Schneckenlagers 42, um die Schneckennabe 70 drehbar zu lagern. Es ist möglich, dass der Längsabschnitt 71 in weiteren Ausführungsformen der Erfindung eine von der einfachen Konusform abweichende zumindest teilweise geschlossene Form aufweist. Der Längsabschnitt 71 kann beispielsweise als Zylinderabschnitt und/oder zylindrischer Rohrabschnitt ausgebildet sein. Des Weiteren ist es möglich, dass der Längsabschnitt 71 eine Doppelkegelstumpf-Form aufweist. Der zylindrische Längsabschnitt 72 der Schneckennabe gemäß Fig. 2 und 3 ist in Längsrichtung zwischen dem konischen Längsabschnitt 71 und dem Lagerabschnitt 73 angeordnet. Die Abschnitte 71, 72, 73 sind fest miteinander verbunden.

Der zylindrische Längsabschnitt 72 wird nachfolgend der Einfachheit halber lediglich als Längsabschnitt 72 bezeichnet. Der Längsabschnitt 72 weist eine Öffnungsstruktur 74 auf, die durch eine Vielzahl von Stegelementen 75 und mehreren Querscheiben 76 gebildet ist.

Die Querscheiben 76 gemäß Fig. 2 und 3 weisen eine zentrale Durchgangsöffnung 76' auf. Ferner ist in Fig. 2 und Fig. 3 gut erkennbar, dass die Öffnungsstruktur 75 eine Vielzahl von Öffnungen 77 für den Durchtritt eines zu trennenden bzw. zu klärenden Mediums, insbesondere eines Zweiphasengemischs oder eines Dreiphasengemisches, aufweist. Durch die Öffnungen 77 ist ein Innenraum 79 des Längsabschnitts 72 im eingebauten Zustand der Schneckennabe 70 mit einem nicht dargestellten Trommelinnenraum fluidverbunden. Die Öffnungen 77 sind zwischen den Stegelementen 75 ausgebildet.

Der Längsabschnitt 72 ist durch mehrere axial angeordnete Stegsegmente 80 gebildet, insbesondere zusammengesetzt. Die Stegsegmente 80 umfassen dabei mehrere der Stegelemente 75 und mehrere der Öffnungen 77, die durch die Stegelemente 75 und wenigstens eine Querscheibe 76 begrenzt sind. Die Querscheiben 76 sind zur axialen Verbindung der einzelnen Stegsegmente 80 vorgesehen. Ferner dienen die Querscheiben 76 zur Stabilisierung des Längsabschnitts 72.

Die Stegelemente 75 sind in Bezug auf die Längsachse der Schneckennabe 70 radial außen angeordnet derart, dass die Stegelemente 75 einen Umfang des Längsabschnitts 72 bilden. Die Stegelemente 75 sind jeweils zu Stegpaaren 81 zusammengefasst. Mit anderen Worten bilden jeweils zwei Stegelemente 75 ein Stegpaar 81. Das jeweilige Stegsegment 80 weist somit mehrere Stegpaare 81 auf. Die Stegpaare 81 sind in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet. Dabei sind die Stegpaare 81 in Umfangsrichtung abwechselnd um ca. 180 Grad gedreht angeordnet. Konkret sind jeweils zwei benachbarte Stegpaare 81 um ca. 180 Grad gedreht angeordnet. Gemäß Fig. 2 und 3 erstrecken sich die beiden Stegelemente 75 des jeweiligen Stegpaars 81 in Längsrichtung und quer zur Längsrichtung der Schneckennabe 70. Mit anderen Worten sind die beiden Stegelemente 75 des Stegpaars 81 in Bezug auf die Längsachse der Schneckennabe 70 schrägliegend angeordnet. Die Stegelemente 75 laufen in Längsrichtung an einem ersten Ende 82 des Stegpaars 81 aufeinander zu. An einem zweiten Ende 83 des Stegpaars 81 sind die beiden Stegelemente 75 in Querrichtung, insbesondere Umfangsrichtung, voneinander beabstandet. Im Wesentlichen ist das Stegpaar 81 dreieckförmig ausgebildet.

Bei der Schneckennabe 70 gemäß Fig. 2 sind die Stegpaare 81 der einzelnen Stegsegmente 80 an der dazwischenliegenden Querscheibe 76 axial direkt gegenüber angeordnet. Dabei sind jeweils die ersten Enden 82 an der jeweiligen Querscheibe 76 oder die zweiten Enden 83 an der Querscheibe 76 axial gegenüber angeordnet. In Längsrichtung des Längsabschnitts 72 sind die Stegpaare 81 der Stegsegmente 80 entgegengesetzt alternierend, d.h. abwechselnd, insbesondere um 180 Grad, gedreht angeordnet.

Gemäß Fig. 2 sind die Stegelemente 75 jeweils durch separate Einzelstäbe 91 gebildet, die am ersten Ende 82 des Stegpaars 81 in Kontakt stehen. Die Stegelemente 75 der Stegpaare 81 am ersten Ende 82 miteinander verbunden.

Die beiden Stegelemente 75 können stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sein. Die beiden Stegelemente 81 können durch Schweißen und/oder Verschrauben miteinander verbunden sein.

Die Öffnung 77 ist im Bereich des ersten Endes 82 des Stegpaars 81 durch die Stegelemente 75 begrenzt. Das erste Ende 82 bildet ein spitzes Ende des Stegpaars 81. Am gegenüberliegenden zweiten Ende 83 des Stegpaars 81 ist die Öffnung 77 durch die Querscheibe 76 begrenzt. Das Stegpaar 81 gemäß Fig. 2 ist somit zur Querscheibe 76 hin offen ausgebildet. Mit anderen Worten umschließt das Stegpaar 81 die Öffnung lediglich teilweise.

Wie in Fig. 2 angedeutet, weisen die Stegelemente 75 des jeweiligen Stegpaars 81 einen kreisrunden Querschnitt auf. Es ist auch möglich, dass die Stegelemente 75 alternativ einen eckigen, insbesondere viereckigen, dreieckigen oder trapezförmigen, und/oder einen ovalen Querschnitt aufweisen. Im Unterschied zur Schneckennabe 70 gemäß Fig. 2 weist die Schneckennabe 70 gemäß Fig. 3 Stegpaare 81 auf, die durch einstückig miteinander ausgebildete Stegelemente 75 gebildet sind. Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Schneckennabe 70 gemäß Fig. 3 anhand der Fig. 3 bis 6d näher beschrieben.

Die Stegpaare 81 des Längsabschnitts 72 der Schneckennabe 70 gemäß Fig. 3 bilden einen geschlossenen Volumenkörper bzw. eine geschlossene Kontur, der/die die Öffnung 77 vollständig umschließt. Die Stegpaare 81 sind durch Gießen, insbesondere Feinguss, gebildet. Mit anderen Worten sind die Stegpaare 81 aus einem Stück hergestellt. Alternativ können die Stegpaare 81 auch durch einen Zerspanungsprozess gebildet werden.

Die Stegpaare 81 sind dreieckförmig ausgebildet. Das jeweilige Stegpaar 81 weist zwei stirnseitige Verbindungsbereiche 84, 85 auf, die die beiden Stegelemente 75 des Stegpaars 81 stoffschlüssig miteinander verbinden. Dabei ist ein erster stirnseitiger Verbindungbereich 84 am ersten, insbesondere spitz zulaufenden, Ende 82 des Stegpaares 81 ausgebildet und ein zweiter stirnseitiger Verbindungsbereich 85 am zweiten, insbesondere breiten, Ende 83 des Stegpaares 81 ausgebildet. Die Verbindungsbereiche 84, 85 verbinden die Stegelemente 75 quer zur Längsachse der Schneckennabe 70. Die Verbindungsbereiche 84, 85 weisen an der jeweiligen Stirnseite eine Anlagefläche 84', 85' zur Anlage an die Querscheiben 76 auf. Die Verbindungsbereiche 84, 85 sind in den Fig. 4 und 5 gut ersichtlich.

Gemäß Fig. 4 und 5 ist gezeigt, dass der erste Verbindungsbereich 84 eine einzelne Durchgangsöffnung 86 aufweist und der zweite Verbindungsbereich 85 zwei Durchgangsöffnungen 86 umfasst. Die Durchgangsöffnungen 86 sind in Längsrichtung der Schneckennabe 70 ausgebildet. Die Durchgangsöffnungen 86 sind jeweils durch eine Bohrung gebildet. Das jeweilige Stegpaar 81 ist mittels Befestigungsmittel, insbesondere Schrauben und/oder Bolzen, mit der jeweils angrenzenden Querscheibe 76 verbunden. Alternativ oder zusätzlich kann das jeweilige Stegpaar 81 stoffschlüssig, bspw. durch Schweißen, mit der angrenzenden Querscheibe 76 verbunden sein.

Das jeweilige Stegpaar 81 weist eine Innenseite 87 und eine Außenseite 88 auf. Die Innenseite 87 ist der Längsachse der Schneckennabe 70 zugewandt. Die Außenseite 88 ist von der Längsachse der Schneckennabe 70 abgewandt bzw. in einer Einbausituation zu einer Trommelinnenfläche zugewandt. Mit anderen Worten ist die Innenseite 87 am Stegpaar 81 radial innen ausgebildet und die Außenseite 88 am Stegpaar 81 radial außen ausgebildet. Die beiden Seiten 87, 88 sind am Stegpaar 81 einander gegenüberliegend ausgebildet.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Draufsicht des Stegpaars 81 der Schneckennabe gemäß Fig. 3. In Fig. 4 ist dabei die Außenseite 88 des Stegpaars 81 zu sehen.

Die Außenseite 88 weist ein Fläche 88' zur Auflage einer Schneckenwendel auf. Die Fläche 88' bildet einen Teil des Umfangs des Längsabschnitts 72. Die Fläche 88' ist größer als eine Fläche 87' der Innenseite 87 des Stegpaars 81, wie in Fig.

5 ersichtlich ist. An der Innenseite 87 und an der Außenseite 88 ist zur Öffnung 77 hin jeweils eine umlaufende Rundung ausgebildet. Die Rundungen weisen jeweils einen unterschiedlichen Radius 89, 90 auf.

Der Radius 89 der Innenseite 87 ist größer als der Radius 90 der Außenseite 88. Mit anderen Worten ist die Rundung an der Innenseite 87 zur Öffnung 77 hin größer ausgebildet als die Rundung an der Außenseite 88. Die Innenseite 87 und die Außenseite 88 sind zur Öffnung 77 hin umlaufend abgerundet. Mit anderen Worten ist der Radius 89 der Innenseite 87 und der Radius 90 der Außenseite 88 die Öffnung 77 umlaufend ausgebildet. Wie in den Fig. 4 bis 6d erkennbar ist, weist das Stegpaar 81 an den Stegelementen 75 auch auf der von der Öffnung 77 abgewandten Seite einen Radius bzw. eine Rundung auf.

Wie in den Fig. 6a bis 6d gut zu erkennen, sind die Innenseite 87 und die Außenseite 88 des jeweiligen Stegpaars 81 konvex ausgebildet. Mit anderen Worten sind die Innenseite 87 und die Außenseite 88 gewölbt. Es ist alternativ oder zusätzlich auch möglich, dass die Innenseite 87 und die Außenseite 88 zumindest abschnittsweise plan ausgebildet sein können.

In den Fig. 6a bis 6d sind Querschnitte des Stegpaars 81 der vorstehend beschriebenen Art an unterschiedlichen Längspositionen des Stegpaars 81 gezeigt.

Fig. 6a und 6b zeigen einen Querschnitt des Stegpaars 81 jeweils an einer unterschiedlichen Längsposition der Stegelemente 75, wobei die Querschnitte zwischen den beiden Verbindungsbereichen 84, 85 angeordnet sind. Hierbei ist zu sehen, dass die beiden Stegelemente 75 des Stegpaars 81 jeweils einen Querschnitt 92 aufweisen, der spiegelsymmetrisch ist. Die Querschnitte 92 der beiden Stegelemente 75 weisen eine gleich große Querschnittsfläche auf. Der jeweilige Querschnitt 92 der beiden Stegelemente 75 ist zwischen den beiden Verbindungsbereichen 84, 85 im Wesentlichen konstant.

Der jeweilige Querschnitt 92 ist abschnittsweise kreisförmig und abschnittsweise geradlinig ausgebildet. Alternativ kann der Querschnitt 92 eckig, insbesondere viereckig, dreieckig oder trapezförmig, und/oder einen oval ausgebildet sein. Fig. 6c und Fig. 6d zeigen den Übergang von den Stegelementen 75 in den ersten Verbindungsbereich 84 sowie die damit verbundene Querschnittsveränderung.

Fig. 7 bis 10 zeigen einen zylindrischen Längsabschnitt 72 einer Schneckennabe 70 nach einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, der im Nachfolgenden näher erläutert wird.

Der Längsabschnitt 72 erstreckt sich entlang einer Längsachse und ist durch ein Rohr 93 gebildet. Das Rohr 93 weist eine Vielzahl von Öffnungen 94 für den Durchtritt eines Mediums, insbesondere eines Zweiphasengemischs oder eines Dreiphasengemisches. Die Öffnungen 94 sind in der Rohrwandung 95 ausgebildet und bilden jeweils einen freien Durchgang. Die Öffnungen 94 weisen jeweils eine lichte Länge 96 auf, die größer als eine lichte Breite 97 der jeweiligen Öffnung 94 ist. Mit anderen Worten ist die Länge der Öffnung 94 größer als die Breite der Öffnung 94. Die lichte Länge 96 der Öffnungen 94 erstreckt sich in Längsrichtung, insbesondere parallel zur Längsachse, und die die lichte Breite 97 quer zur Längsrichtung.

Wie in den Fig. 7 bis 9 ersichtlich, ist sind die Öffnungen 94 in Umfangsrichtung in der Rohrwandung 95 spiralförmig verteilt ausgebildet. Jeweils zwei Öffnungen 94 sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet. Der Abstand in Umfangsrichtung zwischen den zwei Öffnungen 94 ist kleiner als die lichte Breite 97 und die lichte Länge 96 der Öffnungen 94. Mit anderen Worten ist der Abstand in Umfangsrichtung zwischen zwei Öffnungen 94 kleiner als die Längserstreckung der Öffnungen 94 und die Erstreckung der Öffnung 94 quer zur Längsachse. Gleiches gilt für den Abstand zwischen zwei der Öffnungen 94 in Längsrichtung des Längsabschnitts 72. Zwischen jeweils zwei benachbarten Öffnungen 94 in Längsrichtung des Längsabschnitts 72 ist eine Auflagefläche 98 für eine Schneckenwendel ausgebildet. Die Auflagefläche 98 ist außen an der Rohrwandung 95 ausgebildet und umläuft diese ebenso spiralförmig.

Gemäß Fig. 8 und konkret in der Detailansicht gemäß Fig. 10 ist erkennbar, dass die Öffnungen 94 rautenförmig ausgebildet sind. Die Öffnungen 94 können rechteckig oder zumindest abschnittsweise rund ausgebildet sein. Die Öffnungen 94 sind in Eckbereichen abgerundet ausgebildet. Mit anderen Worten weisen die Öffnungen 94 in den Eckbereiche Radien auf. Die Öffnungen 94 sind gleich ausgebildet, d.h. die Öffnungen 94 weisen eine gleiche Durchgangsform auf. Im dargestellten Beispiel weisen die Öffnungen 94 jeweils eine parallelogrammartige Form auf. Jeweils zwei sich gegenüberliegende Seiten sind somit parallel und gleich lang ausgebildet.

Es ist auch möglich, dass sich die Öffnungen 94 voneinander in ihrer Form unterscheiden. Fig. 9 zeigt einen Querschnitt durch das Rohr 93.

Bezuaszeichenliste

10 Vollmantelschneckenzentrifuge 12 Längsachse

14 Außengehäuse

16 Trommel

18 erstes Trommellager

20 zweites Trommellager

22 Einlass für zu klärendes Gut/Medium 24 Auslass für schwere Phase

26 Auslass für leichte Phase

28 Antrieb

30 Zentrifugenschnecke

32 Schneckennabe

34 Schneckenwendel

36 zylindrischer Längsabschnitt 38 konischer Abschnitt

40 erstes Schneckenlager zweites Schneckenlager geschlossene Mantelfläche Einlaufrohr Einlaufbereich Teichtiefe Gitterstruktur Längsstab Querscheibe Schneckennabe konischer Längsabschnitt zylindrischer Längsabschnitt Lagerabschnitt Öffnungsstruktur Stegelemente Querscheiben ' zentrale Durchgangsöffnung Öffnungen Innenraum Stegsegmente Steg paar erstes Ende des Stegpaars zweites Ende des Stegpaars erster Verbindungsbereich ' Anlagefläche zweiter Verbindungsbereich Durchgangsöffnung Innenseite ' Fläche der Innenseite Außenseite ' Fläche der Außenseite Radius der Innenseite Radius der Außenseite Einzelstäbe Querschnitt des Stegelements Rohr Öffnungen Rohrwandung lichte Länge lichte Breite Auflagefläche