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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Auf Seeschiffen werden Zentrifugen - insbesondere Separatoren - für verschiedene Aufgaben eingesetzt. Bei Schiffsantrieben mit Schweröldieselmotoren erfolgt beispielsweise die Schwerölaufbereitung oftmals mit Hilfe von Separatoren. Solche Separatoren müssen hohen Schockbelastungen (bis 100 g) standhalten können, wie sie insbesondere auf Marineschiffen auftreten können. Um solche Anforderungen erfüllen zu können, wurden bisher nach einem Stand der Technik die Maschinengestelle der Separatoren auf Schockabsorbern montiert, welche die auftretende Schockenergie absorbieren sollen.
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Solche Schockabsorber werden üblicherweise so ausgeführt, dass sie einen „langen“ Federweg und eine hohe Dämpfung aufweisen. Nachteilig hierbei ist, dass dies bei hohem Seegang zu unerwünschten Wipp-Bewegungen des Separators bzw. der Anlage führen kann.
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Aus der
DE 10 2012 110 846 A1 ist ferner eine u.a. für einen Einsatz auf Schiffen konzipierte Zentrifuge bekannt, bei der die Antriebsspindel mit einem Halslager und einem Fußlager drehbar in einem Antriebsgehäuse gelagert ist. Das Halslager ist über wenigstens ein elastisches Element radial in einem Lagergehäuse abgestützt, das am Antriebsgehäuse befestigt ist. Das Fußlager ist als axiales Festlager über seinen Au-ßenring durch ein Gelenkelement gelenkig, kardanisch neigbar im Antriebsgehäuse angeordnet und/oder selbst gelenklagerartig ausgebildet, so dass die Antriebsspindel Präzessionsbewegungen der Schleudertrommel im Betrieb folgen kann.
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Weiterhin ist aus der
DE 2 324 488 A eine Zentrifugalmaschine mit einem vertikalen Läufer bekannt, wobei der vertikale Läufer durch mindestens drei elastische Radialelemente, mindestens drei elastische Axialelemente und eine elastische Kupplung derart gefedert ist, dass Schwingungen des Rotors gegenüber dem starr montierten Gestell abgefedert werden können. Dies bedeutet einen hohen Aufwand. Radiale oder axiale Auslenkungen des Rotors aus seiner Mittenposition sind aber in ihrem Weg quasi nicht begrenzt. Die Ursache der zu dämpfenden Schwingungen oder einer Schockbelastung liegen bei dieser Schrift in der Zentrifuge selber und werden z.B. durch Unwuchten der Trommel oder Flüssigkeitsschwingungen hervorgerufen. Die Dämpfung von Schwingungen oder Schockbelastungen, die von außen auf die Zentrifuge einwirken, ist nicht die Aufgabe der hier beschriebenen technischen Lehre.
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Ausgehend vom Stand der Technik ist die Aufgabe der Erfindung, mit einfachen Mitteln ein Mindern der negativen Einflüsse einer schockartigen Belastung, die von außen auf eine Zentrifuge wirkt, zu erreichen.
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Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand nach Anspruch 1 gelöst.
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Demnach wird eine Zentrifuge geschaffen, die als Separator ausgeführt ist und dazu vorgesehen ist, in einem Zentrifugalfeld ein zu verarbeitendes Produkt in eine Feststoffphase und in wenigstens eine Flüssigkeitsphase zu trennen, wobei die Zentrifuge insbesondere für einen Einsatz unter schockartiger Belastung auf einem Schiff konzipiert ist und zumindest folgendes aufweist:
- - eine Schleudertrommel mit einer vertikalen Drehachse, in der ein Tellerpaket angeordnet ist,
- - eine Antriebsspindel der Schleudertrommel, die mit einem Halslager und einem Fußlager drehbar in und/ oder an einem Maschinengestell gelagert ist,
- - einen Antriebsmotor, der zum Antrieb der Antriebsspindel ausgelegt ist,
- - wobei das Halslager axial verschiebbar ist und radial abgestützt ist,
- - wobei zentral unter dem Fußlager der Antriebsspindel eine Feder angeordnet ist, welche die Einheit aus rotierender Schleudertrommel, der Antriebsspindel, dem Halslager sowie dem Fußlager axial begrenzt auslenkbar federnd gegenüber einem Widerlager, das insbesondere das Maschinengestell ist, abstützt und
- - dass die begrenzte axiale Auslenkbarkeit der Arbeitsspindel dadurch realisiert ist, dass das Fußlager mit seinem Außenring in einer Hülse montiert ist, die auf der Feder angeordnet ist.
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Derart erfolgt auf einfache Weise eine sehr gute Absorbierung des Schocks an der Antriebsspindel nebst der Trommel und der Lagerung - also im Prinzip des Rotors - aufgrund deren axialer Verschiebbarkeit in Kombination mit ihrer Federung.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein , dass das Halslager als Loslager ausgeführt ist, welches über seinen Innenring axial verschieblich ist und über seinen Außenring in einem Gehäuse radial federnd abgestützt sein kann. Dadurch können konstruktiv und fertigungstechnisch auch in diesem Bereich einfach und damit vorteilhaft Schwingungen gedämpft werden, die in radialer Richtung auf das rotierende System der Zentrifuge wirken.
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Ebenfalls kann nach einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsoption der Erfindung vorgesehen sein, dass die Hülse an ihrer oberen axialen Seite einen nach radial außen auskragenden Kragen (nach Art eines Flansches) aufweist, durch den eine axiale Bewegung der Hülse nach unten begrenzt ist. Dadurch wird konstruktiv einfach der Weg in axialer Richtung begrenzt, den die Hülse zurücklegen kann.
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Ferner kann nach einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass ein maximal möglicher Weg der Hülse bei einer Bewegung nach unten so bemessen ist, dass dabei die Feder nicht auf Block zusammengepresst wird. Dadurch kann die Feder eine lange Lebensdauer erreichen.
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Vorteilhaft ist weiterhin, wenn nach einer Ausgestaltung die Feder als Schraubenfeder ausgeführt ist oder eine oder mehrere Tellerfeder(n) aufweist. Dadurch wird eine klein bauende und konstruktiv einfach auszulegende und dennoch sicher wirkende Feder realisiert.
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Es kann nach einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass sich die Feder auf einer Scheibe abstützt, die einen Zentrieransatz für die Feder aufweist und dass die Scheibe axial an einer unteren Seite eines Lagertopfes befestigt ist, wobei der Lagertopf in einem rohrartigen Ansatz eingesetzt ist, der in einer unteren Öffnung eines Maschinengestells der Zentrifuge eingesetzt ist. Dadurch wird konstruktiv einfach und fertigungstechnisch einfach umsetzbar ein einfach zu montierendes Widerlager für die Feder geschaffen.
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Ferner kann nach einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass die Hülse so gestaltet ist, dass bei einem maximal möglichen Weg der Hülse nach unten der Zentrieransatz der Feder auf der Scheibe dabei in die Hülse eintaucht. Dadurch ist der maximal mögliche axiale Weg der Antriebsspindel nach unten eindeutig begrenzt, nämlich nur durch den Kragen an der Hülse.
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Nach einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der jeweilige Maschinenfuß vorzugsweise als Gummi-Metallteil gestaltet ist, so dass ein Federelement des Maschinenfußes vorzugsweise aus Elastomer hergestellt ist. Dadurch wird ein verschleißarmes, bauraumsparendes Federelement mit zusätzlichen Dämpfereigenschaften geschaffen.
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Somit bildet das rotierende System - also die Schleudertrommel, die Antriebsspindel sowie die Lager - eine erste gefederte Masse, die in eine zweite gefederten Masse - nämlich die gesamte Zentrifuge - eingesetzt ist. Dadurch müssen die Maschinenfüße, die als flexible Dämpfer ausgeführt sind, nicht mehr die Federung des gesamten schwingungsfähigen Systems übernehmen. Ebenfalls können dadurch die Federwege der Maschinenfüße unter dem Maschinengestell deutlich verringert werden, so dass unerwünschte Wipp-Bewegungen des Separators, verursacht z.B. durch hohen Seegang, deutlich reduziert werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fußlager durch ein Kugelgelenk relativ zum Maschinengestell gelenkig-kardanisch neigbar ist. Dadurch kann die Antriebsspindel durch eine einfache konstruktive Maßnahme neben der Federung und Dämpfung axial und radial wirkender Beschleunigungen auch Präzessionsbewegungen der Schleudertrommel folgen.
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Vorteilhaft ist auch, dass mehrere Wegbegrenzerelemente in einem Innenraum der Haube unterhalb und oberhalb der Schleudertrommel, jeweils umfangsverteilt um die Schleudertrommel montiert sind. Dadurch wird konstruktiv einfach sowohl die axiale als auch die radiale Auslenkung des rotierenden Systems in Folge eines auf die Zentrifuge wirkenden Schocks innerhalb der Zentrifuge begrenzt. Durch die Wegbegrenzerelemente wird wirksam verhindert, dass die eine Bewegung der Antriebsspindel in axialer und radialer Richtung zulassenden Lagerung der Antriebsspindel beschädigt wird.
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Ferner kann nach einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass das jeweilige Wegbegrenzerelement als Ring oder als Ringsegment gestaltet ist. Dadurch entsteht ein fertigungstechnisch einfach zu realisierendes Wegbegrenzerelement.
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Ebenfalls kann nach einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsoption der Erfindung vorgesehen sein, dass das jeweilige Wegbegrenzerelement vorzugsweise aus einem Nichteisenmetall, besonders bevorzugt aus Bronze hergestellt ist. Bei großer axialer oder radialer Auslenkung der Schleudertrommel durch einen über das Maschinenfundament in die Zentrifuge eingeleitete Schockenergie schlägt die rotierende Schleudertrommel an diesen im Vergleich zur Schleudertrommel weichen Wegbegrenzerelementen an, wobei ein Teil der Energie von der Maschinenstruktur, insbesondere von der Haube und vom Maschinengestell absorbiert wird.
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Es kann nach einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass ein elastisches Gehäuse, in dem das Halslager eingesetzt ist, einen Absatz aufweist, mit dem das elastische Gehäuse in eine Lagerstütze eingesetzt ist, die von der Antriebsspindel durchgriffen wird, wobei das elastische Gehäuse als Gummi-Metall-Teil ausgeführt ist. Durch das elastische Gehäuse wird eine radiale Beweglichkeit der Antriebsspindel sichergestellt.
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Nach einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Lagerstütze, in die das elastische Gehäuse eingesetzt ist, das elastische Gehäuse und das Halslager eine vormontierte und austauschbare Baueinheit bilden. Dadurch entsteht ein vormontierbares Modul, was einfach und schnell in das Maschinengestell der Zentrifuge montierbar ist.
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Ferner kann nach einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass die Lagerstütze und der Lagertopf als einstückiges Lagergehäuse gestaltet sind, so dass die Antriebsspindel mit dem Halslager und dem elastischen Gehäuse sowie dem Fußlager, der Hülse, der Feder, dem Kugelgelenk und der Scheibe als vormontierbare Einheit in das Maschinengestell einsetzbar ist. Dadurch entsteht ein vormontierbares Modul, was einfach und schnell in das Maschinengestell der Zentrifuge montierbar ist.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
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Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben.
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Es zeigt:
- 1: eine schematisch dargestellte Vorderansicht im Schnitt einer erfindungsgemäßen Zentrifuge;
- 2: eine Ausschnittsvergrößerung eines Fußlagers der Zentrifuge aus 1.
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In der nachfolgenden Figurenbeschreibung wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Einzelne Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können auch mit nicht gezeigten Ausführungsbeispielen kombiniert werden und eignen sich auch jeweils als vorteilhafte Ausgestaltungen der in einzelnen oder mehreren der in den Haupt- und Unteransprüchen beschriebenen Gegenstände.
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Die im Folgenden verwendeten Begriffe, wie „oben“, „unten“, „rechts“, „links“, „horizontal, „vertikal“, „radial“, „axial“, „innen“ oder „außen“ beziehen sich auf die der Darstellung der 1 oder der 2.
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In 1 zeigt eine Zentrifuge 1, wobei die Zentrifuge 1 vorzugsweise als selbstentleerender Separator ausgeführt ist. Von der Zentrifuge 1 sind hier weitere Elemente dargestellt: Ein Maschinengestell 2, eine Antriebseinheit 3 sowie ein Maschinenfundament 4, auf dem das Maschinengestell 2 angeordnet ist. Das Maschinenfundament 4 ist vorzugsweise ein Teil einer Schiffsstruktur oder an einer solchen festgelegt.
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Die Zentrifuge 1 weist eine drehbare Schleudertrommel 11 auf. Die Schleudertrommel 11 kann eine vertikale Drehachse D aufweisen. Die Schleudertrommel 11 ist hier schematisch dargestellt und kann auch einfach und/oder doppelt konisch (unten und/oder oben sowie insbesondere innen, hier nicht in jeder Variante dargestellt) ausgelegt sein.
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Die Schleudertrommel 11 kann wie dargestellt für einen batchweisen Betrieb ausgelegt sein. Sie kann aber auch für einen kontinuierlichen Betrieb, d.h. für eine kontinuierliche, nicht batchweise zentrifugale Verarbeitung einer fließfähigen Suspension ausgelegt sein. Die Zentrifuge kann - wie hier dargestellt - als Klärseparator ausgeführt sein, der dazu vorgesehen ist, im Zentrifugalfeld ein zu verarbeitendes Produkt P (eine fließfähige Suspension) zu klären bzw. dieses in eine Feststoffphase S und eine einzige Flüssigkeitsphase L zu trennen. Alternativ oder ergänzend dazu kann die Zentrifuge auch als Trennseparator ausgeführt sein, der dazu vorgesehen ist, im Zentrifugalfeld ein zu verarbeitendes Produkt P in zwei Flüssigkeitsphasen L1, L2 und/oder in eine Feststoffphase S zu trennen.
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Die Schleudertrommel 11 kann ein Trommeloberteil und ein Trommelunterteil aufweisen (hier nicht dargestellt). Diese Trommelteile können auf verschiedene Weise, so beispielsweise mit einem Verschlussring (hier ebenfalls nicht dargestellt) miteinander verbunden sein.
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In der Schleudertrommel 11 ist ein Verteiler 111 zur Produktzuleitung aus einem Produktzulaufrohr 112 in einen Trennraum 113 ausgebildet. Im Verteiler 111 wird das Produkt P in das sich drehende System überführt. Das Produktzulaufrohr 112 ist hier von oben durch eine im Betrieb der Zentrifuge 1 stillstehende Haube 12 bzw. vom zu einer Antriebsspindel 31 gegenüberliegenden Ende der Schleudertrommel 11 in diese hineingeführt.
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Die Haube 12 umgibt die Schleudertrommel 11. Sie kann auf dem Maschinengestell 2 angeordnet und an diesem abgestützt sein. Die Haube 12 ist hier beispielhaft aufgeteilt in einen oberen konischen Haubenteil 121 sowie in einen unteren zylindrischen Haubenteil 122, der als Feststofffänger ausgelegt sein kann.
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In dem Trennraum 113 erfolgt die eigentliche zentrifugale Trennung des Produkts P in verschiedene Phasen. Der Trennraum 113 weist vorzugsweise ein Trennmittel wie ein Tellerpaket 114 aus Trenntellern auf. Er weist ferner radial außen dazu einen Feststoffsammelraum 115 auf, in dem sich die aus der Suspension bzw. dem fließfähigen Produkt P getrennte Feststoffphase S während des Trenn- und/oder Klärvorgangs sammelt.
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Ferner weist die Zentrifuge 1 hier einen einzigen Flüssigkeitsaustrag 13 auf, über den eine Flüssigphase L aus der Schleudertrommel 11 ausleitbar ist. Der Flüssigkeitsaustrag 13 ist hier als sogenannte Schälscheibe ausgeführt, die als Zentripetalpumpe arbeitet. Der Flüssigkeitsaustrag 13 kann auch in anderer Weise realisiert sein. Es können zudem auch mehrere Flüssigkeitsphasen abgeleitet werden, wozu dann die Schleudertrommel 11 mit einem entsprechenden weiteren Ableitungssystem versehen sein muss (z.B. mit einer weiteren Schälscheibe und einem Scheideteller zum Zuleiten einer weiteren Flüssigkeitsphase zu dieser Schälscheibe, beides nicht dargestellt).
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Zur Ableitung der Feststoffphase S aus dem Feststoffsammelraum 115 der Schleudertrommel 11 kann ein Entleerungssystem vorgesehen sein (hier nicht dargestellt), das fluidbetätigt ausgeführt sein kann.
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Eine Antriebsspindel 31 zum Drehen der Schleudertrommel 1 ist drehbar in dem Maschinengestell 2 in einem oberen Halslager 32 und einem unteren Fußlager 33 gelagert. Die Antriebsspindel 31 trägt die Schleudertrommel 11, welche hier auf ein freies Ende der Antriebspindel 31 aufgesetzt oder angeformt ist. Dabei durchsetzt die Antriebsspindel 31 die Haube 12. Die Antriebsspindel 31 wird hier mittels eines Umschlingungsgetriebes 34 und eines Antriebsmotors 35 gedreht. Der Antriebsmotor 35 ist hier auf dem Maschinengestell 2 befestigt. Alternativ sind auch andere Antriebsvarianten denkbar, wie beispielsweise ein Direktantrieb der Schleudertrommel 11 durch den Antriebsmotor 35. Der dargestellte Antrieb wird aber hier bevorzugt.
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Das Umschlingungsgetriebe 34 ist bevorzugt als Riemengetriebe ausgeführt und weist somit eine erste Riemenscheibe 341 auf, die drehfest auf einer Antriebswelle 351 des Antriebsmotors 35 aufgesetzt ist. Das Riemengetriebe weist weiterhin eine zweite Riemenscheibe 342 auf, die auf der Antriebsspindel 31 in axialer Richtung zwischen dem Halslager 32 und der Haube 12 drehfest befestigt ist.
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Das Halslager 32 ist vorzugsweise als Wälzlager, besonders bevorzugt - wie hier dargestellt - als Zylinderrollenlager ausgebildet, welches einen Innenring 321 und einen Außenring 322 aufweisen kann. Bei Bedarf kann das Halslager 32 auch paarweise angeordnet werden, wenn die aufzunehmenden Kräfte dies erfordern. Das Halslager 32 ist hier mit seinem Innenring 321 auf einen zylindrischen Absatz 311 der Antriebsspindel 31 aufgesetzt. Das Halslager 32 kann in ein elastisches Gehäuse 323 eingesetzt sein und in dem Gehäuse 323 vertikal verschieblich geführt und radial federnd abgestützt sein. Das Halslager 32 kann als Loslager ausgeführt sein, so dass sich der Innenring 321 des Halslagers 32, der fest mit der Antriebsspindel 31 verbunden ist, axial zum Außenring 322 verschieben kann. Das Halslager 32 kann auch anders ausgeführt sein, beispielsweise als Magnetlager.
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Das elastische Gehäuse 323 weist einen Absatz 324 auf, mit dem das elastische Gehäuse 323 in eine Lagerstütze 36 eingesetzt ist, die von der Antriebsspindel 31 durchgriffen wird. Das Halslager 32 ist somit über das elastische Gehäuse 323 axial an der Lagerstütze 36 abgestützt. Vorzugsweise ist das elastische Gehäuse 323 an der Lagerstütze fixiert, beispielsweise eingepresst und somit axial und gegen Mitdrehen gesichert. Die Lagerstütze 36 mit dem elastischen Gehäuse 323 und dem Halslager 32 ist in das Maschinengestell 2 eingesetzt.
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Das elastische Gehäuse 323 kann als Gummi-Metall-Teil ausgeführt sein und somit in einfacher Bauart beispielsweise aus zwei metallischen Hülsen oder Scheiben aufgebaut sein, die mittels eines Rings aus Elastomermaterial miteinander verbunden sind. Dabei können auch mehr als zwei metallische Hülsen oder Scheiben vorgesehen sein. Das elastische Gehäuse 323 kann auch anders gestaltet sein, beispielsweise sind als federnde Elemente auch Schraubenfedern oder Federn anderer Bauart möglich.
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Vorzugsweise und vorteilhaft bilden die Lagerstütze 36, das elastische Gehäuse 323 und das Halslager 32 eine vormontierte und austauschbare Baueinheit aus.
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Das Fußlager 33 - siehe dazu auch 2 - ist ebenfalls vorzugsweise als Wälzlager ausgeführt und kann - wie hier dargestellt - als Rillenkugellager oder als Zylinderrollenlager ausgebildet sein, welches einen Innenring 331 und einen Außenring 332 aufweist. Bei Bedarf kann das Fußlager 33 auch paarweise angeordnet werden, wenn die aufzunehmenden Kräfte dieses erfordern. Das Fußlager 33 ist hier mit seinem Innenring 331 auf einen zylindrischen Absatz 312 der Antriebsspindel 31 aufgezogen. Das Fußlager 33 kann auch anders ausgeführt sein, beispielsweise als Magnetlager.
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In 1 und in 2 ist dargestellt, das mit einer zentral unter dem Fußlager 33 der axial beweglichen Antriebsspindel 31 angeordneten Feder 334 das rotierende System, also die Einheit aus rotierender Schleudertrommel 11, der Antriebsspindel 31, dem Halslager 32 sowie dem Fußlager 33 axial federnd gegenüber dem Maschinengestell 2 abgestützt wird. Die axiale Beweglichkeit der Arbeitsspindel 31 wird dadurch realisiert, dass das Fußlager 33 mit seinem Außenring 332 in einer Hülse 333 montiert ist, die auf der Feder 334 angeordnet ist. Als Hülse 333 wird im Sinne der Erfindung eine röhrenförmige, längliche feste Mantelhülle verstanden.
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Die Feder 334 kann als Schraubenfeder ausgeführt sein oder - wie hier dargestellt - eine oder mehrere Tellerfeder(n) aufweisen oder durch ein anderes geeignetes elastisches Element ausgeführt sein. Die Feder 334 stützt sich hier auf einer Scheibe 335 ab, die einen Zentrieransatz 3351 für die Feder 334 aufweisen kann. Der Außenring 332 des Fußlagers 33 wird somit in der Hülse 333 radial abgestützt.
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Die Hülse 333 ist ihrerseits in einer Bohrung einer Innenhülse 336 eines Kugelgelenkes 337 axial verschiebbar eingesetzt. Das Kugelgelenk 337 ist aus der konvexen, kugelringartigen Innenhülse 336 und einer zu der konvexen Innenhülse 336 formschlüssigen konkaven Außenhülse 338 aufgebaut. Derartige Kugelgelenke 337 sind auch als Kugelgelenklager bekannt. Die Außenhülse 338 des Kugelgelenks 337 ist in einen Lagertopf 339 eingesetzt und kann in axialer Richtung durch eine Gehäuseschulter des Lagertopfes 339 sowie durch ein weiteres Sicherungselement festgelegt sein.
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Die Hülse 333 weist an ihrer oberen axialen Seite einen nach radial außen auskragenden flanschartigen Kragen 3331 auf, durch den eine axiale Bewegung der Hülse 333 nach unten begrenzt ist, da der Kragen 3331 bei einer Bewegung der Hülse 333 nach entsprechend viel Weg nach unten an einer axialen Oberseite der Innenhülse 336 des Kugelgelenks 337 anschlägt. Der dabei maximal mögliche Weg ist so bemessen, dass dabei die Feder 334 nicht „auf Block“ zusammengepresst wird. Die Hülse 333 ist ferner so gestaltet, dass der Zentrieransatz 3351 der Feder 334 auf der Scheibe 335 dabei in die Hülse 333 eintaucht.
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Durch das Kugelgelenk 337 ist das Fußlager 33 relativ zum Maschinengestell 2 gelenkig - kardanisch neigbar. Der Mittelpunkt der Kugel des Kugelgelenkes 337 liegt - wenn im Betrieb der Zentrifuge 1 keine axiale Auslenkung vorliegt - im Wesentlichen im Mittelpunkt des Fußlagers 33. Die Scheibe 335 ist axial an einer unteren Seite des Lagertopfes 339 befestig. Es ist auch denkbar, dass das Fußlager 33 selbst gelenklagerartig ausgebildet ist.
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Der Lagertopf 339 ist hier in einen rohrartigen Ansatz 21 eingesetzt, der in einer unteren Öffnung des Maschinengestells 2 eingesetzt ist. Auf der oberen Seite des rohrartigen Ansatzes 21 ist in axialer Richtung die Lagerstütze 36 aufgesetzt. Alternativ kann die Lagerstütze 36 und der Lagertopf 339 auch als einstückiges Lagergehäuse gestaltet sein, so dass die Antriebsspindel 31 mit dem Halslager 32 und dem elastischen Gehäuse 323 sowie dem Fußlager 33, der Hülse 333, der Feder 334, dem Kugelgelenk 337 und der Scheibe 335 als vormontierbare Einheit in das Maschinengestell 2 einsetzbar ist.
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Die axiale Beweglichkeit der Antriebsspindel 31 wird durch die gleitende Hülse 333 im unteren Fußlager 33 und das als Loslager vorgesehene obere Halslager 32 erreicht.
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Eine radiale Beweglichkeit der Antriebsspindel 31 ermöglicht das elastische Gehäuse 323, in welches das Halslager 32 eingesetzt ist. Hierbei sind die elastischen Elemente zwischen dem Maschinengestell 2 und dem Außenring 322 des Halslagers 32 angeordnet. Der Drehpunkt bzw. Pendelfußpunkt liegt dabei im Fußlager 33.
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Das Maschinengestell 2 seinerseits ist über mehrere Maschinenfüße 22 mit dem Maschinenfundament 4 verbunden bzw. auf dieses aufgestellt. Die Maschinenfüße 22 sind vorzugsweise als flexible Dämpfer oder Schockabsorber ausgeführt, wobei wenigstens ein Federelement 221 des Maschinenfußes 22 vorgesehen sein kann, das vorzugsweise aus Elastomer hergestellt sein kann.
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Hier ist der jeweilige Maschinenfuß 22 vorzugsweise als Gummi-Metall-Teil gestaltet. Der Maschinenfuß 22 kann im Querschnitt rund gestaltet sein. Der jeweilige Maschinenfuß 22 weist hier jeweils eine erste Platte 222 an seiner Oberseite und eine zweite Platte 223 an seiner Unterseite auf. Die beiden Platten 222, 223 sind vorzugsweise aus Metall, besonders bevorzugt aus Stahl hergestellt. Zwischen den beiden Platten 222, 223 kann ein Ring 224 angeordnet sein.
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Der Ring 224 taucht hier mit einer Innenseite in das Federelement 221 radial ein, während eine Außenseite des Rings 224 sich außerhalb des Federelements 221 befindet. Auf der Außenseite des Rings 224 sind umfangverteilt Bohrungen angeordnet, über die der jeweilige Maschinenfuß 22 an dem Maschinenfundament 4 befestigt werden kann ist, vorzugsweise verschraubt wird. Der jeweilige Maschinenfuß 22 kann ferner eine zentrische Hülse 225 aufweisen. Die Hülse 225 wird hier von einer Schraube 226 durchgriffen, mit der der jeweilige Maschinenfuß 22 jeweils an einer Stütze 23 des Maschinengestells 2 befestigt ist. Die beiden Platten 222, 223, der Ring 224 und die Hülse 225 sind mit dem Federelement 221 vorzugsweise zusammenvulkanisiert.
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Derart kann eine über das Maschinenfundament 4 eingeleitete schockartige Beschleunigung zum Teil durch Maschinenfüße 22 absorbiert und somit gedämpft an das rotierende System der Zentrifuge 1 - also Lager 32, 33, Antriebsspindel 31 und Schleudertrommel 11 - weitergegeben werden.
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Das rotierende System der Zentrifuge 1 ist wie beschrieben in axialer und radialer Richtung elastisch gelagert. Dadurch wird eine durch das Maschinenfundament 4 indirekt in das rotierende System eingeleitete schockartige Beschleunigung gut gedämpft.
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Sowohl die axiale als auch die radiale Auslenkung des rotierenden Systems in Folge eines auf die Zentrifuge 1 wirkenden Schocks wird innerhalb der Zentrifuge 1 begrenzt. Hierzu können optional nach einer Weiterbildung und auch weiteren Variante mehrere Wegbegrenzerelemente 123, die vorzugsweise aus einem Nichteisenmetall, wie z.B. Bronze hergestellt sind, in einem Innenraum 124 der Haube 12 unterhalb und oberhalb der Schleudertrommel 11, jeweils umfangsverteilt um die Schleudertrommel 11 montiert worden sein. Das jeweilige Wegbegrenzerelement 123 kann als Ring oder als Ringsegment gestaltet sein. Das jeweilige Wegbegrenzerelement 123 kann auch aus einem anderen Werkstoff als Nichteisenmetall hergestellt sein, beispielsweise aus Kunststoff.
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Bei großer axialer oder radialer Auslenkung der Schleudertrommel 11 durch einen über das Maschinenfundament 4 in die Zentrifuge 1 eingeleitete Schockenergie kann die rotierende Schleudertrommel 11 an diesen im Vergleich zur Schleudertrommel 11 weichen Wegbegrenzerelementen 123 anschlagen, wobei dann ein Teil der Energie von der Maschinenstruktur, insbesondere von der Haube 12 und vom Maschinengestell 2 absorbiert wird. Durch die Wegbegrenzerelemente 123 kann oftmals verhindert werden, dass die Lagerung der Antriebsspindel 31, welche eine Bewegung der Antriebsspindel 31 in axialer und radialer Richtung zulässt beschädigt wird.
Es wird also zum einen die rotierende Schleudertrommel 11 mitsamt der Antriebsspindel 31 sowie der Lagerung 32, 33 federnd im Maschinengestell 2 abgestützt, zum anderen das Maschinengestell 2 federnd an dem Maschinenfundament 4 abgestützt, wobei das Maschinenfundament 4 vorzugsweise Teil einer Schiffsstruktur ist.
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Eine Absorbierung des Schocks erfolgt somit sowohl innerhalb der Zentrifuge durch die gefederte Antriebsspindel 31 als auch in den Maschinenfüßen 22 unter dem Maschinengestell 4. Somit bildet das rotierende System - also die Schleudertrommel 11, die Antriebsspindel 31 sowie die Lager 32, 33 - eine erste gefederte Masse, die in eine zweite gefederte Masse - nämlich die gesamte Zentrifuge 1 - eingesetzt ist. Dadurch müssen die Maschinenfüße 22, die als flexible Dämpfer ausgeführt sind, nicht mehr die Federung des gesamten schwingungsfähigen Systems übernehmen. Ebenfalls können dadurch die Federwege der Maschinenfüße 22 unter dem Maschinengestell 4 deutlich verringert werden, so dass unerwünschte Wipp-Bewegungen des Separators, verursacht z.B. durch hohen Seegang, deutlich reduziert werden.
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Um die Dämpfungseigenschaften des gesamten schwingungsfähigen Systems weiter zu optimieren, wäre auch eine gefederte Entkopplung des Antriebsmotors 35 vom Maschinengestell 2 denkbar, was zu einer weiteren Dämpfungsmöglichkeit und damit zu einer Aufteilung der auf die Zentrifuge 1 wirkenden Schockenergie führen würde.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zentrifuge
- 11
- Schleudertrommel
- 111
- Verteiler
- 112
- Produktzulaufrohr
- 113
- Trennraum
- 114
- Tellerpaket
- 115
- Feststoffsammelraum
- 12
- Haube
- 13
- Flüssigkeitsaustrag
- 121
- oberes Haubenteil
- 122
- unteres Haubenteil
- 123
- Wegbegrenzerelement
- 124
- Innenraum
- 2
- Maschinengestell
- 21
- Ansatz
- 22
- Maschinenfuß
- 221
- Federelemente
- 222
- Platte
- 223
- Platte
- 224
- Ring
- 225
- Hülse
- 226
- Schraube
- 23
- Stütze
- 3
- Antriebseinheit
- 31
- Antriebsspindel
- 311
- Absatz
- 312
- Absatz
- 32
- Halslager
- 321
- Innenring
- 322
- Außenring
- 323
- Gehäuse
- 324
- Ansatz
- 33
- Fußlager
- 331
- Innenring
- 332
- Außenring
- 333
- Hülse
- 3331
- Kragen
- 334
- Feder
- 335
- Scheibe
- 3351
- Zentrieransatz
- 336
- Innenhülse
- 337
- Kugelgelenk
- 338
- Außenhülse
- 339
- Lagertopf
- 34
- Umschlingungsgetriebe
- 341
- Riemenscheibe
- 342
- Riemenscheibe
- 35
- Antriebsmotor
- 351
- Antriebswelle
- 36
- Lagerstütze
- 4
- Maschinenfundament
- D
- Drehachse
- P
- Produkt
- L
- Flüssigkeitsphase
- S
- Feststoffphase
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014116404 A1 [0004]
- DE 102012110846 A1 [0005]
- DE 2324488 A [0006]