[0001] Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Schneckenzentrifugen mit einer
umlaufenden, von einem Motor angetriebenen Trommel und einer koaxial in dieser gelagerten
Schnecke, deren Welle mit einem Antriebsmotor verbunden ist.
[0002] Für den Antrieb von Schneckenzentrifugen sind verschiedene Systeme bekannt. Der einfachste
Antrieb ist ein Getriebeantrieb, bei welchem ein Elektromotor über einen Keilriemen
die Trommel antreibt, während ein zweiter Keilriemen parallel dazu über ein Umlaufgetriebe
die Schnecke in Drehung versetzt. Über das Umlaufgetriebe wird die Differenzdrehzahl
für die Schnecke erzeugt. Bei diesem Antrieb sind beide Drehzahlen unabhängig voneinander
im Stillstand veränderbar, wozu eines der beiden Keilriemenpaare ausgetauscht werden
muß.
[0003] Ein anderes Konzept ist der sogenannte Hybridantrieb, bei dem ein Elektromotor über
auswechselbare Keilriemen die Trommel antreibt, während für den Schneckenantrieb ein
Hydraulikmotor vorgesehen ist. Damit kann die Differenzdrehzahl während des Betriebs
stufenlos verstellt werden. Nachteile dieses Systems bestehen allerdings in einer
schlechten Regelbarkeit bei kleinen Drehzahlen und in einem hohen Leistungsverlust
bei großen Drehzahlen. Bei dem hydraulischen Antrieb lassen sich ferner Leckagen nicht
vermeiden, was insbesondere bei lebensmitteltechnischen Anwendungen besonders nachteilig
ist. Schließlich müssen bei dieser Antriebsart hohe Kosten für die Herstellung und
auch für die Wartung in Kauf genommen werden.
[0004] Nicht zuletzt ist als weitere Antriebsmöglichkeit der sogenannte Vierwellenantrieb
mit zwei Elektromotoren bekannt, der allerdings einen großen Bauraum benötigt und
häufig Probleme hinsichtlich der Abdichtung an den vier Wellen verursacht.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung für Schneckenzentrifugen
zur Verfügung zu stellen, bei der die Differenzdrehzahl zwischen Trommel und Schnecke
während des Betriebs stufenlos verstellt werden kann, ohne hierbei die Nachteile des
Hybridantriebes mit einem Hydraulikmotor und damit verbundenen Leckageproblemen oder
die großen Bauabmessungen eines Vier-Wellen-Antriebs in Kauf nehmen zu müssen.
[0006] Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Antriebsvorrichtung der eingangs
umrissenen Gattung dadurch gelöst, daß der Antriebsmotor für die Schnecke aus einem
vom Motor für den Antrieb der Trommel entkoppelten, elektrischen Torquemotor besteht,
dessen Gehäuse fest mit der Trommel verbunden ist und mit dieser umläuft.
[0007] Eine derartige Antriebsvorrichtung zeichnet sich bei niedrigstem Energiebedarf und
optimalem Wirkungsgrad durch eine hohe Flexibilität in der Auswahl der Betriebsdrehzahl
aus, ohne daß hierbei die Nachteile des Vier-Wellen-Antriebs mit seinem großen Bauraum
in Kauf genommen werden müssen. Da der vom Trommelantriebsmotor entkoppelte elektrische
Torquemotor mit der Trommel umläuft, hat diese Antriebsvorrichtung eine sehr kompakte
Bauweise. Mangels eines Hydraulikmotors für den Schneckenantrieb entfällt jedes Risiko
von Leckagen, was insbesondere bei Anwendungen im Lebensmittelbereich von großem Vorteil
ist.
[0008] Eine Realisierungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin, daß das Gehäuse an einem
radialen Flansch einer mit der Trommel fest verbundenen Hohlwelle angeflanscht ist,
durch die die Welle der Schnecke hindurchgeführt ist und die eine mit dem Motor für
den Antrieb der Trommel verbundene Riemenscheibe trägt.
[0009] Alternativ kann vorgesehen werden, daß das Gehäuse an eine Stirnwand der Trommel
angeflanscht ist und eine mit dem Motor für den Antrieb der Trommel verbundene Riemenscheibe
trägt.
[0010] Der elektrische Troquemotor arbeitet wie ein normaler, mehrpoliger Synchronmotor,
dessen Rotor auf seiner zylindrischen Innenfläche mit Permanentmagneten bestückt ist,
während der innenliegende Stator die Spulen trägt, die mit Drehstrom versorgt werden.
Durch dieses Konstruktionsprinzip ist der benötigte Bauraum sehr klein und wird hinsichtlich
des erzeugten Drehmomentes besonders wirkungsvoll ausgenutzt.
[0011] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen
und aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung
dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1 die schematische Schnittdarstellung einer Antriebsvorrichtung für eine Schneckenzentrifuge
gemäß der Erfindung,
Figur 2 die ausschnittsweise Darstellung einer Variante der Figur 1,
Figur 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Variante der Figur 1,
Figur 4 eine vergrößerte Darstellung einer nochmals abgeänderten Ausführungsmöglichkeit,
Figur 5 die schematische Darstellung des Einsatzes mehrerer Torquemotoren,
Figur 6 eine Möglichkeit des Einsatzes eines Torquemotors mit Getriebe und
Figur 7 eine Kombination der in den Figuren 5 und 6 gezeigten Möglichkeiten.
[0012] Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Schneckenzentrifuge 10 mit einer umlaufenden
Trommel 12 und einer darin gelagerten Schnecke 14. Für den Drehantrieb der Trommel
12 dient ein Elektromotor 16, der über Keilriemen 18 eine Riemenscheibe 20 in Drehung
versetzt, welche auf eine mit der Trommel 12 fest verbundene Hohlwelle 22 aufgezogen
ist. Die Trommel 12 ist in bekannter Weise auf beiden Seiten in Lagern 24 drehbar
abgestützt.
[0013] Für den Drehantrieb der Schnecke 14 dient ein vom Motor 16 entkoppelter, mehrpoliger
Torquemotor 26, dessen Gehäuse 28 über einen Flansch 30 der Hohlwelle 22 fest mit
der Trommel 12 verbunden ist. Durch die Hohlwelle 22 ist die Welle 32 der Schnecke
14 hindurchgeführt. Auf die Welle 32 der Schnecke 14 ist der Stator 34 des Torquemotors
26 aufgezogen, welcher eine Vielzahl von Spulen 36 trägt, die über einen Schleifringläufer
38 mit Strom versorgt werden.
[0014] Das Gehäuse 28 des Torquemotors 26 ist als außenliegender Rotor 40 ausgebildet, der
an seiner zylindrischen Innenfläche mit Permanentmagneten 42 bestückt ist, die auf
die Innenfläche aufgeklebt sind.
[0015] Bei der in Figur 2 gezeigten Variante ist der Rotor 40 des Torquemotors 26 fest mit
der Welle 32 der Schnecke 14 verbunden und trägt auf seiner zylindrischen Innenfläche
die bereits erwähnten Permanentmagnete 42. Der die Spulen 36 tragende Stator 34 ist
hier fest mit dem Gehäuse 28 des Torquemotors 26 verbunden. Der Schleifringläufer
38 dient auch hier zur Stromversorgung der Spulen 36 des Stators 34, der axial in
den topfförmig gestalteten Rotor 40 eingreift.
[0016] Die Hohlwelle 22 für den Drehantrieb der Trommel 12 ist zwischen dem Lager 24 und
dem Flansch 30, an dem das Gehäuse 28 des Torquemotors 26 befestigt ist, einstückig
mit der Riemenscheibe 20 ausgebildet, die, wie beim Beispiel der Figur 1, über Keilriemen
18 mit dem Motor 16 für den Antrieb der Trommel 12 verbunden ist.
[0017] Das in Figur 3 gezeigte Ausführungsbeispiel stellt eine weitere Variante dar, bei
der das Gehäuse 28 des Torquemotors 26 an eine Stirnwand 44 der Trommel 12 angeflanscht
ist. Das Gehäuse 28 geht hier in die Hohlwelle 22 über, die in dem Lager 24 drehbar
aufgenommen ist und auf ihrem zum Schleifringläufer 38 gerichteten Ende die Riemenscheibe
20 trägt, welche über den Keilriemen 18 mit dem Motor 16 für den Antrieb der Trommel
12 verbunden ist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die zylindrische Innenfläche
des durch das Gehäuse 28 gebildeten Rotors 40 mit Permanentmagneten 42 bestückt, während
auf die Welle 32 für den Antrieb der Schnecke 14 die Spulen 36 aufgezogen sind.
[0018] Die Variante der Figur 3, die in Figur 4 angedeutet ist und ein ähnliches Konstruktionsprinzip
wie die Ausführungsform der Figur 2 zeigt, hat ebenfalls einen Troquemotor 26, dessen
Gehäuse 28 an der Stirnwand 44 der Trommel 12 befestigt ist. Wie beim Beispiel der
Figur 2 ist auch hier der Rotor 40 des Torquemotors 26 fest mit der Welle 32 der Schnecke
14 verbunden, während der innenliegende Stator 34 ein Teil des Gehäuses 28 ist.
[0019] Figur 5 deutet die Möglichkeit an, mehrere Torquemotoren 26 für den Antrieb der Trommel
12 hintereinander zu schalten.
[0020] In Figur 6 ist gezeigt, daß der Torquemotor 26 über ein einstufiges oder mehrstufiges
Getriebe 46 mit der Welle 32 für den Antrieb der Schnecke 14 verbunden werden kann.
[0021] Figur 7 zeigt die Kombination der in den Figuren 5 und 6 gezeigten Möglichkeiten
mit mehreren Torquemotoren 26 und einem innenliegenden Getriebe 46.
[0022] Selbstverständlich umfaßt die Erfindung auch den Einsatz von Torquemotoren, bei denen
der Stator die Permanentmagnete trägt, während die Spulen im Rotor angebracht sind.
1. Antriebsvorrichtung für Schneckenzentrifugen mit einer umlaufenden, von einem Motor
angetriebenen Trommel und einer koaxial in dieser gelagerten Schnecke, deren Welle
mit einem Antriebsmotor verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor für die Schnecke (14) aus einem vom Motor (16) für den Antrieb
der Trommel (12) entkoppelten, elektrischen Torquemotor (26) besteht, dessen Gehäuse
(28) fest mit der Trommel (12) verbunden ist und mit dieser umläuft.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (28) an einem radialen Flansch (30) einer mit der Trommel (12) fest verbundenen
Hohlwelle (22) angeflanscht ist, durch die die Welle (32) der Schnecke (14) hindurchgeführt
ist und die eine mit dem Motor (16) für den Antrieb der Trommel (12) verbundene Riemenscheibe
(20) trägt.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (28) an eine Stirnwand der Trommel (12) angeflanscht ist und eine mit
dem Motor (16) für den Antrieb der Trommel (12) verbundene Riemenscheibe (20) trägt.
4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (28) des Torquemotors (26) als außenliegender Rotor (40) ausgebildet
ist, der auf seiner zylindrischen Innenfläche mit Permanentmagneten (42) bestückt
ist, während auf die Welle (32) der Schnecke (14) der die Spulen (36) tragende Stator
(34) des Torquemotors (26) aufgezogen ist.
5. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (40) des Torquemotors (26) fest mit der Welle (32) der Schnecke (14) verbunden
ist und auf seiner zylindrischen Innenfläche mit Permanentmagneten (42) bestückt ist,
während der innenliegende, die Spulen (36) tragende Stator (34) fest mit dem Gehäuse
(28) verbunden ist.
6. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Torquemotoren (26) hintereinander geschaltet sind.
7. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Torquemotor (26) über ein einstufiges oder mehrstufiges Getriebe (46) mit der
Schnecke (14) verbunden ist.