AT527848B1 - Schutzelement und Dekanterzentrifuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schutzelement (1) zur Anordnung am äußeren Umfang eines Schneckengewindes (2) einer Schnecke (3), insbesondere einer Förderschnecke oder einer Kompressionsschnecke, umfassend ein Verschleißelement (5), das während des Betriebs der Schnecke (3) abgerieben wird, wobei das Schutzelement (1) zumindest ein magnetisches Element (6), insbesondere einen Permanentmagneten, umfasst, wobei das magnetische Element (6) derart angeordnet ist, dass es während des Betriebs der Schnecke (3) abgerieben wird, und bevorzugt erst dann abgerieben wird, wenn bereits ein Teil des Verschleißelements (5) abgerieben ist.

Description

Ss N

Beschreibung

SCHUTZELEMENT UND DEKANTERZENTRIFUGE [0001] Die Erfindung betrifft ein Schutzelement und eine Dekanterzentrifuge.

[0002] Dekanterzentrifugen sind im Stand der Technik bekannte Vorrichtungen, die zur Trennung von Feststoffen und Flüssigkeiten eingesetzt werden. Sie arbeiten kontinuierlich und eignen sich besonders für die Verarbeitung von Suspensionen mit hohen Feststoffanteilen.

[0003] Üblicherweise umfassen Dekanterzentrifugen eine rotierende Trommel innerhalb eines Gehäuses, die eine zylindrisch-konische Form aufweist. Innerhalb dieser Trommel ist eine Schnecke angeordnet, die ebenfalls rotiert. In diese Trommel wird ein Feststoff-Flüssigkeitsgemisch eingebracht. Die Schnecke transportiert mit ihrem spiralförmigen Schneckengewinde die sedimentierten Feststoffe zum konischen Ende der Trommel. Dort werden die Feststoffe ausgetragen.

[0004] Der Prozess der Abscheidung und des Transports von Feststoffen beansprucht das Schneckengewinde der Dekanterzentrifuge stark. Daher sind am äußeren Umfang des Schneckengewindes in der Regel VerschleiRelemente, z.B. in Form von Hartmetall- oder Keramikplättchen (sogenannte "tiles“), angebracht, um das Schneckengewinde zu schützen. Da die VerschleißBelemente mit der Zeit abgerieben werden, müssen diese regelmäßig geprüft oder erneuert werden.

[0005] Dies ist jedoch aufwendig und kostenintensiv, da die ganze Zentrifuge zerlegt werden muss, um den Zustand der Verschleißelemente zu überprüfen und gegebenenfalls manuell auszutauschen. Ferner muss jedes einzelne Verschleißelement überprüft werden, um es auszutauschen.

[0006] Daher ist ein Detektionssystem oder ein Sensorgerät von großem Interesse, um entweder den Zustand der Verschleißschutzelemente zu überwachen und/oder um den richtigen Zeitpunkt für Stillstand und Wartung einer Dekanterzentrifuge auszuwählen.

[0007] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise oder vollständig zu überwinden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine zuverlässige Methode zur Detektion des Verschleißzustandes eines Verschleißelements bereitzustellen. Eine Aufgabe der Erfindung kann sein, Wartungsintervalle zu verbessern oder zu optimieren und die Lebensdauer einer Maschine zu erhöhen.

[0008] Diese und andere Aufgaben werden durch ein Schutzelement gemäß Anspruch 1 gelöst.

[0009] Im Rahmen der Erfindung wurde herausgefunden, dass diese und weitere Aufgaben durch ein Schutzelement mit einem magnetischen Element, insbesondere in Kombination mit einem am Gehäuse einer Dekanterzentrifuge angeordneten Magnetfeldsensor, der das Magnetfeld des magnetischen Elements erfasst, gelöst werden können. Wenn das magnetische Element durch den Betrieb der Dekanterzentrifuge abgerieben wird, verändert sich dessen emittiertes Magnetfeld. Diese Veränderung kann erfasst werden. Zusätzlich kann das magnetische Element zumindest teilweise von einem Abschirmelement umgeben sein. Wenn das Abschirmelement abgerieben wird, kann das magnetische Element freigelegt werden bzw. das magnetische Element wird entschirmt, wodurch das Magnetfeld des magnetischen Elements erfasst werden kann.

[0010] Erfindungsgemäß ist ein Schutzelement zur Anordnung am äußeren Umfang eines Schneckengewindes einer Schnecke, insbesondere einer Förderschnecke oder einer Kompressionsschnecke vorgesehen. Das Schutzelement kann in Form einer Schutzkachel, einer Auftragsschweißung, einer Pulverpanzerung oder in anderer Form auf dem Schneckengewinde ausgebildet sein. Das Schutzelement umfasst ein Verschleißelement, das während des Betriebs der Schnecke abgerieben wird.

[0011] Das Schutzelement umfasst ferner zumindest ein magnetisches Element. Das magnetische Element ist derart angeordnet, dass es während des Betriebs der Schnecke abgerieben

x bes AT 527 848 B1 2025-07-15

Ss N

wird, und bevorzugt erst dann abgerieben wird, wenn bereits ein Teil des Verschleißelements abgerieben ist.

[0012] Das magnetische Element kann insbesondere im Verschleißelement angeordnet sein.

[0013] Das magnetische Element kann ein Permanentmagnet sein. Es können mehrere, vorzugsweise partikelförmige oder pulverförmige magnetische Elemente vorgesehen sein, die im Schutzelement, insbesondere im Verschleißelement gegebenenfalls ungleichmäßig verteilt angeordnet sind.

[0014] Das magnetische Element kann beispielsweise als Neodym Magnet (NdFeB) oder Samarium-Kobald Magnet (SmCo) ausgeführt sein. Vorzugsweise kann die Magnetisierungsrichtung des magnetischen Elements axial ausgeführt sein.

[0015] Das magnetische Element kann als einzelner Magnet oder auch als Magnetstapel ausgeführt sein, wobei zwischen den Stapelschichten nicht magnetische Schutzlagen vorgesehen sein können. Die Materialeigenschaften des magnetischen Elements, insbesondere die maximale Einsatztemperatur (Curie-Temperatur) und gegebenenfalls die Verwendung einer Beschichtung wie Ni-Cu-Ni, Ni-Cu-Ni-Cr, Cr-Cu-Ni-Cr oder dergleichen sind vorzugsweise auf die jeweiligen Prozessbedingungen abgestimmt.

[0016] Es kann vorgesehen sein, dass am Schutzelement ein zur Befestigung an einer umlaufenden Außenkante des Schneckengewindes ausgebildetes Stützelement vorgesehen ist. Dabei kann das Verschleißelement am Stützelement angeordnet sein.

[0017] Das Verschleißelement kann das Stützelement vorzugsweise zumindest teilweise überragen. Das Verschleißelement kann eine höhere Härte aufweisen als das Stützelement.

[0018] Das magnetische Element kann beispielweise quaderförmig oder zylindrisch ausgebildet sein. Das magnetische Element kann gegebenenfalls an dem Stützelement angeordnet oder anordenbar sein, oder in das Stützelement eingesetzt oder einsetzbar sein.

[0019] Der Begriff „teilweise überragend“ kann unter anderem bedeuten, dass das Verschleißelement zumindest entlang einer Längsausdehnung, entlang einer Querausdehnung oder entlang beider Ausdehnungen über das Stützelement hinausragt, sodass eine Art Auskragung gebildet wird.

[0020] Das Verschleißelement ist derart ausgebildet, dass es eine höhere Härte aufweist als das Stützelement. Insbesondere umfasst das Verschleißelement ein anderes Material oder andere Materialien als das Stützelement.

[0021] Es kann ein Abschirmelement zum Abschirmen des vom magnetischen Element erzeugten Magnetfelds vorgesehen sein, wobei das Abschirmelement derart angeordnet ist, dass es während des Betriebs der Schnecke vor dem magnetischen Element abgerieben wird, sodass es seine Abschirmwirkung zumindest teilweise verliert, und bevorzugt erst dann abgerieben wird, wenn bereits ein Teil des Verschleißelements abgerieben ist.

[0022] Es kann vorgesehen sein, dass das Abschirmelement als abschirmende Schicht derart auf dem Schutzelement angeordnet ist, dass es während des Betriebs vor dem Verschleißelement mit den magnetischen Elementen abgerieben wird, sodass es seine Abschirmwirkung zumindest teilweise verliert.

[0023] Das Abschirmelement kann beispielweise auch quaderförmig, trapezoid oder zylindrisch ausgebildet sein.

[0024] Hierdurch kann gegebenenfalls die Abnutzung des magnetischen Elements verhindert oder verringert werden, wodurch der Austausch des teuren magnetischen Elements verhindert oder verzögert werden kann. Beispielsweise kann ein Abschirmelement, nachdem es abgerieben wurde, ausgetauscht werden, sodass das magnetische Element nicht ausgetauscht werden muss.

[0025] Auch kann das abgeriebene Verschleißelement gegebenenfalls gegen ein neues Ver-

x bes AT 527 848 B1 2025-07-15

Ss N

schleißelement auf dem Stützelement ausgetauscht werden.

[0026] Es kann vorgesehen sein, dass das Abschirmelement das magnetische Element zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umgibt, oder an einer Stirnseite des magnetischen Elements bündig angeordnet ist. Beispielweise kann das Abschirmelement derart an einer Seitenfläche des magnetischen Elements bündig angeordnet sein, dass zuerst das Abschirmelement zumindest teilweise abgerieben wird, bevor das magnetische Element freigelegt und abgerieben wird.

[0027] Es kann vorgesehen sein, dass das Stützelement im Wesentlichen quaderförmig mit einer Längsausdehnung L und einer Querausdehnung Q ist, wobei das Verschleißelement das Stützelement in Richtung der Querausdehnung Q überragt.

[0028] Es kann vorgesehen sein, dass das magnetische Element und/oder das Abschirmelement das Stützelement in Richtung der Längsausdehnung L überragt.

[0029] Es kann vorgesehen sein, dass das Stützelement im Wesentlichen gegenüber dem Verschleißelement eine Ausnehmung zur formschlüssigen Anordnung an der umlaufenden Außenkante des Schneckengewindes aufweist.

[0030] Es kann vorgesehen sein, dass das Abschirmelement ein weichmagnetisches Material, insbesondere Weicheisen, umfasst.

[0031] Es kann vorgesehen sein, dass das Verschleißelement ein nicht magnetisches Hartmaterial, insbesondere Carbid, Wolfram-Carbid oder Keramik, umfasst oder daraus besteht.

[0032] Es kann vorgesehen sein, dass das Stützelement Stahl, insbesondere rostfreien Stahl, oder Titan umfasst oder daraus besteht.

[0033] Es kann vorgesehen sein, dass das magnetische Element in eine Ausnehmung des Stützelements eingeschoben und vorzugsweise eingeklebt ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Verschleißelement auf das Stützelement vorzugsweise aufgeklebt, oder geschweißt oder geschraubt sein.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Abschirmelement in eine Ausnehmung des Stützelements eingeschoben und vorzugsweise eingeklebt sein.

[0034] Es kann auch vorgesehen sein, dass das Verschleißelement zumindest teilweise direkt an das magnetische Element, das Abschirmelement oder an beide Elemente angrenzt.

[0035] Die Erfindung umfasst ferner eine Dekanterzentrifuge, die gegebenenfalls ein feststehendes Gehäuse, eine im Gehäuse um eine Rotationsachse R drehbare Trommel und eine in der Trommel um die Rotationsachse R drehbare Schnecke mit einem umlaufenden Schneckengewinde umfasst. Ferner umfasst eine erfindungsgemäße Dekanterzentrifuge zumindest ein, an der Außenkante des Schneckengewindes angeordnetes, insbesondere angeklebtes oder angeschweißtes, radial nach außen gerichtetes erfindungsgemäßes Schutzelement, wobei das Schutzelement beispielweise in Form einer Schutzkachel vorgesehen ist.

[0036] Das Gehäuse kann gegebenenfalls nicht- ferromagnetischen Stahl umfassen. Es kann vorgesehen sein, dass das radial nach außen gerichtete Schutzelement derart angeordnet ist, dass das Schutzelement die Innenwand nicht kontaktiert.

[0037] Es kann vorgesehen sein, dass am Gehäuse zumindest ein Magnetfeldsensor vorgesehen ist, der dazu ausgebildet ist, während der Rotation des Schneckengewindes relativ zum Gehäuse das vom magnetischen Element des Schutzelements emittierte Magnetfeld zu messen. Es kann vorgesehen sein, dass die Trommel nicht-magnetisches Material umfasst oder daraus besteht, oder ein Material umfasst, das niederpermeabel ist. Die Trommel kann beispielsweise Duplex-Stahl umfassen oder daraus gebildet sein.

[0038] Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Magnetfeldsensor an der Innenseite des Gehäuses angeordnet ist und somit zwischen der Trommel und dem Gehäuse angeordnet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Magnetfeldsensor an der Außenseite des Gehäuses angeordnet ist.

x bes AT 527 848 B1 2025-07-15

Ss N

[0039] Ein magnetisches Element ist bevorzugt so dimensioniert, dass das erzeugte Magnetfeld den Abstand zum Magnetfeldsensor überbrückt. Bevorzugt ist das magnetische Element so dimensioniert, dass dessen Magnetfeld auch mit zunehmendem Abrieb vom Magnetfeldsensor detektiert werden kann.

[0040] Ferner kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Magnetfeldsensor dazu ausgebildet ist, während der Rotation des Schneckengewindes und der Trommel relativ zum Gehäuse das vom magnetischen Element des Schutzelements emittierte Magnetfeld zu messen, wobei das Schneckengewinde und die Trommel gegebenenfalls mit unterschiedlicher Geschwindigkeit rotieren.

[0041] Es kann vorgesehen sein, dass auf dem Schneckengewinde zwei oder mehr Schutzelemente derart versetzt angeordnet sind, dass die Magnetfelder der magnetischen Elemente nicht überlappen. Die zugeordneten Magnetfeldsensoren können am Gehäuse derart versetzt zueinander angeordnet sein, dass je ein Magnetfeld eines magnetischen Elements von je einem Magnetfeldsensor detektierbar ist.

[0042] Hierdurch kann der Verschleiß der Schutzelemente an unterschiedlichen Stellen des Schneckengewindes der Schnecke festgestellt werden. Dadurch kann rechtzeitig eine Wartung der Schnecke vorgenommen werden.

[0043] Es kann vorgesehen sein, dass die Schutzelemente auf im Wesentlichen identischen Drehwinkelpositionen und parallel zur Rotationsachse R linear versetzt angeordnet sind, wobei zwei oder mehr zugeordnete Magnetfeldsensoren am Gehäuse linear entlang der Längserstreckung des Gehäuses versetzt zueinander angeordnet sind.

[0044] Es kann vorgesehen sein, dass der Magnetfeldsensor als Hall-Sensor, GMR-Sensor, AMR-Sensor, TMR-Sensor oder als Flux-Gate Sensor ausgebildet ist.

[0045] Es kann vorgesehen sein, dass zumindest zwei Magnetfeldsensoren elektrisch verbunden angeordnet sind.

[0046] Es kann vorgesehen sein, dass an der Außenkante des Schneckengewindes angeordnete, insbesondere angeklebte oder angeschweißte, radial nach außen gerichtete herkömmliche Schutzelemente vorgesehen sind, die nicht gemäß einem erfindungsgemäßen Schutzelement ausgebildet sind. Derartige herkömmliche Schutzelemente können ebenfalls ein Verschleißelement umfassen, jedoch kein magnetisches Element. Die herkömmlichen und erfindungsgemäß en Schutzelemente können die Außenkante des Schneckengewindes im Wesentlichen vollständig umfassen. Die herkömmlichen Schutzelemente können dieselben Abmessungen aufweisen wie die erfindungsgemäßen Schutzelemente.

[0047] Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert, welche exemplarische Ausführungsbeispiele zeigen:

[0048] Fig. 1a zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Teils einer Dekanterzentrifuge entlang ihrer Rotationsachse R.

[0049] Fig. 1b zeigt eine schematische Querschnittsansicht A-A einer Dekanterzentrifuge normal zu ihrer Rotationsachse R.

[0050] Fig. 2a zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Schutzelements auf einem Schneckengewinde.

[0051] Fig. 2b zeigt schematisch, wie sich das Magnetfeld bei Abrieb des Schutzelements der Fig. 2a verändert.

[0052] Fig. 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Schutzelements auf einem Schneckengewinde.

[0053] Fig. 4a zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Schutzelements auf einem Schneckengewinde.

x bes AT 527 848 B1 2025-07-15

Ss N

[0054] Fig. 49 zeigt schematisch, wie sich das Magnetfeld bei Abrieb des Schutzelements der Fig. 4a verändert.

[0055] Fig. 5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Schutzelements auf einem Schneckengewinde.

[0056] Fig. 6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Schutzelements auf einem Schneckengewinde.

[0057] Fig. 1a zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Teils einer exemplarischen Dekanterzentrifuge 9. Fig. 1b zeigt die Schnittansicht A-A der Dekanterzentrifuge 9. Die Dekanterzentrifuge 9 hat eine zylindrisch-konische Form und umfasst ein Gehäuse 10, in dem eine Trommel 11 und eine Schnecke 3 um eine Rotationsachse R angeordnet sind. Es ist vorgesehen, dass die Trommel 11 und die Schnecke 3 in dieselbe Richtung rotieren und während des Betriebs zumindest teilweise bei unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten betrieben werden. Zwischen der Trommel 11 und dem Gehäuse 10 ist ein Luftspalt vorgesehen.

[0058] Die Schnecke 3 umfasst ein Schneckengewinde 2, welches eine übliche Gewindesteigung hat und nicht bis zur Innenwand der Trommel 11 radial nach außen reicht. Am äußeren Umfang des Schneckengewindes 2 sind radial nach außen weisend eine Vielzahl an Schutzelementen 1 angeordnet. Die Schutzelemente 1 sind mit einer Ausnehmung 8 an der Außenkante des Schneckengewindes 2 angeordnet. Die Schutzelemente 1 sind mit dem Schneckengewinde 2 verbunden und beispielsweise geklebt, geschweißt oder Ähnliches.

[0059] Die Schutzelemente 1 umfassen in diesem Ausführungsbeispiel ein Stützelement 4, ein magnetisches Element 6 und ein Verschleißelement 5 und gegebenenfalls ein Abschirmelement 7. Die Schutzelemente 1 sind derart entlang der Rotationsachse R der Dekanterzentrifuge 9 am Schneckengewinde 2 angeordnet, dass sich die Magnetfelder der magnetischen Elemente 6 nicht überlappen. Insbesondere können die Schutzelemente 1 entlang der Rotationsachse R so angeordnet sein, dass sich die Magnetfelder der Schutzelemente 1 quer zur Rotationsachse R nicht überlappen. Gegebenenfalls kann pro Gewindesteigung oder pro halbe Gewindesteigung des Schneckengewindes 2 ein Schutzelement 1 angeordnet sein.

[0060] Zwischen den Schutzelementen 1 sind entlang der gesamten Außenkante des Schneckengewindes 2 herkömmliche Schutzelemente 1‘ angeordnet, wie in Fig. 1b schematisch durch die gestrichelte Linie dargestellt. Herkömmliche Schutzelemente 1‘ umfassen ein Stützelement 4 und ein Verschleißelement 5, jedoch kein magnetisches Element 6. Bevorzugt haben die Schutzelemente 1‘ dieselben Außenabmessungen wie die Schutzelemente 1.

[0061] Die Schutzelemente 1, 1‘ sind derart am Schneckengewinde 2 angeordnet, dass sie die Innenwand der Trommel 11 der Dekanterzentrifuge 9 im Wesentlichen nicht kontaktieren. Insbesondere kontaktiert das Verschleißelement 5 der Schutzelemente 1, 1‘ die Innenwand der Trommel 11 nicht.

[0062] Am Gehäuse 10 der Dekanterzentrifuge 9 ist zumindest ein Magnetfeldsensor 12 angeordnet. Der Magnetfeldsensor kann an der Außenseite des Gehäuses angeordnet sein, wie in diesem Ausführungsbeispiel, aber auch an der Innenseite des Gehäuses. Ein Magnetfeldsensor 12 ist derart ausgebildet, dass er das Magnetfeld eines magnetischen Elements 6 eines Schutzelements 1 am Schneckengewinde 2 detektieren kann, wenn dieses die Position des Magnetfeldsensors 12 im Betrieb passiert.

[0063] Die Magnetfeldsensoren 12 sind ferner so angeordnet, dass je ein Magnetfeldsensor 12 das Magnetfeld je eines einzigen, zugeordneten magnetischen Elements 6 erfasst. In diesem Ausführungsbeispiel ist also am Gehäuse 10 für jedes Schutzelement 1 je ein Magnetfeldsensor 12 angeordnet. Die Magnetfeldsensoren 12 können am Umfang des Gehäuses 10 winkelig versetzt angeordnet sein. Es können auch mehrere Magnetfeldsensoren 12 am Gehäuse 10 linear entlang der Längserstreckung des Gehäuses 10 versetzt zueinander angeordnet sein.

[0064] Die Magnetfeldsensoren 12 sind als Hall-Sensor, GMR-Sensor, AMR-Sensor, TMR- Sensor oder als Flux-Gate Sensor ausgebildet. Die Magnetfeldsensoren 12 können elektrisch mitei-

x bes AT 527 848 B1 2025-07-15

Ss N

nander verbunden sein oder als separate Einheiten ausgebildet sein.

[0065] Anhand der exemplarischen Dekanterzentrifuge 9 der Fig. 1a und 1b wird das allgemeine Wirkprinzip der Erfindung beschrieben.

[0066] Während des Betriebs eines Dekanterzentrifuge 9 wird ein Flüssigkeits-Feststoffgemisch in die Trommel 11 zugeführt. Die Trommel 11 und Schnecke 3 rotieren während des Betriebs mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zwischen 1000 - 5000 rpm. Die Feststoffe werden nach außen gedrückt und durch die Schnecke 3 in Richtung des Feststoffauslasses am konisch zulaufenden Ende der Trommel 11 bewegt. Die Flüssigkeiten werden in Richtung des entgegengesetzten, zylindrischen Endes zum Flüssigkeitsauslass transportiert. Dadurch werden die Feststoffe und die Flüssigkeit voneinander getrennt.

[0067] Während des Betriebs werden die Schutzelemente 1,1‘ an dem Schneckengewinde 2 stark beansprucht und mit der Zeit abgerieben. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Schutzelements 5 wird zuerst das Verschleißelement 5 der Schutzelemente 1 abgerieben. An einem bestimmten Punkt ist das Verschleißelement 5 derart abgerieben, dass auch das magnetische Element 6 oder das Abschirmelement 7 und später das magnetische Element 6 abgerieben werden.

[0068] Sobald das magnetische Element 6 abgerieben oder freigelegt wird, verändert sich dessen Magnetfeld. Der Magnetfeldsensor 12 am Gehäuse 10 der Dekanterzentrifuge 9 detektiert diese Veränderung des Magnetfelds. Die Messdaten können insbesondere durch eine mit dem Magnetfeldsensor 12 verbundene Datenverarbeitungsvorrichtung ausgewertet werden. Durch das Detektieren der Änderung des Magnetfelds kann rechtzeitig eine Wartung der Dekanterzentrifuge 9 veranlasst werden. Insbesondere kann hierdurch das Beschädigen des Schneckengewindes 2 durch rechtzeitiges Tauschen des Schutzelements 1, 1‘ verhindert werden.

[0069] Das allgemeine Wirkprinzip kann unter anderem mit Schutzelementen gemäß der Ausführungsformen der Fig. 2-6 durchgeführt werden.

[0070] Ausführungsformen des Schutzelements 1 werden in den Figuren 2a bis 5 beschrieben.

[0071] Figur 2a zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Schutzelements 1 auf einem Schneckengewinde 2. Das Schutzelement 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Schutzkachel ausgebildet. Fig. 2b zeigt in einem Diagramm schematisch, wie sich das Magnetfeld des magnetischen Elements 6 bei Abrieb des Schutzelements 1 der Fig. 2a verändert. Das Schutzelement 1 ist am äußeren Rand des Schneckengewindes 2 befestigt.

[0072] Das Schutzelement 1 umfasst ein Stützelement 4, das zur Befestigung an der Außenkante des Schneckengewindes 2 ausgebildet ist. In dieser Ausführungsform hat das Stützelement 4 eine Ausnehmung 8, die dazu ausgebildet ist formschlüssig an der Außenkante des Schneckengewindes 2 befestigt zu werden. Am Stützelement 4 ist ein Verschleißelement 5 angeordnet, wobei das Verschleißelement 5 das Stützelement 4 zumindest teilweise überragt.

[0073] In dieser Ausführungsform ist das Stützelement 4 im Wesentlichen quaderförmig mit einer Längsausdehnung L und einer Querausdehnung Q. Das Verschleißelement 5 überragt das Stützelement 4 in Richtung der Querausdehnung Q. Das Verschleißelement 5 ist derart am Stützelement 4 angeordnet, dass es beim Betrieb der Dekanterzentrifuge 9 zuerst abgerieben wird.

[0074] Das Stützelement 4 umfasst oder besteht aus Stahl, insbesondere rostfreiem Stahl, oder Titan. Das Verschleißelement 5 weist eine höhere Härte auf als das Stützelement 4. Das Verschleißelement 5 umfasst oder besteht aus einem nicht magnetischen Hartmaterial, insbesondere Carbid, Wolfram-Carbid oder Keramik.

[0075] Das Schutzelement 1 der Fig. 2a umfasst ein magnetisches Element 6, das als Permanentmagnet ausgebildet ist. Das magnetische Element 6 ist im Wesentlichen quaderförmig und in das Stützelement 4 eingeklebt. Es können auch mehrere magnetische Elemente 6 nebeneinander in einem Schutzelement 1 angeordnet sein. Das magnetische Element 6 ist derart in das Stützelement 4 eingesetzt, dass es während des Betriebs der Dekanterzentrifuge 9 erst dann abgerieben wird, wenn bereits ein Teil des VerschleißRelements 5 abgerieben ist.

x bes AT 527 848 B1 2025-07-15

Ss N

[0076] Fig. 2b zeigt, wie sich das Magnetfeld des magnetischen Elements 6 der Figur 2a bei zunehmendem Verschleiß ändert. Die Feldamplitude B (mT) nimmt linear zum Verschleiß ab. Diese Änderung kann von einem Magnetfeldsensor 12, der auf der Dekanterzentrifuge 9 angebracht ist, detektiert werden.

[0077] Figur 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Schutzelements 1 auf einem Schneckengewinde 2. Das Schutzelement 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Schutzkachel ausgeführt. Das Schutzelement 1 ist am äußeren Rand des Schneckengewindes 2 angeordnet. Das Schutzelement 1 umfasst ein Stützelement 4, das zur Befestigung an der Außenkante des Schneckengewindes 2 ausgebildet ist. In dieser Ausführungsform hat das Stützelement 4 eine Ausnehmung 8, die dazu ausgebildet ist, formschlüssig an der Außenkante des Schneckengewindes 2 angeordnet zu werden.

[0078] Am Stützelement 4 ist ein Verschleißelement 5 angeordnet, welches das Stützelement 4 zumindest teilweise überragt. In dieser Ausführungsform ist das Stützelement 4 im Wesentlichen quaderförmig mit einer Längsausdehnung L und einer Querausdehnung Q. Das Verschleißelement 5 überragt das Stützelement 4 in Richtung der Querausdehnung Q. Das Verschleißelement 5 ist derart am Stützelement 4 angeordnet, dass es beim Betrieb der Dekanterzentrifuge 9 zuerst abgerieben wird.

[0079] Das Stützelement 4 umfasst oder besteht aus Stahl, insbesondere rostfreiem Stahl, oder Titan. Das Verschleißelement 5 weist eine höhere Härte auf als das Stützelement 4. Das Verschleißelement 5 umfasst oder besteht aus einem nicht magnetischen Hartmaterial, insbesondere Carbid, Wolfram-Carbid oder Keramik.

[0080] Das Schutzelement 1 der Fig. 3 umfasst ein magnetisches Element 6, das als Permanentmagnet ausgebildet ist. Das magnetische Element 6 ist in das Stützelement 4 eingesetzt. Es kann in das Stützelement 4 eingeklebt sein. Ferner kann das magnetische Element 6 zylindrisch oder quaderförmig ausgebildet sein. Es können mehrere magnetische Elemente 6 nebeneinander in einem Schutzelement 1 angeordnet sein.

[0081] Das magnetische Element 6 ist derart in das Stützelement 4 eingesetzt, dass es während des Betriebs der Dekanterzentrifuge 9 erst dann abgerieben wird, wenn bereits ein Teil des Verschleißelements 5 abgerieben ist.

[0082] Das Schutzelement 1 dieses Ausführungsbeispiels weist ferner ein Abschirmelement 7 zum Abschirmen des vom magnetischen Element 6 erzeugten Magnetfelds auf. Das Abschirmelement 7 ist derart angeordnet, dass es beim Betrieb der Dekanterzentrifuge 9 erst abgerieben wird, wenn bereits ein Teil des Verschleißelements 5 abgerieben ist. Mit zunehmendem Abrieb verliert das Abschirmelement 7 seine abschirmende Wirkung. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Abschirmelement 7 in das Stützelement 4 eingesetzt. Das Abschirmelement 7 ist dabei auf das magnetische Element 6 aufgesetzt, sodass das magnetische Element 6 an einer Stirnseite des magnetischen Elements 6 bündig angeordnet ist.

[0083] Das Abschirmelement 7 ist derart angeordnet, dass das Abschirmelement 7 beim Betrieb der Dekanterzentrifuge 9 zumindest teilweise abgerieben wird, bevor das das magnetische Element 6 abgerieben wird. Das Abschirmelement 7 kann ein weichmagnetisches Material umfassen, beispielweise ein Weicheisen.

[0084] Während des Betriebs der Dekanterzentrifuge 9 werden mit zunehmenden Verschleiß zuerst das Verschleißelement 5 und dann das Abschirmelement 7 abgerieben. Solange das Abschirmelement 7 das magnetische Element 6 zumindest teilweise bedeckt, kann vom Magnetfeldsensor 12 kein oder nur ein schwaches Magnetfeld des magnetischen Elements 6 detektiert werden. Sobald das magnetische Element 6 freigelegt wird, kann das Magnetfeld des magnetischen Elements 6 vom Magnetfeldsensor 12 detektiert werden.

[0085] Fig. 4a zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Schutzelements 1 auf einem Schneckengewinde 2. Das Schutzelement 1 ist bis auf das magnetische Element 6 und das Abschirmelement 7 wie das Schutzelement 1 der Fig. 3 ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist das magnetische Element 6 von dem Abschirmelement 7 auf zumindest vier Seiten umhüllt.

x bes AT 527 848 B1 2025-07-15

Ss N

Das Abschirmelement 7 ist in das Stützelement 4 eingesetzt. Das Abschirmelement 7 kann eingeklebt sein.

[0086] Fig. 4b zeigt in einem exemplarischen Diagramm, wie sich das Magnetfeld bei Abrieb des Schutzelements 1 der Fig. 4a verändert. Während des Betriebs der Dekanterzentrifuge 9 werden mit zunehmenden Verschleiß zuerst das Verschleißelement 5 und dann das Abschirmelement 7 abgerieben. Solange das Abschirmelement 7 das magnetische Element 6 bedeckt, kann vom Magnetfeldsensor 12 kein oder nur ein sehr schwaches Magnetfeld des magnetischen Elements 6 detektiert werden.

[0087] Sobald das magnetische Element 6 teilweise freigelegt wird, kann das Magnetfeld des magnetischen Elements 6 vom Magnetfeldsensor 12 detektiert werden. Dieser starke Anstieg der Feldamplitude B (mT), nachdem das magnetische Element 6 freigelegt wurde, ist anhand des Diagramms in Fig. 4b gut erkennbar.

[0088] Fig. 5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Schutzelements 1 auf einem Schneckengewinde 2. Das Schutzelement 1 ist ausgebildet wie das Schutzelement 1 der Fig. 2a. Nur das magnetische Element 6 ist nicht in das Stützelement 4 eingesetzt, sondern an der AuBenseite des Stützelements 4 angeordnet. Das magnetische Element 6 kann an das Stützelement 4 geklebt sein. Das Verschleißelement 5 ist hier direkt am magnetischen Element 6 und am Stützelement 4 angeordnet. Das Verschleißelement 5 kann an das magnetische Element 6 und an das Stützelement 4 geklebt sein.

[0089] Ein typischer Abriebsverlauf des Schutzelements 1 beim Betrieb der Dekanterzentrifuge 9 ist schematisch durch die gestrichelten Linien dargestellt, die zeigen, wie zuerst das VerschleißBelement zumindest teilweise abgerieben wird, bevor das magnetische Element 6 abgerieben wird.

[0090] Fig. 6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Schutzelements 1 auf einem Schneckengewinde 2. Das Schutzelement 1 dieses Ausführungsbeispiels ist direkt am Schneckengewinde 2 angeordnet. Das Schutzelement 1 umfasst ein nicht magnetisches Hartmaterial als Verschleißelement 5, beispielsweise ein Carbid oder Keramik.

[0091] In diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass partikelförmige oder pulverförmige magnetische Elemente 6 im Verschleißelement 5 verteilt angeordnet sind. Die magnetischen Elemente 6 sind schematisch in Fig. 6 dargestellt. Bevorzugt sind die magnetischen Elemente 6 homogen im Verschleißelement 5 verteilt.

[0092] Es kann auch vorgesehen sein, dass das Schutzelement 1 als Auftragsschweißung oder als Pulverpanzerung auf dem Schneckengewinde 2 aufgebracht ist. Die magnetischen Elemente 6 können hier ebenfalls innerhalb der Auftragsschweißung oder der Pulverpanzerung verteilt angeordnet sein.

[0093] Es kann ferner ein Abschirmelement 7 auf dem Schutzelement 1 des Ausführungsbeispiels in Fig. 6 vorgesehen sein. Das Abschirmelement 7 kann als abschirmende Schicht derart am Schutzelement 1 angeordnet sein, dass es während des Betriebs vor dem Verschleißelement 5 abgerieben wird, sodass es seine Abschirmwirkung teilweise verliert.

[0094] Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele, sondern umfasst sämtliche Vorrichtungen und Verfahren im Rahmen der nachfolgenden Patentansprüche.

x bes AT 527 848 B1 2025-07-15

BEZUGSZEICHENLISTE

1, 1° Schutzelement

2 Schneckengewinde 3 Schnecke 4 Stützelement

5, 5° Verschleißelement

6 Magnetische Element 7 Abschirmelement

8 Ausnehmung

9 Dekanterzentrifuge 10 Gehäuse

11 Trommel

12 Magnetfeldsensor

Claims (19)

x bes AT 527 848 B1 2025-07-15 Ss N Patentansprüche

1. Schutzelement (1) zur Anordnung am äußeren Umfang eines Schneckengewindes (2) einer Schnecke (3), insbesondere einer Förderschnecke oder einer Kompressionsschnecke, umfassend ein Verschleißelement (5), das während des Betriebs der Schnecke (3) abgerieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass

- das Schutzelement (1) zumindest ein magnetisches Element (6), insbesondere einen Permanentmagneten, umfasst

- wobei das magnetische Element (6) derart angeordnet ist, dass es während des Betriebs der Schnecke (3) abgerieben wird, und bevorzugt erst dann abgerieben wird, wenn bereits ein Teil des Verschleißelements (5) abgerieben ist.

2. Schutzelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Element (6) im Verschleißelement (5) angeordnet ist.

3. Schutzelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, vorzugsweise partikelförmige oder pulverförmige magnetische Elemente (6) vorgesehen sind, die im Schutzelement (1), insbesondere im Verschleißelement (5), gegebenenfalls ungleichmäßig verteilt angeordnet sind.

4. Schutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass - ein zur Befestigung an einer umlaufenden Außenkante des Schneckengewindes (2) ausgebildetes Stützelement (4) vorgesehen ist, - wobei das Verschleißelement (5) am Stützelement (4) angeordnet ist und vorzugsweise das Stützelement (4) zumindest teilweise überragt, und - wobei das Verschleißelement (5) eine höhere Härte aufweist als das Stützelement (4).

5. Schutzelement (1) nach einem der Ansprüch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschirmelement (7) zum Abschirmen des vom magnetischen Element (6) erzeugten Magnetfelds vorgesehen ist, wobei das Abschirmelement (7) derart angeordnet ist, dass es während des Betriebs der Schnecke (3) vor dem magnetischen Element (6) abgerieben wird, sodass es seine Abschirmwirkung zumindest teilweise verliert, und bevorzugt erst dann abgerieben wird, wenn bereits ein Teil des Verschleißelements (5) abgerieben ist.

6. Schutzelement (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (7) das magnetische Element (6) zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umgibt, oder an einer Stirnseite des magnetischen Elements (6) bündig angeordnet ist.

7. Schutzelement (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (4) im Wesentlichen quaderförmig mit einer Längsausdehnung L und einer Querausdehnung Q ist, wobei das Verschleißelement (5) das Stützelement (4) in Richtung der Querausdehnung Q überragt.

8. Schutzelement (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Element (6) und/oder das Abschirmelement (7) das Stützelement (4) in Richtung der Längsausdehnung L überragt.

9. Schutzelement (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (4), vorzugsweise auf einer Seite im Wesentlichen gegenüber des Verschleißelements (5), eine Ausnehmung (8) zur formschlüssigen Anordnung an der umlaufenden Außenkante des Schneckengewindes (2) aufweist.

10. Schutzelement (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (7) ein weichmagnetisches Material, insbesondere Weicheisen, umfasst.

11. Schutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschleißelement (5) ein nicht magnetisches Hartmaterial, insbesondere Carbid, WolframCarbid oder Keramik, umfasst oder daraus besteht.

12. Schutzelement nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (4) Stahl, insbesondere rostfreien Stahl, oder Titan umfasst oder daraus besteht.

10 / 14

13. Schutzelement (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Element (6) in eine Ausnehmung des Stützelements (4) eingeschoben und vorzugsweise eingeklebt ist.

14. Dekanterzentrifuge (9) umfassend:

- ein feststehendes Gehäuse (10),

- eine im Gehäuse (10) um eine Rotationsachse R drehbare Trommel (11),

- eine in der Trommel (11) um die Rotationsachse R drehbare Schnecke (3) mit einem

umlaufenden Schneckengewinde (2),

dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein, an der Außenkante des Schneckengewindes (2) angeordnetes, insbesondere angeklebtes oder angeschweißtes, radial nach außen gerichtetes Schutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, beispielsweise in Form einer Schutzkachel, einer Auftragsschweißung oder einer Pulverpanzerung, vorgesehen ist.

15. Dekanterzentrifuge (9) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (10) zumindest ein Magnetfeldsensor (12) vorgesehen ist, der dazu ausgebildet ist, während der Rotation des Schneckengewindes (2) relativ zum Gehäuse (10) das vom magnetischen Element (6) des Schutzelements (1) emittierte Magnetfeld zu messen.

16. Dekanterzentrifuge (9) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass a. auf dem Schneckengewinde (2) zwei oder mehr Schutzelemente (1) derart versetzt angeordnet sind, dass die Magnetfelder der magnetischen Elemente (6) nicht überlappen, und wobei b. zwei oder mehr Magnetfeldsensoren (12) am Gehäuse (10) derart versetzt zueinander angeordnet sind, dass je ein Magnetfeld eines magnetischen Elements (6) von je einem Magnetfeldsensor (12) detektierbar ist.

17. Dekanterzentrifuge (9) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Schutzelemente (1) auf im Wesentlichen identischen Drehwinkelpositionen und auf einer im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse R verlaufenden Linie versetzt zueinander angeordnet sind, und wobei b. zwei oder mehr, den Schutzelementen (1) zugeordnete Magnetfeldsensoren (12) am Gehäuse (10) linear entlang der Längserstreckung des Gehäuses (10) versetzt zueinander angeordnet sind.

18. Dekanterzentrifuge (9) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor (12) als Hall-Sensor, GMR-Sensor, AMR-Sensor, TMR-Sensor oder als Flux-Gate Sensor ausgebildet ist.

19. Dekanterzentrifuge (9) nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass a. an der Außenkante des Schneckengewindes (2) angeordnete, insbesondere angeklebte oder angeschweißte, radial nach außen gerichtete herkömmliche Schutzelemente (1°) vorgesehen sind, die nicht gemäß einem des Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet sind, wobei b. die herkömmlichen Schutzelemente (1°) ein Verschleißelement (5°) umfassen, und wobei c. die Schutzelemente (1, 1°) die Außenkante des Schneckengewindes (2) im Wesentlichen vollständig umfassen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen