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Die
Erfindung betrifft eine Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung
zur Verwendung in einer Feststoff-Transportstrecke einer Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung
zur Nachentfeuchtung und Verdichtung der Feststoffe. Außerdem betrifft
die Erfindung eine damit versehene Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung
sowie ein mittels der Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung
durchführbares
Verfahren zum Nachentfeuchten und Verdichten. Schließlich betrifft
die Erfindung eine Steuerungs- und/oder Stelleinrichtung für solche
Vorrichtungen und/oder zum Durchführen solcher Verfahren.
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Es
gibt eine Vielzahl von Maschinen, welche die Aufgabe haben, mit
Flüssigkeit
durchsetzte Feststoffe oder Gemische aus Feststoffen und Flüssigkeiten,
so zu behandeln, dass möglichst
viele Flüssigkeitsanteile
abgeschieden werden. Insbesondere werden derartige Maschinen eingesetzt,
wenn die Flüssigkeit
oder der Feststoff wiederverwertet werden sollen oder wenn das Material
entsorgt werden muss.
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Häufig eingesetzt
werden sog. Schneckenpressen oder Kolbenpressen. Z. B. Rechengutpressen
in Papierfabriken, Schlachthöfen,
Kläranlagen u.s.w.
haben die Aufgabe die zu entsorgende Rechengutmenge so zu behandeln,
dass einerseits möglichst
wenig Reststoff (Müll)
entsorgt werden muss, andererseits aber das mit gelösten organischen
Stoffen angereicherte Wasser wieder in den Klärprozess gelangt.
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Schnecken
oder Kolbenpressen, welche vorbeschriebene Aufgaben erfüllen, haben
in der Regel einen Entwässerungsbereich
(Pressbereich).
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Aufgabe
der Erfindung ist es, Vorrichtungen und Verfahren zur Nachentwässerung
oder allgemeiner zur Nachentfeuchtung des Feststoffes und/oder zur
Glättung
von Gegendruckschwankungen am Transportbereich zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Vorrichtungen und Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung schafft eine Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung
zur Verwendung in einer Feststoff-Transportstrecke einer Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung,
um durch die Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung
bereits teilweise von Flüssigkeit
befreite abzutransportierende Feststoffe weiter zu entfeuchten und
zu verdichten, mit:
- • einem in einer quer zur Transportrichtung
verlaufenden Richtung wirksamen Druckelement zum Erzeugen eines
Pressdrucks auf den Feststoff und
- • einer
Abscheide- oder Siebeinrichtung, die ein Abscheiden von Flüssigkeit
aus dem durch das Druckelement unter Pressdruck gesetzten Feststoff
ermöglicht.
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Erfindungsgemäß ist damit
im Transportbereich einer Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung wie
z. B. den vorstehend erläuterten
Schneckenpressen der Kolbenpressen eine Vorrichtung zur zusätzlichen
Nachentfeuchtung und Verdichtung vorgesehen. Die beim Nachpressen
auslaufende weitere Flüssigkeit
wird über
die insbesondere als Siebeinrichtung ausgebildete Abscheideeinrichtung
abgeschieden.
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Bevorzugt
ist als Druckelement ein Stempel oder Kolben vorgesehen. Die Pressfläche des
Stempels oder Kolbens wird bevorzugt insgesamt in einer im wesentlichen
quer zur Transportrichtung verlaufenden Richtung auf den Feststoff
hin oder zurück verschoben.
Dadurch wird nicht nur ein Transportquerschnitt, durch den die Feststoffe
hindurchgepresst werden, vergrößert oder
verringert, sondern der Feststoff wird, auch ohne dass Feststoff
nachgeliefert wird oder dass sonstige Mittel zum Pressen in Transportrichtung
vorgesehen sind, verdichtet und entwässert. In der Regel bleibt
ein einmal verpresster und ausgepresster Feststoff um einiges im
Volumen reduziert. Der so jeweils chargenweise zusammengepresste
Feststoffballen lässt
sich dann bei nachfolgendem Feststoff viel leichter transportieren.
Außerdem
lässt sich
mit einer solchen Anordnung ein mehrmaliges zusammenpressen und
Entlasten desselben Presskuchens ermöglichen. Durch die Schrittfolge
Pressen-Entlasten-Pressen-Entlasten – auch mehrmals hintereinander – lässt sich
eine verbesserte Entfeuchtung erzielen.
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Gleichzeitig
kann man mit der Vorrichtung auch ein konstanter Gegenpressdruck
auch bei unterschiedlich anfallenden Feststoff aufrechterhalten werden.
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Insgesamt
ergeben sich durch die Erfindung die Vorteile einer Reduzierung
des Flüssigkeitsgehaltes
des Materials im Transportbereich durch Nachentwässerung und eine Volumenreduzierung
des Materials im Transportbereich, um zu erreichen, dass die Friktion
nach der Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung keinen extremen
Schwankungen unterliegt.
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Nach
dem Pressvorgang in der Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung
dehnt sich der Presskuchen in der Regel nicht mehr so weit aus, dass
er den vollen Rohrmantel eines danach geschalteten Rohrmantels berührt.
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Wenn
die Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung so gesteuert wird,
dass der Presskolben in der Anfangs-Arbeits-Phase der Maschine ganz oder
teilweise heruntergefahren ist, lässt sich ein konstanter Pressgegendruck
erzielen. Der ganz oder teilweise heruntergefahrene Kolben der Entfeuchtungs-
und Verdichtungsvorrichtung bewirkt, dass ein konstanter Gegendruck
auf die Presseinheit der vorgeschalteten Maschine, d. h. zum Beispiel
der vorgeschalteten Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung, wirkt
und nicht die Friktion im Transportbereich als Gegendruck benötigt wird.
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Wird
dagegen Feststoff durch die Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung
nachgeliefert, dann wird der Presskolben entsprechend zurückgefahren,
um Feststoff mit definiertem Druck nachlaufen zu lassen. Anschließend wird
der Presskolben wieder in Richtung auf den Feststoff gefahren, um dann
den nachgelaufenen Feststoff zu verdichten und zu entwässern.
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Praktisch
alle Schnecken- und Kolbenpressen und auch weitere vergleichbare
Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtungen,
wie auch eingangs beschrieben, benötigen eine Wasserspülung. Das
Spül- oder
Waschwasser wird an einer oder an mehreren Stellen der Maschine,
meist wenn die Maschine arbeitet, eingeleitet, um zu spülen oder
zu waschen. Etwas seltener, aber auch möglich, ist der Einsatz von Druckluft.
Es gibt also in der Regel in der Nähe oder im Bereich von Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtungen
Versorgungseinrichtungen, die diese Vorrichtungen mit einem unter
Druck angelieferten Fluid wie Wasser oder Druckluft versorgen.
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Um
nun eine besonders einfache und kostengünstige konstruierte und zu
betreibende Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung zu schaffen,
wird gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass das
Druckelement durch Fluiddruck antreibbar ist. Damit lässt sich die
Tatsache, dass sich in unmittelbarer Nähe von Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtungen
praktisch immer ein Druckfluidanschluss, insbesondere ein Wasser-
oder Druckluftanschluss befindet, ausnutzen, um mit dieser bereits
vorhandenen Energiequelle die Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung zu
betreiben.
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Das
aus der Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung fließende Fluid
kann in der Regel immer noch weiter verwendet werden, beispielsweise
um erforderliche Wasch- oder Spülvorgänge durchzuführen. Zum
Beispiel kann das das Druckelement antreibende Wasser anschließend in
einen Bereich der Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung, aus
welchem ablaufende Flüssigkeit
und/oder Feststoffe herauszuspülen
sind, eingeleitet werden. Es wird demzufolge kein Fluid, wie z.
B. Wasser, verschwendet. Auch benötigt die Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung
selbst nur geringe Mengen von Spülwasser
oder dergleichen Fluid, um eine Auffangwanne für die ausgepresste Flüssigkeit
von Ablagerungen freizuhalten.
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Das
aus der Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung weiter abfließende Fluid
kann dann anschließend
auch noch in der Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung
verwendet werden. Im Beispiel von Wasser als Druckfluid könnte das
Spülwasser
beispielsweise in einer Rechengutwaschanlage als Waschwasser zum
Waschen von Rechengut verwendet werden. Das dadurch gegebenenfalls
unter weiterer Waschzugabe erzielte Feststoff-Flüssigkeitsgemisch lässt sich
dann in der als Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung
fungierenden Rechengutpresse zunächst
von einem Teil des Wassers befreien und wird dann im Transportbereich
durch die Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung weiter entwässert und
verdichtet.
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Wenngleich
das Druckfluid z. B. durch entsprechende Steuerung und Regelung
des Fluiddrucks auf verschiedenen Druckflächen eines Kolbens auch zum
Hin- und Hertreiben des Druckelements verwendet werden könnte, so
ist im Sinne einer einfachen Konstruk tion bevorzugt, dass das Druckelement
zur Bewegung in einer Richtung durch eine Vorspanneinrichtung, insbesondere
eine Federeinheit aus oder mit einer oder mehreren Druckfedern oder
dergleichen, vorgespannt ist. In die eine Richtung wird das Druckelement
dann durch die Vorspanneinrichtung und in die andere Richtung durch Fluiddruck
bewegt.
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Zum
Steuern des Druckelements ist es weiter bevorzugt, ein Fluidleitungssystem
vorzusehen, mit dem Fluid beispielsweise von einer externen Druckfluidversorgung
steuerbar zu dem Druckelement und davon wegführbar ist. Das Fluidleitungssystem
hat vorzugsweise eine erste Fluiddruckleitung, die zu dem Druckelement
zum Antreiben desselben hinführt
und eine zweite Fluiddruckleitung, mit welchem das Fluid zur Weiterverwendung
zwecks Spülung
oder Reinigung in der Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung
oder der Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung.
Eine Steuerung des Druckelements lässt sich dann dadurch erreichen,
dass insbesondere die zweite Fluidleitung mittels eines Sperrorgans
steuerbar im Durchfluss geregelt wird. Der dadurch gesteuerte Druck
vor dem Sperrorgan lässt sich
zum Antreiben des Druckelements ausnutzen.
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Um
nun eine schnelle Entlastung des Druckelements im Sinne der oben
näher erläuterten
Regelung des Pressdruckes und/oder der chargenweisen Entfeuchtung
und Verdichtung zu erzielen, kann man weitere Sperrorgane vorsehen, über die
ein Abfluss des Druckfluids von dem Druckelement geregelt wird.
Vorzugsweise kann man auch einen Venturi-Effekt ausnutzen. Hierzu ist bei einer
bevorzugten Ausführungsform
als zweite Fluiddruckleitung eine Wasserversorgungsleitung oder
dergleichen Fluidversorgungsleitung von einem Fluidanschluss zu
einem Spül-
oder Reinigungsbereich einer der Vorrichtungen geführt. Mit
dem erläuterten
Sperrorgan ist ein solcher Fluidzulauf regelbar absperrbar. Stromaufwärts dieses
Sperrorgans, also zwischen dem Sperrorgan und der Fluidversorgung
lässt man
dann die erste Fluidleitung, die anderenends hinter eine Membran
oder einem Kolben zum Antreiben des Druckelements geführt ist,
münden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist die Mündung
schräg
in Stromrichtung geneigt. Ist das Sperrorgan abgeschlossen, dann
bildet sich stromaufwärts desselben
und damit auch in der ersten Fluidleitung der volle Fluiddruck auf,
so dass das Druckelement voll beaufschlagt wird und zum Beispiel
den Feststoff verpressen kann. Öffnet
man dagegen das Sperrorgan, fließt das Fluid durch den Fluidzulauf
hindurch und nimmt aufgrund der schrägen Mündung auch Fluid aus der ersten
Fluidleitung mit, so dass der Druck in der ersten Fluidleitung verringert
wird. Diesen Effekt kann man noch vergrößern, indem man das einlaufende
Wasser mittels eines Injektors in dem Fluidzulauf an der Mündung der
ersten Fludileitung vorbeiführt.
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Es
ist aber auch denkbar, anstelle oder zusätzlich zu der schrägen Einmündung stromaufwärts der
Einmündung
eine Drossel, beispielsweise eine einfache Verengung in dem Fluidzulauf
vorzusehen. Damit dürfte
sich ein gleicher Effekt erzielen lassen. Die Drossel könnte auch
durch ein halb geöffnetes Sperrorgan,
z. B. Ventil gebildet werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung
näher erläutert. Darin
zeigt:
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1 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht einer ersten Aufsührungsform
einer Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung,
bei der ein Transportbereich mit einer Ausfürhungsform einer Entfeuchtungs-
und Verdichtungsvorrichtung versehen ist;
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2 eine
Schnittansicht einer ersten Ausführungsform
der Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung im Schnitt entlang
einer quer zur Transportrichtung verlaufenden vertikalen Mittelebene;
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3 eine
Schnittansicht durch die erste Ausführungsform der Entfeuchtungs-
und Verdichtungsvorrichtung von 2 entlang
einer längs
zur Transportrichtung verlaufenden vertikalen Mittelebene mit einem
schematisch dargestellten Fluidleitungssystem;
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4 eine
Schnittansicht vergleichbar zu 2 einer
zweiten Ausführungsform
der Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung;
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5 eine
Schnittansicht vergleichbar derjenigen von 3 jedoch
für die
zweite Ausführungsform
der Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung; und
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6 eine
teilweise geschnittene Ausführungsform
einer zweiten Ausführungsform
der Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung
mit einer darin integrierten Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung.
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In 1 ist
eine Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 10 gezeigt.
Dabei handelt es sich hier um eine Vorrichtung zur Behandlung und Entsorgung
von Rechengut aus Abwässern
oder dergleichen Feststoff-Flüssigkeits-Gemischen.
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Allgemein
handelt es sich bei solchen Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtungen
um solche Vorrichtungen, mit denen Feststoff aus einem Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch
möglichst
trocken und/oder mit möglichst
geringen Gewichtsanteilen und/oder mit möglichst geringen Volumen entfernt werden
soll. Meist weisen solche Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtungen
einen Abscheidebereich, in welchem Flüssigkeit von Feststoff abgeschieden wird,
einen Pressbereich, mit welchem Feststoff gepresst wird, um Flüssigkeit
auszupressen und eine Volumenreduzierung zu erzielen, und einen
anschließenden
Transportbereich auf, der bei dem vorliegenden Beispiel durch ein
Transportrohr 16 gebildet wird. Mittels des schräg nach oben
führenden
Transportrohres 16 wird der von Flüssigkeit mehr oder weniger
befreite Feststoff abtransportiert. In dem hier dargestellten Beispielen
wird der Feststoff 18 in einen Container 20 zur
Entsorgung abgeführt.
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Bei
der gezeigten Festststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtungen 10 nach 1 handelt
es sich um eine Schneckenpresse, bei der der Feststoff mittels einer
Schnecke 22 (aus-) gepresst und durch das Transportrohr 16 gedrückt wird.
Bei anderen, hier nicht näher
dargestellten Festststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtungen
wird die Aufgabe der Schnecke 22 durch einen in Transportrichtung
hin- und her beweglichen Kolben übernommen,
der z.B. über
einen Elektromotor und ein Hydraulikgetriebe angetrieben wird.
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Zum
Auspressen des Feststoffes brauchen solche Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtungen 10 einen
Gegendruck, der durch den Feststoff 18 in dem Transportrohr 16 erzeugt
wird.
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Die
hier gezeigte Festststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 10 hat
weiter einen Wasseranschluss 28, mit welchem Wasser zum
Waschen des Feststoffes und/oder zum Ausspülen der Festststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 10 eingeleitet wird.
Weitere Beispiele für
solche Festststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtungen
finden sich in der WO 93/01000, der WO 02/11853, der WO 95/24306,
der DE-OS 2055 547 und so weiter.
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Die
in 1 gezeigte Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 10 ist
mit einer zusätzlichen Entwässerungs-
und Verdichtungsvorrichtung 30 versehen.
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Die
Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung 30 ist in dem
dargestellten Beispiel an dem Transportrohr 16 angeordnet.
Genauer ist diese Vorrichtung 30 so angeordnet, dass sie
einen Bereich des Transportrohres 16 bildet oder ersetzt.
Die Lage der Entfeuchtungs- und
Verdichtungsvorrichtung 30 ist entsprechend schräg. Die Entfeuchtungs-
und Verdichtungsvorrichtung 30 hat ein Gehäuse 32 mit einer
Auffangwanne 34 für
aus dem Feststoff 18 austretende Flüssigkeit und ein Fluidleitungssystem
in Form eines Wasserleitungssystems. Dieses ist an ein übliches
Wasserversorgungsnetz angeschlossen. Das Wasser wird mittels einer
ersten Fluidleitung in Form einer ersten Wasserleitung 38 zu
einem oberen Bereich geleitet und mit einer zweiten Fluidleitung
in Form eines Wasserzulaufes 40 in die Auffangwanne 34 geleitet.
In nicht dargestellten Ausführungsbeispielen
läuft der
Wasserzulauf 40 zusätzlich
oder alternativ auch zu dem Wasseranschluss 28 der Festststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 10.
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Der
innere Aufbau der Entwässerungs-
und Verdichtungsvorrichtung 30 wird im folgenden anhand
eines in den 2 und 3 gezeigten
ersten Ausführungsbeispieles
davon beschrieben.
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Die
Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung 30 hat demnach
einen im wesentlichen dem Innenquerschnitt des Transportrohres 16 entsprechenden
Press- und Transportbereich 42 als Durchgangspassage für den Feststoff 18.
Der untere und seitliche Wandungsbereich desselben ist mit Durchbrechungen
zum Abscheiden von Flüssigkeiten
versehen und bildet so eine Sieb- oder Abscheideeinrichtung 44.
Die obere Begrenzungswandung der Durchgangspassage wird durch eine
entsprechend (kreis-)zylindermantelförmig ausgebildete Pressfläche 46 eines
Stempels 48 oder Kolbens gebildet.
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Der
Stempel 48 ist derart in dem Gehäuse 32 geführt, dass
er senkrecht zu der Transportrichtung in dem Presse- und Transportbereich 42 bewegbar ist.
Die Pressfläche 46 ist
parallel zu diese Transportrichtung verlaufend angeordnet, wie sich
der Darstellung von 2 entnehmen lässt. Bei
vollständig zurückgezogenem
Stempel wie in 2 gezeigt, bildet diese Pressfläche also
die obere Begrenzungswand, ohne den Durchgang des Feststoffes 18 zu
beeinträchtigen.
Der Stempel 48 hat weiter eine entgegen der Transportrichtung
weisende Seitenfläche 120.
Die Seitenfläche 120 ist
im wesentlichen senkrecht zu der Transportrichtung und zu der Pressfläche 46 angeordnet.
Zwischen der Seitenfläche 120 und
der Pressfläche 46 gibt
es eine Kante 122. Die Kante 122 hat in dem dargestellten
Beispiel im Querschnitt gemäß 3 gesehen
einen Winkel von etwa 90°.
Bei Bewegen des Stempels 48 entlang seiner Bewegungsrichtung
in den Press- und Transportbereich 42 hinein stellt sich
die Seitenfläche 120 in
den Weg des Feststoffes und bewirkt so eine Verringerung des Transportquerschnittes.
Die Pressfläche 46 drückt den
sich in dem Press- und Transportbereich 42 befindlichen
Feststoff zusammen, wobei eine Auflockerung und eine chargenweise
Aufteilung des Feststoffes in Presskuchen durch die einschneidende
Kante 122 erreicht wird. Dadurch ergeben sich einzelne
Presskuchen mit verringertem Querschnitt, die sich nacheinander
einfach durch das Transportrohr 16 schieben lassen und
einzeln in den Container 20 abwerfbar sind.
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Eine
Antriebseinrichtung 50 für den Stempel 48 ist
an einer oberen Seite des Gehäuses 32 der Entwässerungs-
und Verdichtungsvorrichtung 30 ausgebildet. Diese Antriebseinrichtung 50 weist
eine Vorspanneinrichtung in Form einer Feder 52 auf, durch
die hindurch ein Schaft 54 des Stempels 48 geführt ist.
Der Stempel 48 hat an seinem oberen Ende eine Pressplatte 56,
die an einer flexiblen Membran 58 anliegt.
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Die
Membran 58 unterteilt einen oberen erweiterten Bereich 60 eines
Antriebsgehäuses 62 der Antriebseinrichtung 50 fluiddicht.
In die so gebildete obere fluiddichte Kammer 66 mündet die
erste Wasserleitung 38 des Wasserleitungssystems 36.
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Die
Abscheideeinrichtung 44 ist in den dargestellten Beispielen
durch ein Gitter 68 gebildet, das wie ein Abschnitt eines
Mantels eines (Kreis-)Zylinders den unteren und seitlichen Bereich
des Press- und Transportbereichtes 42 umgibt. In dem in
den 2 und 3 dargestellten Beispiel sind
die Gitterstäbe
in Transportrichtung ausgebildet. Anstelle des Gitters 68 kann,
wie aus 1 ersichtlich, auch ein Lochblech 69 zum
Bilden der Abscheideeinrichtung 44 verwendet werden.
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Eine
zweite Ausführungsform
mit entsprechend aufgebauter Konstruktion ist in den 4 und 5 gezeigt.
Die beiden Ausführungsformen
unterscheiden sich im wesentlichen durch die Ausbildung des Wasserleitungssystems 36.
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Das
Wasserleitungssystem 36 des ersten Ausführungsbeispieles hat den Wasserzulauf 40,
der durch zwei Sperrorgane 70, 72, hier in Form
von Magnetventilen MV1 und MV2 absperrbar ist. Zwischen diesen beiden
Magnetventilen MV 1 und MV 2 mündet
die erste Wasserleitung 38, die in die Kammer 66 führt und
durch ein weiteres Sperrorgan, hier in Form eines dritten Magnetventils
MV3 absperrbar ist. Ebenfalls in dem Bereich zwischen den beiden
Magnetventilen MV1 und MV2 mündet
noch ein weiterer Wasserzu- oder -ablauf 76, der als Spül- oder Waschwassereinspeisung
zum Beispiel für
die als Rechengutwäsche
ausgebildete Reststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 10 genutzt
werden kann und durch ein viertes Sperrorgan 74, hier in
Form eines vierten Magnetventiles MV4 allmählich verengbar und absperrbar
ist.
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Die
zweite, in der 4 und 5 gezeigte Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform der Entwässerungs-
und Verdichtungsvorrichtung 30 im wesentlichen durch den
Aufbau des Wasserleitungssystems. Die entsprechenden Teile des Wasserleitungssystems
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
werden mit entsprechenden Bezugszeichen mit dem Zusatz „a" bezeichnet. Das Wasserleitungssystem 36a hat
ebenfalls den Wasserzulauf 40a, der Wasser aus einem Wassernetz 80 in
die Auffangwanne 34 leitet. Dieser Wasserzulauf 40a ist
durch ein einzelnes Sperrorgan 78 in Form eines Magnetventils
MV absperrbar. Das Wasser aus dem Wassernetz 80 wird mittels
eines Injektors 82 mit geringerem Durchschnitt in das Rohr
des Wasserzulaufes 40a mit größerem Durchschnitt eingeleitet.
Stromaufwärts
der Injektormündung
mündet
die erste Wasserleitung 38a schräg in die Strömungsrichtung
geneigt.
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Bei
beiden Ausführungsformen
führt ein Press-
und Spülwasserablauf 84 aus
der Auffangwanne 34 hinaus und wird entweder – gegebenenfalls
zur weiteren Behandlung der Flüssigkeit – abgeführt oder
zur weiteren Verwendung in die Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung
geleitet. Beispielsweise kann die anfallende Flüssigkeit zum Waschen der Feststoffe,
z. B. Rechengut, verwendet werden.
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Im
folgenden wird die Funktion der Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung 30 am
Beispiel des ersten in den 2 und 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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Wenn
Druck auf die Membrane 58 ansteht, fährt der Stempel 48 oder
Kolben herunter und drückt auf
das zu entfeuchtende oder entwässernde
Material. Dadurch wird ein Presskuchen 86 gebildet. Die ausgepresste
Flüssigkeit
fließt über die
Abscheideeinrichtung 44 in die Auffangwange 34.
Gleichzeitig wird der durch den Press- und Transportbereich 42 gebildete
Durchgang für
den Feststoff 18 blockiert oder gebremst. Damit lässt sich – wie im
folgenden näher
erläutert – im wesentlichen
ein mehr oder weniger konstanter Gegendruck für die Festststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 10 erzeugen.
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Eine
in den 3 (und in 5 bei der
zweiten Ausführungsform)
als Block dargestellte Steuerung 90, die auch die Steuerung 90 der
Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung
bilden kann oder wie hier angenommen mit der Steuerung (nicht dargestellt)
der Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 10 verbunden
ist – Verbindungsleitung 92 -,
steuert das Wasserleitungssystem 38, 38a. Die
Steuerung erfolgt so, dass der Druck auf die Membrane 58 oder auf
einen nicht dargestellten Kolben in der Regel immer dann ansteht,
wenn die vorgeschaltete Maschine, d. h. hier die Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 10,
steht. In diesem Fall ist das Magnetventil MV1 immer geschlossen.
Sofort beim Start der vorgeschalteten Maschine oder zeitverzögert öffnet die Steuerung 90 das
Magnetventil MV1 und folgende Vorgänge erfolgen:
Das Magnetventil
MV2 und das Magnetventil MV3 ist geschlossen. Die Feder 52 oberhalb
des Stempels 48 drückt
den Stempel 48 und die Membrane 58 nach oben.
Das Wasser aus der Kammer 66 wird zurückgepresst und fließt gemeinsam
mit dem aus dem Feststoff ausgepressten Presswasser ab. Der Stempel 48 fährt hoch
und die durch den Press- und Transportbereich 42 gebildete
Durchgangspassage in der Förderstrecke
des Feststoffes wird ganz oder teilweise frei.
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Durch
die Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 10 wird
dann Feststoff nachgeliefert. Aufgrund dieses Vorwärtsdrückens wird
der zuvor von der Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung 30 ausgepresste
und verdichtete Presskuchen 86 ein Stück weiter in das Transportrohr 16 geschoben
und neues noch nicht von der Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung 30 behandeltes
Materials gelangt in den Press- und Transportbereich 42.
Nach dem Abschalten der vorgeschalteten Maschine, also hier der
Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 10 schließt das Ventil
MV1 wieder und aufgrund des Wasserdrucks aus dem Wassernetz 80 wird
bei geöffneten
Ventilen MV2 und MV3 der Stempel 48 heruntergefahren. Dieser
drückt
wieder auf das Material und presst es so zu einem Feststoffballen
oder neuen Presskuchen 86 aus. Die Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung 30 wird
also im Chargenbetrieb betrieben. Es gibt dadurch einzelne Presskuchen 86, die
einfach transportierbar und für
die Entsorgung handhabbar sind.
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Durch
den Einbau von mehreren Sperr- oder Regelorganen 70, 72, 74 können eine
Vielzahl weiterer Verfahrensschritte durchgeführt werden, bei welchen das
nicht mehr benötigte
Druckfluid aus der Antriebseinrichtung 50 nicht vergeudet
wird, sondern für andere
Verfahrensschritte eingesetzt wird. Zum Beispiel kann durch den
Einsatz der vier Sperrorgane 70, 72, 74 erreicht
werden:
- 1) Durch Öffnen der Ventile MV2 und MV3
wird der Stempel 48 ganz oder teilweise heruntergefahren.
- 2) Durch Schließen
des das Wassernetz 80 von dem Wasserleitungssystem 36 trennenden
Ventils MV 2 und Öffnen
des Wasserzulaufes 40 durch das Ventil MV1 und/oder der
Spül- oder Waschwassereinspeisung
mittels des Ventils MV4 fährt
der Stempel 48 aufgrund des Federdruckes wieder nach oben.
Das Wasser entweicht aus der Kammer 66 über das Ventil MV1 und/oder MV4.
- 3) Durch wechselseitigen Vorgang wie unter 1) und 2) beschrieben
lässt sich
ein mehrmaliges oder auch häufiges
Hoch- und Runterfahren des Stempels 48 erreichen. Durch
ein dadurch erreichtes wechselseitiges Drücken und Entspannen kann eine
zusätzlich
Entwässerung
oder Entfeuchtung des Feststoffes bewirkt werden.
- 4) Durch wahlweises Öffnen
von MV1 oder MV4 können
unterschiedliche Prozessschritte eingeleitet werden.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel
gemäß 5 zeigt
ein einfacher aufgebautes Wasserleitungssystem 36a mit
einem einzelnen Sperrorgan 78 in Form des Ventils wie Nadel- oder Magnetventils MV.
Dieses Ventil MV ist geschlossen, wenn die vorgeschaltete Maschine
wie z. B. eine Presse oder die Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 10 nicht
arbeitet. Das Ventil MV wird durch die Steuerung 90 geöffnet, wenn
die Presse oder Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 10 arbeitet.
Aufgrund einer Venturi-Anordnung – hier durch den Injektor 82 und die
schräge
Mündung 88 gebildet – wird erreicht, dass
bei geöffnetem
Ventil MV ein Sog auf die Bypass-Leitung, d. h. die erste Wasserleitung 38a,
entsteht und das Hochfahren der Membran 58 bzw. des Stempels 48 oder
Kolbens durch den Unterdruck unterstützt wird.
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Anstelle
von Wasser kann auch vorhandene Pressluft oder ein sonstiges vorhandenes
Druckfluid zum Antreiben der Antriebseinrichtung 50 verwendet werden.
Die durch die Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung erreichte
Nachentfeuchtung hat insbeson dere im Bereich der Entsorgung flüssigkeitsbelasteter
Abfälle,
wie sie z. B. bei Rechengut in Kläranlagen anfallen, große Vorteile.
So wurde z. B. bei dem in 1 gezeigten
Versuchaufbau eine Erhöhung
des Trockengehalts der Feststoffe von 25% auf 35 erreicht. Eine
solche Erhöhung
kann eine Gewichtsersparnis von zusätzlichen 20 bis 50 ausmachen.
Dementsprechend weniger Entsorgungskosten fallen an. Man konnte
deutlich erkennen, wie der in einzelne Presskuchen-Ballen zusammengepresste
Feststoff 18 gegenüber
einem zuvor bie einer Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 10 ohne
die Entwässerungs-
und Verdichtungsvorrichtung 30 im Transportrohr 16 beobachten
Feststoff weiter verdichtet ist. Gerade diese chargenweise Verdichtung bringt
einen überraschend
erhöhten
Trockensubstanzanteil im zu entsorgenden Feststoff. Dies alles wird mit
einer überraschend
einfachen Konstruktion mit wenigem bewegbaren Teilen, die wartungsarm
und zuverlässig
arbeitet und kostengünstig
in Herstellung und Betrieb ist, erreicht.
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Die
dargestellte Entwässerungs-
und Verdichtungsvorrichtung 30 lässt sich auch einfach bei einer
Vielzahl von ganz verschiedenen Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtungen
und auch bei bestehenden und im Einsatz befindlichen Anlagen nachrüsten. Zum
Beispiel könnte
das Gehäuse 32 der
Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung 30 anstelle
eines Zwischenrohres oder dergleichen auch bei einer Kolbenpresse
(nicht dargestellt) am Transportrohr 16 angeschlossen werden.
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In 1 ist
eine erste Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 10 im
Schnitt dargestellt, deren Transportrohr 16 mit der Entfeuchtungs-
und Verdichtungsvorrichtung 30 vergleichbar derjenigen
von 5 versehen ist. Dabei handelt es sich um eine Schneckenpresse
mit der Schnecke 22. Die Schnecke 22 endet mit
Abstand von dem rohrseitigen Endbereich des Gehäuses 100 der ersten
Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 10.
Der so gebildete Freiraum 102 dient auch bereits als Transport-
und Pressbereich. Im unteren Bereich des Gehäuses 100 der Schneckenpresse
ist ebenfalls eine Auffangwanne 104 vorgesehen. Das Gehäuse 100 ist
insgesamt schrägt
geneigt, hier beispielsweise mit einem Winkel von 3–20°, insbesondere
5°. Wie
ersichtlich, ist der Press- und Spülwasserablauf 24 an
das obere Ende dieser Auffangwanne 104 des Schneckenpressen-Gehäuses 100 eingeleitet.
Das in das Wasserleitungssystem 36a eingeleitete Press-
und Spülwasser dient
also sowohl zum Ausspülen
der Wanne 34, zum Antreiben des Stempels 48 und
zum Spülen
der Auffangwanne 104 des Schneckenpressen-Gehäuses 100.
-
In
der 6 ist noch eine weitere Ausführungsform einer Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 110 gezeigt.
-
Diese
zweite Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 110 ergibt
sich durch Integrieren einer dritten Ausführungsform einer Entfeuchtungs-
und Verdichtungsvorrichtung 112 in das Schneckenpressengehäuse 110 der
in 1 gezeigten Feststoff-FlüssigkeitsTrennvorrichtung 10.
-
Die
dritte Ausführungsform
der Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung 112 hat
also kein eigenes Gehäuse,
sondern nutzt das Gehäuse 100 und
die Auffangwange 104 sowie den innerhalb des Gehäuses 100 ausgebildeten
Siebbereich – nicht
explizit dargestellt, doch bei solchen Schneckenpressen üblich –.
-
- 10
- erste
Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung
- 16
- Transportrohr
(Transportbereich)
- 18
- Feststoff
- 20
- Container
- 22
- Schnecke
- 26
- Elektromotor
- 28
- (Wasch-)Wasseranschluss
der Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung
- 30
- Entfeuchtungs-
und Verdichtungsvorrichtung
- 32
- Gehäuse
- 34
- Auffangwanne
- 36
- Wasserleitungssystem
(Fluidleitungssystem)
- 36a
- Wasserleitungssystem
(Fluidleitungssystem)
- 38
- erste
Wasserleitung (erste Fluidleitung)
- 38a
- erste
Wasserleitung (erste Fluidleitung)
- 40
- Wasserzulauf
(zweite Fluidleitung)
- 40a
- Wasserzulauf
(zweite Fluidleitung)
- 42
- Press-
und Transportbereich (Durchgang)
- 44
- Abscheideeinrichtung
oder Siebeinrichtung
- 46
- Pressfläche
- 48
- Stempel
(Druckelement)
- 50
- Antriebseinrichtung
- 52
- Feder
- 54
- Schaft
- 56
- Pressplatte
- 58
- Membran
- 60
- oberer
erweiterter Bereich
- 62
- Antriebsgehäuse
- 66
- Kammer
- 68
- Gitter
- 69
- Lochblech
- 70
- Sperrorgan
- 72
- Sperrorgan
- 74
- Sperrorgan
- 76
- Wasserablauf
für weitere
Verwendung, insbesondere Spül-
oder Wasch
-
- wassereinspeisung
für die
Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung
- 78
- Sperrorgan
- 80
- Wassernetz
- 82
- Injektor
- 83
- Drossel
oder Düse
- 84
- Press-
und Spülwasserablauf
- 86
- Presskuchen
- 88
- Mündung
- 90
- Steuerung
- 92
- Verbindungsleitung
- 100
- Gehäuse Schneckenpresse
- 102
- Freiraum
- 104
- Auffangwanne
- 110
- zweite
Feststoff-Flüssigkeits-Trennvorrichtung
- 112
- dritte
Ausführungsform
Entfeuchtungs- und Verdichtungsvorrichtung
- 120
- Seitenfläche
- 122
- Kante
- MV
- Magnetventil
- MV1
- erstes
Magnetventil
- MV2
- zweites
Magnetventil
- MV3
- drittes
Magnetventil
- MV4
- viertes
Magnetventil