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Die
Erfindung betrifft eine Schneckenfilterpresse, in der eine (Feststoff)
Suspension mit Hilfe einer zylindrischen Schneckenwelle, die mindestens eine
Wendel aufweist, kontinuierlich entlang einer gleichachsigen, zylindrischen
Filterfläche,
die rohrförmig
die Schneckenwelle umgibt, gegen eine Öffnung gefördert wird und dort das Festgut
kontinuierlich austrägt
und das Filtrat aus dem Filtratraum zwischen Gehäuse und Filterfläche über einen
Stutzen abfließt,
die Schneckenwelle einseitig gelagert und von der Lagerseite her
angetrieben wird.
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Eine
derartige Schneckenfilterpresse ist aus der DE-PS 1255 084 bekannt.
Bei der bekannten Schneckenfilterpresse wird das Festgut kontinuierlich
gegen ein auf einen bestimmten Druck eingestelltes Verschlussorgan
gefördert.
Das Verschlussorgan wird gegen Federdruck geöffnet, um das gepresste Festgut
nach außen
zu fördern.
Das Filtrat fließt über einen
eigenen Stutzen aus dem Filtratraum ab. Die Presse ist liegend angeordnet.
Die Zuführung
der Suspension erfolgt über
einen Stutzen direkt in den Raum zwischen Schneckenwelle und Filterrohr.
Beim Durchfließen
des Filters wird das Festgut an der Filterfläche abgesetzt und mittels der
Schneckenwelle von dort abgeschabt. Mit zunehmender Förderung zum
Austragsende wird das Festgut gegen das Verschluß-glied gepresst und dadurch
entfeuchtet. Die verwendete Schneckenwelle unterscheidet sich grundsätzlich von
Förderspiralen,
da die Schneckenwelle nicht allein fördert, sondern auf Grund der
Ausgestaltung der Wendel und des Förderraums das Festgut vor allem
auspresst.
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Aus
der DE-OS 3938 579 A1 ist eine weiter kontinuierlich arbeitende
Filterpresse bekannt, bei der die Schneckenwelle senkrecht angeordnet
ist, die Zufuhr des Schüttgutes
erfolgt seitlich von oben und der Austrag des Festkörperkuchens
nach unten. Die Schneckenwelle ist konisch ausgebildet. Am Gehäuse sind
Vakuumstutzen angeordnet, so dass im unterteilten Filtratraum ein
Unterdruck erzeugt werden kann, um das Filtrat abzusaugen.
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Die
aus der DE-PS 1255084 bekannte Schneckenfilterpresse benötigt ein
eigenes Verschlussglied, um den für eine Pressung des Filterkuchens
erforderlichen Druck zu erzeugen; die aus der DE-OS 3938 579 A1
bekannte Filterpresse benötigt verschiedene
Ausbildungen der Schneckenwellen. Aus dieser Druckschrift sind auch
Maßnahmen
bekannt, um den Spalt zwischen Filter und konischer Schneckenwelle
zu verengen, um eine gute Entfeuchtung zu erhalten. Auch wird die
Suspension von oben zugegeben und die Feststoffe werden am Schneckenpressenboden
entnommen.
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Bei
beiden Lösungen
ist der Bauaufwand groß und
damit das Gerät
teuer; gerade die Lösung mit
Verschlussglied behindert auch unter Umständen eine kontinuierliche Arbeitsweise,
denn erst bei einem bestimmten Pressdruck wird das Verschlussglied
geöffnet,
was bei der Suspension voraussetzt, dass die Zusammensetzung (Feststoff/Flüssigsubstanz)
für ein
kontinuierliches Arbeiten stets homogen sein sollte.
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Bei
der DE-OS3938 579 A1 erfolgt die Zufuhr der Suspension von oben,
damit fördert
die Schneckenwelle mit Schwerkraft nach unten und wirkt dem Aufbau
einer Preßkraft
in der Schneckenwelle entgegen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die bekannten
Nachteile zu vermeiden und eine Schneckenfilterpresse zu schaffen,
die Einen guten Wirkungsgrad hat, wenig Bauteile erfordert, nicht
störanfällig ist
und die Austragung des Filterkuchens nicht behindert wird und die
Verdichtung des Feststoffkuchens durch die Widerstände in der Schneckenwelle
und an der Filterfläche
sowie durch die Ausnutzung der Schwerkraft erfolgt. Wegen der unterschiedlichen
Zusammensetzung von Suspensionen soll der Einsatz der Schneckenfilterpresse durch
zusätzliche
Einrichtungen und Ausgestaltungen dem jeweiligen Bedarf angepasst
werden können.
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Die
Lösung
der Aufgabe besteht darin, dass die Schneckenwelle und das sie zylindrisch
umgebende Filterrohr senkrecht stehend in dem Gehäuse angeordnet
sind, der Suspensionszufluss am unteren Ende der Schneckenwelle
und der Feststoffauswurf am oberen Ende der Schneckenwelle erfolgt und
die Zuführung
der Suspension so erfolgt, dass nur der untere Teil des Filterraumes
teilweise befüllt wird.
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Durch
die senkrechte Anordnung der Schneckenwelle und das sie umgebende,
zylindrische Filterrohr, sowie den Zufluss der Suspension von unten und
durch die teilweise Befüllung
des Filtratraumes lagert sich der Feststoff zunächst nur an der Filterfläche des
befüllten
Raumes ab. Durch die Drehung der Schneckenwelle wird der Feststoff
von der Filterwand abgeschabt und zur Austragsöffnung hin, also gegen die
Schwerkraft gefördert.
Sobald der Feststoff oberhalb des Befüllungsstandes angelangt ist,
fließt
weiteres Filtrat durch die Filteröffnungen ab. Durch das Anhaften
der Feststoffe an der Filterfläche
und in de Nuten der Schneckenwelle erfolgt bei der Bewegung nach
oben eine ständige
weitere Pressung und Entfeuchtung; hierbei ist der Anhaftungsprozeß des Festgutes
an der Schneckenwelle und am Filter gerade so groß, dass
sich der Feststoff langsam zum Ausgang hinbewegt.
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Um
nun eine gute Entfeuchtung der Feststoffe zu erhalten, muß zwischen
der Aufwärtsbewegung durch
die Schneckenwelle und der Rückströmtendenz
des zunächst
gut durchfeuchteten Feststoffkuchens, der sich zur Austragsöffnung hin
immer mehr verdichtet, eine ausbalanziertes Kräfteverhältnis einreguliert werden.
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Hierbei
hat sich als besonders vorteilhaft eine Schneckenwendel mit einem
Steigungswinkel zwischen 40°–50° ergeben.
Auch die Anordnung von, je nach Schneckenwellendurchmesser, zwei
bis zwanzig Wendeln unterstützt
die Entfeuchtung. Bei einem Gesamtdurchmesser der Schneckenwelle
von 70 mm und einer Nutentiefe von 7 mm, einem Steigungswinkel von
45° haben
fünf am
Umfang verteilte Wendeln bei ca. 50–60 U/min. ein hervorragendes Ergebnis
geliefert. Der Filterkuchen enthielt eine Restfeuchte von ca. 75
%.
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Wesentlich
für den
Prozessablauf ist, dass von der Suspension nur ein Teil der Höhe des Filterraums
eingenommen wird. Die Füllstandshöhe im Filter-
bzw. Filtratraum soll konstant gehalten werden und nur etwa 1/3
des Filtratraumes umfassen. Um genügend Zeit für die Entfeuchtung des Feststoffes bis
zum Austritt aus der Schneckenwelle zu erhalten, wird die Schneckenwelle
im niederen Drehzahlbereich gehalten; d.h. bei 50–60 U/min.
Die Füllstandhöhe kann über eine
Pumpe oder einen Vorratsbehälter
erzeugt bzw. gehalten werden.
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Um
die Aufnahme der Suspension in die Wendeln der Schneckenwelle gleichmäßig zu gewährleisten
und ein Absetzen der Feststoffteile außerhalb der Filterfläche zu verhindern,
ist es vorteilhaft, den Zulauf der Suspension über eine Wirbelkammer vorzunehmen,
in die die angetriebene Schneckenwelle bis zum Wirbelkammerboden
hineinreicht.
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Für die Wirksamkeit
der Schneckenfilterpresse ist gerade bei senkrecht stehender Achse
der Abstand zwischen Schneckenwelle und Filter wichtig. Er sollte
möglichst
gering sein und bewegt sich in der Größenordnung von ca. 0,1–0,3 mm.
Um zu verhindern, dass der Filter oder die Schneckenwelle bei einer
Berührung
beschädigt
werden, besteht die Schneckenwelle oder deren Wendelstege aus Kunststoff,
der Filter hingegen aus Metall.
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Zur
Verbesserung der Entfeuchtung kann der Filtratraum mit einem geringfügigen Unterdruck beaufschlagt
werden. Der Unterdruck, in der Größenordnung von 0 bis –0,5 bar
kann entweder mittels der für
das Absaugen des Filtrats eingesetzten Pumpe oder einer zusätzlichen
Pumpe oder aus einer Kombination aus beiden erfolgen.
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Es
ist bekannt, das Festgut derartiger Schneckenfilterpressen durch
Trockengas z. B. erhitzter Luft vor dem Austritt aus der Schneckenfilterpresse oder
während
des Pressvorgangs zusätzlich
zu trocknen. Bei der Zuführung
des Trockengases z. B. über
eine Kammer am Feststoffkuchenaustritt, hat dies zusätzlich den
Vorteil, dass der Feststoffkuchen zerteilt wird. Erfolgt zusätzlich ein
Abziehen des Gases im Filtratraum, so fließt das Trockengas entlang des
Feststoffkuchens in den Filtratraum und bewirkt eine zusätzliche
Trocknung. Bei der vorliegenden Erfindung ist bei Einsatz von Trockengas
zusätzlich
bei einigen Ausführungen
eine Dichtplatte zwischen Absaugung des Trockengases und dem Filtratraum
angeordnet. Die Zuführung
des Trockengases erfolgt hier unmittelbar in den Filtratraum oder über Zuführungskanäle in der
Schneckenwelle. Bei entsprechender Druckeinstellung und entsprechendem
Absaugedruck im Filtratraum wird eine zusätzliche Trocknung des Feststoffkuchens
in der Wendelnut bewerkstelligt.
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Bei
der Zuführung über die
Schneckenwelle wirkt das Trockengas auch am Nutenboden, die Absaugung
erfolgt im oberen Teil des Filtratraumes. Die Dichtplatte verhindert
in beiden Fällen,
dass Filtrat angesogen wird bzw., dass Trockengas über das
Filtrat mit angesaugt wird und in der Pumpe das Filtrat und das
Gas vermischt werden (Schaumbildung).
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Der
Antrieb, bestehend aus Motor und zusätzlichem Lager, ist oberhalb
des Gehäuses
auf einem Podest angeordnet, die Lagerplatte ist über Gehäusepfeiler
mit dem Schneckenfiltergehäuse
verbunden. Diese Anordnung dient dazu, die Wärmeübertragung von der Filterseite
her, gerade bei Trockengaszuführung,
auf die Lagerplatte und den Motor zu reduzieren. Im Bedarfsfall
wäre auch
der Antriebsstrang selbst entsprechend auszubilden, d.h. die Kupplung
und die jeweiligen Wellenenden müßten entsprechend
isoliert oder gestaltet werden.
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Im
Allgemeinen genügt
es, den Nutraum, den Raum zwischen den Wendelgängen, vom Eintritt der Suspension
bis zum Austritt des Feststoffkuchens gleich groß zu gestalten, d.h. die Wendel
oder die Wendeln haben gleichen Abstand, gleiche Nuttiefe, gleiche
Steigung. Es gibt jedoch Gründe,
z. B. der Anfall der Feststoffe ist gering, oder der Entfeuchtungsgrad
soll erhöht
werden, unter anderem den Nutraum vom Suspensionseinlauf zur Austragsöffnung hin
in Stufen oder kontinuierlich zu verengen, um den Preßeffekt
zu erhöhen;
ein verengter Querschnitt führt
nahezu automatisch zu einer Erhöhung des
Widerstandes, gegen den das Festgut gefördert wird und die Entfeuchtung
wird dadurch erhöht.
Eine sehr einfache und herstellungsmäßig leicht machbare Möglichkeit
ist die Tiefe der Nuten kontinuierlich oder in Stufen vom Eintritt
der Suspension bis zum Austritt des Feststoffkuchens zu reduzieren;
die Nutbreite bleibt hierbei gleich.
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Die
Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen
näher beschrieben
und erläutert.
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Es
zeigt:
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1 einen
Längsschnitt
durch die Vorrichtung zur Trennung von Suspensionen in Feststoffe und
Filtrat.
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2a einen
Schnitt A-A durch die Vorrichtung nach 1 in der
Nähe des
Austritts des Feststoffkuchens bei der Alternative mit verengtem
Nutenquerschnitt.
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2b einen
Schnitt B-B durch die Vorrichtung nach 1 am Suspensionseintritt
am Gehäuseboden.
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3 die
Vorrichtung nach 1 mit zusätzlicher Trockengaszu- und
abführung.
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4 Vorrichtung
nach 1 wobei der Filtratraum durch eine Dichtplatte
unterteilt ist für
die Trockengaszu- und -abführung.
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5 Vorrichtung
nach 1 wobei Trockengas über die Schneckenwelle dem
Festgut zugeführt
wird.
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6 Schema
für den
Einbau der Vorrichtung nach 1 zur Trennung
der Suspension in Festgut und Filtrat.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Schneckenfifterpresse
im Schnitt. In einem senkrecht stehenden, z. B. zylindrischen Gehäuse 1,
mit einer Mittelachse 2 ist achsgleich ein zylindrisches
Filterrohr 3 und darin achsgleich und drehbar eine Schneckenwelle 10 angeordnet.
Das Filterrohr 3 hat je nach Bedarf Öffnungen in der Größenordnung
von 0,1 bis 1 mm, so dass die Flüssigkeit
der Suspension durch die Öffnungen
des Filterrohres in den Filtratraum 4, zwischen Gehäuseinnenwand 5 und
Filterrohraußenwand 6 abfließen kann.
Das Filterrohr kann aus einem Lochblech bestehen, wobei die Durchbrechungen
so ausgebildet sind, dass sie sich zur Gehäuseinnenwand hin öffnen; das
Filterrohr 3 kann aber auch ein zylindrischer Spaltfilter
sein, dessen Öffnungen
sich ebenfalls zur Gehäuseinnenwand 5 hin öffnen, also
zur Gehäuseinnenwand
sich konisch bzw. trichterförmig öffnen. Diese
Lochausbildung hat den Vorteil, dass sich die Öffnungen nicht verstopfen.
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Der
Filtratraum 4, der zwischen Gehäuseinnenwand und Filterrohr
gebildet wird, ist nach oben mittels einer Platte 7, die
mit dem Gehäuse
verbunden ist, begrenzt. Nach unten hin wird der Filtratraum 4 durch
den Gehäuseboden 8 begrenzt.
An dem Gehäuseboden 8 ist
ein Filtratablaufstutzen 9 angebracht, durch den die Flüssigkeit
der Suspension aus dem Filtratraum 4 abfließt bzw.
abgepumpt wird.
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In
dem Filterrohr 3 ist die Schneckenwelle 10 achsgleich
angeordnet, die zwischen zwei bis zwanzig um die Welle 24 der
Schneckenwelle herumwindende Wendeln 11 aufweist. Wieviel
Wendeln verwendet werden, hängt
vor allem von dem Gesamtdurchmesser der Schneckenwelle ab. So hat
die Schneckenwelle beim Ausführungsbeispiel
fünf Wendeln.
Sie wird über
einen Motor 12 angetrieben. Der Motor 12 ist über eine
Kupplung 13 (nicht detailliert dargestellt) mit der Schneckenwelle
verbunden. Die Befestigung des Motors 12 erfolgt auf der
Lagerplatte 15, die von Schraubenbolzen 16 als
Plattform 14 auf das stehende Gehäuse 1, auf die Platte 7,
aufgesetzt ist. In die Lagerplatte 15 ist das Lager der Schneckenwelle
integriert. Es nimmt sowohl die Axial- als auch die Radialkräfte auf.
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Wie
ausgeführt,
besteht die Plattform 14 aus der Lagerplatte 15,
die mit Abstand zur Platte 7 auf Gehäusepfeilern oder Schraubenbolzen 16 ruht.
Da die Schneckenwelle 10 mit Filterrohr 3 nach
oben die Platte 7 durchdringt, das Filterrohr aber an einer
Teilseite 17 geöffnet
ist (Auswurföffnung),
kann an dieser Stelle das Festgut (Pressgut) ausgeworfen werden. Um
den Auswurf sicher zu stellen, ist an dieser Stelle ein Abstreifer 18 angeordnet.
Weiterhin ist in diesem Teilstück
eine Auswurfrutsche 19 an der Platte 7 befestigt.
Die Zuführung
der Suspension erfolgt vom Gehäuseboden 8 her.
Der Gehäuseboden
weist einen mittigen runden Ausschnitt 34 auf, durch den
die Schneckenwelle 10 in eine runde Wirbelkammer 20 bis
zu deren Boden hineinreicht. Die Wirbelkammer 20 umschließt weitgehend
die Schneckenwelle 10. Auf der Seite der Wirbelkammer,
auf der der Zufluss der Suspension erfolgt, ist eine trichterartig
ausgebildete Vorkammer 21 angeordnet, die den Zuflussstutzen 22 für die Suspension
trägt.
Die Wirbelkammer mit Vorkammer und Zuflussstutzen ist mit dem Gehäuseboden
dicht verbunden, so dass keine Suspension nach außen fließen kann.
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Das
Filterrohr 3 endet bereits am Gehäuseboden 8. Durch
die beschriebene Ausbildung der Wirbelkammer wird die zufließende Suspension gleichmäßig auf
die Nuten der Schneckenwelle verteilt und es wird insbesondere bei
Drehung der Schneckenwelle verhindert, dass sich am Boden Festgut
ablagert. Die Schneckenwelle 10 wird je nach Bedarf mit
elektrisch, pneumatisch oder hydraulischen, drehzahlregelbaren Motoren
angetrieben. Die Umdrehungszahl liegt im Arbeitsbetrieb in der Größenordnung
von 50 bis 60 U/min.. Auf der Abtriebsseite kann zur Erreichung
der Drehzahl ein Nachschaltgetriebe oder ein Stufengetriebe angeordnet
sein, es kann auch ein Getriebemotor eingesetzt werden. Als Kupplung wird
eine Überlastkupplung verwendet;
das Überlastelement
kann, sofern erforderlich, einstellbar oder regelbar sein. Im Bedarfsfall, z.
B. bei Zuführung
von Trockengas, sind bei höheren Temperaturen
Mittel vorzusehen, die die Kupplung vor Wärme schützen.
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Das
Filterrohr 3 ist aus Metall und die Löcher sind z. B. mittels eines
Laserverfahrens in der gewünschten
Form, im Algemeinen mit größerem Lochquerschnitt
zur Gehäuseinnenseite 4 hin,
herausgearbeitet. An Stelle eines Filterrohres kann auch ein zylindrischer
Spaltfilter eingesetzt werden. Damit die nur einseitig in der Lagerplatte
gelagerte Schneckenspindel bei einem Anlaufen an das Filterrohr
keinen Schaden nimmt, wird die Schneckenspindel oder deren Wendel
aus Kunststoff oder Teile der Welle 24 der Schneckenwelle,
die mit den Wendeln verbunden sind, hergestellt. Das Spiel zwischen
Schneckenwelle und Innenseite Filterrohr liegt bei 0,1–0,3 mm.
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Das
Gehäuse 1 der
Schneckenfilterpresse kann zweckmäßigerweise als Rohr ausgebildet
sein, in die das Filterrohr 3 und die Schneckenwelle 10 achsgleich
eingebracht werden. Die Bodenplatte der senkrecht stehenden Schneckenpresse
kann viereckigen oder quattratischen Querschnitt haben und hat entsprechende
Befestigungsmittel, um die Schneckenfilterpresse standsicher aufstellen
zu können.
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Die
Wendeln der Schneckenwelle weisen eine Steigung zwischen 40° und 50° auf. Eine
Steigung von 45° hat
sich als besonders geeignet gezeigt.
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Wird
bei einer Schneckenpresse wie sie in 1 und 2 dargestellt ist, eine Suspension mit
ca. 3% Feststoffanteil über
den Zuflußstutzen 22 der
Vor- und Wirbelkammer zugeführt,
so wird die Suspension entlang der Wendelgänge nach oben geleitet, bis ca.
1/3 der Filtratkammerhöhe
H bzw. des Raumes zwischen Schneckenwelle und Filterrohr erreicht
ist. Das Filtrat der Suspension wird durch das Filterrohr gefiltert
und gelangt in den Filtratraum 4. Von dort fließt das Filtrat
ab oder es wird abgepumpt. Gleichzeitig oder zeitlich verzögert wird
die Schneckenwelle mit ca. 50 bis 60 U/min. durch den Motor in Rotation versetzt.
Wobei es selbstverständlich
ist, dass die Wendeldrehung und die Drehrichtung des Motors, sofern
kein Wendegetriebe dazwischen geschaltet ist, gleichläufig sind.
Durch den Steg 23 der Wendeln wird der sich am Filterrohr
absetzende Feststoff vom Filterrohr abgelöst und entlang der Wendel nach oben
zum Auswurf, dem Schneckenwellendurchtritt durch die Platte 7,
hin gefördert.
Durch die Förderung der
Feststoffe nach oben wird dieser, nachdem er den Flüssigkeitsspiegel
verlassen hat, entfeuchtet, da ja der Feststoff das Bestreben hat,
sich nach unten abzusetzen. Zum anderen sind die Nuten zwischen
den Wendeln so ausgebildet, dass die Wendeln der Schneckenwelle
die Feststoffe immer wieder gegen das Filterrohr drücken und
versuchen, den Feststoff zum Auswurf hin zu fördern. Es ist deshalb wichtig,
dass die Ausbildung der Nuträume
zwischen den Wendeln auf den Anfall an Feststoffen insoweit angepasst
sind und dass die Verweilzeit des Feststoffes in den Wendeln der
Schneckenwelle den Bedürfnissen
angepasst werden kann, weshalb u.a. eine Drehzahl in einem niedrigen
Bereich von ca. 50 U/min. gewählt
wurde.
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Dient
bei einem Bohrer der Schaft des Bohrers dazu, dass Bohrgut möglichst
gut und schnell wegzufördern,
um den Schaft des Bohrers nicht zu verstopfen, so wird hier gerade
darauf geachtet, dass die Steigung der Wendel, die Auswahl des Werkstoffes,
die Beschaffenheit der Nut und die Drehzahl so gewählt wird,
dass die Förderung
der Feststoffe verzögert
wird und dadurch bis zum Auswurf ein hoher Presseffekt erzielt wird.
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Bei
einer Versuchsanlage hatte die Schneckenwelle fünf Wendeln bei einem Gesamtdurchmesser
der Schneckenwelle von 70 mm. Das Filterrohr hatte eine Lochgröße von 0,1
mm. Die Höhe
des Filtratraumes, vom Gehäuseboden 8 bis
Platte 7 betrug 400 mm. Die Schneckenwelle wurde mit ca.
60 U/min. gedreht. Die ausgeworfenen Festkörperpellets hatten einen Feuchtanteil
von ca. 75%. Der Unterdruck im Filtratraum betrug ca. –0,1 bar.
Der Durchmesser des achsgleich angeordneten zylindrischen Gehäuses betrug
125 mm. Filterrohrdurchmesser und Schneckenwelledurchmesser waren etwa
gleich, der Abstand betrug nur ca. 0,1 mm. Die Nuttiefe betrug ca.
7 mm.
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Da
die Schneckenwelle 10 in die Wirbelkammer 20 eingreift,
die die Schneckenwelle teilweise umgreift, wird verhindert, dass
sich die Festkörperteile
am Boden der Wirbelkammer absetzen. Die Schneckenwelle 10 wirkt
mit ihren Wendeln wie ein Quirl, der Sorge trägt, dass die Festkörperteile
zur Austragsöffnung
hin, also nach oben, bewegt werden.
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6 zeigt
eine Einbaumöglichkeit
der Schneckenfilterpresse. Die senkrecht stehende Schneckenfilterpresse
wird über
einen Vorratsbehälter 25 mit
einer max. Füllstandsbegrenzung
F beschickt, so dass in der Schneckenpresse eine max. Füllhöhe von ca.
1/3 der Filtratkammerhöhe
H oder den Raum zwischen Filterrohr und Schneckenwelle, eintritt.
Anstelle der Zuführung
der Suspension über einen
Vorratsbehälter
kann auch die Zufuhr unmittelbar über eine Pumpe erfolgen, wobei
eine Regelung bzw. Steuerung vorgesehen ist, dass der max. Füllstand
1/3 H in der Schneckenfilterpresse nicht überschritten wird. Das Filtrat
kann entweder frei abfließen oder wird über
eine Pumpe 26 abgepumpt. Das Absaugen hat den Vorteil,
dass im Filtratraum 4 ein geringer Unterdruck z. B. von
0 bis 0,5 bar erzielt wird, der die Entwässerung der Feststoffmasse
begünstigt.
Es ist selbstverständlich,
dass sich der Feststoffkuchen in den Wendelgängen erst nach einer gewissen
Einlaufphase ausbildet, da ja zunächst eine gewisse Menge an
Feststoffen vorliegen muss, bevor der Feststoffkuchen entlang der
Wendeln langsam nach oben zum Auswurf gefördert wird.
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Derartige
Schneckenfilterpressen werden eingesetzt zur Trennung von Festkörpern und
dem flüssigen
Filtrat bei Suspensionen. Derartige Suspensionen, oft auch Festkörpersuspensionen
genannt, kommen beispielsweise bei der Fermenterschlammaufbereitung
aus Biogasanlagen, bei der Gülleaufbereitung,
bei der Klärschlammentsorgung, bei
Pflanzenölpressanlagen,
bei der Fruchtsaftherstellung, bei der Wertstoffrückgewinnung
bei Prozessflüssigkeiten,
bei der Reinigung von Abwasser und anderem vor.
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Die 3, 4 und 5 zeigen
Weiterbildungen der Schneckenfilterpresse nach 1,
bei denen mit zusätzlichen
Einrichtungen der Wassergehalt des Feststoffkuchens bzw. der Feststoffpellets weiter
reduziert werden kann.
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In
dem in 3 gezeigten Beispiel wird über eine Kammer 27,
die am oberen Ende der Schneckenwelle oberhalb der Platte 7 angeordnet
ist, unmittelbar Trockengas z. B. erhitzte Luft, auf den Feststoffkuchen
geblasen. Auf Grund der Zuführung über z. B.
einen Schlitz 28 dringt das Trockengas auch in den oberen
Bereich des Filtratraumes 4 ein und wird dort über z. B.
eine Wasserstrahlpumpe (nicht dargestellt) abgezogen. Zum Anschluss
der Wasserstrahlpumpe ist ein Abführungsstutzen 32 vorgesehen. Nach
Entfeuchtung des Gases kann dieses erneut dem Prozeß zugeführt werden.
Eine derartige Anordnung begünstigt
nicht nur die zusätzliche
Trocknung der Festgutes, sondern, da die Zufuhr mit Druck erfolgt,
zerteilt sie auch den Feststoffkuchen beim Austritt.
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4 zeigt
eine Variante der Trockengaszuführung
und der Gasabführung.
Bei der Variante nach 4 wird der Filtratraum 4 durch
eine Dichtplatte 29, die im oberen Drittel des Filtratraumes 4 angeordnet
ist, in zwei Räume
unterteilt, nämlich
in den oberen Raum 30 und in den unteren Raum 31.
In den Raum 30 wird Trockengas eingeblasen, das entlang
der Wendeln in den Raum 31 gelangt und dort über den
Stutzen 32 abgezogen wird. Erfolgt der Trockengasabzug,
wie in 3 und 4 gezeichnet, unterhalb der
Zuführung
durch die Platte 7 bzw. der Dichtplatte 29, so
wird gewissermaßen
ein Gegenstromverfahren im Feststoffkuchen erzeugt, was sich sehr
vorteilhaft auf den Trocknungsvorgang auswirkt. Die Dichtplatte 29 verhindert
zudem, dass durch den Unterdruck Filtrat aus dem Raum 31 in
die Gas-Rückführung gelangt;
andererseits verhindert sie auch, dass das Trockengas bei Pumpabzug
des Filtrats in das Filtrat gelangt und in der Pumpe 26 durch
das mitgerissene Gas Schäume
gebildet werden.
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In 5 ist
eine weitere Alternative dargestellt. Hier wird das Trockengas am
oberen Ende dem Innenraum der Schneckenwelle zugeführt. Über Kanäle 33 bzw. über einen
zentralen Kanal wird über Auslassöffnungen 35 das
Trockengas an die Wendelnuten herangeführt und tritt dort aus. Beim
Durchströmen
des Feststoffkuchens erfolgt ein zusätzlicher Trocknungsgang. Der
Filtratraum 4 wird etwa in der Hälfte der Gesamthöhe durch
eine Dichtplatte 29 unterteilt, bezüglich der Vorteile wird auf
die Ausführungen
zu 4 bzw. die Ausführungen in der Beschreibungseinleitung
verwiesen. Der Gasabzug bei allen Ausführungen kann über eine
Pumpe oder über
eine Wasserstrahlpumpe erfolgen. Die Kanäle bzw. der Kanal in der Schneckenwelle
für die
Trockengaszuführung
enden etwa in Höhe
der Dichtplatte. Sie reichen nicht in den unteren Raum 31,
der durch die Dichtplatte abgeschirmt wird.
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Da
der Anfall der Suspensionen hinsichtlich des Feststoffanteils sehr
variiert und andererseits nicht für jeden Anwendungsfall optimierte
Schneckenwellen mit entsprechend angepasstem Nutraum gefertigt werden,
können
diese Zusatztrocknungen die Bandbreite des Einsatzes der beschriebenen Schneckenfilterpresse
erheblich erweitern.
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Um
die Entfeuchtung zu optimieren kann es erforderlich sein, dass der
Entfeuchtungsgrad der Festgutpellets laufend oder in gewisser Abständen gemessen
wird und z. B. die Drehzahl oder die Gaszuführung geregelt wird. Dies kann
händisch
oder über
automatische Regelungen erfolgen.
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Ebenso
kann die Überlastkupplung
so gestaltet sein, dass sie sich selbsttätig nachregelt und bei zu großer Last
abschaltet.
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In 6 ist
die Anordnung der Schneckenfilterpresse nach 1 gezeigt.
An Stelle der Schneckenfilterpresse nach 1 können auch
Modelle gemäß 3, 4 oder 5 mit
zusätzlichen Trockengazu-
und -abführungen
eingesetzt werden. Die Bedingungen für die Zuführung der Suspension – max. 1/3
des Filtratraumes wird befüllt – wie die
Bedingungen der Abführung
des Filtrats – Einsatz
einer Pumpe – sollen
hierbei eingehalten werden.
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Bei
der in 1 dargestellten Schneckenwelle sind die Nuträume vom
Eintritt der Suspension bis zum Auswurf der Feststoffe im Querschnitt
gleich ausgebildet; d.h. Nuttiefe T, Nutabstand bzw. Nutbreite B
sind von Anfang bis Ende gleich. Soll zum Austritt hin jedoch der
Widerstand erhöht
werden, um die Presswirkung zu erhöhen, so kann dies durch Reduzierung
des Nutraumquerschnitts entweder stetig oder in Stufen erfolgen.
Es ist also die Nuttiefe T und/oder die Nutbreite B entsprechend
zu verändern. In 2a und 2b ist
dargestellt wie bei gleichbleibendem Gesamtdurchmesser der Schneckenwelle
und gleichbleibender Nutbreite B; also bei gleichen Wendelgängen allein
durch Veränderung
der Nuttiefe T der Querschnitt des Nutraumes so verändert wird,
dass die Preßkraft
sich erhöht
(s. 2a und 2b). Die
Veränderung
der Nuttiefe kann in Stufen oder kontinuierlich erfolgen. Die Veränderung allein
der Nuttiefe hat den Vorteil, dass sie relativ einfach herzustellen
ist.
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Mittelachse
- 3
- Filterrohr
- 4
- Filtratraum
- 5
- Gehäuseinnenwand
- 6
- Filterrohraußenwand
- 7
- Platte
- 8
- Gehäuseboden
- 9
- Filtratablaufstutzen
- 10
- Schneckenwelle
- 11
- Wendel
- 12
- Motor
- 13
- Kupplung
- 14
- Plattform
- 15
- Lagerplatte
- 16
- Schraubenbolzen
- 17
- Auswurföffnung
- 18
- Abstreifer
- 19
- Auswurfrutsche
- 20
- Wirbelkammer
- 21
- Vorkammer
- 22
- Zuflußstutzen
- 23
- Steg
- 24
- Welle
- 25
- Vorratsbehälter
- 26
- Pumpe
- 27
- Kammer
- 28
- Schlitz
- 29
- Dichtplatte
- 30
- Oberer
Raum
- 31
- Unterer
Raum
- 32
- Abführungsstutzen
- 33
- Kanäle
- 34
- Ausschnitt
- 35
- Auslassöffnung
- F
- Füllstand
- T
- Nuttiefe
- B
- Nutbreite
- N
- Filtratkammerhöhe