DE102008048091B4

DE102008048091B4 - Flüssigkeitsabscheider

Info

Publication number: DE102008048091B4
Application number: DE102008048091A
Authority: DE
Inventors: Alois Börger
Original assignee: BOERGER GmbH; Borger GmbH
Current assignee: BOERGER GmbH; Borger GmbH
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2028-09-20
Also published as: DE102008048091A1

Abstract

Flüssigkeitsabscheider (10) zum Eindicken von schlamm- und/oder faserstoffhaltigem Substrat mit wenigstens einem Filterrohr (12), dessen Rohrmantel mit flüssigkeitsdurchlässigen Ausnehmungen (13) versehen ist, in welchem wenigstens ein Räumelement (11) angeordnet ist, das wenigstens zwei zueinander parallel angeordnete Rotorelemente (11.1, 11.2) umfasst, die als Schneckengewindeelemente (11.1, 11.2) ausgebildet sind, welche die gleiche Steigung aufweisen und axial zueinander versetzt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorelemente (11.1, 11.2) mit einer Rotorwelle (11.3) verbunden sind, die innerhalb des Filterrohrs (12) rotiert, dass sich die Außenkanten der Schneckengewindeelemente (11.1, 11.2) bis auf einen radialen Abstand von 1 mm bis 3 mm an den Filterrohrmantel (12) erstrecken und dass zwischen den Schneckengewindeelementen (11.1, 11.2) ein Klemmspalt (14) ausgebildet ist, in dem ein Faserstoffkuchen (16) zur Entfernung von Feststoffen von den Ausnehmungen (13) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsabscheider zum Eindicken von schlamm- und/oder faserstoffhaltigem Substrat mit wenigstens einem Filterrohr, dessen Rohrmantel mit flüssigkeitsdurchlässigen Ausnehmungen versehen ist, in welchem wenigstens ein Räumelement angeordnet ist, das wenigstens zwei zueinander parallel angeordnete Rotorelemente umfasst, die als Schneckengewindeelemente ausgebildet sind, welche die gleiche Steigung aufweisen und axial zueinander versetzt angeordnet sind.
Ein solcher Flüssigkeitsabscheider ist aus der DE 10 2006 052 669 A1 bekannt. Zwar können damit bei Gärsubstraten aus einer Biogasanlage, Flüssigmist oder sonstigen Schlämmen anfänglich sehr gute Abscheidungsraten erzielt werden, jedoch ist die Standzeit dadurch begrenzt, dass sich die insbesondere schlitzförmigen Ausnehmungen mit aus dem Substrat eingeschwemmten Fasern zusetzen, so dass mit der Betriebsdauer zunehmend weniger Flüssigkeit abgeschieden werden kann. Die Produktion muss dann für Ausbau und Reinigung des Filterrohrs unterbrochen werden. Räumelemente, die im Rohrmantel rotieren und mit Bürsten, Borsten oder sonstigen elastischen Elementen besetzt sind, verschleißen ebenfalls schnell und können die Standzeit nicht in ausreichender Weise verlängern.
In der US 6 547 972 B1 ist eine Zentrifuge offenbart, bei die die Außentrommel rotiert. Ein innen liegendes Schneckenelement ist feststehend darin angeordnet. Das Schneckenelement umfasst zwei zueinander parallele angeordnete Schneckenstege, zwischen denen ein Spalt besteht. Der Spalt zwischen den Doppelschneckenstegen soll frei von Feststoffpartikeln bleiben und dient zur verbesserten Abfuhr von Flüssigkeit. Eine Reinigung der Spalte in der Außentrommel wird durch das innerhalb der Außentrommel befindliche Schneckenelement nicht bewirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, die Standzeit eines Flüssigkeitsscheiders der eingangs genannten Art zu erhöhen.
Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, dass die Rotorelemente mit einer Rotorwelle verbunden sind, die innerhalb des Filterrohrs rotiert, dass sich die Außenkanten der Schneckengewindeelemente bis auf einen radialen Abstand von 1 mm bis 3 mm an den Filterrohrmantel erstrecken und dass zwischen den Schneckengewindeelementen ein Klemmspalt ausgebildet ist, in dem ein Faserstoffkuchen zur Entfernung von Feststoffen von den Ausnehmungen angeordnet ist.
Der sogenannte Klemmspalt ist bewusst so weit ausgebildet, dass im Substrat enthaltene Faserstoffe hineingeschwemmt werden können und sich dort ablagern. Es bildet sich darin eine Ansammlung von Faserstoffen, wobei dann der im Klemmspalt gebildete Faserstoffkuchen als Bürste dient. Zwischen dem Außenrand der Rotorelemente und dem Rohrmantel kommt es somit zu einer Reibung, wodurch sich der Faserstoffkucken durch die im geförderten Substrat enthaltenen Fasern stetig austauscht bzw. wieder ergänzt, so dass der Spaltfilter dauerhaft und drehrichtungsunabhängig gereinigt wird.
Erfindungsgemäß wird also ein sich selbst während der Produktion regenerierendes Räumelement geschaffen, indem man den eigentlich nachteiligen Effekt, dass sich die im Substrat geförderten Fasern überall anhaften, gezielt nutzt.
Die Rotorelemente können selbsttragend sein und z. B. durch einen Zahnkranz am Außenumfang angetrieben werden. Vorzugsweise sind die Rotorelemente jedoch an einer Rotorwelle befestigt, so dass eine Kopplung der Rotorwelle mit einem Antriebsmotor einfach möglich ist.
Bevorzugt sind die Rotorelemente als Schneckengewindeelemente ausgebildet, die die gleichen Steigungen aufweisen und axial zueinander versetzt auf einer gemeinsamen Rotorwelle angeordnet sind, wobei dann zwischen den beabstandeten Schneckengewindeelementen der Klemmspalt ausgebildet ist. Durch die Schneckenform ist gewährleistet, dass der Rohrmantel über die gesamte Länge und den gesamten Umfang gereinigt wird. Zudem wird der Substratfluss innerhalb des Filterrohrs gebremst, so dass das Substrat mehr Weg zurücklegen und mehr Zeit im Filterrohr verbringen muss, wodurch die Flüssigkeitsabscheidung verbessert ist.
Die Außenkanten der Räumelemente sind in einem Abstand von 1 mm bis 3 mm vom Rohrmantel angeordnet sind. Das ist weit genug, um ein mechanisches Verklemmen von Faseran sammlungen im Spalt zum Rohrmantel wie auch in den schlitzförmigen Ausnehmungen zu verhindern, aber eng genug, um einen stabilen Faserstoffkuchen soweit über die Außenkante hinaus wachsen zu lassen, dass er den Rohrmantel berührt.
Die Ausnehmungen im Rohrmantel sollten schlitzförmig sein, vorzugsweise mit Erstreckung in axialer Richtung, da bei dieser Form der Reinigungseffekt am wirkungsvollsten ist.
Der Klemmspalt sollte eine axiale Weite, bezogen auf die Rotationsachse, von 0,5 ... 10 mm aufweisen, um eine schnelle Füllung mit Faserstoff zu erleichtern und eine ausreichend breite überstehende Lippe aus Fasern ausbilden zu lassen.
Der Klemmspalt kann sich bis an die Rotorwelle erstrecken, so dass das Räumelement beispielsweise dadurch gefertigt werden kann, dass die Schneckenelemente an die Rotorwelle angeschweißt werden.
Möglich ist auch, dass die Tiefe des Klemmspalts geringer ist als der radiale Abstand der Außenkante des Rotorelements von der Rotorwelle, denn nur der umfänglich äußere Bereich wird zur Erzielung der erfindungsgemäßen Wirkung effektiv benötigt. Beispielsweise kann nachträglich eine Nut von der Außenkante des Räumelements eingebracht werden. Dies ist bei der Verwendung von Rotorelementen vorteilhaft, die aus plattenförmigen Halbzeugen hergestellt sind. Durch die Fertigung einer Nut ist der Abstand zwischen exakt vorgegeben und es braucht keine Ausrichtung der Rotorelemente vorgenommen werden.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Räumelement axial verschiebbar ist. Durch einen solchen axialen Hub kann ein Abstreifen von Faserstoffen zusätzlich in einer anderen Richtung als bei der Rotation erfolgen, insbesondere kann ein Abstreifen in Erstreckungsrichtung der schlitzförmigen Filterausnehmungen im Rohrmantel bewirkt werden. Außerdem können auf diese Weise solche Rotorelemente eingesetzt werden, die sich nicht, wie ein Schneckenelement, kontinuierlich über die gesamte Länge des Räumelements erstrecken. Es ist also möglich, konstruktiv axiale Abstände zwischen einzelnen Rotorelementen vorzugeben und diese Abstände im Betrieb durch einen Axialhub des gesamten Räumelements zu überbrücken.
Außerdem kann eines der mindestens zwei Rotorelemente, die das Räumelement bilden, axial verschiebbar gegenüber dem jeweils anderen sein, so dass die Weite des Klemmspalts variabel ist. Eine Reinigung ist dann leicht in der Weise möglich, dass die Rotorelemente zum Spülen auf maximale Spaltweite voneinander abgezogen werden und für den Betrieb dann wieder enger zueinander auf der Welle positioniert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
1 einen Flüssigkeitsabscheider in einer Entwässerungsanlage in Seitenansicht;
2 eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung des Flüssigkeitsabscheiders;
3 einen axialen Schnitt durch den Flüssigkeitsabscheider und
4 das Detail IV aus 3.
In 1 ist eine Entwässerungsanlage dargestellt. An einem Einlaufstutzen 1 wird als Substrat ein Wasser-Feststoff-Gemisch, wie beispielsweise mit Pflanzenfasern befrachtete Gülle, von einer ersten Förderpumpe 2 angesaugt und durch einen Flüssigkeitsabscheider 10 geleitet, der im wesentlichen ein Filterrohr 12 umfasst, das in einem Gehäuse gelagert ist. Um das Filterrohr 12 herum ist eine Außenkammer 18 gebildet. Flüssigkeit, die durch die Ausnehmungen im Filterrohr 12 hindurch in die Außenkammer 18 tritt, wird über einen Flüssigkeitsabgangsstutzen 19 abgeleitet.
Das Entwässerungselement 10 umfasst ein Filterrohr 12 mit schlitzförmigen Ausnehmungen 13 und einen innerhalb dess Filterrohrs rotierendes Räumelement 11. Die Rotation des Räumelements 11 wird über einen Antriebsmotor 3 bewirkt.
Die Darstellung des Filterrohrs 12 ist im linken Bereich der 2 vollständig und zeigt den Rohrmantel von außen. Im rechten Bereich ist die Darstellung axial geschnitten, um den Aufbau des Räumelements 11 zu verdeutlichen. Das Räumelement 11 besteht aus zwei Schneckenelementen 11.1, 11.2, die in einem geringen axialen Abstand zueinander auf einer gemeinsamen Rotorwelle 15 angeordnet sind. Durch den axialen Abstand der Schneckenelemente 11.1, 11.2 ist ein Klemmspalt 14 gebildet, der zum Außenumfang hin offen ist.
3 zeigt das Entwässerungselement 10 in einem vollständigen axialen Schnitt. Es ist erkennbar, dass die Außenkanten der Schneckenelemente 11.1, 11.2 bis dicht an den Rohrmantel 12 heran reichen und dass der Klemmspalt 14 mit Feststoffen gefüllt ist.
Der mit einer Kreislinie links in 3 markierte Bereich ist als Einzelheit IV in 4 dargestellt. Der Klemmspalt 14 ist bis zur Außenkante der Schneckenelemente 11.1, 11.2 mit Fasern gefüllt, die in dem geförderten Substrat enthalten waren. Der Faserstoffkuchen 16 ragt in den Spalt 17 zwischen dem Außenumfang des Räumelements 11 und dem Innenumfang des Filterrohrs 12 hinein und bildet eine Lippe, die mit Rotation des Räumelements 11 an den Filterausnehmungen 13 im Filterrohr 12 entlang streicht. Dort evtl. verfangene Fasern werden entweder fortgeschoben und mit dem Substrat weggeschwemmt oder haften sich sogleich an den Faserstoffkuchen 16 an, wodurch eine ständige Erneuerung desselben während des Betriebes erfolgt. Wird das aus dem Klemmspalt 14 heraus ragende Paket an Fasern zu groß, bricht ein Teil ab oder wird durch die Rotation abgeschert. Ist der Überstand vollständig abgeschert, kann wieder vermehrt Substrat über die Außenkante hinweg nachströmen, wodurch sich auch wieder vermehrt Fasern anlagern können. Es ergibt sich somit ein nahezu wartungsfreies Räumelement 11 mit „nachwachsenden” Abstreifelementen.
Das entwässerte und dadurch eingedickte Substrat wird, wie wiederum 1 zeigt, durch das innerhalb des Filterrohrs 12 rotierende Räumelement 11, das hier als Schneckenförderer ausgebildet ist, aus dem Filterrohr 12 gefördert, bis zu einer zweiten Förderpumpe 7 geleitet und über einen Abgangsstutzen 8 ausgetragen. Durch Druckmessung an Sensoren 4, 6 wird ein Druckgefälle so eingestellt, dass möglichst wenig Flüssigkeit im ausgetragenen Substrat verbleibt, aber keine Verstopfung des Filterrohrs eintritt.

Claims

Flüssigkeitsabscheider (10) zum Eindicken von schlamm- und/oder faserstoffhaltigem Substrat mit wenigstens einem Filterrohr (12), dessen Rohrmantel mit flüssigkeitsdurchlässigen Ausnehmungen (13) versehen ist, in welchem wenigstens ein Räumelement (11) angeordnet ist, das wenigstens zwei zueinander parallel angeordnete Rotorelemente (11.1, 11.2) umfasst, die als Schneckengewindeelemente (11.1, 11.2) ausgebildet sind, welche die gleiche Steigung aufweisen und axial zueinander versetzt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorelemente (11.1, 11.2) mit einer Rotorwelle (11.3) verbunden sind, die innerhalb des Filterrohrs (12) rotiert, dass sich die Außenkanten der Schneckengewindeelemente (11.1, 11.2) bis auf einen radialen Abstand von 1 mm bis 3 mm an den Filterrohrmantel (12) erstrecken und dass zwischen den Schneckengewindeelementen (11.1, 11.2) ein Klemmspalt (14) ausgebildet ist, in dem ein Faserstoffkuchen (16) zur Entfernung von Feststoffen von den Ausnehmungen (13) angeordnet ist.
Flüssigkeitsabscheider (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Klemmspalt (14) bis an die Rotorwelle (11.3) erstreckt.
Flüssigkeitsabscheider (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (13) im Filterrohrmantel schlitzförmig sind.
Flüssigkeitsabscheider (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe des Klemmspalts (14) geringer ist als der radiale Abstand der Außenkante der Rotorelemente (11.1, 11.2) von der Rotorwelle (11.3).
Flüssigkeitsabscheider nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Räumelement (11) axial verschiebbar ist.
Flüssigkeitsabscheider nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Weite des Klemmspalts durch ein erstes Rotorelement des Räumelements, das relativ zu einem zweiten Rotorelement axial verschiebbar ist, einstellbar ist.
Flüssigkeitsabscheider (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmspalt (14) bezogen auf die Rotationsachse eine axiale Weite von 0,5 mm ... 10 mm aufweist.