DE102016008266A1

DE102016008266A1 - Vorrichtung zum Separieren von festen und flüssigen Anteilen einer Fest-Flüssig-Mischung

Info

Publication number: DE102016008266A1
Application number: DE102016008266.6A
Authority: DE
Inventors: Alfons Schulze Isfort; Dominik Schulze Isfort
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-07-06
Filing date: 2016-07-06
Publication date: 2018-01-11
Also published as: WO2018007009A1; DE202016008690U1; EP3481526A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Separieren fester und flüssiger Bestandteile einer Fest-Flüssig-Mischung mit einer Schwingfärbeeinrichtung, welche ein Schwingsieb 3 aufweist, wobei das Schwingsieb 3 schräg von unten nach oben angeordnet und aufwärts fördernd ausgestaltet ist, oberhalb des Schwingsiebes 3 ein Zulauf 14 angeordnet ist, der die Fest-Flüssig-Mischung in das Gehäuse 2 und auf das Schwingsieb 3 führt, und unterhalb des Schwingsiebes 3 ein Ablauf angeordnet ist, der die flüssigen Bestandteile aus dem Gehäuse führt und wobei dem in Förderrichtung vorderen Ende des Schwingsiebes 3 eine Austragöffnung nachgeschaltet ist, welche die festen Bestandteile aus dem Gehäuse 2 führt, und wobei eine die flüssigen Bestandteile aus dem Gehäuse absaugende Absaugpumpe vorgesehen ist und/oder über einen anderen Druckerzeuger in einem Raum oberhalb des Schwingsiebes 3 und in einem Raum unterhalb des Schwingsiebes 3 in dem außerhalb eines Zulaufes, eines Ablaufes und einer Austragsöffnung geschlossenen Gehäuse 2 ein Unterdruck erzeugt wird. Um eine derartige Vorrichtung noch weiter zu verbessern, ist vorgesehen, dass das Schwingsieb 3 eine Anzahl von Siebaufsätzen 56 aufweist, die in den Raum 2.2 oberhalb des Schwingsiebes 3 ragen und schräg oder geneigt zu einer Trennfläche des Schwingsiebes 3 ausgerichtete Siebaufsatzwände aufweisen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Separieren fester und flüssiger Bestandteile einer Fest-Flüssig-Mischung mit einer Schwingfärbeeinrichtung, welche ein Schwingsieb aufweist, wobei das Schwingsieb schräg von unten nach oben angeordnet und aufwärts fördernd ausgestaltet ist, oberhalb des Schwingsiebes ein Zulauf angeordnet ist, der die Fest-Flüssig-Mischung in das Gehäuse und auf das Schwingsieb führt, und unterhalb des Schwingsiebes ein Ablauf angeordnet ist, der die flüssigen Bestandteile aus dem Gehäuse führt und wobei dem in Förderrichtung vorderen Ende des Schwingsiebes eine Austragöffnung nachgeschaltet ist, welche die festen Bestandteile aus dem Gehäuse führt, und wobei eine die flüssigen Bestandteile aus dem Gehäuse absaugende Absaugpumpe vorgesehen ist und/oder über einen anderen Druckerzeuger in einem Raum oberhalb des Schwingsiebes und in einem Raum unterhalb des Schwingsiebes in dem außerhalb eines Zulaufes, eines Ablaufes und einer Austragsöffnung geschlossenen Gehäuse ein Unterdruck erzeugt wird.
Ein häufiges, aber nicht ausschließliches Anwendungsgebiet einer solchen Separation ist die Aufbereitung von Gülle im Bereich der landwirtschaftlichen Viehhaltung. Hier besteht das Problem, die erheblichen Güllemengen weiter zu verwerten. Sollen diese als Dünger ausgebracht werden, sind erhebliche landwirtschaftliche Flächen erforderlich, die häufig dort, wo das Vieh gehalten wird, nicht zur Verfügung stehen, so dass es zu Transportfahrten kommt, wenn die Gülle zu weit entfernten Flächen verbracht werden muss. Der Versuch, die Gülle mengenmäßig zu verringern, indem die wässrigen Bestandteile der Gülle verdunstet werden und die Gülle auf diese Weise getrocknet wird, führt häufig zu unerwünschten Geruchsbelästigungen oder erfordert eine aufwendige Luft-Filtrationstechnik. Zudem erfordert die Trockung der Gülle erhebliche Mengen von Energie zum Beheizen, um die wässrigen Bestandteile in akzeptabel kurzer Zeit zu verdunsten.
Es ist daher bekannt, im Rahmen einer so genannten Gülle-Separation die festen von den flüssigen Bestandteilen der Gülle zu trennen, so dass erstens die flüssigen Bestandteile auf vergleichsweise einfache Weise nachbehandelt werden können, da sie von den festen Bestandteile befreit sind, indem sie beispielsweise als Dünger mit vermindertem Nährstoffgehalt ausgebracht werden. Zweitens können die festen Bestandteile ihrerseits besser weiter verwertet werden, beispielsweise thermisch weiter verwertet werden können, da sie einen erheblich reduzierten Feuchtigkeitsgehalt aufweisen, der ansonsten beispielsweise eine Verbrennung entweder verhindern oder wirtschaftlich erheblich nachteilig beeinflussen würde.
Aus http://www.fan-separator.de/de/anwendungen/agro-biogas/separation-von-pumpbarer-guelle und den damit verlinkten Websites sind Einrichtungen zur Separation von flüssiger Gülle bekannt, die als Pressschnecken-Separatoren ausgestaltet sind.
Aus der DE 23 28 258 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, welche eine nach oben abgewinkelt verlaufende Siebfläche aufweist. Sowohl oberhalb als auch unterhalb der Siebfläche sind Öffnungen in dem Gehäuse vorhanden, die an die umgebende Atmosphäre und den dort herrschenden Druck anschließen. Mittels eines Anschlussstutzens kann oberhalb der Siebfläche in dem Gehäuse ein Überdruck erzeugt werden und/oder ein Wärmemedium in das Gehäuse zugeführt werden.
Aus der US 6 461 523 B1 ist eine Anlage bekannt, die zur Abtrennung von Feststoffen aus einer Aufschlämmung dient, und bei welcher die abgetrennten Feststoffe mittels einer schräg nach oben verlaufenden Förderschnecke abtransportiert werden.
Aus der US 4 886 608 A ist eine Vorrichtung bekannt, die zur Trennung von Feststoffen und Flüssigkeit aus einer Mischung von beiden dient, und bei welcher ein Schwingsieb liegend innerhalb einer nach oben offenen Wanne angeordnet ist. Ein Druckgefälle wird dadurch erzeugt, dass unterhalb der Siebfläche ein Unterdruck erzeugt wird. Die Wanne ist nach oben offen, kann aber wahlweise durch eine Haube nach oben abgedeckt werden, wobei die Haube als Spritzschutz dient und am Austragende der Vorrichtung offen ist, also an ihrem stromabwärts befindlichen Ende. Eine trichterförmige, nach oben offene Schütte an der Oberseite der Haube dient als Einlassöffnung dazu, die Fest-Flüssig-Mischung auf die Siebfläche zu bringen. Von dem offenen Austragende aus können die Feststoffe in jeden geeigneten Behälter abgegeben werden.
Die Separation fester und flüssiger Bestandteile einer Fest-Flüssig-Mischung ist auch in anderen Anwendungsgebieten vorteilhaft, wobei aus rein illustrativen Gründen im Rahmen des vorliegenden Vorschlags regelmäßig auf das Beispiel der Gülleseparation zurückgegriffen wird, auch weil anhand dieses Anwendungsbeispiels der vorliegende Vorschlag in praktischen Versuchen erprobt wurde.
Aus der 20 2014 102 981 U1 ist eine Vorrichtung bekannt, die ein Gehäuse aufweist, in welchem eine liegend angeordnete Siebfläche schräg gestellt ist. Die Siebfläche wird in Schwingungen versetzt. Von oben wird eine Fest-Flüssig-Mischung auf die Siebfläche aufgegeben. Innerhalb des Gehäuses stellt sich ein horizontaler Flüssigkeitsspiegel ein, aus welchem die Siebfläche teilweise herausragt. Aufgrund der Schwingungen werden die Feststoffe auf der Siebfläche abwärts transportiert, während die Flüssigkeit unterhalb der Siebfläche aus dem Gehäuse abgezogen wird. In dem gesamten Gehäuse herrscht Unterdruck. Dies erhöht einerseits die Separationsleistung und bewirkt andererseits, dass keine unerwünschten, beispielsweise gasförmige Emissionen (z. B. unerwünschte Gerüche) aus dem Gehäuse in die Umwelt gelangen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs benannten Art weiter zu verbessern und damit auch ihre Anwendbarkeit für die verschiedensten technischen Gebiete verfügbar zu machen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 11 angegeben.
Dadurch, dass das Schwingsieb mit Siebaufsätzen versehen ist, kann die Siebfläche gegenüber herkömmlichen Schwingsieben solcher Vorrichtungen wesentlich erhöht werden. Da auch in dem Raum unterhalb des Schwingsiebes ein Unterdruck herrscht, der in den meisten Anwendungsfällen als negativerer Unterdruck eingestellt ist als in dem Raum oberhalb des Schwingsiebes, kann durch die geneigt oder aufrechten Schwingsiebseitenwände, die entsprechende Siebeinsätze tragen mit einer individuell eingestellten Siebmaschenweiten, die Flüssigkeit angesaugt werden, wobei feste Bestandteile auf die Trennfläche des Schwingsiebes sedimentieren können. Diese Trennfläche befindet sich beispielsweise im Bereich einer als Trennplatte ausgebildete Platte des Schwingsiebes, die beispielsweise aus Kunststoff bestehen kann. So ist es möglich, auch die Siebaufsätze individuell für die jeweiligen Trennaufgaben in dem Schwingsieb vorzusehen. Deshalb können diese Siebaufsätze auch individuell in das Schwingsieb z. B. eingeschraubt werden. Einzelne Aufsätze können auch unterschiedliche Siebeinsätze mit unterschiedlichen Maschenweiten haben. Ebenfalls ist es möglich, dass Schwingansätze unterschiedlich hoch ausgebildet sind, die beispielsweise topfartig mit einem gewölbten Kopfbereich ausgebildet sind, wobei der Kopfbereich wiederum als Siebeinsatz ausgebildet ist. So kann die gesamte Fläche des Schwingsiebes mit entsprechenden Siebaufsätzen versehen sein, die aber beispielsweise eine unterschiedliche Höhe haben. Ebenfalls ist es möglich, dass ein Benutzer für unterschiedliche Trennaufgaben individuell die Schwingsiebe mit entsprechenden Siebaufsätzen versieht. Zusätzlich ist es möglich, dass neben Siebaufsätzen noch weitere Siebeinsätze vorgesehen werden.
Durch nach oben hin in den Vorhalteraum gewölbte Flächen (Siebaufsatzkopfbereiche) bekommen die darauf aufliegenden festen Bestandteile der Fest-Flüssig-Mischung einen Förderimpuls, der von den gewölbten Flächen der Filterelemente in seitlicher Richtung weg weisend ausgerichtet ist. Durch die Aufwölbung ergibt sich im Bereich der Filterelemente ein Höhenversatz des mittleren Bereichs zu den seitlichen Rändern hin, der an der höchsten Stelle der Aufwölbung am größten ist und der sich von dort aus zu den seitlichen Rändern der Filterelemente verringert. Die festen Bestandteile der Fest-Flüssig-Mischung, die auf den gewölbten Flächen zu liegen kommen, rutschen durch die Schwingbewegung des Schwingsiebes induziert auf den gewölbten Flächen in seitlicher Richtung zum Rand der Filterelemente hin ab und geben dadurch die Sieböffnungen schneller wieder frei, als das bei glatten Siebflächen der Fall wäre. Dadurch können dann die flüssigen Bestandteile schneller in den Auffangraum ablaufen.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die festen Bestandteile nicht so leicht durch den Unterdruck im Auffangraum auf und in den Sieböffnungen festgesaugt und dadurch immobilisiert werden. Die Schrägflächen im Bereich der Filterelemente erzeugen einen seitlichen Förderimpuls als eine Kraftkomponente, die die aus der durch den Unterdruck erhöhten Reibhaftung resultierenden Kräfte zumindest teilweise verringert oder sogar vollständig neutralisiert. Auch dadurch ist die Neigung der festen Bestandteile verringert, die Sieböffnungen abzudecken oder gar zu verstopfen.
Das erfindungsgemäße Schwingsieb kann in einer Vielzahl unterschiedlicher Anwendungsgebiete eingesetzt werden, beispielsweise für die

• chemische Industrie einschließlich der petrochemischen Industrie,
• Erze, Mineralien,
• Alumina-Industrie,
• Kohle-Industrie,
• Energie-Industrie,
• Engineering/Anlagenbau,
• Nahrungsmittelindustrie, z. B. zur Verarbeitung von Schlachtabfällen,
• Getränkeindustrie,
• Gesundheitswesen,
• Katastrophenhilfe,
• Pharma-Industrie,
• Landwirtschaft, z. B. zur Verarbeitung von Gülle,
• kommunale Anwendungen, z. B. Aufbereitung von Klärschlämmen,
• Verstromung von Torf,
• Produktion von organischem Dünger,
• Umwandlung von Biomasse in Kohleprodukte, oder
• allgemeine Biomasseverarbeitung
• Kampfmittelbeseitigung

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Oberflächen der Randbereiche der gewölbt hervorstehenden Flächen zumindest plan oder mit einem Höhenversatz überstehend zu den umgebenden Flächen der Ober-seite des Schwingsiebs ausgebildet. Daraus ergibt sich eine gute Abförderung der festen Bestandteile von den gewölbt hervorstehenden Flächen der Filterelemente. Dadurch werden Ansammlungen von festen Bestandteilen im Übergangsbereich vermieden, die sich dort sonst durch einen Höhenversatz mit einem Aufstieg zur umgebenden Oberfläche ergeben könnten. Materialansammlungen werden auch vermieden, wenn die Oberflächen der Randbereiche der gewölbt hervorstehenden Flächen über die umgebenden Flächen der Oberseite des Schwingsiebes überstehen, so dass die von den gewölbt hervorstehenden Flächen abgeforderten festen Bestandteile über den Höhenversatz herabfallen und durch den Höhenversatz als eine Art Barriere daran gehindert werden, wieder zurück auf die gewölbt hervorstehenden Flächen zu gelangen.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Schwingsieb als ein Aufnahmerahmen mit darin ausgebildeten Aufnahmeöffnungen ausgestaltet, in den die Filterelemente eingesetzt sind. Durch die Aufteilung der Oberfläche des Schwingsiebs in Flächenbereiche, die zu einem Teil nur die Filterelemente umrahmen und zu einem anderen Teil der Filtrierung dienen, können die jeweiligen auf diese Flächenanteile entfallenden Flächen funktionsoptimiert werden. So können die dem Rahmenteil zugehörigen Flächenanteile geschlossen mit einer ausreichend hohen Festigkeit ausgeführt werden, wodurch die festen Bestandteile der Fest-Flüssig-Mischung schneller über diese Oberfläche gleiten können und dadurch schneller abgefördert werden. Die auf die Filterelemente entfallenden gewölbten Flächen können im Hinblick auf ihre Filterfunktion optimiert werden, beispielsweise auch durch eine dünnere Materialstärke des Materials der Trennfläche und eine dichtere Anordnung der Sieböffnungen zueinander, die möglich sind, wenn die gewölbten Flächen der Filterelemente von statischen Festigkeitsanforderungen hinsichtlich des gesamten Schwingsiebes entlastet worden sind. Die dünnere Materialstärke ermöglicht zudem noch feinere Kanäle der Sieböffnungen, wodurch die Feinheit der Siebleistung verbessert wird. Hier sind Kanaldurchmesser der Sieböffnungen sogar in einem Bereich von nur einigen um selbst bei einer dichten Packung der Sieböffnungen auf der Oberfläche der Filterelemente möglich.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die gewölbten Flächen der Filterelemente zumindest im in Förderrichtung gesehen mittleren Drittel des Schwingsiebes angeordnet. Im mittleren Drittel des Schwingsiebes ergibt sich eine Akkumulation von festen Bestandteilen der Fest-Flüssig-Mischung durch den Umstand, dass dort die aus dem in Förderrichtung des Schwingsiebes gesehen aus dem ersten Drittel des Schwingsiebs abgeförderten und in der Menge und Konzentration bereits angewachsenen festen Bestandteile auf die festen Bestandteile treffen, die sich im zweiten Drittel durch die Filtration der Fest-Flüssig-Mischung durch die dort angeordneten Filterelemente zusätzlich ansammeln und zusammen mit den festen Bestandteilen aus dem ersten Drittel des Schwingsiebs von dort in Richtung des Abgabeendes abgefordert werden. Dadurch ergibt sich zumindest im mittleren Drittel des Schwingsiebs ein erhöhter Bedarf, eine Ansammlung von festen Bestandteilen im Bereich der dort angeordneten Siebelemente zu vermeiden. Dies ist durch die Ableitung der festen Bestandteile weg von den gewölbten Flächen möglich. Natürlich können die gewölbten Flächen auch im ersten oder letzten Drittel der Siebfläche genutzt werden, im mittleren Drittel ist dies für die dortige effektive Abförderung der festen Bestandteile unter paralleler Nutzung der dort angeordneten Siebelemente zur Abscheidung der flüssigen Bestandteile besonders vorteilhaft.
Die topfförmige Siebaufsätze haben Seitenwände mit darin befindlichen Sieböffnungen als Siebflächen. Durch die Seitenwände der Aufsätze erhöht sich die Siebfläche des Schwingsiebs in der Höhe. Je nachdem, wie hoch ein Siebaufsatz ausgeführt werden, kann sich daraus eine erhebliche Vergrößerung der Siebfläche ergeben, auch wenn die Sockel nur in einem Teil der Fläche des Schwingsiebes ausgeführt sind. Da die Seitenwände der Siebaufsätze in vertikaler Richtung aufragen, können die von den Siebflächen der Seitenwände zurückgehaltenen festen Bestandteile von der Schwingbewegung des Schwingsiebs induziert nach unten auf die den Siebaufsatz umgebende Oberfläche des Schwingsiebes herabfallen. Die Zwischenräume zwischen den Siebaufsätzen können gut von der Fest-Flüssig-Mischung durchströmt werden, so dass die gesamten Flächen der Seitenwände über ihre volle Höhe zur Filtrierung nutzbar sind. Die zurückgehaltenen festen Bestandteile können zudem gut über die Flächen des Schwingsiebs zwischen den Siebaufsätzen auf das Abgabeende zu abgefordert werden. Die Siebaufsätze können in ihrer Höhe abgestuft sein, beispielsweise, um sich dem Pegelstand der Fest-Flüssig-Mischung im Raum oberhalb des Schwingsiebes (Vorhalteraum) so anzupassen, dass die oberen Enden der Siebaufsätze unter der Oberfläche der Fest-Flüssig-Mischung bleiben.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung haben die Seitenwände eine zylindrische oder kegelstumpfförmige Form. Bei der zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Form ergibt eine gleichmäßige Abscheidung und Trennung der flüssigen von den festen Bestandteilen auf der Oberfläche der Siebflächen, und die festen Bestandteile können gut abgefordert werden.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Kopfbereiche der Siebaufsätze als gewölbten Flächen ausgestaltet. Die vorstehend bereits beschriebenen Vorteile der gewölbten Flächen können auch auf der Oberseite der Siebaufsätze genutzt werden.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind der Vorhalteraum, das Schwingsieb und der Raum unterhalb des Schwingsiebes (Auffangraum) innerhalb eines Gehäuses angeordnet, im Vorhalteraum und im Auffangraum wird ein gegenüber dem Umgebungsdruck des Gehäuses negativer Druck (Unterdruck) erzeugt, und die Absaugpumpe(n) und/oder ein anderer Druckerzeuger sind derart ausgelegt, dass im Auffangraum ein gegenüber dem Umgebungsdruck negativerer Druck (Unterdruck) herrscht als im Vorhalteraum. Erfindungsgemäß herrscht im gesamten Gehäuse ein negativer Druck (Unterdruck) vor, d. h. im Gehäuse, das außerhalb von irgendwelchen Zuleitungen und Ausgängen druckdicht ausgebildet ist. Dabei herrscht ein derartiger Unterdruck im Vorhalteraum oberhalb des Schwingsiebes und im Auffangraum unterhalb des Schwingsiebes, so dass mit der eingestellten Druckdifferenz mit einem Druckgradienten in Richtung zu dem Auffangraum das Fest-Flüssig-Gemisch mit den eingestellten Schwingungen während des Separationsvorganges in einer Art Schwebezustand oberhalb der Siebfläche gehalten werden kann, so dass durch die Impulse aus der Schwingför-dereinrichtung dieser Zustand eingestellt werden kann mit Förderrichtung in Rich-tung des leicht ansteigend innerhalb des Gehäuses angeordneten Schwingsiebes. Aufgrund der vorherrschenden Druckverhältnisse wird das zu separierende Gut von Luft durchströmt unter Mitnahme von Flüssigkeitspartikeln. Unterhalb des schwebenden zu separierenden Kuchens (Fest-Flüssigkeits-Mischung) kann ebenfalls ein Luftstrom durch die Sieböffnungen in der Siebfläche gelangen unter Mitnahme von entsprechenden Flüssigkeitsanteilen, so dass mit einer außerordentlich hohen Prozessgeschwindigkeit der Separationsvorgang erfolgt und das Schwingsieb dabei auch permanent gereinigt wird.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Vorhalteraum und dem Auffangraum ein Druckausgleichselement angeordnet. Durch einen Druckausgleich zwischen dem Auffangraum unterhalb des Schwingsiebes und dem Vorhalteraum oberhalb des Schwingsiebes über das Druckausgleichselement ist sichergestellt, dass kein Festsetzen des zu separierenden Materials an der oberen Siebfläche erfolgt. Der Druckausgleich kann selbsttätig erfolgen, beispielsweise über eine flexible Dichtung wie eine flexible Gummilippe, die auf eine passende Flexibilität eingestellt werden kann. Bei einem anfänglichen Festsetzen erfolgt dann ein automatisierter Druckausgleich. Damit sind außerordentlich hohe Leistungsdaten mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erzielen.
Das Schwingsieb ist in einer schrägen Ebene von unten nach oben angeordnet und wird so betrieben, dass es die festen Bestandteile schräg aufwärts fördert. Das Neigungsmaß der Schrägstellung kann in Anpassung an das vorgesehene Anwendungsgebiet konstruktiv vorgegeben sein oder es kann eine Neigungsverstellung des Schwingsiebes bzw. des Gehäuses vorgesehen sein, um die Vorrichtung flexibel an unterschiedliche Anforderungen anpassen zu können.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Siebaufsätze lösbar mit dem Aufnahmerahmen des Schwingsiebs verbunden. Dadurch können unterschiedliche Siebaufsätze mit unterschiedlichen Formen und/oder Lochgrößen der Sieböffnungen gegeneinander ausgetauscht werden, um die Vorrichtung an individuelle Einsatzbedingungen wie beispielsweise ein bestimmtes Trenngut anzupassen oder um verstopfte oder verschlissene Filterelemente zu ersetzen. Vorteilhaft sind die Filterelemente kraft- und/oder formschlüssig mit dem Aufnahmerahmen verbunden.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind zumindest im hinteren Drittel des Schwingsiebs Sieb- oder Filterelemente F mit einer planen Oberfläche verwendet. Da sich in diesem Bereich bereits eine Eindickung der festen Bestandteile bei einem reduzierten Anteil der flüssigen Bestandteile ergibt, schieben sich diese gegenseitig durch die Schwingungen des Schwingsiebs in Richtung des Abgabeendes weiter. Aufgrund der Eindickung der festen Bestandteile ist die Wirkung der gewölbten Form der Siebaufsätze hier eingeschränkt. Die plane Oberfläche der Sieb- oder Filterelemente im hinteren Drittel des Schwingsiebs ist auch deshalb vorteilhaft, weil sich bei der schrägen Anordnung des Schwingsiebs in der Separiervorrichtung der Pegelstand der Oberfläche des Schwingsiebs annähert. Für eine gute Flächenausnutzung der verfügbaren Fläche des Schwingsiebes können die Filterelemente mit der planen Oberfläche eine rechteckige Form aufweisen.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Filterelemente in einer linearen Ausrichtung aufeinanderfolgend in Förderrichtung des Schwingsiebs angeordnet. Durch die lineare Ausrichtung ergeben sich zwischen den Filterelementen ebenfalls in einer linearen, der Förderrichtung entsprechenden Richtung Förderwege, über die die festen Bestandteile auf das Abgabeende zu nach hinten befördert werden können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der rein schematischen Darstellungen nachfolgend näher beschrieben. Dabei zeigt
1: eine perspektivische Ansicht auf eine Vorrichtung zum Separieren von Gülle;
2: eine Ansicht in ein Gehäuse der Vorrichtung von 1, samt darin befindlichem Schwingsieb;
3: eine geschnittene Querschnittsdarstellung des Ausführungsbeispiels nach 1 im Bereich einer abgetreppten Siebfläche eines Schwingsiebes und einem Druckausgleich zwischen dem Raum unterhalb des Schwingsiebes und des Raumes oberhalb des Schwingsiebes,
4: eine schematische Seitenansicht eines Schwingsiebs, und
5: eine Ansicht auf ein schematisch dargestelltes Schwingsieb.
6a–6e: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schwingsiebes mit einer Anzahl von topfartig gestalteten Siebaufsätzen dargestellt, dass plattenförmig ausgebildet ist, mit einer Kunststoffplatte, in die topfartige Siebaufsätze 56 eingeschraubt sind.
In den 1–3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, in dem ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Schwingsieb 3 eingesetzt wird. In den Zeichnungen ist mit 1 insgesamt eine Vorrichtung bezeichnet, die zum Separieren fester und flüssiger Bestandteile einer Fest-Flüssig-Mischung, wie beispielsweise Gülle, dient. Die Vorrichtung 1 weist zwei zu einer gemeinsamen Baugruppe zusammengefasste Gehäuse 2 auf, in denen jeweils ein gegenüber der Horizontalen schräg gestelltes Schwingsieb 3 angeordnet ist. Bei dem in 1 linken bzw. hinteren Gehäuse 2 ist eine Stirnwand 4 montiert, die bei dem rechts bzw. zum Betrachter hin gerichteten Gehäuse 2 entfernt worden ist. Auf der Oberseite dieser Baugruppe, also der beiden Gehäuse 2, ist ein Schwingungsantrieb 5 montiert.
Die Vorrichtung 1 ist als mobile Vorrichtung in Form eines LKW-Anhängers ausgestaltet, mit einem Rahmen 6, Laufrädern 7 und einer Deichsel 8, die mittels einer Anhängekupplung an ein Zugfahrzeug angeschlossen werden kann. Über Schwingungsdämpfer in Form von Elastomerlagern 40 sind die Gehäuse 2 von dem Rahmen 6 schwingungsmäßig entkoppelt.
Diese mobile Vorrichtung 1 ist in 1 vor einem Gülletank 9 dargestellt. Ein Wellrohr 10 führt Gülle als Fest-Flüssig-Mischung aus dem Gülletank 9 zur Vorrichtung 1, nämlich zu einer dort vorgesehenen Pumpe 11. Von der Pumpe 11 aus gelangt die Fest-Flüssig-Mischung über eine Rohrleitung 12 zu den beiden Gehäusen 2, wobei sich die Rohrleitung 12 verzweigt und zu zwei Zufördervorrichtungen 14 führt, von denen jede in eines der Gehäuse 2 mündet.
Die flüssigen Bestandteile, welche durch die Schwingsiebe 3 hindurchtreten, gelangen durch Abläufe 15 aus den Gehäusen 2. Dabei sind an der Unterseite jedes Gehäuses 2 jeweils zwei Abläufe 15 vorgesehen. Die Abläufe 15 münden in ein Sammelrohr 16, welches als quer liegendes Vierkantrohr ausgestaltet ist. Aus dem Sammelrohr 16 werden die flüssigen Bestandteile durch eine Saugleitung 17 zu einer Absaugpumpe 18 geführt. Aus der Absaugpumpe 18 gelangen sie durch eine Rücklaufleitung 19, die als Schlauch ausgestaltet ist, zurück in den Gülletank 9.
Die Schwingsiebe 3, und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die beiden Gehäuse 2, sind gegenüber der Horizontalen schräg angeordnet. Die Förderrichtung der Schwingsiebe 3 verläuft dabei gemäß 1 von links nach rechts, so dass das rechte Ende eines Schwingsiebs 3 höher angeordnet ist als das linke, untere Ende des Schwingsiebs 3. Der Pegel der Fest-Flüssig-Mischung innerhalb eines Gehäuses 2 wird beim Betrieb der Vorrichtung 1 so eingestellt, dass das Schwingsieb 3 mit seinem in Förderrichtung hinteren, rechten Ende aus der Fest-Flüssig-Mischung nach oben hinausragt.
Die festen Bestandteile gelangen auf dem Schwingsieb 3 an das rechte Ende des Gehäuses 2 und gelangen dort durch eine Austragsöffnung in einen Trichter 20, der sich nach unten hin verjüngt. Beim Parallelbetrieb der beiden Schwingsiebe 3, wenn nämlich die Fest-Flüssig-Mischung durch die Rohrleitung 12 gleichermaßen in beide Gehäuse 2 geführt wird, gelangen aus beiden Gehäusen 2 die festen Bestandteile in den Trichter 20 und von dort nach unten in einen Sammelraum 21.
Aus dem Sammelraum 21 werden die festen Bestandteile mittels einer Förderschnecke 22 abgefördert. Aufgrund der zulässigen maximalen Länge, welche die Vorrichtung 1 als Fahrzeuganhänger aufweisen darf, ist die Förderschnecke 22 teilbar ausgestaltet und das in 1 rechts dargestellte Ende stellt einen Anschlussbereich dar. Ein Verlängerungsstück 23 der Förderschnecke 22 kann von dort aus die Förderschnecke 22 über das dargestellte rechte Ende hinaus auf eine größere Länge und in eine größere Höhe verlängern. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine klappbare bzw. faltbare Ausgestaltung der Förderschnecke 22 vorgesehen, wobei das Verlängerungsstück 23 stets um eine aufrechte Achse scharnierbeweglich mit dem fest montierten Teil der Förderschnecke 22 verbunden bleibt und aus seiner dargestellten Faltstellung in eine Verlängerungsstellung geschwenkt werden kann, in welcher es diesen fest montierten Teil der Förderschnecke 22 geradlinig verlängert. Von der Förderschnecke 22 einschließlich des Verlängerungsstücks 23 ist in 1 lediglich das äußere Hüllrohr ersichtlich, die eigentliche Schnecke läuft in an sich bekannter Weise innerhalb dieses Hüllrohrs.
2 zeigt einen Blick in das rechte bzw. vordere Gehäuse 2 der Vorrichtung 1 von 1, bei dem die Stirnwand 4 demontiert ist. Die Rohrleitung 12 erstreckt sich im Bereich der Zufördervorrichtung 14 bis in das Gehäuse 2 hinein. Auf dem Gehäuse 2 ist ein Führungsstutzen 24 vorgesehen, durch den hindurch sich die Rohrleitung 12 erstreckt, so dass auf diese Weise die Rohrleitung 12 von dem Gehäuse 2 schwingungsmäßig entkoppelt ist und vergleichsweise starr verbleiben kann, während das Gehäuse 2 mitsamt dem Schwingsieb 3 durch den Schwingungsantrieb 5 in Schwingungen versetzt wird.
Ein Luftzutritt in das Gehäuse 2 ist erstens gegebenenfalls durch einen Ringspalt möglich, der sich zwischen dem Führungsstutzen 24 und der dort dünneren Rohrleitung 12 ergibt, sofern dieser Ringspalt nicht abgedichtet sein sollte, was jedoch vorteilhaft in an sich bekannter Weise vorgesehen sein kann. Zweitens – und gegebenenfalls als einzige Stelle – ist ein Luftzutritt im Bereich der Austragsöffnung möglich, wo nämlich der Trichter 20 an das Gehäuse 2 anschließt. Im Übrigen ist das Gehäuse 2 geschlossen. Der erwähnte Luftzutritt erfolgt aufgrund der Saugwirkung der Absaugpumpe 18, die im Gehäuse 2 einen Unterdruck erzeugt.
Eine Überlaufkante 38 ist in Förderrichtung vorn am Schwingsieb 3 vorgesehen, vor der Austragsöffnung, so dass die festen Bestandteile sich auf dem Schwingsieb 3 stauen und eine entsprechende Höhe bzw. Schichtdicke erreichen müssen, bevor sie die Überlaufkante 38 überwinden und in die Austragsöffnung gelangen können.
Unterhalb der Zufördervorrichtung 14 ist ein Verteiler 25 vorgesehen, der als flaches Blech ausgestaltet ist, welcher sich im Wesentlichen quer unterhalb der Zufördervorrichtung 14 erstreckt und welcher mehrere Verteilerrippen 26 aufweist, welche die durch die Zufördervorrichtung 14 in das Gehäuse 2 gelangende Fest-Flüssig-Mischung über die gesamte Breite des Schwingsiebs 3 verteilen.
Während bei dem Gehäuse 2 die zum Betrachter vordere Stirnwand 4 entfernt ist und den Blick auf das Schwingsieb 3 und den Verteiler 25 frei gibt, ist aus 2 eine Stirnwand 39 ersichtlich, die der entfernten Stirnwand 4 gegenüber liegt, und die im Vergleich zur Stirnwand 4 flacher liegend und oberhalb des Trichters 20 angeordnet ist.
In 3 ist näher in einer Querschnittsdarstellung das Schwingsieb 3 dargestellt in einer Ausbildung mit in Förderrichtung zwei Schwingsiebbereichen 3.1 und 3.2, die abgetreppt ausgebildet sind, so dass sich zwischen den Schwingsiebbereichen 3.1 und 3.2 eine Bruchkante 3.3 ergibt und sich die Oberfläche des Schwingsiebbereiches 3.2 mit einem Höhenabstand zur Oberfläche des Schwingsiebbereiches 3.1 erstreckt und insgesamt tiefer gelegen ist. Dadurch kommt es dazu, dass während der Förderung des Fest-Flüssigkeits-Gemisches in Förderrichtung im Bereich der Abtreppung und damit im Bereich der Bruchkante es zu einem Wendevorgang im Sinne eines Überkopfwendens des aufgegebenen Flüssig-Fest-Materials kommt, so dass das zunächst oben gelegene Material nun unter der oberen Fläche direkt auf der Siebfläche des zweiten Siebflächenbereiches 3.2 zu liegen kommt, wodurch der Separationsgrad weiter begünstigt wird.
Darüber hinaus kommt es zwischen dem unter dem Schwingsieb 3 angeordneten Auffangraum 2.1 und dem über dem Schwingsieb 3 ausgebildeten Vorhalteraum 2.2 zu einem Druckausgleich über eine Gummilippe als Druckausgleichselement. Aufgrund der Elastizität der Gummilippe kann dieser Druckausgleich erfolgen, indem diese abhebt und eine Luftzirkulation aufgrund der dort vorgesehenen Öffnung erlaubt. Dies verhindert, dass sich die Sieböffnungen der Siebflächen des Schwingsiebes zusetzen. Somit ist immer gewährleistet, dass ein funktionsfähiger Betrieb während des Separationsvorganges vorliegt.
In 4 ist eine schematische Seitenansicht eines Schwingsiebs 3 gezeigt. In der Seitenansicht des hier gezeigten Ausführungsbeispiels ist das Schwingsieb 3 ungeteilt und ohne eine Fallstufe ausgebildet. In etwa dem mittleren Drittel des Schwingsiebs 3 sind vier gewölbte Flächen 50 zu erkennen, die sich über die Förderebene 52 des Schwingsiebs 3 erheben. In den gewölbten Flächen 50 befinden sich zeichnerisch nicht näher dargestellte Sieböffnungen, durch die flüssigen Bestandteile der Fest-Flüssig-Mischung nach unten in den Auffangraum 2.1 hindurchtreten können. Weil die Sieböffnungen entsprechend klein ausgeführt sind, bleiben die festen Bestandteile auf der Oberseite des Schwingsiebs 3 zurück. Die Sieböffnungen können beispielsweise Feinheiten von 40 μm oder feiner aufweisen.
Im vorderen Drittel des Schwingsiebs 3 sind sockelförmige Erhebungen 56 ausgebildet. Die Seitenwände der sockelförmigen Erhebungen 56 weisen ebenfalls zeichnerisch nicht näher dargestellte Sieböffnungen auf, so dass diese ebenfalls als Siebflächen dienen. Im Ausführungsbeispiel haben die sockelförmigen Erhebungen 56 eine gleiche Höhe, so dass um dasselbe Höhenmaß 54 über die Förderebene 52 des Schwingsiebs 3 hervorstehen. Sie können aber auch ein unterschiedliches Höhenmaß aufweisen, beispielsweise, um sich in ihrer Höhe an den als strichpunktierte Linie angedeuteten Pegelstand 58 der Fest-Flüssig-Mischung im Vorhalteraum 2.2 anzupassen und diesem in ihrer Abfolge zu folgen. Am in Förderrichtung F gesehen hinteren Abgabeende 60 des Schwingsiebs 3 können die abgesiebten und angesammelten festen Bestandteile der Fest-Flüssig-Mischung dann an eine Abfördervorrichtung abgegeben werden.
Die 5 zeigt eine Ansicht auf das in 4 schematisch dargestellte Schwingsieb 3 aus einer Ansicht von schräg oben. In dieser Ansicht ist erkennbar, dass das Schwingsieb 3 als ein Aufnahmerahmen 62 ausgebildet ist, in dem sich eine Anzahl von Aufnahmeöffnungen befinden, in die die jeweiligen runden oder rechteckigen Filterelemente eingesetzt sind. Die Aufnahmeöffnungen und damit auch die eingesetzten Filterelemente befinden sich in einer linearen Ausrichtung in Förderrichtung F des Schwingsiebs 3. In 5 ist erkennbar, dass die sockelförmigen Erhebungen 56 und die gewölbten Flächen 50 eine kreisrunde Grundform aufweisen, während die Filterelemente 64 mit den planen Oberflächen im hinteren Drittel des Schwingsiebs 3 eine rechteckige Grundform aufweisen.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Dem Fachmann bereitet es keine Schwierigkeiten, die Ausführungsbeispiele abzuwandeln und auf eine ihm als geeignet erscheinende Weise dadurch an einen konkreten Anwendungsfall anzupassen.
Die Siebaufsätze 56 nach 6a bis 6e haben wieder den gewölbten Siebaufsatzkopfbereich 50. Die jeweiligen Siebaufsatzwände und der Siebaufsatzkopfbereich 56 haben jeweilige Siebeinsätze mit Sieben mit einer entsprechenden Siebmaschenweite. Durch diese Gestaltung kann gegenüber einer flächigen Siebfläche die Siebflächengröße um mehr als 40% vergrößert werden. Einzelne Siebaufsatzwandbereiche einzelner Siebaufsätze 56 können auch Siebwände mit unterschiedlichen Maschenweiten haben, genauso wie auch die Siebaufsatzkopfbereiche mit unterschiedlichen Sieben bzw. mit einer unterschiedlichen Siebmaschenweite ausgestattet sein können. Diese Siebaufsätze 56 sind für die jeweiligen Aufgaben, die mit der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zu bewältigen sind, individuell vorzusehen und können auch auswechselbar an dem Schwingsieb 3 befestigt sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2328258 A1 [0005]
US 6461523 B1 [0006]
US 4886608 A [0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://www.fan-separator.de/de/anwendungen/agro-biogas/separation-von-pumpbarer-guelle [0004]

Claims

Vorrichtung zum Separieren fester und flüssiger Bestandteile einer Fest-Flüssig-Mischung mit einer Schwingfärbeeinrichtung, welche ein Schwingsieb (3) aufweist, wobei das Schwingsieb (3) schräg von unten nach oben angeordnet und aufwärts fördernd ausgestaltet ist, oberhalb des Schwingsiebes (3) ein Zulauf (14) angeordnet ist, der die Fest-Flüssig-Mischung in das Gehäuse (2) und auf das Schwingsieb (3) führt, und unterhalb des Schwingsiebes ein Ablauf angeordnet ist, der die flüssigen Bestandteile aus dem Gehäuse führt und wobei dem in Förderrichtung vorderen Ende des Schwingsiebes (3) eine Austragöffnung nachgeschaltet ist, welche die festen Bestandteile aus dem Gehäuse (2) führt, und wobei eine die flüssigen Bestandteile aus dem Gehäuse absaugende Absaugpumpe vorgesehen ist und/oder über einen anderen Druckerzeuger in einem Raum oberhalb des Schwingsiebes (3) und in einem Raum unterhalb des Schwingsiebes (3) in dem außerhalb eines Zulaufes, eines Ablaufes und einer Austragsöffnung geschlossenen Gehäuse (2) ein Unterdruck erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingsieb (3) eine Anzahl von Siebaufsätzen (56) aufweist, die in den Raum (2.2) oberhalb des Schwingsieb-es (3) ragen und schräg oder geneigt zu einer Trennfläche des Schwingsiebes (3) ausgerichtete Siebaufsatzwände aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebaufsätze (56) auswechselbar an dem Schwingsieb (3) festgelegt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebaufsätze (56) einen gewölbt ausgebildeten Siebaufsatzkopfbereich (56) haben.
Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebaufsatzwände und der Siebaufsatzkopfbereich (56) eines Siebaufsatzes (58) als Siebeinsätze mit einer jeweiligen Siebfläche ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebeinsätze eines Siebaufsatzes (56) mit unterschiedlichen Siebeinsätzen versehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebaufsätze (56) topfförmig ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich Siebaufsatzwände im Wesentlichen senkrecht zu einer ebenen Trennfläche (52) des Schwingsiebes (3) ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebaufsätze (56) auswechselbar mit einer Schwingsiebplatte verbunden sind und die Schwingsiebplatte außerhalb von Siebaufsätzen (56) ohne Durchgangsöffnungen ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingsiebplatte aus einem Kunststoffmaterial besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schwingsieb Siebaufsätze mit Sieben unterschiedlicher Maschenweite vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als zumindest ein Teil der Trennfläche des Schwingsiebs (3) eine Anzahl von in Richtung des Vorhalteraums (2.2) gewölbte und über die Förderebene (52) hervorstehende Flächen (50) als Filterelemente ausgebildet sind, in denen sich Sieböffnungen befinden.
Vorrichtung (1) nach Anspruche 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Randbereiche der gewölbt hervorstehenden Flächen (50) zumindest plan oder mit einem Höhenversatz (54) überstehend zu den umgebenden Flächen der Oberseite des Schwingsiebs (3) ausgebildet sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingsieb (3) als ein Aufnahmerahmen (62) mit darin ausgebildeten Aufnahmeöffnungen ausgestaltet ist, in den Sieb- oder Filterelemente eingesetzt sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gewölbten Flächen (50) oder die Siebaufsätze (56) zumindest im in Förderrichtung (F) gesehen mittleren Drittel des Schwingsiebes (3) angeordnet sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im in Förderrichtung (F) gesehen vorderen Drittel des Schwingsiebes (3) die Siebaufsätze (56) angeordnet sind, deren Seitenwände durch darin befindliche Sieböffnungen als Siebflächen ausgestaltet sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruche 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände der Siebaufsätze (56) eine zylindrische oder kegelstumpfförmige Form haben.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseiten der Siebaufsätze (56) als gewölbten Flächen (50) ausgestaltet sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorhalteraum (2.2), das Schwingsieb (3) und der Auffangraum (2.1) innerhalb eines Gehäuses (2) angeordnet sind, im Vorhalteraum (2.2) und im Auffangraum (2.1) ein gegenüber dem Umgebungsdruck des Gehäuses (2) negativer Druck (Unterdruck) erzeugt wird, und die Absaugpumpe(n) und/oder ein anderer Druckerzeuger derart ausgelegt sind, dass im Auffangraum (2.1) ein gegenüber dem Umgebungsdruck negativerer Druck (Unterdruck) herrscht als im Vorhalteraum (2.2).
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Vorhalteraum (2.2) und dem Auffangraum (2.1) ein Druckausgleichselement angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingsieb (3) in einer schrägen Ebene von unten nach oben angeordnet ist und so betrieben wird, dass es die festen Bestandteile schräg aufwärts fördert.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebaufsätze (56) lösbar mit dem Aufnahmerahmen (62) des Schwingsiebs (3) verbunden sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im hinteren Drittel des Schwingsiebs (3) Filterelemente mit einer planen Oberfläche verwendet sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruche 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente in einer linearen Ausrichtung aufeinanderfolgend in Förderrichtung (F) des Schwingsiebs (3) angeordnet sind.