DE102018130862A1

DE102018130862A1 - Pressschneckenseparator

Info

Publication number: DE102018130862A1
Application number: DE102018130862.0A
Authority: DE
Inventors: Erich Stallkamp
Original assignee: ERICH STALLKAMP ESTA GmbH
Current assignee: ERICH STALLKAMP ESTA GmbH
Priority date: 2018-12-04
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2020-06-04

Abstract

Ein Pressschneckenseparator (2) zum Abtrennen von Feststoffen aus einem Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch, umfasst eine Separationskammer (4), einen die Separationskammer (4) radial begrenzenden Siebkorb (6) mit Sieböffnungen (8), eine Materialeintrittsöffnung (10) für das Gemisch in die Separationskammer (4), eine Materiataustrittsöffnung (12) für das zumindest teilweise von Flüssigkeit befreite Gemisch aus der Separationskammer (4), eine Pressschnecke (14) zum Transport des Gemisches durch die Separationskammer (4) sowie eine den Siebkorb (6) zumindest teilweise umschließende Ablaufkammer (16), in die die abgetrennte Flüssigkeit durch die Sieböffnungen (8) ablaufen kann. Der Pressschneckenseparator weist zudem ein mit der Ablaufkammer (16) verbundenes Druckaggregat (18) auf, wobei der Pressschneckenseparator (2) dazu ausgebildet ist, dass das Druckaggregat (18) schlagartig einen Überdruck in der Ablaufkammer (16) erzeugt, infolge dessen ein Druckausgleich zwischen der Ablaufkammer (16) und der Separationskammer (4) durch die an die Ablaufkammer (16) angrenzenden Sieböffnungen (8) stattfindet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Pressschneckenseparator zum Abtrennen von Feststoffen aus einem Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch umfassend eine Separationskammer, einen die Separationskammer radial begrenzenden Siebkorb mit Sieböffnungen, eine Materialeintrittsöffnung für das Gemisch in die Separationskammer, eine Materialaustrittsöffnung für das zumindest teilweise von Flüssigkeit befreite Gemisch aus der Separationskammer, eine Pressschnecke zum Transport des Gemisches durch die Separationskammer sowie eine den Siebkorb zumindest teilweise umschließende Ablaufkammer, in die die abgetrennte Flüssigkeit durch die Sieböffnungen ablaufen kann.
Bei derartigen Pressschneckenseparatoren wird ein Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch mittels einer Pressschnecke durch einen insbesondere zylindermantelförmigen Siebkorb transportiert und mithin gegen eine Innenfläche des Siebkorbs gepresst. Sieböffnungen des Siebkorbs lassen Flüssigkeit hindurch, halten jedoch Feststoffpartikel zurück, die eine bestimmte Größe überschreiten. Das so zumindest teilweise von Flüssigkeit befreite Gemisch wird von der Pressschnecke über eine Materialaustrittsöffnung abgegeben. Die abgetrennte Flüssigkeit läuft durch die Sieböffnungen in eine den Siebkorb zumindest teilweise umschließende Ablaufkammer. Pressschnecke und Siebkorb sind in der Regel so dimensioniert, dass zwischen diesen Bauteilen ein kleiner Spalt (kleiner 0,5 mm) vorhanden ist. Dadurch kann das Schneckengewinde der Pressschnecke während des Normalbetriebs Feststoffpartikel von Siebkorb abkratzen und diesen damit bis zu einem gewissen Grad reinigen.
Um einen möglichst guten Abtrennungsgrad zu erreichen, sollte die Größe der Sieböffnungen möglichst klein sein, wobei übliche Sieböffnungsgrößen in Abhängigkeit vom Medium in einer Größenordnung von 100 µm bis zu 1 mm liegen. Je kleiner die Sieböffnungen sind, desto leichter können einzelne Sieböffnungen durch Feststoffpartikel verstopft werden, so dass Flüssigkeit nicht mehr hindurch laufen kann. Dies führt wiederum zu einer Verschlechterung des Abtrennungsgrads, da auch das Feststoffpartikel von Siebkorb abkratzende Schneckengewinde der Pressschnecke nicht in der Lage ist, derartige Verstopfungen wirkungsvoll zu beheben.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Pressschneckenseparator der vorgenannten Art derart weiterzubilden, dass einer Verstopfung des Siebkorbes entgegengewirkt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Pressschneckenseparator mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 gelöst, der ein mit der Ablaufkammer verbundenes Druckaggregat aufweist, wobei der Pressschneckenseparator dazu ausgebildet ist, dass das Druckaggregat schlagartig einen Überdruck in der Ablaufkammer erzeugt, infolgedessen ein Druckausgleich zwischen der Ablaufkammer und der Separationskammer durch die an die Ablaufkammer angrenzenden Sieböffnungen stattfindet.
Durch den Druckausgleich zwischen der Ablaufkammer und der Separationskammer entsteht eine (Luft-)Strömung durch die Sieböffnungen entgegen der Siebrichtung, wobei jene Feststoffpartikel, die von der Innenseite des Siebkorbs her die Sieböffnungen verstopfen, zurück in die Separationskammer befördert werden. Der verstopfte Siebkorb wird auf diese Weise gereinigt und der flüssige Anteil des Gemischs kann die freien Sieböffnungen wieder passieren.
Vorzugsweise wird zur Erzeugung des Überdrucks Luft oder ein anderes Gas in die Ablaufkammer eingelassen. Luft lässt sich aufgrund seiner geringen Dichte und guten Verfügbarkeit besonders gut als Druckerzeugungsmedium handhaben. Insbesondere umfasst das Druckaggregat einen Druckerzeuger (Kompressor) zum Verdichten der Luft sowie einen Speicher zum Speichern einer verdichteten Luftmenge.
Die Erzeugung des Überdrucks in der Ablaufkammer hat schlagartig zu erfolgen. Einzelne Sieböffnungen werden somit nicht (ausschließlich) ausgehend von einer Einlassöffnung bzw. einem Zugang für das Druckerzeugungsmedium in die Ablaufkammer mit dem Druckerzeugungsmedium angeströmt. Vielmehr wird die Ablaufkammer schlagartig mit dem Druckerzeugungsmedium geflutet, so dass infolge des Druckausgleichs zwischen Ablaufkammer und Separationskammer zumindest der Großteil, bevorzugt zumindest 70 %, besonders bevorzugt zumindest 90 % der an die Ablaufkammer angrenzenden Sieböffnungen unabhängig von ihrer Lage zu einer oder mehrerer Einlassöffnungen dem Druckerzeugungsmedium durchströmt und ggf. gereinigt werden.
Insbesondere ist mit „schlagartiger Erzeugung des Überdrucks“ gemeint, dass der Druck in einer Zeit kleiner gleich 500 ms, bevorzugt kleiner gleich 100 ms, besonders bevorzugt kleiner gleich 50 ms, um einen relativen Wert von 0,1 bar, bevorzugt 0,25 bar, besonders bevorzugt 0,5 bar, ansteigt. Beispielsweise bedeutet die Angabe „um einen relativen Wert von 0,1 bar ansteigt“ bei einem absoluten Atmosphärendruck von 1,013 bar einen Anstieg auf einen absoluten Druck von 1,113 bar.
Insgesamt wird anhand des Druckaggregats ein bedarfsgerecht einsetzbares Reinigungssystem in den Pressschneckenseparator integriert, das einer Verstopfung des Siebkorbs entgegenwirkt. Im Folgenden wird daher die schlagartige Erzeugung eines Überdrucks in der Ablaufkammer auch als „Reinigungsvorgang“ bezeichnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Druckaggregat einen Speicher zum Speichern einer verdichteten Luftmenge auf, der mit der Ablaufkammer über zumindest eine Verbindungseinrichtung, insbesondere in Form einer Leitung, fluidisch verbunden ist, wobei die Verbindungseinrichtung mittels zumindest eines Verschlusselements verschließbar ist, wobei der Pressschneckenseparator dazu ausgebildet ist, dass durch Öffnen des zumindest einen Verschlusselements ein schlagartiger Druckausgleich zwischen dem Überdruckspeicher und der Ablaufkammer hergestellt wird, wodurch in der Ablaufkammer schlagartig ein Überdruck erzeugt wird. Durch diese konstruktive Ausgestaltung kann in besonders einfacher Weise schlagartig ein Überdruck in der Ablaufkammer erzeugt werden. Das Druckaggregat kann bereits im Vorfeld Luft verdichten und im Speicher einen Überdruck vorhalten. Durch das Öffnen des Verschlusselements wird eine fluidische Verbindung zwischen dem Speicher und der Ablaufkammer hergestellt, wobei es zwischen dem Speicher und der Ablaufkammer zu einem schlagartigen Druckausgleich kommt. Durch Verschließen des Verschlusselements kann zudem die fluidische Verbindung zwischen Speicher und Ablaufkammer getrennt werden. Über das Einleiten eines weiteren Druckausgleichs zwischen Ablaufkammer und der Umgebung kann der Druck in der Ablaufkammer wieder, beispielsweise auf Umgebungsdruck, gesenkt werden. Die Erzeugung sowie der Abbau des Überdrucks können somit in einfacher Weise erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Pressschneckenseparator eine Steuereinheit auf, die zumindest zur Steuerung des zumindest einen Verschlusselements ausgebildet ist. Insbesondere ist die Steuereinheit dabei zum Öffnen und zum Schließen des Verschlusselements ausgebildet. Dies ermöglicht eine Automatisierung des Reinigungsvorgangs durch Erzeugen eines Überdrucks in der Ablaufkammer. Insbesondere durch das Festlegen von Betriebsparametern wie Zeitspannen für das Öffnen des Verschlusselements und/oder Zeitabständen für das wiederholte Öffnen des Verschlusselements ist ein optimaler Betrieb des Pressschneckenseparators möglich, bei dem bedarfsgerecht einer Verstopfung der Sieböffnungen entgegengewirkt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit derart eingerichtet, dass das zumindest eine Verschlusselement für eine Zeitspanne von 10 ms bis 500 ms, bevorzugt von 20 ms bis 200 ms, besonders bevorzugt von 50 ms bis 100 ms, geöffnet wird. Innerhalb dieser kurzen Zeitspannen lassen sich gute Reinigungsergebnisse erzielen, wobei der einzelne Reinigungsvorgang den übrigen Betrieb des Pressschneckenseparators, insbesondere den Abtrennungsvorgang, nur für kurze Zeit beeinträchtigt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit derart eingerichtet, dass das zumindest eine Verschlusselement in Zeitabständen von 10 s bis 200 s, bevorzugt von 20 s bis 100 s, besonders bevorzugt von 30 s bis 60 s, wiederholt geöffnet wird. Somit wird der Reinigungsvorgang in insbesondere regelmäßigen Abständen wiederholt. Es hat sich gezeigt, dass sich mit einer derartigen Intervallreinigung gute Reinigungsergebnisse erzielen lassen. In der Zwischenzeit wird der übrige Betrieb des Pressschneckenseparators, insbesondere der Abtrennungsvorgang, nicht beeinträchtigt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit zur Steuerung eines Antriebs der Pressschnecke ausgebildet und derart eingerichtet, dass der Antrieb der Pressschnecke still steht oder mit einer verminderten Leistung läuft, wenn in der Ablaufkammer ein Überdruck vorliegt. Hierdurch wird der durch die Pressschnecke auf das Gemisch erzeugte Pressdruck in der Separationskammer gelöst bzw. minimiert. Durch den Druckausgleich zwischen Ablaufkammer und Separationskammer wird daher ein stärkerer Luftstrom durch die Sieböffnungen hervorgerufen, was die Reinigungsleistung verbessert. Insbesondere wird der Antrieb der Pressschnecke auf maximal 50 %, bevorzugt auf maximal 30 %, besonders bevorzugt auf maximal 10 %, der Leistung vermindert, wenn in der Ablaufkammer ein Überdruck vorliegt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit derart ausgebildet, dass der Antrieb der Pressschnecke bereits dann still steht oder mit einer verminderten Leistung läuft, wenn in der Ablaufkammer ein Überdruck bevorsteht (bereits maximal 10 s, bevorzugt maximal 5 s, vor Vorliegen eines Überdrucks).
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit zur Steuerung einer Zuführung des Feststoff-Flüssigkeits-Gemischs zur Materialeintrittsöffnung ausgebildet und derart eingerichtet, dass die Zuführung des Gemischs angehalten oder gedrosselt wird, wenn in der Ablaufkammer ein Überdruck vorliegt. Das zugeführte Gemisch kann insbesondere durch einen zwischen der Pressschnecke und dem Siebkorb befindlichen Spalt auch bei stehender Pressschnecke in die Separationskammer eindringen und dort einen erhöhten Druck hervorrufen. Das Anhalten oder Drosseln der Zuführung des Gemischs wirkt dem entgegen. Durch den Druckausgleich zwischen Ablaufkammer und Separationskammer wird daher ein stärkerer Luftstrom durch die Sieböffnungen hervorgerufen, was die Reinigungsleistung verbessert. Insbesondere wird die Zuführung des Gemischs durch Schließen eines die Materialeintrittsöffnung verschließenden Materialeintrittsverschlusselements angehalten. Vorzugsweise wird die Zuführung des Gemischs angehalten oder gedrosselt, indem die Leistung einer Pumpe oder einer ähnlichen Zuführeinrichtung entsprechend gesteuert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit derart ausgebildet, dass die Zuführung des Gemischs bereits dann angehalten oder gedrosselt wird, wenn in der Ablaufkammer ein Überdruck bevorsteht (bereits maximal 10 s, bevorzugt maximal 5 s, vor Vorliegen eines Überdrucks).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Pressschneckenseparator ein Ablaufverschlusselement, das die Ablaufkammer seitens eines Ablaufkanals zum Ablaufen der abgetrennten Flüssigkeit verschließen kann, wobei die Steuereinheit zur Steuerung des Ablaufverschlusselements ausgebildet und derart eingerichtet ist, dass das Ablaufverschlusselement geschlossen ist, wenn in der Ablaufkammer ein Überdruck vorliegt. Dadurch wird sichergestellt, dass Luft aus der Ablaufkammer nicht durch den Ablaufkanal entweichen kann. Der Druckausgleich erfolgt somit im Wesentlichen ausschließlich zwischen Separationskammer und Ablaufkammer, was zu einer optimalen Luftströmung durch die Sieböffnungen des Siebkorbs und somit zu einer verbesserten Reinigung führt. Vorzugsweise weist der Pressschneckenseparator alternativ oder zusätzlich einen in dem Ablaufkanal angeordneten Siphon auf, der das Entweichen der Luft durch den Ablaufkanal verhindert oder behindert. Vorzugsweise weist der Pressschneckenseparator alternativ oder zusätzlich einen in dem Ablaufkanal angeordneten Siphon auf (nicht gezeigt), der das Entweichen der Luft durch den Ablaufkanal verhindert oder behindert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, in Abhängigkeit der Durchflussrate der abgetrennten Flüssigkeit zumindest einen der folgenden Parameter zu steuern: Zeitspanne für das Öffnen des Verschlusselements, Zeitabstände für das wiederholte Öffnen des Verschlusselements, Betrag des Überdrucks im Speicher, Betrag des Überdrucks in der Ablaufkammer. Die Durchflussrate der abgetrennten Flüssigkeit wird somit als Indikator für den Grad der Verstopfung der Sieböffnungen verwendet. Eine sich über die Zeit verringernde Durchflussrate deutet auf eine zunehmende Verstopfung des Siebkorbs hin. In diesem Fall beschließt die Steuereinheit beispielsweise eine Erhöhung der Zeitspanne für das Öffnen des Verschlusselements sowie eine Verkürzung der Zeitabstände für das wiederholte Öffnen des Verschlusselements und somit eine Intensivierung der Reinigung. Eine intensivere Reinigung kann auch durch Erhöhung des Drucks in der Ablaufkammer und/oder in dem Speicher erreicht werden, wobei die Steuereinheit in diesem Fall auch zur Steuerung des Druckaggregats ausgebildet ist. Vorzugsweise umfasst der Pressschneckenseparator einen derartigen Durchflussmesser. Insbesondere wird in einer alternativen Ausführungsform ein externer Durchflussmesser verwendet, der zur Informations-/Datenübertragung mit der Steuereinheit verbunden ist. Durch die Einbeziehung der Durchflussrate erfolgt die Reinigung des Siebkorbs bedarfsgerecht, wodurch der Pressschneckenseparator effizienter betreibbar ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Ablaufkammer zumindest zwei Zugänge für die zumindest eine Verbindungseinrichtung auf. Mittels mehrerer Zugänge an verschiedenen Stellen der Ablaufkammer kann ein Überdruck gleichmäßiger erzeugt werden. Insbesondere sind dazu zumindest drei, bevorzugt zumindest fünf, maximal 20 Zugänge vorgesehen. Die fluidische Verbindung zwischen Druckaggregat und Ablaufkammer kann als eine verzweigte Leitung oder als mehrere separate Leitungen ausgebildet sein. Bei der Verwendung mehrerer separater Leitungen umfasst jede zumindest ein Verschlusselement. Bei einer verzweigten Leitung kann entweder speicherseitig ein Verschlusselement oder ablaufkammerseitig ein Verschlusselement pro Zugang vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt der durch das Druckaggregat erzeugte Überdruck in der Ablaufkammer zwischen 0,1 bar und 2 bar, bevorzugt zwischen 0,2 bar und 1 bar, besonders bevorzugt zwischen 0,3 bar und 0,7 bar. Die vorstehenden Druckangaben sind als relative Angaben zu verstehen. Für den Fall, dass im Normalbetrieb in der Ablaufkammer Atmosphärendruck herrscht, bedeutet beispielsweise die Angabe „ein Überdruck von 0,1 bar“ bei einem absoluten Atmosphärendruck von 1,013 bar somit, dass der Überdruck einem absolutem Druck von 1,113 bar entspricht. Es hat sich gezeigt, dass bei den vorstehend genannten Druckwerten eine gute Reinigungsleistung erzielt werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt der Überdruck im Speicher vor einem Druckausgleich zwischen Speicher und Ablaufkammer zwischen 1 bar und 20 bar, bevorzugt zwischen 5 bar und 15 bar, besonders bevorzugt zwischen 8 bar und 10 bar. Auch diese Angaben sind als relative Angaben bezogen auf den Atmosphärendruck zu verstehen. Bei einem Atmosphärendruck von 1,013 bar bedeutet die Angabe „ein Überdruck von 5 bar“ somit, dass der Überdruck einem absoluten Druck von 6,013 bar entspricht. Bei derartigen Druckwerten ist ein besonders schneller und zuverlässiger Druckausgleich zwischen dem Speicher und der Ablaufkammer zu erreichen. Ferner kann bei derartigen Druckwerten ein Überdruck in der Ablaufkammer auch über einen relativ großen Zeitraum von mehreren 100 ms aufrechterhalten werden, wodurch eine besonders gründliche Reinigung möglich ist.
Die vorstehend beschriebene ein- oder mehrteilig ausführbare Steuereinheit kann für die Steuerung einzelner Elemente oder Baugruppen des Pressschneckenseparators zur kabellosen oder kabelgebundenen Informations-/Datenübertragung ausgebildet sein.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen bzw. Ausführungsformen der Erfindung jeweils für sich oder in einer beliebigen technisch sinnvollen Kombination auch untereinander mit dem Gegenstand der im Anspruch 1 definierten Merkmalskombination kombinierbar sind.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind den nachfolgend beschriebenen, schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen zu entnehmen; es zeigen:

1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gegenstands in einer Schnittdarstellung,
2 eine Detailansicht des Gegenstands aus 1,
3 einen weiteren erfindungsgemäßen Gegenstand mit einer Steuereinheit.

Die nachfolgend erläuterten Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele können auch einzeln oder in anderen Kombinationen als dargestellt oder beschrieben zusammen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 Gegenstand der Erfindung sein. Nachfolgend werden gleichwirkende Elemente der Erfindung mit einer einheitlichen Bezugsziffer versehen, sofern dies sinnvoll ist.
1 und 3 zeigen einen erfindungsgemäßen Pressschneckenseparator 2 zum Abtrennen von Feststoffen aus einem Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch, umfassend eine Separationskammer 4, einen die Separationskammer 4 radial begrenzenden, zylinderförmigen Siebkorb 6 mit Sieböffnungen 8, eine Materialeintrittsöffnung 10 für das Gemisch in die Separationskammer 4, eine Materialaustrittsöffnung 12 für das zumindest teilweise von Flüssigkeit befreite Gemisch aus der Separationskammer 4, eine Pressschnecke 14 zum Transport des Gemischs durch die Separationskammer 4 sowie eine den Siebkorb 6 umschließende Ablaufkammer 16, in die die abgetrennte Flüssigkeit durch die Sieböffnungen 8 und in einen Ablaufkanal 42 ablaufen kann. Ferner umfasst der Pressschneckenseparator 2 ein mit der Ablaufkammer 16 fluidisch verschließbar verbundenes Druckaggregat 18. Der Pressschneckenseparator 2 ist dazu ausgebildet, dass das Druckaggregat 18 schlagartig einen Überdruck in der Ablaufkammer 16 erzeugt, infolge dessen ein Druckausgleich zwischen der Ablaufkammer 16 und der Separationskammer 4 durch die an die Ablaufkammer 16 angrenzenden Sieböffnungen 8 stattfindet.
Wie in der Detailansicht gemäß 2 erkennbar ist, entsteht durch den Druckausgleich zwischen Ablaufkammer 16 und der Separationskammer 4 eine Strömung 20 durch die Sieböffnungen 8 entgegen der Siebrichtung, wobei jene Feststoffpartikel 22, 22', die von der Innenseite des Siebkorbs 6 her die Sieböffnungen 8 verstopfen (s. erstes Feststoffpartikel 22), zurück in die Separationskammer 4 befördert werden (s. zweites Feststoffpartikel 22'). Auf diese Weise wird der verstopfte Siebkorb 6 gereinigt, so dass der flüssige Anteil des Gemischs die Sieböffnungen 8 wieder passieren kann. Die Erzeugung des Überdrucks in der Ablaufkammer 16 erfolgt schlagartig, so dass durch den Druckausgleich zwischen Ablaufkammer 16 und Separationskammer 4 eine die Sieböffnungen 8 reinigende Strömung 20 auch fernab eines Zugangs 30 für die Druckluft entsteht. Vorzugsweise wird somit zumindest der Großteil, bevorzugt zumindest 70 %, besonders bevorzugt zumindest 90 % der an die Ablaufkammer 16 angrenzenden Sieböffnungen 8 durchströmt und ggf. gereinigt. Die Sieböffnungen 8 sind als kreisförmige Aussparungen dargestellt, können jedoch in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auch als Schlitze ausgeführt sein oder andere Formen aufweisen.
Wie weiterhin in den 1 und 3 zu sehen ist, weist das Druckaggregat 18 einen Druckerzeuger 24 zum Verdichten von Luft sowie einen Speicher 26 zum Speichern einer verdichteten Luftmenge auf. Der Speicher 26 ist über eine Verbindungseinrichtung 28, beispielsweise in Form einer Leitung, mit der Ablaufkammer 16 fluidisch verbunden. Die Verbindungseinrichtung 28 setzt dabei an dem Zugang 30 in die Ablaufkammer 16 an. Die Verbindungseinrichtung 28 ist mittels eines Verschlusselements 32 verschließbar. Der Pressschneckenseparator 2 ist dazu ausgebildet, dass durch Öffnen des Verschlusselements 32 ein schlagartiger Druckausgleich zwischen einem Überdruck im Speicher 26 und der Ablaufkammer 16 hergestellt wird, wodurch in der Ablaufkammer 16 schlagartig ein Überdruck erzeugt wird.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der der Pressschneckenseparator 2 eine Steuereinheit 34 aufweist, die zur Steuerung des Verschlusselements 32, nämlich zum Öffnen und Schließen des Verschlusselements 32, ausgebildet ist.
Die Steuereinheit 34 kann eine Zeitspanne vorgeben, in der das Verschlusselement 32 offen ist. Insbesondere ist die Steuereinheit 34 derart eingerichtet, dass das Verschlusselement 32 für eine Zeitspanne von 10 ms bis 500 ms, bevorzugt von 20 ms bis 200 ms, besonders bevorzugt von 50 ms bis 100 ms, geöffnet wird. Ferner kann die Steuereinheit 34 auch Zeitabstände bzw. Intervalle vorgeben, in denen das Verschlusselement 32 wiederholt geöffnet wird. Insbesondere ist die Steuereinheit 34 derart eingerichtet, dass das Verschlusselement 32 in Zeitabständen von 10 s bis 200 s, bevorzugt von 20 s bis 100 s, besonders bevorzugt von 30 s bis 60 s, wiederholt geöffnet wird. Durch das Festlegen dieser Betriebsparameter wird bedarfsgerecht einer Verstopfung der Sieböffnungen 8 entgegengewirkt, wobei die relativ kurzen Öffnungszeiten und die vorgesehene Intervallreinigung den übrigen Betrieb des Pressschneckenseparators 2 nur minimal beeinträchtigen.
Darüber hinaus ist die Steuereinheit 34 zur Steuerung eines Antriebs 36 der Pressschnecke 14 ausgebildet und derart eingerichtet, dass der Antrieb 36 still steht oder mit einer verminderten Leistung läuft, wenn in der Ablaufkammer 16 ein Überdruck vorliegt. Der Antrieb 36 der Pressschnecke 14 kann dabei auf maximal 50 %, bevorzugt auf maximal 30 %, besonders bevorzugt auf maximal 10 %, der Leistung vermindert werden, wenn in der Ablaufkammer 16 ein Überdruck vorliegt. Hierdurch wird der durch die Pressschnecke 14 auf das in der Separationskammer 4 befindliche Gemisch erzeugte Pressdruck gelöst bzw. minimiert, so dass in der Separationskammer 4 ein geringerer bzw. kein Gegendruck herrscht. Durch den Druckausgleich zwischen Ablaufkammer 16 und Separationskammer 4 wird somit eine stärkere Strömung 20 durch die Sieböffnungen 8 hervorgerufen, was die Reinigungsleistung verbessert.
Zudem ist die Steuereinheit 34 zur Steuerung einer Pumpe 38 oder einer ähnlichen Zuführeinrichtung zur Zuführung des Feststoff-Flüssigkeits-Gemischs zur Materialeintrittsöffnung 10 ausgebildet. Die Steuereinheit 34 ist dabei derart eingerichtet, dass die Zuführung des Gemischs angehalten oder gedrosselt wird, wenn in der Ablaufkammer 16 ein Überdruck vorliegt. Somit wird verhindert, dass durch das zugeführte Gemisch durch einen zwischen der Pressschnecke 14 und dem Siebkorb 6 befindlichen Spalt in die Separationskammer 4 eindringt und dort einen Gegendruck erzeugt, der den Druckausgleich zwischen Ablaufkammer 16 und Separationskammer 4 behindert. Die Zuführung des Gemischs wird ferner alternativ oder zusätzlich durch ein Materialöffnungsverschlusselement 39 angehalten oder gedrosselt, das von der Steuereinheit 34 angesteuert wird und die Materialeintrittsöffnung verschließt, wenn in der Ablaufkammer 16 ein Überdruck vorliegt.
Der Pressschneckenseparator 2 weist ferner ein Ablaufventil 40 auf, das die Ablaufkammer 16 seitens des Ablaufkanals 42 verschließen kann. Die Steuereinheit 34 ist zur Steuerung des Ablaufventils 40 ausgebildet und derart eingerichtet, dass das Ablaufventil 40 geschlossen ist, wenn in der Ablaufkammer 16 ein Überdruck vorliegt. Somit kann die in die Ablaufkammer 16 schlagartig eingebrachte Luft nicht durch den Ablaufkanal 42 entweichen. Folglich findet ein Druckausgleich im Wesentlichen ausschließlich zwischen der Ablaufkammer 16 und der Separationskammer 4 statt, so dass eine optimale Strömung 20 durch die Sieböffnungen 8 sichergestellt ist. Im Normalbetrieb ist die Materialaustrittsöffnung 12 ist mit verdichtetem, zumindest teilweise von Flüssigkeit befreitem Gemisch mit relativ fester Konsistenz verschlossen, so dass an dieser Stelle keine Luft entweichen kann.
Weiterhin ist die Steuereinheit 34 mit einem Durchflussmesser 44 verbunden, der die Durchflussrate der abgetrennten Flüssigkeit bestimmt. Die Durchflussrate der abgetrennten Flüssigkeit dient als Indikator für den Grad der Verstopfung der Sieböffnungen 8, da umso weniger Flüssigkeit vom Gemisch abgetrennt wird, je mehr Sieböffnungen 8 verstopft sind. Die Steuereinheit 34 ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit der Durchflussrate der abgetrennten Flüssigkeit zumindest einen der folgenden Parameter zu steuern: Zeitspanne für das Öffnen des Verschlusselements 32, Zeitabstände für das wiederholte Öffnen des Verschlusselements 32, Betrag des Überdrucks im Speicher 26, Betrag des Überdrucks in der Ablaufkammer 16. So kann die Steuereinheit 34 bei einer sich über die Zeit verringernden Durchflussrate die Zeitspanne für das Öffnen des Verschlusselements 32 erhöhen und/oder die Zeitabstände für das wiederholte Öffnen des Verschlusselements 32 verkürzen und somit die Reinigung intensivieren. Eine intensivere Reinigung kann auch durch Erhöhung des Drucks in der Ablaufkammer 16 und/oder in dem Speicher 26 erreicht werden, da dadurch die Strömung 20 durch die Sieböffnungen 8 vergrößert wird, was zu einem besseren Reinigungsergebnis führt. Dazu ist die Steuereinheit 34 zur Steuerung des Druckaggregats 18 mit diesem verbunden.
Vorzugsweise beträgt der durch das Druckaggregat 18 erzeugte Überdruck in der Ablaufkammer 16 zwischen 0,1 bar und 2 bar, bevorzugt zwischen 0,2 bar und 1 bar, besonders bevorzugt zwischen 0,3 bar und 0,7 bar. Insbesondere beträgt der Überdruck im Speicher 26 vor einem Druckausgleich zwischen Speicher 26 und Ablaufkammer 16 zwischen 1 bar und 20 bar, bevorzugt zwischen 5 bar und 15 bar, besonders bevorzugt zwischen 8 bar und 10 bar. Die vorstehenden Druckangaben sind als relative Druckangaben zu verstehen. Anhand der Durchflussrate der abgetrennten Flüssigkeit kann die Steuereinheit 34 diese Drücke wie vorstehend beschrieben anpassen.
Insbesondere weist der Pressschneckenseparator 2 nicht nur einen sondern mehrere Zugänge 30 auf, die über eine oder mehrere Verbindungseinrichtungen 28 eine verschließbare fluidische Verbindung zwischen dem Druckaggregat 18 und der Ablaufkammer 16 herstellen. Dadurch kann an verschiedenen Stellen der Ablaufkammer 16 kann ein Überdruck gleichmäßiger erzeugt werden.
Die vorstehend beschriebene Steuereinheit 34 kann mit den zu steuernden Komponenten oder mit diesen Komponenten in Wirkverbindung stehenden Steuerungs- oder Regelungseinrichtungen kabelgebunden als auch kabellos, insbesondere über Funk, verbunden sein.
Bezugszeichenliste

2: Pressschneckenseparator
4: Presskammer
6: Siebkorb
8: Sieböffnungen
10: Materialeintrittsöffnung
12: Materialaustrittsöffnung
14: Pressschnecke
16: Ablaufkammer
18: Druckaggregat
20: Strömung
22, 22': Feststoffpartikel
24: Druckerzeuger
26: Speicher
28: Verbindungseinrichtung
30: Zugang
32: Verschlusselement
34: Steuereinheit
36: Antrieb (der Pressschnecke)
38: Pumpe (Zuführung Gemisch)
39: Materialeintrittsverschlusselement
40: Ablaufverschlusselement
42: Ablaufkanal
44: Durchflussmesser

Claims

Pressschneckenseparator (2) zum Abtrennen von Feststoffen aus einem Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch, umfassend eine Separationskammer (4), einen die Separationskammer (4) radial begrenzenden Siebkorb (6) mit Sieböffnungen (8), eine Materialeintrittsöffnung (10) für das Gemisch in die Separationskammer (4), eine Materialaustrittsöffnung (12) für das zumindest teilweise von Flüssigkeit befreite Gemisch aus der Separationskammer (4), eine Pressschnecke (14) zum Transport des Gemisches durch die Separationskammer (4) sowie eine den Siebkorb (6) zumindest teilweise umschließende Ablaufkammer (16), in die die abgetrennte Flüssigkeit durch die Sieböffnungen (8) ablaufen kann, gekennzeichnet durch ein mit der Ablaufkammer (16) verbundenes Druckaggregat (18), wobei der Pressschneckenseparator (2) dazu ausgebildet ist, dass das Druckaggregat (18) schlagartig einen Überdruck in der Ablaufkammer (16) erzeugt, infolge dessen ein Druckausgleich zwischen der Ablaufkammer (16) und der Separationskammer (4) durch die an die Ablaufkammer (16) angrenzenden Sieböffnungen (8) stattfindet.
Pressschneckenseparator (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckaggregat (18) einen Speicher (26) zum Speichern einer verdichteten Luftmenge aufweist, der mit der Ablaufkammer (16) über zumindest eine Verbindungseinrichtung (28) fluidisch verbunden ist, wobei die Verbindungseinrichtung (28) mittels zumindest eines Verschlusselements (32) verschließbar ist, wobei der Pressschneckenseparator (2) dazu ausgebildet ist, dass durch Öffnen des zumindest einen Verschlusselements (32) ein schlagartiger Druckausgleich zwischen einem Überdruck im Speicher (26) und der Ablaufkammer (16) hergestellt wird, wodurch in der Ablaufkammer (16) schlagartig ein Überdruck erzeugt wird.
Pressschneckenseparator (2) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (34), die zumindest zur Steuerung des zumindest einen Verschlusselements (32) ausgebildet ist.
Pressschneckenseparator (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (34) derart eingerichtet ist, dass das zumindest eine Verschlusselement (32) für eine Zeitspanne von 10 ms bis 500 ms, bevorzugt von 20 ms bis 200 ms, besonders bevorzugt von 50 ms bis 100 ms, geöffnet wird.
Pressschneckenseparator (2) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (34) derart eingerichtet ist, dass das zumindest eine Verschlusselement (32) in Zeitabständen von 10 s bis 200 s, bevorzugt von 20 s bis 100 s, besonders bevorzugt von 30 s bis 60 s, wiederholt geöffnet wird.
Pressschneckenseparator (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (34) zur Steuerung eines Antriebs (36) der Pressschnecke (14) ausgebildet und derart eingerichtet ist, dass der Antrieb (36) der Pressschnecke (14) still steht oder mit einer verminderten Leistung läuft, wenn in der Ablaufkammer (16) ein Überdruck vorliegt.
Pressschneckenseparator (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (34) zur Steuerung einer Zuführung des Feststoff-Flüssigkeits-Gemischs zur Materialeintrittsöffnung (10) ausgebildet und derart eingerichtet ist, dass die Zuführung des Gemischs angehalten oder gedrosselt wird, wenn in der Ablaufkammer (16) ein Überdruck vorliegt.
Pressschneckenseparator (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, gekennzeichnet durch ein Ablaufverschlusselement (40), das die Ablaufkammer (16) seitens eines Ablaufkanals (42) zum Ablaufen der abgetrennten Flüssigkeit verschließen kann, wobei die Steuereinheit (34) zur Steuerung des Ablaufverschlusselements (40) ausgebildet und derart eingerichtet ist, dass das Ablaufverschlusselement (40) geschlossen ist, wenn in der Ablaufkammer (16) ein Überdruck vorliegt.
Pressschneckenseparator (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (34) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der Durchflussrate der abgetrennten Flüssigkeit zumindest einen der folgenden Parameter zu steuern: Zeitspanne für das Öffnen des Verschlusselements (32), Zeitabstände für das wiederholte Öffnen des Verschlusselements (32), Betrag des Überdrucks im Speicher (26), Betrag des Überdrucks in der Ablaufkammer (16).
Pressschneckenseparator (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufkammer (16) zumindest zwei Zugänge (30) für die zumindest eine Verbindungseinrichtung (28) aufweist.
Pressschneckenseparator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der durch das Druckaggregat (18) erzeugte Überdruck in der Ablaufkammer (16) zwischen 0,1 bar und 2 bar, bevorzugt zwischen 0,2 bar und 1 bar, besonders bevorzugt zwischen 0,3 bar und 0,7 bar, beträgt.
Pressschneckenseparator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Überdruck im Speicher (26) vor einem Druckausgleich zwischen Speicher (26) und Ablaufkammer (16) zwischen 1 bar und 20 bar, bevorzugt zwischen 5 bar und 15 bar, besonders bevorzugt zwischen 8 bar und 10, bar beträgt.
Pressschneckenseparator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen Ablaufkanal (42) zum Ablaufen der abgetrennten Flüssigkeit aus der Ablaufkammer (16) und einen Siphon, der in dem Ablaufkanal (42) angeordnet ist.