DE102020111373A1 - Method and device for dewatering substances - Google Patents

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Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur mindestens teilweisen Entwässerung von Substanzen. Die Entwässerung erfolgt in einer Presse, der die zu entwässernde Substanz zugeführt wird. Aus der Presse wird sowohl die mindestens teilweise entwässerte Substanz als auch abgepresste Flüssigkeit abgeführt. In einer Transportrichtung der Substanz vor der Presse erfolgt eine Vorverdichtung der Substanz. Eine typische Anwendung ist die Entwässerung von Zuckerrohr.The method and the device are used for at least partial dehydration of substances. The dewatering takes place in a press to which the substance to be dewatered is fed. Both the at least partially dehydrated substance and the squeezed-out liquid are discharged from the press. A pre-compression of the substance takes place in a transport direction of the substance in front of the press. A typical application is the drainage of sugar cane.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mindestens teilweisen Entwässerung von Substanzen, bei dem die Entwässerung in einer Presse erfolgt, der die zu entwässernde Substanz zugeführt wird und aus der sowohl die mindestens teilweise entwässerte Substanz als auch abgepresste Flüssigkeit abgeführt wird.The invention relates to a method for at least partial dehydration of substances, in which the dehydration takes place in a press, to which the substance to be dehydrated is fed and from which both the at least partially dehydrated substance and the squeezed-out liquid are discharged.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur mindestens teilweisen Entwässerung von Substanzen, die eine Presse mit mindestens einem Eingang für die zu entwässernde Substanz, mindestens einen Ausgang für die mindestens teilweise entwässerte Substanz sowie mindestens einen Sekundärausgang für eine abgepresste Flüssigkeit aufweist.The invention also relates to a device for at least partial dehydration of substances, which has a press with at least one inlet for the substance to be dehydrated, at least one outlet for the at least partially dehydrated substance and at least one secondary outlet for a squeezed-out liquid.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen kommen beispielsweise zur Anwendung, um Zuckerrohr zu entwässern. Die dem Zuckerrohr entzogene Flüssigkeit enthält hierbei Zucker bzw. Melasse, die einer anschließenden Gewinnung für Zucker zugeführt wird.Such methods and devices are used, for example, to dewater sugar cane. The liquid extracted from the sugar cane contains sugar or molasses, which is then fed to a subsequent extraction for sugar.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entwässerung von Zuckerrohr werden beispielsweise in der EP0140990 A1 sowie der EP0144596 A2 wie beschrieben.An apparatus and a method for draining sugar cane are for example in the EP0140990 A1 as well as the EP0144596 A2 as described.

Die Verfahren und Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik haben den Nachteil, dass ein relativ hoher Anteil an Feuchtigkeit in der zu entwässernden Substanz verbleibt. Bei der Anwendung zur Entwässerung von Zuckerrohr hat dies zur Folge, dass ein erheblicher Anteil der Zuckersubstanz im Pressmaterial verbleibt. Bei herkömmlichen Verfahren beträgt der Anteil an nicht mit der Flüssigkeit abgepresster Menge an Zucker etwa 30 Prozent des ursprünglichen Zuckergehaltes.The methods and apparatus according to the prior art have the disadvantage that a relatively high proportion of moisture remains in the substance to be dehydrated. When used to dewater sugar cane, this means that a considerable proportion of the sugar substance remains in the pressed material. In conventional processes, the amount of sugar not squeezed out with the liquid is around 30 percent of the original sugar content.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu verbessern, dass der Entwässerungsgrad erhöht wird.The object of the present invention is to improve a method and a device of the type mentioned in the introduction in such a way that the degree of dewatering is increased.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmalskombination von Patentanspruch Nr. 1 gelöst.With regard to the method, the object is achieved by the combination of features of patent claim 1.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch die Merkmalskombination von Patentanspruch Nr. 7 gelöst.With regard to the device, the object according to the invention is achieved by the combination of features of patent claim 7.

Die erfindungsgemäße Vorverdichtung bzw. die Verwendung eines Vorverdichters ermöglichen eine deutliche Verbesserung des Entwässerungsgrades.The pre-compression according to the invention or the use of a pre-compressor enable a significant improvement in the degree of dewatering.

Die Vorverdichtung führt zu einer verdichteten Anordnung des zu entwässernden Materials im Bereich der Presse. Darüber hinaus erfolgt typischerweise im Bereich der Vorverdichtung eine Erwärmung des zu entwässernden Produktes. Die Erwärmung kann ein Nebeneffekt der Vorverdichtung sein, es ist aber auch daran gedacht, gezielt eine Erwärmung des Produktes im Bereich der Verdichtung durchzuführen.The pre-compaction leads to a compacted arrangement of the material to be dewatered in the area of the press. In addition, the product to be dewatered is typically heated in the pre-compression area. The heating can be a side effect of the pre-compaction, but it is also intended to specifically heat the product in the area of compaction.

Eine mechanische Unterstützung des Verdichtungsvorganges kann dadurch erfolgen, dass die Vorverdichtung unter Verwendung eines trichterartigen Gehäuses durchgeführt wird.The compression process can be mechanically supported in that the pre-compression is carried out using a funnel-like housing.

Die Kombination eines Materialtransportes sowie einer Verdichtung im Bereich des Vorverdichters kann dadurch unterstützt werden, dass innerhalb des Gehäuses eine Verdichterschnecke rotiert.The combination of material transport and compression in the area of the pre-compressor can be supported in that a compression screw rotates within the housing.

Die Durchführung der Verdichtung in Kombination mit einem kontinuierlichen Transportprozess wird dadurch unterstützt, dass sich sowohl eine Innenkontur des Gehäuses als auch eine Außenkontur der Verdichterschnecke in der Transportrichtung verjüngen.Carrying out the compression in combination with a continuous transport process is supported by the fact that both an inner contour of the housing and an outer contour of the compressor screw taper in the direction of transport.

Ein hoher Durchsatz wird dadurch unterstützt, dass als Presse eine Schneckenpresse verwendet wird.A high throughput is supported by the fact that a screw press is used as the press.

Gemäß einer typischen Anwendung ist vorgesehen, dass Zuckerrohr entwässert wird.According to a typical application it is provided that sugar cane is drained.

Gemäß alternativen Anwendungen ist auch daran gedacht, Zuckerrüben zu entwässern. Ebenfalls ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entwässerung bzw. Entfeuchtung von holzartigen Materialien zu verwenden. According to alternative applications, it is also contemplated to dewater sugar beet. It is also possible to use the method according to the invention and the device according to the invention for dewatering or dehumidifying wood-like materials.

Eine vorteilhafte Koppelung des Vorverdichters und der Presse wird dadurch unterstützt, dass sich die Verdichterschnecke bis in den Bereich des Presseneinganges erstreckt.An advantageous coupling of the pre-compressor and the press is supported by the fact that the compressor screw extends into the area of the press entrance.

Darüber hinaus wird eine mechanische Kopplung von Vorverdichter und Presse dadurch unterstützt, dass die Presse im Bereich des Presseneinganges einen Anschlussstutzen aufweist.In addition, a mechanical coupling of the pre-compressor and press is supported by the fact that the press has a connection piece in the area of the press inlet.

Eine mechanisch gut belastbare Konstruktion wird dadurch erreicht, dass sich die Verdichterschnecke bis in den Bereich des Anschlussstutzens hineinerstreckt.A mechanically well-resilient construction is achieved in that the compressor screw extends into the area of the connecting piece.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist wie bereits erwähnt vorgesehen, dass im Bereich des Vorverdichters eine Beheizung des zu verdichtenden Materials erfolgt. Die Beheizung kann beispielsweise als Sekundäreffekt durch die Verdichtung des Materials erreicht werden. Darüber hinaus ist aber auch daran gedacht, eine aktive Beheizung durch Verwendung von Heizelementen und/oder durch die Zuführung von Heißdampf durchzuführen.According to a further advantageous embodiment, it is provided, as already mentioned, that the material to be compacted is heated in the area of the pre-compressor. The heating can for example be achieved as a secondary effect by compressing the material. In addition, however, it is also contemplated to carry out active heating through the use of heating elements and / or through the supply of superheated steam.

In den Zeichnungen sind beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

  • 1: Eine Seitenansicht einer Presse mit aufgesetztem Vorverdichter,
  • 2: eine vergrößerte und teilweise geschnittene Seitenansicht eines Vorverdichters und
  • 3: eine Draufsicht gemäß Blickrichtung III in 2.
Exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawings. Show it:
  • 1 : A side view of a press with a supercharger attached,
  • 2 : an enlarged and partially sectioned side view of a supercharger and
  • 3 : a plan view according to viewing direction III in 2 .

Aus der Seitenansicht in 1 ist erkennbar, dass eine Presse (1) mit einem Vorverdichter (2) kombiniert ist.From the side view in 1 it can be seen that a press ( 1 ) with a pre-compressor ( 2 ) is combined.

In einer Transportrichtung (3) von zu entwässernder Substanz ist der Vorverdichter (2) vor der Presse (1) angeordnet.In one transport direction ( 3 ) of the substance to be dewatered is the pre-compressor ( 2 ) in front of the press ( 1 ) arranged.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Presse (1) als eine Schneckenpresse realisiert. Eine derartige Schneckenpresse besitzt eine nicht dargestellte Schnecke mit einem spiralartigen Gewindegang. Typischerweise nimmt die Steigung eines Gewindeganges der Pressschnecke in einer Transportrichtung ab. Bei einer Rotation der Schnecke erfolgt hierdurch eine zunehmende Kompression des transportierten Materials.In the illustrated embodiment, the press ( 1 ) realized as a screw press. Such a screw press has a screw (not shown) with a spiral thread. Typically, the pitch of a thread of the press screw decreases in one transport direction. As the screw rotates, this results in increasing compression of the transported material.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die nicht dargestellte Schnecke mit ihrer Längsachse in einer horizontalen Richtung. Die Presse (1) besitzt einen Presseneingang (4) und einen Pressenausgang (5). Das zu entwässernde Material wird der Presse (1) über den Presseneingang (4) zugeführt. Das zumindest teilweise entwässerte Material verlässt die Presse (1) über den Pressenausgang (5). Für abgepresste Flüssigkeit ist ein Sekundärausgang (6) vorgesehen.In the illustrated embodiment, the screw, not shown, runs with its longitudinal axis in a horizontal direction. The press ( 1 ) has a press entrance ( 4th ) and a press exit ( 5 ). The material to be dewatered is fed to the press ( 1 ) via the press entrance ( 4th ) supplied. The at least partially dewatered material leaves the press ( 1 ) via the press exit ( 5 ). A secondary output ( 6th ) intended.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Vorverdichter (2) ein trichterartiges Gehäuse (7). Das trichterartige Gehäuse (7) verjüngt sich in Transportrichtung (3).In the illustrated embodiment, the pre-compressor ( 2 ) a funnel-like housing ( 7th ). The funnel-like housing ( 7th ) tapers in the direction of transport ( 3 ).

Innerhalb des Gehäuses (7) ist rotationsfähig eine Verdichterschnecke (8) angeordnet. Die Verdichterschnecke (8) wird von einer Welle (9) gehaltert, die mit einem Motor (10) gekoppelt ist.Inside the case ( 7th ) a compressor screw ( 8th ) arranged. The compressor screw ( 8th ) is driven by a wave ( 9 ) supported with a motor ( 10 ) is coupled.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Außenkontur der Verdichterschnecke (8) an den sich verjüngenden Verlauf des Gehäuses (7) angepasst. Bei einer Rotation der Verdichterschnecke (8) wird hierdurch das zu verdichtende Material innerhalb des Gehäuses (7) in Transportrichtung (3) gefördert und aufgrund der sich verjüngenden Querschnittfläche verdichtet.According to the illustrated embodiment, the outer contour of the compressor screw ( 8th ) to the tapering course of the housing ( 7th ) customized. When the compressor screw rotates ( 8th ) This means that the material to be compacted inside the housing ( 7th ) in transport direction ( 3 ) promoted and compressed due to the tapering cross-sectional area.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Vorverdichter (2) in lotrechter Richtung oben auf der Presse (1) angeordnet. Die Welle (9) verläuft hier in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung. Die Welle (9) ist von einer Lagerung (11) geführt. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist der Motor (9) in einer lotrechten Richtung oben mit der Welle (9) verbunden.In the illustrated embodiment, the pre-compressor ( 2 ) in a vertical direction on top of the press ( 1 ) arranged. The wave ( 9 ) runs here in a substantially vertical direction. The wave ( 9 ) is from a storage ( 11 ) guided. According to the embodiment shown, the engine ( 9 ) in a perpendicular direction up with the shaft ( 9 ) tied together.

Gemäß der Ausführungsform in 1 besitzt die Presse (1) im Bereich des Presseneinganges (4) einen Anschlussstutzen (12). Insbesondere ist daran gedacht, auf den Anschlussstutzen (12) den Vorverdichter (2) aufzusetzen. Darüber hinaus ist insbesondere daran gedacht, die Verdichterschnecke (8) in einem Endbereich bis in den Anschlussstutzen (12) hineinverlaufen zu lassen.According to the embodiment in 1 owns the press ( 1 ) in the area of the press entrance ( 4th ) a connecting piece ( 12th ). In particular, it is considered to be on the connection nozzle ( 12th ) the pre-compressor ( 2 ) to put on. In addition, it is particularly thought that the compressor screw ( 8th ) in one end area up to the connecting piece ( 12th ) to run into it.

2 zeigt den Vorverdichter (2) in einer teilweise geschnittenen und vergrößerten Darstellung. Es ist insbesondere zu erkennen, dass die Verdichterschnecke (8) innerhalb des trichterartigen Gehäuses (7) einen nur geringen Abstand zu einer Innenwand des Gehäuses (7) aufweist. Dieser geringe Abstand zwischen der Verdichterschnecke (8) und dem Gehäuse (7) unterstützt in Kombination mit der Anpassung der Außenkontur der Verdichterschnecke (8) an die Innenkontur des trichterartigen Gehäuses (7) den Verdichtungsvorgang. 2 shows the pre-compressor ( 2 ) in a partially sectioned and enlarged view. It can be seen in particular that the compressor screw ( 8th ) inside the funnel-like housing ( 7th ) only a small distance to an inner wall of the housing ( 7th ) having. This small distance between the compressor screw ( 8th ) and the housing ( 7th ) supported in combination with the adaptation of the outer contour of the compressor screw ( 8th ) to the inner contour of the funnel-like housing ( 7th ) the compression process.

Das zu entwässernde Material wird dem Vorverdichter (2) über eine geeignete Transporteinrichtung (13) zugeführt. Als Transporteinrichtung (13) kann beispielsweise eine Förderschnecke oder ein Transportband verwendet werden.The material to be dewatered is fed to the pre-compressor ( 2 ) via a suitable transport device ( 13th ) supplied. As a transport device ( 13th ) For example, a screw conveyor or a conveyor belt can be used.

3 veranschaulicht in einer Draufsicht die Konstruktion des Vorverdichters (2). Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Gehäuse (7) des Vorverdichters (2) in einem Rahmen (14) angeordnet werden. Der Rahmen (14) kann beispielsweise aus Streben aufgebaut sein. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird von vier vertikal angeordneten Streben (15) eine quaderartige Tragstruktur aufgespannt. Die Streben (15) verlaufen hierbei in einer vertikalen Richtung und können von einer oder mehreren horizontalen Streben miteinander verbunden sein. 3 illustrates the construction of the supercharger in a top view ( 2 ). According to the illustrated embodiment, the housing ( 7th ) of the pre-compressor ( 2 ) in a frame ( 14th ) to be ordered. The frame ( 14th ) can be made up of struts, for example. In the illustrated embodiment, four vertically arranged struts ( 15th ) a cuboid support structure stretched. The struts ( 15th ) run in a vertical direction and can be connected to one another by one or more horizontal struts.

Gemäß einem bevorzugten Verfahrensablauf ist vorgesehen, dem Vorverdichter (2) Zuckerrohr mit einer Feuchte von etwa 65 bis 75 Gewichtsprozent zuzuführen. Eine ebenfalls bevorzugte Temperatur derartigen Zuckerrohres am Eingang des Vorverdichters (2) beträgt etwa 35 °C.According to a preferred process sequence, provision is made for the pre-compressor ( 2 ) To feed sugar cane with a moisture content of about 65 to 75 percent by weight. Another preferred temperature such sugar cane at the inlet of the pre-compressor ( 2 ) is around 35 ° C.

Gemäß einer ebenfalls bevorzugten Verfahrensdurchführung verlässt das entwässerte Material die Presse (1) mit einer Restfeuchte von etwa 30 bis 35 Gewichtsprozent. Bevorzugt ist daran gedacht, dass das entfeuchtete Material die Presse (1) mit einem maximalen Feuchtegehalt von 30 bis 35 Gewichtsprozent verlässt.According to another preferred method implementation, the dewatered material leaves the press ( 1 ) with a residual moisture content of about 30 to 35 percent by weight. It is preferred that the dehumidified material pass the press ( 1 ) leaves with a maximum moisture content of 30 to 35 percent by weight.

Insbesondere ist auch daran gedacht, dass das entfeuchtete Material die Presse (1) als ein sogenannter Presskuchen verlässt.In particular, it is also thought that the dehumidified material the press ( 1 ) leaves as a so-called press cake.

Eine typische Dimensionierung sowohl des Vorverdichters (2) als auch der Presse (1) erfolgt derart, dass eine Durchsatzmenge von etwa 200 bis 250 Tonnen je Tag an zu entwässernder Substanz durchgeführt wird.A typical dimensioning of both the pre-compressor ( 2 ) as well as the press ( 1 ) takes place in such a way that a throughput of about 200 to 250 tons per day of substance to be dehydrated is carried out.

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  • EP 0144596 A2 [0004]EP 0144596 A2 [0004]

Claims (15)

Verfahren zur mindestens teilweisen Entwässerung von Substanzen, bei dem die Entwässerung in einer Presse erfolgt, bei der die zu entwässernde Substanz zugeführt wird und aus der sowohl die mindestens teilweise entwässerte Substanz als auch abgepresste Flüssigkeit abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Transportrichtung (3) der Substanz vor der Presse (1) eine Vorverdichtung der Substanz durchgeführt wird.Method for at least partial dewatering of substances, in which the dewatering takes place in a press, in which the substance to be dewatered is supplied and from which both the at least partially dehydrated substance and the pressed liquid are removed, characterized in that in a transport direction (3 ) the substance is precompacted before the press (1). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverdichtung unter Verwendung eines trichterartigen Gehäuses (7) durchgeführt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the pre-compression is carried out using a funnel-like housing (7). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (7) eine Verdichterschnecke (8) rotiert.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that a compressor screw (8) rotates within the housing (7). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich sowohl eine Innenkontur des Gehäuses (7) als auch eine Außenkontur der Verdichterschnecke (8) in der Transportrichtung (3) verjüngen.Method according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that both an inner contour of the housing (7) and an outer contour of the compressor screw (8) taper in the transport direction (3). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Presse (1) eine Schneckenpresse verwendet wird.Method according to one of the Claims 1 until 4th , characterized in that a screw press is used as the press (1). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Zuckerrohr entwässert wird.Method according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that sugar cane is drained. Vorrichtung zur mindestens teilweisen Entwässerung von Substanzen, die eine Presse mit mindestens einem Eingang für die zu entwässernde Substanz, mindestens ein Ausgang für die mindestens teilweise entwässerte Substanz sowie mindestens einen Sekundärausgang für eine abgepresste Flüssigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Transportrichtung (3) der Substanz vor der Presse (1) ein Vorverdichter (2) angeordnet ist.Device for at least partial dewatering of substances, which has a press with at least one inlet for the substance to be dehydrated, at least one outlet for the at least partially dehydrated substance and at least one secondary outlet for a squeezed out liquid, characterized in that in a transport direction (3) a pre-compressor (2) is arranged for the substance in front of the press (1). Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Presse 1 als eine Schneckenpresse ausgebildet ist.Device according to Claim 7 , characterized in that the press 1 is designed as a screw press. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Presse 1 eine mit ihrer Längsachse in einer horizontalen Richtung angeordnete Pressschnecke aufweist.Device according to Claim 7 or 8th , characterized in that the press 1 has a press screw arranged with its longitudinal axis in a horizontal direction. Vorrichtung nach einem Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorverdichter (2) ein trichterartiges Gehäuse (7) aufweist.Device according to one Claims 7 until 9 , characterized in that the pre-compressor (2) has a funnel-like housing (7). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (7) eine Verdichterschnecke (8) angeordnet ist.Device according to one of the Claims 7 until 10 , characterized in that a compressor screw (8) is arranged inside the housing (7). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verdichterschnecke (8) in Transportrichtung (3) mit ihrer Außenkontur verjüngt.Device according to one of the Claims 7 until 11 , characterized in that the compressor screw (8) tapers in the transport direction (3) with its outer contour. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verdichterschnecke (8) bis in den Bereich des Presseneinganges (4) erstreckt.Device according to one of the Claims 7 until 12th , characterized in that the compressor screw (8) extends into the area of the press entrance (4). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Presse (1) im Bereich des Presseneinganges (4) einen Anschlussstutzen (12) aufweist.Device according to one of the Claims 7 until 13th , characterized in that the press (1) has a connecting piece (12) in the area of the press inlet (4). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verdichterschnecke (8) bis in den Bereich des Anschlussstutzens (12) hineinerstreckt.Device according to one of the Claims 7 until 14th , characterized in that the compressor screw (8) extends into the area of the connecting piece (12).
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