DE202008012096U1

DE202008012096U1 - Schneckenfilterpresse

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Publication number: DE202008012096U1
Application number: DE202008012096U
Authority: DE
Original assignee: KLAS SEN; Klaß sen Georg
Current assignee: KLAS SEN; Klaß sen Georg
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2018-09-13

Abstract

Senkrecht stehende Schneckenfilterpresse in der eine Aufschwemmung feinstverteilter fester Stoffe in einer Flüssigkeit (sog. Suspension) mit Hilfe einer oben angetriebenen und oben einseitig gelagerten Schneckenwelle, die mindestens drei etwa 45° Steigung aufweisende Wendeln hat, die aus einer untenliegenden Zuführleitung die Suspension aufnimmt und entlang der Wendeln nach oben fördert wird, wobei die Feststoffe als Feststoffkuchen entlang der Wendeln nach oben zur Austragsöffnung gelangen, während die Flüssigkeit über ein die Schneckenwelle wenigstens in einem unteren Teilbereich koaxial umgebendes zylindrisches Filterrohr in einen Filtratraum abfließt und von dort mittels eines an den Filtratraum angelegten Unterdrucks abgesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem koaxialen, zylindrischen Filterbereich (F) ein mit gleichem Innendurchmesser versehener koaxialer, zylindrischer Gleitbereich (G) nach oben nachfolgt, der etwa die Hälfte der Länge des Filterbereichs umfaßt und daß der Außendurchmesser der Wendeln (14) der Schneckenwelle (10) im Gleitbereich (G) ein geringfügiges Spiel (S) aufweisen, während die Wendeln (14) der Schneckenwelle (10) im...

Description

Senkrecht stehende Schneckenfilterpresse in der eine Aufschwemmung feinstverteilter fester Stoffe in einer Flüssigkeit (sog. Suspension) mit Hilfe einer oben angetriebenen und oben einseitig gelagerten Schneckenwelle, die mindestens drei etwa 45° Steigung aufweisende Wendeln hat, die aus einer untenliegenden Zuführleitung die Suspension aufnimmt und entlang der Wendeln nach oben fördert, wobei die Feststoffe als Feststoffkuchen entlang der Wendeln nach oben zur Austragsöffnung gelangen, während die Flüssigkeit über ein die Schneckenwelle wenigstens in einem unteren Teilbereich koaxial umgebendes zylindrisches Filterrohr in einen Filtratraum abfließt und von dort mittels eines an den Filtratraum angelegten Unterdrucks abgesaugt wird.
Eine derartige Schneckenfilterpresse ist aus der DE 10 2005 002 997 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Schneckenfilterpresse, bei der die Schneckenwelle oben mittels eines Motors angetrieben wird und wobei die Schneckenwelle einseitig oben unterhalb des Motors gelagert ist, reicht das zylindrische Filterrohr bis in Höhe der Austragsöffnung und die Schneckenwelle weist auf der ganzen Länge ein Spiel von 0,1 bis 0,3 mm zum zylindrischen Filterrohr auf.
Darüberhinaus reicht die Schneckenwelle mit Filterrohr bis nahezu zum Boden des Zulaufs, bzw. des Zulaufrohrs, das am unteren Ende der Schneckenwelle angeordnet ist. Der Nachteil dieser bekannten Schneckenfilterpresse liegt darin, daß zum einen nach relativ kurzer Zeit die Öffnungen des Filterrohrs sich verschließen, da die Wendelstege verschleißen, sich Feststoffe, wie z. B. Sand, am Boden des Zulaufs absetzen und damit den ganzen Zulauf blockieren, und zum anderen, daß sich der Filterkuchen im oberen Teil der Wendeln leicht festsetzt bzw. der Filterkuchen sich verklumpt.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß durch das Ansaugen der Suspension im unteren Teil des Zulaufrohrs auch größere Teile wie z. B. Steine hochgewirbelt werden und in die Wendeln gelangen, was zur Beschädigung der Wendeln und des Filterrohres führt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Schneckenfilterpresse zu beseitigen und eine Schneckenfilterpresse bei geringem technischen Aufwand zu schaffen, in der ein regelbarer, hoher Trockensubstanzgehalt sowie ein hoher Durchsatz von Feststoffen möglich sind. Weiterhin soll in der Suspensionszuführung eine Vorabscheidung von groben Feststoffen möglich sein, um einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß wird dies bei der Schneckenfilterpresse der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß dem koaxialen, zylindrischen Filterbereich ein mit gleichem Innendurchmesser versehener koaxialer, zylind rischer Gleitbereich nach oben nachfolgt, der etwa die Hälfte der Länge des Filterbereichs umfaßt und daß der Außendurchmesser der Wendeln der Schneckenwelle im Gleitbereich ein geringfügiges Spiel aufweisen, während die Wendeln der Schneckenwelle im Bereich des Filterrohres an der Außenkante abriebfeste, elastische Elemente aus Ployurethan (sog. zelligem Vulkollan) aufweisen, die mit geringer Vorspannung in dem zylindrischen Filterrohr drehen.
Durch die Anordnung eines zylindrischen Gleitbereichs mit gleichem Innendurchmesser, wie ihn der Filterbereich aufweist, ist sicher gestellt, daß der Feststoffkuchen ohne Einengung zur Austragsöffnung gefördert wird. Sowohl die Länge des Gleitbereichs und das Spiel zwischen Außenkante der Wendeln und dem Innendurchmesser des Gleitbereichs bewirken einmal, daß der Feststoffkuchen eine gewisse Konsistenz erhält, so daß er eine Sperre gegen das Eindringen von Luft von außen bildet und andererseits nicht im Gleitbereich in den Wendeln verklumpt.
Durch die Anordnung von abriebfesten, elastischen Elementen an den Aussenkanten der Wendeln, die unter geringer Vorspannung in das Filterrohr eingefügt werden, erfolgt das Abstreifen der Feststoffe optimal und dadurch, daß die elastischen Elemente die Außenkanten mit gleitendem Übergang zur Wendel selbst bilden, staut sich der Feststoff an keiner Kante und der Abfluß der Feststoffe wird nicht behindert.
Als besonders vorteilhaft hat sich die Ausbildung der eigentlichen Abstreiflippe in einer Breite von 1–3 mm und einer Höhe von 2–5 mm erwiesen. Da die elastische Lippe aus Polyurethan (sog. zelligem Vulkollan) hergestellt ist, wirkt sich die Elastizität des Werkstoffs bei diesen Abmessungen besonders günstig auf die Abstreifwirkung aus und die Standzeiten der Lippen sind entsprechend lang.
Eine Fertigung der elastischen Elemente als vorgefertigte Einzelteile, die in Nuten an der Außenkante der Wendeln eingeklebt oder die über Klebung mit der Außenkante der Nut verbunden werden, ist einmal ein fertigungstechnisch einfaches Verfahren gewählt, das die Herstellung preisgünstiger elastischer Elemente erlaubt. Zum anderen ist durch das Einkleben in Nuten der für den Feststoffkuchen nötige Abfluß sicher gestellt, weil der Fluß des Feststoffes entlang der Wendeln nicht behindert wird.
Durch ein Spiel von 0,1 bis 0,3 mm im Gleitbereich wird sicher gestellt, daß es nicht zum Verklumpen des Feststoffes bei entsprechend eingestellter Drehzahl und dem an den Filtratraum angelegten Unterdruck auf den Wendeln oder im Gleitbereich kommt.
Durch die Änderung der Drehzahl der Schneckenwelle und/oder die Änderung des Unterdrucks im Filtratraum kann die Konsistenz des Feststoffpropfens im Gleitbereich verändert werden, um einen optimalen Feststoffkuchen zu erreichen.
In der Anlaufphase, in der noch keine Feststoffe in den Nuten abgeschieden sind, ist der angelegte Unterdruck zur Filtration bereits wirksam, da durch den Flüssigkeitsstand im Auffangbecken über die Rohrbank der gleiche Flüssigkeitsspiegel im Gleitbereich erreicht wird.
Die beschriebene Schneckenfilterpresse hat den Vorteil, daß sich bei der Inbetriebnahme die zunächst leeren Wendelnuten schnell mit einem Feststoffpfropfen füllen können, danach keine Außenluft, auch bei niedrigem Flüssigkeitsstand im Auffangbecken, mehr über das Filterrohr in den Absaugraum gelangt, stellt sich sofort der Betriebsunterdruck ein und der Differenzdruck zwischen Atmosphäre und Unterdruck im Absaugraum wirkt auf den Feststoffpfropfen als Entwässerungsdruck.
Damit der Feststoffpfropfen noch besser diese dadurch entstandene Kraft zum Austritt nach oben überwinden kann, sind die Fördernuten vorgesehen, die neben der Drainage noch einen zusätzlichen Widerstand in Umfangsrichtung der Wendel bilden und damit den Feststofftransport durch den unter einem Winkel von 45° schräg gestellten Wendelsteg nach oben entgegen der Preßrichtung begünstigen.
Damit läßt sich der Feststoffdurchsatz bei gleichen Wendelnuten erhöhen. Wenn die Suspension einen geringen Feststoffgehalt hat, kann der vermindert erforderliche Feststofftransport durch die Reduzierung der Drehzahl dem Bedarf angepaßt werden.
Durch die Anordnung einer Zuführleitung oder einer Rohrbank und den in diese hineinragenden Schneckenwellenstutzen sowie durch einen hin- und hergehenden Suspensionsfluß im Rohrraum der Zuführung infolge des niveaugeregelten Auffangbeckens, wird die Suspension homogen gehalten und es besteht die Möglichkeit, daß größere Feststoffteile in der Zuführleitung bzw. der Rohrbank zurückgehalten werden, so daß sich eine große Betriebsicherheit ergibt. Dieser Rohrraum kann durch die an den jeweiligen Enden angebrachten Absperrhähne gut inspiziert und gegebenenfalls gereinigt werden.
Ein Steigungswinkel der Schneckenwelle in einem Bereich von 40–50 Grad wirkt sich auf die Trennung und Förderung derartiger Suspensionen positiv aus.
Eine ungerade Zahl von Wendeln zu nehmen, wirkt sich positiv auf die Montage der Schneckenwelle in das Filterrohr aus, da sich dabei die elastischen Elemente, die unter geringer Vorspannung in das Filterrohr eingefügt werden, nicht direkt gegenüberstehen.
Dadurch, daß der Bund der Schneckenwelle als Teilstück der Klauenkupplung ausgebildet ist und das Gegenstück der Klauenkupplung als Nabe am Motor befestigt ist, ergibt sich eine zuverlässige, einfache Kupplung, die vor allem den knappen Raum berücksichtigt.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße, senkrecht stehende Schneckenfilterpresse
2a eine Kantenausbildung der Wendeln im Filterbereich im Querschnitt (Schnitt A-A in 1)
2b eine alternative Kantenausbildung der Wendeln im Filterbereich (Schnitt A-A in 1)
2c eine weitere alternative Kantenausbildung der Wendeln im Filterbereich, sofern die gesamte Schneckenwelle aus Polyurethan (sog. zelligem Vulkollan) besteht (Schnitt A-A in 1)
2d die Kantenausbildung der Wendeln und der Fördernuten im Gleitbereich (Schnitt B-B in 1)
3 eine Anlage mit vier Schneckenfilterpressen, die hintereinander geschaltet sind, verbunden mit einer Rohrbank.
In einem senkrecht stehenden Gehäuse 1, mit einer Mittelachse 2 ist eine senkrecht stehende, antreibbare Schneckenwelle 10 koaxial angeordnet.
Das stehend angeordnete Gehäuse ist mehrteilig, wobei die einzelnen Teile über Flansche miteinander verbunden sind. Das untere Teil 24 des Gehäuses weist einen größeren Außendurchmesser auf als der daran angeflanschte obere Teil 28 des Gehäuses. Im unteren Gehäuseteil 24 ist das Filterrohr 3 koaxial zur Schneckenwelle 10 angeordnet. Zwischen Filterrohr 3 und Gehäuseinnenwand 6 befindet sich der Filtratraum 5.
Der untere Gehäuseteil 24 in dem das Filterrohr 3 zwischen den oberen und unteren Gehäuseflanschen 8, 9 gehalten wird und das Filtrat durch das Filterrohr abfließen kann, wird nachfolgend auch Filterbereich F genannt. Der obere Flansch 8 ist zur Halterung des Filterrohrs als Festlager ausgebildet, während der Gehäuseflansch 9 lediglich eine radiale Verschiebung des Filterrohres 3 verhindert.
Das Filterrohr 3 hat je nach Bedarf Öffnungen in der Größenordnung von 0,05 bis 1 mm, so dass die Flüssigkeit der Suspension durch die Öffnungen des Filterrohres in den Filtratraum 5 zwischen Gehäuseinnenwand 6 und Filterrohraußenwand 7 abfließen kann.
Das Filterrohr 3 kann aus einem Lochblech bestehen, wobei die Durchbrechungen so ausgebildet sind, dass sie sich zur Gehäuseinnenwand 6 hin öffnen; das Filterrohr 3 kann aber auch ein zylindrischer Spaltfilter sein, des sen Öffnungen sich ebenfalls zur Gehäuseinnenwand 6 hin öffnen, also zur Gehäuseinnenwand sich konisch bzw. trichterförmig öffnen. Diese Lochausbildung hat den Vorteil, dass sich die Löcher selbst nahezu nicht verstopfen.
Der Filtratraum 5, der zwischen Gehäuseinnenwand 6 und Filterrohraußenwand 7 gebildet wird, wird nach oben von dem Flansch 8 begrenzt, der mit dem Gehäuse 1 verbunden ist und wie beschrieben ausgebildet ist.
Nach unten hin wird der Filtratraum 5 durch den Gehäuseflansch 9 begrenzt, in dem das Filterrohr 3 so gelagert ist, dass es sich nicht radial verschieben kann. Oberhalb des Gehäuseflansches 9 ist seitlich ein Filtratablaufstutzen 11 angebracht, durch den die Flüssigkeit der Suspension aus dem Filtratraum 5 abfließt bzw. abgepumpt wird.
Unter einer Suspension wird im Sinne dieser Beschreibung eine Aufschwemmung feinstverteilter fester Stoffe in einer Flüssigkeit verstanden, wie sie z. B. bei sogenannter Gülle oder sogenanntem Odel vorliegt.
Der Filtratablaufstutzen 11 kann durch einen Hahn 12, z. B. einen Kugelhahn, verschlossen werden.
Auf dem Flansch 8, der den Filtratraum 5 zum oben liegenden Antriebsmotor 15 hin nach oben begrenzt, ist ein Gleitrohr 4 mit seinem unteren Rohrflansch 13 aufgesetzt und mit dem Flansch 8 z. B. mittels Schrauben verbunden.
Die Längsachse des aufgesetzten Gleitrohres 4 und die Längsachse der Schneckenwelle 10 sind deckungsgleich mit der Mittelachse 2. Ebenfalls ist der Innendurchmesser des Filterrohres 3 und der Innendurchmesser des Gleitrohres 4 gleich, d. h. der Filterbereich F und der Gleitbereich G haben gleichen Innendurchmesser.
Der obere Teil des Gehäuses 28 wird nach oben durch eine Platte 18 begrenzt. Unterhalb der Platte 18 befindet sich die Auswurföffnung 20 für die Feststoffteile der Suspension. Die Wendeln 14 der Schneckenwelle 10 enden mit Abstand zur Platte 18. Die Schneckenwelle 10 selbst, die am Ende einen Bund 30 aufweist, ist mit einer Nabe 19, die am unteren Ende die Kupplung 17 trägt, bis zur Antriebswelle des Antriebmotors 15, z. B. einem Elektromotor, geführt und mit diesem rotationsmäßig verbunden.
Die Schneckenwelle 10 kann zwei oder mehrere Wendeln 14 aufweisen. Besonders günstig ist eine ungerade Anzahl von Wendeln. Als besonders günstig hat sich bei Versuchen die Anzahl von fünf erwiesen. Die Anzahl der Wendeln hängt natürlich vom Durchmesser der Schneckenwelle ab, im Versuch betrug der Durchmesser 75 mm.
So hat die Schneckenwelle 10 beim Ausführungsbeispiel fünf Wendeln 14 bei einem Durchmesser von 75 mm mit einem Steigungswinkel von 45°. Der Steigungswinkel α soll in einem Bereich von 40 bis 50 Grad liegen.
Die Schneckenwelle 10 wird über einen Antriebsmotor 15 angetrieben. Der Antriebsmotor 15 ist über eine Kupplung 17, z. B. einer Klauenkupplung, (nicht detailliert dargestellt) mit der Schneckenwelle in Umfangsrichtung verbunden.
Die Befestigung des Antriebsmotors 15 erfolgt auf der ebenfalls oben liegenden Lagerplatte 16 mittels Schraubenbolzen. Die Lagerplatte ist auf das senkrecht stehende Gehäuse 1, oberhalb der Lagerung der Schneckenwelle aufgesetzt.
Die Lagerung der Schneckenwelle, die sowohl die Axial- als auch Radialkräfte aufnimmt, ist in die Platte 18 des oberen Gehäuseteils integriert.
Die Lagerplatte 16, an deren Oberseite der Motor 15 befestigt ist, weist einen Abstand zur Platte 18 auf, die für die Verbindung bzw. Kupplung der Schneckenwelle mit dem Motor genutzt wird.
Am oberen Ende des oberen Gehäuseteils ist die Auswurföffnung 20 angeordnet. Mit der Auswurföffnung ist eine Rutsche 21 verbunden, auf der die zur Auswurföffnung geförderten Feststoffe in einen Auffangbehälter (nicht dargestellt) gleiten.
Die Zuführung der Suspension erfolgt über einen an den Gehäuseflansch 9 des unteren Gehäuses angeflanschten Gehäusestutzen 22.
Der Gehäusestutzen ist so ausgeformt, daß durch den unmittelbar mit dem unteren Gehäuse verbundene Teil die Schneckenwelle 10 bis etwa in die Mitte der rohrförmigen Zuführleitung 23 bzw. der Rohrbank 40 (siehe 3) reicht. Die Zuführleitung 23 ist im Bereich der Zuführung zusammen mit dem Gehäusestutzen als einstückiges Teil ausgebildet, an das die Zuführleitungsteile angeschweißt oder angeflanscht (nicht gezeichnet) sind.
Wird nun eine Schneckenfilterpresse eingesetzt, so dient die eine Seite des Gehäusestutzens der Verbindung mit der Zuführleitung und die gegenüberliegende Seite der Ankopplung der Weiterleitung in ein niveauhaltendes Auffangbecken 25, das mittels Niveauregler für die Einhaltung des maximalen und minimalen Niveaus im Gehäuse der Schneckenfilterpresse sorgt. Die Zuflußleitung zum Auffangbecken ist achsgleich in der Waagrechten mit dem Gehäusestutzen verbunden und weist einen Absperrhahn 29 oder eine Ablaßöffnung für die Zuführleitung auf; gegenüberliegend ist meist der Zulauf einer Spülleitung 31 vorgesehen, siehe 3.
Sind mehrere Schneckenfilterpressen hintereinandergeschaltet, so werden die horizontalen Seiten der Gehäusestutzen durch Schweißen zu einer Rohrbank 40 verbunden und auf die vertikal stehenden Anschlüße werden die Schneckenfilterpressen angeflanscht. (s. insbes. 3) Natürlich wird auch hier eine Niveauregelung wie bei einer einzelnen Schneckenfilterpresse an geordnet, die entsprechend dimensioniert sein muß. Spülleitung und ein Absperrhahn werden ebenfalls vorgesehen. Die Zuführung der Suspension erfolgt über den Stutzen 35.
Infolge der Niveauregelung entsteht in der Zuführleitung bzw. der Rohrbank eine bewegte Strömung, die dafür sorgt, daß die Suspension stets gleichmäßig durchmischt ist. Größere Fremdkörper, die spezifisch schwerer sind, bleiben jedoch im unteren Teil der Zuführleitung bzw. der Rohrbank liegen.
Da die Schneckenwelle nur etwa bis in die Mitte der Zuführleitung bzw. der Rohrbank reicht, kann sich grobes Festgut am Boden der Zuführleitung ablagern und gelangt nicht in den Bereich der Schneckenwelle. Die Ablagerungen können von Zeit zu Zeit mittels der Spülleitung über den Absperrhahn entfernt werden.
Die Schneckenwelle 10 wird je nach Bedarf mit einem elektrisch, pneumatisch oder hydraulischen, drehzahlgeregelten Motor angetrieben. Die Umdrehungszahl liegt im Arbeitsbereich in der Größenordnung von 30 bis 100 U/min.
Auf der Antriebsseite kann zur Erreichung der Drehzahl ein Nachschaltgetriebe oder ein Stufengetriebe angeordnet sein, es kann auch ein Getriebemotor eingesetzt werden. Als Kupplung wird eine Klauenkupplung verwendet oder sofern erforderlich eine einstellbare Überlastkupplung.
Das Filterrohr 3 ist aus Metall und die Löcher sind z. B. mittels eines Laserverfahrens in der gewünschten Form, im allgemeinen mit größerem Lochquerschnitt zur Gehäuseinnenseite 6 hin, herausgearbeitet.
An Stelle eines Filterrohres kann auch ein zylindrischer Spaltfilter eingesetzt werden. Damit die nur einseitig oben in der Lagerplatte gelagerte Schneckenwelle bei einem Anlaufen an das Filterrohr keinen Schaden nimmt, wird die Schneckenwelle oder deren Wendel aus Kunststoff hergestellt.
Die senkrecht stehende Schneckenfilterpresse läßt sich in der Vertikalen grob in zwei Bereiche unterteilen, die im wesentlichen zwei verschiedenen Aufgaben gerecht werden müssen.
Das untere Gehäuse mit dem zylindrischen Filterrohr kann man als Filterbereich F bezeichnen, den oberen Gehäusebereich bis in Höhe der Auswurföffnung kann man als Gleitbereich G bezeichnen. Der Filterbereich F ist etwa zweimal so hoch wie der Gleitbereich G.
Die drehende Schneckenwelle 10 fördert die Suspension aus der Zuführleitung 23 oder der Rohrbank 40 und die Suspension wandert entlang der Wendeln nach oben. Hierbei wird die Flüssigkeit von den Feststoffen ge trennt, d. h. die Flüssigkeit fließt durch die Öffnungen des Filterrohres 3 in den Filtratraum ab. Hierbei wird durch die Drehung der Schneckenwelle auch Feststoff gegen die Innenwand des Filterrohres geschleudert.
Die Kanten der Wendeln müssen in diesem Bereich so ausgebildet sein, daß sie die Innenwand des Filterrohrs freihalten. Dies geschieht dadurch, daß die Kanten die Feststoffe abschaben, so daß die Feststoffe weiter zur Auswurföffnung befördert werden und die Feststoffe durch den Entzug von Flüssigkeit einen Feststoffkuchen mit einer vorgesehenen Konsistenz bilden.
Mit zunehmender Entfeuchtung neigt der Feststoffkuchen dazu, sich auf der Wendel festzusetzen. Im Gleitbereich, in dem sich bereits ein Feststoffkuchen gebildet hat, steht im Vordergrund die Gleitfähigkeit des Feststoffkuchens und eine weitere starke Entfeuchtung kann sogar dazu führen, daß der Feststoffkuchen verklumpt.
Deshalb hat im Gleitbereich die Schneckenwelle allein die Aufgabe der Förderung und damit sie dieser Aufgabe nachkommen kann, ist zwischen der Innenwand des Gleitrohres und der Außenkante der Wendeln ein Spiel S von 0,1 bis 0,3 mm vorgesehen.
Die Wendeln der Schneckenwelle liegen im Gleitbereich nicht am Innenraum des Gleitrohres an, sondern zwischen Innendurchmesser Gleitrohr und Wendeln ist ein Spiel S von 0,1–0,3 mm (s. 2d).
Im Filterbereich hingegen sollen die Wendelkanten die Feststoffe von der Innenseite des Filterrohres 3 entfernen, damit der Abfluß der Flüssigkeit nicht behindert wird.
Die 2a–c zeigen drei verschiedene Möglichkeiten für die Ausbildung der elastischen Elemente 38 an den Wendelkanten. 2a zeigt das Einsetzen eines Streifens 32 in eine Nut 33. Der Streifen besteht aus einem abriebsfesten und elastischen Material wie z. B. Polyurethan (sog. zelliges Vulkollan).
Eine andere Möglichkeit der Kantenausbildung zeigt 2b. Auch hier wurden die Kanten der Wendeln abgedreht und auf die Kantenfläche wird ein Profil aufgesetzt, entweder in eine Nut oder mit der Planfläche verklebt, wobei das Profil an der zum Filterrohr zeigenden Kante eine Anfügung 34 aufweist, die z. B. etwa 2 mm breit und 3 mm hoch ist. Das Profil besteht wie der Streifen aus dem elastischen, abriebfesten Polyurethan (sog. zelliges Vulkollan).
Die 2c zeigt eine Anfügung 34 an die Wendeln wie in 2b. Bei der 2c dargestellten Schneckenwelle ist die gesamte Schneckenwelle aus Polyurethan (sog. Vulkollan) gefertigt oder wenigstens der Teil der Schneckenwelle im Filterbereich ist aus Polyurethan gefertigt; natürlich ist auch im Fall der Fertigung der gesamten Schneckenwelle aus Polyurethan (sog. Vulkollan) im Gleitbereich ein Spiel von 0,1–0,3 mm zwischen Wendelkante und Innenfläche des Gleitrohrs vorzusehen.
Die Kantenausbildung der Wendeln im Filterbereich bei den beschriebenen Alternativen ist in den Abmessungen stets gleich; so liegt die Breite der Kanten zwischen 1–3 mm; die Höhe zwischen 2–5 mm.
Bei dem genannten Werkstoff handelt es sich um ein zelliges Vulkollan, ein mit Wasser geschäumtes Polyurethan, das höchste dynamische Eigenschaften besitzt. Zelliges Vulkollan läßt ca. 80% Stauchung bei geringer Querdehnung und minimaler bleibender Verformung zu (siehe Formenliste Ausgabe 1992 der Firma Paul Pleiger, Maschinenfabrik GmbH + Co. KG, Im Hammertal 51, 58456 Witten 3
Auf Grund dieser physikalischen Eigenschaften wird die Schneckenwelle 10 im Filterbereich unter leichter Vorspannung in das Filterrohr 3 eingefügt. Für den Einbau hat sich deshalb als besonders vorteilhaft erwiesen, eine ungerade Anzahl von Wendeln z. B. 3, 5, 7 zu verwenden.
Wie bereits beschrieben, wird durch die Wendeln 14 der Feststoff nach oben zur Auswurföffnung 20 gefördert. Es bildet sich dabei ein Feststoffkuchen aus, der mit zunehmender Wanderung nach oben immer fester wird.
Um die Ausbildung des Feststoffkuchens zu beschleunigen, wird über den Anschluß 26 der Unterdruck, der durch das Abpumpen des Filtrats entsteht, über ein Ventil 36 geregelt. Bei einem am Ventil 36 eingestellten, gleichbleibendem Unterdruck von ca. 0,5 bar, der auf die Suspension einwirkt, wird nicht nur der Suspension stärker Flüssigkeit entzogen, sondern auch dem Feststoffkuchen im Gleitbereich wird noch Flüssigkeit entzogen.
Ein konstanter Unterdruck ist nach der Anlaufphase erst erreichbar, wenn sich in dem Gleitrohr 4 ein Feststoffkuchen gebildet hat, so daß aus dem Bereich der Auswurföffnung 20 der Luftzufluß vermindert, ja nahezu unterbunden wird.
Der Feststoffkuchen selbst neigt infolge des Flüssigkeitsentzugs häufig zur Klumpenbildung. Dies kann zur Verstopfung der einzelnen Wendeln führen.
Um die Klumpenbildung einerseits und eine zu feste Bindung des Feststoffkuchens an der Wendel, insbesondere dem Wendelboden zu verhindern, sind im Gleitrohr Fördernuten 27 vorgesehen, siehe 2d.
Beim Ausführungsbeispiel sind 8 Fördernuten 27 in Längsrichtung vorgesehen. Diese Fördernuten wirken dem Verstopfen der Wendeln entgegen und erhöhen den Feststoffaustrag. An Stelle von senkrecht stehenden Fördernuten können diese auch spiralförmig ausgebildet sein.
3 zeigt eine Anlage mit vier hintereinander geschalteten Schneckenfilterpressen.
Über eine Zuführleitung 23, einer sog. Rohrbank 40, wird die Suspension den vier Schneckenfilterpressen zugeführt. Können die vier Schneckenfilterpres sen die durch eine Pumpe zugeführte Menge nicht abführen, so wird der Überschuß in das Auffangbecken 25 gepumpt. Dieses ist mit einer Nivauregelung ausgestattet, so daß ein Höchststand und ein Niedrigststand definiert sind.
Durch diese Niveauregelung ist die Suspension in der Rohrbank stets in Bewegung, einmal strömt sie zum Auffangbecken zum anderen strömt sie vom Auffangbecken zur Zuführleitung zurück; die Suspension wird dadurch stets durchmischt.
Der Niveauhöchststand reicht etwa bis in die untere Hälfte des Gleitrohres 4, der Niedrigststand liegt im unteren Bereich des Filterrohres. Dadurch, daß die Schneckenwelle 10 nur aus der oberen Hälfte der Zuführleitung 23 Suspension aufnimmt, ist sicher gestellt, dass keine größeren Festkörper in die Wendeln gelangen, die zu Beschädigungen führen könnten.
Sollten sich Festkörper in der Zuführleitung oder der Rohrbank mit der Zeit ansammeln, so können diese über den Absperrhahn 29, der mit dem Zulauf verbunden ist, entfernt werden.
Die Suspension wird entlang der Wendeln nach oben geführt, wobei je nach Feststoffgehalt die Drehzahl der Schneckenwelle erhöht oder reduziert wird und/oder der Unterdruck erhöht wird. Die Drehzahl und der Unterdruck werden stets so verändert, daß die gewünschte Konsistenz im Feststoffkuchen erzielt wird.
Auf dem Weg nach oben erfolgt die Trennung von Feststoff und Flüssigkeit im vorgesehenen Umfang. Wenn der Feststoff an der Auswurföffnung 20 angelangt ist, wird er ausgeworfen, die Flüssigkeit wird über den Filtratablaufstutzen 11 abgepumpt.
Die Wendeln der Schneckenwelle 10 weisen eine Steigung zwischen 40° und 50° auf. Eine Steigung von 45° hat sich als besonders gut erwiesen.
Wird bei einer Schneckenfilterpresse wie sie in 1 dargestellt ist, eine Suspension mit ca. 3% Feststoffanteil über den Gehäusestutzen 22 zugeführt, so wird die Suspension entlang der Wendelgänge nach oben geleitet. Die Flüssigkeit der Suspension wird durch das Filterrohr 3 gefiltert und gelangt in den Filtratraum 5. Von dort fließt das Filtrat ab oder es wird abgepumpt.
Mit Beginn der Zuführung der Suspension wird die Schneckenwelle 10 mit ca. 50 bis 60 U/min. durch den Antriebsmotor 15 in Rotation versetzt. Wobei es selbstverständlich ist, dass die Wendeldrehung und die Drehrichtung des Motors, sofern kein Wendegetriebe dazwischen geschaltet ist, gleichläufig sind.
Die Nuten zwischen den Wendeln sind so ausgebildet, dass die Wendeln der Schneckenwelle die Feststoffe zunächst immer wieder gegen das Filterrohr und anschließend an die Rohrinnenwand des Rohres 4 drücken und versu chen, den Feststoff zum Auswurf hin zu fördern. Es ist deshalb wichtig, daß die Ausbildung der Nuträume zwischen den Wendeln auf den Anfall von Feststoffen insoweit angepaßt ist und daß die Verweilzeit des Feststoffes in den Wendeln der Schneckenwelle den Bedürfnissen angepaßt werden kann, weshalb unter anderem eine Drehzahl in einem niedrigen Bereich von ca. 50 U/min. gewählt wurde, oder der Unterdruck verstärkt wird. Auch bei der Auswahl der Schneckenwelle selbst muß auf die Art der Suspension Rücksicht genommen werden.
Bei einer Versuchsanlage hatte die Schneckenwelle fünf Wendeln bei einem Gesamtdurchmesser der Schneckenwelle von 75 mm. Das Filterrohr hatte eine Lochgröße von 0,1 mm. Die Höhe des Filterbereichs F, vom Gehäuseflansch 9 bis Flansch 8 betrug 200 mm. Die Höhe des Gleitbereichs G betrug ca. 100 mm. Die Schneckenwelle wurde mit ca. 50 U/min. gedreht. Die ausgeworfenen Festkörperpellets hatten einen Feuchtanteil von ca. 75%. Der Unterdruck im Filtratraum betrug ca. –0,4 bar.
Der Durchmesser des achsgleich angeordneten zylindrischen Gleitrohres 4 und des Filterrohres 3 betrug 75 mm. Die Fördernuttiefe betrug ca. 1 mm, sie hatte eine Breite von 3 mm und es waren am Umfang 8 Fördernuten angeordnet.
Derartige Schneckenfilterpressen werden eingesetzt zur Trennung von Feststoffen und Flüssigkeit bei Suspensionen. Derartige Suspensionen, oft auch Feststoffsuspensionen genannt, kommen beispielsweise bei der Fermenterschlammaufbereitung aus Biogasanlagen, bei der Gülleaufbereitung, bei der Klärschlammentsorgung, bei Pflanzenölpreßanlagen, bei der Fruchtsafthersstellung, bei der Wertstoffrückgewinnung bei Prozeßflüssigkeiten, bei der Reinigung von Abwasser und anderem vor.
Um die Entfeuchtung zu optimieren kann es erforderlich sein, dass der Entfeuchtungsgrad der Feststoffpellets laufend oder in gewissen Abständen gemessen wird und z. B. die Drehzahl der Schneckenwelle oder der Unterdruck im Filtratraum geregelt wird. Der Unterdruck kann über eine Drehzahlveränderung der Absaugpumpe oder über ein Lufteinlaßventil verändert werden. Dies kann händisch oder über automatische Regelungen erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005002997 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Formenliste Ausgabe 1992 der Firma Paul Pleiger, Maschinenfabrik GmbH + Co. KG, Im Hammertal 51, 58456 Witten 3 [0070]

Claims

Senkrecht stehende Schneckenfilterpresse in der eine Aufschwemmung feinstverteilter fester Stoffe in einer Flüssigkeit (sog. Suspension) mit Hilfe einer oben angetriebenen und oben einseitig gelagerten Schneckenwelle, die mindestens drei etwa 45° Steigung aufweisende Wendeln hat, die aus einer untenliegenden Zuführleitung die Suspension aufnimmt und entlang der Wendeln nach oben fördert wird, wobei die Feststoffe als Feststoffkuchen entlang der Wendeln nach oben zur Austragsöffnung gelangen, während die Flüssigkeit über ein die Schneckenwelle wenigstens in einem unteren Teilbereich koaxial umgebendes zylindrisches Filterrohr in einen Filtratraum abfließt und von dort mittels eines an den Filtratraum angelegten Unterdrucks abgesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem koaxialen, zylindrischen Filterbereich (F) ein mit gleichem Innendurchmesser versehener koaxialer, zylindrischer Gleitbereich (G) nach oben nachfolgt, der etwa die Hälfte der Länge des Filterbereichs umfaßt und daß der Außendurchmesser der Wendeln (14) der Schneckenwelle (10) im Gleitbereich (G) ein geringfügiges Spiel (S) aufweisen, während die Wendeln (14) der Schneckenwelle (10) im Bereich des Filterrohres (3) an der Außenkante abriebfeste, elastische Elemente (38) aus Polyurethan (sog. zelligem Vulkollan) aufweisen, die mit geringer Vorspannung in dem zylindrischen Filterrohr (3) drehen.
Schneckenfilterpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (38) aus einem elastischen, abriebfesten Material gebildet werden und die Kanten eine Breite von 1–3 mm und eine Höhe von 2–5 mm aufweisen.
Schneckenfilterpresse nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (38) als vorgefertigte Einzelteile in Nuten (33) eingeklebt werden oder die vorgefertigten Einzelteile in an den Kanten angeordneten Nuten (33) eingeklebt und dort befestigt bzw. eingeklebt werden.
Schneckenfilterpresse nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwelle (10) im Gleitbereich (G) ein Spiel von 0,1 bis 0,3 mm aufweist.
Schneckenfilterpresse nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Drehzahl des Antriebsmotors (15) wie auch der angelegte Unterdruck im Filtratraum (5) regelbar sind.
Schneckenfilterpresse nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Innenwand des Gleitrohres (4) im Gleitbereich (G) senkrecht stehende oder spiralförmige Fördernuten (27) angeordnet sind.
Schneckenfilterpresse nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwelle (10) nur in die obere Hälfte der Zuführleitung (23) oder der Rohrbank (40) reicht, so daß der Aufnahmebereich auf diesen Teil des Rohres begrenzt ist.
Schneckenfilterpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwelle (10) eine ungerade Zahl von Wendeln (14) aufweist.
Schneckenfilterpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrbank (40), über die die Suspension den Schneckenwelle (10) zugeführt wird, an den jeweiligen Enden Absperrhähne (29) aufweist.
Schneckenfilterpresse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (30) der Schneckenwelle (10) Bestandteil der Klauenkupplung (17) ist.