DE202017105625U1

DE202017105625U1 - Vorrichtung zur Trennung der Bestandteile einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit

Info

Publication number: DE202017105625U1
Application number: DE202017105625.2U
Authority: DE
Original assignee: Klingspohn GmbH
Current assignee: Klingspohn GmbH
Priority date: 2017-09-18
Filing date: 2017-09-18
Publication date: 2017-09-29
Anticipated expiration: 2027-09-19

Abstract

Vorrichtung (1) zur Trennung der Bestandteile einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit, umfassend ein Gehäuse (2), mit einem Einlauf (3) für die Zuführung der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit und einen als Presszone ausgebildeten und durch mehrere, pneumatisch oder hydraulisch gesteuerte Membranklappen (4) verschließbaren Auslassstutzen (5) für die regulierte Abführung der aus der Flüssigkeit abgeschiedenen Feststoffe, wobei in dem Gehäuse (2) ferner ein Sieb (6) mit einer drehbar darin angeordneten, durch einen Antrieb (7) in Rotation versetzten Pressschnecke (8) zur Trennung der festen von den flüssigen Bestandteilen der zu separierenden Flüssigkeit aufgenommen ist und die durch das Sieb (6) abgeschiedenen, flüssigen Bestandteile über einen Ablauf (9) abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenmantelfläche (10) des als Presszone ausgebildeten Auslassstutzens (5) mindestens einen der Auslassbewegung des Feststoffkuchens einen Widerstand entgegensetzenden, erhabenen Vorsprung in der Form eines Sporns (11) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trennung der Bestandteile einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit.
Vorrichtungen zur Trennung der Bestandteile einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit der hier betroffenen Art bestehen aus einem Gehäuse, mit einem Einlauf für die Zuführung der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit und einem als Presszone ausgebildeten und durch mehrere, pneumatisch oder hydraulisch gesteuerte Membranklappen verschließbaren Auslassstutzen für die regulierte Abführung der aus der Flüssigkeit abgeschiedenen Feststoffe in Form von Feststoffteilen oder bevorzugt als Feststoffkuchen. In dem Gehäuse ist beispielsweise bei Pressschneckenseparatoren ein Sieb mit einer drehbar darin angeordneten, durch einen Antrieb in Rotation versetzten Pressschnecke zur Trennung der festen von den flüssigen Bestandteilen der zu separierenden Flüssigkeit aufgenommen. Die durch das Sieb abgeschiedenen, flüssigen Bestandteile der Flüssigkeit werden über einen Ablauf abgeführt und weiterverwendet oder entsorgt.
Ein wesentliches Problem bei der Verarbeitung Feststoffe enthaltender Flüssigkeiten besteht in der unterschiedlichen Zusammensetzung der zu verarbeitenden Medien. So stellt es beispielsweise einen wesentlichen Unterschied dar, ob Rindergülle oder Schweinegülle verarbeitet werden soll beziehungsweise unterscheiden sich diese Medien wesentlich von Flüssigkeiten, die zum Beispiel Kunststoffe enthalten. Durch die Abscheidung der flüssigen Bestandteile aus der Flüssigkeit entsteht der zuvor bereits erwähnte Feststoffkuchen, der bei biologischen Abfällen beispielsweise in Biogasanlagen oder als Dünger weiter verwendet werden kann.
Dieser Feststoffkuchen weist jedoch bei bekannten Vorrichtungen zur Trennung der Bestandteile einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in unbefriedigender Weise immer noch zu viele flüssige Bestandteile auf. Hierfür gibt es unterschiedliche Lösungsansätze, die sich jeweils auf die Erzeugung eines der Ausstoßbewegung des Feststoffkuchens entgegen wirkenden Druckes beziehen, der durch die Schließvorrichtungen des Auslassstutzens beeinflusst wird. Dabei wird bislang stets das Ziel verfolgt, durch die Gestaltung des Auslassstutzens und hier insbesondere der Membranklappen den Gehalt des Feststoffkuchens an Trockensubstanz zu erhöhen und damit im Umkehrschluss dessen Flüssigkeitsanteile zu reduzieren.
So ist zum Beispiel aus der DE 698 06 346 T2 ein Verschluss des Auslassstutzens bekannt, der aus einer federbelasteten Schließvorrichtung in Form eines die Auslassstutzenöffnung verschließenden Keils besteht.
Die EP 2 109 591 B1 beschreibt hingegen eine Lösung, bei der der Auslassstutzen kreissegmentartige, elastisch verformbare Elemente aus Kunststoff mit einer Metalleinlage aufweist, die durch Schlitze voneinander getrennt sind. Durch die speziellen Werkstoffeigenschaften des Kunststoffes mit einer Metalleinlage gelingt es dabei, dem Feststoffkuchen einen definierten Druck entgegenzusetzen, was dazu führt, dass der Ausstoß des Feststoffkuchens erst dann erfolgt, wenn dieser über eine gewisse Trockensubstanz verfügt.
Eine andere Variante wird in der DE 19 31 474 A1 offenbart. Hier besteht der Auslassstutzen aus einer Vielzahl trapezförmiger Klappen, wobei jede Klappe mit einem Druckluftzylinder gekoppelt ist, der den zuvor bereits erwähnten Druck erzeugt, so dass der Auslassstutzen erst geöffnet wird, wenn der Feststoffkuchen über einen hinreichenden Trockensubstanzgehalt verfügt. Diese Lösung ist wegen der Vielzahl einzelner Klappen und der erforderlichen Druckluftzylinder aufwändig und auch störanfällig.
Ähnliche Ausführungen gehen darüber hinaus auch aus der DE 20 2007 007 606 U1 und der DE 20 2010 001 759 U1 hervor. Hierbei werden einzelne Klappen des Auslassstutzens jeweils über je einen Hydraulikzylinder oder eine Feder mit einem Druck beaufschlagt, der von dem Feststoffkuchen nur überwunden werden kann, wenn dieser eine gewisse Trockensubstanz aufweist.
Die bekannten Lösungen führen durchaus zu akzeptablen Ergebnissen. Dennoch besteht ein dringendes Bedürfnis danach, den Trockensubstanzgehalt des Feststoffkuchens möglichst genau bestimmen zu können und damit flüssige Bestandteile in verbesserter Weise abzuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtungen zur Trennung der Bestandteile einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit zur Verfügung zu stellen, bei der die abgeführten Feststoffe einen möglichst hohen Trockensubstanzgehalt aufweisen und die möglichst einfach ausgeführt ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen des Anspruches 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Vorrichtung zur Trennung der Bestandteile einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit, umfassend ein Gehäuse, mit einem Einlauf für die Zuführung der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit und einen als Presszone ausgebildeten und durch mehrere, pneumatisch oder hydraulisch gesteuerte Membranklappen verschließbaren Auslassstutzen für die regulierte Abführung der aus der Flüssigkeit abgeschiedenen Feststoffe, wobei in dem Gehäuse ein Sieb mit einer drehbar darin angeordneten, durch einen Antrieb in Rotation versetzbaren Pressschnecke zur Trennung der festen von den flüssigen Bestandteilen der zu separierenden Flüssigkeit aufgenommen ist und die durch das Sieb abgeschiedenen, flüssigen Bestandteile über einen Ablauf abgeführt werden, wurde erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass die Innenmantelfläche des als Presszone ausgebildeten Auslassstutzens mindestens einen der Auslassbewegung des Feststoffkuchens einen Widerstand entgegensetzenden, erhabenen Vorsprung in der Form eines Sporns aufweist.
Die erfinderische Idee besteht vorliegend ganz allgemein ausgedrückt darin, an der Innenmantelfläche des Auslassstutzens sich erhebende Vorsprünge vorzusehen, die der Bewegung des Feststoffkuchens einen Widerstand entgegen setzen. Erfindungsgemäß werden hierfür Sporne verwendet, die folglich in den Innenraum des Auslassstutzens hineinragen. Dadurch gelingt es in einfacher und überraschender Weise, den Trockensubstanzgehalt des Feststoffkuchens zu erhöhen und damit in positiver Weise zu beeinflussen, ohne konstruktiv aufwendige Änderungen an den Membranklappen beziehungsweise am Verschluss des Auslassstutzens vorsehen zu müssen.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung kann der Sporn durch eine Erhebung der Innenmantelfläche gebildet werden, das heißt, als Erhebung aus der Innenmantelfläche herausgebildet sein oder in die Innenmantelfläche eingesetzt werden. Bei einem in die Innenmantelfläche eingesetzten Sporn ist es möglich, diesen durch eine Montage an der Innenmantelfläche zu befestigen oder beispielsweise eine stoffschlüssige Verbindung mit der Innenmantelfläche vorzusehen.
Eine besonders einfache Ausführungsvariante stellt ein Sporn dar, der eine Nocken- oder Stabform aufweist. Der Nocken kann dabei bereits bei der Herstellung des Auslassstutzens ausgebildet oder nachträglich an der Innenmantelfläche fixiert werden. Ein als Stab ausgeführter Sporn kann beispielsweise durch eine Bohrung hindurch eingesetzt werden, die zuvor in die Mantelfläche des als Presszone ausgebildeten Auslassstutzens eingebracht wird. Der Stab durchdringt dabei die Mantelfläche bis in den Innenraum des Auslassstutzens hinein.
Um den Trockensubstanzgehalt des Feststoffkuchens zu verbessern, ist es darüber hinaus insbesondere von Vorteil, wenn entlang der Innenmantelfläche des Auslassstutzens mehrere Sporne vorhanden sind. Diese können dabei wahllos angeordnet oder gleichmäßig entlang der Innenmantelfläche des Auslassstutzens verteilt vorgesehen werden.
Weiterhin ist es entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung möglich, die Sporne mit unterschiedlichen Geometrien auszustatten. Folglich kann die Innenmantelfläche des Auslassstutzens Sporne verschiedener Gestalt aufweisen.
Um den Trockensubstanzgehalt des Feststoffkuchens möglichst genau und in Abhängigkeit der zu verarbeitenden Flüssigkeit einstellen zu können, ist es von besonderem Vorteil, wenn mindestens ein Sporn bezüglich seiner Eindringtiefe in den Innenraum des Auslassstutzens verstellbar ausgeführt ist. Wird also beispielsweise ein stabförmiger Sporn verwendet, so entscheidet dessen Eindringtiefe in den Innenraum des Auslassstutzens über den Widerstand, den er der Bewegung des Feststoffkuchens entgegensetzt, und damit über dessen Trockensubstanzgehalt. Wird die Eindringtiefe erhöht, so erhöht sich auch der Widerstand.
Zur Realisierung der Verstellbarkeit des Sporns kann sowohl eine mechanische, eine pneumatische oder eine hydraulische Verstelleinrichtung zum Einsatz kommen. Die Wahl des Mittels richtet sich hierbei nach dem Aufwand und der erforderlichen Genauigkeit des Trockensubstanzgehalts des Feststoffkuchens.
Ein maßgeblicher Lösungsgedanke der Erfindung ist auch darin zu sehen, dass mindestens ein Sporn einen Sensor aufweist oder selbst ein Sensor ist. Mittels des zum Einsatz kommenden Sensors können verschiedene Werte am Auslassstutzen der Vorrichtung zur Trennung der Bestandteile einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit erfasst werden. So ist es beispielsweise möglich, einen Sensor dazu zu verwenden, den Feuchtigkeitsgehalt, das Volumen, den Druck oder die Bewegungsgeschwindigkeit des Feststoffkuchens zu messen. Aus den gewonnenen Daten lässt sich exakt der Trockensubstanzgehalt des Feststoffkuchens erfassen. Zudem weist der als Sensor ausgeführte Sporn die eingangs genannten Vorteile auf, einen erhöhten Widerstandes innerhalb des Auslassstutzens zu erzeugen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Das gezeigte Ausführungsbeispiel stellt dabei keine Einschränkung auf die dargestellte Variante dar, sondern dient lediglich der Erläuterung eines Prinzips der Erfindung.
Gleiche oder gleichartige Bauteile werden stets mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind.
Es zeigt:
1: eine Vorrichtung zur Trennung der Bestandteile einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit am Beispiel eines Pressschneckenseparators im Teilschnitt und in einer Seitenansicht,
2: einen als Presszone ausgebildeten Auslassstutzen eines Pressschneckenseparators als separiertes Einzelteil und mit geschlossenen Membranklappen und
3: den als Presszone ausgebildeten Auslassstutzen eines Pressschneckenseparators aus 1 als separiertes Einzelteil, jedoch mit teilweise geöffneten Membranklappen.
Die in der 1 dargestellte Vorrichtung zur Trennung der Bestandteile einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit ist ein Pressschneckenseparator 1. Dieser weist ein Gehäuse 2 auf, welches die tragende Konstruktion des gesamten Pressschneckenseparators 1 bildet. Zur Zuführung der Feststoffe enthaltenden und durch den Pressschneckenseparator 1 in feste und flüssige Bestandteile zu separierenden Flüssigkeit befindet sich im oberen Abschnitt ein Einlauf 3. In dem Gehäuse 2 ist ferner ein Sieb 6 aufgenommen, in dem eine durch einen Antrieb 7 in eine Rotationsbewegung versetzbare Pressschnecke 8 zur Trennung der festen von den flüssigen Bestandteilen aufgenommen ist. Die durch das Sieb 6 abgeschiedenen, flüssigen Bestandteile werden anschließend über einen Ablauf 9 abgeführt und weiter verarbeitet oder entsorgt. Zwischen dem Antrieb 7 und der Pressschnecke 8 befindet sich hierbei zur Übersetzung der Drehzahl des Antriebs 7 ein Getriebe 13. Bei dem Antrieb 7 handelt es sich bei dem gezeigten Beispiel um einen Elektromotor. Das in Förderrichtung gelegene Ende der Pressschnecke 8 wird durch einen Auslassstutzen 5 gebildet, dessen Öffnung durch mehrere entlang seines Umfanges angeordnete, pneumatische oder hydraulisch gesteuerte Membranklappen 4 verschlossen ist. In die Mantelfläche des Auslassstutzens 5 sind, entlang seines Umfanges verteilt, mehrere Bohrungen eingebracht, in die je ein Sporn 11 eingefügt ist. Die Sporne 11 ragen dabei als erhabene Vorsprünge aus der Innenmantelfläche 10 des Auslassstutzens 5 hervor und setzen dem Feststoffkuchen, der durch die Pressschnecke 8 in Richtung Auslassstutzen 5 bewegt wird, einen Widerstand entgegen. Dieser Widerstand führt zu einer signifikanten Verbesserung des Trockensubstanzgehalts des Feststoffkuchens. Zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts des Feststoffkuchens ist wenigstens ein Sporn 11 mit mindestens einem Sensor ausgestattet, der zusammen mit einer elektronischen Steuerungseinheit eine Regelung der Hydraulik beziehungsweise Pneumatik der Membranklappen 4 ermöglicht. Dies hat zur Folge, dass die Membranklappen nur dann öffnen, wenn der Feststoffkuchen einen gewünschten Trockensubstanzgehalt aufweist.
Die 2 zeigt einen als Presszone ausgebildeten Auslassstutzen 5 eines Pressschneckenseparators 1 als separiertes Einzelteil und in einer räumlichen Ansicht. Dabei sind die vorhandenen Membranklappen 4 in einem geschlossenen Zustand dargestellt. In der 3 ist derselbe Auslassstutzen 5 in einer Seitenansicht gezeigt. Die 3 veranschaulicht die Membranklappen 4 des Auslassstutzens 5 in einer teilweise geöffneten Position.
Der Auslassstutzen 5 besteht zunächst aus einer Grundplatte 14, die entlang ihres Umfanges mit einer Vielzahl einzelner Montagebohrungen 15 ausgestattet ist, um den Auslassstutzen 5 an dem Pressschneckenseparator 1 befestigen zu können. In einem zentralen Abschnitt des Auslassstutzens 5 geht die Grundplatte 14 in einen Auslassstutzenzylinder 16 über, der im vorliegenden Fall eine Kreiszylinderform aufweist. Entlang des Umfanges des Auslassstutzenzylinders 16 sind mehrere Bohrungen eingebracht, in die von der Außenseite her jeweils ein stabförmiger Sporn 11 eingesetzt ist, der die Wand des Auslassstutzenzylinders 16 vollständig durchdringt und folglich einen erhabenen Vorsprung an der Innenmantelfläche 10 des Auslassstutzens 5 bildet. Die obere Begrenzung des Auslassstutzenzylinders 16 stellt eine Deckplatte 20 dar, die mit der Grundplatte 14 über mehrere Abstandshalter 24 verbunden ist. Auf der Oberseite einer Druckplatte 17 sind zudem mehrere, entlang ihrer Umfanges verteilt angeordnete Stößel 18 aufgesetzt, wobei jeder der Stößel 18 eine Druckfeder 19 aufnimmt, die sich auf der der Druckplatte 17 gegenüberliegenden Seite an der Unterseite der Deckplatte 20 abstützt. Die Stößel 18 durchdringen hingegen die Deckplatte 20 jeweils mit einem Abschnitt, der unmittelbar an einem Nocken 22 anliegt. Der Nocken 22 ist bei dem in den 2 und 3 dargestellten Beispiel ein Bestandteil eines Steges 21, der seinerseits an der äußeren Oberfläche einer um ein Gelenk 25 schwenkbaren Membranklappe 4 fixiert ist. Wie aus den 2 und 3 ersichtlich ist, weist der Auslassstutzen 5 entlang seines Umfanges mehrere, baugleich ausgeführte Membranklappen 4 auf.
Die Grundplatte 14 ist mit mehreren Hydraulikelementen 23 ausgestattet, die unmittelbar auf die Unterseite der Druckplatte 17 einwirken und bei ihrer Aktivierung, das heißt, durch das Ausfahren des Hydraulikkolbens, die Druckplatte 17 um einen bestimmten Betrag anheben. Dies hat zur Folge, dass die Stößel 18 entgegen der Kraft der Druckfedern 19 durch die Deckplatte 20 hindurch bewegt werden und damit gegen den Nocken 22 wirken. Auf diese Weise wird eine Schließbewegung der Membranklappen 4 bewirkt und ist eine Regelung der Schließkraft der Membranklappen 4 möglich.
Bezugszeichenliste

1: Pressschneckenseparator
2: Gehäuse
3: Einlauf
4: Membranklappen
5: Auslassstutzen
6: Sieb
7: Antrieb
8: Pressschnecke
9: Ablauf
10: Innenmantelfläche
11: Sporn
12: elektronische Steuerungseinheit
13: Getriebe
14: Grundplatte
15: Montagebohrungen
16: Auslassstutzenzylinder
17: Druckplatte
18: Stößel
19: Druckfeder
20: Deckplatte
21: Steg
22: Nocken
23: Hydraulikelement
24: Abstandshalter
25: Gelenk

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 69806346 T2 [0005]
EP 2109591 B1 [0006]
DE 1931474 A1 [0007]
DE 202007007606 U1 [0008]
DE 202010001759 U1 [0008]

Claims

Vorrichtung (1) zur Trennung der Bestandteile einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit, umfassend ein Gehäuse (2), mit einem Einlauf (3) für die Zuführung der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit und einen als Presszone ausgebildeten und durch mehrere, pneumatisch oder hydraulisch gesteuerte Membranklappen (4) verschließbaren Auslassstutzen (5) für die regulierte Abführung der aus der Flüssigkeit abgeschiedenen Feststoffe, wobei in dem Gehäuse (2) ferner ein Sieb (6) mit einer drehbar darin angeordneten, durch einen Antrieb (7) in Rotation versetzten Pressschnecke (8) zur Trennung der festen von den flüssigen Bestandteilen der zu separierenden Flüssigkeit aufgenommen ist und die durch das Sieb (6) abgeschiedenen, flüssigen Bestandteile über einen Ablauf (9) abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenmantelfläche (10) des als Presszone ausgebildeten Auslassstutzens (5) mindestens einen der Auslassbewegung des Feststoffkuchens einen Widerstand entgegensetzenden, erhabenen Vorsprung in der Form eines Sporns (11) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sporn (11) eine Erhebung der Innenmantelfläche (10) bildet oder in die Innenmantelfläche (11) eingesetzt ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sporn (11) eine Nocken- oder Stabform aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Innenmantelfläche (10) des Auslassstutzens (5) mehrere Sporne (11) vorhanden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sporne (11) wahllos oder gleichmäßig entlang der Innenmantelfläche (10) des Auslassstutzens (5) verteilt angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sporne (11) unterschiedliche Geometrien aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sporn (11) bezüglich seiner Eindringtiefe in den Innenraum des Auslassstutzens (5) verstellbar ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung der Verstellbarkeit des Sporns (11) eine mechanische, eine pneumatische oder eine hydraulische Verstelleinrichtung vorhanden ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sporn (11) einen Sensor aufweist oder ein Sensor ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor geeignet ist, den Feuchtigkeitsgehalt, das Volumen, den Druck oder die Bewegungsgeschwindigkeit des Feststoffkuchens zu messen.
Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Pressschneckenseparator ist.