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Auspreß- und Zerfaserungseinrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Auspreß-. und Zerfaserungseinrichtung
zum Zerfasern und Trennen dler flüssicen von den festen Bestandteilen eines Flüssigkelitsfeststoffaemisches
mit einer in einem Preßzylinder drehbaren und antreibbaren Schnecke, mit einem wendelförmig
darauf angeordneten Schnekkensteg, mit den Preßzylinder radial' durchdringenden
auf die Schneckenachse zeigenden und bis auf den Ganggrund reichenden Stiften, denen
entsprechend breite Unterbrechungen der wendelformig um den Schneckenkern verlaufenden
Schnekkenstege zugeordnet sind, wobei in den Stiften axiale und zur Schneckenachse
hin offen ausgebildete Ablaufbohrungen eingebracht sind, die mit einem AblAitungsnetz
in Verbindung stehen.
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Aus der US-PS 3,981,658 ist eine Einrichtung zum Auspressen von Flüssigkeitsfeststoffgemischen
bekannt mit durch den Preßzylinder ragenden Stiften. Die radial auf die Schnecke
zeigenden Stifte sollen verhindern, í daß sich das auszupressende Gut mit der Schnecke
mitdreht. Mittels der Stifte wird erreicht, daß sich ein ausreichender Förderdruck
aufbaut.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Auspreßeinrichtung
zu schaffen, mit der di;e ausgepreßte Flüssigkeit
an der Stelle
ihres Freisetzens unmittelbar abgeführt werden kann, ohne daß durch die Abführung
der ausgcpreßten Flüssigkeit ein merklicher Drucltverlust auftritt, wie dies bei
den bekannten Seiherpressen der Fall ist.
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Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, gleichzeitig mit dem
Auspreßvorgang ein Materialzerfaserungsvorgang durchführen zu können, um eine Zerkleinerung
der abgep.-eßten Werkstoffe und somit eine erhebliche Volumensverminderung der ausgepreßten
Materialien sowie eine Unterstützung des Auspreßvorganges zu erreichen.
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Die AufaaDe x cl gelöst durch die in den Ansprüchen @@@@@ gelegte
Lehre.
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Durch die Einbringung von axialen und zur Sclneckenachse hin offenen
Ablaufbohrungen in den Zerfaserungsstiften, die mit einem Ableitungsnetz in Verbindung
stehen, wird erreicht, daß die ausgepreßte Flüssigkeit unmittelbar an der Stelle
ihre Freiwerdens abgeführt werden kann, ohne daß durch die Abführöffnungen ein merklicher
Druckverlust in Rauf genommen werden meß.
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Gleichzeitig mit dem Auspreßvorgang wird eine völlige Zerfaserung
des auszupressenden Material durch die scharfkantig ausgebildeten Zerfaserungsstifte
sichergestellt, wodurch - der Entwässerungsgrad noch zusätzlich erhöht wird, - das
auszupressende Material in sehr kleinc Faserstückchen zerteilt wird und - wodurch
eine weitere Reduzierung des Volumens des ausgepreßten Materials sichergestellt
wird Durch die als Zerfaserungswerkzeug ausgebildeten stationären
Stifte
wird das Gut am Mitdrehen mit der scE eukc gehindert, so daß eine hohe Förderleistung
und somit ein hoher Druck im Stiftzylinderbereich auf gebaut wird. Durch den hohen
Druck wird auch das Zellwasser des auszupressenden Gutes, beispielsweise Rübenblätter,
Rübenschnitzel oder auch Klärschlaram, Baumrinde Mer dergleichen, freigesetzt und
kann durch die Ablaufbohrungen -in den Stiften und aufgrund des hohen Druckgefälles
von beispielsweise 300 bar im Preßzylind r und 1 bar (Atmosphärendruck) in den Ablaufbohrungen
leicht abgeführt werden.
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Da der Abstand zwischen den scharfkantigen Stiftspitzen und dem Schneckenganggrund
relativ gering, beispielsweise 0,3 mm, bemessen wird, erreicht man ebenfalls, daß
nur sehr kleine, die Ablaufbohrungen nicht verstopfende Feststoffanteile mit abgeführt
werden. Die Stiftspitzen werden der Rundung des Schneckenkernes angepaßt.
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In vorteilhafter Weise können die mit Äblaufbohrungen und als Zerfaserungsstifte
ausgebildeten Stifte zwischen ebenfalls als Zerfaserungswerkzeuge ausgebildeten
Schneckenstegabschnitte angeordnet werden, die radiale Stegbohrungen aufweisen,
die mit einer axialen Schneckenbohrung in Verbindung stehen.
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Durch die scharfkantige Ausbildung der Stifte und der kurzen Stegabschnitte
wird.ein scherenartiger Zerfaserungsvorgang durchgeführt, da die Stifte stationär
sind und die kurzen scharfkantigen Stegabschnitte auf der sich drehenden Schnekke
rotieren. Jeweils, wenn ein beispielsweise rhombusartig in der Draufsicht ausgebildetes
Stegteil an einen ebenfalls rhombusartig ausgebildeten Entwässerungsstift vorbeischert,
wird das zwischen beiden sich befindende Material einer gründlichen Zerfaserung
unterworfen. Dieser Vorgang wiederholt sich jeweils, wenn die radial in Umfangsrichtung
auf
der Schnecke hintereinander angeordneten rhombusartigen Stecteile
an den spiegelbildlich und entgegengesetzt angeordneten rhombusartig ausgebildeten
stationären Stiftteilen vorbeilaufen.
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Durch eine derartige Maßnahme wird darüber hinaus erreicht, daß die
freigepreßte Flüssigkeit im Ganggrund der Schneckengänge von den Ablaufbohrungen
in den liften aufgenommen wird und die freigepreßte Flüssigkeit am Zylinderinnenmantel
über die Stegrücken von den radialen Stegbohrungen und der axialen Schneckenbohrung
abgeführt wird. Eine derartige Ausführung fängt fast alle freigepreßte Flüssigkeit
unmittelbar auf, führt sie ab und stellt darüber hinaus sicher, daß durch die Flüssigkeitsabfuhrung
kein merklicher Druckabfall auftritt.
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Durch die Zusammenfassung mehrerer mit Ablaulbohrupn ausgebildeter
Zerfaserungsstifte zu Ebenen wird erreicht, daß die freigepreßte Flüssigkeit umfangsmäßia
an mehreren Stellen ab fließen kann. Die Verstellbarkeit der Zerfaserungsstifte
hin sichtlich ihrer Eintauchtiefe bewirkt eine Veränderung der Förderleistung und
somit des Druckaufbaus, insbesondere jedoch eine Anpassung der Auspreßeinrichtung
an verschieden große Feststoffbestandteile.
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Die Ausbildung der Spitzen der einzelnen, den Schneckenganggrund evtl.
berührenden Zerfaserungsstifte mit einer Lauffläche aus einer Materialkombination
mit Trorckenlaufeigenschaften, z.B. Bronze, garantiert eine lange, relativ verschleißfreie
Lebensdauer der Stiftspitzen.
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Durch das Einbringen von nach außen konisch sich erweiternden Röhrchen
in die Spitzen der Ablaufbohrungen der stiftartigen Zerfaserungswerkzeuge wird erreicht,
daß die Einlaß öffnungen der Bohrungen im Durchmesser verkleinert ausgebildet sein
können.
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Eine derartige Maßnahme wirkt dem Verstopfen der Stiftbohrungen und
des daran angeschlossenen Ableitungssysteins entgegen.
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Anhand der Zeichnung wird ein-,bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung erläutert*¢.
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Es zeigen: Fig. 1 einen schematisierten Längsschnitt durch eine Auspreß-
und Zerfaserungseinrichtung, Fig. 2 einen schematisierten Längsschnitt durch einen
Abschnitt der Zerfaserungs- und Auspreßeinrichtung.
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Mit 1 wird die Auspreßschnecke bezeichnet, die in dem Preßzylinder
2 angeordnet ist. Die Schnecke wird durch eine nicht gezeigte Antriebseinheit in
Drehbewegung in Richtung des Pfeiles 19 versetzt, wodurch das auszupressende Gut
nach vorne zur Austrittsöffnung 20 gefördert wird.
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In dem Preßzylinder 2 im Innenmantel sind in Schneckenachsrichtung
verlaufende Nuten 3 eingebracht, die im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet. sein
können. Die Nuten können edoch auch rechteckig oder kalbkreisförmig ausgebildet
sein.
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Die Nuten können durchlaufend, d.h. sowohl im Einzugsbereich 4 als
auch im StiftElinderbereich 5 angeordnet sein.
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Im Stiftzylinderbereich 5 wird der Preßzylinder 2 mittels ra dial
auf die Schneckenachse zeigende und bis auf den Ganggrund der Schnecke 1 reichende
Stifte durchdrungen. Den Stif ten 6 sind Unterbrechungen 7 der wendelförmig verlaufenden
Schneckensteqe 8 zugeordnet, und zwar in einer Breite ent-
sprechend
des Durchmessers der Stifte 6.
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Die Stifte 6 werden in den Preßzylinder 2 eingeschraubt und mittels
Muttern 9 arretiert. Die einzelnen Stifte 6 können entsprechend weit in den Preßzylinder
2 eingeschraubt werden um den Abstand zwischen der Stiftspitze und dem Schnecke
kern variieren zu können.
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Die Stifte 6 sind zu einzelnen Stiftebenen 10, 11 und 12 zusammengefaßt.
Die Zahl der Stifte ist abhängig von den Wasseranteilen des zu entwässernden Gutes.
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In den Stiften 6 sind axiale Ablaufbohrungen 13 eingebracht, die mit
einem Ableitungsnetz 14'verbunden sind.
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Die dem Schneckenkern zugewandten Laufflächen 1 der Stifte 6 können
aus einer Materialkombination mit Trockenlaufeigenschaf ten bzw. aus Bronze bestehen,
um Verschleißerscheinunger zu vermindern.
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In den dem Schneckenkern zugewandten Enden der Ablaufbohrungen 13
können Röhrchen eingesetzt sein, die in dem Schnecken kern abgewandter Richtung
konisch sich erweiternd ausgebildet sind. Die konische Ausbildung der Röhrchen verhindert
ein Verstopfen, weil nur Feststoffbestandteile in die Bohrungen gelangen können,
die kleiner dimensioniert sind als d r Spalt zwischen Lauffläche 15 und Schneckenkern.
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Das Flüssigkeitsfeststoffgemisch wird durch den Trichter eingegeben
und durch die Drehbewegung, gckeenzeichret mit Pfeil 19, der Schnecke 1 in Richtung
auf die Austrittsöffnung 20 gefördert.
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Im Einzugsbereich 4 erfährt das Gut eine erste Pressung und die leicht
auspreßbare Flüssigkeit fließt durch die Seiher-
öffnungen 21 ab.
Danach wird das Gut in den Stiftzylinderbe--reich 5 gefördert, wo es durch die in
den Preßzylinder 2 ragendengenden Stifte 6 am Mitdrehen mit der Schnecke gehindert
wird. Vor den Stiften 6 staut sich also kurzfristig das Gut, wodurch der Druck in
dem Schneckengang ansteigt, bis das Gut in dem Gano durch das nachfolgende Gemisch
weitergeschoben wird, wenn der sich drehende Schneckenganginhalt an einem freien,
nicht durch Stifte 6 behinderten Teil des Umfangs anlangt.
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Im Stiftzylinderbereich wird also der größte Druck auf das auszupressende
Gut ausgeübt, wodurch das Zellwasser freigesetzt wird und wodurch somit der Trockensubstanzgehalt
je nach Material von über 90 % in hur einem Arbeitsgang und kontinuierlich erhalten
wird.
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Die in Fig. 1 gezeigte Austrittsöffnung 20 wird mittels -druckbelasteten
Konus 23 verschlossen und nur ab einem bestimmten, vorcewählten Druck erfolgt eine
Öffnung. Durch die se Maßnahme entsteht ebenfalls eine weitere Druckerhöhung im
Stiftzylinderbereich 5.
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In Fig. 2 werden im Detail,Zerfaserungswerkzeuge gezeigt.
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Die auf der Schnecke 1 angeordneten rhombusartig ausgebildeten Zerfaserungswerkzeuge
16 weisen radiale Bohrungen 17 auf, die mit der axialen Schneckenbohrung 18 in Verbindung
stehen. Werkzeuge 16 sind umfangsmäßig um die Schnecke 1 her um angeordnet und weisen
eine kurze axiale Länge auf. Das zwischen zwei Werkzeugen 16 sich befindende auszupressende
Material wird durch die Drehung der Schnee 1 (in Richtung des Pfeiles 19) in Richtung
des Pfeiles 22 gefördert, wodurch es aus der radialen Zerfaserungswerkzeugebene
herausgepreßt und von den Zerfaserungsstiften 24 erfaßt wird. Da die Zerfaserungsstifte
24 stationär und im Umfang in gleichmäßigen Abständen durch den Preßzylinder hindurch
angeordnet
sind, wird das Material zwischen den rotierenden Zerfaserung
werkzeugen 16 und den stationären Zerfaserungsstiften 24 einer wiederholten ständigen
Zerfaserung und Zerschneidung unterworfen.
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Durch diese Maßnahme wird eine ausgezeichnete Zerfaserung und gleichzeitig
eine Unterstützung des Entr.säserungsvorganS ges erreicht, da auch die Zerfaserunc;stifte
vit Ablaufbohrungen 25 ausgebildet sein können.
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Die Form der Zerfaserungswerkzeuge 16 als auch der Zerfaserungsstifte
24 kann rhombusartig, rechteckig, polygonal oder auch, wenn ohne Ablaufbohrungen
25 gearbeitet werden soll, messer- oder flügelartig gewählt'werden. Sowohl die rotieren
den Zerfaserungswerkzeuge 16 als auch die stationären Zerfaserungsstifte 24'werden
bei jeder gewählten Form scharfkantig ausgebildet, um durch das aneinander Vorbeiführen.
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beider Zerfaserungswerkzeuge eine scherenartige Zerfaserung herbeizuführen.
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Die wesentlichste Voraussetzung für den hohen En.Rzässerungsgrad des
Flüssigkeitsfeststoffgemisches besteht in der Anordnung der axialen Ablaufbohrungen
13 bzw. 25 in den Stiften 6 bzw. den Zerfaserungsstiften 24, weil somit in dem Bereich
der Auspreßeinrichtung, in dem mittels des sehr hohen Druckes das Zellwa-sser ausgepreßt
wird, auch eine Ableitung möglichkeit für die freigesetzte Flüssigkeit geschaffen
wurde.
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Es ist von ausschlaggebender Bedeutung, ce einmal freigesetzte Flüssigkeit
möglichst an der Stelle des Auspressens auch abzuführen, ohne daß eine erneute Vermischung
mit dem Feststoff in nennenswertem Umfang stattfinden kann.
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Rübenblätter wurden in den Trichter gegeben und durch die
Auspreß-
und Zerfaserungseinrichtung kontinuierlich hindurchgeführt. Es wurde ein Trockensubstanzgehalt
von 40 % in nur einem Durchgang erreicht, was als außerordentlich gute Leistung
anaesehen werden muß. Bei der Entwässerung und gleichzeitiger Zerfaserung on Baumrinden,
wurden Trockensubstanzgehalte von über 60 % erzielt.
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B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E 1 = Schnecke 2 = Preßzylinder
3 = Zylindernuten 4 = Einzugsbereich 5 = Stiftzylinderbereich 6 = Stifte 7 = Unterbrechungen
8 = Schneckenstege 9 = Muttern 10 = Stiftebene 11 = Stiftebene 12 = Stiftebene 13
= Ablaufbohrungen 14 = Ableitungsnetz 15 = Laufflächen 16 = Zerfaserungswerkzcuge
17 = Bohrungen 18 = axiale Schneckenbohrung 19 = Pfeil 20 = Austrittsöffnungen 21
= Seiheröffnungen 22 = Pfeil 23 = Konus 24 = Zerfaserungsstifte 25 = Ablaufbohrungen