DE3406940C2 - Selbstreinigende Trennspalte aufweisende Auspreßeinrichtung zum Trennen der flüssigen von den festen Bestandteilen eines Flüssigkeitsfeststoffgemisches - Google Patents

Abstract

Es wird bei einer nach dem Trennspaltprinzip arbeitenden Entwässerungsmaschine offenbart, wie die Trennspalte und die Innenauskleidung des Zylinders lange Zeit funktionstüchtig gehalten werden können, wenn hochabrasive und hochkorrosive Flüssigkeitsfeststoffgemische entwässert werden sollen. Durch die Auskleidung des Innenmantels des Hohlzylinders mit einzelnen, peripher versetzt zueinander angeordneten, auswechselbaren Segmenten sowie einer Anordnung von Stirnflächenteilen auf die Spitzen der Rückhaltestifte und der Anordnung eines auswechselbaren Ringes im Trennspaltbereich auf einem Dorn zwischen einzelnen Schneckenteilen wird ermöglicht, daß die verschleißbeanspruchten Teile sehr leicht und schnell ausgewechselt werden können.

Description

a) daß der Hohlzylinder (1) mit einzelnen, versetzt zueinander angeordneten, auswechselbaren, verschleißfesten Segmenten (25) ausgekleidet ist,

b) daß die verschleißfesten Spitzen (13) auswechselbar ausgebildet sind, und

c) daß die Ringe (7) verschleißfest ausgebildet sind.

Die Erfindung betrifft eine selbstreinigende Trennspalte aufweisende Auspreßeinrichtung zum Trennen der flüssigen von den festen Bestandteilen eines Flüssigkeitsfeststoffgemisches gemäß dem Oberbegriff des Anspruches.

Aus der DE-OS 30 46 384 der Anmelderin ist eine Trennspalte aufweisende Auspreßeinrichtung bekanntgeworden zum Trennen von Flüssigkeitsfeststoffgemischen. Die Trennspalte werden gebildet in einer Schnekkenpresse mit in einem Hohlzylinder rotierender Förderschnecke, die wendeiförmige Schneckenstege auf einem zylinderförmigen Kern aufweist.

Durch den Hohlzylinder werden radial Rückhaltestifte geführt, die mit ihren Spitzen im Abstand auf den zylinderförmigen Schneckenkern zeigen und zwischen den Stiftspitzen und dem rotierenden Schneckenkern die Trennspalte bilden.

Die Stifte weisen Spitzen aus einem Material mit Trockenlaufeigenschaften auf sowie axiale Bohrungen für die Ableitung der ausgepreßten Flüssigkeit, die mit einem Ableitungsnetz in Verbindung stehen.

Aus den DE-OS 29 23 646 und 19 27 705 sind Schnekkenpressen bekannt, die Spaltkanten und Schneckenstege mit verschleißmindernden Bewehrungen zeigen.

Aus einem im Jahre I960 beim Deutschen Patentamt eingegangenen Prospekt der Firma »Schmelzbasaltwerk Kaienborn« ist ein offener Trog bekannt, in dem eine Förderschnecke rotiert. Der Trog ist mit versetzt zueinander angeordneten Segmenten ausgemauert, die jedoch nur insgesamt und unter Zerstörung der gesamten Trogauskleidungsschicht ausgewechselt werden können.

Weiterhin ist aus der DE-PS 9 06 538 bekannt, zwischen mehrteiligen Preßschneckcnteilen auswechselbare Ringe ohne darauf angeordnete Schneckenflügcl anzuordnen, um die förderwirksame und druckaufbauende Seiherlänge zu verkürzen.

Bei der eingangs erwähnten DE-OS 30 46 384 der Anmelderin sind die wendeiförmigen Schneckenstege auf dem Schneckenkern radial an den Stellen vom zylinderförmigen Schneckenkern entfernt worden, an denen die gebohrten Stifte durch den Hohlzylinder zeigen und bis auf den Schneckenkern geführt sind, wobei die Stirnflächen der Stifte eine dem zylindrischen Schneckcnkcrn angepaßte Rundung aufweisen und somit die Trennspalte bilden. Die Trennspalte haben eine max. Spaltwcite von ca. 0,1—0,8 mm.

Mittels derartiger Trennspaltentwässerungsniaschinen werden bisher mechanisch nicht erreichbare Trokkensubstanzgehalte (TS-Gehalte) bis zu 90% erzielt, beispielsweise bei der Entwässerung von Faserschlämmen in der Papierindustrie oder bei der Entwässerung von Baumrinden.

Bei der Entwässerung von verschmutzten Materialien entstehen erhebliche Verschleißprobleme, wenn Sand oder ähnliche Stoffe in den zu entwässernden Materialien enthalten sind. Insbesondere bei der Baumrindenentwässerung entstehen zusätzlich zu den erheblichen Verschleißproblemen auch noch gravierende Korrosionsprobleme durch bei der Entwässerung freigesetzte Säuren.
Da Trennspaltentwässerungsmaschinen mit sehr hohen Drücken bis 500 bar und relativ hohen Temperaturen bis 100⁰C arbeiten, wird bei den zu entwässernden Materialien auch das Zwischenzellwasser freigesetzt, wodurch der sehr hohe Trockensubstanzgehalt begünstigt wird.

Trennspaltentwässerungsmaschinen haben darüber hinaus den entscheidenden Vorteil, daß die einmal freigepreßte Flüssigkeit an den Stellen ihres Austritts, nämlich vor den ortsfesten, in den Hohlzylinder ragenden Stiften, aus dem zu entwässernden Material abgeführt wird, ohne daß eine nennenswerte erneute Vermischung mit Feststoffanteilen erfolgen kann. Aufgrund des herrschenden Druckgefälles fließt die ausgepreßte Flüssigkeit in Arbeitsrichtung gesehen von vor den Stiften bis hinter die Stifte und von diesem Ort zu den Stiftspitzen und in die Stiftbohrungen, in denen Atmosphärendruck herrscht.

Das Druckgefälle von der Stelle vor den Rückhaltestiften zu den Stiftbohrungen, kann von 500 bar bis zum Atmosphärendruck ausmachen, wodurch ein sehr schnelles und reibungsloses Abfließen der ausgepreßten Flüssigkeit aus dem System sichergestellt wird, ohne daß ein nennenswertes erneutes Vermischen mit Feststoffanteilen erfolgen kann.

Ein in Arbeitsrichtung weniger Flüssigkeit aufweisendes Flüssigkeitsfestsioffgeniisch läßt sich in zunehmender Weise leichter einem hohen Druck unterwerfen. Das ständige und sofortige Abführen der einmal ausgepreßten Flüssigkeit aus der Einrichtung ist also ein entscheidender Schritt für die Erzielung der hohen Drücke bis 500 bar und somit Voraussetzung für die hohen Trockensubstanzgehalte, die bisher mit anderen mechanisch arbeitenden Maschinen nicht annähernd erzielt worden sind.
Trennspaltentwässerurgsmaschinen sind hinsichtlich der sehr engen Trennspalte etwas schwierig /u handhaben, weil die Trennspalte sehr klein sind und auch nur dann zufriedenstellend ohne Verstopfungen arbeiten. wenn gewisse Spalttolcranzcn eingehalten werden.

Die Trennspalte reinigen sich selbst durch die Relativbewegung zwischen stationären Stiftspitzen und rotierendem Schneckenkern (eingetretene Feststoffteilchen werden in dem Spalt zerrieben und >nit der Flüssigkeit durch die Stiftbohrungen abgeführt). Dieser Selbstrcinigungseffekt und somit die Funktionstüchtigkeit des Systems bleibt nur so lange erhalten, bis eine gewisse Spaltgröße nicht überschritten wird. Wenn ein gewisses Spaltmaß (abhängig vom zu entwässernden Material) überschritten wird, finden zu viele Feststoffteilchen ihren Weg in die Stiftbohrung und verstopfen diese, wodurch die Funktionstüchtigkeit stark beeinträchtigt wird.

Es ist von ausschlaggebender Bedeutung, ein gewisses Spaltmaß der Trennspalte trotz Korrosions- und Verschleißerscheinungen einzuhalten.

Korrosions- und Verschleißerscheinungen werden auf der anderen Seite jedoch durch den sehr hohen Druck und die Materialtemperatur wesentlich begünstigt. Wenn gewisse Toleranzen hinsichtlich der Trennspaltgröße korrosions- oder verschleißbedingt überschritten werden, sinken die erreichten TS-Gehalte sofort bzw. ist es nicht mehr möglich, den erforderlichen hohen Druck in der Maschine aufzubauen, weil durch die verminderte Auspressung der Flüssigkeitsprozentsutz in dem Gemisch zu hoch wird.

Ks ist die Aufgabe der Erfindung, eine Trennspaltentwässerungsmaschine aufzuzeigen, die auch beim Auspressen von starke Korrosions- und Verschleißerscheimingen hervorrufenden Gemischen funktionstüchtig bleibt, d. h. insbesondere, daß die Trennspaltgröße und die Innenauskleidung des Zylinders nur unbedeutend durch Korrosions- bzw. Verschleißerscheinungen beeinträchtigt werden. Darüber hinaus soll die Maschine trotz Korrosions- und Verschleißerscheinungen äußerst wirtschaftlich betrieben werden können.

Die Aufgabe wird durch die Kombination der in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs niedergelegten Merkmale gelöst.

Aus der Kombination der beanspruchten Merkmale ergibt sich ein unerwarteter Gesamterfo'g.

Wie eingangs erläutert, herrschen in Trennspaltmaschinen bisher nicht bekannte extreme Bedingungen vor hinsichtlich des Druckes bis 500 bar und hinsichtlich des erzielten Entwässerungsgrades bis 90% TS-Gehalt, aber auch als Folge davon eine Korrosion und ein bisher nicht bekanntes Verschleißverhalten der Verfahrensteile der Maschine.

Durch die auswechselbare Ausbildung der versetzt zueinander angeordneten verschleißfesten Segmente für die Auskleidung des Hohlzylinders wurde der wirtschaftliche Durchbruch der Trennspaltentwässerungsmuschinc erheblich beeinflußt, weil nunmehr einzelne evtl. beschädigte, z. B. aus Keramik bestehende Segmente unschwer ausgetauscht werden können, ohne daß die gesamte Zylinderauskleidung zwecks Erneuerung einzelner Segmente zerstört und ausgewechselt werden muß, was sehr arbeitsintensiv und außerordentlich teuer ist sowie lange Ausfallzeiten der Maschine verursacht.

Auftretender Verschleiß kann behoben werden, ohne daß neue gebohrte Entwässcrungsstifte erforderlich sind. Die tintwässerungsstifte werden lediglich aus dem Hohlzylinder ausgeschraubt und es werden neue Spitzen auf die Stifte aufgesetzt, wenn festgestellt wird, daß zuwenig Flüssigkeit aus den Stiftbohrungen austritt. Als besonders wichtig zeigte sieh die verschleißfeste Gestaltung jenes Teiles des Sehneckenganggrundes (der erfindungsgemäß als verschleißfester Ring ausgebildet ist), welcher zusammen mit den Stiftspitzen die Entwässerungstrennspalte bildet Für den auswechselbaren Ring selbst wird kein Elementenschutz begehrt, sondern nur für die verschleißfeste Ausbildung des Ringes in Kombination mit den Merkmalen a) und b).

Die hohen Entwässerungsgrade bis 90% konnten immer nur so lange gehalten werden, bh die Trennspaltgröße ein gewisses durch Abrieb hervorgerufenes Maß

to nicht überschritten hatte.

Die ziegeiförmig ausgebildete Auskleidung des Hohlzylinders kann durch axiales Herausziehen von runden, einen Formschluß bildenden Metallstäben leicht ausgewechselt werden. Auch die Spitzen der gebohrten Em-Wässerungsstifte lassen sich leicht auswechseln, nachdem die einzelnen Stifte aus dem Hohlzylinder ausgeschraubt sind.

Um die Standzeiten und die Zeitintervalle zwischen den einzelnen Auswechselperioden zu verlängern, wurden die ziegeJförmig ausgebildeten, auswechselbaren Segmente als Keramik- oder Hartmetallsegmente, beispielsweise Wolframkarbidsegmente, ausgebildet, wodurch diese Teile eine erheblich verlängerte Lebensdauer erhielten.

Die Spitzen der Entwässerungsstifte werden aus im Sinterverfahren hergestellten Wolframkarbidteilen gebildet, so daß auch die stark beanspruchten Stirnflächenteile sehr lange Standzeiten aufwiesen. Auch die maßgeblichen Ringe, die mit den Stiftspitzen die Entwässerungstrennspalte bilden, wurden im Sinterverfahren aus beispielsweise Wolframkarbid oder auch aus Keramik (Zinkoxidkeramik) hergestellt, so daß auch in dieser Hinsicht sehr lange Standzeiten erreicht wurden, insbesondere wurden jedoch die Entwässerungstrennspalte lange funktionstüchtig gehalten.

Durch die Kombination der Merkmale a), b) und c) entstand eine qualitativ erheblich verbesserte Wirkung der Einzelwirkungen der Merkmale, die weit über die Einzelwirkungen hinausgehen. Insbesondere ist bisher nicht erkannt worden, daß für eine Aufrechterhaltung der Preßwirkung durch eine gleichbleibende Größe der Trennspalte nicht nur der Verschleißschutz des einen den Trennspait begrenzenden Teils genügt, sondern auch die verschleißschützende Bewehrung des anderen, nämlich gegenüberliegenden Teils notwendig ist.

Es wurden erstmals wirtschaftlich vertretbare Standzeiten einer Entwässerungseinrichtung erreicht, die auf mechanischem Wege und dazu noch kontinuierlich einen hohen Entwässerungsgrad bis 90% Trockensubstanzgehalt sicherstellt.

Bei der Entwässerung von Baumrinden hatter beispielsweise ohne derartige Maßnahmen die Stifte nur eine Lebensdauer von wenigen Wochen. Ähnlich verhielt es sich mit dem Schneckenganggrund, der mit den Stiftspitzen die Trennspalte bildete. Aus ursprünglich 0,1 mm Spaltbreite zwischen beiden Teilen, wurde innerhalb weniger Wochen ein lOmm-SpaH, so daß die Axialbohrungen in den Stiften sich mit Feststoffteilchen zusetzten und keine weitere Flüssigkeit aus dem Maschinensystem abgeführt wurde. Der Trockensubstanzgehalt sank sofort erheblich und im letzten Teil des Hohlzylinders konnte aufgrund der relativ hohen Flüssigkeitsanteile nur noch ein völlig unbefriedigender L-.'uckaufbau erzieh werden.

In überraschender Weise zeigte sich, daß selbst unter extremsten Bedingungen, wie beispielsweise bei der Entwässerung von stark mit Sand verschmutzten Baumrinden, so gut wie keine Korrosion und auch kein Ab-

rieb feststellbar war, selbst nicht nach mehreren Monaten Laufzeit der Maschine.

Die erforderlichen sehr geringen Spaltgrößen von 0,2 mm wurden eingehalten, so daß die Trennspalte voll funktionstüchtig blieben, ein hoher Druck aufgebaut und Trockensubstanzgehalte je nach Material bis 90% erreicht werden konnten.

Die besten Standzeiten der Keramikauskleidungen der Zylinder wurden erzielt, wenn für die Segmente Aluminiumoxidkeramik eingesetzt wurde.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Zeichnungen wiedergegeben und nachfolgend erläutert. Die Erfindung ist jedoch auf dieses Beispiel nicht beschränkt. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Trennspalte aufweisende Entwässerungsschneckenpresse.

F i g. 2 einen Querschnitt gemäß Ii-Il in F i g. 1,

F i g. 3 einen Querschnitt durch einen Trennspalt,

Fig.4 eine perspektivische Ansicht eines ausgekleideten Zylinders.

Die Entwässerungsschneckenpresse weist einen Hohlzylinder 1 auf, in dem eine Förderschnecke 2 rotiert, die vom Antrieb 3 in Drehung versetzt wird. In einen Materialaufgabetrichter 4 wird ein Flüssigkeitsfeststoffgemisch eingegeben und der entwässerte Feststoff tritt durch ringförmige öffnungen 5 aus.

Am Hohlzylinder 1 radial und verteilt in achsensenkrechten Ebenen angeordnete Rückhaltestifte 6 weisen axiale Bohrungen 8 auf (F i g. 2 und 3), an die Ablaufleitungen 9 angeschlossen sind für die ausgepreßte Flüssigkeit. Die Rückhaltestifte 6 sind an ihren freien Enden mit auswechselbaren verschleißarmen Spitzen 13 versehen.

Die Förderschnecke 2 wird gebildet durch einen Dorn 10, auf dem einzelne Schneckensegmente 11 mittels Paßfedern 12 verdrehsicher aufgezogen sind.

Zwischen den einzelnen Schneckensegmenten 11 sind auf dem Dorn 10 Ringe 7 angeordnet, die zusammen mit den Stiftspitzen 13 aus gesintertem Wolframkarbid die Trennspalte 14 bilden.

Der Hohlzylinder 1 mit den Rückhaltestiften 6 bildet mit den Ringen 7 Trennspalte 14 von etwa 0,1 —0,8 mm.

Sowohl die Ringe 7 als auch die Stiftspitzen 13 werden aus gesintertem Hartmetall, wie beispielsweise Wolframkarbid oder aus Oxidkeramik, z. B. Aluminiumoxid oder Zinkoxid, hergestellt, wodurch auf eine äußerst einfache Weise ein korrosions- und verschleißfester Trennspalt 14 für die Ableitung der ausgepreßten Flüssigkeit sichergestellt wird.

Vor den Rückhaltestiften (siehe Pfeil 15) entsteht ein sehr hoher Druck bis 500 bar. aufgrund dessen Flüssigkeit ausgepreßt wird, die um die Stifte 6 herumfiießi, weil auf der in Materialförderrichtung gesehen rückwärtigen Seile der Stifte 6 ein wesentlich geringerer Druck herrscht.

Von der Rückseite fließt die Flüssigkeit dann zu den Stiftspitzen 13 gemäß Pfeil 16 durch die sehr kleinen Trennspalte 14 in die Axialbohrung 8 der Stifte und wird durch Leitungen 9 in ein nicht dargestelltes Ablaufsystem geführt μ

Die Rückhaltestifte 6 sind zu einzelnen Stiftebenen zusammengefaßt Eine Stiftebene im gezeigten Beispiel besteht aus acht über den Umfang verteilten Stiften. Es können auch mehr Stifte 6 um den Umfang der Schnekke herum angeordnet werden. Die Zahl der Stifte ist b5 abhängig von den Wasseranteilen des zu entwässernden Gutes und der Maschinengröße.

Durch die abrollende Bewegung des Materials in den Schneckengängen sowie durch die Bremswirkung der Rückhaltestifte 6 wird ein Druck aufgebaut, der zu einer höheren Förderleistung der Schnecke führt. Die Krhöhung der Förderleistung führt zwangsläufig /u einer erheblichen Druckerhöhung im Zylinder 1, beispielsweise bis über 500 bar. insbesondere zwischen den Stifiebenen, wodurch Interzellular- bzw. Zwischenvolumcnw.isser freigesetzt und somit der Trockensubstun/.gehali je nach Material bis 90% in nur einem Arbeitsgang und kontinuierlich erhalten wird.

Es ist von ausschlaggebender Bedeutung, die einmal ausgepreßte Flüssigkeit möglichst an der Stelle des Auspressens auch abzuführen, ohne daß eine erneute Vermischung mit dem Feststoff bzw. ein Rücksaugen in nennenswertem Umfang stattfinden kann.

Zylinder 1 besieht aus einem äußerer, Metall/ylimlcr 24, der mittels einzelner versetzt zueinander angeordneter Keramiksegmente 25 ausgemauert ist.

Zwischen den Segmenten 25 und dem Metallzylinder 24 wird zunächst eine Schicht 26 eines die Segmente 25 mit dem Metallzylinder verbindenden Klebstoffs aulgetragen. Dann werden die einzelnen Segmente 25 jeweils mit ihrer halbkreisförmigen, seitlichen Nut 27 und der halbkreisförmigen Erhebung 28 in die Klebstoffschicht 26 gedrückt.

Zuvor werden jedoch in halbkreisförmige, axiale Nuten 29 im Metallzylinder 24 und in halbkreisförmige Nuten 31 der Segmente 25 runde Metallstäbe 30 eingesetzt, die die eingeklebten Segmente 25 am Mitdrehen mit den Schneckenstegen der Schnecke 2 hindern.

Es wird somit auf eine sehr einfache Weise eine wirkungsvolle und verschleißarme Auskleidung des Zylinders 1 erreicht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Selbstreinigende Entwässerungstrennspalte aufweisende Entwässerungsschneckenpresse mit wendelförmig auf der Schnecke angeordneten, verschleißgeschützten Förderstegen, mit einem eine Einspeiseöffnung für das zu entwässernde Gut und eine Austrittsöffnung für das ausgepreßte Material aufweisenden Hohlzylinder, in dem die Schnecke rotiert, mit radial den Zylinder durchdringenden Rückhaltestiften, denen entsprechend breite Unterbrechungen der wendeiförmigen Förderstege zugeordnet sind, mit in den Unterbrechungen angeordneten und auf einem Dorn aufgezogenen Ringen, die mit den abgeflachten Spitzen der Rückhaltestifte Trennspalte bilden, wobei die Rückhaltestiftt axiaie, mit eia^m Ableitungsnetz in Verbindung stehende Ablaufbohrungen für die ausgepreßte Flüssigkeit aufweisen und die Spitzen aus einem verschleißfesten Belag bestehen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: