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Verfahren und Schneckenpresse zum Verdichten und Ent-
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wässern von Festmaterial Priorität: Schweizerische Patentanmeldung
No. 4 376/83-3 10. August 1983
Verfahren und Schneckenpresse zum
Verdichten und Entwässern von Festmaterial Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Verdichten und Entwässern von Festmaterial, insbesondere aus Rechenreinigungsanlagen
und andern, Abfälle sammelnden Anlagen, bei dem eine von einem Antrieb angetriebene
Schneckenwelle drehbar in einem Schneckengehäuse gelagert wird, das eine sich über
einen Teil des Umfangs und der Länge der Schnecke erstreckende Aufgabeöffnung und
eine sich axial an die Schnecke anschliessende Austrittsöffnung aufweist, und eine
Schneckenpresse zur Durchführung des Verfahrens.
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Schneckenpressen sind in vielen Anlagen der Verfahrenstechnik eingesetzt
und dienen dazu, Materialien beliebiger Art in eine gewünschte, gleichmässige Konsistenz
zu bringen, bevor das Material weiterbehandelt oder weiterverarbeitet wird. Die
Kunststoffindustrie stellt hierbei einen grossen Industriezweig dar, in der Schneckenpressen
in vielen Ausführungen eingesetzt werden.
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Eine Haupteigenschaft der Schneckenpresse, d.h. die Verdichtungseigenschaft,
wird heute auch ausserhalb der Kunststoffindustrie ausgenützt. Eines der wichtigsten
Gebiete stellt hierbei das Kompaktieren von
Abfallmaterialien veschiedenster
Art dar. Diese Abfallmaterialien fallen in mehr oder weniger loser Form an und weisen
zudem oft einen verhältnismässig grossen Flüssigkeitsanteil auf. Der Zweck dieser
Kompaktierung besteht darin, das Volumen dieser Materialien möglichst kleinzuhalten
und zudem den Flüssigkeitsanteil möglichst weitgehend zu verringern, da dadurch
meistens eine günstige Voraussetzung für die weitere Verarbeitung dieser Abfälle
geschaffen wird.
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Grosse Mengen an Abfallmaterialien fallen in Form von Hausmüll, Industriemüll
und im Abwasser an. Von diesen Festmaterialien wird der Müll heute verbrannt oder
kompostiert. Aehnliches gilt auch für das in den Kläranlagen für das Abwasser anfallenden
Feststoffmaterialien.
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Für die Verarbeitung der Abfallmaterialien in den genannten Anlagen
sind verschiedene Sicherungsmassnahmen erforderlich. Bei der Verbrennung und Kompostierung
müssen aus den Materialien gewisse Komponenten aussortiert werden, da sie sonst
den Betrieb der Anlagen gefährden. Dies gilt auch für die Anlagen für die Verarbeitung
von Abwässern. Dort werden in den Einläufen zu den Reinigungsanlagen Rechen eingesetzt,
die Grobmaterial vermischt mit anderen Materialien zurückhalten. Damit der kontinuierliche
Betrieb der Reinigungsanlage aufrechterhalten werden kann, müssen die einlaufseitigen
Rechen laufend gereinigt werden. Hierzu ist es bekannt, automatisch arbeitende Rechenreinigungsanlagen
einzusetzen, bei denen periodisch eine Reinigungsharke in den Rechen eingreift und
das zurückgehaltene Festmaterial entfernt. Bei diesem Festmaterial kann es sich
je nach Grösse der
Anlagen um recht beträchtliche Mengen mit verhältnismässig
grossem Flüssigkeitsanteil handeln, für die sich eine Kompaktierung und eine Entwässerung
aufdrängt.
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Es ist deshalb bekannt, hierfür Schneckenpressen einzusetzen. Im Hinblick
auf die grosse Vielfalt und die verschiedene Art der in den Rechenanlagen anfallenden
Materialien ist es nicht zu vermeiden, dass Störungen, z.B. Verstopfungen, an den
Schneckenpressen auftreten können, die den Betrieb erheblich beeinträchtigen können.
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Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrundeliegt, ein Verfahren
der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass Störungen, z.B. Verstopfungen,
infolge der Heterogenität der anfallenden Festmaterialien praktisch vermieden werden,
ohne dass jedoch der Kompaktierungs- und Entwässerungsgrad des anfallenden Materials
sich vermindern würde.
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Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass das Festmaterial
nur über einen Teil des Schneckengehäuses durch die Schnecke gefördert und anschliessend
in eine schneckenfreie Zone bewegt wird, in der das Festmaterial weiter entwässert
und verengungsfrei aus der Austrittsöffnung gep-resst wird.
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Zur Durchführung dieses Verfahrens wird erfindungsgemäss eine Schneckenpresse
eingesetzt, bei der das Schneckengehäuse austrittsseitig länger als die Schnecke
ist und verengungsfrei in die Austrittsöffnung übergeht, wobei das Gehäuse eine
in der Nähe der Austrittsöffnung endende Entwässerungszone aufweist.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt
und nachfolgend beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt einer schematisch
dargestellten Schneckenpresse zum Verdichten und Entwässern von Festmaterialien,
Fig. 2 einen Längsschnitt des austrittsseitigen Teils der Schneckenpresse nach Fig.
1 in vergrösserter Darstellung und Fig. 3 einen Längsschnitt des eintrittseitigen
teils der Schneckenpresse nach Fig. 1.
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Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Schneckenpresse ist eine Einschneckenpresse
mit einer Schnecke 1, die in einem Schneckengehäuse 2 drehbar gelagert ist. Die
Schnecke 1 weist eine Schnekkenwelle 3 auf, die auf einer Seite sich aus dem Schneckengehäuse
2 erstreckt und mit einem Antrieb, z.B. einem über eine Kupplung 5 angekuppelter
Antriebsmotor 4 angetrieben wird. Der Antrieb kann jedoch auch in anderer Weise
erfolgen, z.B. über einen Riemen-, Ketten- oder Zahnradantrieb.
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Das Schneckengehäuse 2 weist auf der Eintrittsseite eine Aufgabeöffnung
6 auf, die sich über einen Teil des Umfangs und der Länge der Schnecke 1 erstreckt.
Auf die Aufgabeöffnung 6 ist ein Aufgabegehäuse 7 aufgesetzt, das zur besseren Aufnahme
der zu verarbeitenden Festmaterialien sich in einen trichterförmigen Teil 8 erweitert.
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Das Schneckengehäuse 2 erstreckt sich beidseits der Aufgabeöffnung
6 und zwar antriebsseitig um einen kürzeren Gehäuseteil 9 und austrittsseitig um
einen entsprechend längeren Gehäuseteil 10, der in eine Austrittsöffnung 11 mündet.
Der kleinere Gehäuseteil 9 ist stirnseitig mit einem Gehäuseflansch 12 versehen,
an dem eine Wellenlagerung 13 befestigt ist; diese nimmt sowohl die Radialkräfte
als auch die von der Schnecke erzeugten Axialkräfte auf. Eine solche Wellenlagerung
13 befindet sich nur auf der Aufgabeseite. Auf der Austrittsseite wird die Schnecke
1 im Schneckengehäuse 2 geführt.
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Der austrittsseitige grössere Gehäuseteil 10 ist mindestens teilweise
als Entwässerungszone 14 ausgebildet. In dieser Zone sind in der Wand des Schneckengehäuses
2 eine grössere Anzahl verhältnismässig kleiner Bohrungen 15 angeordnet, durch die
die aus dem Festmaterial ausgepresste Flüssigkeit austreten kann. Die austretende
Flüssigkeit wird in einer ringförmigen Entwässerungskammer 16 aufgefangen und abgeleitet,
z.B. in die mit einer Rechenlage ausgerüstete Reinigungsanlage.
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An die Austrittsmündung 11 schliesst ein Führungsrohr 17 an, dessen
Durchmesser grösser ist als der Durchmesser der Austrittsöffnung 11. Durch das Führungsrohr
17 wird das verdichtete und entwässerte Festmaterial abgeleitet, z.B. in einen Behälter
(nicht dargestellt), von wo es zur weiteren Verarbeitung abtransportiert wird.
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In Fig. 2 ist der grössere Gehäuseteil 10 der Schnekkenpresse dargestellt,
der austrittsseitig an die Aufgabeöffnung 6 anschliesst und zum grössten Teil als
die Entwässerungszone 14 der Schneckenpresse ausgebildet.
Die Entwässerungszone
14 ist, wie bereits erwähnt wurde, durch die ringförmige Entwässerungskammer 16
umgeben, in der die aus den Entwässerungsbohrungen 15 austretende Flüssigkeit gesammelt
wird.
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Die Entwässerungsbohrungen 15 sind zweckmässig von innen nach aussen
konisch erweitert, wodurch an der Innenwand eine scharfe Kante gebildet wird, an
der etwaiges anhaftendes Festmaterial leichter abgetrennt werden kann. Die Entwässerungsbohrungen
sind zweckmässig in Reihen mit wechselnder Bohrungszahl um den gesamten Umfang des
Gehäuseteils 10 angeordnet. In Fig. 2 sind beispielsweise Reihen mit vier Bohrungen
angeordnet, zwischen denen Reihen mit drei Bohrungen angeordnet sind. Die Entwässerungskammer
16 weist eine Oeffnung 18 auf, durch die die in der Entwässerungskammer gesammelte
Flüssigkeit abfliessen kann.
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Die Schneckenwelle 3 der Schnecke 1 endet etwa in der Mitte der Entwässerungskammer
16 und ebenso enden auch an dieser Stelle die Gänge der Schnecke 1.
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Zwischen dem Ende der Schnecke 1 und der Austrittsöffnung 11 entsteht
somit im Schneckengehäuse 2 ein schneckenfreier Raum 19. Dieser erstreckt sich,
siehe Fig. 2, über die Hälfte der Entwässerungskammer und zudem in einem Stutzen
20 über die Entwässerungskammer 16 hinaus bis zur Austrittsöffnung 11. Wesentlich
ist hierbei, dass im schneckenfreien Raum 19 bis zur Austrittsöffnung 11 keine Querschnittsverengung
vorhanden ist. Trotzdem wird das aus der Schnecke 1 austretende Festmaterial in
dem schneckenfreien Raum 19 weiter verdichtet und entwässert, wobei jedoch wegen
des Fehlens einer Querschnittsverengung eine Störung der Schneckenpresse praktisch
ausgeschlossen
ist. Das Führungsrohr 17 weist zudem einen grösseren
Durchmesser auf als die Austrittsöffnung 11, so dass auch hier bei dem Ableiten
des Festmaterials keine Störungen auftreten können.
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In der Entwässerungskammer 16 ist ein Spülrohr 21 angeordnet, das
eine grössere Anzahl Oeffnungen aufweist, durch die Flüssigkeit gegen die Entwässerungsbohrungen
15 gespritzt wird, wodurch diese gereinigt werden. Das Spülrohr 21 erstreckt sich
zweckmässig um einen grösseren Teil des Umfangs des Schneckengehäuses 2, z.B.
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etwa 200°, damit praktisch alle Bohrungen mit Spülflüssigkeit beaufschlagt
werden können. Der Einsatz des Spüirohrs 21 wird zwckmässig den jeweiligen Betriebsbedingungen
angepasst.
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In Fig. 3 ist der antriebsseitige Teil mit dem kürzeren Gehäuseteil
9 der Schneckenpresse dargestellt.
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An das Aufgabegehäuse 7 schliesst ein Stutzen 22 an, an dem der Gehäuseflansch
12 befestigt ist. An dem Gehäuseflansch 13 ist die Wellenlagerung 13 befestigt.
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Diese weist im wesentlichen zwei Gehäuseflanschen 23, 24 auf, die
mit Schrauben 25 zusammengehalten sind.
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In dem von den beiden Flanschen 23, 24 gebildeten Gehäuse ist eine
Dichtung 26, z.B eine elastische Lippendichtung, ein Axialwälzlager 27, z.B. ein
Schrägtonnenlager, ein Radialwälzlager und eine Aussendichtung 29, z.B. eine elastische
Lippendichtung, angeordnet. Die Wellenlagerung 13 übernimmt die Führung und die
Aufnahme der Kräfte der Schnecke 1. Auf der Austrittseite wird die Schnecke 1 dagegen
nicht in einer besonderen Lagerung gelagert. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die
Schnecke 1 im Betrieb, d,h, beim Durchgang des Festmaterials, im Schneckengehäuse
2
zentriert ist und deshalb auch keine einseitige Abnützung der Schnecke 1 oder des
Schneckengehäuses 2 auftritt.
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Zweckmässig schliesst die Entwässerungszone 14 austrittsseitig unmittelbar
an das Aufgabegehäuse 7 an.
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Der austrittseitige Flansch der Entwässerungskammer 16 kann zudem
als Teil eines Mantel gehäuses 30 ausgebildet sein, das das Schneckengehäuse 2 mit
der Schnecke 1 und dem Aufgabegehäuse 7 und zudem das Führungsrohr 17 trägt. Die
Oeffnung 18 zum Ableiten der ausgepressten Flüssigkeit kann dann durch eine Rohrleitung
erfolgen. Die Lagerung des Schneckengehäuses 2 mit der Schnecke 1 und ihrem Antrieb
4, des Aufgabegehäuses 7, der Entwässerungskammer 14 und des Führungsrohrs 17 kann
auch in anderer Weise erfolgen. In Fig, 3 ist eine Wand 31 eines Lagergehäuses dargestellt,
das mit weiteren, nicht dargestellten Wänden einen geschlossenen Hohlraum bildet,
durch den die ausgepresste Flüssigkeit abgeleitet werden kann. Bei einem solchen
Lagergehäuse können zusätzliche Entwässerungsöffnungen 32 vorgesehen werden, die
in gleicher Weise ausgebildet sind wie die Entwässerungsöffnungen 15 in der Entwässerungszone
14.
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Schliesslich wäre es auch möglich, eine Zweischneckenpresse mit denselben
Merkmalen wie die beschriebene Einschnecken-Presse zu verwenden. Unabhängig davon,
ob eine Einschnecken- oder Zweischnecken-Presse eingesetzt wird, ist es wesentlich,
dass eine solche Presse am Ende des Schneckengehäuses 2 einen Raum 19 aufweist,
in den die Schnecke 1 nicht hineinragt und der keine Stauungen bewirkende Verengungen
bis
zur Austrittsmündung 11 aufweist.