-
-
Schneckenpresse
-
Die Erfindung betrifft eine Schneckenpresse mit den Merkmalen gemäß
dem Oberbegriff von Anspruch 1.
-
Bei einer bekannten Schneckenpresse der genannten Art umgibt der Schneckensteg
einen vom Presseneinlaß zum Pressenauslaß durchgehend zylindrischen Schneckenkern.
Eine derartige Schneckenpresse wird als Schnitzelpresse eingesetzt und eignet sich
nicht in allen Fällen zum Auspressen bzw.
-
Entwässern stark flüssigkeitshaltiger Suspensionen, wie Faserstoff-Suspensionen,
da hierbei besondere Probleme bezüglich des erzielbaren Drucks und Durchsatzes bei
gegebener Schneckenlänge bestehen.
-
Insbesondere bei kleinen Viskositäten, also bei einem Pressgut mit
einem geringen Feststoffgehalt, wie einer stark flüssigkeitshaltigen Suspension,
ist es als ein wichtiges Kriterium für den Aufbau einer Schneckenpresse erkannt
worden, daß auf der Schneckeneinlaßseite ein möglichst schneller Druckanstieg erreicht
wird, damit die Schneckenlänge mit Rücksicht auf die Anlage- und Betriebskosten
möglichst klein gehalten werden kann. Dabei soll die in Pressrichtung der Schnecke
auftretende Gesamtförderung möglichst groß sein.
-
Diese Gesamt förderung ergibt sich aus einer in Pressrichtung erfolgenden
Hauptförderung infolge der Flüssigkeitsreibung, die mit der Drehzahl und dem Durchmesser
zunimmt, und aus einer entgegen der Pressrichtung erfolgenden Rückströmung infolge
des entstehenden Druckgefälles. In einem rechnerischen Flüssigkeitsmodell kann nachgewiesen
werden, daß der Schneckenkern-Durchmesser überproportional in die Hauptförderung
sowie proportional in die Rückströmung und die Ganghöhe (Radialabstand zwischen
dem Schneckenkern sowie dem Seihermantel) proportional in die Hauptförderung sowie
über-
proportional in die Rückströmung eingehen. Demnach liegen
somit bezüglich des Durchmessers und der Ganghöhe gegensätzliche Dimensionierungsforderungen
vor, da bei einer möglichst kurzen Baulänge ein optimaler Durchsatz und ein maximaler
Druckaufbau angestrebt werden.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Schneckenpresse der genannten Art mit vertretbarem Aufwand so auszubilden, daß sich
im Zusammenhang mit flüssigkeitshaltigen Suspensionen als Pressgut bei relativ kurzer
Baulänge der Schneckenpresse ein günstiges Pressergebnis erzielen läßt, also eine
große Gesamtförderung in Pressrichtung in Verbindung mit einem großen einlaßseitigen
Druckanstieg.
-
Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine Schnekkenpresse
der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen
von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aus.
-
Bei einer solchen Schneckenpresse führen der vergleichsweise große,
einlaßseitige Kerndurchmesser und somit die hohe Umfangsgeschwindigkeit sowie die
relativ kleine Ganghöhe und somit ein großer Rückströmungswiderstand zu einer guten
Gesamtförderung und einem starken Druckaufbau in Pressrichtung. Durch den in Richtung
zum Pressenauslaß abnehmenden Durchmesser werden der infolge des Auspressvorganges
abnehmende Durchsatz wie auch die ansteigende Viskosität und somit die bessere Fördermöglichkeit
berücksichtigt. Die erfindungsgemäße Schneckenpresse ermöglicht es, daßbei relativ
kurzer Baulänge das Pressgut infolge des ausreichenden Druckanstieges in hohem Maße
und bei gutem Durchsatz ausgepreßt werden kann. Die Tatsache, daß der Neigungswinkel
des Kernmantels gegenüber demjenigen des Seihermantels gegebenenfalls nur bereichsweise
variiert werden kann, ermöglicht eine gute Anpassung der Schneckenpresse an die
jeweiligen Betriebsverhältnisse unter Ver-
meidung gegebenenfalls
sonst nachteiliger Pressergebnisse.
-
Für viele Anwendungsfälle im Zusammenhang mit stark flüssigkeitshaltigen
Suspensionen dürfte es jedoch genügen, die Neigungswinkel des Kernmantels und des
Seihermantels durchgehend etwa gleich groß zu machen.
-
In weiterer Ausgestaltung gemäß den Merkmalen von Anspruch 2 ist die
Größe des Neigungswinkels des Kernmantels nach unten beschränkt und zwar mindestens
auf den halben Neigungswinkel des Seihermantels. Bei noch kleinerem Neigungswinkel
des Kernmantels würde sich eine so ausgestattete Schneckenpresse nicht mehr gut
zum Pressen von stark flüssigkeitshaltigen Suspensionen eignen. Somit ermöglicht
der Variationsbereich des Kernmantel-Neigungswinkels vom mindestens halben Neigungswinkel
des Seihermantels bis etwas über den vollen Neigungswinkel desselben ein sehr flexibles
Anpassen an das jeweilige Pressgut bzw. Bepressenerfordernisse. Gegebenenfalls kann
der Neigungswinkel auch über die Länge des konischen Teils der Schneckenpresse verändert
werden.
-
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform gemäß den Merkmalen von Anspruch
3 sieht vor, daß ein auslaßseitiger Teil der Schneckenpresse mit einem konstanten
Gangvolumen versehen werden kann. Hierdurch läßt sich ein Festpressen bestimmter
Stoffe vermeiden, die schon vor dem Pressenauslaß voll abgepresst und somit inkompressibel
sind. Unter Umständen kann anstelle einer zweiten zylindrischen Schnecke vorgesehen
sein, im Auslaufbereich des konischen Bereichs eine leichte Ganghöhen-Vergrößerung
vorzugeben. Diese kann beispielsweise durch Verändern des Kernmantel-Neigungswinkels
in dem hierfür vorgesehenen Variationsbereich erfolgen.
-
Eine besonders wesentliche Weiterbildung der Erfindung besteht nach
Anspruch 4 darin, daß im Bereich des Auslaßendes oder in Pressrichtung hinter dem
Auslaßende der dem Pressenauslaß nahen Schnecke ein Druckmittel zum Erzeugen eines
Gegendrucks
auf das Pressgut vorgesehen ist. Bei einer Schneckenpresse mit nur einer kegelförmigen
Schnecke ist das Druckmittel im Bereich des Auslaßendes oder in Pressrichtung hinter
dem Auslaßende dieser Schnecke angeordnet.
-
Bei einer Schneckenpresse mit einer ersten kegelförmigen und einer
zweiten zylinderförmigen Schnecke ist das Druckmittel im Bereich des Auslaßendes
oder in Pressrichtung hinter dem Auslaßende der zweiten Schnecke angeordnet. Dieses
den Pressvorgang zumindest mitbestimmende Druckmittel kann verschiedenartig aufgebaut
sein. Z.B. kann es mechanische oder pneumatische Mittel aufweisen, auch kann es
ein dem Auslaßende zugeordneter Druckbehälter sein, in den das Pressgut hineingedrückt
wird. Insgesamt läßt sich damit ein für das Pressgut ausreichender Pressdruck mit
dem Ergebnis einer hervorragenden Auspresswirksamkeit der erfindungsgemäßen Schneckenpresse
erzielen.
-
Im Zusammenhang mit Anspruch 3 ist es besondersbevorzugt,die Schneckenpresse
gemäß den Merkmalen von Anspruch 5 mit getrennt drehbaren und antreibbaren Schneckenkernen
der beiden hintereinander angeordneten Schnecken zu versehen. Dadurch können die
Drehzahlen der einzelnen Schneckenkerne den jeweiligen Betriebsverhältnissen angepaßt
und so gewählt werden, daß das Pressgut entsprechend seiner beim Pressendurchgang
variablen Viskosität stets optimal behandelt wird. Im allgemeinen bedeutet dieses,
daß im konischen Bereich, in dem ein geringerer Feststoffgehalt und somit eine kleinere
Viskosität vorliegen, eine relativ große Drehzahl gewählt wird, während im zylindrischen
Druckbereich eine kleinere Drehzahl zur Anwendung kommen kann, so daß sich der gesamte
Energieaufwand der Schneckenpresse reduzieren läßt.
-
Im Rahmen einer praktischen Ausführungsform können die beiden Schneckenkerne
gemäß den Merkmalen von Anspruch 6 eine gegenseitige Dreh lagerung und gemäß den
Merkmalen von Anspruch 7 entgegengesetzte Antriebswellenstümpfe aufweisen.
-
Diese Bauform ist besonders raumsparend und kostengünstig, da beispielsweise
sonst erforderliche separate Lagerungen für die Schneckenkerne entfallen können.
-
Abgesehen davon, daß das auslaßseitige Druckmittel verschiedenartig
aufgebaut sein kann, hat es sich als besonders günstig und preiswert erwiesen, das
Druckmittel gemäß den Merkmalen von Anspruch 8 so auszubilden, daß es den Strömungsquerschnitt
mechanisch vermindert. Vorzugsweise handelt es sich dabei gemäß den Merkmalen von
Anspruch 9 um einen konzentrischen, unter Vorspannung, beispielsweise Federvorspannung,
stehenden Druckring, der gemäß den Merkmalen von Anspruch 10 mit einem stationären
Pressenteil einen Pressgut-Austrittsspalt begrenzen kann. Diese Ausführungsform
ist besonders einfach, preiswert, robust und praktisch wartungsfrei.
-
Die vorstehend genannten Merkmale der erfindungsgemäßen Schneckenpresse
ermöglichen es, insbesondere stark flüssigkeitshaltige Suspensionen mit einem kleinen
Pressenaufbau höchst wirksam pressen zu können, und zwar mit relativ kleinem Energieaufwand
und ohne Gefahr eines Festpressens am Auslaßende. Stark flüssigkeitshaltige Suspensionen
sind Suspensionen, insbesondere wässrige Suspensionen, von geringer bis sehr geringer
Konzentration bzw. Stoffdichte.
-
Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine erste Ausführungsform einer Schneckenpresse
nach der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Schnittansicht und Figur
2 eine zweite Ausführungsform einer Schneckenpresse nach der vorliegenden Erfindung
in einer schematischen Schnittansicht.
-
Gemäß Figur 1 befindet sich in einem Pressengehäuse 10 ein im eigentlichen
Pressbereich kegelförmiger Schneckenkern 12, der in zylindrische, in geeigneter
Weise drehbar gelagerte Endteile übergeht. Der Schneckenkern 12 ist von einem Schneckensteg
14 etwa konstanter Steigung umgeben.
-
Diese aus Schneckenkern 12 und Schneckensteg 14 bestehende Schnecke
kann über einen endseitigen Antriebswellenstumpf 16 mit einem Antriebsmotor gekoppelt
und gedreht werden.
-
Dabei wird das über einen Presseneinlaß 18 eingeführte Pressgut, nämlich
eine stark flüssigkeitshaltige Suspension, beispielsweise eine wässrige Faserstoff-Suspension
vergleichsweise geringer Stoffdichte bzw. Konzentration, im konischen Pressbereich
ausgepresst. Der weitgehend von Flüssigkeit befreite Stoff kann die Schneckenpresse
über einen Pressenauslaß 20 verlassen. Die Flüssigkeit des Pressgutes wird ausgepresst
und tritt aus dem Pressbereich durch einen Sieb- oder Seihermantel 22 aus, der der
Schnekke entsprechend kegelförmig geformt ist und diese eng umgibt.
-
Zur Gegendruckerzeugung ist hier als Druckmittel unmittelbar hinter
dem Auslaßende der Schnecke ein sich zur Schnekkenachse A konzentrischer Druckring
24, der mit einem Teil des Pressengehäuses 10 bzw. Seihermantels 22 einen Pressgut-Austrittsspalt
29 begrenzt, vorgesehen. Der Druckring 24 ist über ein Stützglied 26 an einer Stützfeder
28 abgestützt und somit entgegen der Pressrichtung vorgespannt.
-
Wie es aus Figur 1 ersichtlich ist, nehmen die Durchmesser von Schneckenkern
12 und Seihermantel 22 vom Einlaßende bis zum Auslaßende der Schnecke ab. Im vorliegenden
Fall entspricht der Neigungswinkel L des Kernmantels etwa dem Neigungswinkel » des
Seihermantels 22, so daß sich hierdurch eine etwa konstante Ganghöhe ergibt, also
ein etwa konstanter Radialabstand zwischen dem Seihermantel 22 und dem Kernmantel.
Wie es bereits erwähnt wurde, kann der Neigungswinkel of insgesamt oder nur bereichsweise
von dem Neigungswinkel » abweichen, wobei er jedoch mindestens dem halben Neigungswinkel
p entsprechen muß.
-
Bei der etwas abgewandelten Ausführungsform aus Figur 2 besteht gegenüber
Figur 1 im wesentlichen der Unterschied, daß zwischen dem konischen Teil der Presse
und dem Aus daß ende ein zylindrischer Pressenteil vorgesehen ist, der vorzugsweise
unabhängig von dem konischen Teil drehbar gelagert und antreibbar ist. Im übrigen
entspricht die Schnekkenpresse aus Figur 2 im wesentlichen derjenigen aus Figur
1. Demnach befindet sich in einem Pressengehäuse 30 ein kegelförmiger Schneckenkern
32. Der den Schneckenkern 32 umgebende Schneckensteg 34 setzt sich wie bei Figur
1 bis unmittelbar in den Einlaßbereich fort und hat ebenfalls eine etwa konstante
Steigung. Diese konische Schnecke kann mittels eines endseitigen Antriebswellenstumpfes
36 gedreht werden. Das Pressgut gelangt über den Presseneinlaß 38 und über die konischen
sowie zylindrischen Pressenteile zu dem Pressenauslaß, wobei die Flüssigkeit über
einen die konischen und zylindrischen Schnecken umgebenden sowie diesen formmäßig
angepaßte Sieb- oder Seihermantel 42 austreten kann.
-
Die von der konischen Schnecke separate und unabh-ängig antreibbare
zylindrische Schnecke besitzt eine, in einer zentralen Aussparung 44 des Schneckenkerns
32 drehbar gelagerte Kernverlängerung 46 eines Schneckenkerns 48, die von
dem
Schneckensteg 50 der zylindrischen Schnecke umgeben ist.
-
Eine entgegengesetzte Kernverlängerung 47 des Schneckenkerns 48 führt
zu einem Antriebswellenstumpf 52, über den die zylindrische Schnecke gedreht werden
kann. Demnach sind die beiden Schnecken an entgegengesetzten Seiten am Pressengehäuse
30 und im übrigen gegenseitig gelagert, so daß zusätzliche Lagerungen entfallen
können.
-
Ähnlich wie bei Figur 1 ist auch bei der Ausführungsform aus Figur
2 ein zur Schneckenachse konzentrischer Druckring 54 als Druckmittel zur Gegendruckerzeugung
vorgesehen, der über ein Stützglied 56 von einer Stützfeder 58 entgegen der Pressrichtung
vorgespannt ist. Der Druckring 54 bildet wiederum mit einem Teil des Pressengehäuses
30 bzw.
-
Seihermantels 42 einen Pressgut-Ausstrittsspalt 60.
-
In der zeichnerischen Darstellung aus Figur 2 ist der Neigungswinkel>5
des Kernmantels größer gewählt als in Figur 1, so daß sich eine größere Konizität
ergibt, Unabhängig davon entspricht aber auch hier der Neigungswinkel (3 des konischen
Teils des Seihermantels 42 etwa dem Neigungswinkel d, , wobei der letztere entsprechend
dem im Zusammenhang mit Figur 1 genannten Variationsbereich verändert werden kann.
-
Es zeigt sich, daß die Baulänge der Schneckenpresse aus Figur 2 nicht
unbedingt wesentlich größer sein muß als diejenige aus Figur 1, obwohl zwei axial
hintereinander angeordnete Schnecken vorhandenlsind. Der Vorteil der Ausführungsform
aus Figur 2 liegt darin, daß die nachgeschaltete und zumindestens etwa zylindrische
Schnecke ein Festpressen von kritischem Pressgut verhindert und überdies langsamer
als die konische Schnecke gedreht werden kann, so daß sich eine Energieeinsparung
erzielen läßt. Welche der beiden Ausführungsvarianten gewählt wird, hängt von dem
jeweiligen Pressgut und den erforderlichen Einbau- sowie Betriebsbedingungen ab.
Abgesehen davon lassen sich im
Rahmen der Erfindung bezüglich der
Detailgestaltung vielfältige Abwandlungen vornehmen, beispielsweise bezüglich des
Verlaufs der Ganghöhe im konischen Bereich, wie auc bezüglich der Ausbildung des
Druckmittels, das nicht unbedingt ein mechanisches Druckglied, wie ein Druckring,
sein muß und lediglich im Bereich der Schneckenauslaßseite einen geeigneten Gegendruck
auf das Pressgut ausüben soll.
-
Auch ist es nicht erforderlich, daß die der konischen Schnecke nachgeschaltete
Schnecke streng zylindrisch ist, wenn sie nur geeignet ist, ein Festpressen des
Pressgutes zu vermeiden und ein Reduzieren der Gesamtleistung der Schneckenpresse
zu ermöglichen.