DE3816687A1 - Vorrichtung zum trennen eines feststoff-fluessigkeitsgemisches in seine festkoerperbestandteile und seinen fluessigkeitsanteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen eines Feststoff-Flüssigkeitsgemisches in seine Festkörperbestand­ teile und seinen Flüssigkeitsanteil mit Hilfe einer Schnecken­ presse, die eine drehbar angeordnete Gewindeschnecke mit auf einer Welle angeordneten Förderlamellen in einem Gehäuse mit hohlzylindrischer, die Gewindeschnecke umschließender, zu­ mindest auf einem Teilbereich perforierter Wandung enthält.

In vielen Bereichen der Industrie, des Umweltschutzes und der Landwirtschaft stellt sich die Aufgabe, Feststoffe von Flüssigkeiten zu trennen. Zum Beispiel müssen in Kläranlagen Fest­ stoffe aus dem Klärschlamm ausgefiltert werden. In der Papierindustrie wird Recyclingpapier gewässert, damit sich die Druckerschwärze löst. Die Papierstoffe müssen dann von der Flüssigkeit getrennt werden. In der Landwirtschaft werden aus Gründen der Rationalisierung und wegen des ge­ ringeren Arbeitsaufwandes bei der Entmistung Gülle und Fest­ stoffe vermengt. Aus Gründen der Bodenkultur und des Umwelt­ schutzes sollte jedoch Gülle und Festmist getrennt auf die Felder gebracht und zur Düngung verwendet werden.

Der Einsatz einer Schneckenpresse herkömmlicher Bauart ist für die auf den vorstehend genannten Gebieten gestellten Anforderungen in der Regel nicht ausreichend. Da die mit einer solchen Presse erreichbaren maximalen Drücke begrenzt sind, ist der noch in den Feststoffen verbleibende Flüssiganteil in der Regel zu hoch. Die Wahl einer zusätzlichen Zylinder­ presse bedingt jedoch höhere Anschaffungskosten. Die Ver­ wendung einer Zylinderpresse allein ermöglicht aufgrund ihrer Arbeitsweise nur einen diskontinuierlichen Arbeitsablauf. Diesen zu vermeiden, ist aber das Bestreben jedes Betriebes, um die erzielbare Leistung so hoch wie möglich zu erhalten. Entsprechendes gilt auch für die Verwendung einer Schnecken­ presse mit getrennter, nachgeschalteter Zylinderpresse.

Der Erfinder hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Vor­ richtung zu schaffen, mit der miteinander vermischte Fest- und Flüssigstoffe voneinander auf einfache Weise zu trennen und weiter zu transportieren sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das in Förderrichtung liegende, von Förderlamellen freie Wellenende als Druckkolben in einen sich an das Gehäuse der Schnecken­ presse anschließenden, als Zylinderpresse ausgebildeten Ansatz paßt und daß die Gewindeschnecke axial verschiebbar gelagert ist und in ihrer einen, in Eingangsrichtung der Schneckenpresse liegenden Endstellung den Durchgang zwischen dem Gehäuse der Schneckenpresse und dem zylindrischen Ansatz freigibt, damit das vordehydrierte Trenngut in den zylin­ drischen Ansatz der Schneckenpresse gebracht werden kann und in ihrer anderen in Förderrichtung liegenden Endstellung mit ihrem von Förderlamellen freien Ende der Welle als Kolben in den zylindrischen Ansatz ragt, den Durchgang zwischen dem Gehäuse der Schneckenpresse und dem zylindrischen Ansatz verschließt und das darin befindliche vordehydrierte Trenngut verdichtet und aus der Presse hinausbefördert.

Mit anderen Worten, eine Schneckenpresse bekannter Bauart ist so ausgestattet, daß die Gewindeschnecke nicht nur drehbar, sondern auch axial verschiebbar gelagert ist. Auf diese Weise kann die Gewindeschnecke selbst als Kolben in der als Ansatz an der Schneckenpresse vorgesehenen Zylinderpresse dienen.

Der Arbeitsablauf kann sich dann wie folgt gestalten:

• 1. Ragt das von Förderlamellen freie Ende der Gewindeschnecke zumindest zu einem Teil in den zylindrischen Ansatz und verschließt den Durchgang zwischen dem Gehäuse der Schneckenpresse und dem zylindrischen Ansatz, dann wird das durch den Zulauf der Schneckenpresse eintretende Feststoff-Flüssigkeitsgemisch beim Drehen der Gewinde­ schnecke in der Schneckenpresse verdichtet. Flüssigkeit tritt durch den perforierten Mantel der Schneckenpresse aus. Durch das in der Schneckenpresse verdichtete Trenngut wird im Gehäuse der Schneckenpresse ein Innendruck aufgebaut, der die Gewindeschnecke entgegen ihrer Arbeitsrichtung beaufschlagt und bewirkt, daß diese sich selbsttätig zum Zulaufende der Schneckenpresse verschiebt und schließlich den Durchgang zwischen dem Gehäuse der Schneckenpresse und dem zylindrischen Ansatz freigibt. Bei fortgesetzter Drehung der Gewindeschnecke und/oder auch durch Einsetzen einer Axial­ verschiebung der Gewindeschnecke wird dann das bereits vor­ dehydrierte Material in den zylindrischen Ansatz befördert und dort durch weitere Axialverschiebung der Gewindeschnecke stärker verpreßt und schließlich aus der Presse be­ fördert werden.
• 2. Ist der Durchgang zwischen der Schneckenpresse und dem zylindrischen Ansatzes bei Beginn des Arbeitsablaufes nicht verschlossen, d. h. das Wellenende der Gewindeschnecke befindet sich innerhalb der Schneckenpresse, so gelangt von Anfang an bei Drehung der Gewindeschnecke Trenngut in den zylindrischen Ansatz. Der Innendruck des Trenngutes, der für den Beginn des Verschiebevorganges ausschlaggebend ist, baut sich dann nicht nur innerhalb der Schnecken­ presse auf, sondern wird auch das sich im verschlossenen Raum des zylindrischen Ansatzes befindliche Trenngut mit­ bestimmt.

In jedem Fall ist es aber dem Fachmann überlassen, die Druck­ höhe selbst festzulegen, bei der die selbsttätige Verschiebung der Gewindeschnecke in Richtung Eingangsende der Presse ein­ treten soll.

Vorzugsweise ist am Eingangsende der Schnecke ein Verschiebe- und Druckmechanismus vorgesehen. Dieser kann gemäß einer Ausbildung der Erfindung dazu geeignet sein, die Gewindeschnecke so im Gehäuse der Schneckenpresse hin und her zu verschieben, daß das lamellenfreie Ende der Gewindeschnecke einerseits als Kolben in den zylindrischen Ansatz der Presse gelangt und das sich dort befindliche Trenngut zusammenpreßt und aus der Presse hinausbefördert und andererseits aus dem zylin­ drischen Ansatz soweit zurückgezogen wird, daß der Durchgang zwischen der Schneckenpresse und dem zylindrischen Ansatz für das in der Schneckenpresse befindliche Trenngut freige­ geben wird.

Das heißt mit anderen Worten, der Beginn des Preßvorganges im zylindrischen Ansatz wird bei dieser Ausbildung nicht mehr durch den sich im Innern der Presse aufbauenden Druck des Trenngutes bestimmt, sondern der Arbeitstakt kann durch entsprechende Justierung des Verschiebe- und Druckmechanismus festgelegt werden.

Entsprechend einer anderen vorzugsweisen Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann aber der am Eingang der Schneckenpresse vorgesehene Verschiebe- und Druckmechanismus mit einem Auslöseelement versehen sein, das bei Betätigung durch die sich in Eingangsrichtung selbsttätig verschiebende Gewindeschnecke den zum Förderende der Presse gerichteten Ver­ schiebevorgang mit Hilfe des Verschiebe- und Druckmechanismus auslöst.

Das heißt, bei dieser Ausführungsform wird der Beginn des Verschiebevorganges und der Preßvorgang im zylindrischen An­ satz wie vorstehend bereits erwähnt, durch den sich im Innern der Presse aufbauenden Druck des Trenngutes bestimmt. Sobald sich aber die Gewindeschnecke soweit zum Eingangsende der Schnecke hin verschiebt, daß sie das Auslöseelement er­ reicht, kehrt sich der Bewegungsvorgang um und die Gewinde­ schnecke wird mittls des Verschiebe- und Druckmechanismus in Förderrichtung zum Ausgangsende der Presse hin verschoben.

Dabei können die Drehbewegung der Schnecke und die Verschiebe­ bewegung zumindest während eines Teiles des Arbeitsvorganges einander überlagert sein oder sich gegenseitig abwechseln. Der Fachmann hat aber in jedem Falle die Möglichkeit, den Takt des Verschiebe- un Druckmechanismus nach Maßgabe des jeweils gewünschten Dehydrierungsgrades des Trenngutes zu wählen. Vorzugsweise ist hierzu am Ausgang des zylindrischen Ansatzes ein Regelventil vorgesehen.

Ist, wie dies vorzugsweise der Fall ist, die Wandung der Zylinderpresse ebenfalls zumindest teilweise perforiert, tritt beim Verpressen des Trenngutes in der Zylinderpresse noch eine weitere Dehydrierung ein. Die perforierten Wandungsbereiche von Schneckenpresse und/oder Zylinderpresse können vorzugsweise aus Filterschichten unterschiedlichen Perforierungsgrades ge­ bildet sein. Dabei ist es sinnvoll, aus Festigkeitsgründen die Schicht mit relativ grober Perforierung als Innenwandung und die Schicht mit den feinsten Perforierungsöffnungen als Außenwandung zu verwenden.

Fehlt eine Perforierung der Wandung der Zylinderpresse, so dient die Zylinderpresse lediglich als Instrument zur Beförde­ rung der Feststoffe in eine sich am Ende des zylindrischen An­ satzes befindliche Rohrleitung. Durch den relativ hohen Druck, der sich in der Zylinderpresse aufbaut, ist es möglich, - wie dies vorzugsweise auch gemacht wird, - das dehydrierte Material aufgrund des hohen Ausgangsdruckes durch diese Rohrleitung weiter zu befördern. Dabei beeinflußt auch die Länge des Förderweges in der Rohrleitung die Höhe des sich aufbauenden Gegendruckes.

Dem Techniker ist es überlassen, je nach dem Einsatzbereich, den Dreh- und Verschiebearbeitsgang der Gewindeschnecke, bzw. des Kolbens miteinander oder getrennt ablaufen zu lassen. Ebenfalls ist die Wahl der Antriebsarten, z. B. mechanische oder hydraulische Antriebsvorrichtungen, abhängig von der Einsatzart des Gerätes dem Techniker zur Entscheidung überlassen. Die Gewindesteigung der Gewindeschnecke, der Durchmesser des Kolbens, sowie die zu wählenden Drehzahlen und die Verschiebegeschwindig­ keit üben ihren Einfluß auf den erzielten Dehydrierungsgrad aus und können von jedem Fachmann entsprechend den auf die zu hydrierenden Materialien auszuübenden Drücke und erforderlichen Antriebs­ kräfte eingestellt werden.

Aus dem vorstehend Gesagten ist zu entnehmen, daß die er­ findungsgemäße Vorrichtung in einfacher und kostengünstiger Weise die Anforderungen erfüllt, die in den Bereichen ge­ stellt werden, bei denen es darum geht, Gemische von Fest­ stoffen und Flüssigkeiten voneinander zu trennen und die Feststoffe in komprimierter Form weiter zu befördern. Es ist jedoch naheliegend, die Vorteile der erfindungsgemäßen Vor­ richtung auch auf weiteren Gebieten zu verwerten, bei denen es in erster Linie darum geht, loses Gut zu verdichten und in verpreßter Form weiter zu transportieren. Der Einsatz und die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung bleiben dabei gleich. Lediglich kann darauf verzichtet werden, die Gehäusewandung zu perforieren, da hier kein Interesse und keine Notwendigkeit besteht, Feuchtigkeit oder Flüssigkeit aus dem zugeführten Gut zu entfernen.

Als Anwendungsgebiete für die erfindungsgemäße Kombination einer Schneckenpresse mit einer Zylinderpresse ohne Wandper­ foration bietet sich die Holzindustrie an, wenn dort beispiels­ weise Holzspäne oder Baumrinden und dergleichen zusammenge­ preßt und weiterbefördert werden sollen. Es ist aber auch daran zu denken, pulverförmige Substanzen zu verpressen und mit Hilfe der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vor­ richtung weiterzuleiten. Als besonders wichtiges Anwendungs­ gebiet ist hier auch noch auf die Weiterleitung von aus Rauchgasentschwefelungsanlagen anfallenden, pulverförmigen Substanzen hinzuweisen.

Weitere Merkmale der Erfindung finden sich in den Unteran­ sprüchen.

Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Hierin zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Presse, teils in aufgebrochener Darstellung.

Eine Schneckenpresse 1 enthält eine Gewindeschnecke 2, die mit Förderlamellen 3, die auf einer Welle 4 sitzen, ausgestattet ist. Die Gewindeschnecke 2 ist von einem Gehäuse 5 umgeben, dessen Mantelfläche 6 perforiert ist. Das förderseitige Ende der Welle 4 reicht hierdurch in das förderseitige Ende 6 des Gehäuses 5 der Schneckenpresse 1 hindurch und ragt mit seinem von Förderlamellen freien Endabschnitt 7 in einen zylindrischen Raum 8, der als Zylinderpresse ausgebildet, sich unmittelbar an die Schneckenpresse 1 anschließt. Der Endabschnitt 7 der Welle 4 dient als Kolben in der Zylinderpresse 8. Die Wandung 9 der Zylinderpresse 8 ist hier ebenfalls perforiert. An die Zylinderpresse 8 schließt sich eine Förderröhre 10 für das dehydrierte Trenngut an. Am Ausgang der Zylinderpresse sitzt ein Regelventil 15.

Am eingangsseitigen Ende des Gehäuses 5 befindet sich ein Einlaufstutzen 11 für die Zuführung des Trenngutes. Ferner ist die Welle 4 eingangsseitig mit einem Drehantrieb 12 ver­ bunden, der hier als Gleitantrieb ausgebildet und mit einem Verschiebe- und Druckmechanismus 13 verbunden ist und sich mit diesem gemeinsam in Axialrichtung hin und her bewegen läßt.

Sobald das zu trennende Material durch den Einfüllstutzen 11 in die Schneckenpresse 1 gebracht wird, wird der Drehantrieb 12 in Tätigkeit versetzt. Das Ende 7 der Gewindeschnecke 2 ver­ schließt bei der hier gezeigten Stellung der Schnecke 2 das zylindrische Gehäuse 5 der Schneckenpresse 1 an ihrem förder­ seitigen Ende 5 a dicht. Durch den Drehvorgang, bei dem die Förderlamellen 3 der Gewindeschnecke 2 entlang im Gehäuse 5 nach innen ragenden Längsrippen 14 gleiten, wird das Trenn­ gut in der Schnecke zusammengepreßt. Die Flüssigkeitsmenge tritt aus dem Trenngut durch die perforierte Mantelfläche 6 des Gehäuses 5 der Schneckenpresse 1 aus. Beim Drehen der Gewindeschnecke 2 baut sich im Innenraum des Gehäuses 5 ein Druck auf, mit dem das Trenngut die Gewindeschnecke 2 entgegen ihrer Arbeitsrichtung beaufschlagt. Hierdurch tritt, abhängig von einem vorab ein­ stellbaren Druckwert, eine Verschiebung der Gewindeschnecke 2 in Richtung Einlaufstutzen 11 ein.

Der hierbei zu erzielende Verschiebeweg muß mindestens so lang sein, daß das Wellenende 7 vollständig in das Gehäuse 5 der Schneckenpresse 1 zurückgelangt, so daß das Ausgangsende 5 a des Gehäuses 5 für den Durchtritt des Trenngutes aus der Schneckenpresse 1 in den zylindrischen Abschnitt 8 geöffnet wird. Bei weiterer Drehung der Gewindeschnecke 2 wird dann das Trenngut in den zylindrischen Raum 8 befördert. Gleichzeitig wird bei Erreichen des maximalen Verschiebe­ weges 4 in Einlaufrichtung 8 ein Auslösemechanismus (nicht dargestellt) betätigt, der bewirkt, daß der Verschiebemechanis­ mus 13 seine Tätigkeit beginnt und die Gewindeschnecke 2 während oder nach Beendigung ihrer Drehbewegung in Richtung Ausgangsende A der Schneckenpresse 1 verschiebt. Durch ent­ sprechenden Druck wird dabei das Wellenende 7 als Druckkolben in die Zylinderpresse 8 hineingeschoben. Das in dem zylindrischen Raum 8 befindliche Trenngut wird dann durch Verschieben der Gewindeschnecke 2 mit Hilfe des Verschiebemechanismus 13 erneut zusammengepreßt. Mit Hilfe des am Ausgang des zylindrischen Teiles 8 befindlichen Regelventils 15 kann der gewünschte Gegen­ druck eingestellt und der Dehydrierungsgrad der Presse bestimmt werden. Das in gewünschter Weise komprimierte und dehydrierte Trenngut wird dann nach Öffnung des Regelventils 15 durch eine Rohrleitung 10 weiter befördert.

Bei dem beschriebenen Arbeitsablauf kann Trenngut kontinuier­ lich zugeführt werden, da das fortlaufend zugeführte Trenn­ gut durch Drehung der Gewindeschnecke vordehydriert wird, während das bereits im zylindrischen Ansatz befindliche, vordehydrierte Trenngut durch überlagerte Axialbewegung der Gewindeschnecke aus der Presse befördert wird.

Die mit der genannten Vorrichtung erreichbare Leistung ist daher optimal.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum Trennen eines Feststoff-Flüssigkeits­ gemisches in seine Festkörperbestandteile und seinen Flüssigkeitsanteil mit Hilfe einer Schneckenpresse, die eine drehbar angeordnete Gewindeschnecke mit auf einer Welle angeordneten Förderlamellen in einem Gehäuse mit hohlzylindrischer, die Gewindeschnecke umschließender, zumindest auf einem Teilbereich perforierter Wandung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das in Förderrichtung liegende, von Förderlamellen (3) freie Wellenende (7) als Druckkolben in einen sich an das Gehäuse (5) der Schneckenpresse (1) anschließenden, als Zylinderpresse (8) ausgebildeten Ansatz paßt und daß die Gewindeschnecke (2) axial verschiebbar gelagert ist und in ihrer einen, in Eingangsrichtung (B) der Schneckenpresse (1) liegenden Endstellung den Durchgang (5 a) zwischen dem Gehäuse (5) der Schneckenpresse (1) und dem zylindrischen Ansatz (8) freigibt, damit das vordehydrierte Trenngut in den zylindrischen Ansatz (8) der Schneckenpresse (1) gebracht werden kann und in ihrer anderen in Förder­ richtung (A) liegenden Endstellung mit ihrem von Förder­ lamellen (3) freien Ende (7) der Welle (4) als Kolben in den zylindrischen Ansatz (8) ragt, den Durchgang (5 a) zwischen dem Gehäuse (5) der Schneckenpresse (1) und dem zylindrischen Ansatz (8) verschließt und das darin be­ findliche vordehydrierte Trenngut verdichtet und aus der Presse hinausbefördert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gewindeschnecke (2) eingangsseitig mit einem Verschiebe- und Druckmechanismus (13) verbunden ist, der dazu dient, die Gewindeschnecke (2) so im Gehäuse (5) der Schneckenpresse (1) hin- und herzuverschieben, daß das lamellenfreie Ende (7) der Gewindeschnecke (2) einerseits als Kolben in den zylindrischen Ansatz (8) der Presse gelangt und das sich dort befindliche vordehydrierte Trenngut zusammenpreßt und aus der Presse hinausbefördert und andererseits soweit aus dem zylindrischen Ansatz (8) herausgezogen ist, daß der Durchgang (5 a) zwischen der Schneckenpresse (1) und dem zylindrischen Ansatz (8) für das in der Schneckenpresse (1) befindliche Trenngut frei­ gegeben wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am Eingang der Schneckenpresse (1) ein Verschiebe- und Druckmechanismus (13) vorgesehen ist, der mit einem Auslöseelement versehen ist, das bei Betätigung durch die sich in Eingangsrichtung selbsttätig verschiebende Gewindeschnecke (2) den zum Förderende (A) der Presse gerichteten Verschiebevorgang der Gewindeschnecke auslöst.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zum Eingangsende der Schneckenpresse (B) gerichtete Verschiebung der Gewindeschnecke (2) nach Maßgabe des jeweils gewünschten Preßdruckes des Trenn­ gutes, bei Drehung der Gewindeschnecke im Ge­ häuseinnern der Schneckenpresse und/oder im zylindrischen Ansatz aufbaut, erfolgt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Drehbe­ wegung und die Verschiebebewegung der Gewindeschnecke zu­ mindest während eines Teiles des Arbeitsvorganges einander überlagert sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Drehbe­ wegung und die Verschiebebewegung der Gewindeschnecke ab­ wechselnd erfolgen.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Takt des Verschiebe- und Druckmechanismus nach Maßgabe des jeweils gewünschten Dehydrierungsgrades des Trenngutes wählbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Ver­ schiebemechanismus (13) für die Gewindeschnecke (2) als Hydraulikzylinder ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Dreh­ antrieb (12) und der Verschiebemechanismus (13) derart miteinander gekoppelt sind, daß der Drehantrieb sich ge­ meinsam mit dem Verschiebemechanismus axial verschiebt.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß am Ausgang der Zylinderpresse (8) ein Regelventil (15) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wandung (9) der Zylinderpresse (8) zumindest teilweise perforiert ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die per­ forierten Wandungsbereiche von Schneckenpresse und/oder Zylinderpresse aus Filterschichten unterschiedlichen Per­ forierungsgrades derart gebildet sind, daß die Schicht­ dicke mit relativ groben Perforationen die Innenwandung und die Schicht mit den feinsten Perforationsöffnungen die Außenwandung bildet.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß am Ausgang der Zylinderpresse (8) eine Rohrleitung (10) für den Weitertransport des Preßgutes angeordnet ist.