DE69312690T2 - Verfahren, vorrichtung und anlage zur extraktion, durch verdampfung eines festen rückstandes aus einem fliessfähigen material - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrahieren fester Rückstände, die sich in Suspension oder in Lösung in einer fließfähigen Materie befinden, die flüchtige Substanzen enthält, insbesondere einer wässrigen Materie. Sie betrifft gleichermaßen eine Maschine, die zum Durchführen dieses Verfahrens dient, ebenso wie eine Behandlungsanlage, die mit einer derartigen Maschine ausgestattet ist.
• Mit dem Ausdruck "wässrige Materie" bezeichnet man eine Materie, die im wesentlichen Wasser enthält, und mit dem Ausdruck "fließfähig" bezeichnet man ein Produkt, das die Konsistenz einer Flüssigkeit, eines Schlammes, einer Paste, von Pulvern oder Körnern hat, das leicht abfließen oder sich ausbreiten kann.
• In zahlreichen Gebieten der Landwirtschaft und der Industrie stellt sich das Problem, wässrige fließfähige Materien derart zu behandeln, daß aus ihnen die festen Elemente abgetrennt werden, die sich darin in Form von Lösung oder in Form von in Suspension befindlichen Teilchen befinden, um aus ihnen das Wasser abzutrennen und gegebenenfalls weitere Flüssigkeiten, die in dem Wasser vorliegen, wobei dieses Wasser dann in die Natur zurückgegeben wird. Die Schwierigkeiten, denen man bei der Lösung dieser Aufgabe gegenübersteht, sind grundsätzlich mit den Kosten der Behandlung und mit der Notwendigkeit verbunden, in die Natur Flüssigkeiten und Gase, die nicht verunreinigt sind, zurückzugeben.
• Diesem Problem steht man insbesondere bei der Behandlung von Gülle aus der Zucht von Tieren oder Pflanzen gegenüber, für die es notwendig ist, einen sehr geringen Energieverbrauch einzusetzen.
• Man steht ihnen gleichermaßen beispielsweise bei der Entwässerung flüssiger Schlämme aus Kläranlagen gegenüber, entweder städtischer oder industrieller, bei der Entwässerung bestimmter Nebenprodukte, die beispielsweise von Schlachthöfen geliefert werden, die in die Tierernährung eingehen können, und bei verschiedenen Materialien aus der landwirtschaftlichen Lebensmittel industrie.
• Eine wohlbekannte Technik, die es erlaubt, wirkungsvoll die festen und flüssigen Bestandteile einer Suspension oder einer Lösung zu trennen, ist die des Verdampfens (oder der Destillation). Diese Technik erlaubt es tatsächlich, eine vollständige Extraktion fester Rückstände zu erreichen. Jedoch ist zum Verdampfen der Flüssigkeit gemäß den bekannten Verfahren ein beträchtliches Einbringen von Wärme notwendig, so daß diese Technik wenig ökonomisch ist.
• Dies ist beispielsweise beim Verfahren zum Behandeln von Gülle der Fall, das in der DE-C-3 615 873 beschrieben ist, gemäß dem die zu behandelnde Gülle in einer Wanne gehalten und elektrisch geheizt wird. Diese Technik erlaubt es, die Gülle zu konzentrieren, jedoch nicht, aus ihr die festen Rückstände in Form eines Trockenproduktes (Pulver) herauszuziehen.
• Die DE-A-3 043 166 beschreibt einen Vakuumtrockner, der eine bestimmte Anzahl von hohlen und parallel angeordneten vertikalen Scheiben aufweist, welche sich in einem Behälter drehen. Die zu entwässernde fließfähige Materie wird durch Spritzrampen gegen die beiden Flächen der Scheiben geschleudert und nach dem Trocknen abgestreift, so daß sie auf den Boden der Wanne wieder fällt. Bei diesem Gerät, das mit Vakuum arbeitet, werden die Dämpfe, die durch die Verdampfung erzeugt werden, angesaugt und aus dem Behälter ausgetragen. Ein Heizmittel, das von einer äußeren Wärmequelle her kommt, wird in die Scheiben eingeführt, um sie zu erhitzen (und die Verdampfung durchzuführen). Diese bekannte Technik ist somit unter ökonomischen Gesichtspunkten auch nicht befriedigender.
• Darum ist es die Aufgabe der Erfindung gewesen, zu der Technik des Verdampfens mit Hilfe einer besonderen Einrichtung zurückzukehren, die es erlaubt, die Menge an benutzter Energie beträchtlich zu verringern.
• Der Stand der Technik auf dem Gebiet kann durch die Dokumente WO-A-83 00547 und FR-A-2 475 839 veranschaulicht werden.
• Die WO-A-83 00547 betrifft das Trocknen eines feuchten, insbesondere pflanzlichen, Materials, das darin besteht, das zu trocknende Material auf Heizelementen vorzubewegen, beispielsweise mittels Transportschrauben. Man gewinnt den Dampf zurück, der aus der erhitzten feuchten Materie herausgelöst wird, und man komprimiert ihn erneut mit Hilfe eines Motorkompressors. Es ist dieser wieder komprimierte Dampf, der das wärmetragende Fluid liefert, welches die Heizelemente versorgt.
• Dieses Dokument offenbart die Grundarbeitsweise eines Trockners für schaufelbare Produkte und nicht für fließfähige Materien, welche in Suspension befindliche feste Rückstände enthalten, so wie Güllen. Eine derartige Maschine ist nicht auf die Behandlung einer fließfähigen Materie ausgelegt, da der thermische Kontakt zwischen der feuchten Materie und den Heizelementen sehr schlecht ist, ja sogar überhaupt nicht vorliegt. Die Dichte der feuchten Materie und seine schlechte thermische Leitfähigkeit machen es, daß es nicht möglich ist, ein trockenes Produkt am Auslaß zu erhalten. Schließlich ist ist utopisch, in den Heizelementen den Dampf wieder komprimieren zu wollen, der durch das Trocknen der feuchten nicht gelösten Materie entstanden ist, wegen des Vorliegens von unkondensierbaren Anteilen.
• Die FR-A-2 457 839 beschreibt ein Destillationsgerät für verschmutzte Wässer, wobei gleichermaßen das Prinzip der Wiederkompression des durch die Verdampfung erzeugten Dampfes verwendet wird. Die zu behandelnden Wässer befeuchten ein Bündel von flachen Röhren, in deren Inneres der wiederkomprimierte Dampf eingeführt wird, wo er kondensiert, was somit die notwendigen Kalorien für die Verdampfung liefert. Diese Technik ist nicht auffließfähige Materialien anwendbar, die einen erhöhten Prozentsatz an festen Rückständen in Suspension erhalten, und insbesondere nicht auf Güllen, da das Befeuchten der Rohre und das Herabfließen des Produktes durch Schwerkraft entlang dieser sich sehr unregelmäßig gestaltet. Die festen Rückstände bleiben an den Rohren anhaften, wobei sie sehr schnell die thermischen Übergänge verhindern, die für die Verdampfung der Materialien notwendig sind.
• Die verschiedenen Unzulänglichkeiten der bekannten Techniken werden bei dem Verfahren gemäß der Erfindung dank der Tatsache ausgeschaltet, daß man die Materie zusammenhängend ausbreitet, und dies in Form einer dünnen und regelmäßigen Schicht, deren Dicke zwischen 0,2 und 2 mm liegt, auf einer der Seiten - "erste Seite" genannt - von zwei Seiten einer thermischen Austauschwand, wobei die letztere auf eine Temperatur erwärmt ist, die ausreichend ist, um die schnelle Verdampfung des Wassers und/oder der flüchtigen Bestandteile der Materie zu realisieren, daß man kontinuierlich die festen und trockenen Rückstände entfernt, im gleichen Maße, wie sie sich auf der ersten Seite bilden, durch Abschaben der letzteren, und daß man die thermische Austauschwand mit Hilfe des Dampfes erwärmt, der sich aus der Verdampfung ergibt, nachdem dieser Dampf mechanisch komprimiert worden ist, dann mit der anderen Seite - "zweite Seite" genannt - der Wand in Kontakt gebracht worden ist, derart, daß er sich daran niederschlägt, und daß man das flüssige und heiße Kondensat austrägt, wobei die nicht kondensierbaren Substanzen vor dem Nachverdichten des Dampfes entfernt werden.
• Man versteht, daß dank dieser Anordnung die Wärmemenge, die sich auf der zweiten Seite zum Zeitpunkt der Kondensation (exothermes Phänomen) des Dampfes freisetzt, durch Leitung quer durch die thermische Austauschwand auf die andere Seite (die erste Seite) übertragen wird. Diese Wärmemenge wird dann dazu dienen, ein äquivalentes Flüssigkeitsvolumen zu verdampfen, das sich in der Schicht der zu behandelnden Materie befindet, in Kontakt mit dieser ersten Seite (endothermes Phänomen).
• Somit wird die Wärme, die durch die Kondensation abgegeben wird, für die Verdampfung wiedergewonnen, was es erlaubt, mit einem geringen Eintrag an Energie zu arbeiten, die fast der mechanischen Energie entspricht, die erforderlich ist, den Dampf zu komprimieren.
• Man versteht im übrigen, daß, damit dieser Austausch vollständig oder fast vollständig stattfinden kann, es notwendig ist, daß die thermische Austauschwand sehr gut für Wärme leitend ist und daß die zu behandelnde fließfähige Materie in Form einer sehr dünnen Schicht ausgebreitet wird, derart, daß sich jedes Teilchen aus fester Materie in Kontakt oder praktisch in Kontakt mit der ersten Seite - Verdampfungsseite - der thermischen Austauschwand befindet.
• Dieser Übergang an latenter Wärme wird auf beiden Seiten der Wand möglich, wenn der Kondensationsdruck leicht größer ist als der Verdampfungsdruck.
• Zum Beispiel ist die einzige zu liefernde Energie, welche die der mechanischen Kompression ist, 20 bis 60 mal kleiner als die Energie, die notwendig sein würde, um die Verdampfung gemäß einem herkömmlichen Verfahren zu realisieren.
• Um weiter den Eintrag an notwendiger Energie zu begrenzen, ist es insbesondere vorteilhaft, die zu behandelnde Materie mittels des erhaltenen heißen Kondensats erneut zu erhitzen. Die Wärmeverluste sind daher sehr verringert.
• Zum Beispiel, und in dem Fall, daß man es mit Zuchtgülle zu tun hat, beispielsweise mit Schweinegülle, arbeitet man mit einem Druck von ungefähr 1 bar und mit einer Temperatur in der Größenordnung von 100ºC auf der Seite der ersten Seite (Verdampfungsseite) und mit einem Druck von ungefähr 1,4 bar und einer Temperatur in der Größenordnung von 110ºC auf der Seite der zweiten Seite (Kondensationsseite).
• Im Falle einer Gülle ist es gleichermaßen vorteilhaft, ja sogar notwendig, die Gülle einer Entschaumung und/oder einer Entgasung vor ihrem Ausstreichen auf der thermischen Austauschwand zu unterwerfen.
• Die Maschine gemäß der Erfindung, die dazu dient, dieses Verfahren durchzuführen, weist auf:
• - eine thermische Austauschwand, welche bei zwei Räumen den einen von dem anderen trennt, wobei der eine davon - zum "Verdampfen" genannt - sich auf der ersten Seite befindet, während der andere - zum "Kondensieren" genannt - sich auf der zweiten Seite befindet;
• - eine Vorrichtung zum Ausbreiten der zu behandelnden Materie in Form einer dünnen Schicht auf der ersten Seite;
• - Einrichtungen, die in der Lage sind: den Dampf, der in dem Verdampfungsraum erzeugt wird, abzuziehen, wobei die nicht kondensierbaren Produkte beseitigt werden, ihn zu reinigen, ihn zu komprimieren und den komprimierten Dampf in den Kondensationsraum einzuführen;
• - Einrichtungen, die dazu dienen, die festen und trockenen Rückstände zurückzugewinnen, die sich auf der ersten Seite bilden;
• - Einrichtungen zum Austragen des flüssigen Kondensates, das sich in dem Kondensationsraum bildet;
• - Einrichtungen, die es erlauben, aus dem Kondensationsraum periodisch die nicht kondensierbaren Restgase herauszuziehen.
• Bei einer besonders interessanten Ausführungsform ist die thermische Austauschwand beweglich und beschreibt eine zyklische Bewegung mit geschlossener Trajektone, wobei die zu behandelnde Materie auf dieser Wand am Beginn des Zyklus abgelagert wird, während die festen Rückstände am Schluß des Zyklus abgezogen werden.
• Bevorzugt ist eine Anzahl von beweglichen identischen Wänden vorgesehen, die synchron angetrieben werden, was die Behandlungskapazität der Maschine vervielfacht.
• In diesem Fall weist die Maschine vorteilhaft eine Anzahl von Verdrängerpumpen (volumetrischer Pumpen) auf, die in der Lage sind, jede die auszubreitende Materie auf einer der beweglichen Wände zu verteilen. Jeder beweglichen Wand ist folglich eine Verteiler-Verdrängerpumpe für die Materie zugeordnet.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die thermische Austauschwand eine der Wände einer Hohlscheibe, die sich um ihre Achse dreht und deren Innenraum den Kondensationsraum bildet, während der Außenraum der Scheibe den Verdampfungsraum bildet.
• Ein Zyklus entspricht somit einem komplettem Umlauf der Scheibe.
• In diesem Fall kann eine Anzahl identischer koaxialer und paralleler Hohlscheiben vorgesehen sein, die von einer rohrförmigen Drehachse gehalten werden, deren Innenraum mit dem Innenraum jeder der Scheiben kommuniziert, wobei diese Räume (insgesamt) den Kondensationsraum bilden.
• Bevorzugt ist diese rohrförmige Welle vertikal angeordnet und mündet mit ihrer Basis in einem Behälter, welcher das flüssige Kondensat aufnimmt.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Ausbreitevorrichtung weist diese Vorrichtung einen Verteiler-Pendelarm auf.
• Wenn dieser Arm einer thermischen Austauschwand in Form einer sich drehenden Hohlscheibe zugeordnet ist, trägt der Pendelarm vorteilhaft eine Leitung zum Verteilen der fließfähigen Materie, die nahe der ersten Seite der Scheibe mündet, und sein Mündungsende oszilliert in einer Ebene parallel zu der ersten Seite, wobei einer Richtung gefolgt wird, die ungefähr radial in Bezug auf die Scheibe liegt.
• Der Pendelarm kann einfach durch einen Kurvenscheibenmechanismus angetrieben sein, und dieser Mechanismus wird dann derart betrieben, daß das Ausbreiten mit einer Dicke der Materie stattfindet, die im wesentlichen auf der ganzen Oberfläche der Scheibe konstant ist.
• Wenn eine Anzahl paralleler Scheiben vorgesehen ist, ist natürlicherweise jeder Scheibe ein Ausbreite-Pendelarm zugeordnet; die Gesamtheit dieser Arme ist dann vorteilhaft durch einen gemeinsamen Kurvenscheibenmechanismus angetrieben.
• Das Zurückgewinnen der festen und trockenen Materie geschieht mittels eines Abstreifers, der an der ersten Seite der beweglichen Wand anliegt. Bei einer möglichen Ausführungsform ist dieser Abstreifer fest. Bei einer weiteren Ausführungsform ist er beweglich und von dem Pendelarm getragen.
• Weiter ist es möglich, den Pendelarm mit einem kleinen Besen zu versehen, der an der ersten Seite der bewegbaren Wand reibt und dazu ausgelegt ist, bestimmte Rückstände zum Außenbereich der Scheibe hin zurückzuschieben.
• Bei der Maschine sind gleichermaßen vorteilhaft Einrichtungen vorgesehen, die dazu ausgelegt sind, das Zerfallen und das Auseinanderstreichen der Materieschicht zu begünstigen, so wie eine Anzahl von Quetschwalzen, die an der zu dehydrierenden Materie während ihrer Übertragung auf die bewegbare Wand anliegen und die dazu bestimmt sind, die Materieschicht während ihrer Behandlung zu nivellieren, damit die thermische Kopplung mit dieser Wand verbessert wird.
• Die Anlage, die dazu dient, das Verfahren gemäß der Erfindung durchzuführen, die eine Maschine der zuvor beschriebenen Art aufweist, ist mit einem Wärmetauscher ausgestattet, der die Materie, die in die Maschine aus dem flüssigen und heißen Kondensat, das daraus austritt, eintritt, wieder erhitzen kann.
• Wenn man es mit einer fließfähigen Materie zu tun hat, die wenig homogen ist, wie es oftmals der Fall bei Gülle ist, ist vorteilhaft stromaufwärts des Wärmetauschers eine Vorrichtung zum mechanischen Mischen und stromabwärts dieser letzteren eine Entgasungs- und Entschäumungsvorrichtung vorgesehen.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen deutlich, die bevorzugte Ausführungsformen davon darstellen. In diesen Zeichnungen ist:
• - Figur 1 ein Grundschema, das dazu bestimmt ist, besser die Prozesse und thermodynamischen Phänomene zu verstehen, die beim Verfahren, das Gegenstand der Erfindung ist, auftreten;
• - Figur 2 ein axialer Schnitt einer Maschine gemäß der Erfindung;
• - Figur 3 eine allgemeine schematische Ansicht einer Behandlungsanlage, die mit der Maschine der Figur 2 ausgestattet ist;
• - Figur 4 eine schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht eines Paares Scheiben und Ausbreitearmen, die ihnen zugeordnet sind, ebenso wie ein Kurvenscheiben-Antriebssystem für diese Arme, wobei diese unterschiedlichen Elemente Teil der Maschine der Figur 2 sind;
• - Figur 5 eine Draufsicht auf Elemente, die in der Figur 4 dargestellt sind;
• - Figuren 6, 7 und 8 Schemadarstellungen von drei Behandlungsanlagen für Gülle sind, bei denen das Verfahren und die Maschine gemäß der Erfindung verwendet werden;
• - Figuren 9 und 10 Ansichten analog den Figuren 4 und 5 (jeweils) sind, die eine Abänderung der Ausbreitevorrichtung zeigen.
• In der schematischen Darstellung der Figur 1 sind die Wege der Materie und die Verlagerung der unterschiedlichen Bestandteile während der Behandlung durch kleine Pfeile angezeigt worden.
• Die zu behandelnde Materie, mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet, ist beispielsweise eine Gülle, die aus der Aufzucht von Schweinen herrührt. Es handelt sich um eine fließfähige Materie, die die Konsistenz eines Schlammes hat, bestehend aus Wasser, welche feste, in Suspension befindliche Teilchen enthält und diverse in Lösung befindliche Substanzen.
• Eine oder mehrere Pumpen, die in der schematischen Darstellung der Figur 1 nicht dargestellt sind, erlauben es, die Materie in dem durch die Pfeile angegebenen Sinne umlaufen zu lassen. Die Gülle 100 kommt zuerst durch eine Rohrleitung 30 in einem Wärmetauscher 3 an. Dieser Tauscher kann vom herkömmlichen Typ sein; seine Funktion ist es, die Gülle, die ihn durchquert, wieder zu erhitzen, in dem auf sie die Wärme übertragen wird, die von einer Flüssigkeit 104 geliefert wird, die ihn gleichermaßen im umgekehrten Sinne durchquert. Wie man es später sehen wird, wird diese Wärme von flüssigen Kondensaten 104 geliefert, die aus der Behandlungsmaschine kommen, wobei diese letztere mit 1 bezeichnet ist.
• Zum Beispiel tritt die Gülle in den Tauscher 3 mit einer Temperatur in der Größenordnung von +15ºC ein und verläßt sie durch eine Rohrleitung 31 mit einer Temperatur in der Größenordnung von +100ºC. Die Kondensate treten in den Tauscher durch eine Rohrleitung 33 mit einer Temperatur in der Größenordnung von 110ºC ein und verlassen ihn durch eine Rohrleitung 34 mit einer Temperatur in der Größenordnung von +25ºC.
• Die Maschine 1 weist eine Wanne 10 auf, die dicht und thermisch isoliert ist, in deren Inneren eine Wand 40 angeordnet ist. Diese trennt den Innenraum des Behälters in zwei Räume 101, 102, die jeweils oberhalb und unterhalb der Wand 40 angeordnet sind, wobei diese horizontal angenommen sind, obwohl dieses nicht unerläßlich ist. Die Wand 40 ist eine Platte aus gut leitendem Material, bevorzugt metallisch, mit geringer Dicke.
• Die Rohrleitung 31 mündet im Inneren des Raumes 101, und in diesem Raum ist eine Vorrichtung 5 (sehr schematisch dargestellt) vorgesehen, die kontinuierlich die heiße Gülle auf der oberen Seite 41 der Wand 40 ablagern kann. Eine mögliche Ausführungsform dieser Vorrichtung 5 wird weiter unten beschrieben. Sie ist dazu ausgelegt, die flüssige Gülle auf der Seite 41 in Form einer dünnen und regelmäßigen Schicht abzulegen und auszubreiten, mit einer Dicke, die zwischen 0,2 mm und 2 mm liegt.
• Mit der Bezugsziffer 2 hat man einen mechanischen Kompressor bezeichnet, von an sich bekanntem Typ, beispielsweise einen sich gleitend hin- und her bewegenden Kolben 20. Die Druckkammer 200 dieses Kompressors kommuniziert über Leitungen 21, 22 mit den jeweiligen Räumen 101 und 102. Eine Gruppe geeigneter Ventile ist vorgesehen, die das Einlassen von Gas aus dem Raum 101 in die Kammer 200 zulassen und die Leitung 2 während des Zurückziehens des Kolbens schließen, während sie das Austreten von Gas nach dessen Kompression aus der Kammer 200 in den Raum 102 ermöglichen, wobei die Leitung 21 verschlossen wird, während der Vorwärtsbewegung des Kolbens (eine Bewegung, die einer Verlagerung nach links entspricht, wenn man die Figur 1 betrachtet).
• Beispielhaft ist der Dampfdruck im Raum 101 in der Größenordnung von 1 bar, während der Druck der Dämpfe, die sich in dem Raum 102 befinden, in der Größenordnung von 1,4 bar liegt, wobei das Kompressionsverhältnis folglich 1,4 ist.
• Man nimmt an, daß der Prozeß, der beschrieben werden wird, bereits eingeleitet worden ist, und folglich, daß die Gülle 100, die in der Maschine ankommt, sich bei 100ºC befindet, während die Kondensate 104, die daraus austreten, auf 100ºC sind.
• Der Antrieb des Kompressors 2 wird durch nicht dargestellte Einrichtungen vorgenommen, beispielsweise durch einen Elektromotor.
• Die Wand 40 liegt mit ihrer oberen Seite 41 einer Temperatur von 100ºC ausgesetzt und mit ihrer unteren Seite 42 einer Temperatur von 110ºC. Wenn man es mit einer Wand zu tun hat, die thermisch gut leitend ist und eine geringe Dicke hat (beispielsweise in der Größenordnung von 1 mm), befindet sie sich folglich auf einer dazwischenliegenden Temperatur.
• Überdies wird diese Temperatur gewählt, um die Verdampfung von Dämpfen unter einem Druck von 1 bar durchzuführen und um ihre Kondensation bei einem Druck von 1,4 bar zu erreichen.
• Folglich werden das Wasser und die weiteren flüchtigen Flüssigkeiten, die sich in der Gülleschicht in Kontakt mit der Seite 41 befinden, nach und nach verdampfen. Die Phasenänderung Flüssigkeit/Dampf, die endotherm verläuft, bewirkt, daß während dieses Prozesses Wärme von der Wand 40 weggenommen wird.
• Dieser Dampf wird dann in dem Kompressor 2 komprimiert und in den unteren Raum 102 eingelassen. Wenn der Dampf in Kontakt mit der unteren Seite 42 der Wand kommt, kondensiert er dort. Da man es dieses Mal mit einer Phasenänderung Dampf/Flüssigkeit zu tun hat, einer exothermen Reaktion, wird Wärme auf dieser Seite 42 freigesetzt. Durch Leitung durch die Dicke der Wand 40 wird sie somit auf die andere Seite übertragen, derart, daß die Energie, die durch eine der Reaktionen nachgefragt wird, durch die andere geliefert wird. In der Theorie kommt der einzige Energieeintrag folglich vom Kompressor.
• Die flüssigen Kondensattröpfchen, die sich auf der Seite 42 bilden, fallen durch Schwerkraft auf den Boden des Behälters 10, mit einer Temperatur in der Größenordnung von 110ºC. Sie verlassen dann den Behälter durch eine Rohrleitung 33 in Richtung auf den Tauscher 104. Nach dem Abkühlen werden sie durch eine Rohrleitung 34 abgelassen.
• Es ist wichtig, andauernd, in dem Maße wie sie entstehen, die festen Rückstände zu entfernen, die sich bilden und an der Seite 41 anhaften, damit sie durch neue zu behandelnde Materie ersetzt werden.
• Eine Maschine, die es erlaubt, diese Aufgabe zur Anwendung zu bringen und Gülle in industrieller Weise zu behandeln, wird jetzt mit Bezug auf die Figuren 2, 4 und 5 beschrieben.
• In diesen Figuren sind den Elementen, die denjenigen gleich sind oder ihnen durch ihre Funktion entsprechen, welche zuvor beschrieben worden sind, die gleichen Bezugsziffern zugewiesen.
• Die Maschine 1 weist einen Behälter oder eine Wanne 10 auf. Es handelt sich um einen hohlen Drehkörper mit vertikaler Achse ZZ', der von einem Gestell 11 getragen wird. Die Wand der Wanne 10 ist dicht und thermisch isoliert, in ähnlicher Weise wie beispielsweise der Sammelkolben einer Wasserheizung.
• Im Inneren der Wanne 10 ist rotationsgeführt um die vertikale Achse ZZ' ein Drehkörper 3 angebracht. Dieser letztere ist aus einem Mittelrohr 400 gebildet, der eine Anzahl von Hohlscheiben 40 trägt. In dem dargestellten Beispiel ist ein Stapel aus sechs Hohlscheiben vorgesehen, deren Innenräume mit dem Innenraum des Rohres 400 kommunizieren. Die Herstellung des Elementes 4 wird auf jede geeignete Weise durchgeführt. So wird jede Hohlscheibe beispielsweise aus zwei diskusförmigen Platten gebildet, die leicht beabstandet sind, und an ihrem Außenumfang miteinander verschweißt werden, wobei der wechselseitige Abstand der beiden Platten durch eine Vielzahl kleiner Stege sichergestellt werden kann. Die Platten zeigen ein Mittelloch, deren Rand mit Ringen verschweißt ist, wobei die Gesamtheit der Ringe das Rohr 400 bildet.
• Das Rohr 400 ist in geeigneten Dichtlagern drehgeführt, die am oberen und am unteren Ende des Behälters 10 angebracht sind.
• Die oberen Platten, die Bestandteil jeder Scheibe 40 sind, haben eine Außenseite (nach oben gerichtet), die horizontal liegt eben und gut glatt ist. Wie man es im folgenden sehen wird, sind dieses die Platten, die die Rolle der thermischen Austauschwände spielen, deren Aufgabe weiter oben beschrieben worden ist.
• Jede Hohlscheibe 40 ist einem Verteilerarm 50 zugeordnet, der einen Teil der Ausbreite-Vorrichtung 5 bildet.
• Jeder der Arme erstreckt sich horizontal oberhalb der Scheibe, der er zugewiesen ist. Die Gesamtheit der Arme so ist fest mit einer vertikalen Welle 57 verbunden, die sich am Rand der Anzahl der Scheiben im Inneren des Behälters 10 erstreckt. Diese Welle durchquert die Wand der Wanne, wo sie in einem Dichtlager geführt wird. Sie wird zu einer Hin- und Herbewegung angetrieben, das heißt einem Hin- und Herschwenken, um ihre eigene vertikale Achse mittels eines Kurvenscheibenmechanismus 6.
• Wie man es genauer in den Figuren 4 und 5 sieht, weist dieser Mechanismus 6 eine horizontale Kurvenscheibenplatte 60 auf, aus der ein Nockenweg 61 ausgehoben worden ist. Die Kurvenscheibe ist drehangetrieben, in einer gleichförmigen kontinuierlichen Bewegung, durch einen Elektromotor 53 um eine vertikale exzentrische Achse. Das untere Ende der Steuerwelle 57, welche die Arme 50 trägt, ist einstückig mit einem Hebel 58 ausgebildet, das mit einem Nockenfolgerelement 59 versehen ist, so wie einem kleinen Kontaktkörper, der in die Nut 61 eingreift.
• Im Laufe der Drehung der Kurvenscheibe wird der Arm 50 eine Pendelbewegung beschreiben. In der Figur 5 hat man in durchgezogenen Linien die Position des Armes 50 dargestellt, der am nächsten an der Mitte der Scheibe 40 liegt, während die Position des am weitesten vom Zentrum entfernten in unterbrochenen Linien dargestellt ist. Das freie Ende des Armes beschreibt folglich eine bogenförmige Trajektone mit ungefähr radialem Kreis.
• Die Rohrleitung 31 zum Zuliefern von Gülle verzweigt sich in eine Anzahl von Verdrängerpumpen 5, die ein konstantes und genau verteiltes Austragen von Gülle zu den Armen 50 sicherstellen können. Jede Pumpe 51 speist einen Arm 50 und folglich eine Scheibe 40. In den Figuren 2, 4 und 5 hat man mit der Bezugsziffer 31' Speiseleitungen für Gülle bezeichnet, die die Verdrängerpumpen 51 verlassen. Jede dieser Leitungen ist eine weiche Leitung, die das winkelmäßige Ausschlagen des Ausbreite-Arms 50 ermöglicht. Sie mündet in einen Kanal 52, der in den Arm 50 gebohrt und sich entlang desselben bis zu seinem freien Ende erstreckt. An diesem Ende ist eine Verteilermündung 53 vorgesehen, die nach unten gerichtet ist und mit geringem Abstand (einige Millimeter) von der oberen Seite 41 der Scheibe mündet.
• Die Anordnung 4 wird um ihre Achse ZZ' mittels eines elektrischen Motorgetriebes 45 drehangetrieben, dessen Ausgangswelle ein Ritzel 44 besitzt, das in ein Zahnrad 43 eingreift, welches die Geschwindigkeit herabsetzt, das einstöckig mit dem Rohr 40 ausgebildet ist. Die Drehung wird relativ langsam durchgeführt (beispielsweise mit 0,1 bis 1 Umdrehungen/Minute).
• In den Figuren ist der Drehsinn der Scheiben 40 und der Kurvenplatte 60 durch Pfeile F bzw. H symbolisiert. Die Pendelbewegung des Arms so ist durch Pfeile G symbolisiert.
• Unmittelbar stromaufwärts (wenn man den Verlagerungssinn der Scheibe betrachtet) des freien Endes, das die Verteilermündung 53 des Armes 50 trägt, ist ein Abstreifer 7 angeordnet. Dieser letztere ist aus einer Anzahl von elastischen geneigten Lamellen gebildet, welche von einem festen Träger gehalten sind (einstöckig mit dem Behälter 10). Die Lamellen sind entlang einer Spiralkontur angeordnet, die ungefähr der Trajektone der Mündung 5 folgt, wobei immer das Austragen der Rückstände begünstigt wird. Wie man es im folgenden sehen wird dient das Abstreiferelement 7 dazu, die festen und trockenen Rückstände von der Scheibe abzuziehen und sie nach außerhalb der Scheibe zu führen, wo sie durch Schwerkraft auf den Boden der Wanne fallen können.
• Auf einem Bereich der Scheibe, auf der gegenüberliegenden Seite gelegen (in Bezug auf die Achse der Scheibe) des Bereiches, der von dem Arm 50 überstrichen wird, ist eine Anzahl von Quetschwalzen 70 angeordnet. Dieses sind kleine zylindrische Walzen, die lose um eine horizontale Achse angebracht und radial auf der Scheibe angeordnet sind. Die Gesamtheit der Walzen ist auf einem festen Träger angebracht, das heißt fest mit dem Behälter 10. Jede Walze ist elastisch nach unten vorbelastet, derart, daß sie mit einer bestimmten Kraft an der Scheibe anliegt, was das Zerfallen und Auseinanderstreichen der Materieschicht begünstigt, die von der Scheibe übertragen wird. In dieser Hinsicht soll angemerkt werden, daß etwas nach dem Ausbreiten an der Oberfläche der Schicht weniger trockene Rauhheiten erscheinen. Es ist zweckmäßig, diese "feuchten" Gipfel abzuziehen und sie an die warme Seite der Scheibe zu kleben, um ihre Dehydrierung zu beenden.
• Am freien Ende des Armes so ist ein kleiner Besen 54 befestigt, der in Anlage gegen die Scheibe 40 unmittelbar vor der Abstreifeinrichtung 7 kommt (wenn man den Drehsinn der Scheibe beachtet)
• Etwas hinter (immer noch, wenn man den Verlagerungssinn der Scheibe betrachtet) den Abstreifelementen 7 befindet sich eine Vorrichtung 57, die dazu dient, die Blasen platzen zu lassen, die sich zum Zeitpunkt des Ablegens der Gülle auf der Scheibe bilden. Diese Blasen, wenn sie Überhand nehmen, bergen das Risiko, daß sich Schäume bilden, die über den Rand der Scheibe hinausgehen.
• Die Vorrichtung 55 besteht aus einigen feinen metallischen Drähten, die den Strahlen folgend unmittelbar oberhalb der Scheibe angeordnet sind. Die Drähte werden durch isolierende Träger gehalten und werden elektrisch (durch eine nicht dargestellte elektrische Quelle) versorgt, derart, daß sie einige 100 Volt in Bezug auf das Potential der Scheibe halten. Somit, sobald die Blasen in Kontakt mit den Drähten kommen, werden sie unmittelbar zerstäubt. Wenn die Drähte durch die Spritzer der Gülle verschmutzt sind, reicht es aus, etwas die Intensität des Stromes zu erhöhen, um sie rot glühen zu lassen und die kleinen sperrigen Rückstände zu pyrolisieren. Man bemerkt schließlich das Vorliegen einer Vorrichtung 71 zum Einspritzen von Dampf in den Mittelbereich jeder Scheibe. Es handelt sich um ein Blasmundstück, das durch geeignete Leitungen (nicht dargestellt), die von Dämpfen, die vom Kompressor kommen, ausgehen, versorgt wird. Der Dampf tritt mit großer Geschwindigkeit aus dem Blasmundstück 71 aus, wobei das Einlaufen des Dampfes in einem Bereich der Scheibe stattfindet, indem die festen Reststoffe praktisch trocken sind, unmittelbar vor ihrem Abstreifen.
• Dieses erlaubt es, das letztendliche Trocknen durch eine leichte Erhöhung der Temperatur dieses Abschnittes zu verbessern, aufgrund der Überhitzungsenergie (Konsequenz der vollständig adiabatischen Kompression).
• Mit Bezug auf die Figur 2 ist der mechanische Kompressor 2, der in dieser Figur dargestellt ist, ein mechanischer Kompressor vom bekannten Typ, mit zwei Drehkolben, die ineinander eingreifen. Die Leitung 21, auf den Raum 101 gelenkt, entsprechend dem Innenraum des Behälters 10 und außerhalb der Anzahl der Scheiben 40, erlaubt es, die Dämpfe, die in diesem Raum herrschen, zum Kompressor 2 zuzuleiten. Dieser letztere kompremiert die Dämpfe und gibt sie durch eine Leitung 22 in das Innere des Raumes 102 zurück, den Raum, der den Innenräumen des Rohres 400 und jeder der Scheiben 40 entspricht.
• Schließlich kommuniziert dieser Innenraum 102 mit dem Außenraum durch eine Leitung 150, der üblicherweise durch ein Ventil 152 verschlossen ist, bevorzugt ein Elektroventil, das dazu dient, den Raum zu spülen, wie es weiter unten erklärt werden wird.
• Diese Vorrichtung arbeitet in der folgenden Weise.
• Man nimmt an, daß der Prozeß begonnen hat und daß die Bedingungen der Temperatur und des Druckes dieselben sind wie die, die zuvor mit Bezug auf die Figur 1 beschrieben worden sind.
• Wenn die Motoren 45 und 53 laufen dreht sich der Körper 4 mit langsamer Geschwindigkeit um die vertikale Achse ZZ'. Die Gesamtheit der Arme 50 beschreibt eine Pendelbewegung um eine vertikale Achse, die der Achse der Welle 57 entspricht, wobei diese winkelmäßige Hin- und Herbewegung dieser durch den Kurvenscheibenmechanismus 6 aufgegeben wird. Die heiße Gülle kommt in jedem der Arme 50 an, mit einer konstanten Zufuhr, die hier durch die Verdrängerpumpe 51 aufgegeben ist. Diese fließfähige Gülle wird durch die Verteilerdüse 53 auf der Scheibe abgelagert. Wegen der konjungierten Verlagerungen der sich drehenden Scheibe und der Bewegung des Fegens des Besens 50 lagert sich die fließfähige Materie nach und nach und regelmäßig auf der gesamten Oberfläche der Scheibe ab, dieses in Form einer dünnen Schicht mit einer streng konstanten Dicke, wobei diese Dicke zum Beispiel 0,5 mm beträgt.
• Während eines Zyklus, das heißt während einer Drehung bei Umdrehung wird jedes Materieelement, das abgelagert ist, eine progressive Verdampfung von Wasser und anderen flüchtigen Bestandteilen erfahren, die es enthält. Diese Verdampfung ergibt sich aus dem Phänomen, das bereits mit Bezug auf die Figur 1 erklärt worden ist. Nahezu auf dem halben Wege des Zyklus wird die Materieschicht durch die Anzahl der Quetschwalzen 72 zerdrückt und eingeebnet. Die Dämpfe, die aus der Verdampfung herrühren, die zum großen Anteil Wasserdämpfe sind, werden mit einem Überdruck zum Anfangsdruck gehalten, zum Beispiel von 1 bar auf 1,4 bar mittels des Kompressors 2. Diese Dämpfe dringen in das Innere der sich drehenden Scheiben 40 und, wie es bereits weiter oben erläutert worden ist, kondensieren sich an den Wänden der Scheiben, wobei sie an diese das Äquivalent der Menge liefern, die für das Verdampfen der Dämpfe erforderlich gewesen ist. Die Kondensate, die im wesentlichen aus dem flüssigen Wasser bestehen, fließen aufgrund von Schwerkraft in einen Behälter 401, der sich an der Basis des Rohres 400 befindet. Die Drehgeschwindigkeit der Scheiben wird derart festgelegt, daß die von den Scheiben transportierte Materie ihre maximale Trockenheit erreicht hat, oder fast, wenn sie auf der Hohe der Abstreiferelemente 7 ankommt. Diese Materie wird somit dann eindeutig aus trockenen Teilchen bestehen. Diese werden von der Scheibe durch Abstreiferelemente entfernt. Die kleine Bürste 54 schleudert sie an den Rand der Scheibe. Im Hinblick darauf ist es zweckmäßig anzumerken, daß die Bürste eine unidirektionelle Wirkung hat, und sie ist nicht aktiv, wenn sie von außerhalb der Scheibe zum Zentrum verlagert wird. Einrichtungen einfacher Konzeption, in den Fähigkeiten des Fachmanns, erlauben es, sie während ihrer Rückkehrbewegung, auf das Zentrum der Scheibe hin, einzuziehen.
• Es wird verstanden, daß die trockenen Rückstände in einem geeigneten Behälter rückgewonnen werden, der an der Basis des Behälters 10 angeordnet ist. Eine Vorrichtung 70 vom bekannten Typ, zum Beispiel einer Endlosschraube, erlaubt es, diese Teilchen zu zerbröckeln und sie in Form eines relativ homogenen Puders oder von Körnern zu verteilen, im Hinblick auf ihre Verpackung, zum Beispiel ihr Einsacken.
• Wie es bereits beschrieben worden ist, erlaubt es die elektrische Vorrichtung 55 zum "Blasen platzen lassen", auf die zweckmäßigste Weise die Gülle in dem Moment fließfähig zu machen, wenn sie auf der Scheibe abgelagert wird, um eine dünne und regelmäßige Schicht zu bilden. Das Eintragen von überhitztem Dampf durch das Blasmundstück 71 am Ende des Zyklus verbessert den Trockenheitsgrad des erhaltenen Produktes.
• Man bemerkt, daß die Kontur des Weges 61 der Kurvenscheibe, die im wesentlichen die Form eines Herzens hat, derart festgelegt ist, daß die Materiedichte, das heißt die Menge an Materie, die pro Einheitsfläche abgelegt wird, an jedem Punkt der Scheibe identisch ist. Es ergibt sich daraus natürlicherweise, daß die Verlagerungsgeschwindigkeit, im radialen Sinne, der Verteilermündung 53 nach und nach verringert wird, wenn diese Mündung sich nach außen zur Scheibe hin verlagert (wo die Umlaufgeschwindigkeit der Seite der Scheibe am größten ist).
• Die Spülleitung 150 erlaubt das periodische Herausnehmen von nicht kondensierbaren Restsubstanzen, die im Innenraum 102 verbleiben. Diese Substanzen, insbesondere Kohlendioxid (CO&sub2;) bergen tatsächlich das Risiko in sich, dem thermischen Übergang der Wärme auf die Scheiben entgegenzuwirken.
• Zum Beispiel kann man eine Maschine vorsehen, die ein Anzahl von ungefähr 15 Scheiben aufweist, die übereinander gelegt sind, wobei jede einen Durchmesser in der Größenordnung von zwei Metern hat. Die Drehgeschwindigkeit der Scheiben wird in der Größenordnung von 10 bis 15 Umdrehungen pro Stunde liegen, und die Pendeldauer des Ausbreite-Arms 50 bei ungefähr zwei Sekunden. Wenn man unter den Bedingungen von Temperatur und Druck arbeitet, die weiter oben gegeben sind, wird es dann möglich, mit Hilfe einer solchen Maschine ungefähr 0,5 m³ Gülle pro Stunde zu behandeln.
• Die Maschine 1, die gerade beschrieben worden ist, ebenso wie der Kompressor 2, mit dem sie ausgestattet ist, sind in der Anlage integriert, die in der Figur 3 dargestellt ist.
• In dieser Zeichnung hat man mit der Bezugsziffer 300 die Pumpe bezeichnet, die dazu dient, die noch kalte Gülle in den Tauscher 3 zu liefern. Diese Gülle ist zuvor mechanisch gemischt worden, derart, daß sie gut homogen ist. Stromabwärts des Wärmetauschers 3 ist eine Vorrichtung 123 zum Entgasen und Entschäumen der wiedererhitzten Gülle eingerichtet. Sie hat als Funktion, übermäßige Schäume auszuschalten, die sich in der Materie als Folge ihres Wiedererhitzens erzeugen. Diese Vorrichtung, bei der man nicht richtig von Erfindung sprechen kann, kann eine an sich bekannte Vorrichtung sein. Sie wandelt die Quasigesamtheit der Blasen in Flüssigprodukt um, das sich mit der fließfähigen Materie mischt, oder in Gas. Die erzeugten Gase 310 werden über eine geeignete Rohrleitung 311 in den Raum 101 der Maschine geleitet.
• Bei dieser Anlage durchqueren die Dämpfe, die sich im Inneren des Raumes 1 freisetzen, eine Trenn-Reinigungseinrichtung 8, bevor sie den Kompressor 2 erreichen. Diese Dämpfe enthalten neben Wasserdampf Kohlendioxid (CO&sub2;), Ammoniak (NH&sub3;) ebenso wie diverse flüchtige Substanzen, insbesondere aromatische. Die Vorrichtung 8, die vom an sich bekannten Typ sein kann, führt eine physikalisch-chemische Behandlung der Dämpfe durch. Sie nimmt insbesondere die nicht kondensierbaren Produkte aus dem Dampf heraus, das heißt das Kohlendioxid, irgendwelche Restgase, einen Teil der flüchtigen Substanzen und andere Geruchssubstanzen. Im übrigen blockiert sie die Gesamtheit das Ammoniaks ab und bringt sie wieder in Form von Ammoniumsalzen, die ihren Wert bei der Stickstoffdüngung haben. Eine Wirkung der Trenn-Reinigungseinrichtung ist es gleichermaßen, in beträchtlichem Maße den Gehalt an organischen Elementen zu verringern, die verantwortlich für die DCO (Demande Chimique en Oxygène, chemische Nachfrage nach Sauerstoff) der unaufbereiteten Destillate sind.
• Die Vorrichtung liefert einen gereinigten Dampf, befreit von seinen parasitären Gasen und somit leicht in den Scheiben zu kondensieren.
• Die nicht gewünschten Gase werden durch eine Leitung 80 abgezogen und nach dem Durchlauf durch eine Behandlungsvorrichtung 81 in die Atmosphäre zurückgegeben.
• Die gereinigten Dämpfe werden durch die Kompressorvorrichtung 2 komprimiert und in den Raum 102 der Maschine eingeführt, das heißt, ins Innere der Hohlscheiben.
• Um den Prozeß einzuleiten, ist ein Dampfgenerator 9 vorgesehen, der durch einen Gasbrenner 90 erhitzt wird. Dieser Generator liefert an den Innenraum den Wasserdampf, der notwendig ist, um die Scheiben zu Beginn zu erhitzen und somit den Prozeß auf den Weg zu bringen. Selbstverständlich beendet man die Verwendung der Hilfsheizung 9, sobald der Behandlungsprozeß sich automatisch hält.
• Die flüssigen Kondensate, die aus der Maschine austreten, werden in dem Wärmetauscher 3 abgekühlt und treten aus diesem in Form eines kalten und gereinigten Wassers aus, das in Übereinstimmung mit den Umweltnormen in einen Fluß zurückgegeben werden kann.
• Bei der Anlage, die gerade beschrieben worden ist, hält die Trenn-Reinigungseinrichtung 8 im Prinzip die restlichen nicht kondensierbaren Substanzen zurück. Jedoch, trotz der in dieser Stufe getroffenen Vorkehrungen, kann es dazu kommen, daß irgendwelche dieser Restsubstanzen sich in den Scheiben sammeln und sie weniger leistungsfähig ja sogar unbetreibbar machen. Um das zu verhindern ist ein System zum zyklischen Spülen vorgesehen, mit Hilfe des Elektroventils 152'. Die Gase, die aus dem Raum 102 austreten, werden dann in den Raum 101 zurückgeschickt, was die Energieverluste beträchtlich begrenzt. Somit besteht kein Risiko, daß irgendein Rest die Kondensation im Inneren der Scheiben behindert.
• Die trockenen Rückstände, die von den Scheiben abgestreift werden, sind im allgemeinen nicht kompakt. Sie sind sehr voluminös, mit einer Dichte in der Größenordnung von 0,3. Um den Raumbedarf dieser Rückstände zu verringern und um ihre Handhabung zu vereinfachen, ist es interessant, sie entweder fein zu mahlen, um ein Pulver zu erhalten, oder sie in Körner umzuwandeln. Es ist dann einfach, das Pulver oder die Körner zu lagern, beispielsweise in Tanks oder Säcken, und sie an die Verwendungsorte zu transportieren.
• Die Figur 6 zeigt in Form von Schemablöcken eine globale Anlage, die die Anlage der Figur 3 umfaßt.
• Die Gülle, die aus der Schweineaufzucht herrührt, wird in einem Lagertank 120 gesammelt. Eine Pumpe 121 befördert vor der Behandlung die Gülle in eine Vorrichtung 122 zum mechanischen Mischen, deren Aufgabe es ist, die Homogenität und das Fließvermögen der Materie zu verbessern. Eine Pumpe 300 überführt dann die Materie bis zur Behandlungsmaschine 1, über den Tauscher 1 und den Entschäumer/Entgaser 123. Die Dämpfe erhalten eine physikalisch-chemische Vorab-Behandlung in dem Reiniger/Trenner 8, der mit zweckmäßigen chemischen Zusätzen versehen ist und Ammoniumsalze (Dünger) liefert. Nach der Geruchsentfernung in der Behandlungsvorrichtung 81 werden die unerwünschten Dämpfe in die Atmosphäre ausgestoßen, während der Wasserdampf über den Kompressor (hier nicht dargestellt) in die Maschine geschickt wird. Die Reste an wiedergewonnener trockener Gülle werden gesammelt und durch die Vorrichtung 7 in Pulverform überführt. Das Wasser, das aus der Kondensation herrührt, wird nach dem Kühlen im Tauscher 3 ausgegeben.
• Die Anlage, die gleichermaßen in Form von Schemablöcken in der Figur 7 dargestellt ist, unterscheidet sich im wesentlichen von der vorangehenden durch die Tatsache, daß es die flüssige Gülle ist - und nicht die Dämpfe der Gülle -, die einer chemischen Behandlung unterworfen werden. Die Behandlungsvorrichtung, mit 130 bezeichnet, wird zwischen die Mischvorrichtung 122 und die Pumpe 300 eingesetzt. Ihre Funktion ist im wesentlichen, aus der Gülle das Kohlendioxid und verschiedene unerwünschte Dämpfe herauszuziehen. Bei diesem Aufbau ist es notwendig, das Wasser der Kondensate zu behandeln, bevor es in die Gewässer zurückgegeben wird. Dieses wird durch eine Behandlungsvorrichtung 131 bewirkt. Die unerwünschten Gase, die aus den Behandlungsvorrichtungen 130, 131, dem Tauscher 3, dem Entgaser 123 und dem Verdampfungsraum der Maschine 1 kommen, werden von einer dazu ausgelegten Vorrichtung 125 behandelt und von Gerüchen befreit, bevor sie in die Atmosphäre gegeben werden.
• Bei der Anlage, die in der Figur 8 dargestellt ist, führt man eine biologische Behandlung der Kondensate durch. Die Gesamtheit des Prozesses, die stromaufwärts der Maschine 1 durchgeführt wird, ist identisch mit der, die durch die Einrichtung der Figur 6 realisiert wird, mit dem Unterschied, daß die unterschiedlichen ausgestoßenen Dämpfe nicht behandelt werden. Die Behandlung findet stromabwärts der Maschine 1 statt. Die Bezugsziffer 140 bezeichnet eine Vorrichtung zur biologischen Behandlung, die vom an sich bekannten Typ sein kann. Die Vorrichtung ist mit geeigneten Zusätzen ausgestattet. Sie erhält einerseits die nicht kondensierbaren Austragungen aus der Dehydriermaschine 1, Austragungen, die insbesondere Kohlendioxid und organische flüchtige Substanzen enthalten. Die Vorrichtung 140 behandelt gleichermaßen das abgekühlte Kondensat, das vom Tauscher 3 kommt, ein Kondensat, das insbesondere Wasser, Ammoniak und Substanzen, die für die DCO verantwortlich sind, enthält.
• Die Vorrichtung hat als Aufgabe, Kondensate, die nicht verunreinigt sind, zu erzeugen, die in Flüsse ausgelassen werden, und nicht verunreinigte Gase, die in die Atmosphäre ausgegeben werden können. Die Dekantierschlämme, die sich aus der biologischen Behandlung ergeben, werden über eine Rohrleitung, die mit 141 bezeichnet ist, rückgeführt, das heißt, mit der zu behandelten Gülle gemischt, damit sie dehydriert werden.
• Die Figuren 9 und 10 zeigen eine mögliche Abänderung der Einrichtung zum Ausbreiten der Materie auf den Scheiben. In diesen Figuren haben die Elemente, die unterschiedlich sind, aber gleiche Funktionen haben wie die Elemente der Ausführungsform der Figuren 4 und 5, die gleichen Bezugsziffern, mit einem "Strich" (') versehen, erhalten.
• Die Steuerung der Anzahl der Pendelarme 50' geschieht in derselben Weise wie bei der vorangehenden Ausführungsform Diese Pendelbewegung wird durch einen Kurvenscheibenmechanismus 6 gesteuert. Man wird bemerken, daß die Scheibe 40 sich im umgekehrten Sinne in Bezug auf denjenigen der Figur 5 dreht. Der Drehsinn ist durch den Pfeil F' in der Figur 10 dargestellt. Unmittelbar oberhalb der Scheibe ist eine feste Barriere 75 angeordnet. Es handelt sich um eine Stange, die die Form eines Kreisbogens hat, der im wesentlichen auf der Pendelwelle 57 des Arms 50' zentriert ist. Diese Barriere hat somit eine Richtung, die ungefähr radial ist. Sie reibt leicht an der oberen Seite der Scheibe und hat als Aufgabe, in präziser Weise die trockene Materie abzutrennen, die sich vor der Barriere befindet, von der fließfähigen Materie, die frisch zugeführt ist, welche sich hinter der Barriere befindet. Die Verteilung geschieht durch eine Mündung 53', die sich ganz am Ende des Armes 50', hinter dieser Barriere, befindet.
• Der Arm 50' ist gleichermaßen mit einem Abstreifelement 7' und mit einem kleinen Besen 54', eventuell abnehmbar, versehen. Diese befinden sich vor der Barriere 75 und sind somit dazu ausgelegt, die trockenen Reste nach außen hin zu schieben, wenn sie in dieser Zone ankommen. Man versteht, daß Mechanismen zum automatischen Auskuppeln vorgesehen sind, die das Abstreifelement 7' und den kleinen Besen 54' bei der Rückkehrbewegung des Armes zum Inneren der Scheibe hin inoperativ machen. Die Barriere erlaubt es, die Rückstände zurückzuhalten, die während der Bewegung des Armes nicht weggeschoben worden sind. Es bildet sich somit ein kleiner Haufen an Rückständen gegen die Barriere, und dieser Haufen wird während der folgenden Bewegung weggeschoben.
• Es versteht sich von selbst, daß es bei dieser Variante gleichermaßen möglich ist, die Scheiben mit einem Blasenzerstörer und einer Blasmündung auszustatten, die das Überhitzen des Produktes vor seinem Austragen sicherstellt.
• In der Variante der Figuren 9 und 10 ist ein zweiter Pendelarm 73 vorgesehen, der gleichermaßen von der Achse 57 gehalten wird und folglich von dem Kurvenscheibenmechanismus 6 angetrieben wird (Doppelpfeil J, Figur 10). Dieser Arm ist mit einem oder mehreren Quetschwalzen versehen, die auf der Scheibe rollen, um die Materieschicht während des Übergangs über die Scheibe abzuflachen und zu nivellieren.
• Man könnte, wobei man immer die Technik benutzt, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, unterschiedliche Typen an thermischen Austauschflächen ansprechen.
• Somit sind die horizontalen Scheiben besonders für die Behandlung von heterogenen, sedimentierbaren und schäumenden Produkten angepaßt, von Produkten, von denen die Gülle der Beispieltyp ist.
• Für homogene Produkte, die sich nur wenig ablagern und wenig schäumen, mit einer Konsistenz von beispielsweise einem Pfannkuchenteig, würde es möglich sein, vertikale Scheiben zu verwenden. Für grobe Produkte (vom Typ Mist, Muttererde usw.) könnte die Verwendung von zylindrischen Flächen ins Auge gefaßt werden. Schließlich könnte es für körnerartige Produkte mit geringem Wassergehalt (feuchter Sand, Granuliertes, Samen, Getreide zum Beispiel) möglich sein, rohrförmige Flächen für den Wärmeaustausch zu verwenden.
• Es ist jedoch wichtig, daß der Zustand der Flächen der thermischen Austauschwand sehr gut ist, das heißt glatt und regelmäßig.
• Es ist wichtig, sich gleichermaßen daran zu erinnern, daß die zu dehydrierende Materie in einer feinen und regelmäßigen Schicht abgelagert werden muß, um zu verhindern, daß sich in der Materie nicht kleine Bereiche mit lokalisierter Temperatur bilden, hervorgerufen insbesondere durch Phänomene der Erhitzung und thermischer Leitung in dem trockenen Rückstand. Diese Vorsichtsmaßnahme ist unerläßlich, wenn man einen perfekt trockenen Rückstand erhalten will, mit einem geringen Erzeugungpreis. Es ist zweckmäßig sich schließlich zu erinnern, daß es wichtig ist, daß die Unterschiede zwischen den Drücken einerseits und zwischen den Temperaturen andererseits, die in dem Verdampfungs- und Kondensationsraum herrschen, die am geringsten möglichen sein müssen. Versuche haben gezeigt, daß das Kompressionsverhältnis, das heißt, die mittleren Verhältnisse zwischen dem Kondensationsdruck und dem Verdampfungsdruck vorteilhaft zwischen 1,25 und 1,5 liegen. Dies erlaubt es, ein Produkt zu halten, daß zwischen 70 und 85 % trockener Materie hat.
• Den Anwendungen gemäß könnten die Verdampfungstemperaturen entweder geringer oder höher als die Temperatur von 100º sein, die für die Behandlung von Gülle ausgewählt worden ist. Tatsächlich, wie es am Anfang der Beschreibung gesagt worden ist, kann die vorliegende Technik verschiedene Anwendungen finden, ebenso auf dem landwirtschaften und landwirtschaften Nahrungsmittelgebiet als auch auf dem industriellen Gebiet. Wenn man Materien behandeln muß, die Wasser enthalten, jedoch in Form von Stücken vorliegen (zum Beispiel Fleischstücke, die aus Schlachtereien ausgeliefert werden), kann man ins Auge fassen, vor der gerade genannten Behandlung eine Vorbehandlung durchzuführen, die es erlaubt, die Materie fließfähig zu machen, wobei diese Vorbehandlung das Mischen der Stücke und ihre Mischung mit Wasser umfaßt. Man erhält so eine fließfähige Materie, die leicht in den Rohrleitungen und in den Pumpen, mit denen die Anlage ausgestattet ist, fließen kann, und in Form einer feinen Schicht auf die thermischen Austauschwände gelegt werden kann.

Claims (24)

1. Verfahren zum Extrahieren fester Rückstände, welche sich in Suspension oder in Lösung in einer fließfähigen Materie befinden, die flüchtige Substanzen enthält, und insbesondere aus wässriger Materie, dadurch gekennzeichnet, daß man die Materie zusammenhängend und in der Form einer dünnen und regelmäßigen Schicht, deren Dicke zwischen 0,2 und 2 Millimetern liegt, auf der einen (41) - "erste Seite" genannt - von zwei Seiten einer thermischen Austauschwand (40) ausbreitet, wobei diese Wand auf eine Temperatur erwärmt wird, die ausreichend ist, um das schnelle Verdampfen des Wassers und/oder der flüchtigen Bestandteile der Materie vorzunehmen, daß man kontinuierlich die festen und trockenen Rückstände entfernt, im gleichen Maße, wie sie sich auf der ersten Seite (41) bilden, durch Abschaben der letzteren, und daß man die thermische Austauschwand (40) mit Hilfe des Dampfes erwärmt, der sich aus der Verdampfung ergibt, nachdem dieser Dampf mechanisch komprimiert worden ist, dann mit der anderen Seite (42) - "zweite Seite" genannt - der Wand (40) in Kontakt gebracht worden ist, derart, daß er sich daran niederschlägt, und daß man das flüssige und heiße Kondensat austrägt, wobei die nicht kondensierbaren Substanzen vor dem Nachverdichten des Dampfes entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor ihrem Ausbreiten auf der thermischen Austauschwand die Materie durch das Kondensat vorgewärmt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Materie Gülle aus der Zucht von Tieren oder Pflanzen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gülle vor ihrem Ausbreiten einem Entschäumen und/oder einem Entgasen unterworfen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf, der sich auf der ersten Seite (41) der thermischen Austauschwand befindet, sich bei einem Druck von ungefähr 1 bar und auf einer Temperatur in der Größenordnung von iooac befindet, während sich der Dampf auf der anderen Seite auf einem Druck von ungefähr 1,4 bar und auf einer Temperatur in der Größenordnung von 110ºC befindet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur der Wand (40) erhöht, indem man die Überhitzungsenergie in der Zone, die dem Abschaben vorangeht, nutzt, um dort das Trocknen der festen Rückstände zu verbessern.

7. Maschine zum Extrahieren fester Rückstände, die sich in Suspension oder in Lösung in einer fließfähigen Materie befinden, welche flüchtige Substanzen enthält, und insbesondere aus einer wässrigen Materie, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist:

- eine thermische Austauschwand (40), welche bei zwei Räumen (101, 102) den einen von dem anderen trennt, wobei der eine davon (101) - zum Verdampfen genannt - sich auf der ersten Seite (41) befindet, während der andere (102) - zum Kondensieren genannt - sich auf der zweiten Seite (42) befindet;

- eine Vorrichtung (5) zum Ausbreiten der zu behandelnden Materie in Form einer dünnen Schicht auf der ersten Seite (41);

- Einrichtungen (2; 21, 8), die in der Lage sind: den Dampf, der in dem Verdampfungsraum (101) erzeugt wird, abzuziehen, wobei die nicht kondensierbaren Produkte beseitigt werden, ihn zu reinigen, ihn zu komprimieren und den komprimierten Dampf in den Kondensationsraum (102) einzuführen;

- Einrichtungen (7, 54), die dazu dienen, die festen und trockenen Rückstände zurückzugewinnen, die sich auf der ersten Seite (41) bilden;

- Einrichtungen (33) zum Austragen des flüssigen Kondensates, das sich in dem Kondensationsraum (102) bildet;

- Einrichtungen (150, 152), die es erlauben, aus dem Kondensationsraum (102) periodisch die nicht kondensierbaren Restgase herauszuziehen.

8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Austauschwand (40) bewegbar ist und eine zyklische Bewegung mit geschlossener Trajektone beschreibt, wobei die zu behandelnde Materie am Beginn des Zyklus auf dieser Wand abgelagert ist, während die festen Rückstände am Ende des Zyklus herausgenommen werden.

9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anzahl identischer bewegbarer Wände (40) aufweist, die synchron angetrieben werden.

10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anzahl Verdrängerpumpen (51) aufweist, von denen jede in der Lage ist, die auszubreitende Materie auf einer der bewegbaren Wände (40) zu verteilen.

11. Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Austauschwand eine der Wände einer Hohlscheibe ist, die sich um ihre Achse dreht und deren Innenraum den Kondensationsraum bildet, während der Raum außerhalb der Scheibe den Verdampfungsraum bildet.

12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anzahl koaxialer und paralleler Hohischeiben (40) aufweist, welche von einer rohrförmigen Drehwelle (400) gehalten werden, deren Innenraum mit dem Innenraum jeder der Scheiben kommuniziert, wobei diese Räume den Kondensationsraum bilden.

13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrf ärmige Welle (400) vertikal angeordnet ist und mit ihrer Basis in einem Behälter (401) mündet, welcher das flüssige Kondensat aufnimmt.

14. Maschine nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbreitevorrichtung (5) einen Pendelarm (50) aufweist.

15. Maschine nach den Ansprüchen 11 und 14 in Kombination genommen, dadurch gekennzeichnet, daß der Pendelarm (50) eine Verteilerleitung (52) für die Materie trägt, die nahe der ersten Seite (41) der Scheibe (40) mündet, welche die thermische Austauschwand bildet, und daß das Mündungsende (53) sich in einer Ebene parallel zu dieser ersten Seite (41) hin- und herbewegt, wobei es einer ungefähr radialen Richtung folgt.

16. Maschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Pendelarm (50) durch einen Kurvenscheibenmechanismus (6) angetrieben wird, der eine Ausbreitdicke der Materie über die gesamte Oberfläche der Scheibe (40) sicherstellt, die im wesentlichen konstant ist.

17. Maschine nach den Ansprüchen 12 und 14 in Kombination genommen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Scheibe (40) ein Ausbreite-Pendelarm (50) zugeordnet ist und daß die Gesamtheit dieser Arme durch einen gemeinsamen Kurvenscheibenmechamismus (6) angetrieben wird.

18. Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein festes Abstreiferelement (7) aufweist, das an der ersten Seite (41) der bewegbaren Wand (40) anliegt.

19. Maschine nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Abstreiferelement (7') aufweist, das von dem Pendelarm (50') gehalten wird.

20. Machine nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Pendelarm (50, 50') mit einem kleinen Besen (54, 54') versehen ist, der an der ersten Seite (41) der bewegbaren Wand (40) reibt.

21. Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen aufweist, die das Zerfallen und das Auseinanderstreichen der Materieschicht begünstigen können, so wie eine Anzahl Quetschwalzen (72), die an der zu dehydrierenden Materie während ihrer übertragung auf die bewegbare Wand (40) anliegen.

22. Anlage zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Maschine (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 21 aufweist und daß sie mit einem Wärmetauscher (3) ausgestattet ist, der die Materie, die in die Maschine (1) aus dem flussigen und heißen Kondensat, das daraus austritt, eintritt, wiedererhitzen kann.

23. Anlage nach Anspruch 22, die zur Behandlung von Gülle aus der Zucht von Tieren oder Pflanzen dient, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorrichtung (122) zum mechanischen Mischen, die sich stromaufwärts des Wärmetauschers (3) befindet, und eine Entgasungs- und Entschäumungsvorrichtung (123), die sich stromabwärts des letzteren befindet, aufweist.

24. Anlage nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Entgasungsraum (310) der Entgasungs- und Entschäumungsvorrichtung (123) über eine Leitung (311) mit dem Verdampfungsraum (101) kommuniziert.