EP1917440B1 - Vorrichtung zum fördern von dickstoffmaterial - Google Patents

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EP1917440B1
EP1917440B1 EP06776698A EP06776698A EP1917440B1 EP 1917440 B1 EP1917440 B1 EP 1917440B1 EP 06776698 A EP06776698 A EP 06776698A EP 06776698 A EP06776698 A EP 06776698A EP 1917440 B1 EP1917440 B1 EP 1917440B1
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EP
European Patent Office
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recited
delivery
cylinder
slide
closure member
Prior art date
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EP06776698A
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English (en)
French (fr)
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EP1917440A1 (de
Inventor
Klaus Neubrand
Klemens Finsterwalder
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Putzmeister Concrete Pumps GmbH
Original Assignee
Putzmeister Concrete Pumps GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B15/00—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/02—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being viscous or non-homogeneous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/16—Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections
    • F04B53/162—Adaptations of cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B15/00—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/02—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being viscous or non-homogeneous
    • F04B15/023—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being viscous or non-homogeneous supply of fluid to the pump by gravity through a hopper, e.g. without intake valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/14—Pistons, piston-rods or piston-rod connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/16—Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections

Definitions

  • the invention relates to a device for conveying thick material with a delivery cylinder, with an inlet side connected to the conveyor cylinder material feed space, with a discharge side connected to the delivery conveyor line, with a back through the material feed space and the delivery cylinder and herverschiebbaren delivery piston and with a on the Outlet side of the delivery cylinder or arranged in the delivery, adjustable between an open position and a blocking position blocking member.
  • a device of this type is known ( EP-B-681 672 ), which is intended for conveying thick materials with crushed metal scrap.
  • the thick materials are fed there via the material feed space of the conveyor and moved by means of the delivery piston in the delivery cylinder and pressed from this through the delivery line.
  • the blocking element ensures that the thick material is first compressed in the delivery cylinder at each stroke before it is pressed into the delivery line when the blocking element is open. With this device, the thick material is transported together with the foreign substances contained therein of scrap metal and the like solids through the conveyor tube.
  • biogenic waste which as a rule contains not only organic constituents, but also considerable foreign substances.
  • the foreign substances must be removed from the material flow.
  • the path of comminution is chosen.
  • hammer mills are used for the treatment of food waste. which are capable of crushing foreign matter, such as knife handles to a particle size of less than 10 mm.
  • Such conditioned thick materials can indeed be transported by means of a slurry pump of the type specified.
  • this has the disadvantage that the foreign substances are still contained in the material flow.
  • substrate is moved from food waste, which is fed to a fermenter, and still contains shredded plastic packaging, cans, tubes, knives, forks as foreign substances.
  • the organic substance is degraded there.
  • the comminuted foreign matter present in the sludge must still be removed if the sludge is to be used as an organic nitrogen fertilizer. Without a separation, only disposal via incineration remains.
  • the object of the invention is to improve the known apparatus for conveying thick materials in such a way that the foreign substances are separated from the material stream before the actual processing stage for the useful substances.
  • the inventive solution is based on the idea to develop a device that combines the properties of a sludge pump, a sieve and a press in itself.
  • the delivery cylinder is perforated at least over part of its cylinder jacket.
  • the device forms a press for the thick substances conveyed via the piston from the material feed space into the delivery cylinder when the blocking element is blocked.
  • the perforated cylinder jacket forms a sieve, through which the liquid materials are conveyed under the action of the pressure built up by the press to the outside in a collecting shaft.
  • the foreign substances are pressed in subsequently opened blocking member in the manner of a pump in the delivery line.
  • an advantageous embodiment of the invention provides that the perforations of the cylinder jacket are formed by a breadboard.
  • the perforations are arranged in a swept by the delivery piston when moving back and forth region of the cylinder jacket. It has proven to be advantageous if the opening cross-section of the perforations forming holes on the shell inside is smaller than on the outer shell side.
  • the cylinder jacket of the delivery cylinder expediently consists of an internally hardened material.
  • a preferred embodiment of the invention provides that in the region of the cylinder jacket, a slider is arranged, which is displaceable relative to the cylinder jacket between a closed position closing the perforations and an open position exposing the perforations.
  • the cylinder jacket is enclosed by a slide tube.
  • the slide can be moved axially relative to the cylinder jacket.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the cylinder jacket is perforated at most over half its length, while the slide has a closed lateral surface and is moved from the open to the closed position by half the cylinder jacket length.
  • the slide it is also possible for the slide to have a grid of holes and closed spaces which is complementary to the hole pattern of the cylinder jacket. In this case it is possible that the slide between the open position and the closed position in the axial direction or in the circumferential direction by half the pitch of the hole pattern relative to the cylinder jacket is displaced or rotated. This results in only a relatively small rotational or lifting movement of the slider in comparison to the embodiment with half the cylinder length.
  • a closing device which has a separate closing element, for example in the form of a stopper or a closing cone, for each perforation hole.
  • a control unit for the coupled control of drive mechanisms for the piston, the Sperrorgan- and / or the slider movement is provided.
  • the control member expediently forms a sequential control for controlling the drive units of the piston, the blocking member and the slider.
  • control unit responds to the travel signals generated by the piston triggering a closing movement of the blocking member, and / or if the control unit to output signals of a front of the blocking member in the delivery cylinder or in the delivery line arranged pressure sensor triggering an opening movement of the Locking organ responds.
  • the slider may have a controllable via the control unit drive mechanism.
  • the control unit for example, responsive to path signals of the delivery piston triggering an opening movement of the slide upon penetration of the delivery piston in the delivery cylinder, while it responds to a pressure signal of the pressure sensor triggering a closing movement of the slider when exceeding a predetermined pressure threshold.
  • a cleaning device acting on the perforation holes with compressed air or pressurized water is expediently provided. Apart from that, the clogging of the perforation holes with filter cake is reliably avoided by the fact that the cylindrical surface is automatically cleaned by the passing conveyor piston during each lifting operation.
  • the delivery line opens into a recirculated to the material feed room, preferably designed as a bioreactor return path.
  • the return path can be arranged a heating medium heating the heating.
  • a preferably meander-shaped extension section can be arranged in the return path.
  • a pipeline leading to a processing station can be connected to the outside of the perforated cylinder jacket.
  • the compressed through the perforations useful materials can be promoted via this pipeline to the processing station. This gives the pump the function of a two-phase pump.
  • the device according to the invention is particularly suitable for carrying out a method for conveying mixtures of substances with different mixing constituents, of which at least one of the mixture constituents has a predominantly viscous consistency and at least one other mixture constituent has a predominantly particle-like solid consistency.
  • the substance mixture is thereby pressed under construction of a pressure in a pressure chamber, wherein the mixture components with predominantly viscous consistency and the mixture components with predominantly particulate solid consistency are separated by the pressure built up in the pressure chamber to form different streams.
  • the separation into different streams is preferably carried out in that the mixture constituents are forced with predominantly viscous consistency under the action of pressure through relief openings in a boundary wall from the pressure chamber in a first conveying path, and that the mixture components with predominantly particulate solid consistency after opening a Barrier are urged from the pressure chamber in a second conveyor line.
  • the opening of the blocking member is expediently triggered when a predetermined pressure limit is exceeded in the pressure chamber.
  • the predominantly viscous mixture components are pressed through perforations in the wall of the cylinder with a closed movement of the piston, while the predominantly particulate solid mixture components are displaced after opening the closing member in a subsequent to the cylinder conveyor line.
  • the apparatus shown in the drawing is intended for processing and conveying of thick materials containing a liquid or pasty useful portion and solid foreign components.
  • the device includes, in the manner of a single-piston pump, a plunger-type delivery piston 12 coupled to a hydraulic piston 11 of a hydraulic cylinder 10, a material delivery space 16 which can be charged with thick material via a feed shaft 14, a delivery cylinder 20 connected on the input side to the material delivery space 16 and output side to a delivery line 18, and a delivery cylinder 20 the output side of the delivery cylinder 20 arranged slide-like locking member 22 which is displaceable transversely to the delivery cylinder between a closed and an open position.
  • the cylinder jacket 24 of the delivery cylinder 20 has formed as a perforated hole perforations 26, which open on the outside of the cylinder jacket 24 in a receiving shaft 28.
  • the material supply to the feed chute 14 takes place in the embodiment shown via a hopper 30 and a screw conveyor 32nd
  • the movements of the delivery piston 12 and the blocking member 22 are controlled via a control unit 40 coupled in the manner of a sequential control via suitable drive units.
  • the process described can be repeated several times.
  • the interposition of a bioreactor in the form of a hydrolysis step may be useful.
  • a fed back to the feed chute 14 return path 34 is used, depending on the desired length of stay may also include a meandering guided extension 36.
  • the perforated cylinder jacket 24 is enclosed by a tubular slider 38 which is displaceable relative to the cylinder jacket 24, between a closing position closing the perforations 26 and an open position which releases them.
  • the cylinder jacket is perforated about half its length, while the slider has a closed lateral surface and is moved from the open to the closed position by half a cylinder barrel length.
  • the slider 38 has a pattern of holes of the cylinder barrel complementary pattern of holes and closed spaces.
  • the slide between the open position and the closed position in the axial direction or in the circumferential direction by half a pitch of the breadboard relative to the cylinder jacket is displaced or rotated. This results in only a relatively small lifting or rotational movement of the slider 38 in comparison to the embodiment according to Fig. 2a .
  • the slider is also controlled via the control unit 40.
  • the control unit 40 forms a sequence control for controlling the drive units of the delivery piston 12, the locking member 82 and the slider 38th
  • the invention relates to a device for conveying thick material.
  • the device comprises a delivery cylinder 20, a material supply chamber 16 connected on the inlet side to the delivery cylinder 20, a delivery line 18 connected to the discharge cylinder 20, a delivery piston 12 which can be moved back and forth through the material delivery space 16 and the delivery cylinder 20 and one at the exit point of the delivery cylinder 20 or in the
  • the delivery cylinder 20 at least over a part of his Cylinder jacket 24 is perforated.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern von Dickstoffmaterial mit einem Förderzylinder, mit einem eintrittsseitig mit dem Förderzylinder verbundenen Materialaufgaberaum, mit einer austrittsseitig an den Förderzylinder angeschlossenen Förderleitung, mit einem durch den Materialaufgaberaum und den Förderzylinder hindurch hin- und herverschiebbaren Förderkolben und mit einem an der Austrittsseite des Förderzylinders oder in der Förderleistung angeordneten, zwischen einer Offenstellung und einer Sperrstellung verstellbaren Sperrorgan.
  • Siehe GB 1220773 mit dem nächsten Stand der Technik.
  • Es ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt ( EP-B-681672 ), die zum Fördern von Dickstoffen mit zerkleinertem Metallschrott bestimmt ist. Die Dickstoffe werden dort über den Materialaufgaberaum der Fördervorrichtung zugeführt und mit Hilfe des Förderkolbens in den Förderzylinder verschoben und von diesem aus durch die Förderleitung gepresst. Das Sperrorgan sorgt dafür, dass das Dickstoffmaterial bei jedem Hub zunächst im Förderzylinder verdichtet wird, bevor es bei geöffnetem Sperrorgan in die Förderleitung eingedrückt wird. Mit dieser Vorrichtung wird das Dickstoffmaterial zusammen mit den darin befindlichen Fremdstoffen aus Metallschrott und dergleichen Festkörpern durch das Förderrohr transportiert.
  • Grundsätzlich ist es möglich, mit dieser Vorrichtung auch biogene Abfälle zu transportieren, die in der Regel nicht nur organische Bestandteile, sondern auch in erheblichem Umfang Fremdstoffe enthalten. Für einen weiteren Verarbeitungsprozess müssen die Fremdstoffe aus dem Stoffstrom entfernt werden. Solange der Abfall in relativ trockener Form vorliegt, wird die Fremdstoffabtrennung meist in Handarbeit vorgenommen. Bei nassem organischem Abfall wählt man dagegen den Weg der Zerkleinerung. Zur Aufbereitung von Speiseresten werden beispielsweise Hammermühlen eingesetzt, die in der Lage sind, Fremdstoffe, wie Messergriffe auf eine Partikelgröße von kleiner 10 mm zerkleinern. Derart konditionierte Dickstoffe lassen sich zwar mit Hilfe einer Dickstoffpumpe der eingangs angegebenen Art transportieren. Dies hat allerdings den Nachteil, dass die Fremdstoffe immer noch im Stoffstrom enthalten sind. Das Problem der Stoffabtrennung wird damit nicht gelöst, sondern auf einen am Ende des Transportprozesses liegenden Verfahrensschritt verlagert. So wird beispielsweise mit Substrat von Speiseabfällen verfahren, das einem Fermenter zugeführt wird, und das noch zerkleinerte Plastikverpackungen, Dosen, Tuben, Messer, Gabeln als Fremdstoffe enthält. Im Gärrest wird dort zwar die organische Substanz abgebaut. Die im Schlamm vorhandenen zerkleinerten Fremdstoffe müssen aber noch entfernt werden, wenn der Schlamm als organischer Stickstoffdünger genutzt werden soll. Ohne eine Abtrennung bleibt nur eine Entsorgung über die Verbrennung.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung zum Fördern von Dickstoffen dahingehend zu verbessern, dass die Fremdstoffe vor der eigentlichen Verarbeitungsstufe für die Nutzstoffe aus dem Stoffstrom abgetrennt werden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Der erfindungsgemäßen Lösung liegt der Gedanke zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, die die Eigenschaften einer Dickstoffpumpe, eines Siebes und einer Presse in sich vereinigt. Um dies zu erreichen, ist bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art der Förderzylinder zumindest über einen Teil seines Zylindermantels perforiert. Die Vorrichtung bildet in diesem Fall für die über den Kolben vom Materialaufgaberaum in den Förderzylinder bei gesperrtem Sperrorgan geförderten Dickstoffe eine Presse.
  • Der perforierte Zylindermantel bildet eine Siebanlage, durch die hindurch die flüssigen Nutzstoffe unter der Einwirkung des durch die Presse aufgebauten Druckes nach außen in einen Auffangschacht gefördert werden. Die Fremdstoffe werden bei anschließend geöffnetem Sperrorgan nach Art einer Pumpe in die Förderleitung gedrückt.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Perforationen des Zylindermantels durch ein Lochraster gebildet sind. Die Perforationen sind dabei in einem vom Förderkolben beim Hin- und Herverschieben überstrichenen Bereich des Zylindermantels angeordnet. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Öffnungsquerschnitt der die Perforationen bildenden Löcher auf der Mantelinnenseite kleiner als auf der Mantelaußenseite ist. Um einen frühzeitigen Verschleiß zu vermeiden, besteht der Zylindermantel des Förderzylinders zweckmäßig aus einem innenseitig gehärteten Material.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass im Bereich des Zylindermantels ein Schieber angeordnet ist, der relativ zum Zylindermantel zwischen einer die Perforationen verschließenden Schließstellung und einer diese freilassenden Offenstellung verschiebbar ist.
  • Vorteilhafterweise ist der Zylindermantel von einem Schieberrohr umschlossen. Der Schieber kann dabei axial gegenüber dem Zylindermantel verschoben werden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht dabei vor, dass der Zylindermantel maximal über seine halbe Länge perforiert ist, während der Schieber eine geschlossene Mantelfläche aufweist und von der Offen- in die Schließstellung um die halbe Zylindermantellänge verschoben wird.
  • Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass der Schieber ein dem Lochraster des Zylindermantels komplementäres Raster aus Löchern und geschlossenen Zwischenräumen aufweist. In diesem Fall ist es möglich, dass der Schieber zwischen der Offenstellung und der Schließstellung in axialer Richtung oder in Umfangsrichtung um die halbe Teilung des Lochrasters gegenüber dem Zylindermantel verschieb- oder verdrehbar ist. Dadurch ergibt sich nur eine relativ kleine Dreh- oder Hubbewegung des Schiebers im Vergleich zu der Ausführungsvariante mit der halben Zylinderlänge.
  • Grundsätzlich ist es auch möglich, eine Schließvorrichtung zu verwenden, die für jedes Perforationsloch ein eigenes Schließorgan, beispielsweise in Form eines Stopfens oder eines Verschlusskonus aufweist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Steueraggregat zur gekoppelten Ansteuerung von Antriebsmechanismen für die Kolben-, die Sperrorgan- und/oder die Schieberbewegung vorgesehen. Um dies zu erreichen, bildet das Steuerorgan zweckmäßig eine Folgesteuerung zur Ansteuerung der Antriebsaggregate des Kolbens, des Sperrorgans und des Schiebers.
  • In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn das Steueraggregat auf durch den Kolben erzeugte Wegsignale unter Auslösung einer Schließbewegung des Sperrorgans anspricht, und/oder wenn das Steueraggregat auf Ausgangssignale eines vor dem Sperrorgan im Förderzylinder oder in der Förderleitung angeordneten Drucksensors unter Auslösung einer Öffnungsbewegung des Sperrorgans anspricht.
  • Entsprechend kann auch der Schieber einen über das Steueraggregat ansteuerbaren Antriebsmechanismus aufweisen. In diesem Fall wird das Steueraggregat beispielsweise auf Wegsignale des Förderkolbens unter Auslösung einer Öffnungsbewegung des Schiebers beim Eindringen des Förderkolbens in den Förderzylinder ansprechen, während es auf ein Drucksignal des Drucksensors unter Auslösung einer Schließbewegung des Schiebers beim Überschreiten eines vorgegebenen Druck-Schwellenwerts anspricht.
  • Um sicherzustellen, dass die Perforationslöcher stets für den Durchtritt der Nutzstoffe offen sind, ist zweckmäßig eine die Perforationslöcher mit Druckluft oder Druckwasser beaufschlagende Reinigungsvorrichtung vorgesehen. Abgesehen davon, wird das Zusetzen der Perforationslöcher mit Filterkuchen zuverlässig auch dadurch vermieden, dass die Zylinderfläche vom vorbeilaufenden Förderkolben bei jedem Hubvorgang selbsttätig gereinigt wird.
  • Der über den Kolbenvorschub einstellbare Druck, bei welchem das Sperrorgan geöffnet wird, ermöglicht es, die in einem konkreten Fall vorhandenen Partikel gezielt auszuquetschen und dadurch eine hohe Funktionssicherheit zu erhalten. Außerdem wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Förderleitung in eine zum Materialaufgaberaum zurückgeführte, vorzugsweise als Biorohrreaktor ausgebildete Rückführstrecke mündet. In der Rückführstrecke kann eine das Fördergut aufheizende Heizeinrichtung angeordnet sein. Um die Aufenthaltsdauer zu verlängern, kann in der Rückführstrecke eine vorzugsweise mäanderförmig geführte Verlängerungsstrecke angeordnet werden.
  • Außerdem kann auf der Außenseite des perforierten Zylindermantels eine Rohrleitung angeschlossen werden, die zu einer Verarbeitungsstation führt. Die durch die Perforationen ausgepressten Nutzstoffe können über diese Rohrleitung zur Verarbeitungsstation gefördert werden. Dadurch erhält die Pumpe die Funktion einer Zweiphasenpumpe.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders zur Durchführung eines Verfahrens zum Fördern von Stoffgemischen mit unterschiedlichen Mischungsbestandteilen, wovon mindestens einer der Mischungsbestandteile eine überwiegend dickflüssige Konsistenz und mindestens ein anderer Mischungsbestandteil eine überwiegend partikelartig feste Konsistenz aufweist. Erfindungsgemäß wird hierbei das Stoffgemisch unter Aufbau eines Druckes in einen Druckraum gepresst, wobei die Mischungsbestandteile mit überwiegend dickflüssiger Konsistenz und die Mischungsbestandteile mit überwiegend partikelförmig fester Konsistenz durch den im Druckraum aufgebauten Druck unter Bildung unterschiedlicher Stoffströme voneinander getrennt werden. Die Auftrennung in unterschiedliche Stoffströme erfolgt bevorzugt dadurch, dass die Mischungsbestandteile mit überwiegend dickflüssiger Konsistenz unter der Einwirkung des Druckes durch Entlastungsöffnungen in einer Begrenzungswand hindurch aus dem Druckraum in eine erste Förderstrecke gedrängt werden, und dass die Mischungsbestandteile mit überwiegend partikelförmig fester Konsistenz nach dem Öffnen eines Sperrorgans aus dem Druckraum in eine zweite Förderstrecke gedrängt werden. Die Öffnung des Sperrorgans wird dabei zweckmäßig bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckgrenzwerts im Druckraum ausgelöst. Vorteilhafterweise werden bei einer Hubbewegung des Kolbens die überwiegend dickflüssigen Mischungsbestandteile bei geschlossenem Sperrorgan durch Perforationen in der Wandung des Zylinders hindurchgepresst, während die überwiegende partikelartig festen Mischungsbestandteile nach dem Öffnen des Schließorgans in eine an den Zylinder anschließende Förderleitung verdrängt werden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1
    ein Schema einer Einkolbenpumpe zur Aufbereitung und Förderung biogener Abfälle;
    Fig. 2a bis c
    eine Seitenansicht, einen Längsschnitt und einen Querschnitt des perforierten Zylindermantels des Förderzylinders;
    Fig. 3
    eine mäanderförmig geführte Verlängerungsstrecke für den Einbau in die Rückführstrecke des Pumpenkreislaufs nach Fig. 1.
  • Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung ist zum Aufbereiten und Fördern von Dickstoffen bestimmt, die einen flüssigen oder pastösen Nutzanteil und feste Fremdanteile enthält. Die Vorrichtung enthält nach Art einer Einkolbenpumpe einen mit einem Hydraulikkolben 11 eines Hydrozylinders 10 gekoppelten plungerartigen Förderkolben 12, einen über einen Beschickungsschacht 14 mit Dickstoffmaterial beschickbaren Materialaufgaberaum 16, einen eingangsseitig an den Materialaufgaberaum 16 und ausgangsseitig an eine Förderleitung 18 angeschlossenen Förderzylinder 20, sowie ein auf der Ausgangsseite des Förderzylinders 20 angeordnetes schieberartiges Sperrorgan 22, das zwischen einer Schließ- und einer Offenstellung quer zum Förderzylinder verschiebbar ist. Der Zylindermantel 24 des Förderzylinders 20 weist als Lochraster ausgebildete Perforationen 26 auf, die auf der Außenseite des Zylindermantels 24 in einen Auffangschacht 28 münden. Die Materialzufuhr zum Beschickungsschacht 14 erfolgt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel über einen Trichter 30 und einen Schraubenförderer 32.
  • Bei einer solchen Vorrichtung gestaltet sich der Ablauf eines Pumpentaktes wie folgt:
    1. a) Zu Taktbeginn (vgl. Fig. 1) befindet sich der Förderkolben 12 in seiner in den Hydrozylinder 10 zurückgezogenen Stellung. Der Materialaufgaberaum 16 ist über den Beschickungsschacht 14 bis über den Kolbendurchmesser gefüllt, während das Sperrorgan 22 geschlossen ist.
    2. b) Sodann setzt sich der Hydraulikkolben 11 zusammen mit dem Förderkolben 12 in Richtung Sperrorgan 22 in Bewegung und schiebt das im Materialaufgaberaum befindliche Fördergut in den Förderzylinder 20. Im Förderzylinder 20 baut sich ein Druck P auf. Dadurch werden flüssige und pastöse Bestandteile durch die Perforationen 26 im Zylindermantel 24 nach außen gepresst. Gleichzeitig wird der Zylindermantel 24 auf der Innenseite vom Filterkuchen durch den vorbeibewegten Förderkolben 12 gereinigt. In der im Förderzylinder 20 verbleibenden Masse wächst der Druck bis zu einem vorgegebenen Grenzdruck PGrenz an, der produktspezifisch eingestellt werden kann. Der Grenzdruck wird beispielsweise so gewählt, dass im Fördergut befindliche Verpackungen platzen und ihren Inhalt freigeben. Die durch die Perforationen 26 gepresste Nutzstofffraktion fließt in den Auffangschacht 28 und wird von dort einer weiteren Verarbeitungsstufe zugeführt.
    3. c) Ist der Grenzdruck PGrenz erreicht, wird dieser Druck eine kurze Zeit lang gehalten.
    4. d) Sodann öffnet das Sperrorgan 22. Dabei ergibt sich ein Druckabfall, so dass sich der Förderkolben 12 in seine Endposition innerhalb des Förderzylinders 20 weiterbewegen kann. Mit dem Förderkolben 12 wird die noch im Förderzylinder 20 vorhandene Fremdfraktion in die Förderleitung 18 zur weiteren Behandlung verschoben.
    5. e) Das Sperrorgan 22 gelangt wieder in seine Schließstellung.
    6. f) Der Hydraulikkolben 11 bewegt sich zusammen mit dem Förderkolben 12 in die Ausgangslage zurück. Gleichzeitig wird der Materialaufgaberaum 16 über den Beschickungsschacht 14 neu gefüllt.
  • Die Bewegungsabläufe des Förderkolbens 12 und des Sperrorgans 22 werden über ein Steueraggregat 40 nach Art einer Folgesteuerung über geeignete Antriebsaggregate gekoppelt angesteuert.
  • Je nach Art des zu verarbeitenden Ausgangsmaterials kann der beschriebene Vorgang mehrmals wiederholt werden. Bei biogenen Stoffen kann die Zwischenschaltung eines Biorohrreaktors in Form einer Hydrolysestufe sinnvoll sein. Hierzu wird eine zum Beschickungsschacht 14 zurückgeführte Rückführstrecke 34 verwendet, die je nach der gewünschten Aufenthaltsdauer auch eine mäanderförmig geführte Verlängerungsstrecke 36 enthalten kann.
  • Wie aus den Fig. 1 und 2a zu ersehen ist, ist der perforierte Zylindermantel 24 von einem rohrförmigen Schieber 38 umschlossen, der relativ zum Zylindermantel 24, zwischen einer die Perforationen 26 verschließenden Schließstellung und einer diese frei lassenden Offenstellung verschiebbar ist. Bei dem in Fig. 2a gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Zylindermantel etwa über seine halbe Länge perforiert, während der Schieber eine geschlossene Mantelfläche aufweist und von der Offen- in die Schließstellung um eine halbe Zylindermantellänge verschoben wird.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist angedeutet, dass der Schieber 38 ein dem Lochraster des Zylindermantels komplementäres Raster aus Löchern und geschlossenen Zwischenräumen aufweist. In diesem Fall ist es möglich, dass der Schieber zwischen der Offenstellung und der Schließstellung in axialer Richtung oder in Umfangsrichtung um eine halbe Teilung des Lochrasters gegenüber dem Zylindermantel verschieb- oder verdrehbar ist. Dadurch ergibt sich eine nur relativ kleine Hub- oder Drehbewegung des Schiebers 38 im Vergleich zur Ausführungsvariante nach Fig. 2a. In Fig. 1 ist angedeutet, dass auch der Schieber über das Steueraggregat 40 angesteuert wird. Zu diesem Zweck bildet das Steueraggregat 40 eine Folgesteuerung zur Ansteuerung der Antriebsaggregate des Förderkolbens 12, des Sperrorgans 82 und des Schiebers 38.
  • Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Fördern von Dickstoffmaterial. Die Vorrichtung umfasst einen Förderzylinder 20, einen eintrittsseitig mit dem Förderzylinder 20 verbundenen Materialaufgaberaum 16, eine austrittsseitig an den Förderzylinder 20 angeschlossene Förderleitung 18, einen durch den Materialaufgaberaum 16 und den Förderzylinder 20 hindurch hin- und herverschiebbaren Förderkolben 12 und ein an der Austrittsstelle des Förderzylinders 20 oder in der Förderleitung 18 angeordnetes, zwischen einer Offenstellung und einer Sperrstellung verstellbares Sperrorgan 22. Um die in dem Dickstoffstrom enthaltenen Fremdstoffe vor der eigentlichen Verarbeitungsstufe für die Nutzstoffe aus dem Dickstoffstrom abtrennen zu können, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass der Förderzylinder 20 zumindest über einen Teil seines Zylindermantels 24 perforiert ist. Mit diesen Maßnahmen erhält man eine Vorrichtung, die die Eigenschaften einer Dickstoffpumpe, eines Siebes und einer Presse in sich vereinigt.

Claims (30)

  1. Vorrichtung zum Fördern von Stoffgemischen mit unterschiedlichen Mischungsbestandteilen, wovon mindestens einer der Mischungsbestandteile eine überwiegend dickflüssige Konsistenz und mindestens ein anderer Mischungsbestandtell eine überwiegend partikelartig feste Konsistenz aufweist, mit einem Förderzylinder (20), mit einem eintrittsseitig mit dem Förderzylinder (20) verbundenen Materialaufgaberaum (16), mit einer austrittsseitig an den Förderzylinder (20) angeschlossenen Förderleitung (18), mit einem durch den Materialaufgaberaum (16) und den Förderzylinder (20) hindurch hin- und herverschiebbaren Förderkolben (12) und mit einem an der Austrittsseite des Förderzylinders (20) oder in der Förderleitung (18) angeordneten, zwischen einer Offenstellung und einer Sperrstellung verstellbaren Sperrorgan (22), dadurch gekennzeichnet, dass der Förderzylinder (20) über einen Teil seines Zylindermantels (24) Perforationen (26) aufweist und dass er über eine auf der Außenseite des perforierten Zylindermantels angeordnete Rohrleitung mit einer Verarbeitungsstation für aus dem Stoffgemisch über die Perforationen abgetrennte Mischungsbestandteile verbunden ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderzylinder (20) auf der Außenseite des perforierten Zylindermantels mit einem Auffangschacht (28) in Verbindung steht.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforationen (26) des Zylindermantels (24) durch ein Lochraster gebildet sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforationen (26) in einem vom Förderkolben (12) beim Hin- und Herverschieben überstrichenen Bereich des Zylindermantels (24) angeordnet sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsquerschnitt der die Perforationen (26) bildenden Löcher auf der Mantelinnenseite kleiner als auf der Mantelaußenseite ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylindermantel (24) des Förderzylinders (20) aus einem innenseitig gehärteten Material besteht.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen im Bereich des Zylindermantels (24) angeordneten Schieber (38), der relativ zum Zylindermantel (24) zwischen einer die Perforationen (26) verschließenden Schließstellung und einer diese frei lassenden Offenstellung verschiebbar ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (38) den Zylindermantel (24) rohrförmig umschließt.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein Steueraggregat (40) zur gekoppelten Ansteuerung von Antriebsmechanismen für die Förderkolben-, die Sperrorgan- und/oder die Schieberbewegung.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steueraggregat (40) eine Folgesteuerung zur Ansteuerung der Antriebsaggregate des Förderkolbens (12), der Sperrorgans (22) und des Schiebers (38) aufweist
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steueraggregat (40) auf durch den Förderkolben (12) erzeugte Wegsignale unter Auslösung einer Schließbewegung des Sperrorgans (22) anspricht.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Steueraggregat (40) auf Ausgangssignale eines vor dem Sperrorgan (22) im Förderzylinder (20) oder in der Förderleitung (18) angeordneten Drucksensors (42) unter Auslösung einer Öffnungsbewegung des Sperrorgans (22) anspricht.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (38) einen über das Steueraggregat (40) ansteuerbaren Antriebsmechanismus aufweist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (38) axial gegenüber dem Zylindermantel (24) verschiebbar ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylindermantel (24) maximal über seine halbe Länge perforiert ist und der Schieber (38) eine geschlossene Mantelfläche aufweist und von der Offen- in die Schließstellung um die halbe Zylindermantellänge verschiebbar ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (38) ein dem Lochraster des Zylindermantels (24) komplementäres Raster aus Löchern und geschlossenen Zwischenräumen aufweist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (38) zwischen der Offenstellung und der Schließstellung in axialer Richtung oder in Umfangsrichtung um die halbe Rastteilung des Lochrasters gegenüber dem Zylindermantel (24) verschieb- oder verdrehbar ist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Steueraggregat (40) auf Wegsignale des Förderkolbens (12) unter Auslösung einer Öffnungsbewegung des Schiebers (38) beim Eindringen des Förderkolbens (12) in den Förderzylinder (20) anspricht.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Steueraggregat (40) auf ein Drucksignal des Drucksensors (42) unter Auslösung einer Schließbewegung des Schiebers (38) beim Überschreiten eines vorgegebenen Druck-Schwellenwertes (PGrenz) anspricht.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (38) eine relativ zum Zylindermantel (24) bewegbare Schneidkante aufweist.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Schließvorrichtung, die für jedes Perforationsloch (26) ein Schließorgan aufweist.
  22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch eine die Perforationslöcher (26) mit Druckluft oder Druckwasser beaufschlagende Reinigungsvorrichtung.
  23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderkolben eine Schneidkante aufweist.
  24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleitung (18) in eine zum Materialaufgaberaum (16) zurückgeführte, als Biorohrreaktor ausgebildete Rückführstrecke (34) mündet.
  25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass in der in der Rückführstrecke (34) eine das Fördergut aufheizende Heizeinrichtung (44) angeordnet ist.
  26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rückführstrecke (34) eine vorzugsweise mäanderförmig geführte Verlängerungsstrecke (36) angeordnet ist.
  27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenseite des perforierten Zylindermantels (24) eine Rohrleitung angeordnet ist, die zu einer Verarbeitungsstation führt.
  28. Verfahren zum Fördern von Stoffgemischen mit unterschiedlichen Mischungsbestandteilen, wovon mindestens einer der Mischungsbestandteile eine überwiegend dickflüssige Konsistenz und mindestens ein anderer Mischungsbestandteil eine überwiegend partikelartig feste Konsistenz aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch unter Aufbau eines Druckes in einen Druckraum eingepresst wird und dass die Mischungsbestandteile mit überwiegend dickflüssiger Konsistenz und die Mischungsbestandteile mit überwiegend partikelförmig fester Konsistenz durch den im Druckraum aufgebauten Druck unter Bildung unterschiedlicher Stoffströme voneinander getrennt werden, wobei die Mischungsbestandteile mit überwiegend dickflüssiger Konsistenz unter der Einwirkung des Druckes durch Entlastungsöffnungen in einer Begrenzungswand hindurch aus dem Druckraum in eine erste Förderstrecke gedrängt werden, und dass die Mischungsbestandteile mit überwiegend partikelartig fester Konsistenz nach dem Öffnen eines Sperrorgans aus dem Druckraum in eine zweite Förderstrecke gedrängt werden.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrorgan bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzdruckes im Druckraum geöffnet wird.
  30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Vorschubbewegung eines Kolbens einer Zylinder-/Kolbenanordnung die überwiegend dickflüssigen Mischungsbestandteile bei geschlossenem Sperrorgan durch Perforationen in der Wandung des Zylinders nach außen gepresst werden, und dass die überwiegend partikelförmig festen Mischungsbestandteile nach dem Öffnen des Sperrorgans in eine an den Zylinder anschließende Förderleitung verdrängt werden.
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