EP3302952A1 - Schneckenpresse - Google Patents

Schneckenpresse

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EP3302952A1
EP3302952A1 EP16715500.1A EP16715500A EP3302952A1 EP 3302952 A1 EP3302952 A1 EP 3302952A1 EP 16715500 A EP16715500 A EP 16715500A EP 3302952 A1 EP3302952 A1 EP 3302952A1
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EP
European Patent Office
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screw
openings
screw press
press according
worm shaft
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EP16715500.1A
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EP3302952B1 (de
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Torbjorn HAUGER
Terje BREINES
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B9/00—Presses specially adapted for particular purposes
    • B30B9/02—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material
    • B30B9/12—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material using pressing worms or screws co-operating with a permeable casing
    • B30B9/121—Screw constructions

Definitions

  • Such dewatering devices have been known for a long time and are used successfully, in particular in the thickening of pulp suspensions in machines for producing a fibrous web.
  • a driven screw conveyor is usually arranged within a substantially concentric cylindrical or conical, perforated sheet metal jacket or the like.
  • the radially added suspension is dehydrated in cooperation with a damming device, whereby the water can escape through the perforated metal jacket or the like, while the rejects are retained.
  • the known dewatering screws are designed as described, they are subject to particularly great wear as a result of the intensive friction between the reject and the components of the machine. Namely, there is a considerable relative movement at the same time enormous axial and radial forces between the already heavily thickened fabric and the components instead.
  • the perforation of the jacket, especially in the inlet area relatively easy to clog, which greatly dehydration. Therefore, there is an even distribution of the suspension to ensure effective pre-drainage important.
  • the object of the invention is therefore to improve the efficiency of the drainage with the least possible wear.
  • the object has been achieved in that at least one screw helix has at least one axial breakthrough.
  • pressure differences in the suspension can compensate axially along the screw shaft, whereby the screw press is applied uniformly at the inlet.
  • at least one screw flight should have several axial openings.
  • each turn of the screw helix has at least one, preferably a plurality of axial openings.
  • at least one, preferably several, in particular all axial openings should have a circular or an elongated, preferably oval cross-section. This allows a large open area of the screw helix while still providing sufficient stability.
  • the worm helix is designed as a double helix.
  • the worm shaft carries two spiral worms running around each other.
  • At least one, preferably several, in particular all, axial openings may be formed as recesses open radially outwards. This leads to a loosening of the fabric in the screen area and thus increases the drainage performance.
  • the axial openings should predominantly, preferably exclusively in the inlet opening facing half of the worm shaft are arranged.
  • the openings should also be present only in an axially relatively limited area, which is preferably outside the range of the inlet opening, in particular begins in the conveying direction immediately after the inlet opening.
  • the axial openings are present only in a region which extends axially over a maximum of 1/3, in particular at most the worm shaft and / or the maximum axially over 1, 2 m , in particular at most 1 m of the worm shaft (3) extends and / or the screw helix has a maximum of 8, preferably a maximum of 5 openings.
  • a reverse flow against the conveying direction can be effectively counteracted by the fact that the cross-sectional area of the apertures in the conveying direction tends to decrease, preferably from breakthrough to breakthrough.
  • At least a portion of, preferably all openings should extend to the worm shaft.
  • the distance between each two adjacent, axial openings in the circumferential direction is about the same size.
  • Figure 1 a schematic longitudinal section through a screw press
  • the screw press shown in FIG. 1 is used for dewatering a pulp suspension formed at least partially of waste paper, as required for producing a fibrous web.
  • the screw press has a, in a cylindrical shell. 2
  • the worm shaft 3 and / or the jacket 2 may be designed and arranged in such a conical manner that the annular gap 5 gradually narrows in the conveying direction 10.
  • the thickened suspension After passing through the annular gap 5, the thickened suspension reaches the area of the outlet opening 8.
  • the worm shaft 3 is driven by a motor 1 1, wherein a transmission, a belt o. can be switched in between.
  • the construction is particularly simple if, as shown here, the cylinder axis 12 of the jacket 2 extends horizontally.
  • the worm spiral 4 have a plurality of axially extending apertures 6. These apertures 6 allow axial pressure equalization within the
  • these axial openings 6 are oval with longitudinal extent in the circumferential direction of the screw helix 4th
  • the axial and here circular openings 6 in FIG. 1 are also arranged only in the half of the worm shaft 3 facing the inlet opening 7.
  • the area with the openings 6 connects directly to the inlet opening 7 in the conveying direction 10 and extends over a relatively short, axial portion of the screw shaft 3, which is shorter than the total length of the worm shaft 3, in particular shorter than 1 m.
  • the axial openings 6 are formed in Figure 3 from radially outwardly open recesses.
  • spiral screw 4 is designed in this example as a double helix. Of the two mutually-running helices of the screw helix 4, only one helix has axial openings 6.
  • the cross-sectional area of the apertures 6 in the conveying direction 10 from breakthrough 6 to breakthrough 6 becomes smaller.
  • the apertures 6 extend as far as the worm shaft 3, which can have a positive effect on the stability of the worm spiral 4.
  • the distance between each two adjacent axial apertures 6 in the circumferential direction is approximately the same size, and it is usually sufficient if the worm spiral 4 has only 5 openings 6 in total.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Paper (AREA)

Description

Schneckenpresse
Die Erfindung betrifft eine Schneckenpresse zum Abtrennen von Flüssigkeiten aus einer Suspension, insbesondere einer Schlamm- oder Faserstoffsuspension mit einem, in einem Gehäuse gelagerten, konischen oder zylindrischen und perforierten Mantel und wenigstens einer im Mantel rotierenden, zylindrischen oder konischen Schneckenwelle mit zumindest einer Schneckenwendel, wobei die Suspension durch einen zwischen dem Mantel und der Schneckenwelle gebildeten Ringspalt von einer Einlass- zu einer Auslassöffnung gepresst wird.
Derartige Entwässerungsvorrichtungen sind seit langer Zeit bekannt und werden mit Erfolg insbesondere bei der Eindickung von Faserstoffsuspensionen in Maschinen zur Herstellung einer Faserstoffbahn verwendet. Dabei ist in der Regel eine angetriebene Förderschnecke innerhalb eines im Wesentlichen konzentrisch zylindrischen oder konischen, gelochten Blechmantels oder dergl. angeordnet. Die radial zugegebene Suspension wird im Zusammenwirken mit einer Staueinrichtung entwässert, wobei das Wasser durch den gelochten Blechmantel oder dergl. entweichen kann, während die Rejecte zurückgehalten werden.
Die Verdichtung und Entwässerung des Rejects wird verbessert, wenn für den Blechmantel eine konische Form gewählt wird, deren Durchmesser sich in Rejectlauf chtung verkleinert, wobei selbstverständlich auch der äußere Schneckendurchmesser an diese geometrischen Verhältnisse angepasst werden kann.
Werden die bekannten Entwässerungsschnecken wie beschrieben ausgeführt, so sind sie infolge der intensiven Reibung zwischen Reject und den Bauteilen der Maschine einem besonders großen Verschleiß ausgesetzt. Es findet nämlich eine beträchtliche Relativbewegung bei gleichzeitig enormen Axial- und Radialkräften zwischen dem bereits stark eingedickten Stoff und den Bauteilen statt. Zudem kann die Perforation des Mantels vor allem im Einlaufbereich relativ leicht verstopfen, was die Entwässerung sehr beeinträchtigt. Daher ist dort eine gleichmäßige Verteilung der Suspension zur Gewährleistung einer effektiven Vorentwässerung wichtig.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Effizienz der Entwässerung bei möglichst geringem Verschleiß zu verbessern.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass wenigstens eine Schneckenwendel zumindest einen axial verlaufenden Durchbruch besitzt. Über die Durchbrüche können sich Druckunterschiede in der Suspension axial entlang der Schneckenwelle ausgleichen, wodurch die Schneckenpresse am Einlauf gleichmäßig beaufschlagt wird. Um dies umfassend zu nutzen, sollte wenigstens eine Schneckenwendel mehrere axiale Durchbrüche aufweisen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn jede Windung der Schneckenwendel mindestens einen, vorzugsweise mehrere axiale Durchbrüche besitzt. Im Interesse einer einfachen Herstellbarkeit der axialen Durchbrüche sowie einer möglichst stabilen Schneckenwendel sollte zumindest ein, vorzugsweise mehrere, insbesondere alle axialen Durchbrüche einen kreisrunden oder einen länglichen, vorzugsweise ovalen Querschnitt aufweisen. Dies ermöglicht eine große offene Fläche der Schneckenwendel bei dennoch ausreichender Stabilität.
Hinsichtlich der Anordnung und Ausgestaltung von axialen Durchbrüchen ergeben sich vielfältige Möglichkeiten, wenn die Schneckenwendel als Doppelwendel ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass die Schneckenwelle zwei umeinanderlaufende Schneckenwendel trägt. So kann es beispielsweise hierbei vorteilhaft sein, dass nur eine Schneckenwendel axiale Durchbrüche oder aber beide Schneckenwendel unterschiedlich gestaltete axiale Durchbrüche besitzen.
Sollte nur abschnittsweise eine Doppelwendel vorhanden sein, so ist es von Vorteil, wenn die Durchbrüche nicht im Bereich der Doppelwendel liegen.
Vor allem bei Schneckenwellen mit Doppelwendel können zumindest ein, vorzugsweise mehrere, insbesondere alle axialen Durchbrüche als radial nach außen offene Aussparungen ausgebildet sein. Dies führt zu einer Auflockerung des Stoffs im Siebbereich und erhöht so die Entwässerungsleistung.
Unabhängig von der Art der Durchbrüche hat es sich als optimal erwiesen, wenn 25 bis 75 %, insbesondere 35 bis 65% der senkrecht zur Schneckenwelle verlaufenden Querschnittsfläche des Durchbrüche aufweisenden Bereichs der Schneckenwendel durchbrochen sind.
Des Weiteren wurde erkannt, dass häufig die Perforation im Bereich der Einlassöffnung bei hohen Drücken am Einlass zur Verstopfung neigt. Daher sollten die axialen Durchbrüche vorwiegend, vorzugsweise ausschließlich in der zur Einlassöffnung weisenden Hälfte der Schneckenwelle angeordnet werden. Darüber hinaus steigt mit zunehmender Entfernung von der Einlassöffnung und damit auch zunehmender Verdichtung die Gefahr von RückStrömungen entgegen der Förderrichtung. Aus diesem Grund sollten die Durchbrüche auch nur in einem axial relativ begrenzten Bereich vorhanden sein, der vorzugsweise außerhalb des Bereichs der Einlassöffnung liegt, insbesondere in Förderrichtung unmittelbar nach der Einlassöffnung beginnt.
Je nach Größe, Konstruktion und Einsatz kann es daher vorteilhaft sein, wenn die axialen Durchbrüche nur in einem Bereich vorhanden sind, der sich axial maximal über 1/3, insbesondere höchstens der Schneckenwelle erstreckt und/oder der sich axial maximal über 1 ,2 m, insbesondere höchstens 1 m der Schneckenwelle (3) erstreckt und/oder die Schneckenwendel maximal 8, vorzugsweise maximal 5 Durchbrüche besitzt.
Unabhängig davon in welchem Abschnitt der Schneckenwendel Durchbrüche vorhanden sind, kann einer Rückströmung entgegen der Förderrichtung wirksam dadurch begegnet werden, dass die Querschnittsfläche der Durchbrüche in Förderrichtung tendenziell, vorzugsweise von Durchbruch zu Durchbruch abnimmt.
Im Interesse einer hohen Stabilität bei möglichst großer offener Fläche sollte zumindest ein Teil der, vorzugsweise alle Durchbrüche bis zur Schneckenwelle reichen.
Außerdem kann es ebenso von Vorteil sein, wenn der Abstand jeweils zwischen zwei benachbarten, axialen Durchbrüchen in Umfangsrichtung etwa gleichgroß ist.
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:
Figur 1 : einen schematischen Längsschnitt durch eine Schneckenpresse und
Figur 2 bis 4: einen Teilquerschnitt einer Schneckenwelle 3 mit unterschiedlich gestalteten Schneckenwendeln 4.
Die in Figur 1 gezeigte Schneckenpresse dient zur Entwässerung einer zumindest teilweise von Altpapier gebildeten Faserstoffsuspension, wie sie zur Herstellung einer Faserstoffbahn benötigt wird.
Hierzu besitzt die Schneckenpresse eine, in einem zylindrischen Mantel 2
konzentrisch angeordnete und rotierbar gelagerte Schneckenwelle 3, wobei die Suspension von den Schneckenwendeln 4 der Schneckenwelle 3 durch einen zwischen dem Mantel 2 und der Schneckenwelle 3 gebildeten Ringspalt 5 von wenigstens einer Einlass 7- zu einer Auslassöffnung 8 gepresst wird. Die Suspension wird beim Durchlaufen des Ringspaltes 5 sowohl durch die Schwerkraft als auch durch eine beim Transport stattfindende Komprimierung entwässert. Dabei läuft das Wasser durch die Sieböffnungen des Mantels 2 in einen Entwässerungskasten mit einem Ablauf 9. Dieser Entwässerungskasten sammelt das aufgefangene Wasser und wird hier beispielhaft in das den Mantel 2 umgebende Gehäuse 1 integriert.
Um die Entwässerung zu intensivieren, kann die Schneckenwelle 3 und/oder der Mantel 2 derart konisch ausgebildet und angeordnet sein, dass sich der Ringspalt 5 in Förderrichtung 10 allmählich verkleinert.
Nach dem Durchlaufen des Ringspalts 5 gelangt die eingedickte Suspension in den Bereich der Auslassöffnung 8.
Die Schneckenwelle 3 wird von einem Motor 1 1 angetrieben, wobei ein Getriebe, ein Riemen o.ä. dazwischen geschaltet sein kann.
Besonders einfach gestaltet sich die Konstruktion, wenn wie hier dargestellt, die Zylinderachse 12 des Mantels 2 horizontal verläuft.
Insbesondere bei hohen Drücken im Bereich der Einlassöffnung 7 kann es zum Verstopfen der Perforation des Mantels 2 kommen, was die Entwässerungsleistung wesentlich beeinträchtigt.
Daher besitzen die Schneckenwendel 4 mehrere axial verlaufende Durchbrüche 6. Diese Durchbrüche 6 ermöglichen einen axialen Druckausgleich innerhalb der
Suspension und wirken so lokalen Überlastungen entgegen.
Im Ergebnis kann über die Betriebszeit eine hohe Entwässerungskapazität bei möglichst geringem Einlaufdruck gewährleistet werden.
Gemäß Figur 2 sind diese axialen Durchbrüche 6 oval mit Längserstreckung in Umfangsrichtung der Schneckenwendel 4
ausgebildet, was die Belastbarkeit der Schneckenwendel 4 nur relativ gering vermindert und dennoch eine große offene Fläche bei der Schneckenwendel 4 erlaubt. Da insbesondere im Bereich der Einlassöffnung 7 mit einem Verschluss der Perforation gerechnet wird, sind die axialen und hier kreisrunden Durchbrüche 6 bei Figur 1 auch nur in der zur Einlassöffnung 7 weisenden Hälfte der Schneckenwelle 3 angeordnet.
Konkret schließt sich der Bereich mit den Durchbrüchen 6 unmittelbar an die Einlassöffnung 7 in Förderrichtung 10 an und erstreckt sich dabei über einen relativ kurzen, axialen Abschnitt der Schneckenwelle 3, der kürzer als der Gesamtlänge der Schneckenwelle 3, insbesondere kürzer als 1 m ist.
Durch die Anordnung der Durchbrüche 6 nahe der Einlassöffnung 7 besteht kaum die Gefahr einer Rückströmung von Suspension infolge starker Verdichtung derselben.
Im Gegensatz hierzu werden die axialen Durchbrüche 6 in Figur 3 von radial nach außen offene Aussparungen gebildet.
Außerdem ist die Schneckenwendel 4 in diesem Beispiel als Doppelwendel ausgeführt. Von den zwei umeinanderlaufenden Wendeln der Schneckenwendel 4 besitzt nur eine Wendel axiale Durchbrüche 6.
Zwecks Vermeidung einer Rückströmung wird die Querschnittsfläche der Durchbrüche 6 in Förderrichtung 10 von Durchbruch 6 zu Durchbruch 6 kleiner. Bei der Ausführung gemäß Figur 4 reichen die Durchbrüche 6 bis zur Schneckenwelle 3 hin, was sich positiv auf die Stabilität der Schneckenwendel 4 auswirken kann.
Unabhängig von der Art der Durchbrüche 6 ist der Abstand jeweils zwischen zwei benachbarten, axialen Durchbrüchen 6 in Umfangsrichtung etwa gleichgroß, wobei es meist genügt, wenn die Schneckenwendel 4 insgesamt nur 5 Durchbrüche 6 hat.
Im Interesse einer hohen Effizienz der Durchbrüche 6 sind bei Figur 2 35 bis 65 % der senkrecht zur Schneckenwelle 3 verlaufenden Querschnittsfläche der Schneckenwendel 4 bezogen auf den Durchbrüche 6 aufweisenden Abschnitt der Schneckenwendel 4 durchbrochen.

Claims

Patentansprüche
1 . Schneckenpresse zum Abtrennen von Flüssigkeiten aus einer Suspension,
insbesondere einer Schlamm- oder Faserstoffsuspension mit einem, in einem Gehäuse (1 ) gelagerten, konischen oder zylindrischen und perforierten Mantel (2) und wenigstens einer im Mantel (2) rotierenden, zylindrischen oder konischen Schneckenwelle (3) mit zumindest einer Schneckenwendel (4), wobei die Suspension durch einen zwischen dem Mantel (2) und der Schneckenwelle (3) gebildeten Ringspalt (5) von einer Einlass- (7) zu einer Auslassöffnung (8) gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schneckenwendel (4) zumindest einen axial verlaufenden Durchbruch (6) besitzt.
2. Schneckenpresse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schneckenwendel (4) mehrere axiale Durchbrüche (6) aufweist.
3. Schneckenpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede
Windung der Schneckenwendel (4) mindestens einen, vorzugsweise mehrere axiale Durchbrüche (6) besitzt.
4. Schneckenpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest ein, vorzugsweise mehrere, insbesondere alle axialen Durchbrüche (6) einen kreisrunden oder einen länglichen, vorzugsweise ovalen Querschnitt aufweisen.
5. Schneckenpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schneckenwendel (4) im Bereich der Durchbrüche (6) nicht als Doppelwendel ausgebildet ist.
6. Schneckenpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein, vorzugsweise mehrere, insbesondere alle axialen Durchbrüche (6) als radial nach außen offene Aussparungen ausgebildet sind.
7. Schneckenpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass 25 bis 75 %, insbesondere 35 bis 65% der senkrecht zur Schneckenwelle (3) verlaufenden Querschnittsfläche des Durchbrüche (6) aufweisenden Bereichs der Schneckenwendel (4) durchbrochen sind.
8. Schneckenpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die axialen Durchbrüche (6) vorwiegend, vorzugsweise ausschließlich in der zur Einlassöffnung (7) weisenden Hälfte der Schneckenwelle (3) angeordnet sind.
9. Schneckenpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Durchbrüche (6) nur in einem Bereich vorhanden sind, der sich axial maximal über 1/3, insbesondere höchstens der Schneckenwelle (3) erstreckt und vorzugsweise in Förderrichtung unmittelbar nach der Einlassöffnung beginnt.
10. Schneckenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Durchbrüche (6) nur in einem Bereich vorhanden sind, der sich axial maximal über 1 ,2 m, insbesondere höchstens 1 m der Schneckenwelle (3) erstreckt.
1 1 .Schneckenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Einlassöffnung (7) keine Durchbrüche (6) vorhanden sind.
12. Schneckenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenwendel (4) maximal 8, vorzugsweise maximal 5 Durchbrüche (6) besitzt.
13. Schneckenpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der, vorzugsweise alle Durchbrüche (6) bis zur Schneckenwelle (3) reichen.
14. Schneckenpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Durchbrüche (6) in Forderrrichtung (10) vorzugsweise von Durchbruch (6) zu Durchbruch (6) abnimmt.
15. Schneckenpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Abstand jeweils zwischen zwei benachbarten, axialen Durchbrüchen (6) in Umfangsrichtung etwa gleich ist.
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