EP3427937B1 - Schnecke eines pressschneckenseparators - Google Patents

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EP3427937B1
EP3427937B1 EP18181313.0A EP18181313A EP3427937B1 EP 3427937 B1 EP3427937 B1 EP 3427937B1 EP 18181313 A EP18181313 A EP 18181313A EP 3427937 B1 EP3427937 B1 EP 3427937B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
screw
reinforcing element
longitudinal axis
screw blade
blade
Prior art date
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Active
Application number
EP18181313.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3427937A1 (de
Inventor
Dietrich Eichler
Otto Roiss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Roehren und Pumpenwerk Bauer GmbH
Original Assignee
Roehren und Pumpenwerk Bauer GmbH
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Publication date
Application filed by Roehren und Pumpenwerk Bauer GmbH filed Critical Roehren und Pumpenwerk Bauer GmbH
Priority to HRP20220394TT priority Critical patent/HRP20220394T1/hr
Priority to SI201830598T priority patent/SI3427937T1/sl
Priority to PL18181313T priority patent/PL3427937T3/pl
Publication of EP3427937A1 publication Critical patent/EP3427937A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3427937B1 publication Critical patent/EP3427937B1/de
Active legal-status Critical Current
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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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/051—Stirrers characterised by their elements, materials or mechanical properties
    • B01F27/052—Stirrers with replaceable wearing elements; Wearing elements therefor

Definitions

  • the invention relates to a screw which is used in particular in press screw separators.
  • the auger has reinforcing elements on the auger flights.
  • the invention relates to a method for producing the worm.
  • Press screw separators are for example in DE 20 2012 011 864 U1 and DE 20 2012 008 077 U1 described.
  • DE 42 14 217 A1 Fig. 1 shows angular reinforcing elements, referred to herein as wear elements, on the flights of the screw of a press screw separator.
  • EP 0 034 847 A1 shows a workpiece, such as a screw conveyor, with armor plating.
  • the armor consists of profiles or profile sections made of a hard alloy.
  • the hard alloy in powder or paste form is introduced into a suitably designed mold and sintered.
  • DE 31 40 364 A1 discloses a screw conveyor, particularly for solid bowl centrifuges.
  • the conveyor screw is equipped with wear plates that are lined up seamlessly.
  • the wear plates are provided with a groove starting from their inner edge so that they can be pushed radially onto the screw flight.
  • DE 39 07 817 A1 shows a device and a method for dewatering liquid manure and sewage sludge.
  • the material to be dewatered is fed into a reducing screw.
  • the auger is sealed off from the trough, which serves as a screen, by means of a lip seal.
  • the reduction in pitch of the screw corresponds to the removal of liquid from the material to be dewatered.
  • the exemplary additive manufacturing of components made of metal shows CA 29 39 609 A1 .
  • This screw is used in particular in a press screw separator.
  • a press screw separator is, for example, in DE 20 2012 011 864 U1 and DE 20 2012 008 077 U1 described.
  • the press screw separator includes a screen.
  • the screw is arranged in the screen and is set in rotation by means of a drive.
  • the auger can also be stationary and the screen rotated.
  • a slurry for example liquid manure, municipal waste water or industrial waste water, is fed into the press screw separator.
  • the pulp is pressed out along the screw. Liquid components of the slurry pass radially outwards through the sieve and flow off.
  • a plug of solid forms at the end of the screw. This slug is usually held with an expulsion regulator.
  • the area facing the plug and the radial side of the at least one screw blade are subject to relatively high mechanical stress and corresponding wear.
  • the screw according to the invention comprises a core.
  • the soul extends along a longitudinal axis.
  • a radial direction is defined perpendicular to the longitudinal axis.
  • a circumferential direction is defined about the longitudinal axis.
  • the worm comprises at least one worm blade.
  • two or three screw blades can also be arranged on the core.
  • the at least one screw blade is wound around the core in the circumferential direction and along the longitudinal axis.
  • the worm blade can also be referred to as a worm helix.
  • a front axial side points forward with respect to the conveying direction of the screw. Opposite the front axial side is a rear axial side. The two axial sides are connected to one another via a relatively narrow radial side. The radial side is essentially perpendicular to the radial direction.
  • the radial side faces the screen; the front axial side faces the exhaust regulator.
  • the pamphlet shows DE 42 14 217 A1 angular wear elements covering the front axial side and the radial side.
  • At least one reinforcement element is used, preferably several of the reinforcement elements on each screw blade.
  • the configuration of a single reinforcement element is described in each case.
  • several of the reinforcing elements can easily be used one behind the other on a screw blade.
  • the single reinforcement member has a U-shaped cross section.
  • the reinforcing member is applied to the radial side of the screw blade so that a front leg of the U-shape abuts the front axial side and a rear leg of the U-shape abuts the rear axial side of the screw blade; the part of the reinforcement element connecting the two legs of the U-shape covers the radial side of the screw blade. Due to this U-shape, the reinforcement element is fastened in a form-fitting manner in both directions perpendicularly to the axial sides of the screw blade.
  • the U-shape basically includes all cross-sectional shapes with two opposing, connected legs, such as a C-shape or V-shape. However, it is particularly preferred that the two legs lie parallel to one another.
  • the geometric design of the worm blade and/or the pitch of the worm blade and/or the geometric design of the reinforcement element means that the reinforcement element can only be screwed onto the worm blade and not pushed in the radial direction.
  • the form-fitting connection between the reinforcement element and the screw blade with respect to the radial direction is preferably achieved in that the reinforcement element extends over a relatively large angle ⁇ .
  • This angle ⁇ is measured about the longitudinal axis and in a plane perpendicular to the longitudinal axis. If the reinforcement element extends, for example, by half a turn of the screw blade, then the angle ⁇ is 180°.
  • the angle a over which the individual reinforcement element extends, is at least 30°, preferably at least 45°, more preferably at least 60°, particularly preferably at least 90°.
  • the angle ⁇ is at least 120°, preferably at least 150°.
  • the two legs of the reinforcing element are particularly preferably designed in such a way that they do not undercut the screw blade. This is achieved, for example, by a cross section in which the two legs are parallel to one another or by a V shape. As a result, the positive connection in the radial direction is only achieved by the relatively large angle ⁇ described and not by an undercut between the reinforcing element and the screw blade.
  • the receiving area for the reinforcement element on the screw blade can have a simple geometry with flat surfaces.
  • the individual reinforcement element is preferably manufactured in one piece. "One-piece production" is to be understood as meaning that the reinforcing element is not composed of several components. Thus, the reinforcing element is preferably manufactured from the solid by machining or by archetypes. The primary forming production is preferably carried out by casting, 3D printing or sintering.
  • 3D printing includes all additive manufacturing processes, such as powder bed processes, free space processes, liquid metal processes or other layer construction processes.
  • the green part of the reinforcement element can be produced in a conventional manner or also with 3D printing.
  • a reinforcement element is preferably designed as a transition element. This transition element is first screwed onto the screw flight.
  • the transition element preferably has a tapered section, so that the area of the screw blade formed by the reinforcement elements merges into the non-reinforced area of the screw blade without an appreciable edge.
  • a reinforcement element is preferably designed as a closing element. This final element is screwed onto the screw blade last.
  • the closing element preferably comprises a stop side which bears against the end of the screw blade and reinforces the screw blade in this area.
  • At least one reinforcement element is preferably designed as an intermediate element.
  • the intermediate element is located on the screw flight between the transition element and the final element.
  • several of the intermediate elements can also be arranged between the transition element and the final element.
  • a sleeve is pushed onto the core of the worm and fastened.
  • the sleeve rests against the foremost reinforcement element (closing element) and thus prevents this reinforcement element from being twisted off or loosened in the circumferential direction.
  • All other reinforcement elements are secured against twisting off or loosening in the circumferential direction by their form-fitting contact with the reinforcement element arranged further forward.
  • the reinforcement element is preferably made of hard metal and/or hard ceramic.
  • the sintered reinforcement element consists of a ceramic hard material, such as tungsten carbide and a tough matrix of cobalt and nickel or iron.
  • the invention also includes a method for manufacturing a screw.
  • the screw is designed in particular for use in a press screw separator.
  • the screw already described is produced with the method.
  • the core is provided, with at least one screw blade on the core is arranged.
  • At least one reinforcement element is screwed onto this screw blade.
  • the reinforcement element has the described U-shaped cross section. The untwisting takes place along the longitudinal axis and in the circumferential direction.
  • the at least one reinforcement element is produced in one piece, preferably in a 3D print.
  • a green body of the reinforcement element is preferably produced first.
  • the green compact is preferably produced using 3D printing. Subsequently, the green body is sintered to form the reinforcing member.
  • the green compact is particularly preferably screwed onto the screw blade as described and only then sintered on the screw blade.
  • all the reinforcement elements used are first screwed onto the screw blade and then all the reinforcement elements are sintered together.
  • the invention also includes a press screw separator with one of the screws described or with a screw produced by a method described here.
  • the Figures 1 to 7 show a screw 1 or details of the screw 1 of a press screw separator 100.
  • the press screw separator 100 comprises a housing 101, which in figure 1 is shown partially broken.
  • a drive 102 with an electric motor and a gear is flanged to the housing 101 .
  • a cylindrical sieve 106 is located in the housing 101.
  • the worm 1 extends through the housing 101 and the sieve 106.
  • the worm 1 is connected to the drive 102, so that the worm 1 can be rotated.
  • An inlet 103 for the pulp is formed in the housing 101 at the beginning of the screw 1 . Radially outside of the screen 106 there is an outlet 105 for the liquid components of the sludge exiting through the screen 106 .
  • the worm 1 comprises a core 2 and two worm blades 3 wound around the core 2.
  • a discharge regulator 104 is located on the housing 101.
  • the core 2 has an area without a worm blade 3, which extends into this discharge regulator 104.
  • a plug from the solids in the pulp forms at the discharge regulator 104 .
  • the core 2 extends along a longitudinal axis 30 of the worm 1.
  • a radial direction 31 is defined perpendicularly to the longitudinal axis 30.
  • a circumferential direction 32 is defined around the longitudinal axis 30 .
  • the screw blades 3 are wound along the longitudinal axis 30 and in the circumferential direction 32 .
  • the pitch of the screw 1 results from the distance between the two screw blades 3, parallel to the longitudinal axis 30.
  • the two screw flights 3 each have a reinforced area which is formed by a number of reinforcing elements 4 .
  • the Figures 5 to 7 show these three different types of reinforcement elements 4.
  • Each of the figures shows a reinforcement element 4 of a screw blade 3 and the other screw blade 3.
  • Den Figures 5 to 7 it can be seen that the reinforcement elements 4 each have a U-shaped cross section. This cross section is formed by a front leg 8, a rear leg 9 and an area which connects the two legs 8, 9 to one another.
  • Each reinforcement element 4 is manufactured in one piece, for example by casting, sintering or 3D printing.
  • the screw blades 3 each comprise a front axial side 5 which faces the discharge regulator 104 , an opposite rear axial side 6 and a radial side 7 .
  • the radial side 7 of the screw blades 3 faces radially outwards and thus faces the screen 106 .
  • the front leg 8 rests against the front axial side 5 .
  • the rear leg 9 rests against the rear axial side 6 .
  • the transition area between the two legs 8 , 9 covers the radial side 7 and preferably rests on the radial side 7 .
  • the two legs 8, 9 of the U-shape are arranged parallel to one another. There are no undercuts that would hold the respective reinforcement element 4 in a form-fitting manner on the screw blade 3 with respect to the radial direction 31 .
  • the reinforcing elements 4 extend over a relatively large length along the wound screw blade 3.
  • the angle ⁇ is defined.
  • figure 3 shows a schematic view of the screw 1 in a plane perpendicular to the longitudinal axis 30 .
  • the individual reinforcement element 4 as a one-piece component, extends over the angle ⁇ .
  • the angle ⁇ is 90°.
  • Reinforcement element 4 shown designed as a transition element 15, has a tapered section 16. Through this tapered section 16, the reinforcing element 4 merges into the non-reinforced area of the screw blade 3 without an edge.
  • Reinforcement element 4 shown designed as a closing element 10, has a stop side 11.
  • This stop side 11 covers the end of the screw blade 3.
  • the stop side 11 preferably extends from the core 2 to the radial end of the screw blade 3.
  • figure 4 shows a sleeve 12 which, as shown in FIG figure 2 , onto which soul 2 is plugged.
  • the sleeve 12 has a blocking edge 13 for each of the two screw blades 3 . This blocking edge 13 rests against the closing element 10 .
  • the sleeve 12 is firmly connected to the core 2, for example via a press or transition fit. As a result, the sleeve 12 prevents the reinforcement elements 4 from twisting or loosening along the circumferential direction 32 .
  • Figures 5 to 7 also show that the front leg 8 has a first leg length 33 on its outside and the rear leg 9 has a second leg length 34 on its outside.
  • the two leg lengths 33, 34 are measured parallel to the radial direction 31.
  • the first leg length 33 is preferably greater than the second leg length 34.
  • the front axial side 5 is primarily reinforced.
  • figure 5 shows a third length 35, also parallel to the radial direction 31.
  • the first leg length 33 increases up to this third length 35, so that the front leg 8 merges into the stop side 11.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schnecke, die insbesondere in Pressschneckenseparatoren verwendet wird. Die Schnecke weist Verstärkungselemente auf den Schneckenflügeln auf. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen der Schnecke. Pressschneckenseparatoren sind beispielsweise in DE 20 2012 011 864 U1 und DE 20 2012 008 077 U1 beschrieben. DE 42 14 217 A1 zeigt winkelförmige Verstärkungselemente, hier bezeichnet als Verschleißelemente, auf den Flügeln der Schnecke eines Pressschneckenseparators.
  • EP 0 034 847 A1 zeigt ein Werkstück, beispielsweise Förderschnecke, mit einer Panzerung. Dabei besteht die Panzerung aus Profilen bzw. Profilabschnitten aus einer Hartlegierung. Zur Herstellung der Profile bzw. Profilabschnitte wird die pulver- oder pastenförmige Hartlegierung in eine entsprechend gestaltete Form eingebracht und gesintert.
  • DE 31 40 364 A1 offenbart eine Förderschnecke, insbesondere für Vollmantel-Zentrifugen. Die Förderschnecke ist im Bereich des Außenumfangs des Schneckenganges mit fugenlos aneinandergereihten Verschleißplatten bestückt. Die Verschleißplatten sind mit einer von ihrem Innenrand ausgehenden Nut zum radialen Aufschieben auf den Schneckengang versehen.
  • DE 39 07 817 A1 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entwässerung von Gülle und Klärschlämmen. Das zu entwässernde Gut wird in eine sich reduzierende Schnecke eingebracht. Die Schnecke ist mittels Lippendichtung gegenüber dem als Sieb dienenden Trog abgedichtet. Die Steigungsreduzierung der Schnecke entspricht dem Flüssigkeitsentzug des zu entwässernden Gutes.
  • Die beispielhafte additive Fertigung von Bauteilen aus Metall zeigt CA 29 39 609 A1 .
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Schnecke mit Verstärkungselementen anzugeben, wobei die Verstärkungselemente einfach herstellbar und sicher auf den Schneckenflügeln montierbar sein sollen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 6. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.
  • Somit wird die Erfindung gelöst durch eine Schnecke. Diese Schnecke wird insbesondere in einem Pressschneckenseparator verwendet. Solch ein Pressschneckenseparator ist beispielsweise in DE 20 2012 011 864 U1 und DE 20 2012 008 077 U1 beschrieben.
  • Der Pressschneckenseparator umfasst ein Sieb. In dem Sieb ist die Schnecke angeordnet und wird mittels eines Antriebs in Rotation versetzt. Alternativ hierzu kann auch die Schnecke feststehen und das Sieb in Rotation versetzt werden. Dem Pressschneckenseparator wird eine Trübe, beispielsweise Gülle, kommunale Abwässer oder industrielle Abwässer, zugeführt. Entlang der Schnecke wird die Trübe ausgepresst. Flüssige Bestandteile der Trübe treten durch das Sieb radial nach außen und fließen ab. Am Ende der Schnecke bildet sich ein Pfropfen aus Feststoff. Dieser Pfropfen wird üblicherweise mit einem Ausstoßregler gehalten. Insbesondere der dem Pfropfen zugewandte Bereich und die Radialseite des zumindest einen Schneckenflügels unterliegen einer relativ hohen mechanischen Beanspruchung und entsprechendem Verschleiß.
  • Die erfindungsgemäße Schnecke umfasst eine Seele. Die Seele erstreckt sich entlang einer Längsachse. Senkrecht zur Längsachse ist eine Radialrichtung definiert. Um die Längsachse herum ist eine Umfangsrichtung definiert.
  • Ferner umfasst die Schnecke zumindest einen Schneckenflügel. Insbesondere können auch zwei oder drei Schneckenflügel auf der Seele angeordnet werden. Der zumindest eine Schneckenflügel ist in Umfangsrichtung und entlang der Längsachse um die Seele gewunden. Der Schneckenflügel kann auch als Schneckenwendel bezeichnet werden.
  • Zur Beschreibung vorliegender Erfindung sind an dem Schneckenflügel folgende Seiten definiert: eine vordere Axialseite weist bezüglich der Förderrichtung der Schnecke nach vorne. Gegenüber der vorderen Axialseite liegt eine hintere Axialseite. Die beiden Axialseiten sind über eine relativ schmale Radialseite miteinander verbunden. Die Radialseite steht im Wesentlichen senkrecht zur Radialrichtung. Bei der Verwendung der Schnecke im Pressschneckenseparator ist die Radialseite dem Sieb zugewandt; die vordere Axialseite ist dem Ausstoßregler zugewandt.
  • Insbesondere die vordere Axialseite und die Radialseite unterliegen der relativ hohen mechanischen Beanspruchung und dem Verschleiß. Deshalb zeigt die Druckschrift DE 42 14 217 A1 winkelförmige Verschleißelemente, die die vordere Axialseite und die Radialseite abdecken.
  • Erfindungsgemäß wird zumindest ein Verstärkungselement, vorzugsweise auf jedem Schneckenflügel mehrere der Verstärkungselemente, verwendet. Der Einfachheit halber wird jeweils die Ausgestaltung eines einzelnen Verstärkungselements beschrieben. Allerdings können ohne weiteres mehrere der Verstärkungselemente hintereinander auf einem Schneckenflügel verwendet werden.
  • Das einzelne Verstärkungselement weist einen U-förmigen Querschnitt auf. Das Verstärkungselement ist auf die Radialseite des Schneckenflügels aufgebracht, sodass ein vorderer Schenkel der U-Form an der vorderen Axialseite und ein hinterer Schenkel der U-Form an der hinteren Axialseite des Schneckenflügels anliegen; der die beiden Schenkel der U-Form verbindende Anteil des Verstärkungselements überdeckt die Radialseite des Schneckenflügels. Durch diese U-Form ist das Verstärkungselement in beide Richtungen senkrecht zu den Axialseiten des Schneckenflügels formschlüssig befestigt.
  • Die U-Form umfasst grundsätzlich alle Querschnittsformen mit zwei gegenüberliegenden, verbundenen Schenkeln, so beispielsweise auch eine C-Form oder V-Form. Besonders bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die beiden Schenkel parallel zueinander liegen.
  • Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Verstärkungselement und der Schneckenflügel so ausgebildet sind, dass das Verstärkungselement auf den Schneckenflügel nur aufdrehbar und nicht in Radialrichtung aufsteckbar ist. Das Aufdrehen des Verstärkungselements erfolgt vom Ende Schneckenflügels entlang der Windung des Schneckenflügels. In dieser Ausgestaltung ist das Verstärkungselement auch bezüglich der Radialrichtung formschlüssig auf dem Schneckenflügel angeordnet.
  • Insbesondere die geometrische Ausgestaltung des Schneckenflügels und/oder die Steigung des Schneckenflügels und/oder die geometrische Ausgestaltung des Verstärkungselements führen dazu, dass das Verstärkungselement lediglich auf den Schneckenflügel aufdrehbar und nicht in Radialrichtung aufsteckbar ist.
  • Vorzugsweise wird die formschlüssige Verbindung zwischen Verstärkungselement und Schneckenflügel bezüglich der Radialrichtung dadurch erreicht, dass sich das Verstärkungselement über einen relativ großen Winkel α erstreckt. Dieser Winkel α wird um die Längsachse und in einer zur Längsachse senkrechten Ebene gemessen. Erstreckt sich das Verstärkungselement beispielsweise um eine halbe Windung des Schneckenflügels, so beträgt der Winkel α 180 °.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass der Winkel a, über den sich das einzelne Verstärkungselement erstreckt, zumindest 30°, vorzugsweise zumindest 45°, weiter vorzugsweise zumindest 60°, besonders vorzugsweise zumindest 90°, beträgt. Ferner sind auch Ausführungen möglich, bei denen der Winkel α zumindest 120°, vorzugsweise zumindest 150°, beträgt.
  • Besonders bevorzugt sind die beiden Schenkel des Verstärkungselements so ausgebildet, dass sie den Schneckenflügel nicht hinterschneiden. Dies wird beispielsweise durch einen Querschnitt erreicht, bei dem die beiden Schenkel parallel zueinander liegen oder durch eine V-Form. Dadurch wird die formschlüssige Verbindung in Radialrichtung lediglich durch den beschriebenen, relativ großen Winkel α und nicht etwa durch eine Hinterschneidung zwischen Verstärkungselement und Schneckenflügel erreicht. So kann der Aufnahmebereich für das Verstärkungselement am Schneckenflügel eine einfache Geometrie mit ebenen Flächen aufweisen.
  • Vorzugsweise wird das einzelne Verstärkungselement einteilig gefertigt. Unter "einteiliger Fertigung" ist zu verstehen, dass das Verstärkungselement nicht aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt ist. So ist das Verstärkungselement vorzugsweise durch spanende Bearbeitung aus dem Vollen oder durch Urformen gefertigt. Die urformende Fertigung erfolgt vorzugsweise durch Guss, 3D-Druck oder Sintern.
  • Der "3D-Druck" umfasst alle additiven Herstellungsverfahren, wie beispielsweise Pulverbettverfahren, Freiraumverfahren, Flüssigmetallverfahren oder andere Schichtbauverfahren. Für das Sintern kann der Grünling des Verstärkungselements auf herkömmliche Weise oder ebenfalls mit 3D-Druck hergestellt werden.
  • Vorzugsweise werden auf dem einzelnen Schneckenflügel drei unterschiedliche Verstärkungselemente angeordnet. Diese Verstärkungselemente weisen im Wesentlichen die gleichen U-förmigen Querschnitte und vorzugsweise den Winkel α auf:
    Ein Verstärkungselement ist vorzugsweise als Übergangselement ausgebildet. Dieses Übergangselement wird zuerst auf den Schneckenflügel aufgedreht. Vorzugsweise weist das Übergangselement einen verjüngten Abschnitt auf, sodass der durch die Verstärkungselemente gebildete Bereich des Schneckenflügels ohne eine nennenswerte Kante in den nicht verstärkten Bereich des Schneckenflügels übergeht.
  • Ferner ist ein Verstärkungselement vorzugsweise als Abschlusselement ausgebildet. Dieses Abschlusselement wird zuletzt auf den Schneckenflügel aufgedreht. Das Abschlusselement umfasst vorzugsweise eine Anschlagseite, die am Ende des Schneckenflügels anliegt und in diesem Bereich den Schneckenflügel verstärkt.
  • Des Weiteren ist zumindest ein Verstärkungselement vorzugsweise als Zwischenelement ausgebildet. Das Zwischenelement befindet sich auf dem Schneckenflügel zwischen dem Übergangselement und dem Abschlusselement. Insbesondere können zwischen Übergangselement und Abschlusselement auch mehrere der Zwischenelemente angeordnet werden.
  • Erfindungsgemäß ist auf die Seele der Schnecke eine Hülse aufgeschoben und befestigt. Die Hülse liegt am vordersten Verstärkungselement (Abschlusselement) an und verhindert somit ein Abdrehen bzw. Lösen dieses Verstärkungselements in Umfangsrichtung. Alle weiteren Verstärkungselemente sind durch ihre formschlüssige Anlage an dem jeweils weiter vorne angeordneten Verstärkungselement gegen ein Abdrehen bzw. Lösen in Umfangsrichtung gesichert.
  • Das Verstärkungselement wird vorzugsweise aus Hartmetall und/oder Hartkeramik gefertigt. Insbesondere das gesinterte Verstärkungselement besteht aus einem keramischen Hartstoff, wie beispielsweise Wolframcarbit und einer zähen Matrix aus Kobalt und Nickel oder Eisen.
  • Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Schnecke. Die Schnecke ist insbesondere zur Verwendung in einem Pressschneckenseparator ausgebildet. Insbesondere wird mit dem Verfahren die bereits beschriebene Schnecke hergestellt. Bei dem Verfahren erfolgt ein Bereitstellen der Seele, wobei auf der Seele zumindest ein Schneckenflügel angeordnet ist. Auf diesen Schneckenflügel wird zumindest ein Verstärkungselement aufgedreht. Das Verstärkungselement weist den beschriebenen U-förmigen Querschnitt auf. Das Aufdrehen erfolgt entlang der Längsachse und in Umfangsrichtung.
  • Die im Rahmen der erfindungsgemäßen Schnecke vorgestellten vorteilhaften Ausgestaltungen und Unteransprüche finden entsprechend vorteilhafte Anwendung auf das erfindungsgemäße Verfahren.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass das zumindest eine Verstärkungselement einteilig, vorzugsweise in einem 3D-Druck, hergestellt wird.
  • Bevorzugt wird zunächst ein Grünling des Verstärkungselements hergestellt. Der Grünling wird vorzugsweise in einem 3D-Druck hergestellt. Anschließend wird der Grünling zur Bildung des Verstärkungselements gesintert.
  • Besonders bevorzugt wird der Grünling auf den Schneckenflügel wie beschrieben aufgedreht und erst anschließend auf dem Schneckenflügel gesintert. Insbesondere werden alle verwendeten Verstärkungselemente zunächst auf den Schneckenflügel aufgedreht und anschließend alle Verstärkungselemente gemeinsam gesintert.
  • Nach dem Aufbringen der Verstärkungselemente auf den Schneckenflügel ist es möglich, die Verstärkungselemente, beispielsweise spanend, zu bearbeiten.
  • Die Erfindung umfasst ferner einen Pressschneckenseparator mit einer der beschriebenen Schnecken bzw. mit einer Schnecke, hergestellt nach einem hier beschriebenen Verfahren.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt:
    • Figur 1
    eine schematische Ansicht eines Pressschneckenseparators mit erfindungsgemäßer Schnecke gemäß dem Ausführungsbeispiel,
    Figur 2
    die erfindungsgemäße Schnecke gemäß dem Ausführungsbeispiel,
    Figur 3
    eine schematische Ansicht der Schnecke aus Figur 2 in einer zur Längsachse senkrechten Ebene,
    Figur 4
    eine Hülse der Schnecke aus Figur 2,
    Figur 5
    ein Verstärkungselement der Schnecke aus Figur 2, ausgebildet als Abschlusselement,
    Figur 6
    ein Verstärkungselement der Schnecke aus Figur 2, ausgebildet als Zwischenelement, und
    Figur 7
    ein Verstärkungselement der Schnecke aus Figur 2, ausgebildet als Übergangselement.
  • Die Figuren 1 bis 7 zeigen eine Schnecke 1 bzw. Details der Schnecke 1 eines Pressschneckenseparators 100.
  • Der Pressschneckenseparator 100 gemäß Figur 1 umfasst ein Gehäuse 101, das in Figur 1 teilweise aufgebrochen dargestellt ist. An dem Gehäuse 101 ist ein Antrieb 102 mit Elektromotor und Getriebe angeflanscht. In dem Gehäuse 101 befindet sich ein zylindrisches Sieb 106. Durch das Gehäuse 101 und das Sieb 106 erstreckt sich die Schnecke 1. Die Schnecke 1 ist mit dem Antrieb 102 verbunden, sodass die Schnecke 1 in Rotation versetzt werden kann.
  • Am Anfang der Schnecke 1 ist im Gehäuse 101 ein Zulauf 103 für die Trübe ausgebildet. Radial außerhalb des Siebes 106 befindet sich ein Ablauf 105 für die durch das Sieb 106 nach außen tretenden flüssigen Bestandteile der Trübe.
  • Die Schnecke 1 umfasst eine Seele 2 und zwei um die Seele 2 gewundene Schneckenflügel 3. Am Gehäuse 101 befindet sich ein Ausstoßregler 104. Die Seele 2 weist einen Bereich ohne Schneckenflügel 3 auf, der sich bis in diesen Ausstoßregler 104 erstreckt. Am Ausstoßregler 104 bildet sich ein Pfropfen aus dem Feststoff der Trübe.
  • Anhand der Figuren 1 bis 7 wird der Aufbau der Schnecke 1 genauer erläutert.
  • Gemäß Figur 2 erstreckt sich die Seele 2 entlang einer Längsachse 30 der Schnecke 1. Senkrecht zur Längsachse 30 ist eine Radialrichtung 31 definiert. Um die Längsachse 30 herum ist eine Umfangsrichtung 32 definiert. Entlang der Längsachse 30 und in Umfangsrichtung 32 sind die Schneckenflügel 3 gewunden. Die Steigung der Schnecke 1 ergibt sich durch den Abstand zwischen den beiden Schneckenflügeln 3, parallel zur Längsachse 30.
  • Die beiden Schneckenflügel 3 weisen jeweils einen verstärkten Bereich auf, der durch mehrere Verstärkungselemente 4 gebildet ist. Auf jedem Schneckenflügel 3 befindet sich ein Verstärkungselement 4 ausgebildet als Abschlusselement 10, ein Verstärkungselement 4 ausgebildet als Übergangselement 15 und mehrere Verstärkungselemente 4, ausgebildet als Zwischenelemente 14.
  • Die Figuren 5 bis 7 zeigen diese drei unterschiedlichen Arten von Verstärkungselementen 4. Jede der Figuren zeigt jeweils ein Verstärkungselement 4 des einen Schneckenflügels 3 und des anderen Schneckenflügels 3. Den Figuren 5 bis 7 ist zu entnehmen, dass die Verstärkungselemente 4 jeweils einen U-förmigen Querschnitt aufweisen. Dieser Querschnitt ist gebildet durch einen vorderer Schenkel 8, einen hinteren Schenkel 9 und einen Bereich, der die beiden Schenkel 8, 9 miteinander verbindet. Jedes Verstärkungselement 4 ist einteilig, beispielsweise durch Guss, Sintern oder 3D-Druck, gefertigt.
  • Die Schneckenflügel 3 umfassen jeweils eine vordere Axialseite 5, die dem Ausstoßregler 104 zugewandt ist, eine gegenüberliegende hintere Axialseite 6 und eine Radialseite 7. Die Radialseite 7 der Schneckenflügel 3 ist radial nach außen und somit dem Sieb 106 zugewandt.
  • Der vordere Schenkel 8 liegt an der vorderen Axialseite 5 an. Der hintere Schenkel 9 liegt an der hinteren Axialseite 6 an. Der Übergangsbereich zwischen den beiden Schenkeln 8, 9 überdeckt die Radialseite 7 und liegt vorzugsweise auf der Radialseite 7 auf.
  • Wie die Figuren 5 bis 7 zeigen, sind die beiden Schenkel 8, 9 der U-Form parallel zueinander angeordnet. Es sind keine Hinterschnitte vorgesehen, die das jeweilige Verstärkungselement 4 bezüglich der Radialrichtung 31 formschlüssig auf dem Schneckenflügel 3 halten würden. Um diesen Formschluss in Radialrichtung 31 zu erreichen, erstrecken sich die Verstärkungselemente 4 über eine relativ große Länge entlang den gewundenen Schneckenflügel 3. Zur Beschreibung dieser "Länge" entlang dem Schneckenflügel 3, ist der Winkel α definiert. Figur 3 zeigt hierzu eine schematische Ansicht der Schnecke 1 in einer zur Längsachse 30 senkrechten Ebene. In dieser Darstellung ist zu sehen, dass sich das einzelne Verstärkungselement 4, als einteiliges Bauteil, über den Winkel α erstreckt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel α 90°.
  • Durch die relativ große Ausgestaltung des Winkels α und den U-förmigen Querschnitt der Verstärkungselemente 4, ist es nicht möglich, die Verstärkungselemente 4 von außen, also entlang der Radialrichtung 31, auf den Schneckenflügel 3 aufzustecken. Die Verstärkungselemente 4 werden deshalb in Umfangsrichtung 32 und entlang der Längsachse 30 auf den Schneckenflügel 3 aufgedreht.
  • Das in Figur 7 gezeigte Verstärkungselement 4, ausgebildet als Übergangselement 15, weist einen verjüngten Abschnitt 16 auf. Durch diesen verjüngten Abschnitt 16 geht das Verstärkungselement 4 ohne Kante in den nicht verstärkten Bereich des Schneckenflügels 3 über.
  • Das in Figur 5 gezeigte Verstärkungselement 4, ausgebildet als Abschlusselement 10, weist eine Anschlagseite 11 auf. Diese Anschlagseite 11 überdeckt das Ende des Schneckenflügels 3. Vorzugsweise erstreckt sich die Anschlagseite 11 von der Seele 2 bis zum radialen Ende des Schneckenflügels 3.
  • Figur 4 zeigt eine Hülse 12, die gemäß der Darstellung in Figur 2, auf die Seele 2 aufgesteckt ist. Die Hülse 12 weist für die beiden Schneckenflügel 3 jeweils eine Blockierkante 13 auf. Diese Blockierkante 13 liegt am Abschlusselement 10 an. Die Hülse 12 ist mit der Seele 2 fest verbunden, beispielsweise über eine Press- oder Übergangspassung. Dadurch verhindert die Hülse 12, dass sich die Verstärkungselemente 4 entlang der Umfangsrichtung 32 abdrehen bzw. lösen.
  • Es ist auch vorgesehen, die Hülse 12 einteilig mit dem Abschlusselement 10 zu fertigen.
  • Figuren 5 bis 7 zeigen ferner, dass der vordere Schenkel 8 auf seiner Außenseite eine erste Schenkellänge 33 und der hinterer Schenkel 9 auf seiner Außenseite eine zweite Schenkellänge 34 aufweist. Die beiden Schenkellängen 33, 34 werden parallel zur Radialrichtung 31 gemessen. Vorzugsweise ist die erste Schenkellänge 33 größer als die zweite Schenkellänge 34. Dadurch wird in erster Linie die vordere Axialseite 5 verstärkt.
  • Figur 5 zeigt eine dritte Länge 35, ebenfalls parallel zur Radialrichtung 31. Zur Anschlagseite 11 hin vergrößert sich die erste Schenkellänge 33 bis zu dieser dritten Länge 35, sodass der vordere Schenkel 8 in die Anschlagseite 11 übergeht.
  • Neben der vorstehenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung wird zu deren ergänzender Offenbarung hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den Figuren Bezug genommen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schnecke
    2
    Seele
    3
    Schneckenflügel
    4
    Verstärkungselemente
    5
    vordere Axialseite
    6
    hintere Axialseite
    7
    Radialseite
    8
    vorderer Schenkel
    9
    hinterer Schenkel
    10
    Abschlusselement
    11
    Anschlagseite
    12
    Hülse
    13
    Blockierkante
    14
    Zwischenelement
    15
    Übergangselement
    16
    verjüngter Abschnitt
    30
    Längsachse
    31
    Radialrichtung
    32
    Umfangsrichtung
    33
    erste Schenkellänge
    34
    zweite Schenkellänge
    35
    dritte Länge
    100
    Pressschneckenseparator
    101
    Gehäuse
    102
    Antrieb
    103
    Zulauf
    104
    Ausstoßregler
    105
    Ablauf
    106
    Sieb

Claims (9)

  1. Schnecke (1), insbesondere eines Pressschneckenseparators (100), umfassend
    • eine Seele (2), die sich entlang einer Längsachse (30) erstreckt, wobei senkrecht zur Längsachse (30) eine Radialrichtung (31) und um die Längsachse (30) eine Umfangsrichtung (32) definiert sind,
    • zumindest einen auf der Seele (2) angeordneten und in Umfangsrichtung (32) gewundenen Schneckenflügel (3), wobei am Schneckenflügel (3) bezüglich der Längsachse (30) eine vordere Axialseite (5), eine hintere Axialseite (6) und eine Radialseite (7) definiert sind,
    • zumindest ein Verstärkungselement (4) mit U-förmigem Querschnitt, das auf der Radialseite (7) des Schneckenflügels (3) aufgebracht ist, wobei die beiden Schenkel (8, 9) der U-Form an der vorderen Axialseite (5) und der hinteren Axialseite (6) anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke weiterhin umfasst:
    • eine auf die Seele (2) aufgeschobene und befestigte Hülse (12), die am vordersten Verstärkungselement (4) anliegt, um ein Abdrehen des zumindest einen Verstärkungselements (4) in Umfangsrichtung (32) zu blockieren.
  2. Schnecke nach Anspruch 1, wobei das Verstärkungselement (4) und der Schneckenflügel (3) so ausgebildet sind, dass das Verstärkungselement (4) auf den Schneckenflügel (3) nur aufdrehbar und nicht in Radialrichtung (31) aufsteckbar ist.
  3. Schnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich das Verstärkungselement (4) über einen Winkel α erstreckt, der in einer zur Längsachse (30) senkrechten Ebene gemessen wird, wobei der Winkel α zumindest 30°, vorzugsweise zumindest 45°, weiter vorzugsweise zumindest 60°, besonders vorzugsweise zumindest 90°, beträgt.
  4. Schnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verstärkungselement (4) einteilig gefertigt ist.
  5. Schnecke nach Anspruch 4, wobei das Verstärkungselement (4) durch 3D-Druck gefertigt ist.
  6. Verfahren zum Herstellen einer Schnecke (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die folgenden Schritte:
    • Bereitstellen einer Seele (2) mit zumindest einem auf der Seele (2) angeordneten Schneckenflügel (3), wobei sich die Seele (2) entlang einer Längsachse (30) erstreckt, senkrecht zur Längsachse (30) eine Radialrichtung (31) und um die Längsachse (30) eine Umfangsrichtung (32) definiert sind, und
    • Aufdrehen zumindest eines Verstärkungselements (4) mit U-förmigem Querschnitt auf den Schneckenflügel (3), wobei das Aufdrehen entlang der Längsachse (30) und in Umfangsrichtung (32) erfolgt, und
    befestigung von einer Hülse (12) auf der Seele (2) der Schnecke (1).
  7. Verfahren zum Herstellen einer Schnecke nach Anspruch 6 , wobei das zumindest eine Verstärkungselement (4) einteilig in einem 3D-Druck hergestellt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei zunächst ein Grünling des Verstärkungselements (4), vorzugsweise in einem 3D-Druck, hergestellt wird, und anschließend der Grünling zur Bildung des Verstärkungselements gesintert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der zumindest eine Grünling auf den Schneckenflügel (3) aufgedreht wird und anschließend auf dem Schneckenflügel (3) gesintert wird.
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