JP2007000926A - 懸濁液の脱水のための押出し機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転駆動可能な懸濁液送給用のスクリュー軸と、スクリュー軸のスクリュー及び流れに関してこれに後置された可変絞り圧縮帯域を取囲むケーシングと、入口側の押出し機端部にある脱水する懸濁液のための供給口と、流れに関して圧縮帯域に後置された、他方の押出し機端部にある脱水した懸濁液のための排出口とを有する連続式懸濁液脱水用押出し機の提供。
【解決手段】ケーシングは液体を通し固形物を通さない濾過ケーシングとして形成され、スクリューなしに形成された圧縮帯域の区域の濾過ケーシングがその有効圧縮帯域長さの変更のために軸方向に移動可能であり、その際濾過ケーシングは、有効圧縮帯域長さが値ゼロに相当する、押出し機の放出のためのゼロ位置と有効圧縮帯域長さ及びそれによって得られる圧縮帯域の圧縮圧力が所望の使用値に相当する使用位置との間で調整可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は回転駆動可能な懸濁液送給用のスクリュー軸と、スクリュー軸のスクリュー及び流れに関してこれに後置された可変絞り圧縮帯域を取り囲むケーシングと、入口側の押出し機端部にある脱水する懸濁液のための供給口と、流れに関して圧縮帯域に後置された、他方の押出し機端部にある脱水した懸濁液のための排出口とを有する連続式懸濁液脱水用押出し機に関する。

押出し機は種々の構造が知られており、様々な懸濁液（廃棄物、捕集物、スラッジ、繊維材料）の脱水のために使用される。その場合脱水される懸濁液は注入筒（注入口）を経て回転するスクリューへ送られ、ここから押出し機出口（排出口）へ搬送される。押出し機ではいわゆる圧縮帯域で絞りが行われるから、この絞りの抵抗に打ち勝つために、スクリューは懸濁液の中で圧力を上昇しなければならない。圧力上昇の結果、懸濁液が脱水される。

幾つかの押出し機で絞りは能動（制御可能／調整可能）要素によって行われる。能動要素として機械、空気又は液圧操作式プレート、円錐体又は薄板が使用され、その際脱出が起動される圧力は他のパラメータ（懸濁液の種類、最終乾燥物含量）に応じて調整することができる。

ストレーナバスケット（濾過ケーシング）によって取囲まれたスクリューを有する別の押出し機では、別の絞り手段（受動絞り）としてスクリューの端部に接続する、同じくストレーナバスケット（濾過ケーシング）によって取囲まれた、但し螺旋又はスクリューなしの圧縮帯域を排出口の手前に挿置ることが知られている。この圧縮帯域は次の効果を有する。

ａ）ストレーナバスケット（濾過ケーシング）及びスクリュー軸で材料が摩擦することによって圧縮圧力が高められる（ブレーキスクリュー）。
ｂ）高圧帯の滞留時間が延長され、それによって最終乾燥物含量が高められる。

圧縮帯域の長さは押出し機の使用挙動（駆動出力、最終乾燥物含量）にとって重要である。周知のように固定的なストレーナバスケット（濾過ケーシング）長さの場合は、圧縮帯域の長さはスクリュー軸上の螺旋の数できまり、経験により又は始動の時に確定される。この場合圧縮帯域の長さは使用中に変更不能である。このことから次の重要な欠点が出てくる。

ａ）圧縮帯域の絞り効果又は圧力損失は懸濁液の性格（摩擦挙動、せん断強さ）に関係し、調節することができない。変動する懸濁液挙動においては、これが操作上の問題を生じることがある。摩擦損失があまりに高ければ、駆動出力と軸方向力が許容限度を超えて上昇する恐れがある。摩擦があまりに小さければ、圧縮帯域の長さが十分な圧力上昇のために場合によっては十分でない。そのため十分な乾燥物含量が得られない。経験が示したところでは、能動絞り部材による短すぎる圧縮帯域の補償は条件付きでしか可能でない。

ｂ）押出し機を停止する時に、圧縮帯域を空にすることができない。懸濁液が乾いて、再始動の時に不当に高い負荷（トルク、軸方向力）が生じることがある。

ｃ）たいていのスラッジは押出し機に装入する前に状態調節（凝結処理）しなければならない。凝結処理してないスラッジがごく短時間でも押出し機に入り込むと、このスラッジは圧縮帯域にあるスラッジの栓をもはや押し出すことができない。押出し機が「詰まる」。

ｄ）懸濁液の脱水挙動とせん断強さに応じて圧縮帯域のストレーナバスケット（濾過ケーシング）に直接に薄い比較的乾いた不透水性の膜が形成され、水分の多い懸濁液はこの膜の上を滑り去る。押出し機の機能が大幅に阻害される可能性がある。この膜の除去は多大の費用を掛けてのみ可能である。

そこで本発明の根底にあるのは、上述の欠点を回避すると共に大きな脱水効率のもとで、夫々の使用上の要求への絞り作用の適応及び押出し機の容易な放出と清掃を可能にするように、上位概念に挙げた種類の押出し機を簡単な処置で改良する課題である。

提起された課題の解決のために、上位概念に挙げた種類の押出し機は本発明に基づき請求項１の特徴に挙げた特徴を有する。

圧縮帯域の区域で軸方向に移動可能なストレーナバスケット（濾過ケーシング）という本発明に基づく処置によって、高い効率の圧縮帯域の絞り作用を簡単に、即ち押出し機の大きな変更なしに、迅速に必要な使用条件に適応させることができる。この使用条件は懸濁液の性格、例えばその摩擦挙動及びせん断強さに関係する。この適応は極めて迅速に行うことができる。こうして懸濁液の性質が可変であっても常に最適の脱水成績と十分な乾燥物含量が得られる。またこれによって信頼性が高められ、詰まりによる機械の損傷の危険が減少する。更に移動可能であるため（ゼロ位置まで）、押出し機をたやすく完全に空にすることができ、圧縮帯域のストレーナバスケット（濾過ケーシング）から沈着した膜を定期的に除去することができる。このことは乾いた懸濁液成分の除去のため、また再始動の時の不当に高い機械負荷の回避のために重要である。

ストレーナバスケット（濾過ケーシング）の移動可能性の大きさに関する請求項２ないし４の処置は、実際に通常みられる使用上の要求及び圧縮帯域の必要な絞り作用に対して十分である。

請求項５の別の構成は夫々の使用上の要求に対する圧縮帯域の長さの特に正確な、連続的な適応を可能にする。しかし多くの用途では請求項６による段階的な移動可能性で十分である。

請求項７及び８の特徴によれば簡単な処置により、圧縮帯域の長さの変更の時に供給側のストレーナバスケット（濾過ケーシング）部分が不変であるようにすることができる。押出し機の全長も不変であることができる。全ストレーナバスケット（濾過ケーシング）が移動可能な場合はそうではない。

請求項９ないし１１の好適な特徴は極めて有利である。なぜならこれによって圧縮帯域の長さが夫々の使用条件に常に最適に適応させられることが自動的に達成されるからである。駆動出力−又はトルク−及び／又は軸方向力があまりに大幅に増加するならば、これは現れる軸方向力があまりに大きくならないように、排出側のストレーナバスケット（濾過ケーシング）部分の移動により圧縮帯域の長さを減少しなければならないという指示である（例えば危険な詰まりに基づき）。これに対して駆動出力があまりに小さくなるならば、これは十分な脱水が行われるように、排出側のストレーナバスケット（濾過ケーシング）部分の移動により圧縮帯域の長さを増加しなければならないという指示である。可変の懸濁液の性質に基づき使用中に可変の駆動出力が現れる。それによって圧縮帯域の長さを時変最適化することができる。そして最後にストレーナバスケット（濾過ケーシング）又はストレーナバスケット（濾過ケーシング）部分がゼロ位置に逆行することによって、効果的な押出し機の放出又は自動清掃が保証される。

請求項１２の処置は、実際値が目標値を上回るか下回るかに応じて調整手段を一方又は他方の方向に操作することにより、簡単な装置技術的改良を可能にする。

請求項１３の改良は、不安定な操作が生じないために好都合である。圧縮帯域の迅速な延長（絞りの増加のために）のつど、スクリューの螺旋の前に空洞が発生し、トルク（駆動出力）又は軸方向力の低下をもたらす。制御器が十分な慣性を持たなければ、不安定な又は不正な制御動作が生じ、その場合圧縮帯域が一時的に著しく過度に拡大される。圧縮帯域の延長のつどさし当り新しい平衡状態に到達するのを待つことによって、制御動作が安定化される。

請求項１４ないし１６の構成によって効果的かつ的確な自動清掃を得ることができる。

別の構成として請求項１７ないし１９によれば、圧縮帯域の調整が手動操作なしで自動的に行われるように、排出側のストレーナバスケット（濾過ケーシング）部分の調整のための適当な駆動装置が設けられる。

請求項２０及び２１による実際的な構成は、排出側のストレーナバスケット（濾過ケーシング）部分の確実正確でエネルギー節約的な移動を許容する。

原則として圧縮帯域の内部は完全に空であってよい。しかしたいていの懸濁液に対して請求項２２により適当な圧縮帯域心材を設けることが好ましい。

次に図に示した実施例について発明を詳しく説明する。

押出し機１０は左側又は供給側の区域にスクリュー１４を担持するスクリュー軸１２を有する。スクリュー軸１２は軸受１６及び１８に回転可能に支承され、電動駆動装置３０と連結されている。押出し機１０はスクリュー軸１２の供給側の端部区域に、矢印方向Ａへ供給される脱水する懸濁液のための上側供給口２０を有する。押出し機１０はスクリュー軸１２の右側又は排出側の、スクリューがない区域に矢印方向Ｂへ排出される、脱水された懸濁液のための下側排出口２２を有する。また押出し機１０の最も低い区域に液体出口２４が設けられ、懸濁液から除去された液体がここから矢印方向Ｃへ下へ流出することができる。

スクリュー軸１２及びそのスクリュー１４はこれと同心の濾過ケーシング又はストレーナバスケットによって取囲まれる。濾過ケーシング又はストレーナバスケットは脱水される懸濁液のための環状通路を外側から画定する。この濾過ケーシング又はストレーナバスケットは懸濁液の固形物分を引き留め、液体は通す。濾過ケーシング又はストレーナバスケット）はこの場合不動の供給側ストレーナバスケット（濾過ケーシング）部分３２とこれの上で縦移動可能な、これと同心の排出側ストレーナバスケット（濾過ケーシング）部分３４からなる。後者はスクリュー軸１２のスクリューなしの圧縮帯域２８を多かれ少なかれ広く取囲む。排出側のストレーナバスケット（濾過ケーシング）部分３４が右へ移動されればされるほど、圧縮帯域２８の絞り効果がそれだけ大きい。

排出側ストレーナバスケット（濾過ケーシング）部分３４は軸方向移動のための駆動装置３６と連結されている。駆動装置３６はこの場合液圧式ピストン・シリンダユニットとして形成されている。このユニットは制御回路の制御素子３８を介して電動駆動装置３０と連結されている。制御回路は入力信号として例えば電動駆動装置の瞬時動力を得る。電動駆動装置の動力が所定の目標値に対して上昇又は低下するときは、不変の脱水成績及び機械をいたわることを目ざして圧縮帯域２８の絞り効果を適宜低下又は増加するために、排出側ストレーナバスケット（濾過ケーシング）部分３４が左又は右へ移動される。

制御素子３８は駆動装置３６を介して、移動可能なストレーナバスケット（濾過ケーシング）部分３４を−例えば押出し機を停止する時−ゼロ位置まで（図面で左へ）移動することができる。この位置で押出し機の完全な放出を問題なく行うことができる。また制御素子３８は、自動清掃と詰まりの回避のために押出し機の使用中もこのゼロ位置に到達させることができる。

本発明の一実施例を示す説明図である。

Claims (22)

1. 回転駆動可能な懸濁液送給用のスクリュー軸（１２）と、スクリュー軸のスクリュー（１４）及び流れに関してこれに後置され、スクリューなしに形成された可変絞り圧縮帯域を取囲むケーシングと、押出し機の入口側端部にある脱水する懸濁液のための供給口（２０）と、流れに関して圧縮帯域に後置された、押出し機の他端部にある脱水した懸濁液のための排出口（２２）とを有し、スクリュー軸のある区域におけるケーシングは液体を通し固形物を通さないストレーナバスケット（３２、３４）として形成され、圧縮帯域（２８）の区域においてはストレーナバスケットが軸方向に移動可能である連続式懸濁液脱水用押出し機において、ケーシングが圧縮帯域（２８）の区域においても、液体を通し、固形物を通さないストレーナバスケット（３２、３４）として形成され、スクリュー軸に関して後置された圧縮帯域（２８）が補助機能絞り部材なしで形成され、このスクリューのない圧縮帯（２８）の区域のストレーナバスケットは、有効圧縮帯域長さが値ゼロに相当する押出し機の放出のためのゼロ位置と有効圧縮帯域長さ及びそれによって得られる圧縮帯域の圧縮圧力が所望の使用値に相当する使用位置との間で調整可能であることを特徴とする押出し機。
2. 圧縮帯域（２８）の区域にあるストレーナバスケット（３４）のゼロ位置と最大使用位置との間の最大可能な間隔がスクリュー軸（１２）のスクリュー（１４）の外径の少なくとも０．５ないし１倍に相当することを特徴とする請求項１に記載の押出し機。
3. 圧縮帯域（２８）の区域にあるストレーナバスケット（３４）のゼロ位置と最大使用位置との間の最大可能な間隔がスクリュー軸（１２）のスクリュー（１４）の外径の少なくとも２倍に相当することを特徴とする請求項２に記載の押出し機。
4. 圧縮帯域（２８）の区域にあるストレーナバスケット（３４）のゼロ位置と最大使用位置との間の最大可能な間隔がスクリュー軸（１２）のスクリュー（１４）の外径の少なくとも３倍に相当することを特徴とする請求項２に記載の押出し機。
5. 圧縮帯域（２８）の区域にあるストレーナバスケット（３４）が連続的に移動可能であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の押出し機。
6. 圧縮帯域（２８）の区域にあるストレーナバスケット（３４）が段階的に移動可能であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の押出し機。
7. ストレーナバスケットが垂直に分割されており、その供給側のストレーナバスケット部分（３２）が不動に形成され、その排出側又は圧縮帯域側のストレーナバスケット部分（３４）が軸方向移動可能であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の押出し機。
8. 排出側のストレーナバスケット部分（３４）が供給側のストレーナバスケット部分（３２）と同軸に形成され、この同軸上で移動可能であることを特徴とする請求項７に記載の押出し機。
9. 圧縮帯域（２８）の区域にある移動可能なストレーナバスケット又はストレーナバスケット部分（３４）が制御回路（３８）の操作部として形成され、制御回路が圧縮操作時に移動可能なストレーナバスケット又はストレーナバスケット部分（３４）の位置を所定の目標値及び運転依存性の実際値に応じて制御し、圧縮操作の停止の時に押出し機の放出又は自動清掃のために移動可能なストレーナバスケット又はストレーナバスケット部分（３４）をゼロ位置に移し又はこの位置に保持することができるようになっていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の押出し機。
10. スクリュー軸（１２）のための電動駆動装置（３０）の駆動出力が制御回路（３８）の実際値をなすことを特徴とする請求項９に記載の押出し機。
11. スクリュー軸（１２）又はストレーナバスケット（３２、３４）に働く軸方向力が制御回路（３８）の実際値をなすことを特徴とする請求項９に記載の押出し機。
12. 制御回路（３８）が切換制御器を含むことを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１つに記載の押出し機。
13. 有効圧縮帯域長さの再度の段階的変化がある時間間隔の経過の後に初めて可能であるように、制御回路（３８）が有効圧縮帯域長さの段階的変化例えば増加の後に、時間的に遅れて動作することを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか１つに記載の押出し機。
14. 自動清掃のために制御回路（３８）が現行の圧縮操作を中止し、移動可能なストレーナバスケット又はストレーナバスケット部分（３４）を一時的にゼロ位置に置くことを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか１つに記載の押出し機。
15. 制御回路（３８）が移動可能なストレーナバスケット又はストレーナバスケット部分（３４）を所定の時間間隔の間一時的にゼロ位置に置くことを特徴とする請求項１４に記載の押出し機。
16. 制御回路（３８）が移動可能なストレーナバスケット又はストレーナバスケット部分（３４）を所定の使用条件例えば所定の駆動出力又は軸方向力の超過に応じて一時的にゼロ位置に置くことを特徴とする請求項１４に記載の押出し機。
17. ストレーナバスケット又は圧縮帯域（２８）の区域のストレーナバスケット部分の軸方向移動のための駆動装置（３６）が備えられていることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１つに記載の押出し機。
18. 少なくとも１個の液圧又は空気圧ピストン・シリンダ駆動装置（３６）が設けられ、その一方の端部が不動に固定され、その可動の他方の端部が移動可能なストレーナバスケット又はストレーナバスケット部分（３４）と連結されていることを特徴とする請求項１７に記載の押出し機。
19. スピンドル駆動装置（３６）が設けられ、その一方の端部が不動に固定され、その可動の他方の端部が移動可能なストレーナバスケット又はストレーナバスケット部分（３４）と連結されていることを特徴とする請求項１７に記載の押出し機。
20. 移動可能なストレーナバスケット又はストレーナバスケット部分（３４）が円形案内によって案内されることを特徴とする請求項１ないし１９のいずれか１つに記載の押出し機。
21. 移動可能なストレーナバスケット又はストレーナバスケット部分（３４）が角柱形案内にによって案内されることを特徴とする請求項１ないし１９のいずれか１つに記載の押出し機。
22. 圧縮帯域（２８）が軸方向圧縮帯域心材を有し、該圧縮帯域心材がスクリュー軸（１２）の軸方向延長として形成されていることを特徴とする請求項１ないし２１のいずれか１つに記載の押出し機。

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