SE456149B - Forfarande och anordning for avvattning och pressning av material medelst en skruvpress - Google Patents

Description

456 149 som följd. Dessutom åstadkommer en sådan strypning i slut- delen att materialet får tendenser att rotera med skruven, varvid hela pressen kan blockeras till följd av överbelast- ning.

En annan nackdel med denna kända skruvpress är att vid låg inkommande koncentration på materialet erhålles - i synner- het vid försliten gänga och därmed stort spel mellan gäng- topp och silmantel - en filtblandning bestående av fiber på silmantelns insida vid inloppsdelen. Vid denna typ av press finns inga möjligheter till efterjustering av spelet mellan gängtopp och silmantel.

Att slutpressningen vid denna kända skruvpress sker vid en onödigt stor diameter, vilken bestämmes av inloppsvolymen för materialet, medför nackdelen av ett stort moment på skru- ven för matnings-/kompressionsarbetet med hög energiförbruk- ning som följd.

På grund av att pressen måste dimensioneras efter den inkom- mande volymen föreligger den nackdelen att pressen erhåller stor diameter och stor längd. Eftersom det vid en skruvpress förekommer avsevärda radialbelastningar blir konstruktionen enligt pressen visad i fig. 1 dyrbar och driftskostnaderna höga.

Den i fig. 2 visade kända skruvpressen har vid utloppssidan lätt konvergerande silmantel i kombination med konvergerande skruv samt en axiell strypanordning vid utloppet i form av en fram- och återgâende kolv. För denna konstruktion är det givetvis möjligt att erhålla tillräckligt kompressionsför- hållande. Huvudproblemet med denna skruvpress är att distan- sen mellan skruvkärna och silmantel är stor vid utloppet, varvid avpressat vatten inte kan tränga ut genom den tjocka fiberkakan utan stängs inne vid skruvkärnan. Detta medför att det utgående materialet blir heterogent i koncentration.

Dessutom uppstår problem genom att det vid centrumaxeln an- samlade vattnet komprimeras och "skjuter" pressmaterialet ut med skarpa vattenstrâlar genom utloppet. På grund av an- ordningens geometri är det här svårt att arrangera avvatt- 456 149? ning såväl radiellt utåt genom silmanteln som radiellt inåt genom en perforerad centrumaxel.

Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en skruvpress där nackdelarna vid konventionella konstruktio- ner är eliminerade, medan förekommande fördelar är bibehåll- nä..

Uppfinningen avser härvid ett förfarande för avvattning och pressning av material i form av slam, sediment, suspensioner såsom pappersmassa, torv, etc., varvid materialet från ett inlopp till ett utlopp avvattnas och komprimeras under fram- matning mellan gängor för roterande matningsskruv och denna omgivande silmantel, och det för förfarandet enligt uppfin- ningen kännetecknande är att materialet först frammatas ge- nom en första sektion mellan matarskruv och roterande sil- mantel med avvattning genom silmanteln under i huvudsak självavrinning och under åtminstone intermittent rengöring av silmantelns hål och därefter matas genom en andra sektion mellan matarskruv och silmantel i denna sektion med avvatt- ning genom silmanteln under ökad kompression av materialet och med större kompressionstryck vid slutet av frammatning- en genom denna sektion än vid dess början.

Föreliggande uppfinning utgör en fördelaktig kombination av nämnda sektioner. Man erhåller en fullständig fyllnad av material i sektionerna innebärande att en renodlad axiell rörelse av materialet genom båda sektionerna erhålles och att glidning av materialet i matningsriktningen och tenden- ser till blockering orsakad av att materialet vill rotera med matningsskruven elimineras. Man erhåller en jämn kon- tinuerlig inmatning av materialet från den första sektionen till den andra sektionen. Rotationen av silmanteln och ren- göringen av silmantelhálen bidrager till uppnâende av nämnda fördelar och den andra sektionen med dess ökade kompression och dess ökade kompressionstryck ger förutsättning för ett högt totalt kompressionsförhâllande, nämligen ett kompres- sionsförhållande, räknat som gängvolym inlopp/gängvolym ut- lopp av storleksordningen 1:5 till 1:15, företrädesvis 1:7 till 1:10. 456 149 - Vidare ger uppfinningen förutsättning för att den andra sek- tionen kan utformas med jämförelsevis väsentligt mindre di- mensioner. Eftersom just denna sektion är utsatt för stora belastningar är denna faktor viktig ur konstruktionssynpunkt. r En mindre diameter ger dessutom fördelen av att ett mindre moment är erforderligt innebärande en lägre energiförbruk- ning för pressarbetet.

I den första sektionen, där avvattning sker huvudsakligen ge- nom avrinning och endast lätt pressning, är pâkänningarna på matningsskruv och silmantel måttliga, vilket ger förut- sättning för den ytterligare fördelen att denna sektion kan utföras i relativt klena dimensioner till gagn för en låg kostnad. De måttliga påkänningarna bidrager till att sil- manteln i den första sektionen kan vara separat och rote- rande. En sådan rotation ger fördelar i två avseenden. Ren- göring av silhålen kan utföras med enkla medel, t.ex. såsom i en föredragen utföringsform med användande av spritsrör anordnat utanför silmanteln och arbetande med tryckvatten och med intermittent funktion. Dessutom kan silmanteln dri- vas med en relativ rotation i förhållande till matarskruvens rotation och vidare kan vid variation av silmantelns varvtal kompressionen av materialet in i den andra sektionen varie- ras. En sådan möjlighet till variation är fördelaktig, efter- som dels därmed kapaciteten för pressen och utgående torr- halten på materialet kan varieras, dels utgående torrhalt på materialet hållas konstant när betingelserna för exempelvis koncentration och avvattningsförmåga på inkommande materia- let varieras. Det skall vidare observeras att en variabel drift i allmänhet är en dyrbar anordning där priset ökar i väsentligt snabbare takt än effekten på drivanordningen.

Emellertid kräver den separata driften av sektionens sil- mantel endast en ringa del av effekten för drift av mat- ningsskruven, varför den möjliga regleringsmetodiken är en C god ekonomisk lösning. Därest en regleranordning för drift av silmanteln styres på basis av ett konstant moment - lika- väl konstant fyllnad av den andra sektionen - bidrager även * en sådan metod till förutsättningarna för den nämnda ren- ordlade axiella rörelsen av materialet och till erhållande 1:-. 456 149 i den andra sektionen av en kontinuerlig pâtryckande mat- ning bakifrån.

Uppfinningen avser även en anordning, vilken är uppbyggd för utförande av ovannämnda förfarande. Anordningen enligt uppfinningen innefattar ett inlopp för materialet som skall avvattnas och pressas, ett utlopp för det avvattnade materia- let, frammatnings- och avvattningsanordning för materialet bestående av matningsskruv_och denna omgivande silmantel mel- lan inloppet och utloppet, och organ för roterande drivning av matningsskruven, och anordningen kännetecknas av att fram- matnings- och avvattningsanordningen består av åtminstone tvâ i materialets matningsriktning efter varandra anordnade sek- tioner, var och en försedda med matningsskruv och silmantel, av vilka den första i frammatningsriktningen anordnade sek- tionen är utformad för i huvudsak endast avvattning genom självavrinning, varvid till den första sektionen är kopplat organ för rotation av silmanteln i denna sektion och organ för rengöring av silmantelns hål, och den andra i frammat- ningsriktningen anordnade sektionen är utformad för ökad kom- pression av materialet, varvid gänghöjden för matningsskruven i denna sektion är mindre vid nämnda utlopp än vid ingången till sektionen.

Genom utformningen av den första sektionen kan förutom ovan- nämnda fördelar även erhållas den fördelen att även efter en viss förslitning av gängan kan nära kontakt mellan den- nas toppar och silmantelns innerdiameter hållas genom juste- ring av axiella läget för silmanteln.

Uppfinningen är i det följande närmare beskriven i utförings- exempel med hänvisning till bifogade ritningar, varvid fig. 1 och 2 visar, såsom ovan angivits, två olika utfö- ringsexempel på konventionella skruvpressar, och fig. 3 visar en sektion genom en utföringsform av en anord- ning enligt uppfinningen. 456 149 Anordningen enligt uppfinningen visad i fig. 3 innefattar en första sektion eller inloppssektion 1 för urvattning av materialet i huvudsak enbart genom självavrinning och.en andra sektion eller utloppssektion 2 för ytterligare avvatt- Q ning genom pressning av materialet. I det trâgformade ytter- höljet 3 avdelas de tvâ sektionerna 1 och 2 medelst mellan- vägg 37. En centrumskruv 18 är anordnad genomgående de båda sektionerna 1 och 2.

Den första sektionen 1 innefattar i det visade utförings- exemplet en konisk och i matningsriktningen konvergerande silcylinder eller -mantel 4, vilken är perforerad med konis- ka hâl 5. Silmanteln 4, vilken i detta utföringsexempel är avsedd att rotera separat från skruven 18, är fästad i gavel- stycke 6 och uppbäres av två lager 7 som är anbringade på axeltapp 8. Gavelstycket 6 är dessutom lagrat i ett lagerhus 9 som vilar på två längsgående bärbalkar 10.

Silmanteln 4 drives av exempelvis en tappväxel anordnad på axeltapp 11. För justering av spel mellan gängtopp och sil- mantel finns löstagbar mellanvägg 12. Konventionella tät- ningar 13 och 14 är anordnade för avtätning mot materialet.

Den andra sektionen 2 innefattar en silmantel 15 som är per- forerad med koniska hål 16. Silmanteln 15 är fast anbringad vid mellanväggen 37 och vägg 17. Den för sektionerna 1 och 2 gemensamma centrumskruven 18 har i sektionen 1 en konverge- rande skruvkärna 19 och gänga 20. I sektionen 2 divergerar centrumskruvens skruvkärna 21, vilken är försedd med gänga 22. Genom centrumskruven 18 löper en axel 8 vilken i sektio- nen 1 är lagrad på lager 7 och i sektionen 2 i ett lager 23.

Vid utlopp 24 för materialet finns en stationär perforerad hylsa 25 samt en fram- och återgående kona 26 för strypning av flödet.Strypanordningen är anbringad på gavel 27 och för uppsamling av genom hylsan 25 avpressat vatten finns en upp- samlingskåpa 38. Q Det material som skall avvattnas och pressas tillföres genom inlopp 29 och det pressade materialet avges genom utlopp 30. 456 149 Utlopp för genom silmantlarna 4 och 15 avdränerat vatten sker genom studs_31 och utlopp för genom hylsan eller cylin- dern 25 avdränerat vatten sker genom kåpa 28.

Ett rengöringsorgan i form av ett spritsrör 33 är anordnat utanför silmanteln 4 för rengöring av silmantelhâlen och ma- tas med tryckvatten genom rör 34.

Centrumskruven 18 drives lämpligen av en konventionell tapp- växel anordnad på axeltapp 35.

I sektionen 1 erhålles en avvattning i huvudsak enbart genom självavrinning men även till en mindre del genom lätt press- ning, medan i sektionen 2 den egentliga pressningen äger rum.

I sektionen 2 är vidare gänghöjden för gängan 22 mindre vid sektionens utlopp 24 än vid dess inlopp vid mellanväggen 37 för att härigenom erhålla en ökad pressningseffekt alltefter ökad torrhalt hos materialet. Såsom visat avtar gänghöjden för gängan 22 kontinuerligt i riktning mot sektionens utlopp 24.

Anordningen fungerar på följande sätt.

Från en pump eller nivålâda matas det material som skall av- vattnas och pressas in genom studsen 29 och vidare genom hål 36. Vid frammatningen medelst gängan 20 avvattnas, såsom ovan nämnts, materialet i huvudsak genom självavrinning. Den i sektionen förekommande kompressionen är av storleksordningen 1:2 till 1:3,5, företrädesvis 1:3. Det avdränerade vattnet passerar ut genom silhålen 5, uppsamlas i tràget 3 och avrin- ner genom studsen 31.

När materialet passerat silmanteln 4 matar gängan 20 materia- let vidare in i sektionen 2. På grund av att skruvkärnan 21 i denna utföringsform divergerar i sektionen 2, dvs. gänghöj- den för gängan 22 avtar i riktning mot sektionens utlopp 24, eftersom silmanteln 15 är cylindrisk, utsättes materialet i denna sektion för en radiell kompression som kan vara av stor- leksordningen 1:2,0 till 1:3,5 och företrädesvis kan vara 1:3,0. 456 149 I slutet av sektionen 2, dvs. vid utloppet 24, komprimeras materialet i axiell riktning med hjälp av en motkraft från den fram- och âtergâende konan eller kolven 26. Vid slut- pressningen avledes det avpressade vattnet i två riktningar, nämligen dels utåt genom silmanteln 15 dels inåt genom hål i den stationära cylindern 25. Det genom silmanteln 15 av- pressade vattnet uppsamlas i tråget 3 och vidare ut genom studsen 31, medan det genom cylindern 25 avpressade vattnet ledes ut i en kanal runt axeln 8 och vidare ut genom kåpan 28.

Drivanordningen anbringad på tappen 35 är lämpligen en kon- ventionell tappväxel med konstant varvtal och drivanordning- en på tappen 11 är lämpligen även denna en konventionell tappväxel men företrädesvis försedd med motor för regler- bart varvtal.

Genom en relation mellan varvtal för skruvgängan 20 respek- tive silmanteln 4 är det möjligt att dels variera avvattning- en i sektionen 1, dels åstadkomma en fullständig fyllning av sektionerna 1 och 2. En sådan fyllning likformig i tiden går att styra exempelvis genom att avkänna momentet för drivan- ordningen för silmanteln 4. Drivanordningen för tappen 11 kan lämpligen vara av storleksordningen 20% av effekten i jämförelse med drivanordningen för tappen 35. Detta är till fördel, eftersom priset för en variabel drift ökar väsentli- gen med effekten.

Vid drift av en anordning enligt föreliggande uppfinning, t.ex. anordningen visad i fig. 3, utnyttjas det höga totala kompressionsförhâllandet (t.ex. storleksordningen 1:10) och erhålles en till väsentlig del radiell kompression på mate- rialet utmed hela längden mellan skruv och silmantel, varför endast i ringa grad behöver utnyttjas den axiella kompressio- nen i den andra sektionens slutdel, i utföringsformen orsa- kad av kolven 26. Den för konventionella skruvpressar så energikrävande glidningen av material i spiralens riktning är eliminerad utmed hela skruvlängden liksom blockering or- sakad av att materialet vill rotera med skruven. f.) 456 149 Avvattningen i sektionen 1 effektiviseras i den visade ut- föringsformen enligt uppfinningen tack vare att silmanteln i sektionen roterar. Denna rotation befrämjar dels urvatt- ningen i sig. dels gör det möjligt att medelst temporär tryckvattenbestrålning från spritsrör kontinuerligt hålla hål i silmanteln rena från igensättning. Detta förhållande gör det även möjligt att använda betydligt mindre hål för perforeringen i silmanteln och därmed begränsa förluster av torrsubstans i det avpressade bakvattnet.

Genom inställning av ett relativt varvtal mellan skruv och silmantel i sektionen 1 samt axialtryck i slutet av sektio- nen 2 erhålles mycket goda förutsättningar för flexibilitet och därmed ett anpassat användningsområde för anordningen.

'En sådan flexibilitet går inte att direkt förutse vid exem- pelvis användning av sektionen 1 respektive sektionen 2 var för sig utan den inses först vid en samverkan av dessa sek- tioner i enlighet med uppfinningen.

Claims (11)

456 149 ' ' 10 PATENTKRAV

1. Förfarande för avvattning och pressníng av material i form av slam, sediment, suspensioner såsom pappersmassa, torv, etc., varvid materialet från ett inlopp till ett utlopp avvattnas och komprimeras under frammatning mellan gängor för roterande matningsskruv och denna omgivande silmantél,k ä n nde t e c k n a t av att materialet först frammatas genom en första sektion mellan matarskruv och roterande silmantel med avvattning genom silmanteln under i huvudsak självavrinning och under åtminstone intermit- tent rengöring av silmantelns hål och därefter matas ge- nom en andra sektion mellan matarskruv och silmantel i denna sektion med avvattning genom silmanteln under ökad kompression av materialet och med större kompressionstryck vid slutet av frammatningen genom denna sektion än vid dess början.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att materialet matas genom den första sektionen utefter en konvergerande bana från inloppet till den andra sektio- nen och matas genom den andra sektionen utefter en bana som successivt avtar i tvärsnitt mot utloppet.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a t av att silmanteln i den första sektionen drives med en relativ rotation i förhållande till matarskruvens rota- tion.

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att silmanteln och matarskruven drives med motsatt rota- tionsriktning.

5. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att rengöringen av silmanteln sker med vatten under tryck riktat mot silmantelns utsida. f) - 456 149 11

6. Anordning för avvattning och pressning av material i form av slam, sediment, suspensioner såsom pappersmassa, torv, etc., innefattande ett inlopp för materialet som skall avvattnas och pressas, ett utlopp för det avvattnade materialet, frammatnings- och avvattningsanordning för materialet be- stående av matningsskruv och denna omgivande silmantel mellan inloppet och utloppet, och organ för roterande drivning av matningsskruven, k ä n n e t e c k n a d av att frammatnings- och avvattningsanordningen består av åtmins- tone tvâ i materialets matningsriktning efter varandra anordnade sektioner (1;2), var och en försedda med mat- ningsskruv (19,20;21,22) och silmantel (4;15), av vilka den första i frammatningsriktningen anordnade sektionen (1) är utformad för i huvudsak endast avvattning genom själv- avrinning, varvid till den första sektionen (1) är kopplat organ för rotation av silmanteln (4) i denna sektion och organ (33) för rengöring av silmantelns hål (5), och den andra i frammatningsriktningen anordnade sektionen (2) är utformad för ökad kompression av materialet, varvid gäng- höjden för matningsskruven (21,22) i denna sektion är mindre vid nämnda utlopp (24,30) än vid ingången till sek- tionen.

7. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att matningsskruven (19,20) i den första sektionen (1) är utformad med en kärna (19) som är konvergerande från nämnda inlopp (29,36) i riktning mot den andra Sêkti0nen (2), och att matningsskruven (21,22) i den andra sektionen (2) är utformad med en kärna (21) som är divergerande i riktning mot nämnda utlopp (24,30).

8. Anordning enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a d av att matningsskruvarna (19,20;21,22) i de tvâ sektionerna (1;2) utgöres av en gemensam genom sektionerna gående mat- ningsskruv. 456 149 . .l 12

9. Anordning enligt krav 7 eller 8, k ä n n e t e c k - n a d av att silmanteln (4) i den första sektionen (1) har konvergerande form med en konvergensvinkel i huvudsak motsvarande skruvkärnans (19) konvergensvinkel.

10. Anordning enligt något av kraven 6-9, k ä n n e - t e c k n a d av att silmanteln (15) i den andra sektio- nen är stationärt anordnad.

11. Anordning enligt något av kraven 6-10, k ä n n e - t e c k n a d av att nämnda rengöringsorgan (33) utgöres av en spritsanordning för sprutning av vatten under tryck mot silmantelns (4) utsida. I) .H