WO2015149881A1 - Vorrichtung zum separieren von festen und flüssigen anteilen einer fest-flüssig-mischung - Google Patents

Vorrichtung zum separieren von festen und flüssigen anteilen einer fest-flüssig-mischung Download PDF

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WO2015149881A1
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Alfons Schulze Isfort
Dominik Schulze Isfort
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Alfons Schulze Isfort
Dominik Schulze Isfort
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    • F16B7/048—Clamping or clipping connections for rods or tubes being in angled relationship for rods or for tubes without using the innerside thereof
    • F16B7/0486—Clamping or clipping connections for rods or tubes being in angled relationship for rods or for tubes without using the innerside thereof forming an abutting connection of at least one tube

Definitions

  • the invention relates to a device which serves to generate a fixed
  • Liquid mixture into solid and liquid components to separate For example, filter presses, as are known, for example, from DE 20 201 1 050 628 U1, serve to separate solid components of a solid-liquid mixture.
  • the invention has for its object to provide a device for separating solid and liquid components of a solid-liquid mixture, which enables a high degree of separation with relatively low energy use and the lowest possible emissions.
  • an inlet is arranged above the vibrating screen, which leads the solid-liquid mixture with its two different components on the vibrating screen.
  • a surface is referred to, which can be put into controlled vibrations and openings is provided with a defined width, which is referred to as mesh size.
  • Perforated sheets or slotted sheets are usable.
  • a veritable sieve is used, which is formed from a mesh or grid.
  • a sieve allows a particularly large proportion of openings within its base area and thus particularly high throughput rates.
  • it may be provided to combine differently configured vibrating screens, for example to arrange an overall larger vibrating screen with correspondingly different sections, or differently configured vibrating screens within the same housing.
  • a partial mechanical reinforcement of the vibrating screen can be provided for the processing of particularly heavy material, for example by the vibrating screen there having a perforated plate instead of a sieve.
  • the vibrating screen is disposed within a substantially closed housing.
  • the housing prevents emissions NEN in the form of splashes, but also in the form of, for example, odors. It is therefore substantially closed and has only the openings required to guide the solid-liquid mixture into the housing and the vibrating screen on the inlet side and to discharge the solid and liquid components out of the housing on the outlet side.
  • a drain is accordingly arranged, which leads the liquid components from the housing, while near the front in the conveying direction of the vibrating screen a discharge opening is provided, through which the solid components pass out of the housing.
  • a high throughput has the proposed device on the fact that the vibrating screen is evacuated: the liquid ingredients are not only gravity assisted by the vibrating screen through, but rather are sucked down.
  • a suction pump is proposed, so that there is a negative pressure in the housing below the vibrating screen.
  • a negative pressure in the range of about 1 bar has been proven, on the one hand ensures high throughput of the device, on the other hand, however, is insufficient to draw an undesirably high level of solid components through the mesh of the vibrating screen and thus detrimental to the degree of separation to influence.
  • Schwingsiebs By the suction of Schwingsiebs also creates a negative pressure in the entire housing: if the solid components that rest on the vibrating screen regularly lift off the vibrating screen by the vibrations, air can be sucked under the vibrating screen. Since the housing is substantially closed, gaseous emissions from the housing do not appear at the remaining openings, but rather ambient air is sucked into the housing so that it can be operated emission-free.
  • the inlet, through which the solid-liquid mixture passes onto the vibrating screen opens above the rear end of the vibrating screen in the conveying direction.
  • the solid particles in the solid-liquid mixture thus reach the vibrating screen in the region of its rear end, so that they are conveyed over the entire length of the vibrating screen until they reach the front end, where the discharge opening is provided.
  • the movement of the solid components along the length of the vibrating screen promotes the separation of the liquid components from the solid components and thus increases the degree of separation.
  • Schwingsiebs a distributor be arranged in the housing. This distributor serves to optimize the surface of the vibrating screen
  • the distributor does not act in the longitudinal direction or conveying direction of the vibrating screen, but transversely thereto, so distributes the mixture over the width of the vibrating screen, and advantageously over its entire width.
  • the vibrating screen can be arranged obliquely from bottom to top and operated so that it promotes the solid components obliquely upward.
  • the inclination dimension of the inclination can be given constructively in adaptation to the intended application area, or it can be a
  • Tilt adjustment of the vibrating screen or the housing may be provided in order to adapt the device flexibly to different requirements can. It may be particularly advantageous provided within the
  • the vibrating screen is to adjust the level of the solid-liquid mixture only so high that the vibrating screen protrudes partially above this level upwards.
  • a kind of filter cake with a high solids content is formed on the vibrating screen.
  • This filter cake is promoted on the vibrating screen upwards and thus beyond the level of the solid-liquid mixture, so that there, supported by the vibrating effect of the vibrating screen, a particularly effective further separation of the liquid components from the filter cake can be done before the solid ingredients in the discharge opening, through which they leave the housing.
  • a mesh size of the vibrating screen has proven to be smaller than 0.8 mm, for example, between 0.7 and 0.8 mm.
  • high throughput rates of the device were achieved with such mesh sizes. While the proportion of solid components within the solid-liquid mixture was about 7 to 8%, it was in the coming out of the device liquid components only about 0.8%.
  • the degree of separation can be further increased and, with the same starting material, the amount of solid constituents can be reduced to about 0.2 to 0.3%, at a cost lower throughput of the device.
  • a particularly advantageous embodiment of a screw press is that it comprises, in a manner known per se, a screw, which is called a screw press or screw conveyor, and which has one or more filters radially outside the screw.
  • this filter has a plurality of slots extending in the longitudinal direction of the screw.
  • Liquid components that are eliminated from the material do not have to flow transversely to the conveying direction of the screw radially outward in the manner of a change in direction of about 90 °, but they can continue due to the longitudinal slots with little change in direction over the entire length of the screw gradually further radially outward and pass through the slots.
  • the screw press with surprisingly low drive power possible, but also excellent results are achieved with regard to increasing the dry matter content in the material.
  • the configuration of the screw press described may advantageously comprise a filter having a plurality of flat iron.
  • These flat irons are aligned coaxially to the worm by the flat iron extending lengthwise in the longitudinal direction of the worm.
  • the material cross-section of the flat irons are concerned, they are aligned around the worm, so that the width of the flat irons extends radially away from the worm and the thickness of the flat irons extends in a tangential direction to the worm. Because of this radiate ring-like orientation of the flat iron these lie with their radially inner ends almost close to each other, while outwardly the distances of the flat iron are larger to each other.
  • a structurally as simple as possible and economically producible embodiment of this filter can be used.
  • a full-surface contact of the individual flat iron to each other results in a sufficiently high internal pressure within the filter passages for the liquid to be discharged.
  • spacers are provided in the outer radial region of the filter, but not in the radially inner region of the filter, so as a total of an annular and almost circular cross-section of the
  • a conveyor may be provided which the solid components, either directly from the
  • the conveyor can be configured in many ways, for example as a conveyor belt or screw conveyor, wherein a screw conveyor is mentioned below purely by way of example.
  • the solid components are transferred from the device to a subsequent device.
  • the downstream device may be, for example, an open storage bin or a container into which the solid ingredients are added.
  • the solid constituents if stored as a debris on a substrate or filled in a container, have a significant temperature level even after days, possibly due to composting processes.
  • the solid constituents can therefore for example be placed in a container which contains a pipe heat exchanger, so that a medium passed through this heat exchanger is heated.
  • the proposed device can be designed as a mobile, transportable unit, z. B. be constructed within a container, on a vehicle trailer, or the like.
  • a supply line from the manure tank is moved to the device, through which the manure from the manure tank enters the device, namely in the housing, which surrounds the vibrating screen.
  • a pump is advantageously provided, which promotes the solid-liquid mixture into the housing.
  • the aforementioned suction pump in turn promotes the liquid components in the manure tank back and ensures the negative pressure below the vibrating screen.
  • This circulation it is not necessary to provide an additional tank as an intermediate storage, in which the coming out of the device, separated, liquid components of the manure are directed. Rather, the proportion of solid components in the manure container is gradually considerably reduced by the circulation of the manure or its liquid components, so that after a few hours of treatment, for example, 3 to 5 hours, the liquid in the slurry tank a solids content of only about 1 % or even less.
  • a particularly economical use of the proposed device may be that it does not remain permanently unused for a long time next to the slurry tank, but rather is spent from day to day to another slurry tank, for example by a contractor.
  • the embodiment of the device as a mobile trailer or the arrangement of the individual components of the device on a mobile trailer allows this mobile use of the device. If the device is stationary, the solid-liquid mixtures in containers, by tank truck or the like can be spent on the device. For example, by means of a stationarily operated device, the solids content can be separated as completely as possible from the solid-liquid mixture and in a likewise stationary there
  • Combustion system be thermally recycled.
  • a stationary device is not subject to the limitations imposed on a mobile device, for example, in terms of its dimensions, so that stationary devices can be made particularly efficient.
  • the device can be used in the agricultural sector, for example for fermenter cleaning by the contents of a biogas fermenter is freed, for example, of mineral solids such as sand. This avoids that the fermenter slowly silted, and its entire useful volume is made usable again by such a cleaning.
  • the essential for the function of the fermenter microorganisms are advantageously recycled to the fermenter by the liquid components are recirculated from the device in the circulation in the fermenter.
  • the device is equipped not only with a single vibrating screen, but with two vibrating screens. These two vibrating screens are each arranged in a separate housing.
  • the solid-liquid mixture is led to both housings separately by branching a feed line, which brings the solid-liquid mixture to the vibrating screens, and a separate inlet is provided in each of the two housings.
  • the performance of the device is substantially doubled without a single vibrating screen Accordingly, to create larger, for example, doubled dimensions, which brings constructively significant challenges.
  • smaller vibrating screens can also cascade the performance of the device in finer stages and adapt to different needs by accordingly two, three or more vibrating screens are operated. In particular, in the case of stationary devices, this can be provided without problems, since here the road admission-dependent maximum dimensions do not have to be considered.
  • the arrangement of two housings and two vibrating screens can also be advantageously used to achieve a particularly high degree of separation, in that the two vibrating screens have different mesh sizes:
  • a switch can be made possible to selectively lead the solid-liquid mixture to only one of the two inlets and thus to only one of the two different vibrating screens.
  • the solid-liquid mixture can first be led out of the manure tank into the housing, in which the vibrating screen with the larger mesh size is located. Later, the valve assembly can be switched so that the solid-liquid mixture, which now already has a significantly lower solids content, is placed on the vibrating screen with the smaller mesh size, so that now even more, previously unfiltered solids by means of this vibrating screen from the solid Liquid mixture can be separated.
  • the separation of initially coarser solid constituents by means of the first, coarser-meshed vibrating screen prevents the fine-meshed vibrating screen from becoming too covered and too impermeable by the solid constituents, which would adversely affect the throughput.
  • the two differently configured vibrating screens with their different mesh sizes can be used to select in adaptation to the particular starting material present, for example, differently composed Güllesorten, each of the most suitable vibrating screen. This may be advantageous, in particular, in the case of the already mentioned contracting companies or mobile deployed devices, which are brought to different locations and accordingly charged with possibly very different starting materials.
  • the two vibrating screens of different mesh sizes can be connected in series, so that the liquid components are guided out of the coarser vibrating screen onto the finer vibrating screen and only then out of the device.
  • valve assembly can also be designed so that it allows four different modes: either the solid-liquid mixture is performed only on one of the two vibrating screens, namely either first on the one or secondly the other vibrating screen, or third is the hard Liquid mixture in the manner of a parallel operation led to both vibrating screens, or fourth, the solid-liquid mixture is performed in the manner of a series or series operation on first one and then the other of the two vibrating screens.
  • the corresponding configuration of the valve arrangement and associated piping guidance is known to the person skilled in the art, for example by means of shut-off valves or reversing valves, in particular multiway valves, and therefore does not need to be explained in detail in the context of the present proposal.
  • the solid components that form a filter cake resting on the vibrating screen cause a certain sealing of the vibrating screen.
  • This seal is advantageous in that it prevents or reduces the intake of air, the Otherwise, it could be sucked in by the vibrating screen, where an obliquely upward vibrating screen protrudes upwards out of the solid-liquid mixture.
  • This sealing by the filter cake therefore enhances the suction power in the area where the vibrating screen dips into the solid-liquid mixture and where the liquid from the solid-liquid mixture is to be sucked down through the vibrating screen.
  • an overflow edge can therefore be provided on the forward end of the vibrating screen in the conveying direction, which extends upwards beyond the vibrating screen. It has the effect that a certain minimum layer thickness of the mentioned filter cake must be reached and maintained on the vibrating screen before the solid components can overcome this overflow edge and pass from the vibrating screen into the discharge opening.
  • the overflow edge may have a height that is between 0.5 and 3 cm, e.g. B. about 1 cm. Air can be sucked in this way from top to bottom only through the vibrating screen, and each time when the filter cake lifts due to the vibrations in the short term from the vibrating screen.
  • the device can be operated deliberately so that solid components do not have the highest possible dry content, but rather are still liquid and thus pumpable, if this should be advantageous for their further use.
  • the degree of separation can therefore deliberately not be set to the maximum, and this is typically associated with an increase in throughput.
  • the separation power can deliberately be set low, so that no filter Instead, a liquid passes from the vibrating screen into the discharge opening, which, however, has a higher proportion of solid components in comparison to the supplied solid-liquid mixture.
  • the permeability of the vibrating screen can be reduced by a smaller opening ratio, for example by using a perforated plate instead of a screen.
  • the material As solid constituents, the material is referred to, which leaves the vibrating screen in the conveying direction, passes into the discharge opening, and has a higher solids content than the device supplied solid-liquid mixture, and in particular a higher solids content than that sucked across the vibrating screen Material called liquid constituents.
  • the so-called solid constituents can therefore also be liquid, for example pumpable. In this case, it may typically be provided not to recirculate the solid constituents, for example to a slurry tank, but to a second tank, for example a tank, which is available stationary or as part of a tanker truck.
  • the proposed device serves in this case to concentrate the solid-liquid mixture by providing as a so-called solid constituents a flowable material which has a higher solids content than the originally present solid-liquid mixture.
  • Manure for example, has an economic value which depends on the nutrient content, which in turn is determined in particular by the solids content.
  • the value of the solid components obtained, which can be applied as a pumpable liquid fertilizer, compared to the originally present solid-liquid mixture can be significantly increased.
  • a device according to the proposal can also be used for the otherwise separate solid and liquid components. Using the example of liquid manure separation, first practical experiments have shown that the amount of solid components could be reduced by about 7 to 8% to significantly less than 1%.
  • FIG. 1 is a perspective view of an apparatus for separating slurry
  • FIG. 2 is a view into a housing of the device of FIG.
  • Fig. 3 is a perspective view into an open screw press of the apparatus of Fig. 1, and
  • Fig. 4 is a view from another perspective on the
  • 1 denotes a device as a whole, which serves for separating solid and liquid components of a solid-liquid mixture, in particular manure.
  • the device 1 has two housings 2, which are combined to form a common subassembly, in each of which a vibrating screen 3, which is inclined relative to the horizontal, is arranged.
  • a vibrating screen 3 which is inclined relative to the horizontal, is arranged.
  • an end wall 4 is mounted, which has been removed in the case of the right or the viewer towards 2.
  • a vibration drive 5 is mounted on the top of this assembly.
  • the device 1 is designed as a mobile device in the form of a truck trailer, with a frame 6, wheels 7 and a drawbar 8, which can be connected by means of a trailer hitch to a towing vehicle.
  • a towing vehicle about vibration damping
  • the housings 2 are vibrationally decoupled from the frame 6.
  • This mobile device 1 is shown in Fig. 1 in front of a slurry tank 9.
  • a corrugated pipe 10 leads manure as a solid-liquid mixture from the manure tank 9 to the device 1, namely to a provided there pump 1 first From the pump 1 1 from the solid-liquid mixture passes through a pipe 12 to the two housings 2, wherein the pipe 12 is branched and leads to two inlets 14, each of which opens into one of the housing 2.
  • the liquid components which pass through the vibrating screens 3 pass through outlets 15 from the housings 2.
  • outlets 15 are provided on the underside of each housing 2.
  • the processes 15 open into a manifold 16, which is designed as a transverse square tube. From the collection tube 16, the liquid components are passed through a suction line 17 to a suction pump 18. From the suction pump 18 they pass through a return line 19, which is designed as a tube, back into the slurry tank. 9
  • the vibrating screens 3, and in the illustrated embodiment, the two housings 2, are arranged obliquely relative to the horizontal. 1, from left to right, so that the right end of a vibrating screen 3 is arranged higher than the left, lower end of the vibrating screen 3.
  • the level of solid-liquid mixture within a housing 2 is set during operation of the device 1 so that the vibrating screen 3 projects with its front in the conveying direction, right end of the solid-liquid mixture upwards.
  • the solid constituents reach the right end of the housing 2 on the vibrating screen 3 and pass through a discharge opening into a funnel 20 which extends downwards. tapers.
  • a funnel 20 which extends downwards. tapers.
  • the solid components are conveyed away by means of a screw conveyor 22.
  • the screw conveyor 22 Due to the maximum permissible length that the device 1 may have as a vehicle trailer, the screw conveyor 22 is designed divisible and the end shown in Fig. 1 right represents a connection area.
  • An extension piece 23 of the screw conveyor 22 can from there the screw conveyor 22 on the extend the illustrated right end to a greater length and to a greater height.
  • a foldable or foldable configuration of the screw conveyor 22 is provided, wherein the extension piece 23 is always hingedly connected to an upright axis hingedly connected to the fixed part of the screw conveyor 22 and can be pivoted from its illustrated folding position into an extension position in which it extends this fixed part of the screw conveyor 22 rectilinear.
  • the screw conveyor 22 including the extension piece 23 is shown in Fig. 1, only the outer cladding tube, the actual screw runs in a conventional manner within this cladding tube.
  • Fig. 2 shows a view into the right and front housing 2 of the device 1 of Fig. 1, in which the end wall 4 is removed.
  • the pipeline 12 extends in the region of the inlet 14 into the housing 2.
  • a guide piece 24 is provided, through which the pipe 12 extends, so that in this way the pipe 12 is decoupled from the housing 2 in terms of vibration and can remain relatively rigid while the housing. 2 is vibrated together with the vibrating screen 3 by the vibration drive 5.
  • An air inlet into the housing 2 is firstly possibly possible through an annular gap, which results between the guide nozzle 24 and the thinner pipe 12 there, provided that this annular gap should not be sealed, but this can be advantageously provided in a conventional manner.
  • an air inlet in the discharge opening is possible, namely where the hopper 20 connects to the housing 2.
  • the housing 2 is closed. The mentioned admission of air occurs due to the suction effect of the suction pump 18, which generates a negative pressure in the housing 2.
  • An overflow edge 38 is provided in the conveying direction at the front of the vibrating screen 3, in front of the discharge opening, so that the solid components accumulate on the vibrating screen 3 and have to reach a corresponding height or layer thickness before they can overcome the overflow edge 38 and reach the discharge opening.
  • a manifold 25 is provided, which is designed as a flat sheet, which extends substantially transversely below the inlet 14 and which has a plurality of distribution ribs 26, which passes through the inlet 14 into the housing 2 solid-liquid mixture distribute over the entire width of the vibrating screen 3.
  • the collecting space 21 may be configured: From the hopper 20 enter the solid components of the solid-liquid mixture from the housing 2 into the plenum 21st The collecting space 21 is designed as a downwardly open housing, in which a screw press 27 runs. Also in this case, the actual screw, namely the pressing screw, not visible, but rather a filter 28 can be seen.
  • Fig. 4 shows schematically the structure of the screw press 27.
  • the filter 28 is formed by a plurality of flat iron 35, which extend in the longitudinal direction of the screw press 27 and which are each combined into packages 29.
  • Each package 29 in this case has a plurality of upright flat iron 35, for example, between two and ten pieces, purely by way of example in the illustrated embodiment, four flat bars 35 form a packet 29.
  • the packages 29 are arranged so that they abut each other with their radially inner longitudinal edges, while between two adjacent packages 29 at the radially outer periphery of the filter 28 each have a gap in the longitudinal direction of the screw press 27, since the flat iron 35 within a package 29 parallel and arranged one another over the entire surface.
  • Spacers 36 are provided between the individual packages 29.
  • the packages 29 surround a press screw 37 similar to a longitudinally slotted cladding tube.
  • the filter 28 almost adjoins the outer circumference of a press screw
  • the front in the conveying direction, shown in Fig. 3 left end of the screw press 27 is closed by a plug 30, which is guided by means of a bolt 31 in an abutment 32.
  • a compression spring 33 is supported, which holds the plug 30 in its closed position in which it abuts the front end of a cladding tube 34, which surrounds the press screw 37 following the filter 28.
  • the plug 30 When the screw press 27 is put into operation, the plug 30 first abuts the cladding tube 34 and closes it.
  • the pressing pressure which builds up inside the screw press 27 by the rotation of the press screw 37, moisture is expelled from the solid components and pressed through the filter 28.
  • the compressed solid components Upon reaching a sufficiently high compression pressure, the compressed solid components can push the plug 30 against the action of the compression spring 33 from the cladding tube 34 so that now the separated material, namely the solid components, emerge from the annular gap between the plug 30 and the sheath 34 and can fall down. There they are detected by the screw conveyor 22.
  • the collecting space 21 simply as a container, that is to say as an empty space without a screw press 27 mounted therein.
  • the screw press 27 can in this case be operated as a separate device, for example only if necessary, if the first place by means of of the vibrating screen 3 separated solid components should have an even higher solids or dry content.
  • the material can be conveyed by the screw conveyor 22 from the collecting space 21 to the screw press 27.

Abstract

Die Erfindung schlägt eine Vorrichtung zum Separieren fester und flüssiger Bestandteile einer Fest-Flüssig-Mischung vor, mit einer Schwingfördereinrichtung, welche ein Schwingsieb aufweist, und welche innerhalb eines im wesentlichen geschlossenen Gehäuses angeordnet ist, wobei oberhalb des Schwingsiebs ein Zulauf angeordnet ist, der die Fest-Flüssig-Mischung in das Gehäuse und auf das Schwingsieb führt, und unterhalb des Schwingsiebs ein Ablauf angeordnet ist, der die flüssigen Bestandteile aus dem Gehäuse führt, und wobei nahe dem in Förderrichtung vorderen Ende des Schwingsiebs eine Austragsöffnung vorgesehen ist, welche die festen Bestandteile aus dem Gehäuse führt, und wobei eine die flüssigen Bestandteile aus dem Gehäuse absaugende Absaugpumpe vorgesehen ist, derart, dass im Gehäuse unterhalb des Schwingsiebs ein Unterdruck herrscht.

Description

"Vorrichtung zum Separieren von festen und flüssigen Anteilen einer Fest-Flüssig-Mischung"
Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die dazu dient, eine Fest-
Flüssig-Mischung in feste und flüssige Bestandteile zu separieren. Beispielsweise dienen Filterpressen, wie sie beispielsweise aus der DE 20 201 1 050 628 U1 bekannt sind, zur Trennung fester von flüssigen Bestandteilen einer Fest-Flüssig-Mischung.
Ein Anwendungsgebiet einer solchen Separation ist die Aufbereitung von Gülle im Bereich der landwirtschaftlichen Viehhaltung. Hier besteht das Problem, die erheblichen Güllemengen weiter zu verwerten. Sollen diese als Dünger ausgebracht werden, sind erhebliche landwirtschaftliche Flächen erforderlich, die häufig dort, wo das Vieh gehalten wird, nicht zur Verfügung stehen, so dass es zu einem regelrechten„Gülletourismus" kommt, wenn die Gülle zu weit entfernten Flächen verbracht werden muss. Der Versuch, die Gülle mengenmäßig zu verringern, indem die wäs- serigen Bestandteile der Gülle verdunstet werden und die Gülle auf diese Weise getrocknet wird, führt häufig zu unerwünschten Geruchsbelästigungen oder erfordert eine aufwendige Luft- Filtrationstechnik. Zudem erfordert die Trocknung der Gülle erhebliche Mengen von Energie zum Beheizen, um die wässerigen Bestandteile in akzeptabel kurzer Zeit zu verdunsten. Es ist daher bekannt, im Rahmen einer so genannten Gülle- Separation die festen von den flüssigen Bestandteilen der Gülle zu trennen, so dass erstens die flüssigen Bestandteile auf vergleichsweise einfache Weise nachbehandelt werden können, da sie von den festen Bestandteilen befreit sind, indem sie beispielsweise als Dünger mit vermindertem Nährstoffgehalt ausgebracht werden. Zweitens können die festen Bestandteile ihrerseits besser weiter verwertet werden, beispielsweise thermisch weiter verwertet werden können, da sie einen erheblich reduzierten Feuchtigkeitsgehalt aufweisen, der ansonsten beispielsweise eine Verbrennung entweder verhindern oder wirtschaftlich erheblich nachteilig beeinflussen würde.
Aus http://www.fan-separator.de/de/anwendungen/agro- biogas/separation-von-pumpbarer-guelle und den damit verlinkten Websites sind Einrichtungen zur Separation von flüssiger Gülle bekannt, die als Pressschnecken-Separatoren ausgestaltet sind.
Die Separation fester und flüssiger Bestandteile einer Fest- Flüssig-Mischung ist auch in anderen Anwendungsgebieten vorteilhaft, wobei aus rein illustrativen Gründen im Rahmen des vorliegenden Vorschlags regelmäßig auf das Beispiel der Gülleseparation zurückgegriffen wird, auch weil anhand dieses Anwendungsbeispiels der vorliegende Vorschlag in praktischen Versuchen erprobt wurde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Separieren fester und flüssiger Bestandteilen einer Fest-Flüssig- Mischung anzugeben, die bei vergleichsweise geringem energetischem Einsatz und mit möglichst geringen Emissionen einen hohen Separationsgrad ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Ein vorteilhaftes Anwen- dungsbeispiel für den Einsatz einer vorschlagsgemäßen Vorrichtung ist in Anspruch 14 beschrieben, nämlich die Verwendung der vorschlagsgemäßen Vorrichtung zum Separieren fester und flüssiger Bestandteile aus Gülle.
Vorschlagsgemäß ist als grundsätzliche Separationstechnik vorgesehen, die Gülle auf ein Schwingsieb aufzugeben, so dass einerseits die flüssigen Bestandteile durch die Maschen des Schwingsiebs hindurchtreten und andererseits die festen Bestandteile der Flüssigkeit auf dem Schwingsieb verbleiben.
Dementsprechend ist oberhalb des Schwingsiebs ein Zulauf angeordnet, der die Fest-Flüssig-Mischung mit ihren beiden unterschiedlichen Bestandteilen auf das Schwingsieb führt.
Als Schwingsieb ist im Rahmen des vorliegenden Vorschlags eine Fläche bezeichnet, die sich in kontrollierte Schwingungen versetzen lässt und Durchtrittsöffnungen mit einer definierten Weite versehen ist, die als Maschenweite bezeichnet wird.
Lochbleche oder geschlitzte Bleche sind verwendbar. Vorteilhaft wird ein regelrechtes Sieb verwendet, welches aus einem Geflecht bzw. Gitter gebildet ist. Im Vergleich zu gelochten oder geschlitzten Blechen ermöglicht ein Sieb einen besonders großen Anteil an Öffnungen innerhalb seiner Grundfläche und somit besonders hohe Durchsatzleistungen. Insbesondere kann vorgesehen sein, unterschiedlich ausgestaltete Schwingsiebe zu kombinieren, beispielsweise zu einem insgesamt größeren Schwingsieb mit dementsprechend unterschiedlichen Abschnitten, oder unterschiedlich ausgestaltete Schwingsiebe innerhalb des selben Gehäuses anzuordnen. Beispielsweise kann für die Verarbeitung von besonders schwerem Material eine partielle mechanische Verstärkung des Schwingsiebs vorgesehen sein, beispielsweise indem dort das Schwingsieb ein Lochblech statt eines Siebes aufweist.
Das Schwingsieb ist innerhalb eines im Wesentlichen geschlossenen Gehäuses angeordnet. Das Gehäuse verhindert Emissio- nen in Form von Spritzern, aber auch in Form von beispielsweise Gerüchen. Es ist daher im Wesentlichen geschlossen ausgestaltet und weist lediglich die Öffnungen auf, die erforderlich sind, um einlassseitig die Fest-Flüssig-Mischung in das Gehäuse und auf das Schwingsieb zu führen, und um auslassseitig die festen und die flüssigen Bestandteile aus dem Gehäuse herauszuführen. Unterhalb des Schwingsiebs ist dementsprechend ein Ablauf angeordnet, der die flüssigen Bestandteile aus dem Gehäuse führt, während nahe dem in Förderrichtung vorderen Ende des Schwingsiebs eine Austragsöffnung vorgesehen ist, durch welche die festen Bestandteile aus dem Gehäuse gelangen.
Eine hohe Durchsatzleistung weist die vorschlagsgemäße Vorrichtung dadurch auf, dass das Schwingsieb besaugt ist: die flüssigen Bestandteile treten nicht nur schwerkraftunterstützt durch das Schwingsieb hindurch, sondern werden vielmehr nach unten abgesaugt. Dazu ist vorschlagsgemäß eine Absaugpumpe vorgesehen, so dass im Gehäuse unterhalb des Schwingsiebs ein Unterdruck herrscht. Bei praktischen Versuchen hat sich beispielsweise ein Unterdruck im Bereich von etwa 1 bar bewährt, der einerseits eine hohe Durchsatzleistung der Vorrichtung gewährleistet, andererseits jedoch nicht ausreicht, um ein unerwünscht hohes Maß an festen Bestandteilen durch die Maschen des Schwingsiebs zu ziehen und somit den Separationsgrad nachteilig zu beeinflussen.
Durch die Besaugung des Schwingsiebs wird zudem ein Unterdruck in dem gesamten Gehäuse geschaffen: wenn die festen Bestandteile, die auf dem Schwingsieb aufliegen, durch die Schwingungen regelmäßig vom Schwingsieb abheben, kann Luft unter das Schwingsieb gesaugt werden. Da das Gehäuse im wesentlichen geschlossen ist, treten an den verbleibenden Öffnungen keine gasförmigen Emissionen aus dem Gehäuse aus, sondern es wird vielmehr Umgebungsluft in das Gehäuse eingesaugt, so dass es emissionsfrei betrieben werden kann. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass der Zulauf, durch den die Fest-Flüssig-Mischung auf das Schwingsieb gelangt, oberhalb des in Förderrichtung hinteren Endes des Schwingsiebs mündet. Die in der Fest-Flüssig-Mischung befindlichen festen Bestandtei- le gelangen also auf das Schwingsieb im Bereich von dessen hinteren Ende, so dass sie über die ganze Länge des Schwingsiebs gefördert werden, bis sie zum vorderen Ende gelangen, wo die Austragsöffnung vorgesehen ist. Die Bewegung der festen Bestandteile über die Länge des Schwingsiebs hinweg fördert die Abscheidung der flüssigen Bestandteile aus den festen Bestandteilen und erhöht somit den Separationsgrad.
Vorteilhaft kann unterhalb des Zulaufs und oberhalb des
Schwingsiebs ein Verteiler im Gehäuse angeordnet sein. Dieser Verteiler dient dazu, die Fläche des Schwingsiebs optimal zur
Separation auszunutzen. Der Verteiler wirkt nicht in Längsrichtung bzw. Förderrichtung des Schwingsiebs, sondern quer dazu, verteilt die Mischung also über die Breite des Schwingsiebs, und vorteilhaft über dessen gesamte Breite.
Vorteilhaft kann das Schwingsieb schräg von unten nach oben angeordnet sein und so betrieben werden, dass es die festen Bestandteile schräg aufwärts fördert. Das Neigungsmaß der Schrägstellung kann in Anpassung an das vorgesehene Anwen- dungsgebiet konstruktiv vorgegeben sein, oder es kann eine
Neigungsverstellung des Schwingsiebes bzw. des Gehäuses vorgesehen sein, um die Vorrichtung flexibel an unterschiedliche Anforderungen anpassen zu können. Es kann insbesondere vorteilhaft vorgesehen sein, innerhalb des
Gehäuses, in dem sich das Schwingsieb befindet, den Pegel der Fest-Flüssig-Mischung nur so hoch einzustellen, dass das Schwingsieb teilweise über diesen Pegel nach oben hinausragt. Bereits innerhalb der auf das Schwingsieb aufgegebenen Fest- Flüssigmischung bildet sich auf dem Schwingsieb eine Art Filterkuchen mit einem hohen Feststoffanteil. Dieser Filterkuchen wird auf dem Schwingsieb aufwärts und somit über den Pegel der Fest-Flüssig-Mischung hinaus gefördert, so dass dort, unterstützt durch den rüttelnden Effekt des Schwingsiebs, eine besonders wirksame weitere Abscheidung der flüssigen Bestandteile aus dem Filterkuchen erfolgen kann, bevor die festen Bestandteile dann in die Austragsöffnung gelangen, durch welche sie das Gehäuse verlassen.
In praktischen Versuchen hat sich eine Maschenweite des Schwingsiebs bewährt, die kleiner als 0,8 mm bemessen ist, beispielsweise zwischen 0,7 und 0,8 mm beträgt. Beim Separieren von Gülle wurden mit derartigen Maschenweiten hohe Durchsatzleistungen der Vorrichtung bewirkt. Während der Anteil an festen Bestandteilen innerhalb der Fest-Flüssig-Mischung etwa 7 bis 8 % betrug, betrug er in den aus der Vorrichtung gelangenden flüssigen Bestandteilen nur noch etwa 0,8 %.
Mit Hilfe einer noch geringeren Maschenweite von beispielsweise etwa 0,4 bis 0,5 mm kann der Separationsgrad noch weiter erhöht werden und, bei gleichem Ausgangsmaterial, die Menge fester Bestandteile auf etwa 0,2 bis 0,3 % verringert werden, unter Inkaufnahme einer geringeren Durchsatzleistung der Vorrichtung.
Der Separationsgrad kann dadurch noch weiter verbessert werden, dass die aus der Austragsöffnung gelangenden festen Bestandteile ein einem anschließenden zweiten Separationsschritt nachbehandelt werden, beispielsweise in einer Schneckenpresse. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer Schneckenpresse besteht darin, dass diese in an sich bekannter Weise eine Schnecke aufweist, die als Pressschnecke oder Förderschnecke bezeichnet wird, und die radial außerhalb der Schnecke einen oder mehrere Filter aufweist. Die besonders vorteilhafte Ausgestaltung liegt darin, dass dieser Filter eine Vielzahl von Schlitzen aufweist, die sich in Längsrichtung der Schnecke erstrecken. Flüssige Bestandteile, die aus dem Material austre- ten, müssen also nicht quer zur Förderrichtung der Schnecke radial nach außen in Art einer Richtungsänderung von etwa 90° strömen, sondern sie können aufgrund der in Längsrichtung verlaufenden Schlitze mit nur geringer Richtungsänderung über die gesamte Länge der Schnecke nach und nach weiter radial nach außen und durch die Schlitze hindurchtreten. Dadurch ist nicht nur der Betrieb der Schneckenpresse mit einer überraschend geringen Antriebsleistung möglich, sondern es werden auch hervorragende Ergebnisse erreicht, was die Steigerung des Tro- ckenanteils im Material betrifft.
Die Ausgestaltung der beschriebenen Schneckenpresse kann vorteilhaft einen Filter umfassen, der eine Vielzahl von Flacheisen aufweist. Diese Flacheisen sind koaxial zur Schnecke aus- gerichtet, indem sich die Flacheisen ihrer Länge nach in Längsrichtung der Schnecke erstrecken. Was den Materialquerschnitt der Flacheisen angeht, so sind diese strahlenkranzartig um die Schnecke herum ausgerichtet, sodass sich also die Breite der Flacheisen radial von der Schnecke weg nach außen erstreckt und die Materialstärke bzw. Dicke der Flacheisen jeweils in tangentialer Richtung zur Schnecke erstreckt. Aufgrund dieser strahlenkranzartigen Ausrichtung der Flacheisen liegen diese mit ihren radial inneren Enden einander nahezu dicht an, während nach außen hin die Abstände der Flacheisen zueinander größer sind. Auch wenn die einzelnen Flacheisen einander scheinbar spaltfrei anliegen und ein die Schnecke scheinbar dicht umgebendes Rohr bilden, bei dem lediglich an seiner radial äußeren Oberfläche Spalten erkennbar sind, so reicht der Pressdruck der Schnecke aus, um Feuchtigkeit, die noch im Material vorhanden ist, durch die minimalen Spalten zwischen den Flacheisen zu treiben und so den Separationsgrad zu verbessern und den Feuchtegehalt in den festen Bestandteilen weiter zu senken.
Im Vergleich dazu, beispielsweise eine Rohrwand mit einer Viel- zahl feiner Schlitze zu versehen, kann eine konstruktiv möglichst einfache und wirtschaftlich herstellbare Ausgestaltung dieses Fil- ters beispielsweise darin bestehen, dass jeweils mehrere Flacheisen zu einem Paket zusammengefasst sind, beispielsweise je nach deren Dicke zwei bis zehn einander anliegende Flacheisen. Trotz einer vollflächigen Anlage der einzelnen Flacheisen anein- ander ergeben sich bei einem ausreichend hohen Innendruck innerhalb des Filters Durchtrittsmöglichkeiten für die abzuführende Flüssigkeit. Zwischen zwei benachbarten Paketen sind im äußeren radialen Bereich des Filters Abstandshalter vorgesehen, im radial inneren Bereich des Filters jedoch nicht, um so insgesamt einen ringförmigen und nahezu kreisförmigen Querschnitt des
Filters zu ergeben, welcher die Pressschnecke in Art eines polygonalen Rohrs umgibt. Auch unabhängig von der vorschlagsgemäßen Vorrichtung, die ein besaugtes Schwingsieb aufweist, kann die Schneckenpresse zur Separation genutzt werden.
Vorteilhaft kann eine Fördereinrichtung vorgesehen sein, welche die festen Bestandteile, die entweder direkt aus dem das
Schwingsieb aufnehmenden Gehäuse oder indirekt, nämlich aus der nachgeschalteten zweiten Separationsstufe gelangen, zu ei- nem Übergabepunkt fördert. Die Fördereinrichtung kann auf vielfältige Weise ausgestaltet sein, beispielsweise als Förderband oder Förderschnecke, wobei nachfolgend rein beispielhaft eine Förderschnecke erwähnt wird. An diesem Übergabepunkt werden die festen Bestandteile aus der Vorrichtung an eine nachfol- gende Einrichtung übergeben. Die nachgeschaltete Einrichtung kann beispielsweise ein offener Lagerplatz sein oder ein Container, in welchen die festen Bestandteile hineingegeben werden. Die festen Bestandteile weisen, wenn sie als Haufwerk auf einem Untergrund liegen oder in einen Behälter gefüllt sind, auch noch nach Tagen ein erhebliches Temperaturniveau auf, möglicherweise aufgrund von Kompostierungsvorgängen. Die festen Bestandteile können daher beispielsweise in einen Container gegeben werden, der einen Rohrleitungswärmetauscher enthält, so dass ein durch diesen Wärmetauscher geführtes Medium er- wärmt wird. Vorteilhaft kann die vorgeschlagene Vorrichtung als mobile, transportable Einheit ausgestaltet sein, z. B. innerhalb eines Containers aufgebaut sein, auf einem Fahrzeuganhänger, oder dergleichen. In praktischen Versuchen hat sich überraschend herausgestellt, dass aufgrund der hohen Durchsatzleistung der Inhalt eines kompletten Gülletanks, wie er bei landwirtschaftlichen Betrieben anzufinden ist, innerhalb weniger Stunden separiert werden kann. Hierzu wird eine Zuleitung vom Gülletank zur Vorrichtung verlegt, durch welche die Gülle aus dem Gülletank in die Vorrichtung, nämlich in das Gehäuse gelangt, welche das Schwingsieb umgibt. In dieser Zuleitung ist vorteilhaft eine Pumpe vorgesehen, welche die Fest-Flüssig-Mischung in das Gehäuse fördert.
Die erwähnte Absaugpumpe fördert ihrerseits die flüssigen Bestandteile in den Gülletank zurück und sorgt für den Unterdruck unterhalb des Schwingsiebs. Durch diese Kreislaufführung ist es nicht erforderlich, einen zusätzlichen Tank als Zwischenlager vorzusehen, in den die aus der Vorrichtung gelangenden, separierten, flüssigen Bestandteile der Gülle geleitet werden. Vielmehr wird durch die Kreislaufführung der Gülle bzw. deren flüssiger Bestandteile der Anteil an festen Bestandteilen im Güllebehälter nach und nach erheblich reduziert, so dass nach wenigen Stunden Behandlungsdauer, beispielsweise 3 bis 5 Stunden, die Flüssigkeit im Güllebehälter einen Feststoffanteil von lediglich nur noch etwa 1 % oder sogar noch weniger aufweist.
Aufgrund dieser kurzen Behandlungsdauer kann eine besonders wirtschaftliche Verwendung der vorschlagsgemäßen Vorrichtung darin liegen, dass diese nicht längere Zeit ungenutzt neben dem Güllebehälter fest installiert verbleibt, sondern vielmehr von Tag zu Tag zu einem anderen Güllebehälter verbracht wird, beispielsweise durch einen Lohnunternehmer. Die Ausgestaltung der Vorrichtung als fahrbarer Anhänger bzw. die Anordnung der einzelnen Komponenten der Vorrichtung auf einem fahrbaren Anhänger ermöglicht diese mobile Nutzung der Vorrichtung. Falls die Vornchtung stationär aufgebaut ist, können die Fest- Flüssig-Mischungen in Containern, per Tanklastwagen oder dergleichen zur Vorrichtung verbracht werden. Beispielsweise kann mittels einer stationär betriebenen Vorrichtung der Feststoffanteil möglichst vollständig aus der Fest-Flüssig-Mischung separiert werden und in einer dort ebenfalls stationär aufgebauten
Verbrennungsanlage thermisch verwertet werden. Eine stationär aufgebaute Vorrichtung unterliegt nicht den Beschränkungen, denen eine mobile Vorrichtung beispielsweise hinsichtlich ihrer Abmessungen unterworfen ist, so dass stationäre Vorrichtungen besonders leistungsfähig ausgestaltet werden können.
Abgesehen von dem regelmäßig erwähnten Anwendungsgebiet der Gülle-Separation kann die Vorrichtung im landwirtschaftlichen Bereich beispielsweise zur Fermenter-Reinigung genutzt werden, indem der Inhalt eines Biogas-Fermenters beispielsweise von mineralischen Feststoffen wie Sand befreit wird. So wird vermieden, dass der Fermenter langsam verschlammt, und sein gesamtes Nutzvolumen wird durch eine derartige Reinigung wieder nutzbar gemacht. Die für die Funktion des Fermenters wesentlichen Mikroorganismen werden vorteilhaft in den Fermenter zurückgeführt, indem die flüssigen Bestandteile aus der Vorrichtung im Kreislauf in den Fermenter zurückgeführt werden.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung nicht nur mit einem einzigen Schwingsieb, sondern mit zwei Schwingsieben ausgestattet ist. Dabei sind diese beiden Schwingsiebe in jeweils einem eigenen Gehäuse angeordnet. In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, dass die Fest-Flüssig-Mischung zu beiden Gehäusen separat geführt wird, indem sich eine Zuleitung, welche die Fest-Flüssig-Mischung zu den Schwingsieben heranführt, verzweigt und in jedem der beiden Gehäuse ein eigener Zulauf vorgesehen ist. Durch die Verwendung zweier Schwingsiebe wird die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung im Wesentlichen verdoppelt, ohne ein einziges Schwingsieb mit dementsprechend größeren, beispielsweise verdoppelten Abmessungen schaffen zu müssen, was konstruktiv erhebliche Herausforderungen mit sich bringt. Durch die im Vergleich zu einem derartig großen Schwingsieb kleineren Schwingsiebe lässt sich zudem die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung in feineren Stufen kaskadieren und an unterschiedliche Bedürfnisse anpassen, indem dementsprechend zwei, drei oder mehr Schwingsiebe betrieben werden. Insbesondere bei stationär betriebenen Vorrichtungen kann dies problemlos vorgesehen sein, da hier die straßenzulassungsbedingten Maximalabmessungen nicht beachtet werden müssen.
Die Anordnung zweier Gehäuse und zweier Schwingsiebe kann zudem vorteilhaft dazu genutzt werden, einen besonders hohen Separationsgrad zu erreichen, indem die beiden Schwingsiebe unterschiedliche Maschenweiten aufweisen:
Mittels einer Ventilanordnung kann eine Umschaltung ermöglicht werden, um die Fest-Flüssig-Mischung wahlweise zu lediglich einem der beiden Zuläufe und somit zu lediglich einem der beiden unterschiedlichen Schwingsiebe zu führen. So kann beispielsweise die Fest-Flüssig-Mischung zunächst aus dem Gülletank in das Gehäuse geführt werden, in welchem sich das Schwingsieb mit der größeren Maschenweite befindet. Später kann die Ventilanordnung umgeschaltet werden, so dass die Fest-Flüssig-Mischung, die nun bereits einen erheblich geringeren Feststoffanteil aufweist, auf das Schwingsieb mit der geringeren Maschenweite aufgegeben wird, so dass nun noch weitere, bisher ungefilterte Feststoffe mittels dieses Schwingsiebs aus der Fest-Flüssig-Mischung separiert werden können. Die Separation von zunächst gröberen festen Bestandteilen mittels des ersten, grobmaschigeren Schwingsiebs verhindert, dass das feinmaschigere Schwingsieb durch die festen Bestandteile zu stark abgedeckt und zu wenig durchlässig wird, was die Durchsatzleistung negativ beeinflussen würde. Zudem können die beiden unterschiedlich ausgestalteten Schwingsiebe mit ihren unterschiedlichen Maschenweiten genutzt werden, um in Anpassung an das jeweils vorliegende Ausgangsmaterial, beispielsweise unterschiedlich zusammengesetzte Güllesorten, jeweils das am besten geeignete Schwingsieb auszuwählen. Dies kann insbesondere bei den bereits erwähnten Lohnunternehmen bzw. mobil eingesetzten Vorrichtungen vorteilhaft sein, die zu unterschiedlichen Standorten verbracht werden und dementsprechend mit möglicherweise sehr unterschiedlichen Ausgangsmaterialien beschickt werden.
Alternativ zu der erwähnten Umschaltung der Ventilanordnung können die beiden Schwingsiebe unterschiedlicher Maschenweiten in Reihe geschaltet sein, so dass die flüssigen Bestandteile aus dem gröberen Schwingsieb auf das feinere Schwingsieb und erst dann aus der Vorrichtung heraus geführt werden.
Die Ventilanordnung kann jedoch auch derart ausgestaltet sein, dass sie vier unterschiedliche Betriebsarten ermöglicht: wahlweise wird die Fest-Flüssig-Mischung nur auf eines der beiden Schwingsiebe geführt, und zwar wahlweise erstens auf das eine oder zweitens das andere Schwingsieb, oder drittens wird die Fest-Flüssig-Mischung in Art eines Parallelbetriebs auf beide Schwingsiebe geführt, oder viertens wird die Fest-Flüssig- Mischung in Art eines Serien- oder Reihenbetriebs auf erst das eine und dann das andere der beiden Schwingsiebe geführt. Die entsprechende Ausgestaltung der Ventilanordnung und sie zugehörige Führung von Rohrleitungen ist beispielsweise mittels Absperr- oder Umschaltventilen, insbesondere Mehrwegeventilen dem Fachmann bekannt und muss daher im Rahmen des vorliegenden Vorschlag nicht im Einzelnen erläutert werden.
Die festen Bestandteile, die einen auf dem Schwingsieb aufliegenden Filterkuchen bilden, bewirken eine gewisse Abdichtung des Schwingsiebs. Diese Abdichtung ist insofern vorteilhaft, als sie das Ansaugen von Luft verhindert bzw. verringert, die an- sonsten durch das Schwingsieb dort angesaugt werden könnte, wo ein schräg nach oben verlaufendes Schwingsieb aus der Fest-Flüssig-Mischung heraus nach oben ragt. Diese Abdichtung durch den Filterkuchen verstärkt daher die Saugleistung in dem Bereich, wo das Schwingsieb in die Fest-Flüssig-Mischung eintaucht und wo die Flüssigkeit aus der Fest-Flüssig-Mischung durch das Schwingsieb nach unten abgesaugt werden soll.
Vorteilhaft kann daher an dem in Förderrichtung vorderen Ende des Schwingsiebs eine Überlaufkante vorgesehen sein, die sich über das Schwingsieb hinaus nach oben erstreckt. Sie bewirkt, dass eine gewisse Mindest-Schichtdicke des erwähnten Filterkuchens auf dem Schwingsieb erreicht und beibehalten werden muss, bevor die festen Bestandteile diese Überlaufkante über- winden und vom Schwingsieb in die Austragsöffnung gelangen können. Die Überlaufkante kann beispielsweise eine Höhe aufweisen, die zwischen 0,5 und 3 cm beträgt, z. B. etwa 1 cm. Luft kann auf diese Weise von oben nach unten nur durch das Schwingsieb hindurch angesaugt werden, und zwar jedes Mal dann, wenn der Filterkuchen aufgrund der Schwingungen kurzfristig vom Schwingsieb abhebt.
Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung kann bei hoher Durchsatzleistung ein hoher Separationsgrad erreicht werden, indem die festen Bestandteile schließlich mit einem möglichst hohen Trockenanteil vorliegen, also einem möglichst geringen Anteil an darin enthaltener Flüssigkeit. Die Vorrichtung kann jedoch alternativ dazu bewusst so betrieben werden, dass festen Bestandteile nicht einen möglichst hohen Trockenanteil aufweisen, son- dem vielmehr noch flüssig und somit pumpfähig vorliegen, falls dies für deren weitere Verwendung vorteilhaft sein sollte. Der Separationsgrad kann also bewusst nicht maximal eingestellt werden, wobei dies typischerweise mit einer Erhöhung der Durchsatzleistung verbunden ist. Beispielsweise kann durch ent- sprechende Ausgestaltung des Schwingsiebs die Separationsleistung bewusst gering eingestellt werden, so dass kein Filter- kuchen sondern vielmehr eine Flüssigkeit vom Schwingsieb in die Austragsöffnung gelangt, die jedoch im Vergleich zu der zugeführten Fest-Flüssig-Mischung einen höheren Anteil an festen Bestandteilen aufweist. Beispielsweise kann die Durchlässigkeit des Schwingsiebs durch einen geringeren Öffnungsanteil verringert werden, beispielsweise indem ein Lochblech statt eines Siebs verwendet wird.
Als feste Bestandteile wird das Material bezeichnet, welches das Schwingsieb in dessen Förderrichtung verlässt, in die Austragsöffnung gelangt, und einen höheren Feststoffanteil aufweist als die der Vorrichtung zugeführte Fest-Flüssig-Mischung, und insbesondere einen höheren Feststoffanteil aufweist als das quer durch das Schwingsieb abgesaugte Material, das als flüssige Bestandteile bezeichnet wird.
Auch die so genannten festen Bestandteile können daher flüssig, beispielsweise pumpfähig, sein. In diesem Fall kann typischerweise vorgesehen sein, die festen Bestandteile nicht im Kreislauf zu führen, beispielsweise in einen Gülletank zurück, sondern in einen zweiten Behälter, beispielsweise einen Tank, der stationär oder als Teil eines Tankwagens bereit steht. Die vorschlagsgemäße Vorrichtung dient in diesem Fall zur Aufkonzentration der Fest-Flüssig-Mischung, indem als so genannte feste Bestandteile ein fließfähiges Material bereitgestellt wird, welches einen höheren Feststoffgehalt aufweist als die ursprünglich vorliegende Fest-Flüssig-Mischung. Gülle beispielsweise hat einen wirtschaftlichen Wert, der sich nach den Nährstoffgehalt richtet, welcher wiederum insbesondere durch den Feststoffgehalt bestimmt wird. Durch die erwähnte Aufkonzentration mit Feststoffen kann der Wert der erhaltenen festen Bestandteile, die als pumpfähiger flüssiger Dünger ausgebracht werden können, im Vergleich zu der ursprünglich vorhandenen Fest-Flüssig-Mischung erheblich gesteigert werden. Abgesehen von dem Beispiel der Gülleaufbereitung kann eine vorschlagsgemäße Vorrichtung auch zur anderweitigen Separation fester und flüssiger Bestandteile verwendet werden. Am Beispiel der Gülle-Separation haben erste praktische Versuche ergeben, dass die Menge an festen Bestandteilen von etwa 7 bis 8 % auf deutlich weniger als 1 % verringert werden konnte.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der rein schematischen Darstellungen nachfolgend näher beschrieben. Dabei zeigt
Fig. 1 Eine perspektivische Ansicht auf eine Vorrichtung zum Separieren von Gülle,
Fig. 2 eine Ansicht in ein Gehäuse der Vorrichtung von Fig.
1 , samt darin befindlichem Schwingsieb,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht in eine geöffnete Schneckenpresse der Vorrichtung von Fig. 1 , und
Fig. 4 eine Ansicht aus einer anderen Perspektive auf die
Schneckenpresse von Fig. 3.
In den Zeichnungen ist mit 1 insgesamt eine Vorrichtung bezeichnet, die zum Separieren fester und flüssiger Bestandteile einer Fest-Flüssig-Mischung, insbesondere Gülle, dient. Die Vorrichtung 1 weist zwei zu einer gemeinsamen Baugruppe zu- sammengefasste Gehäuse 2 auf, in denen jeweils ein gegenüber der Horizontalen schräg gestelltes Schwingsieb 3 angeordnet ist. Bei dem in Fig. 1 linken bzw. hinteren Gehäuse 2 ist eine Stirnwand 4 montiert, die bei dem rechts bzw. zum Betrachter hin gerichteten Gehäuse 2 entfernt worden ist. Auf der Oberseite dieser Baugruppe, also der beiden Gehäuse 2, ist ein Schwingungsantrieb 5 montiert.
Die Vorrichtung 1 ist als mobile Vorrichtung in Form eines LKW- Anhängers ausgestaltet, mit einem Rahmen 6, Laufrädern 7 und einer Deichsel 8, die mittels einer Anhängekupplung an ein Zugfahrzeug angeschlossen werden kann. Über Schwingungsdämp- fer in Form von Elastomerlagern 40 sind die Gehäuse 2 von dem Rahmen 6 schwingungsmäßig entkoppelt.
Diese mobile Vorrichtung 1 ist in Fig. 1 vor einem Gülletank 9 dargestellt. Ein Wellrohr 10 führt Gülle als Fest-Flüssig-Mischung aus dem Gülletank 9 zur Vorrichtung 1 , nämlich zu einer dort vorgesehenen Pumpe 1 1 . Von der Pumpe 1 1 aus gelangt die Fest-Flüssig-Mischung über eine Rohrleitung 12 zu den beiden Gehäusen 2, wobei sich die Rohrleitung 12 verzweigt und zu zwei Zuläufen 14 führt, von denen jeder in eines der Gehäuse 2 mündet.
Die flüssigen Bestandteile, welche durch die Schwingsiebe 3 hindurchtreten, gelangen durch Abläufe 15 aus den Gehäusen 2. Dabei sind an der Unterseite jedes Gehäuses 2 jeweils zwei Abläufe 15 vorgesehen. Die Abläufe 15 münden in ein Sammelrohr 16, welches als quer liegendes Vierkantrohr ausgestaltet ist. Aus dem Sammelrohr 16 werden die flüssigen Bestandteile durch eine Saugleitung 17 zu einer Absaugpumpe 18 geführt. Aus der Absaugpumpe 18 gelangen sie durch eine Rücklaufleitung 19, die als Schlauch ausgestaltet ist, zurück in den Gülletank 9.
Die Schwingsiebe 3, und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die beiden Gehäuse 2, sind gegenüber der Horizontalen schräg angeordnet. Die Förderrichtung der Schwingsiebe 3 verläuft dabei gemäß Fig. 1 von links nach rechts, so dass das rechte Ende eines Schwingsiebs 3 höher angeordnet ist als das linke, untere Ende des Schwingsiebs 3. Der Pegel der Fest- Flüssig-Mischung innerhalb eines Gehäuses 2 wird beim Betrieb der Vorrichtung 1 so eingestellt, dass das Schwingsieb 3 mit seinem in Förderrichtung vorderen, rechten Ende aus der Fest- Flüssig-Mischung nach oben hinausragt.
Die festen Bestandteile gelangen auf dem Schwingsieb 3 an das rechte Ende des Gehäuses 2 und gelangen dort durch eine Aus- tragsöffnung in einen Trichter 20, der sich nach unten hin ver- jüngt. Beim Parallelbetrieb der beiden Schwingsiebe 3, wenn nämlich die Fest-Flüssig-Mischung durch die Rohrleitung 12 gleichermaßen in beide Gehäuse 2 geführt wird, gelangen aus beiden Gehäusen 2 die festen Bestandteile in den Trichter 20 und von dort nach unten in einen Sammelraum 21 .
Aus dem Sammelraum 21 werden die festen Bestandteile mittels einer Förderschnecke 22 abgefördert. Aufgrund der zulässigen maximalen Länge, welche die Vorrichtung 1 als Fahrzeuganhänger aufweisen darf, ist die Förderschnecke 22 teilbar ausgestaltet und das in Fig. 1 rechts dargestellte Ende stellt einen Anschlussbereich dar. Ein Verlängerungsstück 23 der Förderschnecke 22 kann von dort aus die Förderschnecke 22 über das dargestellte rechte Ende hinaus auf eine größere Länge und in eine größere Höhe verlängern. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine klappbare bzw. faltbare Ausgestaltung der Förderschnecke 22 vorgesehen, wobei das Verlängerungsstück 23 stets um eine aufrechte Achse scharnierbeweglich mit dem fest montierten Teil der Förderschnecke 22 verbunden bleibt und aus seiner dargestellten Faltstellung in eine Verlängerungsstellung geschwenkt werden kann, in welcher es diesen fest montierten Teil der Förderschnecke 22 geradlinig verlängert. Von der Förderschnecke 22 einschließlich des Verlängerungsstücks 23 ist in Fig. 1 lediglich das äußere Hüllrohr ersichtlich, die eigentliche Schnecke läuft in an sich bekannter Weise innerhalb dieses Hüllrohrs.
Fig. 2 zeigt einen Blick in das rechte bzw. vordere Gehäuse 2 der Vorrichtung 1 von Fig. 1 , bei dem die Stirnwand 4 demontiert ist. Die Rohrleitung 12 erstreckt sich im Bereich des Zulaufs 14 bis in das Gehäuse 2 hinein. Auf dem Gehäuse 2 ist ein Führungsstutzen 24 vorgesehen, durch den hindurch sich die Rohrleitung 12 erstreckt, so dass auf diese Weise die Rohrleitung 12 von dem Gehäuse 2 schwingungsmäßig entkoppelt ist und vergleichsweise starr verbleiben kann, während das Gehäuse 2 mitsamt dem Schwingsieb 3 durch den Schwingungsantrieb 5 in Schwingungen versetzt wird.
Ein Luftzutritt in das Gehäuse 2 ist erstens gegebenenfalls durch einen Ringspalt möglich, der sich zwischen dem Führungsstutzen 24 und der dort dünneren Rohrleitung 12 ergibt, sofern dieser Ringspalt nicht abgedichtet sein sollte, was jedoch vorteilhaft in an sich bekannter Weise vorgesehen sein kann. Zweitens - und gegebenenfalls als einzige Stelle - ist ein Luftzutritt im Bereich der Austragsöffnung möglich, wo nämlich der Trichter 20 an das Gehäuse 2 anschließt. Im übrigen ist das Gehäuse 2 geschlossen. Der erwähnte Luftzutritt erfolgt aufgrund der Saugwirkung der Absaugpumpe 18, die im Gehäuse 2 einen Unterdruck erzeugt.
Eine Überlaufkante 38 ist in Förderrichtung vorn am Schwingsieb 3 vorgesehen, vor der Austragsöffnung, so dass die festen Bestandteile sich auf dem Schwingsieb 3 stauen und eine entsprechende Höhe bzw. Schichtdicke erreichen müssen, bevor sie die Überlaufkante 38 überwinden und in die Austragsöffnung gelangen können.
Unterhalb des Zulaufs 14 ist ein Verteiler 25 vorgesehen, der als flaches Blech ausgestaltet ist, welches sich im Wesentlichen quer unterhalb des Zulaufs 14 erstreckt und welches mehrere Verteilerrippen 26 aufweist, welche die durch den Zulauf 14 in das Gehäuse 2 gelangende Fest-Flüssig-Mischung über die gesamte Breite des Schwingsiebs 3 verteilen.
Während bei dem Gehäuse 2 die zum Betrachter vordere Stirnwand 4 entfernt ist und den Blick auf das Schwingsieb 3 und den Verteiler 25 frei gibt, ist aus Fig. 2 eine Stirnwand 39 ersichtlich, die der entfernten Stirnwand 4 gegenüber liegt, und die im Vergleich zur Stirnwand 4 flacher liegend und oberhalb des Trichters 20 angeordnet ist. Fig. 3 zeigt eine Möglichkeit, wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Sammelraum 21 ausgestaltet sein kann: Aus dem Trichter 20 gelangen die festen Bestandteile der Fest- Flüssig-Mischung aus dem Gehäuse 2 in den Sammelraum 21 . Der Sammelraum 21 ist als nach unten offenes Gehäuse ausgestaltet, in welchem eine Schneckenpresse 27 läuft. Auch in diesem Fall ist die eigentliche Schnecke, nämlich die Pressschnecke, nicht ersichtlich, sondern vielmehr ist ein Filter 28 ersichtlich.
Fig. 4 zeigt schematisch den Aufbau der Schneckenpresse 27. Der Filter 28 wird durch eine Vielzahl von Flacheisen 35 gebildet, welche sich in Längsrichtung der Schneckenpresse 27 erstrecken und welche jeweils zu Paketen 29 zusammengefasst sind. Jedes Paket 29 weist dabei mehrere hochkant ausgerichtete Flacheisen 35 auf, beispielsweise zwischen zwei und zehn Stück, wobei rein beispielhaft bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils vier Flacheisen 35 ein Paket 29 bilden. Die Pakete 29 sind so angeordnet, dass sie mit ihren radial inneren Längskanten aneinander angrenzen, während zwischen zwei benachbarten Paketen 29 am radial äußeren Umfang des Filters 28 jeweils ein Spalt in Längsrichtung der Schneckenpresse 27 verläuft, da die Flacheisen 35 innerhalb eines Pakets 29 parallel und einander vollflächig anliegend angeordnet sind. Abstandshalter 36 sind zwischen den einzelnen Paketen 29 vorgesehen.
Die Pakete 29 umgeben eine Pressschnecke 37 ähnlich wie ein in Längsrichtung geschlitztes Hüllrohr. In Fig. 4 grenzt der Filter 28 nahezu an den äußeren Umfang einer Pressschnecke
37,wobei jedoch ein kleiner Spalt zwischen dem Filter 28 und der Pressschnecke 37 vorgesehen ist, um einen verschleißarmen Betrieb der Schneckenpresse 27 zu ermöglichen. Abweichend von diesem Ausführungsbeispiel kann ein deutlich größerer Spalt zwischen dem Filter 28 und der Pressschnecke 37 vorgesehen sein, wenn dies für die Behandlung des jeweils zu verarbeitenden Materials vorteilhaft sein sollte. Das in Förderrichtung vordere, in Fig. 3 links dargestellte Ende der Schneckenpresse 27 ist durch einen Kegelstopfen 30 verschlossen, der mittels eines Bolzens 31 in einem Widerlager 32 geführt ist. An dem Widerlager 32 stützt sich eine Druckfeder 33 ab, die den Kegelstopfen 30 in seiner Verschlussstellung hält, in welcher er dem vorderen Stirnende eines Hüllrohrs 34 anliegt, welches im Anschluss an den Filter 28 die Pressschnecke 37 umgibt.
Wenn die Schneckenpresse 27 in Betrieb genommen wird, liegt der Kegelstopfen 30 zunächst dem Hüllrohr 34 an und verschließt es. Durch den Pressdruck, der sich im Inneren der Schneckenpresse 27 durch die Drehung der Pressschnecke 37 aufbaut, wird Feuchtigkeit aus den festen Bestandteilen ausgetrieben und durch den Filter 28 gepresst. Bei Erreichen eines ausreichend hohen Pressdrucks können die verpressten festen Bestandteile den Kegelstopfen 30 gegen die Wirkung der Druckfeder 33 vom Hüllrohr 34 abdrücken, so dass nun das separierte Material, nämlich die festen Bestandteile, aus dem Ringspalt zwischen dem Kegelstopfen 30 und dem Hüllrohr 34 austreten und nach unten fallen können. Dort werden sie von der Förderschnecke 22 erfasst.
Alternativ zu dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, den Sammelraum 21 einfach als Behälter auszugestalten, also als einen leeren Raum ohne eine darin montierte Schneckenpresse 27. Die Schneckenpresse 27 kann in diesem Fall als separate Einrichtung betrieben werden, beispielsweise lediglich bedarfsweise, wenn die zunächst mittels des Schwingsiebs 3 separierten festen Bestandteile einen noch höheren Feststoff- bzw. Trockenanteil aufweisen sollen. Beispielsweise kann in diesem Fall das Material durch die Förderschnecke 22 aus dem Sammelraum 21 zur Schneckenpresse 27 gefördert werden. Je nachdem, zu welcher Art von weiterer Verarbeitung die separierten festen Bestandteile vorgesehen sind, kann eine Nachbehandlung der vom Schwingsieb 3 kommenden festen Bestandteile mittels der Schneckenpresse 27 erfolgen oder unterbleiben.

Claims

Vorrichtung (1 ) zum Separieren fester und flüssiger Bestandteile einer Fest-Flüssig-Mischung,
mit einer Schwingfördereinrichtung, welche ein Schwingsieb (1 ) aufweist, und welche innerhalb eines im Wesentlichen geschlossenen Gehäuses (2) angeordnet ist, wobei oberhalb des Schwingsiebs (3) ein Zulauf (14) angeordnet ist, der die Fest-Flüssig-Mischung in das Gehäuse (2) und auf das Schwingsieb (3) führt,
und unterhalb des Schwingsiebs (3) ein Ablauf (15) angeordnet ist, der die flüssigen Bestandteile aus dem Gehäuse (2) führt,
und wobei dem in Förderrichtung vorderen Ende des Schwingsiebs (3) eine Austragsöffnung nachgeschaltet ist, welche die festen Bestandteile aus dem Gehäuse (2) führt, und wobei eine die flüssigen Bestandteile aus dem Gehäuse (2) absaugende Absaugpumpe (18) vorgesehen ist, derart, dass im Gehäuse (2) unterhalb des Schwingsiebs (3) ein Unterdruck herrscht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zulauf (14) oberhalb des in Förderrichtung hinteren Endes des Schwingsiebs (3) mündet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass unterhalb des Zulaufs (14) und oberhalb des
Schwingsiebs (3) ein Verteiler (25) angeordnet ist, welcher die Fest-Flüssig-Mischung über die Breite des Schwing- siebs (3) verteilend ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Schwingsieb (3) schräg von unten nach oben angeordnet und aufwärts fördernd ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Maschenweite des Schwingsiebs (3) kleiner als 0,8 mm bemessen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Maschenweite des Schwingsiebs (3) kleiner als 0,5 mm bemessen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die festen Bestandteile aus der Austragsoffnung in eine Schneckenpresse (27) geführt sind,
welche eine als Pressschnecke (37) bezeichnete Schnecke aufweist,
sowie einen radial außerhalb der Pressschnecke (37) angeordneten Filter (28),
wobei der Filter (28) eine Vielzahl von Schlitzen aufweist, die sich in Längsrichtung der Pressschnecke (37) erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (28) eine Vielzahl von Flacheisen (35) aufweist, die derart ausgerichtet sind, dass sich
deren Länge in Längsrichtung der Pressschnecke (37) erstreckt,
5 deren Breite radial von der Pressschnecke (37) weg erstreckt,
und deren Dicke tangential um die Pressschnecke (37) erstreckt.
10 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Schwingsieb (3) eine Förderschnecke (22) nachgeschaltet ist, welche die festen Bestandteile zu einem Ü- bergabepunkt fördert, an welchem sie aus der Vorrichtung 15 (1 ) an eine nachfolgende Einrichtung übergebbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung (1 ) als mobile, transportable Einheit ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens zwei jeweils in einem eigenen Gehäuse (2) angeordnete Schwingsiebe (3) vorgesehen sind, und dass eine Zuleitung vorgesehen ist, welche die Fest- Flüssig-Mischung führt,
und welche sich zu den beiden Zuläufen (14) verzweigt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 1
dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schwingsiebe (3) unterschiedliche Maschenweiten aufweisen
und dass in der Zuleitung eine Ventilanordnung vorgesehen ist, mittels derer die Fest-Flüssig-Mischung wahlweise zu lediglich einem der Zuläufe (14) führbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass an dem in Förderrichtung vorderen Ende des
Schwingsiebs (3) eine nach oben ragende Überlaufkante (38) vorgesehen ist, welche sich über das Schwingsieb (3) hinaus nach oben erstreckt.
14. Verwendung einer nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestalteten Vorrichtung (1 ) zum Separieren fester und flüssiger Bestandteile aus Gülle.
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