Schneckenpresse zum Entwässern von Suspensionen

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Schneckenpresse zum Entwässern von Suspensionen in Durchlaufbetriebsweise mit einer drehbar antreibbaren, suspensionsfördernden Schneckenwelle, mit einem Mantel, der die Schnecke der Schneckenwelle und eine dieser strömungsmäßig nachgeschaltete Preßzone mit veränderbarer Drosselung umgibt, mit einem für zu entwässernde Suspensionen dienenden Zulauf an einem einlaßseitigen Pressenende und mit einem für entwässerte Suspensionen dienenden, der Preßzone strömungsmäßig nachgeschalteten Ablauf am anderen Pressenende,
Erfindungsgemäß wird hierbei vorgeschlagen, daß der Mantel als flüssigkeitsdurchlässiger, feststoffundurchlässiger Siebkorb ausgebildet ist und daß der Siebkorb im Bereich der schneckenlos ausgebildeten Preßzone zur Veränderung ihrer wirksamen Preßzonenlänge axial verschiebbar ist , wobei der Siebkorb zwischen einer zur Pressenentleerung dienenden Nullposition, in der die wirksame Preßzonenlänge dem Wert Null entspricht, und einer Betriebsposition verstellbar ist, in der die wirksame Preßzonenlänge und der dadurch erzielbare Preßdruck der Preßzone einem erwünschten Betriebswert entsprechen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Schneckenpresse zum Entwässern von Suspensionen in Durchlaufbetriebsweise mit einer drehbar antreibbaren, suspensionsfördernden Schneckenwelle, mit einem Mantel, der die Schnecke der Schneckenwelle und eine dieser strömungsmäßig nachgeschaltete Preßzone mit veränderbarer Drosselung umgibt, mit einem für zu entwässernde Suspensionen dienenden Zulauf an einem einlaßseitigen Pressenende und mit einem für entwässerte Suspensionen dienenden, der Preßzone strömungsmäßig nachgeschalteten Ablauf am anderen Pressenende,
Schneckenpressen sind in verschiedenen Bauformen bekannt und werden zur Entwässerung von diversen Suspensionen (Rejekte, Fangstoffe, Schlämme, Faserstoffe) eingesetzt. Die zu entwässernde Suspension wird dabei über einen Einfüllschacht (Zulauf) auf eine rotierende Schnecke gegeben und von dieser in Richtung zu einem Pressenausgang (Ablauf) gefördert. In der Presse findet in einer sogenannten Preßzone eine Drosselung statt, so daß die Schnecke in der Suspension einen Druck aufbauen muß, um den Widerstand dieser Drosselung zu überwinden. Der Druckaufbau bewirkt, daß die Suspension entwässert wird.

[0002] Die Drosselung erfolgt bei einigen Schneckenpressen durch aktive (steuerbare / regelbare) Elemente. Als aktive Elemente werden mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigte Platten, Konen oder Lamellen eingesetzt, wobei der Druck, bei dem der Austritt freigegeben wird, in Abhängigkeit von anderen Parametern (Art der Suspension, Endtrockengehalt) eingestellt werden kann.

[0003] Als weiteres Drosselmedium (passive Drosselung) ist es bei einer anderen Schneckenpresse mit einer von einem Siebkorb (Seihemantel) umgebenen Schnecke bekannt, einen sich an das Ende der Schnecke anschließenden, ebenfalls von dem Siebkorb (Selhemantel) umgebenen, jedoch wendel- bzw. schneckenlosen Preßzonen - Bereich vor dem Ablauf einzusetzen. Dieser Preßzonen - Bereich hat folgende Wirkungen:

a) Durch die Reibung des Stoffes an Siebkorb und Schneckenwelle wird der Preßdruck erhöht (Bremsschnecke).

b) Die Aufenthaltszeit in der Hochdruckzone wird verlängert; damit wird der Endtrockengehalt erhöht.

[0004] Die Länge der Preßzone ist wesentlich für das Betriebsverhalten einer Schneckenpresse (Antriebsleistung, Endtrockengehalt). Sie ergibt sich bei bekannterweise fester Siebkorblänge aus der Anzahl der Schneckenwendeln auf der Schneckenwelle und wird nach Erfahrung oder bei der Inbetriebnahme festgelegt. Die Länge der Preßzone ist hierbei im Betrieb nicht veränderlich. Daraus ergeben sich folgende wesentliche Nachteile:

a) Die Drosselwirkung bzw. der Druckverlust in der Preßzone ist abhängig vom Charakter der Suspension (Reibungsverhalten, Scherfestigkeit) und kann nicht beeinflußt werden. Bei wechselndem Suspensionsverhalten kann dies zu Betriebsproblemen führen. Sind die Reibungsverluste zu hoch, können Antriebsleistung und Axialkraft über das zulässige Maß steigen. Ist die Reibung zu gering, kann die Länge der Preßzone für einen ausreichenden Druckaufbau eventuell nicht ausreichen. Damit wird kein ausreichender Trockengehalt erreicht. Die Erfahrungen haben gezeigt, daß die Kompensation einer zu kurzen Preßzone durch ein aktives Drosselorgan nur bedingt möglich ist.

b) Beim Abstellen der Schneckenpresse kann die Preßzone nicht entleert werden. Die Suspension kann eintrocknen, so daß beim Wiederanfahren unzulässig hohe Belastungen (Drehmoment, Axialkraft) auftreten können.

c) Die meisten Schlämme müssen vor Aufgabe auf eine Schneckenpresse konditioniert (geflockt) werden. Sollte auch nur für kurze Zelt ungeflockter Schlamm in die Presse gelangen, so kann dieser Schlamm den in der Preßzone befindlichen Schlammpfropfen nicht mehr herausdrücken. Die Schneckenpresse "verstopft".

d) in Abhängigkeit vom Entwässerungsverhalten und der Scherfestigkeit der Suspension können sich in der Preßzone direkt am Siebkorb dünne und relativ trockene und wasserundurchlässige Schichten ausbilden, über die die feuchtere Suspension hinweggleitet. Die Funktion der Presse kann wesentlich beeinträchtigt werden. Ein Entfernen dieser Schichten ist nur mit großem Aufwand möglich.

[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schneckenpresse der im Oberbegriff genannten Art mit einfachen Maßnahmen so auszubilden, daß sie unter Vermeidung der geschilderten Nachteile bei großem Entwässerungswirkungsgrad eine gute Anpassung der Drosselwirkung an die jeweiligen Betriebserfordernisse sowie ein leichtes Entleeren und Reinigen der Schneckenpresse ermöglicht.

[0006] Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine Schneckenpresse der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 genannten Merkmale aus.

[0007] Durch die erfindungsgemäße Maßnahme des im Bereich der Preßzone axial verschiebbaren Siebkorbes kann die Drosselwirkung der hochwirksamen Preßzone in einfacher Weise, und zwar ohne große Pressenänderungen, schnell den erforderlichen Betriebsbedingungen angepaßt werden. Diese Betriebsbedingungen hängen von dem Charakter der Suspension ab, wie von ihrem Reibungsverhalten und ihrer Scherfestigkeit. Diese Anpassung kann sehr schnell erfolgen. Dadurch sind stets ein optimales Entwässerungsergebnis und ein ausreichender Trockengehalt erzielbar, und zwar auch bei veränderlichen Suspensionseigenschaften. Ferner werden hierdurch die Betriebssicherheit erhöht und die Gefahr von Maschinenschäden infolge Verstopfung vermindert. Außerdem können wegen der Verschiebbarkeit (bis zur Nullposition) die Schneckenpresse leicht vollständig entleert und der Siebkorb in der Preßzone regelmäßig von angelagerten Schichten befreit werden, was beispielsweise für das Entfernen eingetrockneter Suspensionsbestandteile und zum Vermeiden unzulässig hoher Maschinenbelastungen beim Wiederanfahren wichtig ist.

[0008] Die die Größe der Verschiebbarkeit des Siebkorbes betreffenden Maßnahmen der Ansprüche 2 bis 4 genügen den in der Praxis üblichen Betriebserfordernissen und notwendigen Drosselwirkungen der Preßzone.

[0009] Die weitere Ausgestaltung von Anspruch 5 ermöglicht ein besonders genaues, kontinuierliches Anpassen der Länge der Preßzone an die jeweiligen Betriebserfordernisse. Bei vielen Anwendungsfällen genügt jedoch die stufenweise Verschiebbarkeit gemäß Anspruch 6.

[0010] Durch die Merkmale der Ansprüche 7 und 8 ist mit einfachen Maßnahmen erreichbar, daß beim Verändern der Länge der Preßzone der zulaufseitige Siebkorbabschnitt unverändert bleiben kann. Auch die Gesamtlänge der Schneckenpresse kann unverändert bleiben, was nicht der Fall wäre, wenn der gesamte Siebkorb verschiebbar wäre.

[0011] Die bevorzugten Merkmale der Ansprüche 9 bis 11 sind äußerst vorteilhaft, weil hierdurch in selbsttätiger Weise erzielt werden kann, daß die Länge der Preßzone stets optimal an die jeweiligen Betriebsverhältnisse angepaßt wird. Wenn die Antriebsleistung - bzw. das Drehmoment - und/oder die Axialkraft zu stark ansteigt, ist dieses ein Hinweis darauf, daß die Länge der Preßzone durch Verschieben des ablaufseitigen Siebkorbabschnitts verkleinert werden muß (beispielsweise aufgrund einer drohenden Verstopfung), damit die auftretenden Axialkräfte nicht zu groß werden. Wenn dagegen die Antriebsleistung zu klein wird, ist dieses ein Hinweis darauf, daß die Länge der Preßzone durch Verschieben des ablaufseitigen Siebkorbabschnitts vergrößert werden muß, damit eine ausreichende Entwässerung stattfindet. Im Betrieb treten aufgrund der veränderlichen Suspensionseigenschaften auch veränderliche Antriebsleistungen auf, mittels derer die Preßzonenlänge zeitvariabel optimierbar ist. Und schließlich ist durch Zurückfahren des Siebkorbs bzw. Siebkorbabschnitts in die Nullposition eine wirksame Pressenentleerung bzw. Selbstreinigung gewährleistet.

[0012] Die Maßnahme von Anspruch 12 ermöglicht eine sehr einfache gerätetechnische Ausbildung, indem ein Verstellmittel in der einen oder anderen Richtung betrieben wird, je nachdem, ob der istwert den Sollwert über- oder unterschreitet.

[0013] Die Weiterbildung von Anspruch 13 ist bevorzugt, damit sich kein instabiler Betrieb ergibt. Nach jeder schnellen Verlängerung der Preßzone (zum Zweck einer Vergrößerung der Drosselung) entsteht vor den Schneckenwendeln ein Hohlraum, der zu einem Absinken des Drehmoments (Antriebsleistung) bzw. der Axialkraft führt. Falls der Regler nicht ausreichend träge ist, ergibt sich ein instabiles oder falsches Regelverhalten, und die Preßzone würde dabei vorübergehend viel zu stark vergrößert. Der Regelvorgang läßt sich dadurch stabilisieren, daß nach jeder Verlängerung der Preßzone zunächst das Erreichen eines neuen Gleichgewichtszustands abgewartet wird.

[0014] Durch die Ausgestaltungen der Ansprüche 14 bis 16 kann eine wirkungsvolle und gezielte Selbstreinigung erreicht werden.

[0015] In weiterer Ausgestaltung ist gemäß den Ansprüchen 17 bis 19 ein geeigneter Antrieb zum Verstellen des ablaufseitigen Siebkorbabschnitts vorgesehen, so daß die Verstellung der Preßzone ohne manuellen Eingriff selbsttätig erfolgen kann.

[0016] Die praktischen Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 20 und 21 erlauben ein sicheres, genaues und energiesparendes Verschieben des ablaufseitigen Siebkorbabschnitts.

[0017] Durch die Maßnahme von Anspruch 22 ergibt sich ein sehr einfacher Preßzonenaufbau, dessen Drosselung allein durch Verschieben des in diesem Bereich berfindlichen Siebkorbes einstellbar ist.

[0018] Grundsätzlich könnte das innere der Preßzone völlig leer sein. Für die meisten Suspensionen ist es jedoch gemäß den Ansprüchen 23 und 24 vorteilhaft, einen geeigneten Preßzonenkern vorzusehen. Dadurch kann auch die für eine bestimmte Drosselung erforderliche Länge der Preßzone kleiner sein.

[0019] Die Erfindung wird nachfolgend an einem in einer Figur zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.

[0020] Eine Schneckenpresse 10 weist eine Schneckenwelle 12 auf, die in ihrem linken oder zulaufseitigen Bereich eine Schnecke 14 trägt. Die Schneckenwelle 12 ist in Lagern 16 sowie 18 drehbar gelagert und mit einem elektrischen Motordrehantrieb 30 verbunden. Am zulaufseitigen Endbereich der Schneckenwelle 12 weist die Schneckenpresse 10 einen oberseitigen Zulauf 20 für in Pfeilrichtung A zuzuführende, zu entwässernde Suspensionen auf. Am rechten oder abablaufseitigen, schneckenfreien Bereich der Schneckenwelle 12 weist die Schneckenpresse 10 einen unterseitigen Ablauf 22 für in Pfeilrichtung B abzuleitende, entwässerte Suspensionen auf. Außerdem ist im tiefsten Bereich der Schneckenpresse 10 ein Flüssigkeitsablauf 24 vorgesehen, aus dem die aus der Suspension entfernte Flüssigkeit in Pfeilrichtung C nach unten ablaufen kann.

[0021] Die Schneckenwelle 12 und deren Schnecke 14 sind von einem hierzu konzentrischen Seihemantel oder Siebkorb umgeben, der einen ringförmigen Kanal für die zu entwässernde Suspension von außen begrenzt. Dieser Seihemantel oder Siebkorb hält die festen Bestandteile der Suspension zurrück und ist für Flüssigkeiten durchlässig. Er besteht im vorliegenden Fall aus einem stationären zulaufseitigen Siebkorbabschnitt 32 und einem auf diesem längsverschiebbaren, hierzu konzentrischen ablaufseitigen Siebkorbabschnitt 34. Der letztere umschließt mehr oder weniger weit eine schneckenlose Preßzone 28 der Schneckenwelle 12. Die Drosselwirkung der Preßzone 28 ist umso größer, je weiter der ablaufseitige Siebkorbabschnitt 34 nach rechts verschoben wird.

[0022] Der ablaufseitige Siebkorbabschnitt 34 ist mit einem zum axialen Verschieben dienenden Antrieb 36 verbunden, der im vorliegenden Fall als hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist. Diese ist mit dem Motordrehantrieb 30 über ein Regelglied 38 eines Regelkreises verbunden, das beispielsweise die momentane Motorantriebsleistung als Eingangssignal erhält. Wenn die Motorantriebsleistung gegenüber einem vorgegebenen Sollwert ansteigt bzw. abfällt, wird der ablaufseitige Siebkorbabschnitt 34 nach links bzw. nach rechts verschoben, um die Drosselwirkung in der Preßzone 28 mit dem Ziel eines gleichbleibenden Entwässerungsergebnisses sowie einer Maschinenschonung entsprechend abzusenken bzw. zu vergrößern.

[0023] Das Regelglied 38 kann über den Antrieb 36 den verschiebbaren Siebkorbabschnitt 34 - zum Beispiel beim Abstellen der Presse - bis zu einer Nullposition (in der Zeichnung nach links) bewegen, in der eine vollständige Pressenentleerung problemlos erfolgen kann. Auch kann das Regelglied 38 dafür sorgen, daß diese Nullposition zum Zwecke einer Selbstreinigung und damit zur Vermeidung von Verstopfungen auch während des Pressenbetriebes angefahren wird.

Ansprüche

1. Schneckenpresse zum Entwässern von Suspensionen in Durchlaufbetriebsweise mit einer drehbar antreibbaren, suspensionsfördernden Schneckenweile (12), mit einem Mantel, der die Schnecke (14) der Schneckenwelle und eine dieser strömungsmäßig nachgeschaltete Preßzone mit veränderbarer Drosselung umgibt, mit einem für zu entwässernde Suspensionen dienenden Zulauf (20) an einem einlaßseitigen Pressenende und mit einem für entwässerte Suspensionen dienenden, der Preßzone strömungsmäßig nachgeschalteten Ablauf (22) am anderen Pressenende,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mantel als flüssigkeitsdurchlässiger, feststoffundurchlässiger Siebkorb (32, 34) ausgebildet ist und
daß der Siebkorb (34) im Bereich der schneckenlos ausgebildeten Preßzone (28) zur Veränderung ihrer wirksamen Preßzonenlänge axial verschiebbar ist , wobei der Siebkorb (34) zwischen einer zur Pressenentleerung dienenden Nullposition, in der die wirksame Preßzonenlänge dem Wert Null entspricht, und einer Betriebsposition verstellbar ist, in der die wirksame Preßzonenlänge und der dadurch erzielbare Preßdruck der Preßzone einem erwünschten Betriebswert entsprechen.

2. Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der größtmögliche Abstand zwischen der Nullposition und einer maximalen Betriebsposition des Siebkorbs (34) im Bereich der Preßzone (28) zumindest dem 0,5 bis 1-fachen des Außendurchmessers der Schnecke (14) der Schneckenweile (12) entspricht.

3. Schneckenpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der größtmögliche Abstand zwischen der Nullposition und einer maximalen Betriebsposition des Siebkorbs (34) im Bereich der Preßzone (28) zumindest dem zwelfachen Außendurchmesser der Schnecke (14) der Schneckenwelle (12) entspricht.

4. Schneckenpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der größtmögliche Abstand zwischen der Nullposition und einer maximalen Betriebsposition des Siebkorbs (34) im Bereich der Preßzone (28) zumindest dem dreifachen Außendurchmesser der Schnecke (14) der Schneckenwelle (12) entspricht.

5. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebkorb (34) im Bereich der Preßzone (28) kontinuierlich verschiebbar ist.

6. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebkorb (34) im Bereich der Preßzone (28) stufenweise verschiebbar ist.

7. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebkorb vertikal geteilt ist, daß sein zulaufseitiger Siebkorbabschnitt (32) stationär ausgebildet ist und daß sein ablauf- bzw. preßzonenseitiger Siebkorbabschnitt (34) axial verschiebbar ist.

8. Schneckenpresse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ablaufseitige Siebkorbabschnitt (34) koaxial zum zulaufseitigen Siebkorbabschnitt (32) ausgebildet ist und auf diesem verschiebbar ist.

9. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbare Siebkorb oder Siebkorbabschnitt (34) im Bereich der Preßzone (28) als Stellglied eines Regelkreises (38) ausgebildet ist, der beim Preßbetrieb die Position des verschiebbaren Siebkorbs oder Siebkorbabschnitts (34) in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Sollwert und einem betriebsabhängigen istwert regelt und der zur Pressenentleerung bzw. Selbstreinigung, wie beim Abschalten des Preßbetriebes, den verschiebbaren Siebkorb oder Siebkorbabschnitt (34) in die Nullposition bringt bzw. in dieser hält.

10. Schneckenpresse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsleistung eines Motordrehantriebs (30) für die Schneckenwelle (12) den istwert für den Regelkreis (38) bildet.

11. Schneckenpresse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Schneckenweile (12) oder den Siebkorb (32, 34) ausgeübte Axialkraft den lstwert für den Regelkreis (38) bildet.

12. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis (38) einen schaltenden Regler enthält.

13. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis (38) nach einer stufenweisen Veränderung, wie einer Vergrößerung, der wirksamen Preßzonenlänge zeitverzögert in der Weise arbeitet, daß eine erneute stufenweise Veränderung der wirksamen Preßzonenlänge erst nach Ablauf eines Zeitintervalls möglich ist.

14. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis (38) zum Zweck der Selbstreinigung den laufenden Preßbetrieb unterbricht und den verschiebbaren Siebkorb oder Siebkorbabschnitt (34) vorübergehend in die Nullposition bringt

15. Schneckenpresse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis (38) den verschiebbaren Siebkorb oder Siebkorbabschnitt (34) in bestimmten Zeitintervallen vorübergehend in die Nullposition bringt.

16. Schneckenpresse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis (38) den verschiebbaren Siebkorb oder Siebkorbabschnitt (34) in Abhängigkeit bestimmter Betriebsbedingungen, wie der Überschreitung einer bestimmten Antriebsleistung oder Axialkraft, vorübergehend in die Nullposition bringt.

17. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch einen Antrieb (36) zum axialen Verschieben des Siebkorbs oder Siebkorbabschnitts (34) im Bereich der Preßzone (28).

18. Schneckenpresse nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein hydraulischer oder pneumatischer Kolben-Zylinder-Antrieb (36) vorgesehen ist, dessen eines Ende stationär festgelegt ist und dessen bewegliches anderes Ende mit dem verschiebbaren Siebkorb oder Siebkorbabschnitt (34) verbunden ist.

19. Schneckenpresse nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Spindel-Antrieb (36) vorgesehen ist, dessen eines Ende stationär festgelegt ist und dessen bewegliches anderes Ende mit dem verschiebbaren Siebkorb oder Siebkorbabschnitt (34) verbunden ist.

20. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbare Siebkorb oder Siebkorbabschnitt (34) über Rundführungen geführt ist.

21. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbare Siebkorb oder Siebkorbabschnitt (34) über Prismenführungen geführt ist.

22. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßzone (28) frei von zusätzlichen aktiven Drosselelementen ausgebildet ist.

23. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßzone (28) einen axialen Preßzonenkern aufweist.

24. Schneckenpresse nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßzonenkern als axiale Verlängerung der Schneckenwelle (12) ausgebildet ist.

Zeichnung