Vorrichtung zum Abscheiden von störenden Feststoffen aus Biosuspensionen

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abscheiden von störenden Feststoffen aus Biosuspensionen, die eine Drehkolbenpumpe (9) mit einem für Flüssigkeiten durchlässigen Schlitz-Gehäuse aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abscheiden von störenden Feststoffen (Steine, Eisenteile, Holzstücke, Fasern) aus faserstoffreichen Biosuspensionen für Fütterungsanlagen, für die Fermenterbeschickung von Biogasanlagen und dgl., aufweisend eine Drehkolbenpumpe und einen an die Drehkolbenpumpe angeschlossenen Störstoffsammler.

[0002] Bei Mischaufgaben in der Landwirtschaft müssen Trockenstoffe organischen Ursprungs mit Flüssigkeit so aufbereitet werden, dass eine pumpfähige Suspension entsteht.

[0003] Beispiele dafür sind Fütterungsanlagen, bei denen die Feststoffe als Nahrungsquelle dienen, oder etwa die Fermenterbeschickung in Biogasanlagen, bei denen durch die Trockenstoffzufuhr die Gasausbeute gesteigert werden kann.

[0004] Die entstehende Suspension hat einen hohen Trockensubstanz-Gehalt mit dementsprechender schlechter Fließeigenschaft, sodass Kreiselpumpen als Förderorgan nicht eingesetzt werden können. Meist werden darum Verdrängerpumpen (beispielsweise Drehkolbenpumpen) eingesetzt, die mit Zuführschnecken zur Befüllung ausgerüstet sind.

[0005] Unter den üblichen Arbeitsbedingungen in landwirtschaftlichen Produktionsbetrieben kann nicht ausgeschlossen werden, dass Störstoffe wie Steine, Betonreste oder Stahlteile in die Verarbeitungskette geraten. Größere Störstoffe, deren Abmessungen den maximal möglichen Kugeldurchmesser des Pumpaggregates überschreiten, können nicht durchgeschleust werden und verursachen Blockaden. Kleinere Störstoffe verursachen Verschleiß an den Bauelementen der Pumpe. Andererseits gibt es auch Anwendungsfälle, in denen Fasern oder zu groß dimensionierte Fasern in Biosuspensionen unerwünschte und störende Feststoffe sind.

[0006] Besondere Probleme verursachen scharfkantige Steine, die Abrieb an den Kolbenspitzen verursachen und dadurch die internen Spalte vergrößern. Eine Verminderung des Wirkungsgrades der Pumpe ist die Folge.

[0007] Könnten derartige Fest- oder Störstoffe in dem Mischprozess vermieden werden, würden längere Stillstandszeiten wegen der Entfernung der Störstoffe oder für Verschleißreparaturen vermieden werden, sodass die Akzeptanz und Wirtschaftlichkeit des Mischverfahrens verbessert werden könnte.

[0008] Es wird also nach einem Abscheider gesucht, der in der Lage ist, auch aus einer faserstoffreichen Suspension Störstoffe wie Steine, Eisenteile, Holzstücke, Fasern und dgl. abzuscheiden.

[0009] Eine Möglichkeit, die Störstoffe zu entfernen, besteht darin, die Grobstoffe vor dem Mischungsprozess auszusieben. Der dazu erforderliche Aufwand steht jedoch in keinem Verhältnis zum Reparaturaufwand bei möglichen Schäden an der Pumpe.

[0010] Daher wird eine Abscheidung der Störstoffe aus der angemischten Suspension bevorzugt, wobei die Abscheidung auch bei dickflüssigen Suspensionen möglich sein soll.

[0011] Bekannt sind Fest/Flüssig-Trenngeräte, die auf einer Schnecke und einem Sieb aufgebaut sind. Dabei verdichtet eine Pressschnecke festes und möglichst faserstoffreiches Material zu einem Pfropfen, aus dem die Flüssigkeit herausgepresst wird. Dies ist im Sinne der hier anstehenden Aufgabe kontraproduktiv, da neben den Störstoffen auch die organischen Feststoffe abgeschieden werden, die ja gerade weiter gefördert werden sollen.

[0012] Ebenso ungeeignet sind bekannte Zentrifugensysteme wie Dekanter, die ebenfalls alle Feststoffe abscheiden und nicht zwischen störenden Steinen und mehr oder weniger erwünschten Faserstoffen unterscheiden können.

[0013] Bekannt sind weiterhin Hydrozyklone, die mittels beschleunigter Strömung des Mediums und spiralförmiger Umlenkung in einen kegelförmigen Behälter die schweren Feststoffe von der Flüssigkeit trennen. Dieses Prinzip ist jedoch bei hochviskosen Flüssigkeiten ungeeignet.

[0014] Weiterhin sind Schneidwerke mit integriertem Fremdkörperabscheider bekannt. Hier werden die groben Partikel ausgesiebt, wobei jedoch ein ständiges exaktes Schneiden erforderlich ist, um das Sieb freizuhalten. Schneidvorgänge in derartigen Medien ist jedoch sehr verschleiß- und somit kostenträchtig. Zudem können die Fremdkörper bei diesem System beliebig oft zur Schneideinrichtung gelangen und so besonders verschleißend wirken.

[0015] Zur Lösung der hier gestellten Aufgabe wird eine modifizierte Drehkolbenpumpe vorgeschlagen, deren Gehäusewand flüssigkeitsdurchlässig ausgestaltet ist. Die Durchlässigkeit wird beispielsweise dadurch erreicht, dass die Gehäusewand mit schlitzförmigen Spalten ausgestaltet ist, die sich in Umfangsrichtung erstrecken. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung sind die Drehkolben mit Vorsprüngen ausgestattet, die zu den Schlitzen in der Gehäusewand komplementär ausgebildet sind, und dass die Drehkolben miteinander und mit den Schlitzen in der Gehäusewand kämmen.

[0016] Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Vorderansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung in vergrößerter Darstellung

Fig. 3a zeigt eine seitliche Ansicht der Drehkolbenpumpe der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung in vergrößerter Darstellung

Fig. 3b zeigt eine Abschnittsvergrößerung eines Teils der in Fig. 3a gezeigten Drehkolbenpumpe.

[0017] In den Figuren ist mit 9 eine Drehkolbenpumpe bezeichnet, und zwar in der Art, wie derartige Drehkolbenpumpen bekannt sind. Jedoch ist bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das Gehäuse modifiziert worden und hierauf wird weiter später noch eingegangen.

[0018] Mit 10 ist die Zufuhr für eine Suspension bezeichnet. Die rotierenden Drehkolben 8 und 9 stellen sicher, dass die Suspension seitlich über Schlitze aus dem Schlitzgehäuse 21 austreten kann und zwar wie dies durch die Bezugszahl 11 angedeutet ist. Die Suspension kann über eine Pumpe 13 zur weiteren Verarbeitung über eine Leitung 14 abgeführt werden.

[0019] Wesentlich im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist jedoch, dass der Zufuhr 10 für die Suspension gegenüberliegend ein Sammler 15 vorgesehen ist, in dem alle die Stoffe aufgefangen werden können, die nicht durch die Schlitze hindurch gelangen können. Das Gehäuse 15 ist mit einer seitlichen Revisionsöffnung 12 versehen, um die sich im Laufe der Zeit ansammelnden störenden Feststoffe entnehmen zu können.

[0020] Fig. 2 zeigt das Schlitzgehäuse 21 sowie Abstützteile 23, die dafür sorgen, dass das Gehäuse zusammen hält.

[0021] Fig. 3a zeigt das Äußere der Drehkolbenpumpe 9 in der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Man erkennt das Schlitzgehäuse 21 und die Abstützungen 23.

[0022] Die Fig. 3b stellt eine Ausschnittsvergrößerung eines Teils der in Fig. 3a gezeigten Drehkolbenpumpe. Jedoch handelt es sich hierbei um eine schematische Darstellung, weil nämlich die einzelnen Spalten oder Schlitze mit unterschiedlichen Größen wiedergegeben ist, um zu verdeutlichen, dass ein Gehäuse, beispielsweise mit einer Spaltbreite von s1 und eine andere Drehkolbenpumpe mit Spalten s2 ausgestattet sein können. Wenn nämlich Störstoffe abgeschieden werden sollen, wie Steine, Holzstücke, Eisenteile und dgl., würde s1 in der Größenordnung von 1 mm bis 20mm liegen. Sollen hingegen Faserstoffe aus einer Suspension abgeschieden werden, so hat s2 einen Bereich von 0,1mm bis 1 mm. Es kommt also auf die Dimensionierung der Spalte an, wenn es darum geht, ob nun Störstoffe aus einer Suspension beseitigt werden sollen oder ob nur Fasern einer bestimmten Größe aus einer Suspension herausgebracht werden sollen.

[0023] Bei den in den Fig. 3a und 3b gezeigten Ausführungsformen haben die Schlitze oder Spalten eine in Umfangsrichtung gehende Ausrichtung. Denkbar sind für die Zwecke der vorliegenden Erfindung auch andere Ausgestaltungen der Flüssigkeitsdurchlässigkeit der Gehäusewand 21 der Drehkolbenpumpe 9.

[0024] Wird die Suspension der Vorrichtung gemäß der Erfindung von unten her zugeführt, verlassen die Störstoffe den Abscheider nach oben. Es bildet sich zunächst ein mit Flüssigkeit umschlossener Fremdkörperpfropfen, aus dem die Flüssigkeit durch die Gehäusespalte abfließen kann. Die Länge der Druckleitung bestimmt den Anteil der Restfeuchte im abgeschiedenen Feststoff.

[0025] In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Drehkolben aus einem harten Material zu fertigen, das gegenüber den abzuscheidenden Fremdkörpern einen niedrigen Reibungskoeffizient besitzt, damit die Fremdkörper leicht weitergefördert werden können.

[0026] Als weitere Modifikation besteht die Möglichkeit, auch die Drehkolben geschlitzt auszuführen und zwar derart, dass die vorspringenden Bereiche des einen Drehkolbens in die Lücken des anderen Drehkolbens eintauchen und kämmen. Auch werden die Gehäuseschlitze durch eine Gehäusewand mit schlitzförmigen Spalten ersetzt, die sich in Umfangsrichtung erstrecken.

[0027] Wird eine mit Störstoffen beladene Suspension von oben der Vorrichtung gemäß der Erfindung zugeführt, können Flüssigkeit und alle Feststoffe, deren Abmessungen das Spaltmaß des Gehäuses unterschreiten, ungehindert der Pumpe 13 zufließen und zur weiteren Verarbeitung gepumpt werden. Dabei wird zunächst auch der Sammler 15 mit Suspension gefüllt.

[0028] Größere Feststoffe verbleiben in den sich zwischen den Drehkolben 8 und 9 und den Spaltgehäuse 21 öffnenden Kammern und werden bei Drehung der Kolben in den Sammler 15 gefördert. Dort verdrängen diese die vorhandene Suspension solange, bis der Sammler 15 komplett mit Störstoffen gefüllt ist. Eine geeignete Anzeigevorrichtung signalisiert diesen Zustand. Der Behälter muss dann entleert werden.

[0029] Die Drehkolben 8 und 9 können mit einer dicken Gummischicht versehen werden, damit eine gewisse Nachgiebigkeit bei Quetschsituationen vorhanden ist.

[0030] Dadurch, dass die erforderliche Drehzahl wegen des verhältnismäßig geringen Feststoffanfalls nur sehr klein ist, ist in allen Abscheider-Modifikationen auch bei scharfkantigen Störstoffen eine lediglich geringe Abrasionsbelastung der Förderelemente zu erwarten.

[0031] Die Breite der Gehäuseschlitze bestimmt die minimale Größe der abscheidbaren Fremdstoffe. Durch die Wahl der Schlitzbreite kann die Größe der abzuscheidenden Störstoffe festgelegt werden. Es handelt sich um eine kostengünstige Konstruktion, da die Antriebseinheit der Pumpenserienfertigung übernommen werden kann. Es ist nur eine geringe Antriebsleistung erforderlich, da keine Pressvorgänge auftreten.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Abscheiden von störenden Feststoffen (Steine, Eisenteile, Holzstücke, Fasern) aus faserstoffreichen Biosuspensionen für Fütterungsanlagen oder für die Fermenterbeschickung von Biogasanlagen, aufweisend eine Drehkolbenpumpe (9) und einen an die Drehkolbenpumpe angeschlossenen Störstoffsammler (15), dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewand (21) der Drehkolbenpumpe (9) flüssigkeitsdurchlässig ausgestattet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewand (21) mit über den Umfang verteilt erstreckenden Schlitzen oder Spalten (s1; s2) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkolben (8, 9) mit Vorsprüngen ausgestattet sind, die zu den Schlitzen in der Gehäusewand (21) komplementär ausgebildet sind, und dass die Drehkolben miteinander und mit den Schlitzen in der Gehäusewand kämmen.

Zeichnung