DE3938579A1 - Als kontinuierlicher schuettgutkompaktierer und als kontinuierliche filterpresse einsetzbarer vakuum-schneckenverdichter - Google Patents
Als kontinuierlicher schuettgutkompaktierer und als kontinuierliche filterpresse einsetzbarer vakuum-schneckenverdichterInfo
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B30—PRESSES
- B30B—PRESSES IN GENERAL
- B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
- B30B11/22—Extrusion presses; Dies therefor
- B30B11/24—Extrusion presses; Dies therefor using screws or worms
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- B30B9/02—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
Bekanntlicherweise kann man das spez. Schüttgewicht bzw.die Stampf
dichte von Schüttgütern (wie z. B. Magnesiumoxid, Siliciumdioxid,
Aluminiumsilikaten, Eisenoxidpigmente und v. a.) durch Absaugen
der eingeschlossenen Luft oder Gase an gasdurchlässigen Flächen
mit einem Vakuumaggregat erhöhen. Das führt zu einem geringeren
Verpackungsvolumen (und damit geringeren Verpackungs- und Transport
kosten) und kann die Staubentwicklung vermindern ohne daß durch
diese Maßnahme die Struktur und die Eigenschaft des Schüttguts
nachteilig beeinflußt wird. Aus Schlämmen kann an einer flüssig
keitsdurchlässigen Filterfläche das Filtrat vom Filterkuchen, bei
dem der Feststoffanteil erhöht wird, getrennt werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Vakuum-Schneckenverdichter als
Maschine (s. Fig. 1) und ein Verfahren zum Erhöhen des spezifischen
Schüttgewichts und Reduzieren des Verpackungsvolumens von Schütt
gütern bzw. zum Erhöhen des Feststoffanteils im Filterkuchen bei
der Schlammfiltration oder beim Auspressen von Früchten mit einer
konischen Hohlschnecke, die freifliegend außerhalb des Produktraums
mit Pendelrollenlagern gelagert ist. Die Hohlschnecke, vertikal
ausgerichtet, hat einen bevorzugt halbrund-vertieftem Schnecken
gang, wird durch einen Pulsationsvibrator stets in Schwingung ge
halten und dreht in einem gas-/flüssigkeitsdurchlässigen Gehäuse
(bevorzugt aus Sintermetall) mit einem Mantel für die Luftabsau
gung (s. Fig. 1). Dadurch wird ein Anbacken, Blockieren bzw.
Verstopfen der Schnecke mit Produkt verhindert.
Der Rütteleffekt mit der Kompressionswirkung, erzeugt durch die
konisch-zulaufende Hohlschnecke im konischen Filtergehäuse, führt
zur Erhöhung des A.) spezifischen Schüttgewichts bei Schüttgütern
B.) bzw. Feststoffanteils bei Schlämmen.
Die konische, gas-/flüssigkeitsdurchlässige Filterfläche (mit
gleichem oder leicht abweichenden Anstellwinkel wie die Schnecke)
kann aus Sintermetall, Sinterkeramik, Spaltsieb mit Maschendraht
belegung o. ä. bestehen; sie ist mit einem gas-/flüssigkeitsab
schließenden Stahlmantel umgeben (gekammert), über den der Gas-/
Flüssigkeitsstrom aus den Hohlräumen des Schüttguts / Schlamms
durch Anlegen von Vakuum abgesaugt wird. Durch zwei Vakuumräume
im Mantel kann man über die Länge der Maschine gestufte Vakua auf
die Filterfläche anlegen. Die Achse der konzentrisch laufenden
konischen Hohlschnecke ist identisch mit der Achse des konischen
Filtergehäuses; der Steigungswinkel des Schneckengangs verändert
sich durch die konische Form: mit zu-/(ab-) nehmendem Durchmesser
wird der Gangsteigungswinkel kleiner/(größer) (s. Fig. 7).
Das Schüttgut (der Schlamm) wird in den Schneckengang entweder
allein durch Schwerkraft oder mit einer Stopfschnecke in die Ein
zugszone der Hohlschnecke aufgegeben, dort in einem langen, vor
zugsweise halbrund-vertieftem Schneckengang zu einem runden,
rotierenden Kegelstumpf-Spiralring ausgebildet und portioniert
(s. Fig. 7). Durch den halbrund-vertieften Schneckengang mit
glatter Oberfläche und ohne bewegungshemmende Ecken und Toträume
wird die geringste Reibungskraft erzielt und damit die innere Rota
tions-und Schälbewegung zur Selbstreinigung begünstigt (s. Fig. 2).
Eine Stopfschnecke für die Produktaufgabe - wenn es das Produkt er
forderlich machen sollte - kann durch die Drehzahl (Regelung oder
Einstellung von Hand) oder durch ein eingestelltes Drehmoment den
Erfordernissen angepaßt werden.
Durch die Vibration der Hohlschnecke wird das Schüttgut/Schlamm
mechanisch fluidisiert und durch die Abwärtsbewegung der Teilchen
im halbrund-vertieften Schneckengang in eine innere, verwundene
Rotationsbewegung versetzt (s. Fig. 2). Das führt zum steten
Aufreißen (Aufbrechen) des runden Kegelstumpf-Spiralrings, wenn
die innere Oberfläche des Rings nach außen gedreht und verwunden
wird; dadurch wird stets wieder die im Produkt eingeschlossene
Luft/Flüssigkeit über die Sintermetalloberfläche, an die Vakuum
angelegt ist, abgesaugt.
Durch die Pulsationsvibration und die Schneckendrehzahl wird
zwangsläufige diese innere Rotationsbewegung ausgeführt; dabei
wird kaum Druck auf das Schüttgut ausgeübt und wenig Wärmeenergie
eingetragen; durch die schonende Verdichtung des Partikelhaufwerks
wird die Agglomeratbildung zu größeren Partikeln weitestgehend
vermieden. Durch die verwundene Drehbewegung wird das Schüttgut
(der Filterkuchen) wieder von der Filterfläche weggeführt und
durchmischt, so daß auch ein hoher Grad der Homogenität und ein
gleichmäßiger Verdichtungsgrad im Produktspiralring erreicht wird.
Um die Haftreibung so gering wie möglich zu halten, ist für den
Schneckengang eine geringe Oberflächenrauheit - feingeschliffen
oder poliert (Rauhigkeitsgrad Nr.7 = Rauhigkeitswert Ra < 1,6 um)
- einzuhalten. Die Schnecke ist hohl ausgeführt, um die schwingende
Masse klein zu halten und um den Pulsationsvibrator einbauen zu
können.Die Hohlschnecke ist zerlegbar in einzelne Schüsse ausge
führt, die bevorzugt formschlüssig montiert (demontiert) werden
zum Verlängern (Verkürzen) der Schnecke (s. Fig. 3). Ein
Verkürzen (Verlängern) bedeutet eine geringere (größere) aktive
Sintermetalloberfläche und gleichzeitig eine reduzierte (längeres)
Einschnürung von Produkt im Schneckengang; das hat einen ge
ringeren (größeren) Verdichtungsgrad des Schüttguts bzw. größere
Erhöhung des Feststoffanteils bei Schlämmen zur Folge.
Der Grad der Verdichtung läßt sich mit dem Vakuum-Schneckenver
dichter somit verändern durch die:
- 1. Verlängerung bzw. Verkürzen der Hohlschnecke durch Montage bzw. Demontage der Schüsse,
- 2. Pulsationsvibration mit variabler Frequenz und/oder Amplitude,
- 3. Verändern des Vakuums,
- 4. die Höhenverstellung der Hohlschnecke und des sich verändernden konischen Ringspalts zwischen Schnecke und Sintermetall,
- 5. Verändern des Vordrucks der Stopfschnecke,
- 6. Verändern des Gegendrucks am Produktaustritt der Maschine, erzeugt durch eine Blende/verstellbare Irisblende s. Fig. 4).
Die zwangsfördernde Eigenschaft des Vakuum-Schneckenverdichters
und der kanalisierte Austritt des Produktstroms macht die Maschine
prädestiniert für den Einsatz als Kompaktier-Schneckenpacker zum
Absacken und Verdichten von Schüttgütern.In Verbindung mit einer
Wägeautomatik erfüllt dieser neue Typ Schneckenpacker die Funktion:
- a. des Verdichtens von Schüttgut (d. h.Vermindern des Packvolumens),
- b. des Absackens durch die zwangsfördernde Eigenschaft.
Die Maschine kann überall auch dort eingesetzt werden, wo durch
Druck eine Phasentrennung in fest/flüssig oder fest/gasförmig an
gestrebt wird wie z. B. beim Entsaften von Früchten zum Separieren
von Trester und Fruchtsaft oder als Schlammfilterpresse zum
Trennen von Filtrat und einem stichfesten Filterkuchen bei gleich
zeitiger Selbstreinigung der Sintermetall-Filterfläche durch die
Schälbewegung der Schnecke. Die Pulsationsvibration bewirkt neben
der Quetschwirkung und dem Aufreißen des Filterkuchens im Schnec
kengang ein stetes Austreten von Oberflächenwasser, das zur Fil
terfläche geführt und abgesaugt wird.
Der Patentschutz für das VERFAHREN beim Einsatz des Vakuum-Schnec
kenverdichters wird beantragt für:
- A. die Verdichtung (Entlüftung) von Schüttgütern zum Erhöhen des spezifischen Schüttgewichts bzw. des Verpackungsgewichts,
- B. das Absacken des verdichteten Schüttguts durch die zwangs fördernde Wirkung auf den Produktstrom,
- C. die Phasentrennung (flüssig/fest bzw. gasförmig/fest) wie z. B. bei Schlamm-Filterpresse oder als Fruchtpresse, evtl. durch Drosselung des stichfesten Schlammkuchens durch Regelklappe, Irisblende o. ä.
Der Patentschutz für die MASCHINE als Vakuum-Schneckenverdichter
wird beantragt für:
- a. alle beliebigen Materialien für die konische Filterflächen, die bisher zur Abscheidung von Stäuben aus Gasen eingesetzt wurden wie z. B. Sintermetall, Sinterkeramik, Gewebe aus synthe tischen und natürlichen Fasern und aus anorganischen und or ganischen Fasern (evtl. durch thermische oder chemische Behand lung modifiziert), Spaltsiebe mit oder ohne aufgelegten Maschen draht,
- b. einen eingängigen und mehrgängigen Schneckengang,
- c. eine links oder rechtsdrehende Schnecke,
- d. eine abnehmende und zunehmende Schneckensteigung,
- e. einen halbrund-vertieften, halbrunden oder mehreckig- profilierten Schneckengang (s. Fig. 5 a, b, c),
- f. eine konische Schneckenform, sei es eine konisch-taillierte Schneckenform oder eine konisch-ballige Schneckenform (s. Fig. 6 a, b, c),
- g. eine Höhenverstellung der Schnecke zur Verstellung des Spalts
s (mm) zwischen Filterkonus und Schneckenkonus (s. Fig. 8),
- 1. durch axiale Verschiebung des Filterkonus, sei es durch Distanzringe zwischen Antriebs- und Arbeits maschine, oder durch Schraubenbolzen zur Distanzhaltung sei es durch ölhydraulische oder pneumatische Anpreß vorrichtung im Axialdrucklager eingebaut, sei es mechanisch über eine kreisförmige schiefe Ebene o. ä.,
- 2. durch axiale Höhenverstellung des Schneckenkonus (Absetzen) sei es durch Wegnahme oder Hinzufügung von Distanzringen zwischen Antriebs- und Arbeitsmaschine z. B. an der elastischen Kupplung sei es durch hydraulisches oder pneumatisches Ausfahren der Schnecke bzw. Einziehen der Schnecke sei es durch irgend eine längenverändernde Maßnahme
- h. eine Pulsationsvibrationseinrichtung mit einstellbarer
Frequenz und/oder Amplitude
- 1. sei es zur Erzeugung einer koaxialen Pulsationsschwingung
sei es eine mechanisch erzeugte Schwingung durch z. B.
durch eine Verzahnung,
durch einen elektromagnetischen Pulsationsvibrator,
durch ein Pneumatiksystem durch Be- und Entlasten von Kolben durch einen Druckluft-Kugelvibrator,
durch Druckluft-Turbinenvibrator, Intervallklopfer o. ä., - 2. sei es durch eine kreisend-radiale Schwingungs (Taumel bewegung), elektr./pneum./hydraul. Unwuchtvibrator,
- 1. sei es zur Erzeugung einer koaxialen Pulsationsschwingung
sei es eine mechanisch erzeugte Schwingung durch z. B.
durch eine Verzahnung,
- j. für jede Art der Drehzahleinstellung oder Regelung sei es durch Keilriemenscheiben, mech. Verstellgetriebe, Frequenzumformung bei Elektromotoren, o. ä.
- k. für das elastische Element zwischen Antriebswelle und
Schnecke zur Dämpfung von axialen Schwingungen bei gleich
zeitiger Übertragung eines Drehmoments ohne eine merkliche
Radialauslenkung der freifliegenden Hohlschnecke durch eine
exakte axiale, vertikale Führung, sei es durch:
- 1. eine Doppelmetallbuchse mit einvulkanisiertem Gummi (s. Fig. 9), z. B. Ultra-Buchsen v. Fa. Freudenberg, Weinheim,
- 2. einen gummielastischen Kompensator (s. Fig. 10),
- 3. durch Ineinanderstecken einer Welle in eine Hohlwelle mit Abdichtungselementen bei axialer Führung mit pneum./hydraul. Schwingungserregung (s. Fig. 11),
- 4. ein elektromagnetisches Dämpfungsglied o. ä.
1.) Fläche des Schneckengangprofils F
F = A * B + (B2 * Pi)/8
2.) Schwerpunkt des Schneckengangprofils ym
ym = (A2 + A *B + 0.22603 * B2)/(2 * A + B + Pi/4)
3.) Länge der Schwerpunktslinie Ly
tan(ALPHA) = D-d/2*L
M = 2*C*((A + B/2)-ym)
ds = d-M
Q = 2*ds*tan(ALPHA)
M = 2*C*((A + B/2)-ym)
ds = d-M
Q = 2*ds*tan(ALPHA)
C = SQR(1/Tan2 (ALPHA) + 1)
Ds = D-M
N = 2*(B + s)*C*tan(ALPHA)/L
tan(BETA) = N*(ln(L + Q)-ln(Q))
Ds = D-M
N = 2*(B + s)*C*tan(ALPHA)/L
tan(BETA) = N*(ln(L + Q)-ln(Q))
Ly = L*Pi*(1 + tan(BETA))*(ds + 2*L*tan(ALPHA))/((B + s)C)
4.) Volumen des Spiralrings V
V = F * Ly
5.) Theoretischer Verdichtungsgrad VG
6.) Theoretischer Massendurchsatz m
m = n * 60 * RHOe * Ds * Pi * F
Bezeichnung der Fig. 1:
1 Antriebswelle, hohl
2 Pendelrollenlager, fest
3 Dichtringe mit Spülluft
4 Elastische Kupplung
5 Gleichbuchse als Axialführung
6 Kompensator für Druckluft
7 Produktgehäuse
8 Produkteinzugszone
9 Produkteinzugszone
10 Pulsationsschwingungserreger, pneum.
11 Sintermetallfiltergehäuse
12 Konische Hohlschnecke mit halbrund-vertieftem Schneckengang
13 Vakuum-Stahlmantel
14 Vakuumstutzen
15 Schneckenschuß I bzw. II
2 Pendelrollenlager, fest
3 Dichtringe mit Spülluft
4 Elastische Kupplung
5 Gleichbuchse als Axialführung
6 Kompensator für Druckluft
7 Produktgehäuse
8 Produkteinzugszone
9 Produkteinzugszone
10 Pulsationsschwingungserreger, pneum.
11 Sintermetallfiltergehäuse
12 Konische Hohlschnecke mit halbrund-vertieftem Schneckengang
13 Vakuum-Stahlmantel
14 Vakuumstutzen
15 Schneckenschuß I bzw. II
Claims (11)
1. Ein Vakuum-Schneckenverdichter zur
- a. Verdichtung von pulverförmigen oder feinkristallinen Schüttgütern und Absaugen von Luft/Gas oder
- b. zum Filterpressen von Schlämmen oder Früchten und Absaugen und Abpressen von Flüssigkeit/Wasser
dadurch gekennzeichnet, daß er eine konische Hohlschnecke (12) hat, die stets
in Vibration gehalten wird, und von einem konischen,
porösen Körper mit Mantel umgeben ist.
2. Der Vakuum-Schneckenverdichter nach Anspruch 1, ist
dadurch gekennzeichnet,
daß der poröse Körper aus Sintermetall (11) besteht.
3. Der Vakuum-Schneckenverdichter nach Anspruch 1, ist
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlschnecke konisch ist und einen halbrundvertieften
Schneckengang hat (12).
4. Der Vakuum-Schneckenverdichter nach Anspruch 1, ist
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlschnecke einen eingebauten Pulsationsschwingungserreger
(10) hat.
5. Der Vakuum-Schneckenverdichter nach Anspruch 1, 3 und 4,
ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwingungen der Hohlschnecke durch die
Dämpfung mit einer elastischen Kupplung (4) nicht auf
die Antriebswelle (1) übertragen werden.
6. Der Vakuum-Schneckenverdichter nach Anspruch 1 und 3, ist
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlschnecke in einzelne Schüsse (15)
zerlegbar ist.
7. Der Vakuum-Schneckenverdichter nach Anspruch 1 und 2, ist
dadurch gekennzeichnet,
daß der poröse Körper als die Innenwand des Gehäuses
zusammen mit dem Außenmantel des Gehäuses eine Unterdruckkammer
(11 + 13) bildet, an das Vakuum angelegt wird.
8. Der Vakuum-Schneckenverdichter nach Anspruch 1, ist
dadurch gekennzeichnet,
daß das Produkt vor dem Produkteintritt (8) durch eine
Stopfschnecke beschickt wird.
9. Der Vakuum-Schneckenverdichter nach Anspruch 1 bis 8, ist
dadurch gekennzeichnet,
daß der zwangsfördernde Produkttransport der verdichtenden
Hohlschnecke mit einer Wägeautomatik nutzbar gemacht wird
als Kompaktier-Absackmaschine.
10. Der Vakuum-Schneckenverdichter nach Anspruch 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zwangsfördernde Produkttransport der Hohlschnecke
nutzbar gemacht wird als kontinuierliche arbeitende
Filterpresse, die in Kaskade geschaltet werden kann.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE3938579A DE3938579A1 (de) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | Als kontinuierlicher schuettgutkompaktierer und als kontinuierliche filterpresse einsetzbarer vakuum-schneckenverdichter |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3938579A DE3938579A1 (de) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | Als kontinuierlicher schuettgutkompaktierer und als kontinuierliche filterpresse einsetzbarer vakuum-schneckenverdichter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3938579A1 true DE3938579A1 (de) | 1991-05-23 |
| DE3938579C2 DE3938579C2 (de) | 1993-02-25 |
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ID=6393911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE3938579A Granted DE3938579A1 (de) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | Als kontinuierlicher schuettgutkompaktierer und als kontinuierliche filterpresse einsetzbarer vakuum-schneckenverdichter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3938579A1 (de) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4230385A1 (de) * | 1992-04-11 | 1994-03-17 | Escher Wyss Gmbh | Presse zur Entwässerung von durch Komprimieren entwässerbaren Stoffen |
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| DE3938579C2 (de) | 1993-02-25 |
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