DE102012200167B4

DE102012200167B4 - Doppelschneckenextruder zum Aufschluss von organischen Rest- und Rohstoffen

Info

Publication number: DE102012200167B4
Application number: DE102012200167.0A
Authority: DE
Inventors: Thilo Lehmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-01-06
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2016-07-28
Anticipated expiration: 2032-01-07
Also published as: DE102012200167A1

Abstract

Doppelschneckenextruder zum Aufschluss von organischen Rest- und Rohstoffen mit einem Gehäuse (1) mit den Doppelschnecken, einem Einlass für organische Rest- und Rohstoffe und einem Auslass für die aufgeschlossenen Rest- und Rohstoffe, wobei das Gehäuse (1) aus einem U-förmigen Unterteil (4), einem U-förmigen Oberteil (5) und Seitenteilen (6, 7) mit dem Ein- und dem Auslass an den Stirnseiten besteht, sich im Gehäuse (1) am U-förmigen Unterteil (4) mindestens eine einstückige U-förmige Unterschale (8) und am U-förmigen Oberteil (5) mindestens eine einstückige U-förmige Oberschale (9) befinden, wobei die Unterschale (8) und die Oberschale (9) jeweils ein halbes Rohr sind, und die Unterschale (8) und die Oberschale (9) über jeweils ein prismatisches Verbindungsteil (10) miteinander verbunden sind, wobei die in Richtung Schnecke weisende Fläche der Verbindungsteile (10) eben oder konvex ausgebildet ist, so dass die Unterschale (8), die Oberschale (9) und die Verbindungsteile (10) die Schnecken ummanteln.

Description

Die Erfindung betrifft Doppelschneckenextruder zum Aufschluss von organischen Rest- und Rohstoffen.
Schneckenextruder und Doppelschneckenextruder zum Aufschluss von organischen Rest- und Rohstoffen sind allgemein bekannt.
Unter anderem ist durch die Druckschrift DE 10 2010 003 601 A1 ein Doppelschneckenextruder und ein Verfahren zum thermomechanischen Aufschluss von organischen Roh- und Reststoffen bekannt. Der Doppelschneckenextruder umfasst zwei gegenläufige Schnecken und ein längliches Extrudergehäuse mit einem Gehäuseunterteil, einem Gehäusedeckel und Seitenteilen. Das Gehäuseunterteil und der Gehäusedeckel sind auf ihren Innenseiten jeweils mit einer Verschleißeinlage versehen. Diese besitzen einen U-schalenförmigen Querschnitt mit gewölbten Seitenwandungen, die weiterhin unter Bildung von Flanschen nach außen horizontal abgekantet sind. Im geschlossenen Zustand des Gehäuses liegen die jeweiligen Flansche kontaktiert aufeinander.
Damit sind die Verschleißeinlagen mehrfach gebogen. Insbesondere die Ausbildung der horizontal nach außen abgekanteten Flansche erfordern einen nicht unerheblichen Biegewinkel. Die dadurch vorhandenen Spannungen im Material können leicht zu Rissen führen, die bei Nichtbeachtung im weiteren Betrieb des Doppelschneckenextruders zur Zerstörung dieser Einlagen und weiter zur Zerstörung der Schnecke oder der Schnecken führen können. Bei unter Wärmebehandlung abgekröpften Verschleißteilen büßen diese ihre Festigkeit in der Wärmezone ein. Die Betriebsdauer ist nicht unerheblich eingeschränkt. Wartungsintervalle verkürzen sich und die Stillstände des Extruders erhöhen sich.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen Doppelschneckenextruder für organische Rest- und Rohstoffe zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Die Doppelschneckenextruder zum Aufschluss von organischen Rest- und Rohstoffen zeichnen sich insbesondere durch ihren einfachen und robusten Aufbau aus. Dazu besteht der Doppelschneckenextruder aus einem Gehäuse mit den Doppelschnecken, einem Einlass für organische Rest- und Rohstoffe und einem Auslass für die aufgeschlossenen Rest- und Rohstoffe und je einen Antrieb für jeweils eine Schnecke.
Das Gehäuse besteht aus einem U-förmigen Unterteil, einem U-förmigen Oberteil und Seitenteilen mit dem Ein- und dem Auslass an den Stirnseiten. Weiterhin befinden sich im Gehäuse am U-förmigen Unterteil mindestens eine U-förmige Unterschale und am U-förmigen Oberteil mindestens eine U-förmige Oberschale. Die Unter- und die Oberschale sind über jeweils ein prismatisches Verbindungsteil miteinander verbunden, so dass die Unter-, die Oberschale und die Verbindungsteile die Schnecken ummanteln. Die Unter-, die Oberschale und die Verbindungsteile stellen Verschleißteile dar. Vorteilhafterweise können die Unter- und die Oberschale mittels der prismatischen Verbindungsteile durch Schraubverbindungen im jeweiligen Gehäuse fixiert sein. Dabei überlappen die Verbindungsteile die Endenbereiche der Unter- und der Oberschale.
Insbesondere die Unter- und die Oberschale als Teile des Prozessraumes erhöhen wesentlich die Standzeit des Gehäuses.
Der Rohstoff ist auch als Substrat oder Biogassubstrat bekannt. Das sind sowohl nachwachsende Rohstoffe als auch Rückstände aus der Tierhaltung sowie biogene Abfälle. Dazu gehören auch Reststoffe der Agrarindustrie, die bei der Verarbeitung landwirtschaftlicher Produkte anfallen und sich zur Biogaserzeugung eignen. Weiterhin können das auch Reststoffe aus der industriellen Verarbeitung von Biomasse sein.
Bei der Extrusion als einem thermomechanischem Wirkverfahren werden die Rest- und Rohstoffe bis ins Zellgefüge aufgeschlossen und Inhaltsstoffe gehen in Lösung. Das führt bei den produktberührenden Teilen zu elektrochemischer Korrosion durch organische Säuren und mechanischer Abrasion aus den Rest- und Rohstoffen (Asche, Sand, Zellulose, Hemizellulose, Lignine oder ähnliches) selbst. Abrasion kann auch durch eventuell vorhandene Fremdkörper entstehen. Letzteres sind beispielsweise Steine, Sand oder metallische Körper. Die Unter- und die Oberschale sind dazu U-förmig ausgebildet und weisen jeweils nur zwei leichte Biegungen für das Abwinkeln der Schenkel auf. Damit werden durch diese schonenden und leichten Verformungen verursachte Störungen und Beschädigungen sehr eingeschränkt bis vermieden, so dass verschleißfeste Materialien einsetzbar sind. Die weiteren Bereiche der Unter- und Oberschale sind mechanisch nicht deformiert.
Die Verbindungsteile, die seitlich die Unter- und die Oberschale fixieren und diese dicht in das Unter- und das Oberteil andrücken, verhindern, dass Rest- und Rohstoffe bei der Plastifizierung hinter die Schalen eindringen und diese in Richtung Schnecke bewegen und so zum erhöhten Verschleiß führen.
Die Antriebe sind beispielsweise über Zahnriemen zueinander abgeglichen, so dass Kollisionen der Schnecken ausgeschlossen sind.
Vorhandene Absätze an Übergängen und Rillen im Schneckenmantel und den Schalen können günstigerweise die mechanische Zerkleinerung erhöhen. Die Schnecken selbst sind so ausgebildet, dass die Roh- und Reststoffe im Gehäuse zum Ausgang bewegt werden und dabei zusätzlich traktiert, verdichtet und entspannt werden können. Die Schnecken sind weitgehend durch ein Ineinanderlaufen selbstreinigend und weisen eine hohe Förderleistung und Aufschlussleistung auf.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 12 angegeben.
Die Unterschale und die Oberschale und ihre Verschleißeinlagen sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 jeweils ein- oder mehrstückig ausgebildet.
Die Unterschale und die Oberschale und Verschleißeinlagen sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 jeweils ein halbes Rohr.
Die in Richtung Schnecke weisende Kante des Verbindungsteils ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 konvex oder eben ausgebildet. Der sich ergebende Prozessraum ist damit den ineinander greifenden Doppelschnecken angepasst.
Die Unterschale, die Oberschale und/oder die Verbindungsteile sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 lösbar mit dem Gehäuse verbunden, so dass eine einfache Montier- und Demontierbarkeit gegeben ist.
Im Bereich der Zwischenräume der Doppelschnecke ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 jeweils ein prismatisches Formteil als weiteres Verschleißteil an der Unterschale und der Oberschale angeordnet. Damit wird der Prozessraum weiter verkleinert, so dass die Rest- und Rohstoffe weitestgehend mittels der Doppelschnecke befördert und dabei aufgeschlossen werden. Letzteres erfolgt mittels der Schneckengänge, die ineinander greifen.
Die in Richtung der Doppelschnecke weisenden Kanten des Formteils sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 eben oder konvex ausgebildet. Der Prozessraum wird weiter eingeschränkt.
Die Formteile sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 lösbar mit dem Gehäuse verbunden. Vorteilhafterweise erfolgt das mittels Schraubenverbindungen lösbar mit dem Unter- und dem Oberteil, so dass diese gleichzeitig die eingelegten Schalen fixieren.
Günstigerweise bestehen die Unterschale, die Oberschale und die Verbindungsteile nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 9 aus einem hoch verschleißfesten Werkstoff mit hoher Brinell-Härte, so dass eine lange Lebensdauer gegeben ist.
Die Formteile bestehen nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 10 aus einem hoch verschleißfesten Werkstoff mit hoher Brinell-Härte, so dass die Standzeit erhöht ist.
Die in Richtung der Schnecken weisende Oberfläche der Unterschale, der Oberschale und/oder des Verbindungsteils weist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 11 Rillen auf.
Die in Richtung der Schnecken weisenden Oberflächen der Formteile weisen nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 12 Rillen auf.
Die Rillen der Weiterbildungen der Patentansprüche 11 und 12 erhöhen vorteilhafterweise die mechanische Zerkleinerung und sorgen auch dafür, dass die Rest- und Rohstoffe durch Querschnittänderung gleich Volumenänderung zusätzlich traktiert, verdichtet und entspannt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 einen Doppelschneckenextruder und
2 eine Unterschale, eine Oberschale, Verbindungsteile und Formteile als die die Doppelschnecke ummantelnden Einlagen für das Gehäuse des Doppelschneckenextruders in einer Seitenansicht.
Ein Doppelschneckenextruder zum Aufschluss von organischen Rest- und Rohstoffen besteht im Wesentlichen aus den Doppelschnecken, einem Gehäuse 1 für die Doppelschnecke, Antrieben 2 und Lagern 3 für jeweils eine Schnecke.
Die 1 zeigt einen Doppelschneckenextruder in einer prinzipiellen Darstellung.
Das Gehäuse 1 für die Doppelschnecke besteht aus einem U-förmigen Unterteil 4, einem U-förmigen Oberteil 5 und Seitenteilen 6, 7. Ein Seitenteil 6 weist einen Einlass für organische Rest- und Rohstoffe auf und das andere Seitenteil 7 besitzt einen Auslass für die aufgeschlossenen Stoffe.
Das Unterteil 4 und das Oberteil 5 sind über ein Drehgelenk miteinander verbunden, so dass das Gehäuse 1 aufgeklappt werden kann.
Bei Betrieb sind die Bestandteile miteinander verschraubt, wobei die Schraubenverbindungen lösbar sind, so dass für Wartungsarbeiten das Gehäuse 1 geöffnet werden kann.
Die 2 zeigt eine Unterschale 8, eine Oberschale 9, Verbindungsteile 10 und Formteile 11 als die, die Doppelschnecke ummantelnden Einlagen für das Gehäuse 1 des Doppelschneckenextruders in einer prinzipiellen Seitenansicht.
Im Gehäuse 1 befinden sich am U-förmigen Unterteil 4 eine U-förmige Unterschale 8 und am U-förmigen Oberteil 5 eine U-förmige Oberschale 9 als Verschleißteile. Im geschlossenen Zustand des Gehäuses 1 bilden die Schalen 8, 9 ein Doppelrohr, wobei die Enden der Schalen 8, 9 aufeinander liegen oder sich zwischen den Enden ein Spalt befindet, der durch die prismatischen Verbindungsteile 10 abgedeckt ist. Die Unterschale 8, die Oberschale 9 und die Verbindungsteile 10 bilden zusammen ein Rohr.
Die Unterschale 8 und die Oberschale 9 werden durch die Verbindungsteile 10 fixiert. Die Verbindungsteile 10 überbrücken dabei die aufeinander angeordneten Schalen 8, 9 und damit etwaig vorhandene Spalten. Damit ummanteln die Unterschale 8, die Oberschale 9 und die Verbindungsteile 10 die Schnecken vollständig.
Vorteilhafterweise können dabei die in Richtung Schnecke weisenden Flächen der prismatischen Verbindungsteile 10 jeweils eben oder konvex ausgebildet sein.
Im Bereich der Zwischenräume der Doppelschnecke sind die Formteile 11 angeordnet. Die Formteile 11 sind Prismen, wobei die in Richtung der Schnecken weisenden Flächen eben oder konvex ausgebildet sind. Die Formteile 11 sind lösbar mit dem Gehäuse 1 verbunden.
Die Verbindungsteile 10 und die Formteile 11 sind mittels Schraubenverbindungen lösbar mit dem Gehäuse 1 verbunden, so dass diese für Wartungs- und Reparaturarbeiten einfach und leicht entfernbar sind. Dazu wird das Gehäuse 1 aufgeklappt, so dass die Doppelschnecke, die Schalen 8, 9, die Verbindungsteile 10 und die Formteile 11 von außen zugänglich sind und leicht getauscht werden können.
Die Unterschale 8, die Oberschale 9, die Verbindungsteile 10 und die Formteile 11 sind Einlagen und Verschleißteile, die den produktberührenden Aufschlussraum umschließen. Diese bestehen aus einem hoch verschleißfesten Werkstoff mit einer hohen Brinell-Härte.

Claims

Doppelschneckenextruder zum Aufschluss von organischen Rest- und Rohstoffen mit einem Gehäuse (1) mit den Doppelschnecken, einem Einlass für organische Rest- und Rohstoffe und einem Auslass für die aufgeschlossenen Rest- und Rohstoffe, wobei das Gehäuse (1) aus einem U-förmigen Unterteil (4), einem U-förmigen Oberteil (5) und Seitenteilen (6, 7) mit dem Ein- und dem Auslass an den Stirnseiten besteht, sich im Gehäuse (1) am U-förmigen Unterteil (4) mindestens eine einstückige U-förmige Unterschale (8) und am U-förmigen Oberteil (5) mindestens eine einstückige U-förmige Oberschale (9) befinden, wobei die Unterschale (8) und die Oberschale (9) jeweils ein halbes Rohr sind, und die Unterschale (8) und die Oberschale (9) über jeweils ein prismatisches Verbindungsteil (10) miteinander verbunden sind, wobei die in Richtung Schnecke weisende Fläche der Verbindungsteile (10) eben oder konvex ausgebildet ist, so dass die Unterschale (8), die Oberschale (9) und die Verbindungsteile (10) die Schnecken ummanteln.
Doppelschneckenextruder nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschale (8), die Oberschale (9) und/oder die Verbindungsteile (10) lösbar mit dem Gehäuse (1) verbunden sind.
Doppelschneckenextruder nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Zwischenräume der Doppelschnecke jeweils ein Formteil (11) angeordnet ist.
Doppelschneckenextruder nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (11) ein Prisma ist und dass die in Richtung der Schnecken weisenden Flächen des Formteils (11) eben oder konvex ausgebildet sind.
Doppelschneckenextruder nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile (11) lösbar mit dem Gehäuse (1) verbunden sind.
Doppelschneckenextruder nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschale (8), die Oberschale (9) und die Verbindungsteile (10) aus einem hoch verschleißfesten Werkstoff mit hoher Brinell-Härte bestehen.
Doppelschneckenextruder nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile (11) aus einem hoch verschleißfesten Werkstoff mit hoher Brinell-Härte bestehen.
Doppelschneckenextruder nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Richtung der Schnecken weisende Oberfläche der Unterschale (8), der Oberschale (9) und/oder des Verbindungsteils (10) Rillen aufweist.
Doppelschneckenextruder nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in Richtung der Schnecken weisenden Oberflächen der Formteile (11) Rillen aufweisen.