DE4212275A1 - Verfahren zur Entwässerung von durch Komprimieren entwässerbaren Materialien sowie Presse zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie wird im folgenden am Beispiel von in der Altpapieraufbereitung anfallenden Abfällen beschrieben, ist aber auch auf andere durch Komprimieren entwässerbare Materialien anwendbar.

Bekanntlich enthält das Altpapier zumeist einen gewissen Anteil von Störstoffen, welche bei der Aufbereitung zum Zweck der Wiederverwendung des Altpapiers entfernt werden sollen. Hierfür steht eine Anzahl von Maschinen und Verfahren zur Verfügung, die das weiter zu verarbeitende Altpapier als Gutstoff und die daraus entfernten Störstoffe als Reject ableiten. Diese Rejecte werden normalerweise deponiert oder auch in Spezialfällen zu neuen Produkten verarbeitet. Da die Altpapieraufbereitung in der Regel in wässeriger Suspension erfolgt, sind die Rejecte stark wasserhaltig, was sie schwer manipulierbar macht und die Transport- und Deponiekosten zu ihrer Beseitigung beträchtlich erhöht.

Als wirtschaftliches und praktikables Verfahren hat sich das mechanische Abpressen des Wassers aus dem Material erwiesen. So werden etwa Schneckenpressen verwendet, bei denen eine angetriebene Förderschnecke innerhalb eines im wesentlichen konzentrisch zylindrischen oder konischen, gelochten Blechmantels oder dergl. angeordnet ist. Der radial zugegebene Rejecteintrag wird im Zusammenwirken mit einer Staueinrichtung entwässert, wobei das Wasser durch den gelochten Blechmantel oder dergl. entweichen kann, während die Rejecte zurückgehalten werden. Die Verdichtung und Entwässerung des Rejects wird verbessert, wenn für den Blechmantel eine konische Form gewählt wird, deren Durchmesser sich in Rejectlaufrichtung verkleinert, wobei selbstverständlich auch der äußere Schneckendurchmesser an diese geometrischen Verhältnisse angepaßt werden muß. Werden die bekannten Entwässerungsschnecken wie beschrieben ausgeführt, sind sie infolge der intensiven Reibung zwischen Reject und den Bauteilen der Maschine einem besonders großen Verschleiß ausgesetzt. Es findet nämlich eine beträchtliche Relativbewegung bei gleichzeitig enormen Axial- und Radialkräften zwischen dem bereits stark eingedickten Stoff und den Bauteilen statt. Zudem enthält dieser Reject - neben einem Rest an Fasern - oft viele kleine Metallteile und harte Plastikstücke, die erfahrungsgemäß zu einem hohen Verschleiß auch hochwertiger metallischer Bauteile führen können.

Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Entwässerungsverfahren für durch Komprimieren entwässerbare Materialien derart zu gestalten, daß ein hoher Entwässerungsgrad erreichbar ist und gleichzeitig ein übermäßiger Verschleiß an den das Verfahren ausführenden Maschinen vermieden wird.

Die gestellte Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in vollem Umfang gelöst.

Die Unteransprüche 2 bis 9 beschreiben besondere Ausführungsformen der Erfindung und Anspruch 10 eine günstige Anwendung des Verfahrens.

In den nachfolgenden Unteransprüche sind vorteilhafte Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens genannt.

Dadurch daß die Preßbehandlung nicht stetig sondern absatzweise erfolgt, können problemlos sehr hohe Kräfte auf das Material ausgeübt werden. Zwischen den die Preßkraft auf das Material übertragenden Bauteilen und dem Material finden nur geringe Relativbewegungen statt. Findet die Preßbewegung rechtwinklig zur Richtung der anfänglichen Förderung statt, wird das Material eingeschlossen.

Die Erfindung wird erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen

Fig. 1 ein Verfahrensschema der Erfindung,

Fig. 2 ein schematisches Schnittbild einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 3 eine Draufsicht der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 4 schematisch den Ablauf der Preßbehandlung in den Darstellungen a, b, c,

Fig. 5-7 schematisch dargestellt das Wirken verschiedener Preßvorrichtungen,

Fig. 8, 9 schematisch: eine vorteilhafte Ausführung der Preßelemente,

Fig. 10 schematisch: eine weitere Preßeinrichtung mit Absätzen,

Fig. 11 schematisch: eine weitere Preßeinrichtung mit Gelenken.

Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren in einem Schema. In dem hier dargestellten Beispiel wird ein Altpapierstoff S in der Aufbereitung 1 bearbeitet, wobei Abfälle anfallen, während der aufbereitete und von Abfällen zumindest teilweise gereinigte Stoff S′ weitergeführt wird. Die Abfälle gelangen als das zu entwässernde Material A in eine Förderung 2 mit einer Förderstrecke 5. Infolge der Schwerkraft und meistens auch durch Verdichtung wird dabei Wasser W aus den Abfällen entfernt. Das so entwässerte Material A′ wird anschließend in der Preßstrecke 6 der Preßbehandlung 3 unterzogen und unter Abgabe von weiterem Wasser W′ noch stärker entwässert als pfropfenförmiges Material A′′ herausgeführt.

Fig. 2 zeigt eine Preßvorrichtung, die geeignet ist, das Verfahren auszuführen. In dem hier gezeigten Fall wird als Fördervorrichtung 7 eine Transportschnecke verwendet. Das Material A gelangt durch eine Öffnung 11 in das Volumen 8, in dem sich die Transportschnecke befindet. Das Volumen 8 wird begrenzt durch einen mit Löchern 9 versehenen Mantel 10, der hier zylindrisch ausgebildet ist. Das Material wird beim Durchlaufen der Förderstrecke 5 bereits sowohl durch die Schwerkraft als auch durch eine beim Transport eventuell stattfindende Komprimierung vorentwässert. Dabei läuft das Wasser W durch die Öffnungen 9 des Mantels 10 in einen Entwässerungskasten 17. Nach Durchlaufen der Förderstrecke 5 gelangt das Material in den Bereich des Austrags 12. In der nun sich anschließenden Preßstrecke 6 kommen die zwischen einer oberen und einer unteren Platte 23 bzw. 24 stehenden Preßelemente 13, 14 zum Einsatz. In dem hier gezeigten Fall sind sie rechtwinkelig zur Förderrichtung der Transportschnecke in Führungen 18 bewegbar und werden durch Stellmotore 19 periodisch gegen das Material A′ gepreßt. Der beispielsweise hydraulisch betätigte Stellmotor wird über Rohrstutzen 21 mit einem Druckmedium versorgt. Durch das Pressen gelangt weiteres Wasser W′ in den Entwässerungskasten 17. Natürlich sind auch Stellmotore gemäß Fig. 11 oder andere preßkrafterzeugende Einrichtungen denkbar. Das nun sehr stark entwässerte Material A′′ kann aus der Vorrichtung herausfallen oder wird durch nachfolgendes Material herausgefördert. Die Transportschnecke wird angetrieben durch einen Antriebsmotor 16, der - wie schematisch angedeutet - über einen Riemen oder dergl. die Welle der Transportschnecke in Rotation versetzt.

Dieselbe Preßvorrichtung ist in Fig. 3 unter Weglassen der oberen Platte 23 als Ansicht von oben dargestellt mit Blick auf das Gehäuse 15 und die Einlauföffnung 11.

Fig. 4 zeigt in grob-schematischer Darstellung die Umformung des komprimierten Materials A′ zum ausgepreßten propfenförmigen Material A′′. Dabei zeigen die Darstellungen a, b, c den Ablauf des Preßvorgangs, und zwar (a): ungepreßt, die Preßelemente 13 und 14 werden gegen den Abfall A′ bewegt; (b): mit Hilfe von relativ großen Kräften K und K′ wird der Abfall gepreßt und fällt gemäß (c) als umgeformter und komprimierter Propfen an.

Die Veränderung eines auf runden Querschnitt kompaktierten Stoffes zu einem mit länglichem Querschnitt bringt eine Umformung des gesamten Pfropfens mit sich, was eine wesentliche Verbesserung der Entwässerungsmöglichkeiten bedeutet. Dadurch wird nämlich im zu pressenden Stoff die Position benachbarter Bereiche zueinander verändert und das Ineinanderfügen zu einem kompakten Preßling wesentlich erleichtert, was wiederum die Entwässerungsleistung bei gleichem Kraftaufwand verbessert. Beispiele hierzu sind in den Fig. 5 bis 7 skizziert, ohne daß diese Auswahl vollständig sein könnte.

Eine weitere Verbesserung des Effektes bringen gemäß Fig. 8 hier als Kegel ausgeführte, mit nicht gezeichneten Löchern versehene Erhebungen 27 auf dem Preßelement 13. Sie sind auf der dem zu pressenden Material zugewandten Seite angebracht und drücken sich beim Preßvorgang in dieses hinein. Dadurch wird der Weg für das Wasser in vorteilhafter Weise verkürzt. Fig. 9 zeigt die Anordnung mit derart gestalteten Preßelementen 13 und 14 zusammen mit der oberen (23) und unteren (24) Platte im Schnitt.

Wie Fig. 10 zeigt, können die Preßelemente 13′′, 14′′ so ausgebildet sein, daß sie das zu pressende Material A′ besonders intensiv in mehreren Einzelschritten behandeln können. Daher wird hier die Preßstrecke 6 als in Teil-Preßstrecken 6′ und 6′′ aufgeteilt dargestellt. Das Material gelangt nach der Pressung in der Teil-Preßstrecke 6′ durch nicht gezeigtes nachdrückendes Material in die Teil-Preßstrecke 6′′, nachdem sich die Preßelemente wieder geöffnet haben. Dann erfolgt eine weitere starke Verdichtung und Entwässerung. Beim abermaligen Öffnen der Preßelemente kann der noch verdichtete Pfropfen herausfallen oder durch nachfolgendes Material herausgedrückt werden. Der gezeigte Absatz 26 kann den Effekt vorteilhaft verstärken, ist aber nicht notwendig. Selbstverständlich können sich auch noch weitere nicht gezeigte Teil-Preßstrecken anschließen. Die hier nicht gezeichneten Öffnungen in den Preßelementen können dort, wo das Material stärker gepreßt ist, zur besseren Wasserabfuhr größer gewählt werden, weil der dann stärker verdichtete Pfropfen weniger dazu neigt, sich in die Löcher hineinzudrücken und sie so zu verstopfen.

Fig. 11 stellt schematisch eine andere Möglichkeit dar, nämlich wie die Preßelemente 13′ und 14′ an dem Gehäuse 15 durch Gelenke 25 schwenkbar gelagert und durch Stellmotore 19′ bewegt werden können. Die Offenstellung ist dünner gezeichnet als die Preßstellung.

Auch wenn hier nur Vorrichtungen mit waagerecht liegenden Förder- und Preßstrecken gezeigt werden, sind ohne weiteres auch senkrecht oder schräg angeordnete denkbar, unter Umständen sogar vorteilhaft. Ferner muß die Anzahl der zu dem Preßvorgang verwendeten Preßelemente nicht auf zwei beschränkt sein.

Claims (27)

1. Verfahren zur Entwässerung , wobei das zu entwässernde Material (A) in einer Förderstrecke (5) gefördert (2) wird und darin enthaltenes Wasser (W) durch eine wasserdurchlässige Fläche (4) hindurchtritt, bei Zurückhaltung eines wesentlichen Teils des als Feststoff vorliegenden Materials (A′), wodurch dieses kompaktiert und teilentwässert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das so kompaktierte Material (A′) in einer sich anschließenden Preßstrecke (6) durch eine Preßbehandlung (3) zu einem stärker entwässerten Material (A′′) weiter komprimiert wird, bei der weiteres Wasser (W′) abgeschieden wird und daß diese weitere Preßbehandlung (3) absatzweise erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich anschließende absatzweise Preßbehandlung (3) im wesentlichen eine Kompaktierung rechtwinklig zur Richtung der anfänglichen Förderung bewirkt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anfängliche Förderung (2) kontinuierlich erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die anfängliche Förderung (2) unter gleichzeitiger Komprimierung des Materials (A) erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich anschließende absatzweise Preßbehandlung (3) so gesteuert wird, daß dadurch der Restwassergehalt des Materials (A′) und/oder die zur Förderung (2) aufgebrachte Antriebsleistung der Förderungseinrichtung (7) innerhalb bestimmter vorgegebener Grenzen gehalten werden.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die sich anschließende absatzweise Preßbehandlung (3) in mehreren aufeinanderfolgenden Einzelschritten erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das gepreßte Material nach jedem Einzelschritt in eine nachfolgende den nächsten Einzelschritt ausführende Preßzone transportiert wird.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die weitere Preßbehandlung die Querschnittsform des kompaktierten als Pfropfen vorliegenden Materials (A′′) verändert wird, wodurch neben der reinen Zusammenpressung auch eine interne Umschichtung seiner Bestandteile ausgelöst wird, was zur Erleichterung einer weiter gehenden Entwässerung führt.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Förderstrecke (5) das Material von ca. 5% auf ca. 30% und in der Preßstrecke (6) durch die nachfolgende Preßbehandlung (3) weiter auf 50% bis 80% Feststoffanteil entwässert wird.

10. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das zu entwässernde Material (A) aus bei der Aufbereitung (1) von Altpapierstoff (S) anfallenden Abfällen besteht.

11. Presse zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, die eine die Förderstrecke (5) definierende Fördervorrichtung (7) enthält, welche in einem Volumen (8) angeordnet ist, das von einem mit einer Vielzahl von Öffnungen (9) versehenen Mantel (10) teilweise begrenzt wird und eine Öffnung (11) für den Materialeintrag aufweist, durch den das Material (A) in den anfänglichen Bereich der Förderstrecke (5) gelangen kann, einem am Ende der Förderstrecke gelegenen Materialaustrag (12), wobei im Material enthaltenes Wasser (W) durch die Öffnungen (9) im Mantel (10) hindurchtreten kann, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Austrages Preßelemente (13, 14, 13′, 14′, 13′′, 14′′) vorhanden sind, die sich in Förderrichtung über die Preßstrecke (6) erstrecken, in die das Material (A′) am Ende der Förderstrecke (5) eintreten und hindurchgehen kann, wobei zwischen den Preßelementen (13, 14, 13′, 14′, 13′′, 14′′) ein Durchgangsquerschnitt gebildet wird, der sich dadurch vergrößern und verkleinern läßt, daß mindestens eines von den Preßelementen (13, 14, 13′, 14′, 13′′, 14′′) bewegt wird.

12. Presse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtung (7) eine Transportschnecke ist.

13. Presse nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (10) durch ein zylindrisches Siebblech gebildet wird.

14. Presse nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (10) durch ein konisches Siebblech gebildet wird.

15. Presse nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßelemente (13, 14, 13′, 14′, 13′′, 14′′) aus mindestens zwei quer zur Förderrichtung in Führungen (18) bewegbaren Bauteilen bestehen, die so gestaltet sind, daß sie bei einer Zusammenlaufbewegung das durch sie im wesentlichen umschlossenen austretenden Material (A′, A′′) komprimieren oder beim Auseinanderlaufen freigeben können.

16. Presse nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßelemente (13, 14, 13′, 14′, 13′′, 14′′) aus mindestens zwei mit Gelenken (25) am Pressengehäuse (15) angebrachten Bauteilen bestehen, die so gestaltet sind, daß sie bei einer Einschwenkbewegung um die besagten Gelenke (25) das durch sie im wesentlichen umschlossenen austretenden Material (A′, A′′) komprimieren und beim Ausschwenken freigeben können.

17. Presse nach Anspruch 11, 12, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßelemente (13, 14, 13′, 14′, 13′′, 14′′) Öffnungen für die Aufnahme oder den Durchlaß von abgepreßtem Wasser aufweisen.

18. Presse nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßelemente (13, 14, 13′, 14′, 13′′, 14′′) mit Öffnungen für das ausgepreßte Wasser versehen sind, deren Größe in Förderrichtung des Materials zunimmt.

19. Presse nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßelemente (13, 14, 13′, 14′, 13′′, 14′′) sich in Preßrichtung verjüngende Erhebungen aufweisen, die beim Preßvorgang ins Material (A′, A′′) eindringen können und mit Öffnungen zur Ableitung des Wassers (W′) versehen sind.

20. Presse nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßelemente (13, 14, 13′, 14′, 13′′, 14′′) so geformt sind, daß sie sowohl das Volumen des zwischen ihnen hindurchgehenden Materials (A′, A′′) als auch seine Querschnittsform verändern können.

21. Presse nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem im wesentlichen punktsymmetrischen Querschnitt ein länglicher Querschnitt gemacht werden kann.

22. Presse nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform des austretenden Materials im wesentlichen rund ist und durch die Preßelemente zu einer eckigen Form verändert werden können.

23. Presse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Preßelement (13, 14, 13′, 14′, 13′′, 14′′) durch Stellmotor (19, 19′) bewegbar ist.

24. Presse nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in entgegengesetzte Richtung wirkende Stellmotore (19) in einer Baueinheit so zusammengefaßt sind, daß sich die Preßkräfte innerhalb einer Baueinheit gegenseitig abstützen können.

25. Presse nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerungseinrichtung für den Stellmotor (19, 19′) vorhanden ist, die das Bewegen des mindestens einen Preßelementes (13, 14, 13′, 14′, 13′′, 14′′) zeitabhängig steuert.

26. Presse nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerungseinrichtung für den Stellmotor (19, 19′) vorhanden ist, die das Bewegen des mindestens einen Preßelementes (13, 14, 13′, 14′, 13′′, 14′′) in Abhängigkeit von dem Antriebsmoment für die Fördervorrichtung (7) steuert, so daß der Wert für das Antriebsmoment innerhalb eines vorgegebenen Bereiches gehalten werden kann.

27. Presse nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke am eintragseitigen Ende angetrieben und gelagert und am austragseitigen Ende frei von einer maschinentechnischen Lagerung ist.