DE69735774T2

DE69735774T2 - Trennvorrichtung

Info

Publication number: DE69735774T2
Application number: DE69735774T
Authority: DE
Inventors: Richard Bruke
Original assignee: Spirac Engineering AB
Current assignee: Spirac Engineering AB
Priority date: 1996-10-07
Filing date: 1997-10-07
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2017-10-08
Also published as: CA2268002A1; AU4580597A; ATE324166T1; US6096201A; JP2001503316A; SE507499C2; DE69735774D1; EP0958022A1; EP0958022B1; WO1998015335A1; SE9603689L; SE9603689D0; JP4117908B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abtrennung und Versetzung von Körpern, Teilchen und/oder ähnlichen Verunreinigungen aus einer Flüssigkeit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Der Begriff Körper, Teilchen und/oder ähnliche Verunreinigungen wird in dieser Beschreibung verwendet, um jegliches Material zu bezeichnen, welches, wenn es sich in einer Flüssigkeit befindet, sich an einer Abtrennungsapparatur oder -vorrichtung absetzt, beispielsweise einem Gitter oder einem Sieb, durch welche die Flüssigkeit hindurchtritt.
Ein Ausdruck, welcher oft für solch eine Vorrichtung oder abgetrennte Körper vorkommt, ist "Screening" (Sieben), dementsprechend wird in dieser Beschreibung der Ausdruck Screening oder Screenings häufig für die oben definierten Körper verwendet werden.
Die Bezeichnung "feste Substanzen" kommt auch vor, wird jedoch in dieser Beschreibung im Allgemeinen ausschließlich für ein Screening-Verfahren verwendet werden, in welchem ein flüssiger Bestandteil reduziert worden ist.
Beispielsweise in Wasserbehandlungsanlagen, in Verarbeitungsbetrieben, wie Pulpefabriken oder Papiermühlen, in der Lebensmittelindustrie, wie Schlachthäusern etc., ist es erforderlich, Körper, Teilchen und/oder ähnliche Verunreinigungen aus Flüssigkeiten abtrennen und entfernen zu können.
Wurden feste Substanzen durch ein Screening aus der Flüssigkeit abgetrennt und versetzt, ist der Flüssigkeitsgehalt hoch. Die Gesamtfeststoffe sind im Allgemeinen geringer als 5 bis 8 %. Im Stand der Technik besteht daher das Erfordernis, den Flüssiggehalt reduzieren zu können, um seine kontinuierliche Handhabung zu erleichtern. Bei Gesamtfeststoffgehalten, welche 20 % überschreiten, ist die kontinuierliche Handhabung der Siebstoffe wesentlich erleichtert. In Fällen, bei denen die Screenings bzw. Siebstoffe verascht werden, beispielsweise in städtischen Heizwerken, sind sogar höhere Gesamtfeststoffgehalte normalerweise äußerst wünschenswert, da dies eine verbesserte Energieausbeute bei der Verbrennung mit sich bringt.
Ein weiteres Erfordernis im Stand der Technik ist, dass die Siebstoffe von löslichen, beispielsweise biologischen Verbindungen, die in den Siebstoffen enthalten sind, befreit werden. Dies trifft insbesondere für Siebstoffe bzw. Screenings zu, welche zu Mülldeponien verbracht werden.
Aus dem schwedischen Patent Nr. 457 637 und dem deutschen Gebrauchsmuster Nr. G 8905963 sind bisher Vorrichtungen zum Entfernen von Feststoffen und Material aus einer fließenden Flüssigkeit bekannt. Diese Dokumente beschreiben eine schräg aufwärts geneigte Förderschraube, die in einem Kanal mit der fließenden Flüssigkeit, welche Körper von Feststoffen enthält, angeordnet ist.
Die Förderschraube ist in einem Lauf angeordnet, welcher in seinem unteren Bereich eine teilzylindrische Sieboberfläche bildet. Oberhalb der Wasseroberfläche ist der Lauf als eine Röhre oder ein Gehäuse, welche bzw. welches die Förderschraube umgibt, ausgestaltet. An seinem oberen Ende ist das Gehäuse mit einer Austragsöffnung versehen. In dem Bereich oberhalb dieser Austragsöffnung weisen die Gewindegänge der Förderschraube eine sich reduzierende Schraubensteigung auf, wobei eine bestimmte Kompression und Entwässerung des nach oben transportieren Materials oder der Körper stattfindet. Die Kapazität in diesen Vorrichtungen ist jedoch extrem niedrig.
Vorrichtungen der oben beschriebenen Art werden zur mechanischen Behandlung unter eingeschränkten Fließbedingungen von städtischem Abwasser, Behandlungsanlagen zur Reinigung (Screening) verunreinigter Flüssigkeiten, beispielsweise Wasser in Industrieanlagen, wie Papiermühlen, der Nahrungsmittelindustrie und von Schlachthäusern verwendet.
Die bestehenden Einrichtungen leiden an einer Vielzahl wohlbekannter Nachteile und funktioneller Probleme.
So ist die Aufwärtsförderung von Feststoffen, Körpern oder Materialien, welche sich auf einer Sieboberfläche angesammelt haben, nicht zuverlässig. Wenn die Förderschraube als eine Förderschnecke ausgebildet ist, werden die Siebstoffe rasch durch das Mittelloch der Schnecke bzw. Helix hinunter gewaschen.
Ein weiterer gut bekannter Nachteil bei der Verwendung einer Förderschraube mit einem mechanischen Mittelschaft ist, dass die Siebstoffe an dem mechanischen Schaft und dem spiralförmigen Gewindegang anhaften und zusammen mit diesen rotieren, was die Förderfunktion stark behindert.
Es ist leicht erkennbar, dass, als ein Ergebnis dieser Nachteile, die Kapazität der Einrichtung zur selben Zeit reduziert ist, wie eine solche Einrichtung eine manuelle Überwachung erfordert. Um die Förderfunktion in gewissem Umfang zu verbessern, ist es im Stand der Technik bekannt, den Neigungswinkel der Förderschnecke zu beschränken. Dies führt jedoch zu großen Ausgestaltungen und Konstruktionen und dementsprechend zu erhöhten Kosten.
Ein ernster Nachteil der Techniken des Standes der Technik ist, dass der Durchmesser der Förderschnecke, basierend auf einem geschätzten maximalen Flüssigkeitsfluss, für welchen die Vorrichtung dimensioniert sein muss, bestimmt wird, da der Durchmesser der Förderschnecke durch den Krümmungsradius der Sieboberfläche bestimmt ist. Daher erfordern große Flüssigkeitsmengen größere Durchmesser der Förderschnecke, was schwerfällige und teure Ausbildungen und Konstruktionen mit sich bringt. Bei großen Flussvariationen ist der durchschnittliche Wirkungsgrad bei Vorrichtungen des Standes der Technik niedrig. Dieser Umstand ist der unmittelbare Grund, warum Vorrichtungen der hier beschriebenen Art nur bei relativ begrenzten Maximalfließmengen zur Verwendung gekommen sind, selten über 100 bis 125 l/s.
Die europäische Patentveröffentlichung EP-A2-0 640 370 beschreibt eine Vorrichtung mit zwei kooperierenden Siebvorrichtungen, was andeutet, dass die oben beschriebenen Nachteile teilweise verhindert werden. Jedoch leidet die beschriebene Vorrichtung unter dem Nachteil, dass eine vergrößerte Sieboberfläche in ihrem wirksamen Ausmaß beschränkt wird, wenn nicht die Konstruktion äußerst Raum erfordernd und teuer gemacht wird. Der Grund ist, dass sie parallel mit einem verwendeten sich neigenden Sieb/Aufwärtsfördervorrichtung orientiert sind. Die vergrößerte Sieboberfläche erfordert auch, dass der Zufuhrkanal im Bereich der Sieboberfläche erweitert wird.
Diese Patentveröffentlichung beschreibt eine Vorrichtung mit zwei zusammenwirkenden Sieboberflächen, welche in einer Weise angeordnet sind, dass der gelieferte technische Effekt mit dem technischen Effekt übereinstimmt, welcher unter Verwendung der durch die vorliegende Erfindung offenbarten Konstruktion erreicht wird.
Diese Konstruktion, welche in dieser Patentveröffentlichung gezeigt und beschrieben ist, leidet unter dem Nachteil, dass eine vergrößerte Sieboberfläche der zweiten oder zusätzlichen Siebvorrichtung in ihrem wirksamen Ausmaß eingeschränkt ist, wenn nicht die Konstruktion äußerst raumbeanspruchend und daher teuer gemacht wird.
Diese Patentveröffentlichung beschreibt genauer eine Vorrichtung, mit welcher es möglich sein wird, feste Teilchen, die mit einer Flüssigkeit vermischt sind, die durch einen Kanal (1) fließt, zu extrahieren.
Zu diesem Zweck wird die Verwendung eines Transportlaufes (4) in Form einer Transporteinrichtung (3) mit einer angetriebenen Transporthelix vorgeschlagen, die als Fördereinrichtung (6) ausgebildet ist.
Die Transporteinrichtung (3) ist an ihrem einen Endabschnitt mit einem Feststoffteilchen extrahierenden Auslass (9) ausgebildet und an ihrem gegenüber liegenden Endabschnitt ist eine halbzylindrische Sieboberfläche (15) angeordnet, wo niedrig angeordnete Feststoffteilchen aus der Flüssigkeit extrahiert und aufwärts durch den Auslass (9) transportiert werden können.
Bei größerer Flüssigkeitskapazität und verschiedenen Teilchenkonzentrationen wird hier vorgeschlagen, dass die Transporteinrichtung (3), zwischen dem Auslass (9) und der Sieboberfläche (15), zu einer weiteren oder zweiten Siebanordnung (19) in Bezug gesetzt wird.
Diese Sieboberfläche oder -anordnung (19) ist angrenzend zu der Transporteinrichtung (3) ausgerichtet und ist als eine Ausdehnung des Siebes oder der ersten Siebanordnung (15) gegenüber der Transporteinrichtung (3) ausgebildet.
Die zweite Siebanordnung (19) ist als eine runde Scheibe ausgebildet und ist perforiert und nur ein kleiner Teil des Siebes ist zur Abtrennung von Feststoffteilchen während hoher Flussbedingungen wirksam. Der Flüssigkeitsspiegel muss bis zu dieser perforierten Scheibe ansteigen, bevor diese Anordnung wirksam wird und höchstens etwa 50 % der Scheibe werden nur zu Abtrennungszwecken verwendet.
Die Sieboberfläche (15) ist so dimensioniert, dass die Oberfläche, die auf die Transporteinrichtung (3) vorspringt, größer als der Durchmesser des Transportlaufes (4) ist, und die zweite Siebanordnung (19) ist angrenzend zu dem obersten Niveau (20) der Flüssigkeit in dem Kanal (1) angeordnet.
Die Konstruktion dieses Siebes (19) ist genauer in Spalte 11, Zeilen 47–58 beschrieben.
Bekannte Ausführungsformen von hier beschriebenen Vorrichtungen funktionieren auch im Hinblick auf die Reduktion des Flüssigkeitsgehaltes in den Siebstoffen nicht zufriedenstellend, da es bei solchen Vorrichtungen keine Möglichkeit zur Kontrolle und Regulierung der Größe und der Menge von Flüssigkeit gibt, welche aus den Siebstoffen entfernt wird, und dabei auch die Möglichkeit zur Kontrolle und Regulierung der Gesamtfeststoffe in den Siebstoffen, welche die Vorrichtungen verlassen.
Ein bekannter Nachteil ist, dass der Austrag der Siebstoffe aus dem Förderweg unter Verwendung der Schwerkraft stattfindet, mit anderen Worten, es wird darauf vertraut, dass die Materialien oder Körper durch die Austragöffnung unter dem Einfluss der Schwerkraft fallen. Diese Technik bringt es mit sich, dass es nicht ungewöhnlich ist, dass die Austragsöffnung total verstopft wird.
Bis jetzt besteht das einzige gezeigte Verfahren zu versuchen, den Grad der Kompression und dabei die Entwässerungswirksamkeit zu kontrollieren, darin, die Länge des "nicht mit Gewinde ver sehenen" Kompressionsraums oberhalb der Austragsöffnung zu variieren, d.h. die Länge eines "Reibungsstopfens" zu vergrößern oder zu verkleinern, welcher durch das geförderte Material oder die Feststoffe gebildet wird. Die Schwierigkeit, auf diese Weise zu versuchen, den Entwässerungsgrad zu kontrollieren, ist offensichtlich, da in der Praxis die Menge an Siebstoffen pro Zeiteinheit dramatisch variiert (die Materialien oder Körper "trocknen" mehr oder weniger, wenn sie variierende Zeiten, während welcher sie der Kompression unterworfen sind, verbleiben).
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, bei welcher die oben dargestellten Nachteile verhindert worden sind. Dies wird mittels der Vorrichtung gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 erreicht.
Zweckdienliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den anhängigen Unteransprüchen definiert.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend genauer unter Bezugnahme auf eine Anzahl von Figuren beschrieben werden, worin:
1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung mit einer seitlich angeordneten zusätzlichen oder zweiten Siebanordnung oder -vorrichtung ist;
2 eine Planansicht von oben der in 1 gezeigten Ausführungsform ist;
3 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung mit einer seitlich angeordneten zweiten Anordnung oder Vorrichtung ist;
4 eine Planansicht von oben der in 3 gezeigten Ausführungsform ist;
5 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer Vorrichtung mit einer seitlich angeordneten zweiten Anordnung oder Vorrichtung ist; und
6 eine Planansicht von oben der in 5 gezeigten Ausführungsform ist.
Die Figuren veranschaulichen Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Entfernung von Körpern und/oder Teilchen aus einer fließenden Flüssigkeit 60. Die Vorrichtung umfasst einen unteren Abschnitt 10, welcher eine erste Siebvorrichtung 40 umfasst, und einen oberen Abschnitt, welcher eine Austragsöffnung 11a beinhaltet. In der Regel umfasst die Vorrichtung auch einen Mittelabschnitt 12, der eine Fördereinrichtung 12' zwischen dem unteren Abschnitt 10 und dem oberen Abschnitt 11 bildet. Eine Förderschnecke 3 ist in einem Lauf 7 angeordnet, welcher durch den unteren Abschnitt 10, den oberen Abschnitt 11 und dem Mittelabschnitt 12 (bei jenen Ausführungsformen, bei denen der Mittelabschnitt enthalten ist) gebildet ist.
Antriebseinrichtungen sind an dem oberen Bereich der Vorrichtung angeordnet.
Die erste Siebvorrichtung 40, der Mittelabschnitt 12 und der obere Abschnitt 11 bilden ein Sieb und eine Fördervorrichtung, welche Körper und/oder Teilchen aus der Flüssigkeit 60 abtrennt, und verschiebt die Siebstoffe oder Festsubstanzen, welche durch Abtrennung gebildet sind, zu dem oberen Bereich der Vorrichtung.
Die Förderschnecke besteht aus einem spiralförmigen Gewindeblatt 33. Der Begriff Gewindeblatt wird hier ohne jeden beschränkenden Eintrag verwendet und umfasst einen Helixkörper, dessen Querschnitt beispielsweise eine rechtwinklig, konisch, trapezförmig, zigguratförmig definierende Oberfläche, etc. ist.
Der Begriff Gewindeblatt wird auch verwendet, um sich auf eine Schraubenanordnung zu beziehen, die aus zwei oder mehr wechselseitig miteinander verbundenen Teilhelices zusammengesetzt ist. Die spiralförmige Gewindeplatte wird nachfolgend im Allgemeinen als eine "Helix" 33 bezeichnet.
Der Hauptmotor 30 ist zur Drehung der Helix 33 um ihre geometrische Mittelachse 32 angeordnet. Der Lauf 7 und die geometrische Mittelachse 32 der Helix bilden einen Winkel "α" mit der horizontalen Ebene 5. Der Mittelabschnitt 12 und der obere Abschnitt 11 sind mit einem Gehäuse 17 ausgebildet, welches die Helix 3 umgibt.
Nachfolgend wir die Bezeichnung erstes Gehäuse 17 häufig verwendet werden. Das erste Gehäuse 17 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. In beiden Abschnitten weist das Gehäuse einen Querschnitt auf, welcher im Allgemeinen wenigstens eine Ecke umfasst. Im Bereich einer Austragsvorrichtung ist das Gehäuse im Allgemeinen mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt versehen.
Die erste Siebvorrichtung 40 umfasst einen ersten Abschnitt 41, der unterhalb eines berechneten höchsten Flüssigkeitsspiegels 6a der Flüssigkeit angeordnet ist, welche in die Einlassöffnung der Siebvorrichtung 40 eingespeist wird, und einen zweiten Abschnitt 42, der über dem berechneten höchsten Flüssigkeitsniveau 6a liegt.
Der Wandabschnitt 17a der ersten Siebvorrichtung 40 bildet eine Sieboberfläche, welche mit Durchgängen 15 für Flüssigkeit versehen ist. Die Abmessungen der Durchgänge 15 sind an die Größe jener Körper, Teilchen und/oder ähnlicher Verunreinigungen 61 angepasst, welche aus der Flüssigkeit 60', die durch die Siebvorrichtung 40 passiert, abzutrennen sind.
Der Querschnitt dieses Abschnittes des Laufes 7, welcher die Siebvorrichtung 40 bildet, und der äußere Radius der Helix sind so aneinander angepasst, dass in jenen Abschnitten der Siebvorrichtung 40, wo die Helix gegen die Wand 17a der Siebvorrichtung 40 stößt, dieser eine gekrümmte Oberfläche mit einem Krümmungsradius bildet, der in umfänglicher Richtung im Wesentlichen mit dem Außenradius der Helix zusammenfällt oder diesen überschreitet.
Bei bestimmten Ausführungsformen ist eine versetzbare Gehäusehälfte 17b in einem Bereich des zweiten Abschnittes 42 angeordnet. Die Gehäusehälfte weist im Allgemeinen einen Querschnitt auf, welcher dem Querschnitt der oberen Hälfte des ersten Gehäuses 17 in dem Mittelabschnitt 12 der ersten Vorrichtung entspricht. Die Gehäusehälfte 17b, welche mit der Wand 17a der Siebvorrichtung 40 zusammenwirken kann, umgibt im Wesentlichen die Helix 3 in dem unteren Abschnitt 10 oder 41 der Vorrichtung.
Bei Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die Vorrichtung mit Mitteln (in den Zeichnungen nicht gezeigt) versehen ist, welche die Rotationsrichtung der Helix 3 umschalten, sind normalerweise Kontrollvorrichtungen eingeschlossen, welche es nur einer Reihe von Düsen (nicht gezeigt) erlauben, Flüssigkeitsstrahlen auszuwerfen, nämlich der Reihe, deren Düsen in der relevanten Rotationsrichtung ihre Flüssigkeitsstrahlen auf die Antriebsseite der ersten Siebvorrichtung 40 richten. Der Begriff "Antriebsseite" wird hier zur Bezeichnung des Bereiches der ersten Siebvorrichtung verwendet, entlang welchem der Hauptanteil der geförderten Materialien oder Körper bei der Drehung der Helix versetzt werden.
Die 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform, in welcher die Apparatur eine weitere Siebapparatur oder -vorrichtung 70, eine zweite Siebvorrichtung, umfasst, die mit Durchgängen 15a für Flüssigkeit versehen ist, wobei diese Vorrichtung nachfolgend im Allgemeinen als eine zweite Siebvorrichtung 70 bezeichnet wird, die neben der ersten Siebvorrichtung 40 angeordnet ist.
Bei der Ausführungsform von 2, welche die Apparatur von oben zeigt, ist die erste Siebvorrichtung 40 angrenzend an eine Seitenwand 65 eines Kanals 62 angeordnet. Die zweite Siebvorrichtung 70 ist zwischen einer zweiten Seitenwand 66 des Kanals 62 und der ersten Siebvorrichtung 40 angeordnet.
In der Regel bildet die zweite Siebvorrichtung 70 einen stumpfen Winkel β mit einem stromaufwärtigen Abschnitt der Kanalwand 66.
Am nächsten gelegen zum Boden 64 des Kanals 62, ist zwischen der Siebvorrichtung 40 und der zweiten Seitenwand 66 des Kanals ein quer liegender Wandabschnitt 67 angeordnet, welcher für Flüssigkeit undurchlässig ist.
Die zweite Siebvorrichtung 70 verbindet mit einer oberen Kante 69 der quer verlaufenden Wand. Eine Abstreifvorrichtung (in den Figuren nicht gezeigt) ist zur Versetzung von Körpern, welche sich an der zweiten Siebvorrichtung und dem Abschnitt 68b gegen die erste Siebvorrichtung 40 angesammelt haben, vorgesehen.
Ein senkrechter Wandabschnitt 68 verbindet den zweiten Siebabschnitt 70 mit der ersten Siebvorrichtung 40. Der untere Abschnitt 68a der Wand, der egal mit der Kante 69 ist, ist für Flüssigkeit undurchlässig, während sein oberer Abschnitt 68b als zweite Siebvorrichtung 70 ausgebildet ist.
Die zweite Siebvorrichtung 70 ist in der Regel beabstandet vom Boden 64 des Kanals angeordnet. Dieser Abstand wird durch eine berechnete Größe von Normalfluss durch den Kanal 62 bestimmt und wird so ausgewählt, dass Flüssigkeit durch den zweiten Siebabschnitt 68b nur hindurchtritt, wenn der Fluss in dem Kanal 62 einen vorbestimmten Fluss oder ein vorbestimmtes Niveau überschreitet. Hierdurch wird der positive Effekt erreicht, dass bei einem geringeren Fluss als dem vorbestimmten Fluss alle Flüssigkeit durch die Siebvorrichtung 40 passiert. Dies ist ein Faktor, der mit sich bringt, dass die gewünschte Größe des Flusses und dadurch die gewünschte Minimalfließrate durch die Siebvorrichtung 40 aufrecht erhalten bleibt, sogar für den Fall geringer oder kleiner Fließvolumen. Ein erhöhter Fluss verhindert die Sedimentation oberhalb der Siebvorrichtung.
Die zweite Siebvorrichtung 70 mit einer Wand 67 sowie der zweite Siebabschnitt 68b (70) mit dem Wandabschnitt 68a sind in der Regel von vertikaler Ausdehnung in der Flüssigkeit 60. Der Neigungswinkel der ersten Siebvorrichtung 40 beträgt in der Regel 30 bis 50° zur horizontalen Ebene. Die Breite der ersten Siebvorrichtung 40, welche für die Flüssigkeitsfluss offen ist, beträgt vorzugsweise 30 bis 50 cm und der Großteil der Kanäle in Behandlungsanlagen über die gesamte Welt zeigen selten Breiten, welche 2,5 m überschreiten. Der Großteil der Breiten beträgt weniger als 1,2 m.
Die erste Siebvorrichtung 40 und die zweite Siebvorrichtung 70 decken zusammen die gesamte Breite des Kanals 62 ab und bieten zusammen eine optimale Sieboberfläche für die darüber fließende Flüssigkeit.
Eine große Flexibilität hinsichtlich der Sieboberfläche wird auch erhalten, indem der Winkel β daran gehindert werden kann, ohne den Betrieb zu stören oder ohne die Ausführung und Konstruktion teurer zu machen, zu variieren. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung erreicht die Möglichkeit einer einfachen Dimensionierung der ausgesetzten Sieboberfläche hinsichtlich des Flüssigkeitsflusses und Anforderungen an die Größe der Sieböffnungen zur selben Zeit, wie die erste Siebvorrichtung 40, der Mittelabschnitt 12 und der obere Abschnitt 11 gestatten, gemäß berechneter Maximalmengen der Siebstoffe dimensioniert zu werden, welche pro Zeiteinheit gehandhabt werden müssen.
Bei einer Ausführungsform, welche in den Figuren nicht gezeigt ist, ist eine Siebvorrichtung zwischen den Seitenwänden 65, 66 des Kanals angeordnet, wobei ein weiterer Siebabschnitt 68b zwischen der ersten Siebvorrichtung 40 und den Seitenwänden 65, 66 des Kanals an beiden Seiten der Siebvorrichtung 40 vorgesehen sind.
Die 3 und 4 zeigen eine noch weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher ein zweiter Siebabschnitt 74 zwischen der ersten Siebvorrichtung 40 und den Wänden des Kanals an beiden Seiten der Siebvorrichtung 40 vorgesehen ist. Die zweiten Siebvorrichtungen 71, 71' sind senkrecht in einer Weise angeordnet, welcher jener entspricht, die vorher für die Ausführungsform gemäß den 1 und 2 offenbart worden ist.
Die Siebabschnitte oder -vorrichtungen 71, 71' sind senkrecht ausgerichtet und weisen einen Querschnitt auf, welcher einen Abschnitt eines Kreisumfanges bildet.
Die Siebvorrichtungen 71, 71' bilden so teilweise zylindrische Sieboberflächen 75, 75'. Eine Abstreifvorrichtung 71 ist um einen vertikalen Schaft 73 drehbar angeordnet. Während diese Ausführungsform mit zwei zweiten Siebvorrichtungen 71, 71' gezeigt ist, wird es für einen Fachmann offensichtlich sein, dass bei anderen Ausführungsformen nur eine zweite Siebvorrichtung beinhaltet ist, welche entsprechend jener angeordnet ist, die in den 1 oder 2 gezeigt ist.
Die 5 und 6 zeigen eine noch weitere Ausführungsform der zweiten Siebvorrichtung 70'. In 6, welche die zweite Sieb vorrichtung von oben zeigt, ist diese zwischen einer zweiten Wand 66 des Kanals und einer ersten Siebvorrichtung 40 angeordnet, welche angrenzend zu einer gegenüber liegenden Seitenwand 65 angeordnet ist.
Die zweite Siebvorrichtung 70' umfasst einen um seine Mittelachse drehbaren Zylinder, dessen Umfangsoberfläche mit Perforationen oder Öffnungen 15a versehen ist, um eine Sieboberfläche 77 zu bilden, durch welche durch den Kanal fließende Flüssigkeit hindurchtreten kann. Die Mittelachse des Zylinders ist im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet. Der Zylinder 70 ist so angeordnet, dass er in einer Richtung rotiert, dass Material, das auf seiner Vorderseite aufgefangen ist (die Seite, die gegen den Flüssigkeitsstrom gerichtet ist), bei der Rotation des Zylinders im Wesentlichen horizontal in einer Richtung gegen die sich neigende erste Siebvorrichtung 40 versetzt wird.
Eine Abstreifvorrichtung 76, welche in der axialen Richtung des Zylinders 70' ausgerichtet ist, ist angrenzend an die umfängliche Oberfläche des Zylinders angeordnet und so platziert, dass abgestreiftes Material stromabwärts oder gegen die Sieboberfläche herunterfällt, welche durch die Wand 17a der ersten Siebvorrichtung 40 gebildet ist.
Bei bestimmten Ausführungsformen ist nächstgelegen zum Boden 64 des Kanals und zwischen der ersten Siebvorrichtung 40 und einer zweiten Seitenwand 66 des Kanals eine "Box" 79 angeordnet, welche für Flüssigkeit undurchlässig ist und deren obere Oberfläche 69 mit dem Bodenumfang 78 des rotierenden Zylinders 70' in Verbindung steht. Bei den hauptsächlichen Flüssigkeitsströmen passiert die voranschreitende Flüssigkeit sowohl durch die umfängliche Oberfläche des Zylinders sowie auch durch die erste Siebvorrichtung 40. Die Box 79 weist in der Regel eine Wand 68a auf, welche gegen den Strom gegenüber liegt und welche dem oben beschriebenen unteren Abschnitt der vertikalen Wand 68 ent spricht, welche für Flüssigkeit undurchdringbar ist. Die Wand 68a der Box ist so ausgerichtet, dass zwischen der Wand 66 des Kanals und der Wand der Box ein stumpfer Winkel, entsprechend dem vorher in dieser Beschreibung definierten Winkel β entspricht. Diese Ausführung der Box bringt mit sich, dass in einer Weise, welche jener entspricht, die oben offenbart ist, stromaufwärts von der ersten Siebvorrichtung ein Fließlauf gebildet ist, welcher sich für die fließende Flüssigkeit gegen die erste Siebvorrichtung 40 verjüngt. Diese Ausführung der Box bringt den Vorteil mit sich, dass die Fließrate sogar bei kleinen Fließvolumen aufrechterhalten wird und dass das Risiko der Sedimentation während solcher Perioden verringert wird, wenn die Flüssigkeitsmengen gering sind.
Die Ausbildung mit dem rotierenden Siebzylinder in Übereinstimmung mit dem Vorhergehenden bringt mit sich, dass Flüssigkeit durch die umfängliche Oberfläche des Zylinders in beiden Richtungen passiert, d.h. auch von innen und außen, was die Möglichkeit der Selbstreinigung der Öffnungen 15a in der umfänglichen Oberfläche bietet. Eine zusätzliche Reinigung der Öffnungen des Zylinders, wenn sie auf dieser Seite des Zylinders, welche stromabwärts liegt, angeordnet sind, wird bei bestimmten Ausführungsformen mittels vertikal befestigter Düsen 43 vorgesehen, welche Flüssigkeit gegen die Innenseite der umfänglichen Oberfläche des Zylinders sprühen. Es gibt auch Ausführungsformen, bei denen Reinigungsvorrichtungen (in den Figuren nicht gezeigt), wie Bürsten oder Abstreifer, restliches Material von der Außenseite des Zylinders entfernen, wenn seine umfängliche Oberfläche die Reinigungsvorrichtungen passieren.
Ein Fachmann auf dem Gebiet wird rasch erkennen, dass bei breiten Kanälen die geneigte erste Siebvorrichtung 40 zentral in dem Kanal mit einem zweiten Siebzylinder 70 an beiden Seiten der ersten Siebvorrichtung angeordnet wird, wobei die Siebzylinder die zweiten Siebabschnitte in der Apparatur bilden.
Wenn Flüssigkeit, die jene Körper, Teilchen und/oder ähnliche Verunreinigungen 61 enthalten, welche aus der Flüssigkeit zu entfernen sind (nachfolgend auch als Festsubstanzen bezeichnet), durch den Kanal fließt, werden die Festsubstanzen, die in der Flüssigkeit auftreten, gegen die Wand der ersten Siebvorrichtung 40 gedrängt, wenn Flüssigkeit durch die Öffnungen 15 tritt. Durch die Rotation der Helix werden die angesammelten Festsubstanzen entlang dem Lauf 7 der Apparatur nach oben zu dem oberen Abschnitt 11 der Apparatur verbracht, um dort aus der Apparatur durch die Austragsöffnung 14 entladen zu werden.
Bei jenen Ausführungsformen, in denen die Apparatur mit einer versetzbaren Gehäusehälfte 17b versehen ist, welche vorzugsweise mit Düsen für Flüssigkeitsstrahlen versehen ist, ist es der Zweck des Gehäuses, einen wirksamen Transport von Siebstoffen nach innen zu gewährleisten, welche auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmen, und gleichzeitig den Aufwärtstransportbetrieb effizienter zu gestalten.
Bei jenen Ausführungsformen, in denen Auslassvorrichtungen (Düsen) Flüssigkeitssstrahle gegen die Siebstoffe, die in dem Lauf 7 versetzt werden, sprühen, werden lösliche Verunreinigungen in der Flüssigkeit (beispielsweise biologische Verunreinigungen), welche an den in den Siebstoffen enthaltenen Körpern und/oder Teilchen anhaften, durch die Sprühwirkung freigesetzt. Diese Besprühung mit Flüssigkeit bringt auch mit sich, dass die Körper und/oder Teilchen gegen die Wand der ersten Siebvorrichtung 40 bewegt werden, was die Wirkung des Transportes durch die Helix 3 der Körper und/oder Teilchen verbessert.
Bei der Versetzung von angehäuften Materialien oder Körpern gegen den oberen Abschnitt des Laufes 7 wird sich nach und nach ein Pfropfen von Körpern bilden, wenn die Luke geschlossen ist, wobei dieser Pfropfen zwischen dem Antriebsschacht und dem ers ten Gehäuse 17 in dem helixfreien Raum, nächstgelegen dem oberen Ende des oberen Abschnittes 11, komprimiert wird. Körper, welche in dem Bereich einer Schaufel angesammelt werden, begleiten die Schaufel bei ihrer Drehung. Wenn der Pfropfen schließlich gebildet wird, findet kontinuierliche Anhaftung an den Pfropfen statt, entsprechend wie die Helix 3 Materialien und Körper vorantreibt, und ihr freies Ende 34 drückt Material gegen den Pfropfen. Der erforderliche Druck zum Öffnen der Luke tritt nicht auf, bis sich ausreichend Material in dem Bereich zwischen dem oberen Ende 34 und einer Austragsvorrichtung 51 angesammelt hat. Sogar wenn die Luke geöffnet worden ist und die Helix Druck auf den Pfropfen ausübt, wird der Pfropfen im Allgemeinen an seinem Ende, das am nahegelegensten zu der Helix angeordnet ist, im Wesentlichen intakt bleiben, wohingegen Material am gegenüber liegenden Ende des Pfropfens von dem Pfropfen losgebrochen wird, in Verbindung mit dem Austrag durch die Austragsöffnung 14.
Die meiste Flüssigkeit wird in einem relativ beschränkten Bereich ausgepresst, welcher an beiden Seiten des oberen Endes 34 der Helix 3 liegt. Dieser Abschnitt ist von einer Länge, die wenigstens grob die Hälfte des äußeren Helixdurchmessers der Helix ausmacht.
Beim Zusammenpressen der Körper oder des Materials, wird die Menge an Flüssigkeit, die in dem Material absorbiert ist, reduziert. Die Flüssigkeit tritt aus dem Bereich innerhalb des ersten Gehäuses 17 durch jene Durchgänge 45 aus, welche in der Wand des ersten Gehäuses vorgesehen sind. Der Grad der Verpressung bestimmt die Größe der Reduktion des Flüssigkeitsgehaltes der Materialien oder Körper und dabei die Gesamtfeststoffe des Materials, das durch die Austragsöffnung 14 passiert. Der Grad der Verdichtung wird durch die Kraft gesteuert, welche zum Öffnen der Luke erforderlich ist. Die Vorrichtung ist mit Kon trolleinrichtungen zum Einstellen der erforderlichen Kraft versehen.
Je mehr Siebstoffe angesammelt sind, desto größer wird die Kraft sein, welche die Helix gegen das in den Raum gedrückten Materials anwendet und umso besser wird der Grad der Entwässerung des ankommenden Materials sein. Die zunehmende Verpressung der Siebstoffe bringt mit sich, dass eine ständig zunehmende Drehkraft erforderlich ist, um die Helix 3, die fest mit dem Drehschaft 18 und der Austragsvorrichtung 51 verbunden ist, zu drehen. Eine automatische Betriebssteuerung des Öffnens und Schließens der Luke und dabei des Flüssigkeitsgehalts der Siebstoffe oder der Verdichtung wird erhalten werden, indem die Luke der Austragsöffnung 14 vorgespannt ist, beispielsweise mechanisch oder pneumatisch.
Bei einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung wird der Grad der Verdichtung des Materials durch Festlegen (z.B. durch Modifizieren der Vorspannung der Feder) der Gesamtkraft eingestellt, welche das Material gegen die Luke ausüben soll, damit sich diese öffnet oder schließt.
Bei einer zweiten Ausführungsform wird der Grad der Verdichtung eingestellt, indem eine Vorrichtung (z.B. ein hydraulischer Kolben, ein pneumatischer Kolben, eine elektromechanisch arbeitende Vorrichtung etc.) die Luke öffnet oder schließt, wenn die Antriebskraft der sich drehenden Helix einen vorbestimmten Wert (in der Regel wird die Stromstärke gemessen) überschreitet.
Bei allen Ausführungsformen ist es einfach, sogar während laufendem Betrieb der Vorrichtung, die Voreinstellungen und dabei den Grad der Verdichtung, in Antwort auf die Eigenschaften der Materialien oder Körper, welche verdichtet werden sollen, und der Gesamtfeststoffmenge, welche erforderlich ist, anzupassen. Durch Einstellen des Grades der Verdichtung wird der gewünschte Gesamtfeststoff in dem Material in dem gebildeten Pfropfen und dabei in dem Material, welches aus der Austragsöffnung 14 ausgetragen wird, erreicht. Gesamtfeststoffmengen, welche 20 % und in der Regel 25 % überschreiten, werden für die meisten Arten von Materialien erreicht. In normalerweise vorkommenden Fasersiebstoffen können Gesamtfeststoffgehalte, welche 35 % überschreiten, erreicht werden.
Die Gesamtkraft, welche erforderlich ist, um den Pfropfen zu der Austragsvorrichtung zu verschieben, bestimmt den Gesamtfeststoffanteil des Materials, welches aus der Vorrichtung ausgetragen wird. Bei zunehmender Gesamtkraft nimmt der Grad der Verdichtung zu und dabei der Gesamtfeststoffgehalt des Materials, welches aus der Vorrichtung ausgetragen wird.
In der vorhergehenden Beschreibung wurde offenbart, dass die Vorrichtung einen Mittelabschnitt 12 beinhaltet. Jedoch bildet diese lediglich einen Förderabschnitt, dessen Länge in Antwort auf das Niveau bzw. die Höhe angepasst ist, bei welcher der Austrag des Materials aus der Vorrichtung stattfinden soll. Da der technische Effekt der Vorrichtung nur von dem unteren Abschnitt 10 der Vorrichtung und dem oberen Abschnitt 11 der Vorrichtung abhängt, fehlt bei bestimmten Ausführungsformen der Mittelabschnitt 12.
Die vorangehende Beschreibung beinhaltet den Nutzen des Vorhandenseins und der Verwendung einer zweiten Sieboberfläche 70, 74. Der inhärente Vorteil dieser zweiten Sieboberfläche ist, dass sie es möglich macht, eine zweckdienliche Siebvorrichtung für große Flüssigkeitsströme zu schaffen, wobei die Siebstoffe, in entwässertem Zustand und zufriedenstellend befreit von löslichen Verunreinigungen, geliefert werden.
Die oben beschriebene Kombination einer ersten Siebvorrichtung 40 und zweiten Siebabschnitten 70, 74 macht es möglich, die Größe der Gesamtsieboberfläche im Hinblick auf den größten und kleinsten Flüssigkeitsfluss zu dimensionieren und ungeachtet dieses Faktors, die Transportkapazität der ersten Siebvorrichtung 40, des Mittelabschnittes 12 und des oberen Abschnittes 11 in Übereinstimmung mit der erwarteten Menge von Siebstoffen pro Zeiteinheit zu dimensionieren. Trotz der Zunahme der erlaubten maximalen Flüssigkeitsmenge, welche die zweiten Siebvorrichtungen möglich gemacht haben, wird die Größe des Flussbereiches im minimalen Fluss unverändert bleiben. Die beschriebenen Ausführungsformen mit der zweiten Siebvorrichtung bieten eine wirksame Siebung kombiniert mit horizontal ausgerichteter Förderung der eingesammelten Siebstoffe zu der geneigten ersten Siebvorrichtung 40.
Die 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform, in welcher, beispielsweise, die Dimensionierung der Vorrichtung, der zweiten Siebvorrichtung 70, und dabei die erlaubte maximale Flüssigkeitsmenge rasch durch Verändern des Winkel β zwischen der zweiten Siebvorrichtung und der Wand oder den Wänden 65, 66 des Kanals erhöht werden kann. Wenn die Sieboberflächen mit kleinen Öffnungen zu versehen sind, werden die reduzierten Flussbereiche auf den Sieboberflächen durch Vergrößerung des stumpfen Winkels β zwischen der zweiten Siebvorrichtung 70 und den Kanalwänden 65, 66 kompensiert.
Gemäß den Techniken aus dem Stand der Technik treten häufig Probleme bei der Ansammlung von sedimentiertem Material oberhalb des Siebgitters in Kanälen an beispielsweise Wasserbehandlungsanlagen auf. Grund für die Ansammlung ist, dass die Kanäle zur Handhabung von Flussmengen stark variierender Größe dimensioniert sind. Die Kanäle sind dimensioniert, um eine große Maximalflussmenge zu gestatten, wobei gleichzeitig während langer Zeitperioden die Flussmenge sehr gering sein kann. Im Falle sehr kleiner Flussmengen ist die Fließrate extrem niedrig, aus welchem Grund Materialien oder Körper oberhalb des Siebgitters der Kanäle sedimentierten.
Als Ergebnis der vorliegenden Erfindung wird das Problem, das mit sedimentiertem Material einhergeht, eliminiert, indem die Fließrate oberhalb des Gitters aufrecht erhalten bleibt, sogar im Falle kleiner Flussmengen in dem Kanal, da der enge Wandabschnitt 67 unterhalb der zweiten Sieboberfläche 70 den Fluss derart konzentriert, dass Flüssigkeit nur durch die Durchgänge 15 der ersten Siebvorrichtung 40 passiert.
Die obige genaue Beschreibung hat sich nur auf eine beschränkte Anzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezogen, ein Fachmann auf dem Gebiet wird jedoch rasch erkennen, dass die vorliegende Erfindung eine große Anzahl von Ausführungsformen umfasst, ohne vom Umfang der anhängenden Patentansprüche abzuweichen.

Claims

Vorrichtung zur Entfernung von festen und halbfesten Stoffen (61) aus einer fließenden Flüssigkeit (60), wobei die Vorrichtung eine Förderschnecke (3) umfasst, welche um ihre geometrische Mittelachse (32) drehbar und in einem Weg (7) angeordnet ist, welcher durch ein Gehäuse, das wenigstens teilweise die Förderschnecke (3) umgibt, gebildet ist, der Weg (7) mit der horizontalen Ebene (5) einen Winkel (α) ausbildet, die Vorrichtung einen unteren Abschnitt (10), welcher eine erste Siebvorrichtung (40) bildet, und einen oberen Abschnitt (11), welcher einen Austragsabschnitt mit einer in dem Gehäuse vorgesehenen Austragsöffnung bildet, zum Austragen von Stoffen und/oder Teilchen (61) umfasst, welche von der Förderschnecke (3) zu dem Austragsabschnitt verbracht wurden, Antriebsmittel zum Drehen der Förderschnecke über eine Antriebswelle, die an der Förderschnecke (3) befestigt ist, vorgesehen sind, das Gehäuse in dem unteren Abschnitt einen Abschnitt umfasst, in welchem das Gehäuse eine gegenströmig angeordnete Öffnung bildet und in welchem Abschnitt das Gehäuse die erste Siebvorrichtung (40) zur Entfernung der festen und halbfesten Stoffe (61) aus Flüssigkeit, welche durch die erste Siebvorrichtung (40) passiert und eine zweite Siebvorrichtung (70) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der zweiten Siebvorrichtungen (70) neben dem ersten (unteren) Abschnitt 40 der ersten Siebvorrichtung (40) vorgesehen ist, die zweite Siebvorrichtung (70) für einen seitlichen lateralen Transport zu der Siebvorrichtung (40) der Stoffe (61) ausgestaltet ist, welche durch die zweite Siebvorrichtung (70) eingefangen sind und dass ein Wandbereich (67) in Bezug zu der zweiten Siebvorrichtung undurchlässig für die Flüssigkeit (60) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine mechanische Vorrichtung (71, 76) zur Entfernung von Feststoffen aus der zweiten Siebvorrichtung, welche durch die zweite Siebvorrichtung eingefangen sind, vorgesehen ist und um die Stoffe in Richtung der ersten Siebvorrichtung (40) zu verschieben.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine untere Randdefinition der zweiten Siebvorrichtung (70) an einem höheren Niveau als ein unterstes Niveau einer unteren Randdefinition einer Sieboberfläche eines ersten Abschnitts (41) der ersten Siebvorrichtung angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Siebvorrichtung (70) zum Verbinden der ersten Siebvorrichtung (40) mit einer der Wände (65, 66), welche den Kanal bilden, angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Siebvorrichtung (70) in einem stumpfen Winkel (β) zu einer Wand (65, 66) des Kanales angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Siebvorrichtung (70) mit einer zylindrischen oder teilzylindrischen Sieboberfläche (70, 75) ausgebildet ist, deren umfängliche Oberfläche einen Querschnitt aufweist, der einen Kreis oder einen Teil eines Kreises ausmacht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Verbindung mit einer Austragsöffnung ein mechanisches Widerlager zum kontrollierten Öffnen und Schließen der Austragsöffnung angeordnet ist, dass die Förderschnecke (3) im Abstand von der Austragsöff nung zur Ausbildung einer schneckenfreien Zone zwischen einem Ende der Förderschnecke und einer oberen Endwand des Gehäuses endet und dass die schneckenfreie Zone einen Abschnitt (60a), welcher zwischen dem Ende der Förderschnecke und einer Austragsöffnung angeordnet ist, umfasst, wobei in dem Gehäuse Durchlässe (40) für Flüssigkeit vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebswelle (18), welche an dem Antriebsmittel (30) beginnt, in die Förderschnecke um wenigstens die Hälfte einer helikalen Drehung vorspringt.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Siebvorrichtung (40) einen ersten Abschnitt (41), welcher unterhalb eines berechneten maximalen Flüssigkeitsniveaus (6a) angeordnet ist und einen zweiten Abschnitt, welcher über dem berechneten maximalen Flüssigkeitsniveau (6a) angeordnet ist, umfasst und dass Düsen zur Freisetzung von Wasserstrahlen, welche auf den zweiten Abschnitt (42) gerichtet sind, vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine stationäre mechanische Welle (19) mittig in der Schnecke (3) angeordnet ist, und dass die stationäre Welle (19) um einen vorbestimmten Abstand von einer oberen Endwand (54) endet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltvorrichtung zum Steuern der Richtung der Drehung der Schnecke zur Verschiebung von angesammelten Stoffen vom oder zum unteren Abschnitt (10) der Vorrichtung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mechanisches Widerlager eine mechanische Vorrichtung (Mulde) (50) umfasst, welche zum Öffnen und Schließen der Austragsöffnung (14) vorgesehen ist, die durch die Größe der Menge an angehäuften Stoffen und dabei durch die Kraft, welche im Inneren auf die Mulde wirkt, kontrolliert ist.