WO2021219161A1 - Verfahren und vorrichtung zur entwässerung von substanzen - Google Patents

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compressor
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substance
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Maik BILLE
Jan IKELS
Moritz VÖLTZER
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Harburg-Freudenberger Maschinenbau Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B9/00—Presses specially adapted for particular purposes
    • 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
    • B30B9/12—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material using pressing worms or screws co-operating with a permeable casing
    • B30B9/127—Feed means

Definitions

  • the invention relates to a method for at least partial dehydration of substances, in which the dehydration takes place in a press, to which the substance to be dehydrated is fed and from which both the at least partially dehydrated substance and the squeezed-out liquid are discharged.
  • the invention also relates to a device for at least partial dehydration of substances, which has a press with at least one inlet for the substance to be dehydrated, at least one outlet for the at least partially dehydrated substance and at least one secondary outlet for a squeezed-out liquid.
  • Such methods and devices are used, for example, to dewater sugar cane.
  • the liquid extracted from the sugar cane contains sugar or molasses, which is then fed to a subsequent extraction for sugar.
  • a device and a method for dewatering sugar cane are described, for example, in EP0140990 A1 and EP0144596 A2.
  • the method and device according to the prior art have the disadvantage that a relatively high proportion of moisture remains in the substance to be dehydrated. When used to dewater sugar cane, this means that a considerable proportion of the sugar substance remains in the pressed material. In conventional processes, the amount of sugar not squeezed out with the liquid is around 30 percent of the original sugar content.
  • the object of the present invention is to improve a method and a device of the type mentioned in the introduction in such a way that the degree of dewatering is increased.
  • pre-compression according to the invention or the use of a pre-compressor enable a significant improvement in the degree of dewatering.
  • the pre-compaction leads to a compacted arrangement of the material to be dewatered in the area of the press.
  • the product to be dewatered is typically heated in the pre-compression area.
  • the heating can be a side effect of the pre-compaction, but it is also intended to specifically heat the product in the area of compaction.
  • the compression process can be mechanically supported in that the pre-compression is carried out using a funnel-like housing.
  • the combination of material transport and compression in the area of the pre-compressor can be supported in that a compressor screw rotates within the housing.
  • a high throughput is supported by the fact that a screw press is used as the press.
  • sugar cane is drained.
  • dewater sugar beet it is also contemplated to dewater sugar beet. It is also possible to use the method according to the invention and the device according to the invention for dewatering or dehumidifying wood-like materials.
  • An advantageous coupling of the pre-compressor and the press is supported by the fact that the compressor screw extends into the area of the press entrance.
  • a mechanically resilient construction is achieved in that the compressor screw extends into the area of the connecting piece.
  • the material to be compacted is heated in the area of the pre-compressor.
  • the heating can be achieved, for example, as a secondary effect by compressing the material.
  • it is also contemplated to carry out active heating through the use of heating elements and / or through the supply of superheated steam.
  • Figure 1 A side view of a press with a supercharger attached
  • FIG. 2 an enlarged and partially sectioned side view of a supercharger
  • FIG. 3 a top view according to viewing direction III in FIG. 2.
  • FIG. 1 shows that a press (1) is combined with a pre-compressor (2).
  • the pre-compressor (2) is arranged in front of the press (1).
  • the press (1) is implemented as a screw press.
  • a screw press has a screw (not shown) with a spiral thread.
  • the pitch of a thread of the press screw decreases in one transport direction. As the screw rotates, this results in increasing compression of the transported material.
  • the screw not shown, runs with its longitudinal axis in a horizontal direction.
  • the press (1) has a press inlet (4) and a press outlet (5).
  • the material to be dewatered is fed to the press (1) via the press inlet (4).
  • the at least partially dewatered material leaves the press (1) via the press outlet (5).
  • the pre-compressor (2) has a funnel-like housing
  • the funnel-like housing (7) tapers in the transport direction (3).
  • a compressor screw (8) is arranged within the housing (7) so that it can rotate.
  • the compressor screw (8) is supported by a shaft (9) which is coupled to a motor (10).
  • the outer contour of the compressor screw (8) is adapted to the tapering course of the housing (7).
  • the compressor screw (8) rotates, the material to be compressed is conveyed within the housing (7) in the transport direction (3) and is compressed due to the tapering cross-sectional area.
  • the pre-compressor (2) is arranged in the vertical direction on top of the press (1).
  • the shaft (9) here runs in an essentially vertical direction.
  • the shaft (9) is guided by a bearing (11).
  • the motor (9) is connected to the shaft (9) at the top in a vertical direction.
  • the press (1) has a connecting piece (12) in the area of the press inlet (4).
  • it is intended to place the pre-compressor (2) on the connecting piece (12).
  • it is particularly intended to allow the compressor screw (8) to extend into the connecting piece (12) in one end area.
  • Figure 2 shows the supercharger (2) in a partially sectioned and enlarged view. It can be seen in particular that the compressor screw (8) within the funnel-like housing (7) is only at a small distance from an inner wall of the housing (7). This small distance between the compressor screw (8) and the housing (7) supports the compression process in combination with the adaptation of the outer contour of the compressor screw (8) to the inner contour of the funnel-like housing (7).
  • the material to be dewatered is fed to the pre-compressor (2) via a suitable transport device (13).
  • a screw conveyor or a conveyor belt, for example, can be used as the transport device (13).
  • FIG. 3 illustrates the construction of the supercharger (2) in a plan view.
  • the housing (7) of the supercharger (2) can be arranged in a frame (14).
  • the frame (14) can be constructed from struts, for example.
  • a cuboid support structure is spanned by four vertically arranged struts (15).
  • the struts (15) here run in a vertical direction and can be connected to one another by one or more horizontal struts.
  • a likewise preferred temperature of such sugar cane at the inlet of the pre-compressor (2) is about 35.degree.
  • the dewatered material leaves the press (1) with a residual moisture of about 30 to 35 percent by weight. It is preferred that the dehumidified material leaves the press (1) with a maximum moisture content of 30 to 35 percent by weight.
  • the dehumidified material leaves the press (1) as a so-called press cake.
  • Both the pre-compressor (2) and the press (1) are typically dimensioned in such a way that a throughput of approximately 200 to 250 tons per day of the substance to be dewatered is carried out.

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Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur mindestens teilweisen Entwässerung von Substanzen. Die Entwässerung erfolgt in einer Presse, der die zu entwässernde Substanz zugeführt wird. Aus der Presse wird sowohl die mindestens teilweise entwässerte Substanz als auch abgepresste Flüssigkeit abgeführt. In einer Transportrichtung der Substanz vor der Presse erfolgt eine Vorverdichtung der Substanz. Eine typische Anwendung ist die Entwässerung von Zuckerrohr.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Entwässerung von Substanzen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mindestens teilweisen Entwässerung von Substanzen, bei dem die Entwässerung in einer Presse erfolgt, der die zu entwässernde Substanz zugeführt wird und aus der sowohl die mindestens teilweise entwässerte Substanz als auch abgepresste Flüssigkeit abgeführt wird.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur mindestens teilweisen Entwässerung von Substanzen, die eine Presse mit mindestens einem Eingang für die zu entwässernde Substanz, mindestens einen Ausgang für die mindestens teilweise entwässerte Substanz sowie mindestens einen Sekundärausgang für eine abgepresste Flüssigkeit aufweist.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen kommen beispielsweise zur Anwendung, um Zuckerrohr zu entwässern. Die dem Zuckerrohr entzogene Flüssigkeit enthält hierbei Zucker bzw. Melasse, die einer anschließenden Gewinnung für Zucker zugeführt wird.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entwässerung von Zuckerrohr werden beispielsweise in der EP0140990 A1 sowie der EP0144596 A2 wie beschrieben.
Die Verfahren und Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik haben den Nachteil, dass ein relativ hoher Anteil an Feuchtigkeit in der zu entwässernden Substanz verbleibt. Bei der Anwendung zur Entwässerung von Zuckerrohr hat dies zur Folge, dass ein erheblicher Anteil der Zuckersubstanz im Pressmaterial verbleibt. Bei herkömmlichen Verfahren beträgt der Anteil an nicht mit der Flüssigkeit abgepresster Menge an Zucker etwa 30 Prozent des ursprünglichen Zuckergehaltes. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu verbessern, dass der Entwässerungsgrad erhöht wird.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmalskombination von Patentanspruch Nr. 1 gelöst.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch die Merkmalskombination von Patentanspruch Nr. 7 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorverdichtung bzw. die Verwendung eines Vorverdichters ermöglichen eine deutliche Verbesserung des Entwässerungsgrades.
Die Vorverdichtung führt zu einer verdichteten Anordnung des zu entwässernden Materials im Bereich der Presse. Darüber hinaus erfolgt typischerweise im Bereich der Vorverdichtung eine Erwärmung des zu entwässernden Produktes. Die Erwärmung kann ein Nebeneffekt der Vorverdichtung sein, es ist aber auch daran gedacht, gezielt eine Erwärmung des Produktes im Bereich der Verdichtung durchzuführen.
Eine mechanische Unterstützung des Verdichtungsvorganges kann dadurch erfolgen, dass die Vorverdichtung unter Verwendung eines trichterartigen Gehäuses durchgeführt wird.
Die Kombination eines Materialtransportes sowie einer Verdichtung im Bereich des Vorverdichters kann dadurch unterstützt werden, dass innerhalb des Gehäuses eine Verdichterschnecke rotiert.
Die Durchführung der Verdichtung in Kombination mit einem kontinuierlichen Transportprozess wird dadurch unterstützt, dass sich sowohl eine Innenkontur des Gehäuses als auch eine Außenkontur der Verdichterschnecke in der Transportrichtung verjüngen.
Ein hoher Durchsatz wird dadurch unterstützt, dass als Presse eine Schneckenpresse verwendet wird.
Gemäß einer typischen Anwendung ist vorgesehen, dass Zuckerrohr entwässert wird.
Gemäß alternativen Anwendungen ist auch daran gedacht, Zuckerrüben zu entwässern. Ebenfalls ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entwässerung bzw. Entfeuchtung von holzartigen Materialien zu verwenden. Eine vorteilhafte Koppelung des Vorverdichters und der Presse wird dadurch unterstützt, dass sich die Verdichterschnecke bis in den Bereich des Presseneinganges erstreckt.
Darüber hinaus wird eine mechanische Kopplung von Vorverdichter und Presse dadurch unterstützt, dass die Presse im Bereich des Presseneinganges einen Anschlussstutzen aufweist.
Eine mechanisch gut belastbare Konstruktion wird dadurch erreicht, dass sich die Verdichterschnecke bis in den Bereich des Anschlussstutzens hineinerstreckt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist wie bereits erwähnt vorgesehen, dass im Bereich des Vorverdichters eine Beheizung des zu verdichtenden Materials erfolgt. Die Beheizung kann beispielsweise als Sekundäreffekt durch die Verdichtung des Materials erreicht werden. Darüber hinaus ist aber auch daran gedacht, eine aktive Beheizung durch Verwendung von Heizelementen und/oder durch die Zuführung von Heißdampf durchzuführen.
In den Zeichnungen sind beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 : Eine Seitenansicht einer Presse mit aufgesetztem Vorverdichter,
Figur 2: eine vergrößerte und teilweise geschnittene Seitenansicht eines Vorverdichters und
Figur 3: eine Draufsicht gemäß Blickrichtung III in Figur 2.
Aus der Seitenansicht in Figur 1 ist erkennbar, dass eine Presse (1) mit einem Vorverdichter (2) kombiniert ist.
In einer Transportrichtung (3) von zu entwässernder Substanz ist der Vorverdichter (2) vor der Presse (1) angeordnet.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Presse (1) als eine Schneckenpresse realisiert. Eine derartige Schneckenpresse besitzt eine nicht dargestellte Schnecke mit einem spiralartigen Gewindegang. Typischerweise nimmt die Steigung eines Gewindeganges der Pressschnecke in einer Transportrichtung ab. Bei einer Rotation der Schnecke erfolgt hierdurch eine zunehmende Kompression des transportierten Materials. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die nicht dargestellte Schnecke mit ihrer Längsachse in einer horizontalen Richtung. Die Presse (1) besitzt einen Presseneingang (4) und einen Pressenausgang (5). Das zu entwässernde Material wird der Presse (1) über den Presseneingang (4) zugeführt. Das zumindest teilweise entwässerte Material verlässt die Presse (1) über den Pressenausgang (5). Für abgepresste Flüssigkeit ist ein Sekundärausgang
(6) vorgesehen.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Vorverdichter (2) ein trichterartiges Gehäuse
(7). Das trichterartige Gehäuse (7) verjüngt sich in Transportrichtung (3).
Innerhalb des Gehäuses (7) ist rotationsfähig eine Verdichterschnecke (8) angeordnet. Die Verdichterschnecke (8) wird von einer Welle (9) gehaltert, die mit einem Motor (10) gekoppelt ist.
Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Außenkontur der Verdichterschnecke (8) an den sich verjüngenden Verlauf des Gehäuses (7) angepasst. Bei einer Rotation der Verdichterschnecke (8) wird hierdurch das zu verdichtende Material innerhalb des Gehäuses (7) in Transportrichtung (3) gefördert und aufgrund der sich verjüngenden Querschnittfläche verdichtet.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Vorverdichter (2) in lotrechter Richtung oben auf der Presse (1) angeordnet. Die Welle (9) verläuft hier in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung. Die Welle (9) ist von einer Lagerung (11) geführt. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist der Motor (9) in einer lotrechten Richtung oben mit der Welle (9) verbunden.
Gemäß der Ausführungsform in Figur 1 besitzt die Presse (1) im Bereich des Presseneinganges (4) einen Anschlussstutzen (12). Insbesondere ist daran gedacht, auf den Anschlussstutzen (12) den Vorverdichter (2) aufzusetzen. Darüber hinaus ist insbesondere daran gedacht, die Verdichterschnecke (8) in einem Endbereich bis in den Anschlussstutzen (12) hineinverlaufen zu lassen.
Figur 2 zeigt den Vorverdichter (2) in einer teilweise geschnittenen und vergrößerten Darstellung. Es ist insbesondere zu erkennen, dass die Verdichterschnecke (8) innerhalb des trichterartigen Gehäuses (7) einen nur geringen Abstand zu einer Innenwand des Gehäuses (7) aufweist. Dieser geringe Abstand zwischen der Verdichterschnecke (8) und dem Gehäuse (7) unterstützt in Kombination mit der Anpassung der Außenkontur der Verdichterschnecke (8) an die Innenkontur des trichterartigen Gehäuses (7) den Verdichtungsvorgang.
Das zu entwässernde Material wird dem Vorverdichter (2) über eine geeignete Transporteinrichtung (13) zugeführt. Als Transporteinrichtung (13) kann beispielsweise eine Förderschnecke oder ein Transportband verwendet werden.
Figur 3 veranschaulicht in einer Draufsicht die Konstruktion des Vorverdichters (2). Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Gehäuse (7) des Vorverdichters (2) in einem Rahmen (14) angeordnet werden. Der Rahmen (14) kann beispielsweise aus Streben aufgebaut sein. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird von vier vertikal angeordneten Streben (15) eine quaderartige Tragstruktur aufgespannt. Die Streben (15) verlaufen hierbei in einer vertikalen Richtung und können von einer oder mehreren horizontalen Streben miteinander verbunden sein.
Gemäß einem bevorzugten Verfahrensablauf ist vorgesehen, dem Vorverdichter (2) Zuckerrohr mit einer Feuchte von etwa 65 bis 75 Gewichtsprozent zuzuführen. Eine ebenfalls bevorzugte Temperatur derartigen Zuckerrohres am Eingang des Vorverdichters (2) beträgt etwa 35 °C.
Gemäß einer ebenfalls bevorzugten Verfahrensdurchführung verlässt das entwässerte Material die Presse (1) mit einer Restfeuchte von etwa 30 bis 35 Gewichtsprozent. Bevorzugt ist daran gedacht, dass das entfeuchtete Material die Presse (1) mit einem maximalen Feuchtegehalt von 30 bis 35 Gewichtsprozent verlässt.
Insbesondere ist auch daran gedacht, dass das entfeuchtete Material die Presse (1) als ein sogenannter Presskuchen verlässt.
Eine typische Dimensionierung sowohl des Vorverdichters (2) als auch der Presse (1) erfolgt derart, dass eine Durchsatzmenge von etwa 200 bis 250 Tonnen je Tag an zu entwässernder Substanz durchgeführt wird.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur mindestens teilweisen Entwässerung von Substanzen, bei dem die Entwässerung in einer Presse erfolgt, bei der die zu entwässernde Substanz zugeführt wird und aus der sowohl die mindestens teilweise entwässerte Substanz als auch abgepresste Flüssigkeit abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Transportrichtung (3) der Substanz vor der Presse (1) eine Vorverdichtung der Substanz durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverdichtung unter Verwendung eines trichterartigen Gehäuses (7) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (7) eine Verdichterschnecke (8) rotiert.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich sowohl eine Innenkontur des Gehäuses (7) als auch eine Außenkontur der Verdichterschnecke (8) in der Transportrichtung (3) verjüngen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Presse (1) eine Schneckenpresse verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Zuckerrohr entwässert wird.
7. Vorrichtung zur mindestens teilweisen Entwässerung von Substanzen, die eine Presse mit mindestens einem Eingang für die zu entwässernde Substanz, mindestens ein Ausgang für die mindestens teilweise entwässerte Substanz sowie mindestens einen Sekundärausgang für eine abgepresste Flüssigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Transportrichtung (3) der Substanz vor der Presse (1) ein Vorverdichter (2) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Presse 1 als eine Schneckenpresse ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Presse 1 eine mit ihrer Längsachse in einer horizontalen Richtung angeordnete Pressschnecke aufweist.
10. Vorrichtung nach einem Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorverdichter (2) ein trichterartiges Gehäuse (7) aufweist.
11 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (7) eine Verdichterschnecke (8) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verdichterschnecke (8) in Transportrichtung (3) mit ihrer Außenkontur verjüngt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verdichterschnecke (8) bis in den Bereich des Presseneinganges (4) erstreckt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Presse (1) im Bereich des Presseneinganges (4) einen Anschlussstutzen (12) aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verdichterschnecke (8) bis in den Bereich des Anschlussstutzens (12) hineinerstreckt.
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