Vollmantel-Schneckenzentrifuge

Die Erfindung betrifft eine Vollmantel- Schneckenzentrifüge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus dem Stand der Technik sind Dekanterschnecken bekannt, bei denen Aussparungen im Schneckenblatt vorgesehen sind, so z.B. aus der DE 41 32 693 Al. Zudem ist es auch bekannt, blattsegmentartige Schneckengänge auszubilden, so bei- spielsweise aus der WO 97/23295. Diese Blattsegmente erstrecken sich u.U. jedoch weit bis in den konischen Abschnitt hinein, was unvorteilhaft ist. Ferner sind sie am Umfang des Schneckenkörpers in dessen gesamtem Bereich verteilt, was sich ebenfalls als wenig vorteilhaft herausgestellt hat. Zudem werden nicht etwa zusätzliche Blattsegmente in der Förderbahn zwischen den Schneckengängen aufgestellt, son- dem die Blattsegmente selbst bilden an sich die Schneckengänge aus. Mit den beiden vorstehend genannten Lösungen lässt sich daher noch keine genügende Wirtschaftlichkeit der Olivenölgewinnung erreichen.

Ein Verfahren, welches sich bei der Olivenölgewinnung besonders bewährt hat, ist aus der EP 0 557 758 bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Zweiphasen- Trennung durchgeführt, bei welcher das öl direkt von einem Feststoff- /Wassergemisch abgetrennt wird.

Deutlich verbessert wird die Effizienz des bekannten Verfahrens insbesondere durch die gattungsgemäße WO 02/38 278 Al, die über die gattungsgemäßen Merkmale hinaus offenbart, dass in der Förderbahn abschnittsweise zwischen benachbarten Schneckengängen zusätzliche Blattsegmente angeordnet sind, wobei das Schneckenblatt im Bereich der Schneckenblattsegmente mit Aussparungen versehen ist, welche derart ausgebildet sind, daß ein Durchströmen des Schleudergutes zwischen benachbarten Schneckengängen möglich ist.

Zum Stand der Technik seinen noch die WO97/22411 Al, die WO 2005/084814 Al, die DE 699 20 500 T2 und die EP 0 845 296 A genannt.

Ausgehend von der bewährten Lösung der WO 02/38 278 Al ist es die Aufgabe der Erfindung, die Konstruktion der Dekanterschnecke möglichst nochmals zu optimieren, um die Verarbeitung von Schlämmen, insbesondere die ölgewinmmg, mit einem Dekanter mit einer derartigen Schnecke zu verbessern..

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Damit wird über wenigstens einen Schneckengang weg ein schonender Einlauf des Produktes realisiert. Es sind die Blattsegmente in einem ersten Schneckengang, der näher in Richtung eines sich verjüngenden Abschnitts liegt als die anderen Schne- ckengänge mit den Blattsegmenten, relativ zum Hauptschneckenblatt vorwärts gedreht ausgerichtet ist und die weiteren Blattsegmente im sich axial vom verjüngenden Abschnitt weg direkt anschließenden nächsten Schneckengang sind vorzugsweise parallel zum Hauptschneckenblatt ausgebildet bzw. ausgerichtet.

Besonders bevorzugt sind nur in zwei Schneckengängen die Blattsegmente in der Förderbahn angeordnet, wobei ein Teil der Blattsegmente in einem ersten der beiden Schneckengänge, der näher in Richtung eines sich verjüngenden Abschnitts liegt als der andere der zwei Schneckengänge, relativ zum Hauptschneckenblatt vorwärts gedreht ausgerichtet ist und wobei ein weiterer Teil der Blattsegmente im sich axial vom verjüngenden Abschnitt weg direkt anschließenden nächsten Schneckengang vorzugsweise parallel zum Hauptschneckenblatt ausgebildet ist.

Besonders vorteilhaft ergänzt wird diese Maßnahme mit dem Merkmal, dass im sich verjüngenden Bereich der Schnecke ein Hilfsschneckenblatt im Schnecken-

gang angeordnet ist, das sich vorzugsweise über den gesamten sich verjüngenden Bereich der Schnecke erstreckt.

Eine nebengeordnete Erfindung, die den Gegenstand des Anspruchs 1 weiter ent- wickelt, aber auch unabhängig zu betrachten ist, ist in Anspruch 9 angegeben.

Zusammengefaßt kann die Leistung um ca. 20% erhöht werden (z.B. 6t/h statt 5t/h).

Die ölausbeute wird um ca. 10% erhöht.

Die Feststoffphase lässt sich z.B. auf einen Restfeuchtegehalt von ca. 40% bis 55% einstellen. Es ist damit möglich, den wesentlichen Anforderungen an einen Restfeuchtegehalt - auch in Abhängigkeit von den jeweiligen einzuhaltenden Be- Stimmungen - gerecht werden.

Mit der erfindungsgemäßen Schnecke lassen sich in bevorzugter Ausgestaltung wohl die Zwei- als auch die Dreiphasen-ölgewinnung verbessern, die gelegentlich noch zum Einsatz kommt. Dabei wird das öl als Flüssigkeitsphase in einem Drei- phasen-Trennschnitt von einer zweiten Phase - im Wesentlichen aus Wasser - und einer dritten - im Wesentlichen aus Feststoffen - abgetrennt.

Mit der angegebenen Kombination aus Aussparungen und „Zwischen- „Blattsegmenten" in der Förderbahn auf vorzugsweise nur zwei Wendelgängen lässt sich die Effizienz verschiedener der zentrifugalen Trennvorgänge bei einer Dreiphasentrennung überraschend deutlich nochmals gegenüber dem Stand der Technik steigern, da eine Beschleunigung des Feststoffes sowohl in Umfangsrich- tung als auch in Axialrichtung erreicht wird. Damit verbunden ist eine bessere Phasentrennung der viskoelastischen und kompressiblen Paste. Dabei wird verhindert,

dass die einlaufende Paste unmittelbar nach dem Einströmen beim Auftreffen auf den Feststoff im Rotor kompaktiert.

Besonders vorteilhaft ist auch, daß sich die Schnecke auch problemlos bei beste- henden Zentrifugen nachrüsten lässt.

Die erfmdungsgemäße Schnecke eignet sich insbesondere zur Anwendung in einem Verfahren zur ölgewinnung aus Früchten und Saaten und zur besseren Entwässerung und/oder Entölung von Breis aus organischen Materialien (z.B. Saatenbreis, Fruchtfleischmaische, tierische Gewebe wie Fisch, Ei, Fettgewebezellen). Es wird zudem verhindert, dass die einlaufende Paste unmittelbar nach dem Einströmen beim Auftreffen auf den Feststoff im Rotor kompaktiert.

Die Schnecke eignet sich auch zu Entwässerung anderer komprimierbarer Schläm- me. Denkbar ist insbesondere auch ein Einsatz bei der Weinherstellung.

Vorzugsweise sind die Aussparungen in den Schneckenblättern derart ausgebildet, daß sie radial zumindest in den Bereich der Feststoffzone ragen (z.B. 70 - 95 %, vorzugsweise 70 - 100 % der Schneckenblatthöhe).

Insbesondere ist die Höhe der Blattsegmente ca. 0 - 30% niedriger ist als die Schneckenblatthöhe.

Vorzugsweise sind die Blattsegmente als rechtwinklige Bleche ausgebildet. Denk- bar sind auch trapezförmige, abgerundete und/oder sich vom Schneckenkörper nach außen verjüngend oder verbreiternd geformte Elemente.

Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 Schnitt durch eine erfindungsgemäßen Vollmantel- Schneckenzentrifuge mit Schnecke ; und

Fig. 2 einen Teil einer Abwicklungsdarstellung der Schnecke aus Fig.1.

Alle möglichen Maßangaben der Beschreibung beziehen sich beispielhaft auf bevorzugte Ausführungen. Ebenso beispielhaft zu verstehen sind Begriffe wie oben, unten usw., die sich jeweils nur auf die gewählten Darstellungen beziehen.

Fig. 1 zeigt eine Schnecke 1 für eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge - also eine Dekanterschnecke - die einen Schneckenkörper 3 sowie hier ein den Schneckenkörper 3 mehrfach umgebendes Hauptschneckenblatt 5 aufweist, das mehrere Schneckengänge Xl, X2, X3, ... Xn ausbildet. Das Hauptschneckenblatt ist spitzwinklig zur Oberfläche des Schneckenkörpers in Richtung des sich verjüngenden Endes der Schnecke geneigt, d.h. in der Förderrichtung für den auszutragenden Feststoff. Es weist damit einen Winkel α zur Schneckenachse A bzw. zum Schneckenkörper im konischen Bereich auf (s.u.), der vorzugsweise kleiner als 90° ist. Die Wendelsteigung ist mit ß bezeichnet.

Unter einem „Schneckengang" ist eine Schneckenwindung (360°) einer eingängigen Schnecke zu verstehen. Nach der Terminologie dieser Anmeldung werden sie ausgehend vom Flüssigkeitsaustrag gezählt und mit Xl, X2, X3, ..., Xn bezeichnet.

Die Schneckengänge Xl, ... bilden eine Hauptförderbahn 7 zum Fördern/Transport eines zu verarbeitenden Schleudergutes aus.

Die Trommel 35 mit der Hüllkurve 23 weist in dem in Fig. 1 hinteren Bereich ei- nen zylindrischen Abschnitt 9 und in seinem in Fig. 1 sich daran anschließenden

vorderen Bereich einen sich konisch verjüngenden Abschnitt 11 auf. Dabei verjüngt sich das Schneckenblatt so, dass die umgebende Hüllkurve 23, deren Kontur nahezu der umgebenden Trommelkontur der nur angedeuteten Trommel 35 entspricht, sich ab einem axialen Bereich 13 konisch zum Bereich eines Feststoffaus- trags (hier nicht dargestellt) hin verjüngt. Zum Feststoffaustrag hin verjüngt sich auch der Schneckenkörper 3.

Im übergangsbereich zwischen dem zylindrischen Abschnitt 9 und dem konischen Abschnitt 11 kann eine Staueinrichtung angeordnet sein, die den einen oder beide Schneckengänge bis zu einem vorgegebenen Radius verschließt bzw. versperrt.

Hier sind zwei wehrartige Staubleche 34 (von denen in Fig. 2 nur eines zu erkennen ist) in den beiden Schneckengängen quer zu den eigentlichen Schneckenblättern angeordnet, was konstruktiv besonders einfach realisierbar ist.

Die in Fig. 2 dargestellte Schnecke 1 weist die Besonderheit auf, dass sie je nach axialer Länge des austauschbaren Einlaufrohres 15 für eine Zwei- und eine Dreiphasentrennung geeignet ist.

Der Dekanter kann damit durch einfachen Umbau z.B. je nach Beschaffenheit der geernteten Oliven für eine Zwei- oder eine Dreiphasentrennung verwendet werden.

Dabei sind die Besonderheiten der Konstruktion jeweils für die Zwei- und die Dreiphasentrennung auch je für sich nutzbar, wenn die Schnecke 1 nur mit den jeweils zugehörigen Funktionselementen versehen wird. Besonders vorteilhaft ist na- türlich die kombinierte Zwei- und Dreiphasenschnecke, da mit ihr das je nach Bedarf und Beschaffenheit optimale Verfahren eingesetzt werden kann.

Am Schneckenkörper 3 sind zwei in Richtung der Schneckenachse A axial zueinander versetzte Verteiler mit ersten und zweiten Einlauföffhungen 17, 19 ausgebil- det.

Der erste Verteiler liegt näher zum zylindrischen (in Fig. 1 und 2 rechten) Ende der Trommel - also zum Flüssigkeitsaustrag (hier nicht zu erkennen) - hin.

Der zweite Verteiler ist derart ausgebildet, dass er sich über den Bereich 13 hinaus erstreckt, der die Begrenzung zwischen dem konischen und dem zylindrischen Abschnitt 9 und 11 der Schnecke 1 darstellt.

Wird ein kürzeres Einlaufrohr 15 eingesetzt, das hinter dem ersten Verteiler endet, wird dieser Verteiler mit seinen Einlauföffnungen 17 in den Schleuderraum bzw. in den Trommelinnenraum als Einlauf zum Einleiten des Schleudergutes in die Trommel genutzt. Dieser Einlauf eignet sich insbesondere für einen Zweiphasenbetrieb, bei dem das öl von einer Mischphase aus dem Wasser und den Feststoffen getrennt wird.

Wird dagegen ein längeres Einlaufrohr 15 eingesetzt, dass sich axial bis über das Ende des zweiten Verteilers erstreckt, wird dieser Verteiler mit seinen Einlauföffnungen 19 als Einlauf genutzt. Dieser Einlauf eignet sich insbesondere für einen Dreiphasenbetrieb, bei dem das öl von einer Wasserphase und einer Feststoffphase getrennt wird.

Im Bereich des ersten Verteilers 17 ist über einen begrenzten axialen Bereich weg, der größer oder zumindest gleich der axialen Länge a seiner Einlauföffnungen 17 ist, ein zweites Hilfsschneckenblatt 21 vorgesehen, dass - vom Schneckenkörper 3 aus betrachtet - nach außen hin eine geringere radiale Erstreckung R2 nach außen hin aufweist als das erste Schneckenblatt 5 mit der Erstreckung Rl .

Wichtig ist, dass das Hilfsschneckenblatt 21 zumindest die radiale Höhe der sich im Betrieb innen sammelnden leichteren ölphase aufweist. Wasser und Feststoffe sammeln sich weiter außen.

Das Hilfsschneckenblatt 21 teilt vom Hauptschneckengang quasi einen Teilgang 25 ab, welcher hier schmaler ist als die verbleibende Hauptbahn 7. Die Einlauföffnun- gen 17 für die Zweiphasentrennung sind nur in die Hauptbahn hinein geöffnet, im Bereich der Hilfsbahn 25 sind sie geschlossen ausgebildet.

Durchströmendes öl kann bei einer Zweiphasentrennung derart den axialen Bereich, in dem die ersten Einlaufofmungen 17 liegen, auf der - relativ zum konischen Bereich - Rückseite der Wendel - passieren, ohne dass das in den Hauptbahn einströmende Produkt seinen Fluss in Richtung der Flüssigkeitsaustragsöffnungen (hier rechts gelegen) stört. Das Produkt - Olivenbrei - kann in den verbleibenden Bereich der Hauptbahn einströmen.

Derart wird eine hervorragende Zweiphasentrennung erreicht. Auch bei der Drei- phasentrennung ist ein positiver Einfluss dieser Zone zu bemerken.

Unterstützt wird das gute Ergebnis der Zweiphasentrennung durch eine Maßnahme, die sich auch auf die Dreiphasentrennung vorteilhaft auswirkt, nämlich durch das Vorsehen eines weiteren Schneckenblattes 33 auch im sich verjüngenden Bereich 11 der Schnecke 1, das sich vorzugsweise über den gesamten sich verjüngenden

Bereich bis zu den Feststoffaustragsöffnungen erstreckt und den Hauptbahn zwei hier gleich breite Teilgänge 7a, 7b unterteilt.

Bei einer Dreiphasentrennung wird - wie bereits erläutert - dass Einlaufrohr 15 ge- gen eines getauscht, dass sich bis zu den zweiten Einlauföffnungen 19 erstreckt.

Das Hauptschneckenblatt weist Aussparungen 31 auf, die sich vom Außenumfang des Hauptschneckenblatt fensterartig nach innen erstrecken, wobei ein Stumpfbereich des Hauptschneckenblattes am Schneckenkörper stehen bleibt.

Im Schneckengang sind jeweils in wenigen, vorzugsweise nur in zwei Gängen - nicht voll umlaufende Blattsegmente 27, 29 in den Schneckengängen angeordnet, die vorzugsweise eine geringere radiale Erstreckung aufweisen als das Hauptschneckenblatt. Hier sollte das Schleudergut bei der Dreiphasentrennung einströmen.

Dabei liegen die Blattsegmente 27, 29 zwischen den Aussparungen 31, dass sie das Ausbilden einer axialen Strömung in diesem Bereich verhindern.

Die ersten Blattsegmente 27, 29 in dem näher zum sich verjüngenden Abschnitt 11 der Trommel - insbesondere direkt vor dem übergang zum konischen Bereich - liegenden Schneckengang X6 sind in Richtung des sich verjüngenden Abschnitts 11 vorwärts gedreht ausgerichtet (der Winkel Gamma zur Drehachse ist hier größer als bei den weiteren Blattsegmenten 29); siehe Fig. 2).

Die zweiten Blattsegmente 29 direkt im nächsten sich zum Flüssigkeitsaustrag hin anschließenden Schneckengang (X5) im Bereich am bzw. vor den Einlauföffhun- gen 19 liegen dagegen parallel zum Hauptschneckenblatt 5.

Nach dem Bereich mit den Aussparungen 31 beginnt in Richtung des Feststoffaus- träges direkt der konische Bereich 11 der Trommel (bzw. der Hüllkurve der Schnecke) mit der zweifachen Schnecke.

Im Trommelraum 19 wird das in den Schleuderraum geleitete Schleudergut auf die Betriebsdrehzahl beschleunigt. Durch Einwirkung der Schwerkraft setzen sich die Feststoffteilchen in kürzester Zeit an der Trommelwand ab.

Die Schnecke 1 rotiert mit einer etwas kleineren oder größeren Geschwindigkeit als die Trommel und fördert den ausgeschleuderten Feststoff zum konischen Abschnitt 11 hin aus der Trommel. Die Flüssigkeit strömt dagegen in einer Phase (Zweipha- sentrennung) oder in zwei Phasen (Dreiphasentrennung) zum größeren Trommel-

durchmesser am hinteren Ende der Trommel und wird dort ggf. auf verschiedenen Radien abgeleitet.

Bezugszeichen

Schnecke 1

Schneckenkörper 3

Schneckenblatt 5

Förderbahn 7

Teilgänge 7a, 7b zylindrischer Abschnitt 9 sich verjüngender Abschnitt 11 axialer Bereich 13

Einlaufrohr 15 ersten und zweiten Einlauföffnungen 17, 19 zweites Schneckenblatt 21

Hüllkurve 23

Teilgang 25

Blattsegmente 27, 29

Aussparungen 31

Zweites Schneckenblatt 33

Staublech 34

Trommel 35

Winkel α, ß,

Segmenthöhe rl,i2,r3

Trommel- und Schneckenachse A