DK158035B - Anlaeg og fremgangsmaade til uddrivning af vaeske fra en fugtig masse - Google Patents

Description

i

DK 158035 B

Opfindelsen omhandler et anlæg til uddrivning af væske fra en fugtig masse, der underkastes en sammentrykning til udpresning af væsken fra massen, og af den i krav l's indledning angivne art.

5 Sådanne anlæg finder anvendelse til udpresning af saft fra frugter eller grønsager eller til udpresning af væske indeholdt i korn eller spildevand af alle arter, samt vand indeholdt i tørvemos. Især det sidstnævnte anvendelsesområde er af væsentlig betydning, idet tørvemos 10 indeholder op til 96% vand.

Der kendes forskellige anlæg til udpresning af væske fra en fugtig materialemasse, eksempelvis fra nedenstående patentskrifter.

Tysk patentskrift nr. 374 811 omhandler en frugtpresse 15 med endeløse kæder, der bevæger sig i et cylindrisk kammer med perforerede vægge.

Dansk patentskrift nr. 37726 omhandler en presse til presning af fugtigt pressegods med et lodret stående presserum afgrænset af en ydercylinder og en indercylinder, 20 hvor pressegodset løbende indtrykkes i presserummet fra vinger i tilløbet.

Norsk patentskrift nr. 147981 omhandler et apparat til udpresning af væske fra væskeholdige materialer med en snegl, der fremfører materialet i et rum mellem to 25 indbyrdes konvergerende endeløse transportbånd i form af filterduge med samme omløbshastighed mindre end den dannede filterkages hurtighed.

Tysk patentskrift nr. 185654 omhandler et apparat til sønderdeling eller udtværing af roer mellem to indbyrdes 30 konvergerende endeløse bånd med hver sin bevægelseshastighed, eventuelt i hver sin omløbsretning.

DK 158035 B

2

Tysk offentliggørelsesskrift nr. 2431572 omhandler et apparat til udskilning af væske fra en slamopløsning mellem to endeløse tekstilbånd, der fremføres med hver sin omløbshastighed over valser af forskellig størrelse 5 til forøgelse af pressetrykket i retning mod udløbet.

Tysk offentliggørelsesskrift nr. 2754386 omhandler et apparat til fjernelse af væske fra en væske/faststof-blanding, der fremføres gennem et gradvis indsnævrende luftgab mellem to endeløse væskegennemtrængelige bånd 10 med hver sin omløbshastighed langs periferien af en roterende tromle.

Opfindelsen har til formål at tilvejebringe et anlæg af den omhandlede art, hvormed der kan opretholdes en regulerbar udtrækningstrykdifferens under hele afvandings-15 processen.

Dette opnås ifølge opfindelsen for et anlæg af en indledningsvis angivne art, der er udformet som angivet i krav l's kendetegnende del. Herved tilvejebringes der en høj væskeuddrivningsgrad i forhold til anlæggets 20 påkrævede effektforbrug under drift.

Enkeltheder ved anlægget ifølge opfindelsen er nærmere angivet i krav 2-11.

Opfindelsen omfatter også en fremgangsmåde til kontinuerlig uddrivning af væske fra en fugtig masse ved sammenpresning 25 af massen, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved de i krav 12's kendetegnende del angivne arbejdstrin.

Nærmere foranstaltninger ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er angivet i krav 13-17.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse 30 med tegningen, hvor:

DK 158035 B

3 fig. 1 er en skematisk afbildning af et anlæg ifølge opfindelsen under anvendelse af en retliniet kanal med et konstant tværsnitsprofil, set fra oven, fig. 2 er en skematisk afbildning af driftsprincippet 5 for anlægget på fig. 1 til kontinuerlig uddrivning af væske fra en fugtig masse, fig. 3 er en skematisk afbildning af en udførelsesform for kanalen på fig. 1, hvor den ene sidevæg holdes^stationær , 10 fig. 3A er et tværsnit igennem kanalen på fig. 3 langs linien A-A, fig. 4 er en skematisk afbildning af en anden udførelsesform for anlægget ifølge opfindelsen, hvor den ene kanalvæg er udformet som et motordrevet hjul og den anden 15 kanalvæg holdes stationær, set fra siden, og fig. 4A er et tværsnit igennem kanalen på fig. 4 langs linien B-B.

I den på fig. 1 viste udførelsesform omfatter anlægget ifølge opfindelsen en kanal A med et rektangulært tvær-20 snitsprofil, der strækker sig imellem anlæggets indløb I og udløb 0. Kanalen A har en aktiv sidevæg 1 og en passiv sidevæg 2. Den aktive sidevæg 1 består af et antal panelsektioner, der hver især har et sidevendende panel 1' og hosliggende øverste og nederste paneler 25 3'. Panelsektionerne danner tilsammen med den passive sidevægs 2 modstående paneler 2' kanalen A med det rektangulære tværsnitsprofil og forløbende retliniet imellem indløbet I og udløbet 0. Panelerne 1', 2' og 3' er opbygget af et tyndt, stift materiale med perforeringer 4.

30 Antallet og størrelsen af perforeringerne 4 er valgt

DK 158035 B

4 således, at en væske i kanalen A kan strømme ud af denne igennem perforeringerne.

Hvert af de øverste og nederste paneler 3' forskydes langs kanalen A på ikke viste styreelementer af konventio-5 nel art. Panelerne 2' af den passive sidevæg 2 forskydes i samme retning som panelerne 1' af den aktive sidevæg 1, men med en hastighed, som er lig med eller mindre end hastigheden af den aktive sidevæg.

Udtrækningskanalen A tilføres en fugtig masse fra en 10 fødemekanisme 5, såsom en snegl. Tilførslen sker ak- sialt og frembringer ved indstødskraften et indløbs-tryk og et udløbstryk Pq i den fugtige masse, der transporteres inden i kanalen A. Trykket stiger imod kanaludløbet 0.

15 Som vist på fig. 2 frembringer aksialtrykket P et dif-feremstryk imellem det i kanalens centrale zone udøvede aksialtryk og de i berøringszonen imellem de bevægede paneler og den fugtige masse udøvede svagere tryk. Differenstrykket bevirker, at den i den flydende masse 20 indeholdte væske strømmer i en i det væsentlige tværgå ende retning i forhold til massens forskydningsretning.

Det vil sige, at væsken i den fugtige masse ledes ind imod kanalens periferi, hvor der sker en filtrering eller udtrækning af væsken igennem perforeringerne 4 25 i de forskellige paneler. Det svage periferiske tryk frembringes ved den imellem den flydende masse og panelerne frembragte friktionskraft. Mængden af flydende masse .ved udløbet 0 samt aksialtrykket kan reguleres ved hjælp af et stift spjæld 6, som er hængslet til enden af en 30 samlekanal 7 med det samme tværsnitsprofil som kanalen A.

Den fugtige masse forskydes langsomt fra indløbet I til udløbet 0 med en hastighed, der er forskellig fra

DK 158035 B

5 forskydningshastigheden af den aktive og den passive sidevæg 1 og 2, hvorved der imellem panelernes inder-flade og den fugtige masse frembringes dynamiske friktionskræfter, som frembringer tværgående tryk, som er 5 mindre end trykket.i kanalens centrale zone, hvorved der frembringes et differenstryk, der får væsken til at strømme fra centret af den fugtige masse hen imod de perforerede panelsidevægge samt tilbage i kanalen, så at væsken i den fugtige masse bevæges imod massens 10 ydre del. Det bemærkes, at både de dynamiske friktions- kræfter og det aksiale tryk forøges fra kanalindløbet I til kanaludløbet 0. Denne forøgelse af friktionskræfterne bevirker, at den fugtige masse bliver mindre og mindre fugtig under dens forskydning hen imod kanalud-15 løbet 0. Ved kanalindløbet I rummer den fugtige masse en stor mængde væske, hvilken væskemængde aftager gradvis, efterhånden som den fugtige masse forskydes gennem kanalen hen imod udløbet som følge af den kontinuerlige udtrækning af væske imod kanalens ydre. Således bliver 20 den fugtige masse efterhånden mere og mere tyk, og frik tionskraften og trykket ved massens berøringspunkt med kanalsidevæggene vokser til en maksimumsværdi ved udløbet 0. Væskens konvektion imod kanalens ydre fremmes ved formgivningen af anlægget, hvor den fugtige masse langs 25 hele kanalen komprimerer og deformerer indholdet af fiberpartikler, hvilket igen fremmer væskens udtrækning.

Anlæggets virkning kan forbedres ved at bevæge den aktive sidevægs 1 paneler 3' og 1' og de passive sidevægspaneler 2' med hver sin hastighed til komprimering og formstøb-30 ning af den fugtige masse og derved til fremme af dennes afvanding. I så fald forskydes den passive sidevæg 2 med en hastighed V^, som er mindre end hastigheden V^ af den aktive sidevæg 1. Det på kanalens omkreds udøvede tværgående tryk P' og de dynamiske friktionskræfter 35 imellem den fugtige masse og sidevæggene frembringer

DK 158035 B

6 friktionskræfter F^ og F^· Da både de tilsvarende friktionskoefficienter f2 og f^ samt berøringsperimetrene a^ og er forskellige, vil den dynamiske friktionskraft F^ være større end den dynamiske friktionskraft F 5 På den anden side vil en fugtig masse med et stort procentindhold af væske, som det normalt er tilfældet, besidde anisotropiske karakteristikker, som under de foreliggende betingelser bestemmer et tværgående tryk P', som er mindre end det aksiale tryk P. Som tidligere nævnt vil differensen imellem friktionskræfterne for hvert bevægede panel bidrage til en forøgelse af trykket gennem kanalen A til en maksimumsværdi Pq ved udløbet 0. Denne maksimumsværdi kan reguleres eller ændres ved at ændre en eller flere af parametrene P^ (indløbstrykket), 15 f , f , a^, a^ og kanalens længde L som målt imellem indløbet I og udløbet 0.

Det bemærkes, at når den passive sidevæg 2 holdes stationær, er dens hastighed altså nul, og anlægget til udtrækning af væske fra den fugtige masse bliver lettere 20 at illustrere.

I den på fig. 3 viste udformning består anlægget i det væsentlige af de samme elementer som anlægget på fig.

1, men de filterpaneler, der udgør sidevæggen 2, er erstattet med et enkelt stationært panel 2A. Som vist 25 på fig. 3A har panelet 2A perforeringer 4, og det ses, at kanalens tværsnitsprofil er konstant fra indløbet til udløbet. Da hastigheden af sidevæggen 2A her er nul, vil hastighedsdifferenserne imellem den aktive og den passive sidevæg bevirke en retardering af den 50 fugtige masse, der transporteres af sidevæggene, og frembringe friktionskræfter i modsat retning af og proportionale med de af den fugtige masse på de forskellige sidevægge udøvede tværgående tryk.

I denne udførelsesform er friktionskraften F^ af side-

DK 158035 B

7 væggen 2A mindre end friktionskraften af panelopbygningen på den aktive sidevæg 1, fordi berøringsfladen er større imellem den bevægede panelopbygning og den fugtige masse, og fordi friktionskoefficienten imellem 5 panelopbygningen og den fugtige masse er stor. For at forbedre anlæggets nyttevirkning kan imidlertid friktionskoefficienten af sidevæggen 2A sænkes ved at over- (R) trække overfladen med et glat materiale, såsom Teflon .

Som i det på fig. 1 viste anlæg sker der en kontinuerlig 10 komprimering og æltning af den fugtige masse gennem hele kanalen A som følge af forskellene imellem friktionskræfterne F^ og F2, der vokser fra kanalindløbet I til kanaludløbet 0, hvilken trykdifferens bidrager til den gradvise forøgelse af trykket op til dettes 15 maksimumsværdi. Maksimumsværdien afhænger af forskellene imellem berøringsperimetrene for den bevægede filterpanel-opbygning 1 og den stationære sidevæg 2A, af forskellene imellem friktionskoefficienterne f^ og faf kanalens længde L målt fra indløbet I til udløbet 0, samt af 20 det af fødemekanismen 5 udøvede starttryk på den fugtige masse.

Under forudsætning af, at kanalen har et konstant rektangulært tværsnitsprofil, hersker der følgende tilstandsligning imellem de forskellige parametre:

bh , P

L = - . In - , k[(b + 2h) f1 - bf2] Pi 25 hvor: L er den nødvendige længde til fremkaldelse af aksial-trykket P, b er bredden af det rektangulære tværsnitsprofil, h er højden af det rektangulære tværsnitsprofil, 30 k er forholdet imellem det tværgående tryk P' og aksial-

DK 158035 B

8 ' trykket p, f^ er friktionskoefficienten af panelopbygningen af den aktive sidevæg, f^ er friktionskoefficienten af den passive sidevæg, 5 og er starttrykket ved kanalindløbet.

Aksialtrykket i en given afstand fra kanalindløbet kan da beregnes ud fra ligningen: L[k (b + 2h) f. - bf9] p = P . . e (-±-—) bh

Det fremgår af denne ligning, at for parameterværdien 10 af b, h, k, f^ og f^ vokser trykket eksponentielt med længden L og proportionalt med det på den fugtige masse udovede starttryk P. ved kanalindløbet.. £n forøgelse af kanallængden L vil imidlertid resultere i en forøgelse af anlæggets dimensioner. Derimod er det lettere at 15 påvirke starttrykket P^ ved at anvende andre typer af fødeorganer for den fugtige masse og derved undgå ovennævnte ulempe. Med et sådant arrangement virker udtrækningen af væske fra den fugtige masse på passende måde og effektivt i overensstemmelse med den tidligere omtalte 20 trykdifferens.

Anlægget ifølge opfindelsen frembyder flere fordele i sammenligning med konventionelle mekaniske anlæg af denne art og tilvejebringer især en større opholdstid for den fugtige masse i kanalens indre, hvilket giver 25 en bedre udtrækning af væsken. Opholdstiden af den fugtige masse afhænger af forskellige faktorer, såsom den af reguleringsorganet 6 ved kanaludløbet stedfindende regulering af udløbsmængden, det indesluttede rumfang imellem kanalindløbet og kanaludløbet samt gennemsnitsdensiteten 30 af den igennem anlægget transporterede fugtige masse.

DK 158035 B

9 I anlægget ifølge opfindelsen kan der med samme dimension som for konventionelle anlæg tilvejebringes en mindst tre gange så lang opholdstid af den fugtige masse og dermed en tilsvarende forøget virkningsgrad.

5 Den på fig. 4 viste udførelsesform for anlægget ifølge opfindelsen optager ikke så meget plads som den tidligere omtalte udførelsesform, idet kanalen 15 her er cirkelformet i stedet for retliniet. Også i denne udførelsesform holdes den passive eller udvendige væg 9 stationær og 10 består af et legeme ud i ét, hvis inderflade er glat til at formindske friktionskraften i berøringsområdet med den fugtige masse. Væggen 9 holdes stationær af en stiv ramme 8, der fuldstændigt omgiver anlægget.

Også her er tværsnitsprofilet af kanalen 15 konstant 15 og rektangulært.

I udførelseseksemplet på fig. 4 er den aktive sidevæg 1 i anlægget på fig. 3 erstattet af et hjul 10, som også er motordrevet og holdes på en i det væsentlige konstant hastighed og virker på samme måde som i anlæg-20 get på fig. 3. Det motordrevne hjul 10 har en aktiv væg i form af en periferisk flad indervæg 16, på hvilken der er fastgjort tværgående perforerede sidevægge 12, der holdes i stilling af afstivningsribber 11 (se fig.

4A). Den periferiske indervæg 16 har også perforeringer 25 13, igennem hvilke der kan strømme væske. I denne udførel sesform reguleres mængden af væske i den fugtige masse ved hjælp af spjældpladen 6, der er hængslet til en samlekanal 14, som er anbragt ved udløbet af konvektionskanalen 15. Ved dennes indløb tilføres den fugtige masse 30 som tidligere ved hjælp af et konventionelt fødeorgan 5, der kan reguleres som en funktion af de tidligere nævnte anlægsparametre.

Det bemærkes, at friktionskraften på hjulets aktive

DK 158035 B

10 indervæg 16 forbliver meget større end friktionskraften på inderfladen af den udvendige panelvæg 9, da friktionsoverfladen på væggene 16 og 12 er større end friktionsoverfladen på ydervæggen 9. Friktionskoefficient-5 erne kan forøges på den aktive indervæg 16 og formind skes på ydervæggen 9 ved passende midler, såsom udformning af spalter i den aktive indervæg 16 eller overtrækning af inderfladen på ydervæggen 9 med et glat materi- (R) ale med en ringe friktionsmodstand, såsom Teflon 10 Som i den forrige udførelsesform aftager mængden af væske i den fugtige masse kontinuerligt fra anlæggets indløb I til udløbet 0, og trykkene stiger hen imod kanaludløbet. Vinkelen a på fig. 4 vælges til bestemmelse af den korrekte effektive længde eller arbejds-15 sektion for kanalen 15, og en variation af denne vinkel vil naturligvis indvirke på det maksimumstryk, der kan opnås ved anlæggets udløb 0. Desto større vinkel a, desto større tryk ved udløbet.

Den aktive sidevæg kan også gives et U-formet eller 20 V-formet tværsnitsprofil, og det er også muligt at anvende to eller flere af de beskrevne anlæg parallelt eller i tandem for at tilvejebringe en væskeudtrækning i flere trin. De aktive og passive sidevægge kan også opbygges af filterduge med passende egenskaber til gennemløb 25 af væsken.

Claims (17)

1. Anlæg til uddrivning af væske fra en fugtig masse og omfattende en kanal (A) med en indløbsende (I) for en kontinuert tilførsel af den fugtige masse, hvilken 5 kanal afgrænses af to i deres længderetning indbyrdes bevægelige baneformede, i det mindste delvis væskegen-nemtrængelig legemer (1,2) med et organ (5) til gradvis og progressiv opbygning af et tryk i massens bevægelsesretning i kanalen, der afsluttes med en udløbsende (0) 10 til kontinuerlig udladning af den for fugtighed i det væsentlige befriede masse, kendetegnet ved, at kanalen (A) har et konstant firkantet tværsnitsprofil, hvor tre af væggene (1,3*,3') tilsammen danner en U-formet rende, der er bevægelig i forhold til den fjerde væg 15 (2), hvilke vægge er i det mindste delvis perforerede, og hvor den bevægelige sidevægssektion (1,3') under drift frembringer en dynamisk friktionskraft mellem kanalens (A) inderflade og den fugtige masse til afgrænsning af en zone med et tryk, der er mindre end det nævnte 20 aksiale tryk, til etablering af en trykdifferens gennem massen, der vil presse væsken ud af massen i en retning på tværs af massens bevægelsesretning og ud af kanalen (A) igennem kanalvæggens perforeringer (4).

2. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, 25 at den aktive, bevægelige sidevæg (1) og den passive, ubevægelige sidevæg (2), omfatter et antal rektangulære panelsektioner (l1,3',2'), og at de aktive panelsektioner (1',3') forskydes af det samme organ (5), som forskyder mindst én af de passive panelsektioner (21).

3. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kanalen (A) består af en aktiv sidevæg (1) og en passiv sidevæg (2), hvilken aktive sidevæg består af DK 158035 B 12 et antal panelsektioner (1',3’), der huer omfatter et sidepanel (1') og to tværgående paneler (3',3'), der strækker sig ud fra den henholdsvis øverste og nederste ende af sidepanelet (1'), samt at forskydningsorganet 5 (5) er et mekanisk organ til forskydning af den aktive sidevæg (1), der udgør den bevægelige sidevægssektion.

4. Anlæg ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at det har. et andet forskydningsorgan til forskydning af den passive sidevæg (2) gennem arbejdssektionen (A-0) 10 med en hastighed, der maksimalt er lig med forskydnings- hastigheden for den aktive sidevæg.

5. Anlæg ifølge krav 3, kendetegnet ved, at den passive sidevæg (2A) er stationær (fig. 3).

6. Anlæg ifølge krav 4, kendetegnet ved, 15 at den passive sidevæg (2) kan forskydes med en hastig hed, der er mindre end hastigheden for den aktive sidevæg (1), og har en friktionskoefficient, der er mindre end friktionskoefficienten for den aktive sidevæg.

7. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, 20 at det omfatter en samlekanal (7), der er fastgjort til transportkanalens (A) udløbsende (0), og et reguleringsorgan (6) i forbindelse med samlekanalen til regulering af den kontinuerte udløbsmængde af den fugtige masse med kun få procent væskeindhold, hvilket regule-25 ringsorgan (6) også udgør et organ til frembringelse af det aksiale tryk.

8. Anlæg ifølge krav 1-7, kendetegnet ved en fødemekanisme (5) til at tilføre den fugtige masse til kanalens (A) indløbsende, hvilken fødemekanisme 30 også udgør et organ til frembringelse af det aksiale tryk. DK 158035 B 13

9. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kanalen (A) er retliniet.

10. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kanalen (A) er cirkelbueformet (fig. 4).

11. Anlæg ifølge krav 10, kendetegnet ved, at den aktive sidevæg (16) bevæges langs en cirkulær bane ved hjælp af en drejelig skive (10), hvis periferiske overflade danner den aktive sidevæg (16), og fra hvilken sidevæg de tværgående vægge (12) rager ud, hvor-10 hos sidevæggen (16) og de tværgående vægge (12) har perforeringer.

12. Fremgangsmåde til kontinuerlig uddrivning af væske fra en fugtig masse ved sammenpresning af massen, k e n -d e t e g n e t ved, at den omfatter følgende arbejds-15 trin: a) at den fugtige masse føres som en kontinuert strøm til indløbsenden af en kanal med perforeringer i det mindste i én arbejdssektion af kanalen, b) at der frembringes et aksialt tryk i det indre af 20 den fugtige masse, c) at en i kanalen udformet bevægelig sidevægssektion med et større overfladeareal end den resterende sidevægs- ----------sektion kontinuert forskydes aksialt i det mindste langs kanalens arbejdssektion til kontinuert at forskyde mas-25 sen aksialt i det mindste langs kanalens arbejdssektion og til imellem den bevægelige sidevægssektion og den fugtige masse at frembringe en dynamisk friktionskraft til frembringelse af et tryk, der er mindre end det nævnte aksiale tryk, til imellem sidevægssektionen og 30 den fugtige masse at frembringe en zone med et mindre DK 158035B 14 tryk, der bringer væsken i den fugtige masse til at forskydes i en retning på tværs af massens vandringsretning og til at strømme ud af kanlen igennem perforeringerne, og 5 d) at massen med kun få procent væskeindhold kontinuert udlades gennem kanalens udløbsende.

13. Fremgangsmåde ifølge krav 12, kendetegnet ved, at differenstrykket øges gradvis fra kanalens indløbsende til kanalens udløbsende til gradvis at formind- 10 ske væskeindholdsprocenten i den fugtige masse.

14. Fremgangsmåde ifølge krav 13, kendetegnet ved, at der anvendes en kanal med en aktiv sidevæg og en passiv sidevæg, hvilken aktive sidevæg udgør den bevægelige sidevægssektion til frembringelse af 15 friktionskraften imellem massen og inderfladen af side væggene og uddrivning af væskestrømmen fra massen og ud af kanalen igennem den perforerede aktive sidevæg, hvorhos denne forskydes til frembringelse af det aksiale tryk.

15. Fremgangsmåde ifølge krav 14, kendeteg net ved, at den passive sidevæg holdes stationær, og at den også rummer perforeringer til gennemstrømning af væsken.

16. Fremgangsmåde ifølge krav 14, kendeteg- 25 net ved, at den passive sidevæg også forskydes, men med en hastighed, som er mindre end hastigheden af den aktive sidevæg, til imellem den aktive sidevæg og den fugtige masse at frembringe en friktionskraft, der er større end den eksisterende friktionskraft imellem den 30 passive sidevæg og den fugtige massen. DK 158035 B 15

17. Fremgangsmåde ifølge krav 14, kendetegnet ved, at udladningen af den i den væsken uddriv-ende kanal sammenpressede masse styres ved hjælp af et styreorgan (6), der er fastgjort til en på nævnte 5 kanals udløb fastgjort samlekanal, i hvilken den sam menpressede masse opsamles, og hvor nævnte styreorgan (6) også anvendes til frembringelse af det aksiale tryk.