WO2012136344A1

WO2012136344A1 - Förderelement zum fördern eines guts und verfahren zur durchführung eines pyrolytischen prozesses unter verwendung eines solchen förderelements

Info

Publication number: WO2012136344A1
Application number: PCT/EP2012/001458
Authority: WO
Inventors: Gerd WARCHOL; Lutz Kebelmann
Original assignee: Olabil Vermogensverwaltungsgesellschaft Mbh
Current assignee: Olabil Vermogensverwaltungsgesellschaft Mbh
Priority date: 2011-04-06
Filing date: 2012-04-02
Publication date: 2012-10-11
Anticipated expiration: 2013-10-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Förderelement (1) zum Fördern eines Guts von einer Eintrittsstelle (2) zu einer Ausgabestelle (3), wobei das Gut an der Eintrittsstelle (2) weitgehend drucklos zugeführt werden kann, wobei das Gut an der Austrittsstelle (3) unter einem vorgegebenen Druck gehalten werden kann, wobei das Förderelement (1) ein Gehäuse (4) und mindestens eine in diesem von einem Antrieb (5) um eine Achse (a) drehbar angeordnete Schnecke (6) aufweist, wobei die Schnecke (6) mindestens einen Einzugsbereich (7), mindestens einen sich in Richtung der Achse (a) anschließenden Verdichterbereich (8) und mindestens einen sich in Richtung der Achse (a) anschließenden Dichtbereich (9) aufweist. Um insbesondere bei pyrolytischen Prozessen Emissionsfreiheit bereits bei der Vorverdichtung des zu pyrolysierenden Guts zu gewährleisten, sieht die Erfindung vor, dass im Gehäuse (4) mindestens ein Injektor (10, 11, 12) angeordnet ist, mit dem ein unter Druck stehendes Medium in den Bereich zwischen Gehäuse (4) und Schnecke (6) eingeleitet werden kann. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Durchführung eines pyrolytischen Prozesses unter Verwendung eines solchen Förderelements.

Description

Förderelement zum Fördern eines Guts und Verfahren zur Durchführung eines pyrolytischen Prozesses unter Verwendung eines solchen

Förderelements

Die Erfindung betrifft ein Förderelement zum Fördern eines Guts von einer Eintrittsstelle zu einer Ausgabestelle, wobei das Gut an der Eintrittsstelle weitgehend drucklos zugeführt werden kann, wobei das Gut an der Austrittsstelle unter einem vorgegebenen Druck gehalten werden kann, wobei das Förderelement ein Gehäuse und mindestens eine in diesem von einem Antrieb um eine Achse drehbar angeordnete Schnecke aufweist und wobei die Schnecke mindestens einen Einzugsbereich, mindestens einen sich in Richtung der Achse anschließenden Verdichterbereich und mindestens einen sich in Richtung der Achse anschließenden Dichtbereich aufweist. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Durchführung eines pyrolytischen Prozesses unter Verwendung eines solchen Förderelements.

Bei verschiedenen verfahrenstechnischen Anlagen ist es nötig, ein Gut unter mehr oder weniger hohem Druck zuzuführen. Hierfür sind gattungsgemäße Förderelemente bekannt. Sie können nach Art eines Schneckenförderers aufgebaut sein, wie es sich aus obiger Definition ergibt. Bekannt sind auch Dosierer mit pumpenartigen Einrichtungen, die allerdings nur pastöse Medien bzw. Flüssigkeiten zu einer unter Druck stehenden Anlage fördern können. Zur Dosierung von pulverartigen, stückigen oder pelletartigen Stoffen sind Dosierer bekannt, bei denen übereinander stehende Schlauchventile oder Kugelhähne durch wechselseitiges Öffnen und Schließen letztendlich den freien Fall des zu fördernden Guts nutzen und so das Gut fördern.

Ein anderes Förderelement ist die sog. Zellradschleuse, bei der radial angeordnete Zellen den Medientransport übernehmen.

Nachteilig ist bei den vorbekannten Lösungen, dass die sich im Zwischenraum der zum Einsatz kommenden Ventile bzw. Kugelhähne oder anderer geeigneter Steuerelemente befindliche Produktatmosphäre abgesaugt, verarbeitet und gegebenenfalls rückgefuhrt werden muss, um einen Austritt dieser Medien zu verhindern. Dabei bieten insbesondere der Fallweg und die sich schließenden und öffnenden Einrichtungen die Gefahr der Kontamination, verbunden mit einer Querschnittsverringerung bzw. einem Verschluss des Dosierers.

Ein anderes Konzept stellt auf ein hydraulisch angetriebenes Injektionsverfahren ab, bei dem hydraulisch angetriebene Einrichtungen stückgutartige Massen verdichten und anschließend in einen Vergaser mit hohem Druck dosieren. Nachteilig ist hier allerdings die diskontinuierliche Arbeitsweise bei der Verarbeitung der Massen.

Bei der eingangs genannten extruderartig arbeitenden Einrichtungen mit verdichtenden Schnecken zur kontinuierlichen Dosierung ist es nachteilig, dass eine nur geringe Gasdichtigkeit gegeben ist. Deshalb sind derartige Förderelemente im Falle emissionsmäßig bedenklicher Stoffe in der bekannten Ausgestaltung problematisch und für den Betrieb einer Anlage mit einer geforderten hohen Gasdichtigkeit bzw. bei geforderten hohen Drücken nicht geeignet. Zur Schaffung einer Dichtigkeit zwischen einer Schnecke und einem diese aufnehmenden Gehäuse kann auch erwogen werden, ein Medium zuzuführen, das die Dichtigkeit herstellen soll. Problematisch ist es hier allerdings, dass dies zunächst wenig effizient ist und bei hohen Gegendrücken die Gefahr besteht, dass es zu einer Unterbrechung der Transportwirkung kommt, indem die Relativbewegung zwischen Schnecke und zu forderndem Gut unterbrochen wird.

Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Förderelement der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass es möglich ist, problemlos auch toxisches bzw. emissionsmäßig problematisches Gut zu fördern und unter einen hohen Druck zu setzen, ohne dass Probleme mit der Kontamination der Umgebung entstehen. Weiter soll erreicht werden, dass eine Unterbrechung des Substanztransports, d. h. des Transports des zu fördernden Guts, auch bei hohen Gegendrücken verhindert wird. Ferner soll ein kontinuierlicher Betrieb möglich sein.

Die L ö s u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse mindestens ein Injektor angeordnet ist, mit dem ein unter Druck stehendes Medium in den radialen Bereich zwischen Gehäuse und Schnecke eingeleitet werden kann.

Die Schnecke ist dabei bevorzugt axial ortsfest im Gehäuse angeordnet.

Der mindestens eine Injektor ist bevorzugt im Dichtbereich der Schnecke angeordnet. Die Schnecke kann einen Grundkörper mit einem Kerndurchmesser aufweisen, wobei die Schnecke mindestens einen wendeiförmig um den Grundkörper umlaufenden Schneckensteg mit einem Außendurchmesser aufweist und wobei die Differenz zwischen Außendurchmesser und Kerndurchmesser im Einzugsbereich größer ist als im Dichtbereich.

Bevorzugt sind mindestens zwei Injektoren, besonders vorzugsweise drei Injektoren, angeordnet, wobei diese in Richtung der Achse und/oder in Umfangsrichtung des Gehäuses versetzt angeordnet sind. Dabei ist weiter bevorzugt vorgesehen, dass die Injektoren vorzugsweise in Umfangsrichtung des Gehäuses äquidistant versetzt angeordnet sind.

Im axialen Bereich des mindestens einen Injektors kann die Differenz zwischen dem Außendurchmesser des Schneckenstegs und dem Kerndurchmesser des Grundkörpers der Schnecke gegenüber der Differenz im sonstigen Dichtbereich vergrößert sein. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise im axialen Bereich, in dem die Injektoren angeordnet sind, ein Druckabfall hervorgerufen, der das Eindringen des zuzuführenden Mediums erleichtert.

Als hierzu alternative Maßnahme kann vorgesehen werden, dass im axialen Bereich des mindestens einen Injektors die Schnecke mit mindestens einer sich radial nach innen erstreckenden Nut versehen ist. Hiermit kann derselbe Effekt erzielt werden. Hier ist bevorzugt vorgesehen, dass im Gehäuse an der axialen Position der mindestens einen Nut mindestens ein sich in die Nut hinein erstreckender Reinigungsstift angeordnet ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass ein Zusetzen der Nut, was aufgrund des Verdichtungsprozesses leicht erfolgen kann, verhindert wird. Der Reinigungsstift kann eine zylindrische Form aufweisen und sich radial von der inneren Gehäusewandung in die Nut hinein erstrecken. Damit wird die verdichtete Masse kontinuierlich aufgelockert, so dass das injizierte Medium zur zusätzlichen Abdichtung des Systems eindringen kann. Hinsichtlich der Ausbildung der Nut haben sich verschiedene Varianten besonders bewährt, um den Eintrag eines Dichtmediums über die Injektoren effizient zu gestalten und so die Dichtwirkung des Förderelements zu vergrößern. Zunächst kann als Basislösung vorgesehen sein, dass die Nut in einer die Achse der Schnecke beinhaltenden Schnittebene (also in einem Achsschnitt) eine rechteckige Form aufweist.

Die Nut kann alternativ in einer die Achse der Schnecke beinhaltenden Schnittebene im Nutgrund eine rechteckige Form aufweisen, die auf das Gehäuse hin sich bogenförmig (wellenförmig) verbreitert.

Ferner kann alternativ vorgesehen sein, dass die Nut in einer die Achse der Schnecke beinhaltenden Schnittebene eine V-Form aufweist, die sich unter einem Winkel auf das Gehäuse hin öffnet, wobei der Winkel zwischen seitlicher Begrenzungswand der Nut und radialer Richtung vorzugsweise zwischen 10° und 60°, besonders bevorzugt zwischen 20° und 45°, liegt.

Der Materialfluss in Richtung des Verdichterbereichs wird dann unter- brochen, wenn große Gegenkräfte durch die Verdichtung auftreten. Dann neigt das Förderelement zum „Durchdrehen", d. h. die Förderung von Material kommt zwangsweise zum Erliegen. Vermindert man im Rahmen von Gegenmaßnahmen das Verdichtungsverhältnis zwischen Eintragsmasse zu Verdichtungsmasse, neigt das Förderelement zur Undichtigkeit und somit zur Funktionsunfähigkeit.

Um diesem Effekt entgegenzuwirken, sieht eine sehr vorteilhafte additive oder zu obigen Maßnahmen alternative Weiterbildung der Erfindung vor, dass das Gehäuse zumindest im Bereich des mindestens einen Injektors in seiner innenzylindrischen Oberfläche mit mindestens einer Ausnehmung versehen ist. Die Ausnehmung kann als in axiale Richtung verlaufende Nut ausgebildet sein. Eine Anzahl besagter Nuten kann äquidistant über den Innenumfang der Gehäusebohrung angeordnet sein. Die Ausnehmung kann auch als umlaufende Ringnut ausgebildet sein. Weiterhin ist es möglich, dass die Ausnehmung als wendeiförmig verlaufende Nut ausgebildet ist. Diese kann im selben Sinn wie der Schneckensteg oder auch im Gegensinn zum Schneckensteg verlaufen. Möglich ist es auch, dass mindestens zwei wendeiförmig verlaufende Nuten vorhanden sind, wobei mindestens eine im selben Sinn wie der Schneckensteg und mindestens eine im Gegensinn zum Schneckensteg verläuft. Demgemäß ist es also auch möglich, dass Kombinationen von wendeiförmigen Nuten vorgesehen werden, die im Sinn und im Gegensinn zum Schneckensteg verlaufen. Dabei kann es sich um eingängige oder um mehrgängige wendelförmig verlaufende Nuten handeln.

Besagte Nuten bzw. Ausnehmungen dienen vor allem der Erhöhung der Reibung zwischen Fördergut und Schneckenzylinder, wodurch es möglich ist, mit höheren Gegendrücken (d. h. mit höheren Druckgradienten über der axialen Erstreckung des Förderelements) arbeiten zu können. Was die detaillierte Ausgestaltung der mindestens einen Nut (Ausnehmung) im Schneckenzylinder anbelangt, gilt das Analoge, wie es oben im Zusammenhang mit der Nutform in der Schnecke dargelegt wurde. Demgemäß kann als Basislösung wieder vorgesehen sein, dass die Nut im Schnitt eine rechteckige Form aufweist. Die Nut kann alternativ auch im Schnitt im Nutgrund eine rechteckige Form aufweisen, die auf die Schnecke hin sich bogenförmig (wellenförmig) verbreitert. Weiter kann alternativ vorgesehen sein, dass die Nut im Schnitt eine V-Form aufweist, die sich unter einem Winkel auf die Schnecke hin öffnet, wobei der Winkel zwischen der seitlichen Begrenzungswand der Nut und der radialer Richtung vorzugsweise zwischen 10° und 60°, besonders bevorzugt zwischen 20° und 45°, liegt.

Mit den genannten Maßnahmen kann der Materialtransport durch das Förderelement verbessert werden.

Das Verfahren zur Durchführung eines pyrolytischen Prozesses unter Verwendung eines Förderelement der genannten Art erfolgt, indem ein zu pyrolysierendes Gut an der Eintrittsstelle des Förderelements zugeführt, durch den Einzugsbereich der Schnecke gefördert, im Verdichterbereich der Schnecke verdichtet und im Dichtbereich der Schnecke unter Druck gehalten wird. Dabei wird dann das zu pyrolysierendes Gut unter Druck hinter dem Dichtbereich einem pyrolytischen Reaktor zugeführt, in dem das Gut dem pyrolytischen Prozess unterzogen wird. Das Verfahren zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass während des Förderns des Guts durch das Förderelement über den mindestens einen Injektor ein unter Druck stehendes Medium in den Bereich zwischen Gehäuse und Schnecke eingeleitet wird, so dass insbesondere keine Emissionen von dem zu pyrolysierenden Gut aus dem Förderelement austreten. Gemäß einer bevorzugten Lösung wird ein Schutzgas, insbesondere Argon, über den mindestens einen Injektor zugeführt. Ferner kann auch ein flüssiges oder pastöses Medium über den mindestens einen Injektor zugeführt werden. Diese Maßnahme wirkt synergetisch mit dem Einsatz der oben beschriebenen Ausnehmungen in der Schnecke und/oder im Schneckenzylinder (Gehäuse). Hierdurch kann die Förderung des zu fördernden Guts jederzeit aufrecht erhalten werden, auch wenn über der axialen Erstreckung des Förderelements ein großer Druckgradient gegeben ist. Alternativ oder additiv kann vorgesehen sein, dass ein aus dem pyrolytischen Reaktor entnommenes Produktmedium des pyrolytischen Prozesses über den mindestens einen Injektor zugeführt wird.

Bei den erfindungsgegenständlichen Förderelementen können zum dichtenden Materialaustrag also beispielsweise aus dem pyrolytischen Prozess stammende Medien verwendet werden.

Dabei kann das Problem entstehen, dass zunächst prozessbedingt beim Anfahren des Prozesses kein Material zur Förderung und somit zur Abdichtung in der Schnecke zur Verfügung steht. Die Folge wären ein nicht akzeptabler Druckverlust sowie ein Medienaustritt aus dem Förderelement.

Daher sieht eine verfahrenstechnische Fortbildung vor, dass vor der Förderung von zu pyrolysierendem Gut von der Eintrittsstelle zur Ausgabestelle (also in die bestimmungsgemäße Förderrichtung) bei noch leerem oder weitgehend leerem Förderelement zu pyrolysierendes Gut oder ein anderes Medium im Bereich der Ausgabestelle dem Förderelement zugeführt wird, die Schnecke dabei entgegen der Förderrichtung von der Eintrittsstelle zur Ausgabestelle gedreht und das zugeführte zu pyrolysierende Gut oder das andere Medium zumindest bis in den Verdichterbereich gefördert wird, wobei erst dann die Schnecke in Förderrichtung von der Eintrittsstelle zur Ausgabestelle gedreht und über die Eintrittsstelle zugeführtes zu pyrolysierendes Gut zur Ausgabestelle gefördert wird. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Schnecke entgegen der Förderrichtung von der Eintrittsstelle zur Ausgabestelle gedreht und das zugeführte zu pyrolysierende Gut oder das andere Medium bis in den Einzugsbereich gefördert wird. Vor der Drehung der Schnecke in Förderrichtung von der Eintrittsstelle zur Ausgabestelle kann die Schnecke angehalten werden, bis der Einzugsbereich von der Eingabestelle aus hinreichend mit zu pyrolysierendem Gut oder mit dem anderen Medium befüllt ist. Demgemäß sieht diese Weiterbildung vor, dass ein im Bereich der Ausgabestelle liegender zweiter Eintrag für Material zunächst mit genügend Material gespeist wird, so dass das Material - bei gegenläufig drehender Schnecke - zum Verdichterbereich gefördert wird, gegebenenfalls sogar weiter bis in den Einzugsbereiches. Diesem Vorgang kann eine Stillstandszeit der Schnecke folgen, bis genügend Fördermaterial z. B. aus der Pyrolyseeinrichtung zur Verfügung steht. Erst dann erfolgt der bestimmungsgemäße Fördertransport des zu pyrolysierenden Guts, wobei dann eine gute Abdichtwirkung gegeben ist. Eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Förderelements ist also die pyrolytische Verarbeitung eines Gutes. Das vorgeschlagene Förderelement ermöglicht daher durch die gute Dichtwirkung einen emissionsfreien Betrieb der unter innerem Druck stehenden Anlage. Mit ihr wird es möglich, insbesondere eine emissionsfreie Dosierung von zumindest teilweise festen Stoffen zu bewerkstelligen, die unter Druck einer weiteren Verarbeitungsanlage zugeführt werden müssen, insbesondere einem Pyroformer, an dessen Eingang ein hoher Gegendruck herrscht. Die vorgeschlagene Lösung erlaubt also eine kontinuierliche und dennoch emissionsfreie Dosierung eines zu fördernden Guts in einer Anlage, die unter hohen Drücken stehen und bei der toxische oder emissionsmäßig bedenkliche Stoffe verarbeitet werden. Somit ist weiterhin einer Unterbrechung der Förderung des zu fördernden Guts bei hohen Gegendrücken effizient entgegengewirkt.

An dem verdichtenden, extruderähnlichen Förderelement sind bevorzugt mehrere Substanzeintritte vorgesehen. Ein Druckgradient sorgt dafür, dass die Substanz in das Gehäuse des Förderelements eintritt (d. h. es liegt ein Druckanstieg in Richtung des im Inneren des Förderelements stattfindenden Prozesses statt). Dabei wird beispielsweise an drei Injektoren eine Schutzgaszuführung angelegt.

Der Schneckendurchmesser ist - auf welche Art auch immer - an den Stellen der Injektoren, also am Ort des Substanzeintritts, reduziert, um die Eintrittsmöglichkeit des Mediums durch die zwangsläufig entstehende Materialdichteverminderung zu verbessern. Erfindungsgemäß wird also ein emissionsfreies Förderelement zur Dosierung oder Entfernung zumindest teilweise fester Stoffe in eine unter Druck stehende Anlage oder aus dieser heraus vorgeschlagen, wobei ein Medieneintritt in das unter Druck stehende Förderelement ermöglicht wird. Bei dem genannten Medium kann es sich um ein Schutzgas und/oder um ein Produktmedium handeln, das aus dem nachfolgenden Prozess stammt, insbesondere aus einem Pyrolyseprozess. Dabei wird ein Druckgradient vorgesehen bzw. erzeugt, so dass es in einfacherer Weise möglich ist, das Medium über die Injektoren zuzuführen.

Eine bevorzugte Lösung sieht dabei vor, dass mehrere der genannten Förderelemente mit jeweiligen Injektoren für den Medieneintritt hintereinander, d. h. in Reihe, angeordnet sind. Dabei können Entspannungszonen vorgesehen sein, in denen sich ein weiteres Förderelement wirksam anschließt.

Das vorgeschlagene Förderelement erlaubt es in vorteilhafter Weise, dass eine kontinuierliche Förderung eines gasförmigen, flüssigen oder festen Mediums in dosierter Weise erfolgen kann. Dabei wird eine produkttechnische Veränderung des zu fördernden bzw. zu dosierenden Mediums durch die vorgesehenen Medieneintritte (Injektoren) möglich.

Weiterhin wird der Förderweg bis hin zur angeschlossenen Anlage (Pyroformer) ständig von Kontaminationen freigehalten. Mehrere Schutzmedieneingänge (Injektoren) ermöglichen die Verwendung des Förderelements, d. h. des Dosierers, in explosionsgefährdeter Umgebung. Die Verarbeitung toxischer Substanzen ist genauso problemlos möglich wie ein gefahrfreier Anfahr- oder Abfahrbetrieb der angeschlossenen Anlage. Zur Prozessunterstützung bzw. auch zur Veranlassung erwünschter chemischer Reaktionen im Förderelement oder hinter demselben können die Gas- oder Medieneintritte (d. h. die Injektoren) auch zur Zuführung von Produktgasen oder Produktflüssigkeiten verwendet werden. In einer Pyrolyse- anläge können so z. B. bereits erzeugte Pyrolyseprodukte im prozessnahen Bereich der Schnecke zur Vermischung mit dem zu pyrolysierenden Gut verwendet werden, um die Umsetzungsrate der Einrichtung zu verbessern.

Sind die zwischen Gehäuse und Schnecke des Förderelements zugeführten Produkte ölartig, erfolgt außerdem eine Verbesserung der Abdichtung. Die ölartigen Substanzen dienen gleichzeitig der Schmierung der Schnecke, verbunden mit einer erhöhten Standzeit der Einrichtung. Diese Maßnahme begünstigt es, dass eine Erhöhung der Reibung zwischen dem Fördergut und dem Schneckenzylinder auftritt, wozu die genannten Ausnehmungen in der Schnecke und/oder im Schneckenzylinder (Gehäuse) sehr vorteilhaft wirken.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Förderelement erlaubt somit das Fördern des Guts von einer Eintrittsstelle zu einer Austrittsstelle, wobei es durch die vorgeschlagene Ausgestaltung möglich ist, die Stelle des Materialeintrags (Materialzugabe) und des Materialaustrags (Materialabgabe) gezielt druckmäßig voneinander zu trennen. Es können namentlich unterschiedliche Drücke in unterschiedlichen Bereichen des Förderelements, d. h. der Schnecke, aufrecht erhalten werden. Es kann im Zwischenraum zwischen Gehäusebohrung und Schnecke eine Trennzone bzw. Dichtzone hergestellt werden, die über die Zugabe eines Mediums über die Injektoren gesteuert werden kann. Der Differenzdruck zwischen verschiedenen axialen Positionen des Förderelements kann positiv vom Materiale intrag zum Materialaustrag oder auch umgekehrt sein. Somit kann besagter Differenzdruck in Abhängigkeit von den verfahrenstechnischen Wünschen im Gradienten und in der Größe vorgegeben werden. Einer Unterbrechung der Förderung des zu fördernden Guts - auch bei hohen Gegendrücken - ist durch die genannten Ausnehmungen in der Schnecke und/oder im Schneckenzylinder effizient entgegengewirkt. Die Dichtwirkung zwischen Schnecke und Schneckenzy linder wird insbesondere durch Einsatz der genannten Nuten bzw. Ausnehmungen in der Schnecke und/oder im Schneckenzylinder signifikant erhöht und so die Förderwirkung des Förderelements vor allem bei hohen Druckgradienten wesentlich verbessert. Vor allem wirkt dies einem Durchdrehen der Schnecke zwischen Fördergut und Schnecke bei hohen Gegendrücken entgegen, d. h. es ist ein sehr viel besserer Kraftschluss gegeben.

In der Zeichnung sind Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung eines pyrolytischen Prozesses in der Seitenansicht, wobei ein Förderelement zu pyrolysierendes Gut in einen Pyroformer fördert und wobei das Förderelement teilweise geschnitten dargestellt ist,

Fig. 2 in der Darstellung nach Fig. 1 eine alternative Ausgestaltung der

Vorrichtung,

Fig. 3 die Einzelheit„Z" gemäß Fig. 1 in einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 die Einzelheit„Z" gemäß Fig. 1 in einer zweiten Ausfuhrungsform der Erfindung, wobei nur die Schnecke dargestellt ist, Fig. 5 die Einzelheit„Z" gemäß Fig. 1 in einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei nur die Schnecke dargestellt ist,

Fig. 6 eine Schnecke des Förderelements gemäß einer zu den Figuren 1 und 2 alternativen zweiten Ausführungsform und

Fig. 7 eine Schnecke des Förderelements gemäß einer zu den Figuren 1 und 2 alternativen dritten Ausführungsform. In Fig. 1 ist eine Anlage dargestellt, die aus einem Förderelement 1 besteht, mit dem ein Gut gefördert und unter Druck gesetzt wird, bevor es einem nachgeordneten pyrolytischen Reaktor 16 (Pyroformer) zugeleitet wird. Im Reaktor 16 wird das Gut einem pyrolytischen Prozess unterzogen. Der gesamte Prozess erfolgt unter Erzeugung toxischer bzw. emissionsmäßig bedenklicher Stoffe, so dass sichergestellt sein muss, dass keine Stoffe aus dem Prozess in die Umgebung gelangen.

Das Förderelement 1 ist als SchneckenfÖrdereinheit ausgeführt. Demgemäß ist in einem rohrförmigen Gehäuse 4 mit einer zylindrischen Bohrung eine Schnecke 6 angeordnet, die axial ortsfest, aber drehbar im Gehäuse 4 angeordnet ist. Der Drehantrieb der Schnecke 6 erfolgt über einen Antrieb 5 (Motor-Getriebe-Kombination). Hierdurch kann Gut drucklos in einen Einfülltrichter 17 eingefüllt werden, der an einer Eintrittsstelle 2 des Förderelements 1 angeordnet ist. Die Förderung erfolgt bis zu einer Ausgabestelle 3, an der das nunmehr unter Druck gesetzte Gut dem Reaktor 16 zugeführt wird.

Die Schnecke 6 weist einen Grundkörper 13 auf, um den herum sich in bekannter Weise mindestens ein Schneckensteg 14 wendelartig erstreckt. Durch die Wahl des Durchmesserverhältnisses zwischen dem Kerndurchmesser d des Schneckengrundkörpers 13 und dem Außendurchmesser D des Schneckenstegs 14 ergibt sich die Förderwirkung und die Weise, in der das Gut unter Druck gesetzt wird.

Hieraus ergibt sich ein Einzugsbereich 7, in dem das Gut zunächst in axiale Richtung a gefördert wird. An den Einzugsbereich 7 schließt sich ein Verdichterbereich 8 an, in dem die Differenz zwischen Außendurchmesser D und Kerndurchmesser d abnimmt. In einem sich weiter anschließenden Dichtbereich 9 ergibt sich ein guter Abdichteffekt zwischen Schnecke 6 und Gehäuse 4, so dass das sich hinter dem Dichtbereich 9 befindliches Gut unter einen hohen Druck gesetzt werden kann.

Die Länge und der Verdichtungsgrad des Dichtbereichs 9 bestimmen den möglichen aufzubauenden (Gegen-)Druck hin zum Reaktor 16.

Im Bereich der Ausgabestelle 3 sind im Gehäuse 4 Stifte 18 angeordnet, die das komprimierte Gut aufbrechen, so dass es problemlos dem Reaktor 16 zugeführt werden kann. Die Stifte 18 sind also Bestandteil eines Zerkleinerungsbereichs.

Wesentlich ist, dass im Gehäuse 4 mindestens ein Injektor 10, 1 1 bzw. 12 angeordnet ist, mit dem ein unter Druck stehendes Medium in den Bereich zwischen Gehäuse 4 und Schnecke 6 eingeleitet werden kann. Bei diesem Medium kann es sich - wie oben bereits ausgeführt - um ein Schutzgas, z. B. Argon, handeln oder auch um ein Pyrolyse(zwischen)produkt, das dem Gut bereits im Förderelement zugegeben wird, um den gesamten Prozess zu verbessern. Die Injektoren 10, 1 1 , 12 durchsetzen die Wandung des Gehäuses 4 und können radial oder unter einem Winkel zur radialen Richtung angeordnet sein. Damit das Medium im Dichtbereich in das Gut besser eintreten kann, sind Maßnahmen getroffen, um den Druck an der axialen Stelle der Injektoren 10, 1 1 , 12 abzusenken. Hierzu ist im Ausführungsbeispiel zu sehen, dass Ringnuten 15 an den axialen Stellen der Injektoren 10, 1 1 , 12 in die Schnecke eingearbeitet sind. Der aufgrund der Nuten 15 stattfindende Druckabfall lässt das Medium verbessert eintreten.

Nicht näher dargestellt ist, dass im Gehäuse 4 an den axialen Positionen der Nuten 15 Reinigungsstifte befestigt sind, die sich radial von der inneren Gehäusewandung ins Innere des Gehäuses 4 und in die Nuten 15 hinein erstrecken. Die Reinigungsstifte können eine zylindrische Form aufweisen. Hierdurch wird sich gegebenenfalls in den Nuten 15 festsetzendes zu pyrolysierendes Material aufgelockert und so sichergestellt, dass die genannte Funktion der Nuten 15 erhalten bleibt. Fig. 1 zeigt eine waagrecht arbeitende Dosier- bzw. Fördervorrichtung.

In Fig. 2 ist eine Variante dargestellt, die auf eine senkrechte Konzeption abstellt. Der Aufbau ist prinzipiell gleich wie bei der Lösung gemäß Fig. 1. Möglich wäre es wegen der Schwerkraftwirkung hier, dass im Einzugsbereich 7 die wendeiförmige Struktur des Schneckenstegs 14 zurückgesetzt bzw. sogar teilweise ganz eliminiert ist. In jedem Falle wird das Gut auch hier vom Einfülltrichter 17 aus über den Verdichterbereich 8 in den Dichtbereich 9 gefördert und weiter zur Ausgabestelle 3. Die Länge und der Verdichtungs- grad des Dichtbereichs 9 bestimmen wiederum den erreichbaren (Gegen )Druck im Bereich der Ausgabestelle 3.

In Fig. 3 ist in einem Achsschnitt (die Schnittebene beinhaltet die Achse a der Schnecke 6) die Einzelheit„X" gemäß Fig. 1 zu sehen. Zunächst ist zu sehen, dass der Injektor 12 eine Bohrung im Gehäuse 4 umfasst, die sich radial nach innen durch den Schneckenzylinder erstreckt. Hier ist eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung skizziert, wonach im radial inneren Endbereich der Bohrung eine ringnutartige Ausnehmung im Gehäuse 4 angeordnet ist, die kreisförmig umläuft und eine geschlossene Ringnut bildet. Der Achsschnitt der Ringnut ist, wie zu sehen, V-förmig ausgestaltet; der Winkel der Wandung der Ringnut ist mit ß angegeben.

Die als Ringnut ausgebildete Nut 15 in der Schnecke 6 ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 im Achsschnitt mit einem rechteckförmigen Querschnitt versehen.

Im Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 4 ist alternativ hierzu eine Lösung gezeigt, bei der die Ringnut 15 im Achsschnitt V-förmig ausgebildet ist. Die Begrenzungswand 19 ist also unter einem Winkel α zur radialen Richtung angeordnet.

Bei der weiteren alternativen Lösung nach Fig. 5 ist wiederum eine im Nutgrund rechteckförmige Nut 15 vorgesehen, die allerdings zum radial äußeren Rand der Schnecke 6 über eine bogenförmige Abrundung verfugt. Hierdurch kann der Einflussbereich des Injektors 10, 1 1 , 12 bzw. die Injektion verbessert werden. In den Figuren 6 und 7 sind zwei Beispiele für Schnecken 6 gezeigt, die zu obigem Ausfuhrungsbeispiel alternativ ausgeführt sind.

Als Beispiel einer Verarbeitungsaufgabe sei folgendes erwähnt:

Als Gut kann im Förderelement 1 eine pelletartige Masse dosiert werden. Diese Masse wird durch die Schnecke 6 bis in den Dichtbereich 9 gefördert. Es sind drei Injektoren 10, 1 1 und 12 vorhanden, die in Förderrichtung a axial hintereinander angeordnet sind, allerdings in Umfangsrichtung um das Gehäuse 4 des Förderelements 1 herum versetzt.

Der erste Injektor 10 wird mit einem inerten Schutzgas in Form von Argon mit einem Druck von 3,5 bar beaufschlagt. Der zweite Injektor 1 1 wird ebenfalls mit einem inerten Schutzgas in Form von Argon mit einem Druck von 3,0 bar beaufschlagt. Über den dritten Injektor 12 wird ein Produktgas der Pyrolyse aus dem Reaktor 16 unter einem Druck von 1 ,5 bar zugeführt.

Der Prozessdruck beträgt 0,3 bar. Ca. 10 % des Schutzgaseintritts erfolgt über den ersten Injektor 10.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorgeschlagenen Vorrichtung kann eine druckdichte Ausschleusung von festen oder pastösen Produkten aus dem unter Druck stehenden Förderelement erreicht werden. Dabei werden zwei der erläuterten Förderelemente 1 hintereinander angeordnet und mit einem weiteren Substanzeintritt versehen. Im Bereich des Substanzeintrittes (d. h. zwischen den zwei Förderelementen 1) ist die Schneckenwelle stark verjüngt (d. h. die Differenz zwischen den Durchmessern D und d ist erhöht), so dass eine starke Entspannung des ausgeschleusten Produktes erfolgt. Damit kann die Ausschleusung gleichzeitig zum Ablöschen von hochreaktiven Medien mittels Wasser oder einem anderen Medium benutzt werden. Das zweite in Reihe geschaltete Förderelement 1 dient neben der Abdichtung auch zur Vermischung von Produktmedium und Löschmedium. Es wird gemäß der vorgeschlagenen Lösung möglich, pyrolytische Prozesse mit dem vorgeschlagenen Förderelement verbessert durchzuführen, bei denen eine sehr hohe Temperatur im zu verarbeitenden Gut erforderlich ist.

Dargestellt ist eine Einschneckenlösung, genauso möglich ist freilich auch eine Doppelschneckenlösung bei der Konzeption des vorgeschlagenen Förderelements.

Für pyrolytische Anwendungen ist es besonders wichtig, das zu verarbeitende Gut zumindest zeitweise unter Sauerstoffabschluss zu halten. Diese Anforderung kann mit der vorgeschlagenen Lösung problemlos erfüllt werden.

Bezugszeichenliste:

1 Förderelement

2 Eintrittsstelle

3 Ausgabestelle

4 Gehäuse

5 Antrieb

6 Schnecke

7 Einzugsbereich

8 Verdichterbereich

9 Dichtbereich

10 Injektor

1 1 Injektor

12 Injektor

13 Grundkörper

14 Schneckensteg

15 Nut (Ringnut)

16 pyrolytischer Reaktor (Pyroformer)

17 Einfulltrichter

18 Stift

19 Begrenzungswand a axiale Richtung / Achse

d Kerndurchmesser des Schneckengrundkörpers D Außendurchmesser des Schneckenstegs

Winkel

ß Winkel

Claims

Patentansprüche:

1. Förderelement (1) zum Fördern eines Guts von einer Eintrittsstelle (2) zu einer Ausgabestelle (3), wobei das Gut an der Eintrittsstelle (2) weitgehend drucklos zugeführt werden kann, wobei das Gut an der Austrittsstelle (3) unter einem vorgegebenen Druck gehalten werden kann, wobei das Förderelement ( 1 ) ein Gehäuse (4) und mindestens eine in diesem von einem Antrieb (5) um eine Achse (a) drehbar angeordnete Schnecke (6) aufweist und wobei die Schnecke (6) mindestens einen Einzugsbereich (7), mindestens einen sich in Richtung der Achse (a) anschließenden Verdichterbereich (8) und mindestens einen sich in Richtung der Achse (a) anschließenden Dichtbereich (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (4) mindestens ein Injektor (10, 1 1 , 12) angeordnet ist, mit dem ein unter Druck stehendes Medium in den Bereich zwischen Gehäuse (4) und Schnecke (6) eingeleitet werden kann.

2. Förderelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (6) axial ortsfest im Gehäuse (4) angeordnet ist.

Förderelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Injektor (10, 1 1 , 12) im Dichtbereich (9) der Schnecke (6) angeordnet ist.

Förderelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (6) einen Grundkörper (13) mit einem Kerndurchmesser (d) aufweist und dass die Schnecke (6) mindestens einen wendelförmig um den Grundkörper (13) umlaufenden Schneckensteg ( 14) mit einem Außendurchmesser (D) aufweist, wobei die Differenz zwischen Außendurchmesser (D) und Kerndurchmesser (d) im Einzugsbereich (7) größer ist als im Dichtbereich (9).

5. Förderelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Injektoren (10, 1 1 , 12), vorzugsweise drei Injektoren (10, 1 1 , 12), angeordnet sind, wobei diese in Richtung der Achse (a) und/oder in Umfangsrichtung des Gehäuses (4) versetzt angeordnet sind, wobei die Injektoren (10, 1 1 , 12) vorzugsweise in Umfangsrichtung des Gehäuses (4) äquidistant versetzt angeordnet sind.

Förderelement nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass im axialen Bereich des mindestens einen Injektors (10, 1 1 , 12) die Differenz zwischen dem Außendurchmesser (D) des Schneckenstegs (14) und dem Kerndurchmesser (d) des Grundkörpers (13) der Schnecke (6) gegenüber der Differenz im sonstigen Dichtbereich (9) vergrößert ist.

7. Förderelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im axialen Bereich des mindestens einen Injektors (10, 1 1 , 12) die Schnecke (6) mit mindestens einer sich radial nach innen erstreckenden Nut (15) versehen ist.

8. Förderelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (4) an der axialen Position der mindestens einen Nut (15) mindestens ein sich in die Nut (15) hinein erstreckender Reinigungsstift angeordnet ist.

9. Förderelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (15) in einer die Achse (a) der Schnecke (6) beinhaltenden Schnittebene eine rechteckige Form aufweist.

10. Förderelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut ( 15) in einer die Achse (a) der Schnecke (6) beinhaltenden Schnittebene im Nutgrund eine rechteckige Form aufweist, die auf das Gehäuse (4) hin sich bogenförmig verbreitert.

1 1. Förderelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (15) in einer die Achse (a) der Schnecke (6) beinhaltenden Schnittebene eine V-Form aufweist, die sich unter einem Winkel (et) auf das Gehäuse (4) hin öffnet, wobei der Winkel (a) zwischen seitlicher Begrenzungswand (19) der Nut und radialer Richtung vorzugsweise zwischen 10° und 60° liegt.

12. Förderelement nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) zumindest im Bereich des mindestens einen Injektors (10, 1 1 , 12) in seiner innenzylindrischen Oberfläche mit mindestens einer Ausnehmung versehen ist.

13. Förderelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung als in axiale Richtung (a) verlaufende Nut ausgebildet ist.

14. Förderelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung als umlaufende Ringnut ausgebildet ist.

15. Förderelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung als wendeiförmig verlaufende Nut ausgebildet ist.

16. Förderelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die wendeiförmig verlaufende Nut im selben Sinn wie der Schneckensteg ( 14) verläuft.

17. Förderelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die wendelfbrmig verlaufende Nut im Gegensinn zum Schneckensteg (14) verläuft.

18. Förderelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei wendelfbrmig verlaufende Nuten vorhanden sind, wobei mindestens eine im selben Sinn wie der Schneckensteg (14) und mindestens eine im Gegensinn zum Schneckensteg (14) verläuft.

19. Verfahren zur Durchfuhrung eines pyrolyti sehen Prozesses unter Verwendung eines Förderelement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem ein zu pyrolysierendes Gut an der Eintrittsstelle (2) des Förderelements (1 ) zugeführt, durch den Einzugsbereich (7) der Schnecke (6) gefördert, im Verdichterbereich (8) der Schnecke verdichtet und im Dichtbereich (9) der Schnecke (6) unter Druck gehalten wird und wobei das zu pyrolysierendes Gut unter Druck hinter dem Dichtbereich (9) einem pyrolytischen Reaktor (16) zugeführt wird, in dem das Gut dem pyrolytischen Prozess unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Förderns des Guts durch das Förderelement (1) über den mindestens einen Injektor (10, 1 1 , 12) ein unter Druck stehendes Medium in den Bereich zwischen Gehäuse (4) und Schnecke (6) eingeleitet wird, so dass insbesondere keine Emissionen von dem zu pyrolysierenden Gut aus dem Förderelement (1 ) austreten.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schutzgas, insbesondere Argon, über den mindestens einen Injektor (10, 1 1 , 12) zugeführt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein flüssiges oder pastöses Medium über den mindestens einen Injektor (10, 1 1 , 12) zugeführt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass ein aus dem pyrolytischen Reaktor (16) entnommenes Produktmedium des pyrolytischen Prozesses über den mindestens einen Injektor ( 10, 1 1 , 12) zugeführt wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Förderung von zu pyrolysierendem Gut von der Eintrittsstelle (2) zur Ausgabestelle (3) bei noch leerem oder weitgehend leerem Förderelement (1 ) zu pyrolysierendes Gut im Bereich der Ausgabestelle (3) dem Förderelement ( 1 ) zugeführt wird, die Schnecke (6) dabei entgegen der Förderrichtung von der Eintrittsstelle (2) zur Ausgabestelle (3) gedreht und das zugeführte zu pyrolysierende Gut zumindest bis in den Verdichterbereich (8) gefordert wird, wobei erst dann die Schnecke (6) in Förderrichtung von der Eintrittsstelle (2) zur Ausgabestelle (3) gedreht und über die Eintrittsstelle (2) zugeführtes zu pyrolysierendes Gut zur Ausgabestelle (3) gefordert wird. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (6) entgegen der Förderrichtung von der Eintrittsstelle (2) zur Ausgabestelle (3) gedreht und das zugeführte zu pyrolysierende Gut bis in den Einzugsbereich (7) gefordert wird.

Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Drehung der Schnecke (6) in Förderrichtung von der Eintrittsstelle (2) zur Ausgabestelle (3) die Schnecke angehalten wird, bis der Einzugsbereich (7) von der Eingabestelle (2) aus hinreichend mit zu pyrolysierendem Gut befullt ist.