Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifugiereinrichtung, insbesondere zum Reinigen von Hohlräume oder Sacklöcher aufweisendem Schüttgut oder dergleichen, mit einer Zentrifuge, welche mit einem Unterdrucksystem in Verbindung steht.
Die Reinigung von Schüttgut, insbesondere von Schüttgut, welches Hohlräume oder Sacklöcher aufweist, mit Lösungsmitteln stellt ein besonderes Problem dar, weil die Hohlräume von dem Lösungsmittel entweder nicht erreicht oder, falls dies nicht der Fall ist, das Lösungsmittel nur schwer aus den Hohlräumen wieder entfernt werden kann. In vielen Fällen wurde Schüttgut mit Sacklöchern mit Hilfe von Fluor-Chlorkohlenwasserstoffen, sogenannten Freonen, gereinigt. Freone haben den Vorteil, dass diese nur eine geringe Oberflächenspannung aufweisen und daher wesentlich leichter in Sacklöcher eindringen können als z.B. Wasser, welches eine relativ hohe Oberflächenspannung aufweist. Ein weiterer Vorteil der Freone ist, dass sich diese aufgrund ihres niedrigen Siedepunktes auch relativ leicht vom Schüttgut entfernen lassen.
Weil die Verwendung von Freonen durch gesetzgeberische Massnahmen jedoch stark eingeschränkt oder bereits verboten worden ist, müssen alternative Reinigungsmethoden eingesetzt werden. Abgesehen von den vorgenannten Problemen, gibt es auch Fälle, in welchen empfindliche Produkte durch eine Ultraschallreinigung beschädigt würden, sodass für solche Produkte eine schonendere Reinigungsmethode anzuwenden ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reinigung von Schüttgut oder anderen Produkten, insbesondere von solchen mit Hohlräumen oder Sacklöchern, zur Verfügung zu stellen, welches schonend, effizient, schnell und vor allem umweltfreundlich ist.
Erfindungsgemäss wird dies durch eine Vorrichtung erreicht, bei welcher wenigstens zwei jeweils ein Lösungsmittel oder ein Lösungsmittelgemisch aufnehmende Behälter vorgesehen sind, welche über mit Ventilen versehene Leitungen mit der Zentrifuge in Verbindung stehen, dass Fördermittel und/oder Leitungen vorgesehen sind, um das Lösungsmittel oder das Lösungsmittelgemisch von der Zentrifuge in die Behälter zurückzuleiten oder zu entfernen, und dass wenigstens ein Behälter eine Anschlussstelle zur Zuführung von frischem Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch aufweist. Diese Vorrichtung hat den Vorteil, dass das zu reinigende Schüttgut auch durch ein Lösungsmittel mit einer hohen Oberflächenspannung, wie z.B. Wasser, gereinigt werden kann, weil durch ein vorgängiges Evakuieren der das Schüttgut enthaltenden Zentrifuge das Lösungsmittel auch in Hohlräume und Sacklöcher eindringt.
Eine Agitation des Schüttgutes kann sodann durch kurzzeitiges Inbetriebsetzen der Zentrifuge erreicht werden. Weiter kann durch die Zentrifugalkraft das eingesetzte Lösungsmittel anschliessend auch aus kleinen Hohlräumen grösstenteils wieder herausgeschleudert werden. Durch die gleichzeitige oder nachfolgende Evakuierung der Zentrifuge kann das Schüttgut sodann rasch getrocknet werden. Die Verwendung von wenigstens zwei Lösungsmittelbehältern hat den Vorteil, dass dasselbe Lösungsmittel mehrfach verwendet werden kann. Frisches Lösungsmittel, welches einmal gebraucht wurde, kann in einen Behälter rezykliert und bei der Reinigung der nächsten Charge wieder eingesetzt werden. Dadurch kann die Menge an Lösungsmittel oder Wasser gering gehalten werden.
Ausserdem kann der Verdünnungseffekt durch mehrfaches Spülen voll ausgeschöpft werden, sodass das Schüttgut von den anhaftenden Verunreinigungen praktisch vollständig befreit werden kann.
Zweckmässigerweise ist eine Mikroprozessorsteuerung zur Steuerung und/oder Überwachung der Ventile, der Sensoren und des Vakuumerzeugers vorgesehen. Die Verwendung einer Mikroprozessorsteuerung ermöglicht die automatische oder halbautomatische Reinigung des Schüttgutes.
Vorteilhaft besitzt die Zentrifuge einen lösungsmitteldurchlässigen, im Querschnitt ungefähr parabelförmigen Korb zur Aufnahme des Schüttgutes, welcher drehfest mit einer Welle der Zentrifuge verbunden ist. Der im Wesentlichen parabelförmige Korb hat den Vorteil, dass das Schüttgut beim Zentrifugieren nach aussen resp. oben wandert und bei dieser Gelegenheit das im Schüttgut gestaute Lösungsmittel fast vollständig abgibt. Das Schüttgut verteilt sich beim Zentrifugieren an den Seitenwänden des Korbes, sodass die Wände schlussendlich von einer fast gleich dicken Lage des Schüttgutes bedeckt sind. Vorteilhaft ist die Welle durch wenigstens zwei in Abstand voneinander angeordnete Lager gelagert, welche mit der Zentrifuge verbunden sind. Dadurch können hohe Drehzahlen bis zu 2000 Umdrehungen pro Minute realisiert werden, auch wenn kleinere Unwuchten vorhanden sind.
Vorzugsweise werden beim Trockenschleudern Drehzahlen zwischen 800 und 1200 Umdrehungen pro Minute eingestellt. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Welle an einem Ende in lösbarem Eingriff mit dem Lager. Dies hat den Vorteil, dass der Korb gut zugänglich ist und mühelos von oben be- bzw. entladen werden kann.
Zweckmässigerweise ist eine Dasiereinrichtung zur Zudosierung eines Reinigungsmittels zum Lösungsmittel vorgesehen. Durch das Reinigungsmittel kann z.B. die Oberflächenspannung des Wassers herabgesetzt werden und/oder stark verschmutztes Schüttgut in einer ersten Reinigungsstufe von hartnäckigem Schmutz befreit werden. Es ist weiter zweckmässig, wenn die Behälter und die Zentrifuge Füllstandsanzeigemittel mit wenigstens oberen und unteren, einstellbaren Schaltpunkten aufweisen, welche mit der Mikroprozessorsteuerung in Verbindung stehen. Dadurch kann immer die gleiche Menge Lösungsmittel zudosiert werden. Die Füllstandsanzeigemittel können jedoch auch z.B. durch Durchflussmessgeräte ersetzt werden. Vorteilhaft weist die Zentrifuge eine Druckmessröhre mit Grenzwertschaltern auf, welche mit der Mikroprozessorsteuerung in Verbindung steht.
Die Druckanzeige kann mittels den einstellbaren Schaltpunkten für die Ablaufsteuerung verwendet werden, indem bestimmte Ventile erst dann geöffnet oder geschlossen werden können, wenn ein bestimmter Druckwert erreicht ist. Die Füllstandsanzeigen und die Druckmessröhre besitzen vorteilhaft wenigstens obere und untere, ein stellbare Schaltkontakte, welche dem Mikroprozessor oder Computer als Logiksignale zugeführt werden können. Es ist weiter denkbar, in der Zentrifuge oder in den einzelnen Behältern eine Heizung vorzusehen, um das Lösungsmittel oder Wasser auf eine bestimmte Temperatur aufzuwärmen. Wasser wird z.B. vorzugsweise auf 40 bis 80 DEG C, vorzugsweise 60 DEG C, erwärmt. Dadurch kann ein allzu starkes Abkühlen des Schüttgutes beim Vakuumtrocknen verhindert werden.
Als besonders vorteilhaft hat sich der Einsatz von wenigstens vier Lösungsmittelbehältern gezeigt. Solch eine Anlage ist vielseitig einsetzbar. Ausserdem kann der Verbrauch an Lösungsmittel sehr gering gehalten werden. Falls erforderlich kann bei hohen Reinigungsanforderungen der Reinigungsprozess für dieselbe Charge mehrfach angewandt werden. Vorteilhaft ist das Lösungsmittel natürliches, entionisiertes oder destilliertes Wasser.
Erfindungsgemäss wird auch ein Verfahren zur Reinigung von Hohlräume oder Sacklöcher aufweisendem Schüttgut mittels Vakuum-Zentrifugierung zur Verfügung gestellt, bei welchem das Schüttgut mit einem Lösungsmittel oder einem Lösungsmittelgemisch in einem mehrere Zyklen umfassenden Reinigungsprozess gespült, evakuiert und zentrifugiert wird, wobei das Lösungsmittel eines bestimmten Zyklus jeweils im Reinigungsprozess der nächsten Charge im nächstniedrigeren Zyklus eingesetzt und das Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch des niedrigsten Reinigungszyklus aus dem Kreislauf entfernt wird, dass in einem Zyklus die Zentrifuge mit dem Schüttgut jeweils evakuiert und das Lösungsmittel oder das Lösungsmittelgemisch anschliessend in die Zentrifuge eingelassen wird, bis das Schüttgut mit Lösungsmittel bedeckt ist,
dass das Lösungsmittel anschliessend aus der Zentrifuge abgelassen und in einem Behälter zwischengelagert wird, dass die Zentrifuge sodann in Betrieb gesetzt und evakuiert wird, wobei das Evakuieren gleichzeitig, vor oder nach dem Inbetriebsetzen der Zentrifuge erfolgen kann, und dass möglicherweise in der Zentrifuge angesammeltes Restwasser ebenfalls abgelassen und in einen der vorgenannten Behälter geleitet wird. Dies ist ein besonders umweltfreundliches Reinigungsverfahren, bei welchem auch Wasser, welches eine hohe Oberflächenspannung aufweist, verwendet werden kann. Durch das vorgängige Evakuieren der das Schüttgut enthaltenen Zentrifuge wird erreicht, dass beim anschliessenden Fluten der Zentrifuge mit Lösungsmittel, das Wasser in alle Hohlräume und Sacklöcher eindringen kann.
Der applizierte Unterdruck sorgt zusammen mit dem Zentrifugieren aber auch für ein rasches Trocknen des Schüttgutes. Weil bereits durch das Zentrifugieren das meiste Wasser aus dem Schüttgut herausgeschleudert wird, wird für das abschliessende Trocknen durch Unterdruck nur noch kurze Zeit benötigt. Es versteht sich von selbst, dass durch erwärmtes Wasser der Reinigungseffekt verstärkt und die Trocknungszeit herabgesetzt werden kann.
Vorteilhaft wird dem Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch wenigstens des niedrigsten Zyklus jeweils ein Reinigungsmittel zudosiert. Unter dem niedrigsten Reinigungszyklus ist jeweils der erste Zyklus eines Reinigungsprozesses zu verstehen. Im niedrigsten oder ersten Reinigungszyklus ist das eingesetzte Lösungsmittel oder Wasser in der Regel bereits für die Reinigung wenigstens einer anderen Charge bereits verwendet worden, sodass es teilweise verschmutzt ist. Durch den Zusatz von Reinigungsmitteln können auch stark verschmutzte Teile gereinigt werden. Als Reinigungszusatz eignen sich bekannte oberflächenaktive Substanzen wie Tenside, Detergenzien etc. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von RBS< TM > gezeigt, welches biologisch abbaubar ist und nur in geringen Konzentrationen zugesetzt werden braucht (erhältlich bei Fluka Chemie AG, Buchs SG).
Zur Erzielung eines guten Reinigungseffekts kann das Schüttgut bereits vor dem Ablassen des Lösungsmittels kurzzeitig zentrifugiert werden, wobei die Drehzahl der Zentrifuge in der Regel kleiner als beim Trockenschleudern ist. Durch die Verwirbelung des Schüttgutes im Lösungsmittel wird das Schüttgut quasi wie in einer Waschmaschine gereinigt. Im Unterschied zu herkömmlichen Verfahren kann daher beim vorliegenden Verfahren auf Sprühdüsen oder auf das Einleiten von Luft in das Lösungsmittel verzichtet werden, da eine ausreichende Agitation des Schüttgutes durch Inbetriebsetzen der Zentrifuge erreicht werden kann. Zur Verbesserung der Agitation kann die Drehrichtung der Zentrifuge in kurzen zeitlichen Abständen gewechselt werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Reinigungsvorrichtung,
Fig. 2 einen Teil-Querschnitt durch eine Zentrifuge, teilweise in Seitenansicht.
Die Reinigungsvorrichtung gemäss Fig.1 besitzt im Wesentlichen eine Zentrifuge 11, eine an die Zentrifuge angeschlossene Unterdruckquelle 13 und mehrere Behälter 15, 17, 19, 21 für Lösungsmittel, welche über Leitungen 25 mit der Zentrifuge 11 in Verbindung stehen. Eine Dosiereinrichtung 23 mit einem Vorratsbehälter 24, einer Förderpumpe 27, einem Dosierventil 29 und einem Absperrventil 31 ist an die Leitungen 25 angeschlossen, sodass ein Reinigungsmittel einem oder mehreren Behältern 15, 17, 19, 21 zudosiert werden kann. Die einzelnen Behälter 15, 17, 19, 21 sind jeweils durch Absperrventile 33 bis 39 voneinander, respektive von der Zentrifuge 11 getrennt, sodass Lösungsmittel jeweils aus einem der Behälter 15, 17, 19, 21 in die Zentrifuge 11 geleitet werden kann.
Eine Leitung 40, welche durch ein Ventil 42 abgesperrt werden kann, erlaubt die Zuführung von frischem Lösungsmittel in wenigstens einen der Behälter 15, 17, 19, 21. Zur Rückführung des Lösungsmittels von der Zentrifuge 11 in einen der Behälter 15, 17, 19, 21 sind weitere Leitungen 25 und Förderpumpen 41, 43 vorgesehen. Die Pumpen 41, 43 sind über eine Leitung 45 mit einem Absperrventil 47 an die Zentrifuge 11 angeschlossen. Die Pumpen 41, 43 fördern das Lösungsmittel in die Leitungen 25, resp. Behälter 15, 17, 19, 21. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurden 2 Pumpen 41, 43 vorgesehen, um die Verschmutzung der Leitungen 25 mit Reinigungs mittel auf ein möglichst kleines Leitungsteilstück begrenzen zu können.
An der Zentrifuge 11 ist weiter eine mit einem Absperrventil 49 versehene Leitung 51 angeschlossen, welche die Entfernung von z.B. stark verschmutztem Lösungsmittel aus der Reinigungsvorrichtung ermöglicht. Ein Drucksensor 55 erlaubt es, den Druck in der Zentrifuge 11 zu messen, welche über ein Belüftungsventil 53 mit der Umgebung in Verbindung steht. Die Pumpe 13 kann durch ein Absperrventil 57 von der Zentrifuge 11 getrennt werden.
In den Leitungen 25 sind Filter 59 eingebaut, um eine Beschädigung der Pumpen 41, 43 durch Partikel zu vermeiden. Rückschlagventile 61 verhindern ein Rückströmen des Lösungsmittels, wenn nur eine der Pumpen 41, 43 in Betrieb ist. Die Behälter 15, 17, 19, 21 und die Zentrifuge besitzen Füllstandsanzeigemittel 63. Durch diese Mittel 63 kann jeweils ein oberes und ein unteres Füllstandsniveau detektiert und z.B. als Logiksignal einer Mikroprozessorsteuerung zugeführt werden. Die Behälter 15, 17, 19, 21, 24 sowie die Zentrifuge 11 lassen sich daher automatisch bis zu einem bestimmten Niveau füllen.
Die Fig. 2 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform einer eine vakuumdicht verschliessbare Kammer und einen drehbaren Korb 67 aufweisenden Zentrifuge 11. Der Korb 67 der Zentrifuge ist mit einer senkrechten Welle 69 drehfest verbunden, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel über eine am Boden 73 der Zentrifuge 11 angeordnete Magnetkupplung 71 angetrieben ist. Der Boden 73 ist aus diesem Grund aus einem nicht magnetisierbaren Material, z.B. Aluminium, gefertigt, welcher im Bereich der Magnete 75 zweckmässigerweise verjüngt ist. Dadurch wird das Magnetfeld durch den Boden 73 nur wenig abgeschwächt. Die Magnetkupplung 71 hat den Vorteil, dass keine Durchführung durch den Boden 73 nötig ist und somit kein Risiko von Leckagen besteht.
Der Korb 67 ist vorteilhaft im Querschnitt ungefähr parabelförmig, wobei der Bodenbereich etwas gestreckt sein kann. Der Korb 67 besitzt mehrere, z.B. 12 Arme 75, die am oberen Ende durch einen Ring 77 verbunden sind. Grobes Schüttgut kann damit direkt in den Korb 67 gegeben werden. Bei der Reinigung von feinerem Schüttgut, wie z.B. kleinen Kölbchen, wird zuerst ein Netz in den Korb 67 eingelegt. Der Korb 67 kann aber auch durch einen Rahmen mit mehreren schwenkbar an diesem angeordneten kleineren Körbchen ersetzt sein. Damit der Korb 67 auch hohe Drehzahlen aushält, d.h. nicht zu schwingen anfängt, ist ein an die Welle 69 steckbarer Aufsatz 79 vorgesehen, welcher auf einem Absatz 87 der Welle 69 aufliegt und von unten her mit einem Siebnetz bespannt ist. Das Netz verhindert, dass das Schüttgut beim Zentrifugieren bei hohen Drehzahlen aus dem Korb austreten kann.
Der Aufsatz 79 besitzt einen Bördelrand 81, welcher aussen am Ring 77 anliegt. Um den Aufsatz 79 an der Welle 69 zu fixieren, weist dieser in der Mitte eine Hinterschneidung 83 auf, in welche ein mit der Welle 69 fest verbundener Stift 85 ähnlich einem Bajonettverschluss eingedreht werden kann. Dadurch ist der Aufsatz 79 in Achsrichtung fixiert.
Zur Erhöhung der Stabilität kann auch am oberen Ende der Welle 69 ein Lager 89 vorgesehen sein. Damit der Korb 67 unbehindert von oben be- und entladen werden kann, ist das Lager 89 vorteilhaft in lösbarem Eingriff mit der Welle 69. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Lager 89 in einen Deckel 91 integriert, welcher auf die Zentrifuge gelegt werden kann. Es ist auch denkbar, dass der Deckel 91 schwenkbar an der Zentrifuge 11 angeordnet ist, sodass das Lager beim Schliessen des Deckels 91 in Eingriff mit der Welle 69 kommt.
Der Deckel 91 besitzt einen abgesetzten Rand 93, welcher an den Seitenwänden 95 der Zentrifuge 11 anliegt und dadurch zentriert wird. Der Deckel 91 kann jedoch ebenso gut mit Zentrierstiften in seiner Lage fixiert werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht der Deckel 91 aus einem übers Kreuz verstrebten Ring (nicht dargestellt). Ein zweiter schwenkbarer Deckel 97, z.B. aus Plexiglas, verschliesst die Zentrifuge 11. Dadurch lässt sich der Reinigungsprozess von aussen beobachten. An der Peripherie des Deckels 91 sowie am oberen Rand der Seitenwänden 95 sind Nuten 99, 103 eingearbeitet, in welche O-Ringe 101, 105 eingelegt sind. Durch Erzeugen eines Unterdrucks in der Zentrifuge 11 wird dieselbe selbsttätig gasdicht verschlossen.
Der Korb 67 ist im Bodenbereich auf einem mit der Welle 69 min der Magnetkupplung 71 fest verbundenen Mitnehmerblock 107 mittels Schrauben 111 festgeschraubt. Der Mitnehmerblock 107 ist durch einen Mitnehmerstift 109 drehfest mit der Welle 69 min verbunden. Die Wellen 69 und 69 min sind durch einen Gewindestift 108 miteinander verbunden, wobei die im Durchmesser etwas dickere Welle 69 den Korb 67 gleichzeitig festklemmt. Die Welle 69 min greift mit ihrem Ende in eine Bohrung der Welle 69 ein, sodass eine präzise und stabile Verbindung der beiden Wellen 69., 69 min gebildet ist.
An der Seite der Zentrifuge 11 ist eine Füllstandsanzeige 63 vorgesehen, welche im Wesentlichen aus einer By-pass-Leitung besteht. In dieser Leitung befindet sich ein ein magnetisches Material enthaltender Schwimmer (nicht dargestellt), welcher mit einem oder mehreren an der Leitung verschiebbar angeordneten Sensoren zusammenwirken kann (nicht dargestellt). Im Boden 73 der Zentrifuge befinden sich mehrere Abflussstutzen 115, 115 min , welche für einen raschen Abfluss des Lösungsmittels sorgen.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Zentrifugiereinrichtung ist zusammengefasst derart, dass während eines Reinigungsprozesses einer Charge das Lösungsmittel oder Wasser von einem bestimmten Behälter über die Zentrifuge 11 jeweils in einen anderen Behälter weitergeleitet wird, wobei das Lösungsmittel in der Regel jeweils alle Behälter durchläuft. Dies bedeutet mit Bezug auf Fig. 1 z.B., dass das Lösungsmittel aus dem Behälter 21, welchem auch noch Reinigungszusätze begemischt sein können, zur Vorreinigung der verschmutzten Produkte in Zentrifuge 11 geleitet und dann in einen Auffangbehälter abgelassen wird. Im nächsten Reinigungszyklus wird das Lösungsmittel oder Wasser aus dem Behälter 15 in die Zentrifuge 11 gespiesen und dann in den Behälter 21 geleitet. Beim letzteren Schritt können dem Lösungsmittel noch Reinigungszusätze beigemischt werden.
Beim darauffolgenden Zyklus wird der Inhalt des Behälters 17 für die Reinigung verwendet und dann in den Behälter 15 zurückgeleitet. Analog wird der Inhalt des Behälters 19 nach der Reinigung in den Behälter 17 geleitet. Der Behälter 19, resp. der Behälter, welcher das frische Lösungsmittel oder Wasser enthält, wird am Ende eines Reinigungsprozesses durch reines Lösungsmittel oder Wasser aufgefüllt.
Die einzelnen Reinigungsschritte laufen im Detail wie folgt ab: Nachdem das zu reinigende Schüttgut in die Zentrifuge 11 gebracht worden ist, wird der Unterdruckerzeuger 13 eingeschaltet und das Ventil 57 geöffnet (Ventile 39, 53, 47, 49 geschlossen). Sobald ein bestimmter Unterdruck erreicht ist, wird das Ventil 57 geschlossen und die Ventile 39 und 33 geöffnet. Lösungsmittel aus dem Behälter 21 strömt in die Zentrifuge 11. Sobald ein bestimmtes Flüssigkeitsniveau in der Zentrifuge 11 erreicht ist (Schaltpunkt der Füllstandsanzeige), werden die Ventile 39, 33 geschlossen. Zur Reinigung von stark verschmutztem Schüttgut kann die Zentrifuge 11 bereits zu diesem Zeitpunkt für eine bestimmte Zeit eingeschaltet werden. Durch die Verwirbelung des Schüttgutes und dem Aneinanderschleifen desselben kann der Reinigungseffekt wesentlich verbessert werden.
Zur Verbesserung des Reinigungseffektes kann das Lösungsmittel noch erwärmt sein. Anschliessend wird das Ventil 53 solange geöffnet, bis in der Zentrifuge 11 Umgebungsdruck herrscht. Danach wird das Ventil 49 geöffnet und das verschmutzte Reinigungsmittel fliesst ab (z.B. in den Abwasserkanal). Anschliessend werden die Ventile 53, 49 wieder geschlossen, das Ventil 57 geöffnet und die Zentrifuge 11 auf einen bestimmten Unterdruck evakuiert. Sobald ein bestimmter Schaltpunkt der Druckmessröhre erreicht ist, wird die Zentrifuge 11 eingeschaltet. Durch die Zentrifugalkraft wird das Lösungsmittel aus den Hohlräumen und Sacklöchern geschleudert. Durch den herrschenden Unterdruck wird das Schüttgut auch dort getrocknet, wo z.B. durch eine ungünstige Orientierung eines Teils des Schüttgutes ein Herausschleudern des Lösungsmittels verhindert wird.
Dieser Vorgang dauert üblicherweise zwischen 30 Sekunden und 3 Minuten. Das Ende des Trockenvorganges kann durch einen starken Druckabfall festgestellt werden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass Produkte, welche in einer bestimmten Orientierung in der Zentrifuge angeordnet werden können, durch das Zentrifugieren praktisch vollständig getrocknet werden können. Dies ist z.B. der Fall bei in schwenkbaren Körben angeordneten, kleinen Röhrchen oder Kölbchen, welche nur eine \ffnung besitzen. Diese werden mit der \ffnung nach unten in die Körbe gestellt, sodass beim Zentrifugieren das Wasser oder Lösungsmittel praktisch vollständig weggeschleudert wird.
Das durch den oben beschriebenen Ablauf in der Zentrifuge eventuell angesammelte Restwasser, welches nicht verdampft wurde, wird nach dem Belüften der Zentrifuge 11 ebenfalls abgelassen und aus der Zentrifugiereinrichtung entfernt. Die oben beschriebenen Schritte definieren den 1. oder niedrigsten Reinigungszyklus. Danach wird der ganze Vorgang wiederholt, jedoch mit dem Unterschied, dass Lösungsmittel aus dem nächstfolgenden Behälter 15, 17 oder 19 verwendet wird. Das aus der Zentrifuge 11 abfliessende Lösungsmittel des 2. Reinigungszyklus wird dann in den Behälter 21 geleitet. Diesem Lösungsmittel, welches zur Reinigung der nächsten Charge Schüttgut eingesetzt wird, kann mittels der Dosiereinrichtung 23 noch ein Reinigungsmittel zudosiert werden.
Im 3. Reinigungszyklus wird Lösungsmittel aus dem nächstfolgenden Behälter eingesetzt, welcher das Lösungsmittel enthält, das bei der Reinigung der vorangehenden Charge im 4. Reinigungszyklus verwendet wurde, usw. Durch das beschriebene Vorgehen kann das Lösungsmittel mehrfach verwendet werden, indem das Lösungsmittel jeweils zur Reinigung von zunehmend verschmutzten Produkten eingesetzt wird. Frisch zugeführtes Lösungsmittel wird also in einen der Behälter n 15, 17 oder 19 geleitet und wandert dann nach jedem Reinigungszyklus in den nächstfolgenden Behälter, sodass der Verschmutzungsgrad des Lösungsmittel von Zyklus zu Zyklus zunimmt, respektive das Schüttgut jeweils mit zunehmend reinerem Lösungsmittel gespült wird. Durch dieses kaskadenartige Verfahren wird eine rasche und sehr effiziente Reinigung von Hohlräumen aufweisendem Schüttgut erreicht.
Zur Steuerung des Reinigungsverfahrens hat sich eine Mikroprozessorsteuerung als zweckmässig erwiesen. Diese steuert die verschiedenen Ventile, die Pumpen und die Zentrifuge. Ausserdem können Zustände oder Schaltpunkte des Drucksensors, der Füllstandsanzeigemittel oder Temperatursensoren abgefragt werden. Diese können für eine effiziente Steuerung des Verfahrens verwendet werden. Spricht z.B. der untere Schaltpunkt einer Füllstandsanzeige an, so werden automatisch die entsprechenden Ventile geöffnet, um eine weitere Menge Lösungsmittel dem entsprechenden Behälter zuzudosieren.
Falls anstelle von Wasser biologisch nicht abbaubare Lösungs- oder Reinigungsmittel eingesetzt werden müssen, die bestimmten Entsorgungsvorschriften unterliegen, wird die über die Ventile 53, 49 abgelassene Flüssigkeit aus der Zentrifuge 11 nicht in den Abwasserkanal geleitet, sondern einer Lösungs- oder Reinigungsmittel-Aufbereitungsanlage zugeführt. Diese kann das Gemisch z.B. durch fraktionierte (Vakuum-)Destillation wieder in die einzelnen Komponenten zurückführen, damit diese wiederverwendet oder gezielt entsorgt werden können. Bei empfindlichen metallischen Teilen kann das Fluten der Zentrifuge auch mit Inertgas, z.B. Stickstoff oder Argon, erfolgen.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich besonders für die Reinigung von Schüttgut mittels Wasser durch Unterdruck und Zentrifugieren. Es zeichnet sich durch einen geringen Wasserverbrauch und einen guten Reinigungseffekt aus. Das Verfahren kann automatisch ablaufen.
The present invention relates to a centrifugation device, in particular for cleaning bulk material or the like having voids or blind holes, with a centrifuge which is connected to a vacuum system.
The cleaning of bulk goods, in particular bulk goods which have cavities or blind holes, with solvents is a particular problem because the cavities either do not reach the solvent or, if this is not the case, the solvent is difficult to remove from the cavities can be. In many cases, bulk goods with blind holes were cleaned with the help of fluorine-chlorinated hydrocarbons, so-called freons. Freons have the advantage that they only have a low surface tension and can therefore penetrate blind holes much more easily than e.g. Water that has a relatively high surface tension. Another advantage of the freons is that due to their low boiling point, they can also be removed from the bulk material relatively easily.
However, because the use of freons has been severely restricted or has already been prohibited by legislative measures, alternative cleaning methods must be used. In addition to the aforementioned problems, there are also cases in which sensitive products would be damaged by ultrasonic cleaning, so that a gentler cleaning method should be used for such products.
It is therefore an object of the present invention to provide a device and a method for cleaning bulk goods or other products, in particular those with cavities or blind holes, which is gentle, efficient, fast and above all environmentally friendly.
According to the invention, this is achieved by means of a device in which at least two containers, each holding a solvent or a solvent mixture, are provided, which are connected to the centrifuge via lines provided with valves, that conveying means and / or lines are provided to convey the solvent or To return or remove solvent mixture from the centrifuge into the container, and that at least one container has a connection point for supplying fresh solvent or solvent mixture. This device has the advantage that the bulk material to be cleaned can also be cleaned by a solvent with a high surface tension, e.g. Water, can be cleaned, because by previously evacuating the centrifuge containing the bulk material, the solvent also penetrates into cavities and blind holes.
Agitation of the bulk material can then be achieved by briefly starting up the centrifuge. Furthermore, the centrifugal force can then be used to throw most of the solvent out of small cavities. The bulk material can then be quickly dried by the simultaneous or subsequent evacuation of the centrifuge. The use of at least two solvent containers has the advantage that the same solvent can be used several times. Fresh solvent that has been used once can be recycled into a container and used again when cleaning the next batch. As a result, the amount of solvent or water can be kept low.
In addition, the dilution effect can be fully exploited by multiple rinsing, so that the bulk material can be practically completely freed of the adhering impurities.
A microprocessor control is expediently provided for controlling and / or monitoring the valves, the sensors and the vacuum generator. The use of a microprocessor control enables the automatic or semi-automatic cleaning of the bulk material.
The centrifuge advantageously has a solvent-permeable basket, approximately parabolic in cross-section, for receiving the bulk material, which is rotatably connected to a shaft of the centrifuge. The essentially parabolic basket has the advantage that the bulk material resp. migrates above and on this occasion releases almost completely the solvent stowed in the bulk material. The bulk material is distributed on the side walls of the basket during centrifugation, so that the walls are ultimately covered by an almost equally thick layer of the bulk material. The shaft is advantageously supported by at least two spaced-apart bearings which are connected to the centrifuge. This enables high speeds of up to 2000 revolutions per minute to be achieved, even if there are minor imbalances.
Speeds are preferably set between 800 and 1200 revolutions per minute during the dry spin. In an advantageous embodiment, the shaft is in releasable engagement with the bearing at one end. This has the advantage that the basket is easily accessible and can be easily loaded or unloaded from above.
A dosing device is expediently provided for metering a cleaning agent into the solvent. The cleaning agent can e.g. the surface tension of the water is reduced and / or heavily soiled bulk goods are freed from stubborn dirt in a first cleaning stage. It is furthermore expedient if the containers and the centrifuge have level indicators with at least upper and lower, adjustable switching points which are connected to the microprocessor control. This means that the same amount of solvent can always be added. However, the level indicator means can also e.g. be replaced by flowmeters. The centrifuge advantageously has a pressure measuring tube with limit switches which is connected to the microprocessor control.
The pressure display can be used for the sequence control by means of the adjustable switching points, in that certain valves can only be opened or closed when a certain pressure value has been reached. The level indicators and the pressure measuring tube advantageously have at least upper and lower, adjustable switch contacts which can be supplied to the microprocessor or computer as logic signals. It is also conceivable to provide a heater in the centrifuge or in the individual containers in order to heat the solvent or water to a certain temperature. Water is e.g. preferably heated to 40 to 80 ° C., preferably 60 ° C. This prevents excessive cooling of the bulk material during vacuum drying.
The use of at least four solvent containers has proven to be particularly advantageous. Such a system is very versatile. In addition, the consumption of solvents can be kept very low. If necessary, the cleaning process can be used several times for the same batch if cleaning requirements are high. The solvent is advantageously natural, deionized or distilled water.
According to the invention, a method for cleaning voids or blind holes in bulk material by means of vacuum centrifugation is provided, in which the bulk material is rinsed, evacuated and centrifuged with a solvent or a solvent mixture in a cleaning process comprising several cycles, the solvent being of a certain cycle used in the cleaning process of the next batch in the next lower cycle and the solvent or solvent mixture of the lowest cleaning cycle is removed from the circuit, that in one cycle the centrifuge with the bulk material is evacuated and the solvent or solvent mixture is then let into the centrifuge until that Bulk material is covered with solvent,
that the solvent is then drained from the centrifuge and temporarily stored in a container, that the centrifuge is then put into operation and evacuated, whereby the evacuation can take place simultaneously, before or after the centrifuge is started up, and that any residual water possibly accumulated in the centrifuge also drained and passed into one of the aforementioned containers. This is a particularly environmentally friendly cleaning method, in which water with a high surface tension can also be used. The previous evacuation of the centrifuge containing the bulk material ensures that when the centrifuge is subsequently flooded with solvent, the water can penetrate into all cavities and blind holes.
The applied vacuum together with the centrifugation also ensures that the bulk material dries quickly. Because most of the water is thrown out of the bulk material by centrifugation, only a short time is required for the final drying due to negative pressure. It goes without saying that heated water increases the cleaning effect and reduces the drying time.
A cleaning agent is advantageously metered into the solvent or solvent mixture of at least the lowest cycle. The lowest cleaning cycle is the first cycle of a cleaning process. In the lowest or first cleaning cycle, the solvent or water used has generally already been used for cleaning at least one other batch, so that it is partially contaminated. By adding detergents, heavily soiled parts can also be cleaned. Known surface-active substances such as surfactants, detergents, etc. are suitable as cleaning additives. The use of RBS <TM>, which is biodegradable and only needs to be added in low concentrations, has proven particularly advantageous (available from Fluka Chemie AG, Buchs SG).
In order to achieve a good cleaning effect, the bulk material can be centrifuged briefly before the solvent is discharged, the speed of the centrifuge generally being lower than in the case of dry spinning. Due to the swirling of the bulk material in the solvent, the bulk material is cleaned as in a washing machine. In contrast to conventional methods, spray nozzles or the introduction of air into the solvent can therefore be dispensed with in the present method, since sufficient agitation of the bulk material can be achieved by starting the centrifuge. To improve agitation, the direction of rotation of the centrifuge can be changed at short intervals.
An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the figures. It shows:
1 is a schematic view of an embodiment of the cleaning device according to the invention,
Fig. 2 shows a partial cross section through a centrifuge, partly in side view.
The cleaning device according to FIG. 1 essentially has a centrifuge 11, a vacuum source 13 connected to the centrifuge and a plurality of containers 15, 17, 19, 21 for solvents, which are connected to the centrifuge 11 via lines 25. A metering device 23 with a reservoir 24, a feed pump 27, a metering valve 29 and a shut-off valve 31 is connected to the lines 25, so that a cleaning agent can be metered into one or more containers 15, 17, 19, 21. The individual containers 15, 17, 19, 21 are each separated from one another or from the centrifuge 11 by shut-off valves 33 to 39, so that solvents can each be passed from one of the containers 15, 17, 19, 21 into the centrifuge 11.
A line 40, which can be shut off by a valve 42, allows fresh solvent to be fed into at least one of the containers 15, 17, 19, 21. To return the solvent from the centrifuge 11 into one of the containers 15, 17, 19, 21 further lines 25 and feed pumps 41, 43 are provided. The pumps 41, 43 are connected to the centrifuge 11 via a line 45 with a shut-off valve 47. The pumps 41, 43 convey the solvent into the lines 25, respectively. Containers 15, 17, 19, 21. In the present exemplary embodiment, two pumps 41, 43 were provided in order to be able to limit the contamination of the lines 25 with cleaning agent to the smallest possible section of line.
A line 51 provided with a shut-off valve 49 is also connected to the centrifuge 11, which heavily contaminated solvent from the cleaning device. A pressure sensor 55 makes it possible to measure the pressure in the centrifuge 11, which is connected to the environment via a ventilation valve 53. The pump 13 can be separated from the centrifuge 11 by a shut-off valve 57.
Filters 59 are installed in the lines 25 in order to avoid damage to the pumps 41, 43 by particles. Check valves 61 prevent the solvent from flowing back when only one of the pumps 41, 43 is in operation. The containers 15, 17, 19, 21 and the centrifuge have level indicator means 63. By means of these means 63 an upper and a lower level level can be detected and e.g. be supplied as a logic signal to a microprocessor controller. The containers 15, 17, 19, 21, 24 and the centrifuge 11 can therefore be filled automatically to a certain level.
2 shows a particularly advantageous embodiment of a centrifuge 11 having a chamber which can be closed in a vacuum-tight manner and a rotatable basket 67. The basket 67 of the centrifuge is connected in a rotationally fixed manner to a vertical shaft 69 which, in the exemplary embodiment shown, is arranged on a bottom 73 of the centrifuge 11 Magnetic clutch 71 is driven. For this reason the bottom 73 is made of a non-magnetizable material, e.g. Aluminum, which is expediently tapered in the area of the magnets 75. As a result, the magnetic field is only slightly weakened by the base 73. The magnetic coupling 71 has the advantage that no passage through the floor 73 is necessary and there is therefore no risk of leakage.
The basket 67 is advantageously approximately parabolic in cross-section, and the base area can be somewhat stretched. The basket 67 has several, e.g. 12 arms 75, which are connected at the upper end by a ring 77. Coarse bulk material can thus be put directly into basket 67. When cleaning finer bulk goods, e.g. little Cologne, a net is first placed in basket 67. The basket 67 can, however, also be replaced by a frame with a plurality of smaller cups pivotably arranged on it. So that the basket 67 can withstand high speeds, i.e. does not begin to oscillate, an attachment 79 which can be plugged onto the shaft 69 is provided, which rests on a shoulder 87 of the shaft 69 and is covered from below with a mesh screen. The net prevents the bulk material from escaping from the basket when centrifuging at high speeds.
The attachment 79 has a flanged edge 81 which bears on the outside of the ring 77. In order to fix the attachment 79 to the shaft 69, it has an undercut 83 in the middle into which a pin 85 fixedly connected to the shaft 69 can be screwed in like a bayonet catch. As a result, the attachment 79 is fixed in the axial direction.
To increase the stability, a bearing 89 can also be provided at the upper end of the shaft 69. So that the basket 67 can be loaded and unloaded freely from above, the bearing 89 is advantageously in releasable engagement with the shaft 69. In the exemplary embodiment shown, the bearing 89 is integrated in a cover 91 which can be placed on the centrifuge. It is also conceivable that the cover 91 is pivotally arranged on the centrifuge 11, so that the bearing comes into engagement with the shaft 69 when the cover 91 is closed.
The cover 91 has a stepped edge 93 which bears against the side walls 95 of the centrifuge 11 and is thereby centered. However, the cover 91 can also be fixed in position with centering pins. In the present embodiment, the cover 91 consists of a cross braced ring (not shown). A second hinged lid 97, e.g. made of plexiglass, closes the centrifuge 11. This allows the cleaning process to be observed from the outside. Grooves 99, 103, into which O-rings 101, 105 are inserted, are incorporated on the periphery of the cover 91 and on the upper edge of the side walls 95. By generating a negative pressure in the centrifuge 11, the same is automatically sealed gas-tight.
The basket 67 is screwed in the bottom area on a driver block 107 which is firmly connected to the shaft 69 min of the magnetic coupling 71 by means of screws 111. The driver block 107 is rotatably connected to the shaft 69 min by a driver pin 109. The shafts 69 and 69 min are connected to one another by a setscrew 108, the shaft 69, which is somewhat thicker in diameter, simultaneously clamps the basket 67. The shaft 69 min engages with its end in a bore in the shaft 69, so that a precise and stable connection of the two shafts 69, 69 min is formed.
A level indicator 63 is provided on the side of the centrifuge 11, which essentially consists of a by-pass line. In this line there is a float (not shown) containing a magnetic material, which can cooperate with one or more sensors which are displaceably arranged on the line (not shown). In the bottom 73 of the centrifuge there are several drain ports 115, 115 min, which ensure a rapid drain of the solvent.
The method of operation of the centrifuging device according to the invention is summarized in such a way that, during a batch cleaning process, the solvent or water is passed on from one particular container via the centrifuge 11 to another container, the solvent generally passing through all containers. With reference to FIG. 1, this means, for example, that the solvent from the container 21, to which cleaning additives can also be mixed, is passed into the centrifuge 11 for the pre-cleaning of the soiled products and then drained into a collecting container. In the next cleaning cycle, the solvent or water is fed from the container 15 into the centrifuge 11 and then passed into the container 21. In the latter step, cleaning additives can be added to the solvent.
In the subsequent cycle, the contents of container 17 are used for cleaning and then returned to container 15. Similarly, the content of the container 19 is passed into the container 17 after cleaning. The container 19, respectively. the container containing the fresh solvent or water is filled with pure solvent or water at the end of a cleaning process.
The individual cleaning steps proceed in detail as follows: After the bulk material to be cleaned has been brought into the centrifuge 11, the vacuum generator 13 is switched on and the valve 57 is opened (valves 39, 53, 47, 49 closed). As soon as a certain vacuum is reached, valve 57 is closed and valves 39 and 33 are opened. Solvent from the container 21 flows into the centrifuge 11. As soon as a certain liquid level in the centrifuge 11 has been reached (switching point of the level indicator), the valves 39, 33 are closed. To clean heavily soiled bulk material, the centrifuge 11 can already be switched on for a certain time at this time. The cleaning effect can be significantly improved by swirling the bulk material and grinding it together.
To improve the cleaning effect, the solvent can still be heated. The valve 53 is then opened until there is ambient pressure in the centrifuge 11. The valve 49 is then opened and the dirty cleaning agent flows off (e.g. into the sewer). The valves 53, 49 are then closed again, the valve 57 is opened and the centrifuge 11 is evacuated to a certain negative pressure. As soon as a certain switching point of the pressure measuring tube is reached, the centrifuge 11 is switched on. Centrifugal force throws the solvent out of the cavities and blind holes. Due to the prevailing negative pressure, the bulk material is also dried where e.g. an unfavorable orientation of part of the bulk material prevents the solvent from being thrown out.
This process usually takes between 30 seconds and 3 minutes. The end of the drying process can be determined by a sharp drop in pressure.
It should be pointed out that products which can be arranged in a specific orientation in the centrifuge can be practically completely dried by centrifugation. This is e.g. the case with small tubes or cobs arranged in swiveling baskets, which have only one opening. These are placed in the baskets with the opening facing downwards so that the water or solvent is practically completely flung away during centrifugation.
The residual water which may have accumulated in the centrifuge as a result of the above-described process and which has not been evaporated is also drained off after the centrifuge 11 has been vented and removed from the centrifuging device. The steps described above define the 1st or lowest cleaning cycle. The whole process is then repeated, with the difference that solvent from the next container 15, 17 or 19 is used. The solvent of the 2nd cleaning cycle flowing out of the centrifuge 11 is then passed into the container 21. A cleaning agent can also be added to this solvent, which is used to clean the next batch of bulk material, by means of the metering device 23.
In the 3rd cleaning cycle, solvent from the next container is used, which contains the solvent that was used in the cleaning of the previous batch in the 4th cleaning cycle, etc. By the procedure described, the solvent can be used several times, by using the solvent for cleaning of increasingly dirty products. Freshly supplied solvent is therefore fed into one of the containers n 15, 17 or 19 and then migrates into the next container after each cleaning cycle, so that the degree of contamination of the solvent increases from cycle to cycle, or respectively the bulk goods are rinsed with increasingly pure solvent. This cascade-like process enables rapid and very efficient cleaning of bulk material with voids.
A microprocessor control has proven to be useful for controlling the cleaning process. This controls the various valves, the pumps and the centrifuge. In addition, states or switching points of the pressure sensor, the level indicator or temperature sensors can be queried. These can be used for efficient control of the process. Speaks e.g. the lower switching point of a level indicator, the corresponding valves are automatically opened to add a further quantity of solvent to the corresponding container.
If, instead of water, non-biodegradable solvents or cleaning agents have to be used, which are subject to certain disposal regulations, the liquid drained via the valves 53, 49 is not led from the centrifuge 11 into the sewer, but is fed to a solvent or cleaning agent treatment system. The mixture can e.g. by fractional (vacuum) distillation back into the individual components so that they can be reused or disposed of in a targeted manner. For sensitive metallic parts, the centrifuge can also be flooded with inert gas, e.g. Nitrogen or argon.
The method according to the invention is particularly suitable for the cleaning of bulk goods by means of water by means of negative pressure and centrifugation. It is characterized by low water consumption and a good cleaning effect. The process can run automatically.