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Die
Erfindung betrifft ein Reinigungsmodul für Prozessfluide mit Ölfilmabsauger,
Zwischenspeicher, Ölabscheider,
Entkeimer und Prozessfluidrückführung, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Entkeimer, der
eine Entkeimung von Prozessfluiden von schädlichen Mikroorganismen wie
Bakterien, Pilzen und Hefen ermöglicht
und eine Prozessfluidrückführung von
gereinigten und entkeimten Prozessfluiden bereitstellt, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 7. Ferner betrifft die Erfindung ein Reinigungsverfahren für wässrige,
emulgierte Prozessfluide.
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Aus
der Druckschrift
DE
195 15 710 A1 ist eine Vorrichtung zur Pflege von Kühlschmierstoffen bekannt.
Diese Vorrichtung weist einen Filter zum Ausfiltern von Feststoffen
auf, und besitzt einen Fremdölabscheider
sowie eine Entkeimungsstation. Zwischen den Stationen sind Umwälzpumpen
angeordnet, die den Kühlschmierstoff
von einer Station zur nächsten
pumpen, um ihn im Kreis zu führen
und somit einen im wesentlichen konstanten Flüssigkeitspegel sowohl in dem
Fremdölabscheider
als auch beim Zurückleiten
der Kühlschmierstoffe
in den Vorratsbehälter
zu halten.
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Diese
bekannte Vorrichtung zur Pflege von Kühlschmierstoffen hat den Nachteil,
dass für
den Kreisprozess kostenintensive und wartungsanfällige Umwälzpumpen einzusetzen sind.
Darüber
hinaus hat diese Vorrichtung den Nachteil, dass der Schmierstoffsauger,
der den Umwälzpumpen
den Schmierstoff zuführt,
sowohl oberflächennahe
Verunreinigungen, als auch den am Boden des Vorratsbehälters abgesetzten
Partikelschlamm, in den Kreislauf bringt. Wenn auch der Partikelschlamm
im unmittelbar stromabwärts
nach dem Vorratsbehälter
angeordneten Filter größtenteils
ausgefiltert wird, so stellt er doch eine Belastung des Systems dar,
da sich der Filter relativ bald zusetzt und ständig erneuert werden muss.
Die Umwälzpumpen
stellen Probleme dar, da sie eine erhöhte Wartung bei den aggressiven Kühlschmierstoffen
mit ihren Fremdverunreinigungen erfordern.
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Schließlich ist
auch die Entkeimungsstation von Nachteilen behaftet, da nur eine
begrenzte Menge von Kühlschmierstoff
an den in einem Reaktionsrohr angeordneten UV-Lampen vorbeigeführt werden kann.
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In
der Summe ist also das bekannte Reinigungssystem eine Lösung, die
einerseits extrem teuer ist, und das Gesamtsystem aufgrund des Feststoffvorfilters
und der hintereinandergeschalteten Umwälzpumpen anfällig für Störungen macht.
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In
der Druckschrift
US 4,012,321 wird
mit
1 ein Entkeimer
unter Zuhilfenahme einer UV-Lampe im Detail beschrieben, der auch
in der Vorrichtung gemäß
DE 195 15 710 A1 zum
Einsatz kommt. Dieser UV-Entkeimer hat den Nachteil, dass der Flüssigkeitsdurchsatz
nicht beliebig gesteigert werden kann, zumal ein hoher Strömungswiderstand durch
das Eintauchen einer UV-Lampe in ein Entkeimungsrohr auftritt, der
die Installation entsprechend ausgelegter Umwälzpumpen mit hoher Leistungsaufnahme
in dem zu entkeimenden Kühlschmiermittelstrom
erfordert, was hohe Betriebskosten des bekannten Entkeimers verursacht.
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Aus
der Druckschrift
EP
0 444 530 A1 sind weitere Varianten für ein Entkeimen von Flüssigkeiten
mit Hilfe eines Tauchlampenreaktors, eines Fallfilmreaktors und
eines Fliessfilm- oder Planfilmreaktors bekannt. Diese Lösungen für ein Entkeimen
von Abwässern
haben den Nachteil, dass sie aufgrund der notwendigen Dicke der
zu bildenden Filmschichten von über
1 Millimeter keine beliebige Trübung
der zu reinigenden Abwässer
zulassen können.
Diese notwendige Dicke resultiert von der Oberflächenspannung der Abwässer, die
bei dünneren
Flüssigkeitsfilmen
zum Aufreißen
des Flüssigkeitsfilms
auf dem Reaktorboden des Planfilmreaktors neigen, wobei besonders
kritisch die Randbereiche des Reaktorbodens sind, von denen sich
der Flüssigkeitsfilm zurückzieht.
Jedoch ist bei industriellen Prozessfluids eine hohe Trübungsrate
bis hin zu einer milchigen Konsistenz bekannt, was eine Filmdicke
von mehr als 1 Millimeter nicht zulässt. Somit ist eine Entkeimung mit
der aus der Druckschrift
EP 0
444 530 bekannten Abwasserentkeimungsanlage von industriellen
Prozessfluiden nicht sichergestellt. Es besteht auch bei dem bekannten
Planfilmreaktor das Problem, dass der zu entkeimende Abwasserfilm
in einzelne Fließstreifen
auseinanderreißt,
wenn die in der Druckschrift angegebenen Mindestdicken unterschritten werden.
Derartige auf dem Filmplanreaktor abfließende Flüssigkeitsadern, des zu entkeimenden Films,
weisen eine für
die Entkeimung von Flüssigkeiten
mit intensiver Trübung
unverhältnismäßig hohe
Dicke auf.
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Aufgabe
der Erfindung ist es ein Reinigungsmodul für Prozessfluide mit Ölfilmabsauger,
Zwischenspeicher, Ölabscheider,
Entkeimer und Prozessfluidrückführung anzugeben,
das die Nachteile im Stand der Technik überwindet, und die bekannten Probleme
löst. Ferner
ist es Aufgabe der Erfindung, auch intensiv getrübte Prozessfluide mit hoher
Zuverlässigkeit
bei hohem Durchsatz zu entkeimen.
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Gelöst wird
diese Aufgabe mit den unabhängigen
Ansprüchen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
abhängigen
Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß wird ein
Reinigungsmodul für
wässrige,
emulgierte Prozessfluide mit Ölabsauger,
Zwischenspeicher, Ölabscheider,
Entkeimer und Prozessfluidrückführung angegeben.
Dazu ist der Ölfilmabsauger
schwimmend auf dem gebrauchten und verschmutzten Prozessfluid eines
Maschinenbehälters
einer Industrieanlage angeordnet. Dieser Ölfilmabsauger hat die Aufgabe,
gezielt den auf dem gebrauchten Prozessfluid schwimmenden Fremdstofffilm
abzuschöpfen.
Ferner weist das erfindungsgemäße Reinigungsmodul
einen Zwischenspeicher auf, der mit einem Füllstandssensor ausgestattet
ist. Dieser Zwischenspeicher hat nicht die Aufgabe, Feststoffe wie
Feststoffschlammpartikel aus dem gebrauchten Prozessfluid herauszufiltern,
wie im Stand der Technik, sondern dieser Zwischenspeicher sammelt
den von dem Prozessfluid abgesaugten schwimmenden Fremdstofffilm
und speichert dieses mit öligen
Fremdstoffen angereicherte Emulgat für die Weiterbearbeitung.
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Dieser
Zwischenspeicher ist über
eine erste Fluidleitung mit dem Ölabscheider
ohne zwischengeschaltete Umwälzpumpe
verbunden. Der Ölabscheider
seinerseits ist mit dem Entkeimer wiederum ohne zwischengeschaltete
Umwälzpumpe über eine
zweite Fluidleitung verbunden. Schließlich weist der Entkeimer eine
UV-Quelle auf, welche
die Entkeimung durchführt
und das Prozessfluid über
eine Prozessfluidrückführung dem
Maschinenbehälter
zuführt. Dazu
sind der Zwischenspeicher, der Ölabscheider, der
Entkeimer und die Prozessfluidrückführung geodätisch übereinander
und geodätisch
oberhalb des Maschinenbehälters
für gebrauchtes
Prozessfluid angeordnet.
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Das
erfindungsgemäße Reinigungsmodul weist
die nachfolgenden Vorteile auf. Durch die geodätische Höhenstaffelung der einzelnen
Komponenten dieses Reinigungsmoduls wird erreicht, dass auf Umwälzpumpen
vollständig
verzichtet werden kann, womit das Gesamtkonzept dieses Reinigungsmoduls mit
einem wirtschaftlich vertretbaren Aufwand und technisch fortschrittlichen
Mitteln realisierbar ist. Dazu nutzt das Reinigungsmodul die Tatsache
aus, dass bereits in dem Maschinenbehälter eine Entmischung der Verunreinigungen
der Prozessfluide stattfindet, indem Festkörperpartikel als Schlamm auf
den Boden des Maschinenbehälters
absinken und sich ölige
Fremdölverunreinigungen
auf der Oberfläche des
gebrauchten Prozessfluids ansammeln. Somit kann bei dieser Anlage
auch auf eine Filterung verzichtet werden und es muss lediglich
von Zeit zu Zeit mit einem entsprechenden Festpartikelschlammsauger,
der Boden des Maschinenbehälters
gereinigt werden. Die übrigen
Komponenten wie Zwischenspeicher, Ölabscheider und Entkeimer sind
jedoch weitgehend wartungsfrei und nicht störungsanfällig, zumal auf jede Förderung
des Prozessfluids mit Umwälzpumpen
durch die geodätische
Staffelung der einzelnen Komponenten des Reinigungsmoduls verzichtet
werden kann.
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Das
Problem, den auf dem Prozessfluid schwimmenden öligen Fremdstofffilm abzusaugen wird
dadurch gelöst,
dass der Zwischenspeicher auf der höchsten geodätischen Höhe angeordnet wird. Die Potentialdifferenz
zwischen dem geodätisch
zu unterst angeordneten Maschinenbehälter und dem geodätisch in
oberster Position angeordneten Zwischenspeicher wird dadurch überwunden,
dass in einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weder eine Umwälzpumpe
noch eine Ventilpumpe eingesetzt werden, die unmittelbar mit dem
Prozessfluid in Berührung
ständen,
sondern die Lösung
besteht darin, dass der Zwischenspeicher unter Vakuum gesetzt wird.
Dazu weist der Zwischenspeicher eine vom Prozessfluid nicht zu benetzende
Vakuumpumpe auf, die beim Erreichen eines unteren Füllstandes des
Zwischenspeichers, den Zwischenspeicher evakuiert und über eine
dritte Fluidleitung den Prozessfluidfüllstand wieder auffüllt.
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Der
Zwischenspeicher steht über
eine erste Fluidleitung und ein Absperrventil mit einem Ölabscheider
in Verbindung. Diese Verbindung ist vergleichbar mit einem Fallrohr,
in dem das Absperrventil angeordnet ist. Das Absperrventil schließt dieses Fallrohr
so lange wie der Zwischenspeicher unter Vakuum steht, und öffnet das
Fallrohr sobald einerseits der Zwischenspeicher den maximalen Füllstand
erreicht hat und wieder belüftet
ist, und andererseits der geodätisch
darunter angeordnete Ölabscheider weitere
Prozessfluide aufnehmen kann. Dazu ist in der Fluidleitung vorzugsweise
als Absperrventil ein Rückschlagventil
und zusätzlich
ein regelbares Drosselventil angeordnet. Das Rückschlagventil sorgt automatisch
dafür,
dass erst dann das Fallrohr wieder geöffnet wird, wenn der Zwischenspeicher
vollständig
belüftet
ist und das regelbare Drosselventil sorgt dafür, dass ein geregelter Füllstand
im Ölabscheider kontinuierlich
gewährleitstet
wird, indem bei Bedarf die Durchgangsöffnung des Drosselventils aufgefahren
oder zurückgefahren
wird.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist das Reinigungsmodul eine zweite Fluidleitung zwischen dem Ölabscheider
und dem Entkeimer auf, wobei diese Fluidleitung auch als kommunizierende
Rohrverbindung für
das von öligen
Fremdstoffen befreite Prozessfluid ausgebildet sein kann. Durch
die Ausbildung der Verbindungsleitung als kommunizierende Rohrverbindung
ist ein weiteres Drosselventil nicht erforderlich um einen gleichbleibenden
Füllstand
bei kontinuierlichem Durchfluss von Prozessfluid in dem Entkeimer
zu gewährleisten.
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Schließlich weist
in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der
Entkeimer eine Rampe zum Bilden eines Prozessfluidfilms auf, wobei
die Rampe derart angeordnet ist, dass sie beim Entkeimen des Prozessfluidfilms
von einem UV-Strahler intensiv bestrahlt wird. Dieser UV-Strahler
emittiert vorzugsweise UV-C-Strahlen, die besonders wirkungsvoll
schädliche
Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze oder Hefen abtöten. Der
Prozessfluidfilm auf der Rampe kann aufgrund einer hohen Affinität der Oberfläche der
Rampe zu dem Prozessfluid derart dünn gehalten werden, dass auch
trübe und milchige
Prozessfluide vollständig
entkeimt werden können.
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Vorzugsweise
weist der Entkeimer die nachfolgenden Merkmale auf. Das Prozessfluid
wird über einen
Prozessfluidzulauf in den Entkeimer eingeleitet. Ein Prozessfluidablauf
wird durch eine Prozessfluidrückführung zum
Maschinenbehälter
gewährleistet.
Eine Zulaufkammer des Entkeimers steht mit dem Prozessfluidzulauf
in Verbindung. Die bereits erwähnte
Rampe weist einen Reaktionsboden zum Bilden eines Prozessfluidfilms
aus zu entkeimenden gebrauchten Prozessfluid auf. Dabei besitzt
die Rampe eine Zulaufbreite und eine Ablauflänge für das Prozessfluid und ist
derart angeordnet, dass das ablaufende Prozessfluid auf der gesamten
Zulaufbreite und über
die gesamte Ablauflänge
von mindestens einem UV-Strahler zum Entkeimen intensiv UV bestrahlt
wird. Um einen hohen Durchfluss zu gewährleisten, weist die Zulaufkammer
eine langgestreckte Zulaufwanne für das Prozessfluid auf. Die
Rampe ist an einer äußeren Längsseite
dieser Zulaufwanne angeordnet. Die Länge der Zulaufwanne kann dabei
beliebig gestaltet und bei Bedarf verlängert werden, um eine Zulaufbreite
der Rampe von mehreren Metern zu gewährleisten. Zwischen der Zulaufwanne
und der Rampe ist eine langgestreckte, waagerecht ausgerichtete Überlaufeinrichtung
in der Zulaufwanne für das
Prozessfluid angeordnet. Dabei versorgt diese Überlaufeinrichtung eine waagerecht
ausgerichtete Überlaufkante
der Rampe mit Prozessfluid in gleichförmiger Weise, durch Ausbildung
eines gleichbleibenden Meniskus an der Überlaufkante.
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Dieser
Entkeimer hat den Vorteil, dass die Rampe über die Überlaufkante völlig gleichmäßig mit Prozessfluid
versorgt wird, zumal die Überlaufeinrichtung
die Überlaufkante
der Rampe über
der gesamten Ablaufbreite mit Prozessfluid versorgt. Auf der Rampe
kann sich somit ein gleichförmiger
und nur wenige 10 Mikrometer bis einige 100 Mikrometer dicker Prozessfluidfilm
ausbilden. Dabei ist vorzugsweise die Zulaufbreite der Rampe größer, als
ihre Ablauflänge.
Um einen wenige 10 Mikrometer bis einige 100 Mikrometer dicken gleichmäßigen Prozessfluidfilm
auf der Rampe zu gewährleisten
weist die Rampe gegenüber
der Vertikalen eine Neigung zwischen 0° und 10°, vorzugsweise eine Neigung
von 3° bis
7° auf.
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Zusätzlich kann
die Rampe auf dem Reaktionsboden Begrenzungsleisten aufweisen, die
in Richtung der Ablauflänge
ausgerichtet sind und die Überlaufbreite
in Überlaufabschnitte
aufteilen. Die Begrenzungsleisten bilden spitzwinklige bis rechtwinklige
Kantenübergänge zum
Reaktionsboden aus. Diese spitzwinkligen bis rechtwinkligen Kantenübergänge haben
den Vorteil, dass die Oberflächenspannung
in den Randbereichen aufgrund der erhöhten Benetzungsfähigkeit
dieser spitzwinkligen bis rechtwinkligen Kantenübergänge vermindert wird und der
Prozessfluidfilm in voller Breite zwischen den Begrenzungsleisten
aufrechterhalten wird. Ein Abreißen und Aufspalten des Prozessfluidfilms
wird damit weitgehend unterdrückt,
so dass gleichförmige
wenige 10 Mikrometer bis einige 100 Mikrometer dicke Prozessfluidfilme
realisierbar sind, deren Dicke ein vollständiges Durchdringen der Flüssigkeit
mit UV-Strahlen und damit ein vollständiges Abtöten von Fauna- und Floramikroben
in den Prozessfluiden ermöglicht.
Unterstützend
kommt hinzu, dass durch den steilen Abfall der Rampe eine hohe Turbulenz
in dem Prozessfluidfilm aufrecht erhalten wird, die ebenfalls das
vollständige
Abtöten
von Keimen in dem Prozessfluid fördert.
Die Geometrie der Kanten der Begrenzungsleisten kann weiterhin optimiert
werden, indem die Kanten der Begrenzungsleisten gegenüber dem
Reaktionsboden einen für
den Prozessfluidfilm kapillar wirkenden Längsschlitz aufweisen, wobei
die Oberflächen
dieser Längsschlitze
eine hohe Benetzungsfähigkeit
für den
Prozessfluidfilm besitzen.
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Durch
ein Ausbilden eines Reaktionsbodens auf der Rampe, der hydrophil
ist oder eine hydrophile Beschichtung aufweist, kann der Benetzungsgrad der
Rampe weiter gesteigert werden und die Ausbildung eines Prozessfluidfilms
von minimaler Dicke sichergestellt werden. Dieser Benetzungsgrad
der Rampe wird durch Polieren mittels alkalischer und/oder oxidierender
Poliermittel zusätzlich
verbessert.
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Vorzugsweise
weist die Rampe eine Aluminiumlegierung oder eine Aluminium-Bronze oder einen Chrom-Nickel-Stahl
auf. Diese Materialien haben den Vorteil, dass sie beim Polieren
eine stabile Oxidationsschicht bilden, die einen hohen Be netzungsgrad
für Prozessfluide
aufweisen. Darüber
hinaus haben diese Materialien den Vorteil, dass durch Polieren
eine für
die UV-Strahlung spiegelnde Oberfläche ausgebildet wird und damit
die Intensität
der UV-Strahlung verstärkt
wird, da sie mindestens zweimal den zu entkeimenden Prozessfluidfilm
durchquert. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Rampe
eine UV-Licht reflektierende Oberfläche auf, indem die Oberfläche nicht
nur poliert ist, sondern zusätzlich
durch Beschichtung verspiegelt ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist die Rampe einen gegenüber dem UV-Strahler konkav
gekrümmten
Reaktionsboden auf. Die Krümmung
des Reaktionsbodens kann einen Neigungswinkelübergang gegenüber der
Vertikalen von 0° bis
10°, vorzugsweise
3° bis 7° von der Überlaufkante
zu einer Ablaufkante der Rampe für das
Prozessfluid aufweisen. Durch diese Formgebung der Rampe wird ein
schnelles Abfließen
des Prozessfluidfilms in Richtung auf die Ablaufkante der Rampe
verlangsamt gegenüber
einer gleichbleibenden Neigung und durch die konkave Krümmung wird gleichzeitig
die Intensität
einer parallel zu der Rampe verlaufenden UV-Strahlerröhre intensiviert.
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Weiterhin
ist es vorgesehen, dass die Überlaufeinrichtung
der Zulaufwanne einen streifenförmigen
Beruhigungssteg aufweist, der parallel zu der die Rampe aufweisenden
Längsseite
der Zulaufwanne in einem Abstand von der längsseitigen Innenseite der Zulaufwanne
und in einem Abstand von dem Wannenboden angeordnet ist. Somit wird
das Prozessfluid gezwungen über
den Spalt, der durch den Abstand zwischen Wannenboden und Beruhigungssteg
entsteht, zunächst
zu strömen,
und an der längsseitigen Innenwand
aufzusteigen, um dann über
die Ablaufkante der Rampe in den Wirkungsbereich des UV-Strahlers
zu kommen. Durch den geringen Abstand zwischen Beruhigungssteg und
Innenwand der Zulaufwanne wird gleichzeitig gewährleistet, dass sich Wellenbewegungen
und Turbulenzen an der Oberfläche
des Prozessfluids in der Zulaufwanne nicht auf die Dicke des über die Überlaufkante
strömenden
Prozessfluids auswirken. Eine derartige Überlaufeinrichtung sorgt somit
dafür,
dass selbst bei hohen Einströmgeschwindigkeiten
des Prozessfluids in die Überlaufwanne
ein beruhigter, gleichförmiger Fluidstrom über die Überlaufkante
strömt,
der für
einen gleichbleibend dicken Pro zessfluidfilm auf der Rampe sorgt.
Dazu wird ein Abstand des Beruhigungssteges von der Innenwand und
von dem Wannenboden eingehalten, der größer als die Dicke des Prozessfluidfilms
und kleiner als das 20-fache der Dicke des Prozessfluidfilms ist.
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Um
den Durchsatz des Entkeimers zu verdoppeln ist in einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform
vorgesehen, dass die Zulaufwanne zwei Längsseiten aufweist, die jeweils
eine Überlaufeinrichtung
und eine stromabwärts
nachfolgende Rampe aufweisen. Ferner ist es vorgesehen, die Zulaufkammer
in einem Tragrahmen anzuordnen, wobei die Zulaufkammer um eine horizontale
Achse schwenkbar gelagert ist und in Bezug auf die Überlaufeinrichtung
mit Überlaufkante
ein Justagemittel aufweist, um deren waagerechte Ausrichtung zu
justieren. Ein derartiger Tragrahmen hat den Vorteil, dass mit einfachen
Mitteln ein waagerechtes Ausrichten einer bis zu mehreren Meter
breiten Überlaufkante
durchgeführt
werden kann.
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Weiterhin
ist es vorgesehen, dass der UV-Strahler in einem sich in Längsrichtung
der Zulaufkammer erstreckenden Lampengehäuse angeordnet ist, das in
einem Abstand parallel zur Rampe ausgerichtet ist und derart schwenkbar
gegenüber der
Rampe an der Zulaufkammer angeordnet ist, dass es im ausgeschwenkten
Zustand sowohl einen Zugriff auf den mindestens einen UV-Strahler,
als auch auf die Rampe selbst und die Zulaufwanne freigibt. Der
UV-Strahler selbst kann zwei oder mehr UV-Lampen aufweisen, um zu
gewährleisten,
dass bei Ausfall einer der UV-Lampen
die Entkeimung noch gewährleistet
bleibt.
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Ein
Reinigungsverfahren für
wässrige,
emulgierte Prozessfluide mit Ölfilmabsauger
und geodätisch übereinander
angeordnetem Zwischenspeicher, Ölabscheider,
Entkeimer und einer Prozessfluidrückführung für gereinigtes Prozessfluid
weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. In einem Zwischenspeicher
wird bei Erreichen eines minimalen Füllstandes ein Unterdruck hergestellt,
wobei dieser Zwischenspeicher gegenüber dem Maschinenbehälter, einem Ölabscheider
und einem Entkeimer geodätisch
am höchsten
angeordnet ist. Mit Hilfe des Unterdrucks wird über eine Fluidleitung der oberflächennahe, ölige Fremdstofffilm
auf dem Prozessfluid in dem Maschinenbehälter mittels eines schwimmenden Ölfilmabsaugers
abgesaugt, und über
die Fluidleitung zum Zwischenspeicher transportiert, bis ein maximaler
Füllstand
im Zwischenspeicher erreicht ist. Nach Erreichen des maximalen Füllstandes
wird der Zwischenspeicher belüftet,
und durch Regeln eines Drosselventils einer weiteren Fluidleitung
zu dem geodätisch
darunter angeordneten Ölabscheider wird
das Prozessfluid in den Ölabscheider
transportier. Dort werden die öligen
Fremdstoffe von dem Prozessfluid getrennt, und die öligen Fremdstoffe
werden entsorgt. Kontinuierlich wird das von öligen Fremdstoffen gereinigte
Prozessfluid über
eine zweite Fluidleitung zu einem Entkeimer transportiert. In dem
Entkeimer wird das Prozessfluid unter Bildung eines turbulenten
Prozessfluidfilms und bei Bestrahlen des Prozessfluidfilms mit einem
UV-Strahler entkeimt. Der auf einer Rampe an einer Ablaufkante ablaufende
entkeimte und entölte
Prozessfluidfilm wird dem Maschinenbehälter über eine Prozessfluidrückführung zugeführt. Dazwischen
kann noch innerhalb des Entkeimers ein Auffangbehälter zwischengeschaltet
sein.
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Dieses
Verfahren hat den Vorteil, dass keine mechanischen Fördermittel
mit dem Prozessfluid in Berührung
kommen, was die Wartungsintervalle für das Reinigungsverfahren verlängert und
einen zuverlässigen
Betrieb des Reinigungsverfahrens gewährleistet. Lediglich zur Partikelschlammentsorgung
ist es noch notwendig, den kontinuierlichen Prozess zu unterbrechen,
und mit einem entsprechenden Schlammabsauger den Bodenbereich des
Maschinenbehälters
zu entsorgen.
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Die
Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
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1 zeigt
eine Prinzipskizze eines Reinigungsmoduls, gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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2 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch einen Entkeimer, gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung,
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3 zeigt
eine schematische, teilweise aufgeschnittene Seitenansicht des Entkeimers
entlang der Schnittlinie A-A der 2;
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4 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch einen Entkeimer, gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung,
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5 zeigt
eine prinzipielle, perspektivische Ansicht eines Teilbereichs einer
Zulaufkante mit Überlaufeinrichtung;
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6 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch einen Tragrahmen mit Zulaufkammer im
Bereich einer horizontalen Schwenkachse für die Zulaufkammer, gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung.
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7 zeigt
eine schematische Seitenansicht des Tragrahmens mit Zulaufkammer,
gemäß 6;
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8 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch einen Entkeimer, gemäß einer
fünften Ausführungsform
der Erfindung mit ausgeschwenktem Lampengehäuse.
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1 zeigt
eine Prinzipskizze eines Reinigungsmoduls 20, gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Das Reinigungsmodul 20 ist für wässrige, emulgierte
Prozessfluide 1 mit Ölfilmabsauger 14, Zwischenspeicher 15, Ölabscheider 16,
Entkeimer 17 und einer Prozessfluidrückführung 18 für gereinigtes
Prozessfluid 1 ausgestattet. Der Ölfilmabsauger 14 ist
schwimmend auf dem gebrauchten Prozessfluid 21 eines Maschinenbehälters 19 einer
Industrieanlage angeordnet, um den auf dem gebrauchten Prozessfluid 21 schwimmenden, öligen Fremdstofffilm 22 abzuschöpfen. Der Ölfilmabsauger 14 weist
dazu Schwimmkörper
auf, so dass seine Absaugöffnung 50 in
Oberflächennähe unter
dem Flüssigkeitsspiegel 51 schwebend
angeordnet ist.
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Das
Prozessfluid 21 wird in dieser Ausführungsform der Erfindung aus
einem wässrigen,
emulgierten Kühlschmierstoff
gebildet. Dieser Kühlschmierstoff
weist Festkörperpartikel
auf, die sich als Feststoffpartikelschlamm 47 am Boden
des Maschinenbehälters 19 absetzen.
In Oberflächennähe bildet sich
ein schwimmen der, öliger
Fremdstofffilm 22 aus, der von der schwimmenden Absaugöffnung 50 aufgenommen
wird und über
eine flexible Fluidleitung 53 und über einen Auslass 54 an
eine Saugleitung 55 abgebeben wird. Die Saugleitung 55 ist
als eine Fluidleitung 26 mit dem evakuierbaren Zwischenspeicher 15 verbunden,
der geodätisch
die oberste Komponente des Reinigungsmoduls 20 bildet.
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Der
Zwischenspeicher 15 weist einen Füllstandssensor 23 auf,
der bei einem unteren Füllstand 48 das
Volumen des Zwischenspeichers 15 mit Hilfe einer Vakuumpumpe 29 evakuieren
lässt.
Die Vakuumpumpe 29 ist dabei nicht unmittelbar in Kontakt
mit dem Prozessfluid 21. Über die Saugleitung 55 kann der
Zwischenspeicher 15 bis zu einem oberen Füllstand 49 gefüllt werden.
Der Ölabscheider 16 ist
geodätisch
unterhalb des Zwischenspeichers 15 angeordnet, wobei der
Zwischenspeicher 15 und der Ölabscheider 16 über eine
erste Fluidleitung 24 verbunden sind, die ein Absperrventil 30 aufweist.
Dieses Absperrventil 30 weist ein Rückschlagventil 31 und ein
regelbares Drosselventil 32 auf.
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Während der
Evakuierungsphase des Zwischenspeichers 15 wird die Fluidleitung 24 durch
das Rückschlagventil 31 automatisch
gesperrt und nach Belüften
des Zwischenspeichers 15, wenn der obere Füllstand 49 erreicht
ist, wird der Durchfluss durch die erste Fluidleitung 24 mit
Hilfe des Drosselventils 32 geregelt, wobei dafür gesorgt
wird, dass Ölabscheider 16 und
der geodätisch
darunter angeordnete Entkeimer 17 mit einem geregelten
Zufluss an Prozessfluid versorgt werden. Der im Ölabscheider 16 von öligen Fremdstoffen
befreite Prozessfluidanteil wird über eine zweite Fluidleitung 25,
die als kommunizierende Rohrverbindung 33 ausgebildet ist
und über
einen Fluidzulauf I in eine Zulaufwanne 37 einer Zulaufkammer 2 des
Entkeimers 17 geleitet. Die Details dieses Entkeimers 17 werden
in den nachfolgenden Figuren noch näher erläutert.
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Im
Entkeimer 17 wird auf einer Rampe 4 ein wenige
10 Mikrometer bis einige 100 Mikrometer dicker Prozessfluidfilm 35 gebildet,
der von UV-C-Strahlern 7 und 27 derart intensiv
bestrahlt wird, dass sämtliche
Keime trotz intensiver Trübung des
Prozessfluids in dem Prozessfluidfilm 35 deaktiviert werden.
Das so entkeimte Prozessfluid 1 wird dann über eine
Prozessfluidrückführung 18 in
den Maschinen behälter 19 zurückgeführt. In
diesem Reinigungsmodul 20 werden keine mechanischen Förderpumpen,
wie Ventilpumpen oder Kanalradpumpen, die mit dem Prozessfluid in
Berührung
kommen, eingesetzt, so dass die Wartungs- und Instandhaltungskosten
auf ein Minimum beschränkt
bleiben, wobei der Boden 52 des Maschinenbehälters 19 von Zeit
zu Zeit mit Hilfe eines Schlammsaugers von Feststoffpartikelschlamm 47 zu
befreien ist. Auch die Anschaffungskosten sind entsprechend niedrig,
weil derart teuere Förderaggregate
eingespart werden können.
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Die
nachfolgenden 2 bis 8 zeigen weitere
unterschiedliche Ausführungsformen
der Erfindung, die sich im wesentlichen auf Details des Entkeimers 17 beziehen.
Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 1 werden
in den 2 bis 8 mit gleichen Bezugszeichen
gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
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2 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch einen Entkeimer 17,
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung. In dieser Ausführungsform
der Erfindung sind eine Zulaufwanne 37 und ein Auffangbehälter 11 übereinander
angeordnet. Die Zulaufwanne 37 kann über eine kommunizierende Rohrverbindung 33 mit
dem in 1 gezeigten Ölabscheider 16 in
Verbindung stehen. Die kommunizierende Rohrverbindung 33 endet
in der Zulaufwanne 37 mit einem Fluidzulauf I. Das von öligen Fremdstoffen
befreite Prozessfluid 34 strömt in die Zulaufwanne 37 ein
und dringt über
einen Abstand u zwischen einem Beruhigungssteg 6 einer Überlaufeinrichtung 39 und
einem Wannenboden 46 in einen Spalt 56 zwischen
dem Beruhigungssteg 6 und der Innenwand 45 auf
einer Längsseite 44 der Zulaufwanne 37 ein,
wobei der Spalt 56 einen Abstand a zwischen Beruhigungssteg 6 und
Innenwand 45 aufweist.
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Durch
diese Überlaufeinrichtung 39 wird
gewährleistet,
dass sich das Prozessfluid 34 derart beruhigt, dass es
gleichmäßig über eine Überlaufkante 3 der
Rampe 4 des Entkeimers 17 fließen kann. Auf der Rampe 4,
die in dieser Ausführungsform
der Erfindung gegenüber
der Vertikalen einen Neigungswinkel α von 5° aufweist, bildet sich ein Prozessfluidfilm 35 aus,
der eine Dicke d von wenige 10 Mikrometer bis einige 100 Mikrometer
aufweist. Dieser Prozessfluidfilm 35 wird in dieser Ausführungsform
der Erfindung von zwei UV-Strahlern 7 und 27 intensiv bestrahlt,
um die Keime zu deaktivieren, wobei durch die zwei UV-Strahler 7 und 27 die
Zuverlässigkeit
des Entkeimers 17 erhöht
wird, falls eine der beiden UV-Strahler 7 und 27 vorübergehend
ausfällt.
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Die
UV-Strahler 7 und 27 sind in einem Lampengehäuse 8 angeordnet,
das von der Zulaufkammer 2 für einen Lampenwechsel abgehoben
werden kann. Der Abstand w zwischen den UV-Lampen 7 und 27 und
der Rampe 4 beträgt
wenige Millimeter bis einige Zentimeter. Dabei erstrecken sich die UV-Strahler 7 und 27 auf
der vollen Breite des Prozessfluidfilms 35. Bei einer Ablaufkante 43 fließt das entkeimte
Prozessfluid 1 in den Auffangbehälter 11 und wird über den
Fluidablauf O einer Prozessfluidrückführung 18 zugeführt, die
zu dem in 1 gezeigten Maschinenbehälter 19 führt. Dazu
ist der Maschinenbehälter 19,
wie 1 zeigt, geodätisch
unterhalb des Entkeimers 17 angeordnet.
-
3 zeigt
eine schematische, teilweise aufgeschnittene Seitenansicht des Entkeimers 17,
entlang der Schnittlinie A-A der 2. Dabei
ist im wesentlichen das Lampengehäuse 8 aufgeschnitten,
so dass der Blick auf die Rampe 4 mit der Überlaufkante 3 auf
und die UV-Strahler 7 und 27 freigegeben ist. Ferner
ist der Beruhigungssteg der Überlaufeinrichtung
teilweise zu sehen. Außerdem
ist zu sehen, dass der Fluidzulauf I und der Fluidablauf O seitlich an
dem Entkeimer 17 angeordnet sind. Mit der gestrichelten
Linie, die sowohl in 2, als auch in 3 gezeigt
wird, wird ein Tragrahmen angedeutet.
-
4 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch einen Entkeimer 17,
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen, wie in den vorgehenden
Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht
extra erörtert.
Der Unterschied der in 4 gezeigten dritten Ausführungsform
der Erfindung gegenüber
der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform der Erfindung liegt
darin, dass die Zulaufwanne 37 eine äußere Längsseite mit Rampe 38 und
eine innere Längsseite 44 aufweist,
wobei die beiden Längsseiten 38, 44 in
einem Winkel von vorzugsweise 20° bis
45° zueinander
angeordnet sind. Bei einem Neigungswinkel α gegenüber der Vertikalen der Rampe 4 von
5° ergibt
sich somit ein Neigungswinkel α der
inneren Längsseite
zur Vertikalen 15° bis
40°. Aufgrund
dieser Neigung der inneren Längsseite 44 fließt das Prozessfluid 34 in
dem Spalt 56 der Überlaufeinrichtung 39 zu
der Überlaufkante 3 auf
eine Rampe 4, wodurch eine weitere Beruhigung des Prozessfluids 34 in
der Zulaufwanne 37 erreicht und ein erhöhter Fluiddurchsatz möglich werden kann.
-
5 zeigt
eine prinzipielle, perspektivische Ansicht eines Teilbereichs einer
Zulaufkammer 2 mit Überlaufeinrichtung 39.
Mit dieser perspektivischen Ansicht wird deutlich, dass die Zulaufbreite
b größer ist,
als die Ablauflänge
v für den
sich ausbildenden Prozessfluidfilm auf der Rampe 4. Die
Rampe 4 weist eine reflektierende Oberfläche 42 auf,
die gleichzeitig den Reaktionsboden 36 bildet, wobei die
Rampe 4 aus einem oberflächenpolierten Aluminiumblechstreifen
besteht. Auf einer Seitenkante 57 der Rampe 4 ist
eine Begrenzungsleiste 5 angeordnet, die eine benetzungserhöhende scharfe
Kante 41 zwischen dem Reaktionsboden 36 und der
Begrenzungsleiste 5 ausbildet, womit erreicht wird, dass
der Prozessfluidfilm an der Seitenkante 57 nicht abreißt, sondern
in voller Breite bis zur Ablaufkante 43 herunter läuft. Zur Stabilisierung
der Breite b des Prozessfluidfilms können bei zunehmender Breite
b weitere Begrenzungsleisten 5 vorgesehen werden, um einzelne
Breitenabschnitte zu bilden, zwischen denen sich ein gleichförmiger seitenstabilisierter
Prozessfluidfilm 35 ausbilden kann.
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In
dieser Ausführungsform
der Erfindung wird die Benetzungsfähigkeit des Reaktionsboden 36 durch
Polieren der Oberfläche 42 der
Rampe 4 verbessert, womit gleichzeitig auch eine Verbesserung der
Reflektionseigenschaften der Oberfläche 42 erreicht wird.
Die Überlaufeinrichtung 39,
die den Spalt 56 ausbildet, ist in ihrem oberen Bereich
oberhalb der Überlaufkante 3 nach
innen zur Zulaufwanne 37 hin abgewinkelt, um die Überlaufkante 3 vor
Wellenbewegungen des Prozessfluids in der Zulaufwanne 37 zu
schützen
und die Formstabilität
des Beruhigungssteges 6 zu erhöhen.
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6 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch einen Tragrahmen 12 mit
Zulaufkammer 2 durch eine horizontale Achse 9 der
Zulaufkammer 2, um die die Zulaufkammer 2 geschwenkt
werden kann, so dass die Überlaufkante 3 mit
der Überlaufeinrichtung 39 horizontal
ausgerichtet werden kann.
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7 zeigt
eine schematische Seitenansicht des Tragrahmens 12 mit
Zulaufkammer 2 der 6, wobei
in dieser Ausführungsform
der Erfindung die horizontale Schwenkachse 9 an einem Tragwinkel 58 des
Tragrahmens 12 und ein Justagemittel 10 an einem
gegenüberliegenden
Tragwinkel 59 angeordnet ist, um eine Feinjustage der Zulaufkammer 2 zu
gewährleisten.
Dazu kann die Breite B der Zulaufkammer zwischen den beiden Tragwinkeln 58 und 59 einige
Meter betragen.
-
8 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch einen Entkeimer 17,
gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der Erfindung mit ausgeschwenktem Zustand 40 des Lampengehäuses 8. Mit
dieser Darstellung wird deutlich, dass anstelle eines Abhebens des
Lampengehäuses 8,
wie in den vorhergehenden Ausführungsformen,
nun das Lampengehäuse 8 an
der Zulaufkammer 2 über
ein Schwenkgelenk befestigt mit einer Schwenkachse 13,
ausgeschwenkt werden kann, so dass beim Ausschwenken des Lampengehäuses 8 ein
Zugriff auf die UV-Strahler 7 und 27, sowie auf
die Rampe 4 und die Zulaufwanne 37 mit Überlaufeinrichtung 39 freigegeben
wird.
-
- 1
- Prozessfluid
(gereinigt)
- 2
- Zulaufkammer
- 3
- Überlaufkante
- 4
- Rampe
- 5
- Begrenzungsleiste
- 6
- Beruhigungssteg
- 7
- UV-Strahler
- 8
- Lampengehäuse
- 9
- horizontale
Achse der Zulaufkammer
- 10
- Justagemittel
- 11
- Auffangbehälter
- 12
- Tragrahmen
- 13
- Schwenkachse
des Lampengehäuses
- 14
- Ölfilmabsauger
- 15
- Zwischenspeicher
- 16
- Ölabscheider
- 17
- Entkeimer
- 18
- Prozessfluidrückführung
- 19
- Maschinenbehälter
- 20
- Reinigungsmodul
- 21
- Prozessfluid
(gebraucht)
- 22
- Fremdölfilm bzw.
Fremdstofffilm
- 23
- Füllstandssensor
- 24
- erste
Fluidleitung
- 25
- zweite
Fluidleitung
- 26
- dritte
Fluidleitung
- 27
- UV-Strahler
- 29
- Vakuumpumpe
- 30
- Absperrventil
- 31
- Rückschlagventil
- 32
- regelbares
Drosselventil
- 33
- kommunizierende
Rohrverbindung
- 34
- Prozessfluid
(fremdstofffrei)
- 35
- Prozessfluidfilm
- 36
- Reaktionsboden
- 37
- Zulaufwanne
- 38
- äußere Längsseite
mit Rampe
- 39
- Überlaufeinrichtung
- 40
- ausgeschwenkter
Zustand des Lampengehäuses
- 41
- Kanten
- 42
- reflektierende
Oberfläche
- 43
- Ablaufkante
- 44
- innere
Längsseite
der Zulaufwanne
- 45
- Innenwand
- 46
- Wannenboden
- 47
- Feststoffpartikelschlamm
- 48
- unterer
Füllstand
- 49
- oberer
Füllstand
- 50
- Absaugöffnung
- 51
- Flüssigkeitsspiegel
- 52
- Boden
des Maschinenbehälters
- 53
- flexible
Fluidleitung
- 54
- Auslass
des Maschinenbehälters
- 55
- Saugleitung
- 56
- Spalt
- 57
- Seitenkante
der Rampe
- 58
- Tragwinkel
des Tragrahmens
- 59
- Tragwinkel
des Tragrahmens
- a
- Abstand
zur Wannenwand
- b
- Zulaufbreite
- B
- Breite
der Zulaufkammer
- d
- Dicke
des Prozessfluidfilms
- I
- Fluidzulauf
- O
- Fluidablauf
Abstand zum Wannenboden
- u
- Abstand
zum Wannenboden
- v
- Ablauflänge
- w
- Abstand
des Lampengehäuses
- α
- Neigungswinkel