DE102008063157B4 - Conveying a solid-liquid mixture - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Fördern eines Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches (25) aus einer Sammelvorrichtung (3) über einen Druckbehälter (1) zu einer Entsorgungseinheit (2), wobei der Druckbehälter (1) über eine Saugleitung (4) mit der Sammelvorrichtung (3) und über eine Abflussleitung (7) mit der Entsorgungseinheit (2) strömungsverbunden ist und die Saugleitung (4) mittels einer ersten Absperrvorrichtung (5) und die Abflussleitung (7) mittels einer zweiten Absperrvorrichtung (8) gegenüber dem Druckbehälter (1) druckdicht absperrbar ist, das Verfahren mit den folgenden Schritten
a) Erzeugen eines gegenüber einem Druck in der Sammelvorrichtung (3) abgesenkten Drucks in dem Druckbehälter (1);
b) Freigeben der Saugleitung (4) durch Öffnen der ersten Absperrvorrichtung (5), wodurch das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch (25) aufgrund der erzeugten Druckdifferenz zwischen Sammelvorrichtung (3) und Druckbehälter (1) aus der Sammelvorrichtung (3) in den Druckbehälter (1) gesaugt wird;
c) Absperren der Saugleitung (4) durch Schließen der ersten Absperrvorrichtung (5), bevor der Druckbehälter (1) das Druckniveau der Sammelvorrichtung (3) erreicht;
d) nachfolgendes Öffnen der zweiten Absperrvorrichtung (8), wobei der Druck in der Entsorgungseinheit (2) bei geöffneter zweiter Absperrvorrichtung (8) zumindest zeitweise höher ist als der Druck im Druckbehälter (1);
e) wobei nach dem Öffnen der zweiten Absperrvorrichtung (8) Gas von einem Unterdruck im Druckbehälter (1) aus der Entsorgungseinheit (2) gesaugt wird, das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch (25) im Druckbehälter (1) durch das angesaugte Gas aus der Entsorgungseinheit (2) bewegt und durchmischt wird und in der Abflussleitung (7) das Gas aus der Entsorgungseinheit (2) und das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch (25) aus dem Druckbehälter (1) im Gegenstrom strömen.
A method for conveying a solid-liquid mixture (25) from a collecting device (3) via a pressure vessel (1) to a disposal unit (2), wherein the pressure vessel (1) via a suction line (4) with the collecting device (3) and via a drain line (7) with the disposal unit (2) is flow-connected and the suction line (4) by means of a first shut-off device (5) and the drain line (7) by means of a second shut-off device (8) against the pressure vessel (1) pressure-tight shut off the procedure with the following steps
a) generating a relative to a pressure in the collecting device (3) lowered pressure in the pressure vessel (1);
b) releasing the suction line (4) by opening the first shut-off device (5), whereby the solid-liquid mixture (25) due to the generated pressure difference between collecting device (3) and pressure vessel (1) from the collecting device (3) in the pressure vessel (1) is sucked;
c) shutting off the suction line (4) by closing the first shut-off device (5) before the pressure vessel (1) reaches the pressure level of the collecting device (3);
d) subsequent opening of the second shut-off device (8), wherein the pressure in the disposal unit (2) at the second shut-off device (8) is at least temporarily higher than the pressure in the pressure vessel (1);
e) wherein after opening the second shut-off device (8) gas from a negative pressure in the pressure vessel (1) from the disposal unit (2) is sucked, the solid-liquid mixture (25) in the pressure vessel (1) by the sucked gas from the Disposal unit (2) is moved and mixed and in the drain line (7) the gas from the disposal unit (2) and the solid-liquid mixture (25) flow from the pressure vessel (1) in countercurrent.
Description
Die Erfindung betrifft Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Fördern eines Feststoff-Flüssigkeits-Gemischs aus einer Sammelvorrichtung zu einer Entsorgungseinheit, bevorzugt im Rahmen des Herstellens oder Bearbeitens von Halbleitern.The invention relates to a method and a device for conveying a solid-liquid mixture from a collecting device to a disposal unit, preferably in the context of manufacturing or processing of semiconductors.
Zur Förderung solcher Gemische sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Verfahren und Vorrichtungen bekannt, beispielsweise spezielle Schmutzwasser- oder Schlammpumpen und solche verwendende Verfahren. Es ist des Weiteren bekannt, Feststoff-Flüssigkeits-Gemische zu fördern, indem in einem Druckbehälter, in den ein Gemisch eingebracht werden soll, ein Unterdruck erzeugt wird, so dass das Gemisch durch die Wirkung des Unterdrucks in den Behälter gesaugt werden kann.To promote such mixtures, different methods and devices are known from the prior art, for example special wastewater or sludge pumps and methods using such. It is further known to promote solid-liquid mixtures by creating a negative pressure in a pressure vessel into which a mixture is to be introduced, so that the mixture can be sucked into the container by the action of the negative pressure.
Problematisch bei der Förderung der genannten Gemische ist, dass es aufgrund der im Gemisch vorliegenden Feststoffe oder Feststoff-Konglomerate zu starken Verschleißerscheinungen an Pumpen und anderen Funktionseinheiten der Vorrichtung kommen kann. Zahlreiche andere Funktionsstörungen treten ebenfalls hindernd auf, beispielsweise in Form von Ablagerungen und Verstopfungen. Im Betrieb der Fördervorrichtungen kommt es daher insgesamt zu Einschränkungen bis hin zum vollständigen Versagen.The problem with the promotion of said mixtures is that it may come due to the present in the mixture solids or solid conglomerates to severe wear on pumps and other functional units of the device. Numerous other dysfunctions also occur as a hindrance, for example in the form of deposits and blockages. In the operation of the conveyors, there are therefore total restrictions to the point of complete failure.
Die Förderbarkeit von Feststoff-Flüssigkeits-Gemischen und damit die zuvor beschriebene Problematik ist stark von der Art der Feststoffe und des Feststoff-Flüssigkeits-Gemischs sowie der Feststoffkonzentration abhängig. Es gibt insbesondere Gemische, bei denen die Feststoffe in nachteiliger Weise zu größeren Partikeln konglomerieren, aufgrund ihrer körperlichen Struktur stark abrasiv wirken oder sich aufgrund ihrer zur Flüssigkeits stark unterschiedlichen Dichte schnell ablagern. Derartige Gemische sind mit bekannten Pumpen und Fördereinrichtungen zumindest schwierig förderbar.The conveyance of solid-liquid mixtures and thus the problem described above is highly dependent on the nature of the solids and the solid-liquid mixture and the solids concentration. There are in particular mixtures in which the solids disadvantageously conglomerate into larger particles, have a highly abrasive effect due to their physical structure or quickly deposit due to their density, which differs greatly from the liquid. Such mixtures are at least difficult to convey with known pumps and conveyors.
Ein solches zumindest schwierig zu förderndes Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch entsteht z. B. im Rahmen einer Halbleiterfertigung bei der Reinigung von Abgasen, die bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen entstehen. Dabei fallen unter anderem Partikel, insbes. Siliziumoxidpartikel an, die eine sehr scharfkantige Struktur bei entsprechend hoher Härte besitzen. Die Siliziumoxidpartikel sind bedingt durch das Reinigungsverfahren mit der Flüssigkeit Wasser vermengt. Um ein vollautomatisches Reinigungsverfahren zu realisieren, ist das im Wesentlichen aus Wasser und Siliziumoxidpartikeln bestehende Gemisch gleichfalls automatisch aus der Abgasreinigungsanlage zu entfernen. Das Gemisch ist jedoch aufgrund seiner vorstehend beschriebenen Eigenschaften über bekannte Schmutzwasserpumpen nicht oder nur stark eingeschränkt förderfähig, da die Partikel aufgrund ihrer scharfkantigen Struktur eine hoch abrasive Wirkung besitzen und zusätzlich zu Konglomeratsbildung mit daraus folgenden Verstopfungen und demzufolge Verfahrensstörungen neigen.Such a solid-liquid mixture which is at least difficult to convey is produced, for example, by B. in the context of a semiconductor manufacturing in the purification of exhaust gases, which arise in the manufacture of semiconductor devices. Particles, in particular silica particles, which have a very sharp-edged structure with correspondingly high hardness, are obtained. Due to the cleaning process, the silica particles are mixed with the liquid water. In order to realize a fully automatic cleaning process, the mixture consisting essentially of water and silicon oxide particles is likewise to be automatically removed from the emission control system. Due to its properties described above, however, the mixture is not or only to a limited extent capable of being promoted via known sewage pumps, since the particles have a highly abrasive effect due to their sharp-edged structure and, in addition, tend to form conglomerates with consequent blockages and consequently process disturbances.
Die Aufgabe liegt darin, Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Fördern eines Feststoff-Flüssigkeits-Gemischs aus einer Sammelvorrichtung zu einer Entsorgungseinheit zu erfinden, in denen stark abrasiv wirkende und zur Konglomeratsbildung neigende Feststoffanteile vollautomatisch gefördert werden können und Störungen durch Verstopfungen oder Ablagerungen sowie übermäßiger abrasiver Verschleiß an z. B. Pumpen verhindert wird. Ein besonderes Anwendungsgebiet soll die Halbleiter-Fertigung sein.The object is to invent methods and apparatus for conveying a solid-liquid mixture from a collection device to a disposal unit in which highly abrasive solids and prone to conglomerate solids can be promoted fully automatic and interference from clogging or deposits and excessive abrasive wear at z. B. pumps is prevented. A special field of application is semiconductor manufacturing.
Nach der Erfindung ist eine Lösung dieser Aufgabe das Verfahren zum Fördern eines Gemisches aus Feststoffen und Flüssigkeit gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 16. Dies fördert aus einer Sammelvorrichtung (Sammler) über einen Druckbehälter zu einer Entsorgungseinheit.According to the invention, a solution of this object is the method for conveying a mixture of solids and liquid according to
Nach der Erfindung ist eine weitere Lösung dieser Aufgabe eine Vorrichtung zur Förderung eines Feststoff-Flüssigkeits-Gemischs aus einer Sammelvorrichtung in eine Entsorgungseinheit gemäß Anspruch 12.According to the invention, a further solution to this problem is a device for conveying a solid-liquid mixture from a collecting device into a disposal unit according to
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird vermieden, dass das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch durch eine direkt mechanisch auf das Gemisch einwirkende Pumpvorrichtung gefördert werden muss. Durch die Vermeidung des direkten Kontaktes zwischen Gemisch und Pumpvorrichtung ist diese bzw. sind diese der Abrasionswirkung des Gemisches nicht ausgesetzt. Die bei der Förderung des Gemisches auftretende Problematik ist in vorteilhafter Weise auf die von ihm durchströmten Einheiten und Querschnitte der Vorrichtung beschränkt. Da es sich hierbei im Sinne der Erfindung im Wesentlichen um Leitungen (Strömungswege oder Strömungspfade) sowie Behälter handelt, die vorzugsweise keine mechanisch bewegten Bauteile besitzen und den beim Betrieb auftretenden Belastungen entsprechend konfigurierbar sind, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung robust und kann nahezu wartungsfrei betrieben werden.By means of the solution according to the invention, it is avoided that the solid-liquid mixture must be conveyed through a pumping device acting directly on the mixture mechanically. By avoiding the direct contact between the mixture and the pumping device, this or these are the abrasive action of the mixture not exposed. The problem occurring in the promotion of the mixture is limited in an advantageous manner to the units and cross-sections of the device through which it flows. Since, in the context of the invention, these are essentially conduits (flow paths or flow paths) and containers which preferably have no mechanically moved components and can be appropriately configured for the loads occurring during operation, the device according to the invention is robust and can be operated virtually maintenance-free.
Die zur Erzeugung von Unterdruck verwendeten und damit die Förderung des Gemisches bewirkenden Mittel sind vorzugsweise übliche Vakuumpumpen, die kostengünstig, wartungsfreundlich und weitgehend störungsfrei betrieben werden können. In diesem Zusammenhang wird im Folgenden aus Gründen der Einfachheit die Bezeichnung ‚Pumpe‘ (pneumatischer Art) verwendet. Sie erzeugt zwei Druckdifferenzen,
Bevorzugt ist der Innendruck des Druckbehälters gegenüber dem Atmosphärendruck abgesenkt, so dass die beiden anderen Behälter, der Sammler und die Entsorgungseinheit mit Atmosphärendruck arbeiten können und beide Differenzdrücke, einer entlang je einer Verbindungsleitung entstehen können. Auch eine T-Verbindung mit einem MehrwegeVentil ist möglich, wobei bestimmte Leitungsabschnitte für beide Strömungswege verwendet werden. Ebenso kann die Druckdifferenz durch einen höheren Druck in der Entsorgungseinheit und in dem Sammler (der Sammeleinrichtung oder -vorrichtung) erzeugt werden, so dass der Druckbehälter auf Atmosphärendruck verbleiben kann, beispielsweise offen sein könnte.Preferably, the internal pressure of the pressure vessel is lowered relative to the atmospheric pressure, so that the two other containers, the collector and the disposal unit can operate at atmospheric pressure and both differential pressures, one along each of a connecting line can arise. A T-connection with a multi-way valve is also possible, whereby certain line sections are used for both flow paths. Likewise, the pressure differential may be generated by a higher pressure in the disposal unit and in the collector (the collector or device) so that the pressure vessel may remain at atmospheric pressure, for example open.
Das zu entsorgende oder zu fördernde Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch befindet sich in einer Sammelvorrichtung oder wird in eine solche eingebracht, bis eine für die Entsorgung ausreichende Menge gesammelt ist. Die Sammelvorrichtung kann beliebig ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines offenen oder geschlossenen Behälters oder als Leitung. Größe, Form und Art der Sammelvorrichtung sind auf die Art und die Menge des zu fördernden und entsorgenden Gemischs abgestimmt. Die Einbringung des Gemisches in die Sammelvorrichtung kann in beliebiger Art erfolgen.The solid-liquid mixture to be disposed or conveyed is in a collecting device or is introduced into such until a sufficient amount for disposal has been collected. The collecting device may be of any desired design, for example in the form of an open or closed container or as a conduit. Size, shape and type of collection device are matched to the type and amount of mixture to be pumped and disposed of. The introduction of the mixture into the collecting device can be done in any manner.
Die Sammelvorrichtung ist strömungstechnisch, insbesondere hydraulisch oder pneumatisch, mit dem Druckbehälter verbunden (strömungs-verbunden). Dieser ist vorzugsweise als Unterdruck- oder Vakuumbehälter ausgebildet und steht wiederum mit der Entsorgungseinheit in Verbindung, in welche das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch gefördert werden soll.The collecting device is fluidically, in particular hydraulically or pneumatically connected to the pressure vessel (flow-connected). This is preferably designed as a vacuum or vacuum container and in turn is in communication with the disposal unit in which the solid-liquid mixture is to be promoted.
Die Entsorgungseinheit ist von beliebiger Art. Es kann sich beispielsweise um eine gespülte oder ungespülte Abflussleitung entsprechender Abmessungen, eine weitere Sammelvorrichtung der zuvor beschriebenen Art, eine Filtrations- oder Trennvorrichtung, einen Abfallbehälter oder ähnliches handeln. Insbesondere ist die Entsorgungseinheit konzipiert, ein bestimmtes Luft- oder Gasvolumen zu enthalten oder sie steht mit der Umgebung in Verbindung.The disposal unit is of any type. It can be, for example, a flushed or un-flushed discharge line of corresponding dimensions, another collection device of the type described above, a filtration or separation device, a waste container or the like. In particular, the disposal unit is designed to contain a specific volume of air or gas or communicates with the environment.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind Sammelvorrichtung und/oder Druckbehälter und/oder Entsorgungseinheit über Leitungen oder Rohre miteinander verbunden, können jedoch auch unmittelbar aneinander angrenzen und strömungstechnisch miteinander verbunden sein (über Strömungsverbindungen). Sammelvorrichtung, Druckbehälter, Entsorgungseinheit sowie ggf. vorhandene Leitungen oder Rohre als Verbinder (Strömungspfade oder -wege) weisen eine geeignete Widerstandsfähigkeit gegen die abrasive Wirkung des Gemisches auf, beispielsweise durch entsprechende Werkstoffauswahl, Panzerung oder Formgebung.According to one embodiment of the invention collecting device and / or pressure vessel and / or disposal unit via lines or pipes are connected to each other, but can also be directly adjacent to each other and fluidly connected to each other (via flow connections). Collecting device, pressure vessel, disposal unit and possibly existing lines or pipes as connectors (flow paths or paths) have a suitable resistance to the abrasive action of the mixture, for example by appropriate choice of materials, armor or molding.
Durch die Evakuierung des Druckbehälters wird zwischen diesem und der Sammelvorrichtung eine Druckdifferenz erzeugt (Anspruch 16). Deren Größe hängt von zahlreichen Faktoren ab und kann grundsätzlich in weiten Bereichen eingestellt werden.By evacuating the pressure vessel, a pressure difference is generated between it and the collecting device (claim 16). Their size depends on numerous factors and can generally be adjusted in a wide range.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform herrscht in der Sammelvorrichtung Umgebungsdruck, wobei der Druck im Druckbehälter auf Werte unterhalb 60 kPa, vorzugsweise zwischen 20 kPa und 40 kPa abgesenkt wird. Die Druckdifferenz zwischen Druckbehälter und Sammelvorrichtung gewährleistet vorzugsweise, dass das Gemisch mit einer ausreichenden Geschwindigkeit bewegt wird, so dass Feststoff durch die Strömung mitgesogen wird und Absetzvorgänge vermieden werden können. Dies insbesondere beim Ansaugvorgang.According to a preferred embodiment, ambient pressure prevails in the collecting device, the pressure in the pressure vessel being lowered to values below 60 kPa, preferably between 20 kPa and 40 kPa. The pressure difference between the pressure vessel and the collection device preferably ensures that the mixture is agitated at a sufficient rate so that solids are entrained by the flow and settling operations can be avoided. This particular during the intake process.
Während der Evakuierung des Druckbehälters oder dem Druckbeaufschlagen des Sammlers (der Sammelvorrichtung), ist der Druckbehälter gegenüber der Sammelvorrichtung und der Entsorgungseinheit druckdicht abgesperrt. Die Absperrung zwischen Sammelvorrichtung und Druckbehälter erfolgt mittels einer ersten Absperrvorrichtung, beispielsweise in Form eines üblichen steuerbaren Absperrventils, das in einem Strömungsweg zwischen Druckbehälter und Sammelvorrichtung angeordnet ist. Die Absperrung des Druckbehälters gegenüber der Entsorgungseinheit erfolgt mittels einer zweiten (oder einer weiteren) Absperrvorrichtung, die ähnlich oder identisch zur ersten Absperrvorrichtung ausgeführt sein kann.During the evacuation of the pressure vessel or the pressurization of the collector (the collecting device), the pressure vessel against the collecting device and the disposal unit is pressure-tight shut off. The barrier between collecting device and pressure vessel by means of a first shut-off device, for example in the form of a conventional controllable shut-off valve, which is arranged in a flow path between the pressure vessel and collecting device. The shut-off of the pressure vessel with respect to the disposal unit by means of a second (or another) shut-off device, similar or identical to the first shut-off device can be executed.
Unter einem Erzeugen eines gegenüber dem Druck in der Sammelvorrichtung abgesenkten Drucks in dem Druckbehälter nach Anspruch 1 ist auch ein Bewahren eines bereits vorliegenden Drucks verminderter Höhe zu verstehen.Producing a pressure which is reduced in relation to the pressure in the collecting device in the pressure vessel according to
Druckdicht im Sinne des Anspruchs 1 oder 12 bedeutet im Wesentlichen druckdicht. Es ist ausreichend, die Strömungswege so abzudichten, dass die gewünschten Druckwerte und Druckdifferenzen über eine zur Förderung des Gemisches ausreichende Zeitdauer in ausreichender Höhe aufrechterhalten werden.Pressure-tight in the sense of
Nach Einstellen des gewünschten Drucks im Druckbehälter respektive der ersten Druckdifferenz wird die erste Absperrvorrichtung zumindest teilweise, insbesondere schrittweise geöffnet, wodurch es aufgrund der Druckdifferenz zwischen Sammelvorrichtung und Druckbehälter zu einem Strömen, insbesondere einem Ansaugen des Gemisches aus der Sammelvorrichtung in den Druckbehälter kommt. Der Vorgang wird durch Schließen der ersten Absperrvorrichtung beendet.After setting the desired pressure in the pressure vessel respectively the first pressure difference, the first shut-off device is at least partially, in particular gradually opened, whereby it comes to flow, in particular a suction of the mixture from the collecting device into the pressure vessel due to the pressure difference between collecting device and pressure vessel. The process is terminated by closing the first shut-off device.
Die zuvor beschriebene Evakuierung des Druckbehälters kann vor dem Öffnen der ersten Absperrvorrichtung beendet werden, beispielsweise durch ein Abschalten der Pumpe oder durch ein druckdichtes Absperren der Verbindung zwischen Druckbehälter und Pumpe oder beides. Hierdurch wird vorteilhaft vermieden, dass das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch, Feststoffpartikel oder andere Verunreinigungen aus dem Druckbehälter in die ‚Pumpe‘ gelangen und dort abrasiven Verschleiß oder andere Störungen hervorrufen können. Es ist jedoch auch möglich, den Druckbehälter über den Zeitpunkt des Öffnens der ersten Absperrvorrichtung hinaus kontinuierlich oder intermittierend während der nachfolgenden Schritte zu evakuieren, wodurch der Unterdruck (Minderdruck) im Druckbehälter oder die erste Druckdifferenz für eine längere Zeitdauer aufrechterhalten und ein Druckausgleich verzögert wird. In diesem Falle ist es vorteilhaft, zwischen dem Druckbehälter und der ‚Pumpe‘ geeignete Filtermedien vorzusehen, mit denen ein unerwünschtes Eindringen von Feststoffpartikeln in die ‚Pumpe‘ vermieden werden kann.The evacuation of the pressure vessel described above can be completed before opening the first shut-off device, for example by switching off the pump or by a pressure-tight shut-off of the connection between the pressure vessel and pump or both. In this way, it is advantageously avoided that the solid-liquid mixture, solid particles or other impurities from the pressure vessel into the 'pump' reach and there may cause abrasive wear or other disorders. However, it is also possible to continuously or intermittently evacuate the pressure vessel beyond the time of opening the first shut-off device during the subsequent steps, whereby the negative pressure (reduced pressure) in the pressure vessel or the first pressure difference is maintained for a longer period of time and a pressure compensation is delayed. In this case, it is advantageous to provide between the pressure vessel and the 'pump' suitable filter media with which an undesirable penetration of solid particles in the 'pump' can be avoided.
Das Strömen, insbesondere über ein Ansaugen, des Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches durch Öffnen der ersten Absperrvorrichtung erfolgt über einen kurzen Zeitraum, beispielsweise 2 sec. Die Dauer des Vorganges hängt wie die Druckdifferenz zwischen Druckbehälter und Sammelvorrichtung von der Art und der Zusammensetzung des zu fördernden Gemisches ab und ist so auszuwählen, dass ein schnelles Bewegen des Gemisches ermöglicht wird. Die anzustrebende Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches ist vorzugsweise so hoch, dass auch zum Absetzen neigende Feststoffpartikel oder Feststoffkonglomerate durch die Strömung mitgesogen werden, wodurch Verstopfungen zwischen Sammelvorrichtung und Druckbehälter vermieden werden können (Anspruch 18).The flow, in particular via suction, of the solid-liquid mixture by opening the first shut-off device takes place over a short period of time, for example 2 sec. The duration of the process depends on the type and composition of the product to be conveyed, like the pressure difference between the pressure vessel and the collecting device Mixture and is to be selected so that a rapid movement of the mixture is made possible. The aspired flow rate of the mixture is preferably so high that even for settling inclined solid particles or Feststoffkonglomerate be entrained by the flow, whereby blockages between collecting device and pressure vessel can be avoided (claim 18).
Der Ansaugvorgang kann mit Vorteil diskontinuierlich (ggf. intermittierend) periodisch erfolgen, wobei es durch die diskontinuierliche und ggf. intermittierende Strömung zu Verwirbelungen im Gemisch kommt, die eine fortwährende Durchmischung des Gemisches bewirken und Absetz- und Entmischungsvorgänge vermindern oder verhindern. In diesem Fall wird die ‚Pumpe‘ fortwährend unter Schaltung eines entsprechend angeordneten Absperrventils betrieben. Alternativ wird die pneumatische Pumpe intermittierend betrieben.The suction process can be carried out intermittently with advantage intermittently intermittently, whereby the discontinuous and possibly intermittent flow to turbulence in the mixture, which cause a continuous mixing of the mixture and reduce settling and demixing or prevent. In this case, the 'pump' is continuously operated by switching a correspondingly arranged shut-off valve. Alternatively, the pneumatic pump is operated intermittently.
Nach dem Schließen der ersten Absperrvorrichtung liegt in dem Druckbehälter eine bestimmte Menge des angesaugten Feststoff-Flüssigkeits-Gemischs vor. In dem Druckbehälter herrscht zu diesem Zeitpunkt ein gegenüber der Entsorgungseinheit geringerer Druck. Dieses wird durch eine rechtzeitige Beendigung des Ansaugvorgangs vor Erreichen eines Druckgleichgewichts erzielt oder kann durch eine zumindest abschnittsweise länger anhaltende Evakuierung des Druckbehälters erzielt werden. Es wird nun die zweite Absperrvorrichtung geöffnet, die während des Ansaugens ein Abfluss vom Druckbehälter zu der Entsorgungseinheit (druckdicht) absperrte (Anspruch 1, Anspruch 16).After closing the first shut-off device, a certain amount of the sucked solid-liquid mixture is present in the pressure vessel. In the pressure vessel prevails at this time compared to the disposal unit lower pressure. This is achieved by a timely termination of the suction before reaching a pressure equilibrium or can be achieved by an at least partially longer lasting evacuation of the pressure vessel. Now, the second shut-off device is opened, the shut off a drain from the pressure vessel to the disposal unit (pressure-tight) during the suction (
Bei geöffneter zweiter Absperrvorrichtung herrscht zumindest zeitweise in dem Druckbehälter ein geringerer Druck als in der Entsorgungseinheit. Dieser verringerte Druck kann in der vorgenannten Weise erzeugt werden.When the second shut-off device is open, there is a lower pressure in the pressure vessel at least temporarily than in the disposal unit. This reduced pressure can be generated in the aforementioned manner.
Der Abfluss (Auslass) ist vorzugsweise im unteren Bereich des Druckbehälters und insbesondere an dessen tiefster Stelle angeordnet. Es schließt sich ein Strömungsweg an, beispielsweise als Rohr oder Leitungsabschnitt.The outflow (outlet) is preferably arranged in the lower region of the pressure vessel and in particular at its lowest point. This is followed by a flow path, for example as a pipe or line section.
Aufgrund der Druckdifferenz zwischen Entsorgungseinheit und Druckbehälter kommt es nach dem Öffnen der zweiten Absperrvorrichtung zu einem Einströmen von Luft oder Gas in den Druckbehälter. Luft- oder Gasblasen strömen durch den Abfluss entgegen der Abflussrichtung in den Druckbehälter und das dort befindliche Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch ein und steigen durch dieses auf. Es kommt hierdurch zu einer Bewegung und Durchmischung des im Druckbehälter befindlichen Gemisches, wodurch Absetzvorgänge von Feststoffpartikeln oder Konglomeratbildung eingeschränkt oder verhindert werden. Die Stärke der Bewegung des Gemisches kann durch die Höhe der Druckdifferenz eingestellt werden, da hierdurch die Einströmgeschwindigkeit der Luft oder des Gases bestimmt ist.Due to the pressure difference between the disposal unit and the pressure vessel occurs after opening the second shut-off device to an influx of air or gas into the pressure vessel. Air or gas bubbles flow through the drain against the direction of flow into the pressure vessel and the solid-liquid mixture located there and rise through this. This results in a movement and mixing of the mixture contained in the pressure vessel, whereby settling of solid particles or conglomerate formation are restricted or prevented. The The strength of the movement of the mixture can be adjusted by the height of the pressure difference, as this determines the inflow velocity of the air or the gas.
Der Abfluss des Druckbehälters ist dimensioniert, um trotz des Einströmens von Luft oder Gas (Luft-/Gas-Strömung) entgegen der Abflussrichtung des Feststoff-Flüssigkeits-Gemischs aus dem Druckbehälter in die Entsorgungseinheit strömen kann. Ein Gegenstrombetrieb ist vorgesehen (Anspruch 1).The outflow of the pressure vessel is dimensioned to flow despite the inflow of air or gas (air / gas flow) against the outflow direction of the solid-liquid mixture from the pressure vessel into the disposal unit. A countercurrent operation is provided (claim 1).
Durch das Öffnen der zweiten Absperrvorrichtung wird somit ein Ausströmen des Feststoff-Flüssigkeits-Gemischs aus dem Druckbehälter unter gleichzeitigem Einströmen von Luft/Gas bewirkt, so dass auch im weiteren Verlauf der Entleerung des Druckbehälters das in diesem vorliegende Gemisch bewegt wird, ein Absetzen der Feststoffe verhindert wird und diese zusammen mit der Flüssigkeitsausströmen können.By opening the second shut-off device, an outflow of the solid-liquid mixture from the pressure vessel is thus effected with simultaneous inflow of air / gas, so that even in the further course of the emptying of the pressure vessel, the present in this mixture is moved, settling the solids is prevented and these can flow out together with the liquid.
Das Einströmen von Luft/Gas und das Ausströmen des Gemischs kann auch über unterschiedliche Leitungen, also einen getrennten Abfluss und Zufluss erfolgen.The inflow of air / gas and the outflow of the mixture can also take place via different lines, ie a separate outflow and inflow.
Eine zeitliche Überdeckung zur Bewegung des Gemisches im Druckbehälter während dessen Entleerung ist vorteilhaft.A temporal overlap to the movement of the mixture in the pressure vessel during its emptying is advantageous.
Insbesondere nach der vollständigen Entleerung des Druckbehälters hat das beanspruchte Verfahren ein Schließen der zweiten Absperrvorrichtung. Vorzugsweise wird das Verfahren nach Anspruch 1, Merkmal (a) bis (e) vollständig oder teilweise periodisch wiederholt, wobei bei jeder Wiederholung des Verfahrens eine gewisse Teilmenge des Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches aus der Sammelvorrichtung in die Entsorgungseinheit gefördert wird.In particular, after the complete emptying of the pressure vessel, the claimed method has a closing of the second shut-off device. Preferably, the method of
Die Evakuierung des Druckbehälters nach Merkmal (a) kann dabei jeweils zu Beginn jedes Verfahrensdurchlaufes, bei Überschreitung eines festzusetzenden Schwellen-Druckwerts im Druckbehälter (kennzeichnet nicht ausreichende Druckdifferenz), fortwährend während einzelner Verfahrensdurchläufe oder fortwährend bis zur vollständigen Entleerung der Sammelvorrichtung erfolgen (Anspruch 10).The evacuation of the pressure vessel according to feature (a) can in each case at the beginning of each process run, when exceeding a set threshold pressure value in the pressure vessel (indicates insufficient pressure difference) continuously during individual process runs or continuously until complete emptying of the collection device (claim 10) ,
Nach einer besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Belüftungsvorrichtung des Druckbehälters geöffnet wird, insbesondere bei geöffneter zweiter Absperrvorrichtung. Der Beginn der Belüftung des Druckbehälters sowie deren Dauer hängen von zahlreichen Verfahrensparametern ab. Die zusätzliche Belüftung des Druckbehälters soll ein schnelleres Ausströmen des Feststoff-Flüssigkeits-Gemischs aus dem Druckbehälter ermöglichen. Dabei ist je nach den jeweils vorliegenden Bedingungen darauf zu achten, dass die Belüftung nicht zu früh erfolgt, so dass im Druckbehälter vorliegendes Gemisch durch das zuvor beschriebene Einströmen von Luft oder Gas über den Abfluss und die zweite Absperrvorrichtung ausreichend bewegt wurde. Andererseits wäre die Folge, dass abgesetzter Feststoff ggf. nicht aus dem Druckbehälter entfernt werden kann. Es ist daher nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das Öffnen der Belüftungsvorrichtung mit einer zeitlichen Verzögerung nach dem Öffnen der zweiten Absperrvorrichtung erfolgt (Anspruch 6).According to a particular embodiment, it is provided that an aeration device of the pressure vessel is opened, in particular when the second shut-off device is open. The beginning of the aeration of the pressure vessel and its duration depend on numerous process parameters. The additional ventilation of the pressure vessel to allow a faster outflow of the solid-liquid mixture from the pressure vessel. Care must be taken, depending on the prevailing conditions, that the ventilation does not take place too early, so that the mixture present in the pressure vessel has been sufficiently moved by the above-described inflow of air or gas via the outflow and the second shut-off device. On the other hand, the consequence would be that settled solid may not be removed from the pressure vessel. It is therefore provided according to a further embodiment that the opening of the ventilation device takes place with a time delay after the opening of the second shut-off device (claim 6).
Die Verzögerung richtet sich nach den jeweils vorliegenden Bedingungen sowie den übrigen Verfahrensparametern. Sie kann derart ausgedehnt werden, dass die Belüftungsvorrichtung erst bei oder nach Erreichen eines Druckausgleichs (im Wesentlichen) zwischen Entsorgungseinheit und Druckbehälter geöffnet wird, bevorzugt aber größer als 2 sec.The delay depends on the prevailing conditions and the other process parameters. It can be expanded such that the ventilation device is opened only when or after reaching a pressure equalization (essentially) between disposal unit and pressure vessel, but preferably greater than 2 sec.
Von Vorteil ist, wenn bei der Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren (Anspruch 1, Anspruch 16) sowohl beim Einströmen des Gemisches in den als auch beim Ausströmen aus dem Druckbehälter eine ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeit erzielt wird, so dass Absetzvorgänge eingeschränkt oder verhindert werden.It is advantageous if in carrying out the inventive method (
Die Belüftung kann aus der Atmosphäre oder aus einem unter Druck stehenden Behälter erfolgen. Im letzteren Fall kann eine besonders schnelle Belüftung des Druckbehälters und somit dessen besonders schnelles Entleeren erzielt werden.The ventilation can be from the atmosphere or from a pressurized container. In the latter case, a particularly rapid ventilation of the pressure vessel and thus its particularly rapid emptying can be achieved.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Gemisch in der Sammelvorrichtung zwangsbewegt wird. Dieses erfolgt vorzugsweise durch Einleiten von zusätzlichem Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch (Anspruch 8). Eine Zwangsbewegung durch Einleitung von Wasser, Luft, Gas oder anderen strömenden Medien, die eine Verwirbelung des Gemisches in der Sammelvorrichtung bewirken, ist gleichfalls denkbar.According to a further embodiment it is provided that the mixture is forcibly moved in the collecting device. This is preferably done by introducing additional solid-liquid mixture (claim 8). A forced movement by introduction of water, air, gas or other flowing media, which cause a turbulence of the mixture in the collecting device, is also conceivable.
Ein Einleiten einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, in die insbesondere nahezu vollständig entleerte Sammelvorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise ein Ausspülen derselben, wodurch Feststoff- oder Gemisch-Rückstände vollständig entfernt werden können.Introducing a liquid, in particular water, into the collecting device, which is in particular almost completely emptied, advantageously allows the same to be rinsed out, as a result of which solid or mixture residues can be completely removed.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Druckbehälter in ähnlicher Weise gespült wird (Anspruch 9). Die Spülung erfolgt vorzugsweise nach Erreichen eines Druckausgleichs zwischen Entsorgungseinheit und Druckbehälter, kann jedoch schon früher einsetzen. Dabei ist unbeachtlich, ob in dem Druckbehälter vorliegendes Gemisch bereits vollständig ausgeströmt ist oder zumindest teilweise noch vorliegt, da durch den Spülvorgang Feststoff- und Gemisch-Rückstände bewegt werden und der Druckbehälter gereinigt wird.A further embodiment provides that the pressure vessel is flushed in a similar manner (claim 9). The flushing is preferably carried out after reaching a pressure equalization between the disposal unit and pressure vessel, but can start earlier. It is irrelevant whether present in the pressure vessel mixture has already completely emanated or at least partially is still present, since the rinsing process solid and mixture residues are moved and the pressure vessel is cleaned.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und deren Arbeitsweise anhand der einzigen Figur.
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1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und deren Funktionsweise (als Arbeitsverfahren).
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1 shows a preferred embodiment of the device according to the invention and its operation (as a working method).
Die in der
Im Bereich des Abflusses
Ein weiterer Sensor
Die Sammelvorrichtung
Die Beschickung der Sammelvorrichtung
In dem, dem Abfluss
Im oberen Bereich des Vakuumbehälters
Im Folgenden wird beispielhaft der Verfahrensablauf bei der Förderung von in der Sammelvorrichtung
Das bei beispielsweise einer Abgasreinigung entstandene Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch
Je nach Konsistenz des Gemisches
Damit Gemisch
Wird mit Unterdruck (Minderdruck zum Atmosphärendruck) gearbeitet, wird aus dem nicht gefluteten Behälterabschnitt des Behälters
Der Unterdruck wird mit Hilfe der Vakuumpumpe
Ist der Behälter
Das Absperrventil
Es ist anzustreben, diese Strömungsgeschwindigkeit möglichst hoch zu halten, zumindest so hoch, dass ein Absetzen von Feststoffpartikeln in der Leitung
Längere Öffnungszeiten des Absperrventils
Nach dem Schließen des Absperrventils
Die Abwasserleitung
In gleicher Weise, wie Sammler
Das Ausströmen des Gemisches
Falls der in dem Vakuumbehälter
Reicht der im Vakuumbehälter
Um eine vollständige Reinigung des Systems zu bewirken, kann nach erfolgter Entleerung der Sammelvorrichtung
Falls notwendig, kann die Sammelvorrichtung
Bei einer Variante des Verfahrens wird das Absperrventil
Die Belüftungsleitung
Die zwei Ventile
Claims (21)
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Citations (4)
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AT197740B (en) | 1955-01-20 | 1958-05-27 | Air Reduction | Process for transporting powdery material through narrow lines as well as pneumatic transport system for performing this process |
EP0289057A1 (en) | 1987-05-01 | 1988-11-02 | Limus Umwelttechnik Gmbh | Process and apparatus for the treatment of digested sewage sludge |
DE3830544A1 (en) | 1988-09-08 | 1990-03-15 | Kloeckner Becorit Ind | METHOD AND DEVICE FOR THE CONTINUOUS DELIVERY OF BULK GOODS IN A PNEUMATIC CONVEYOR |
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2008
- 2008-12-24 DE DE102008063157.4A patent/DE102008063157B4/en active Active
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