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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Prozesswasser. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen von Prozesswasser.
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Gerade im Bereich des Offsetdrucks ist es bekannt, dass die Druckqualität in standardisierten, hochautomatischen Produktionsprozessen mit der konstanten Qualität der Prozesswasser (Feuchtmittel/Reflexwasser) zusammenhängt. Diese Prozesswasser können Verschmutzungen enthalten, die während des Druckprozesses in das Prozesswasser gelangt sind. Dabei kann es sich um Druckfarbenrückstände (insbesondere Ölrückstände, Pigmente und Harze), Papierabfall (insbesondere Fasern, Füllstoffe, Papierstaub, Schmutz), organische Verunreinigungen (insbesondere Bakterien und Algen) oder Waschmittelbestandteile handeln. Um einen fehlerfreien Druckprozess zu gewährleisten, müssen daher alle Verschmutzungen aus dem Prozesswasser entfernt werden, wenn nicht eine vorzeitiger Entsorgung/Austausch des Prozesswassers in Kauf genommen werden soll.
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Aus oben genannten Gründen ist es aus dem Stand der Technik bekannt, das Prozesswasser permanent zu filtern und dann dem Kreislauf der Druckmaschine wieder zuzuführen. Die bekannten Filtrationsmethoden basieren auf der Filtrierung mit Filtermatten, Filterbeuteln oder Filterkerzen. Diese Art der Filtrierung eignet sich jedoch nur zum Entfernen grober Verschmutzungen. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die bekannten Filter regelmäßig verblocken und nur schwer zu reinigen sind. Insbesondere ist es bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zum Reinigen von Prozesswasser notwendig, die Filterelemente regelmäßig aus der Vorrichtung zu entnehmen, um diese extern einem aufwändigen Reinigungsverfahren zu unterziehen. Dies hat weiterhin den Nachteil, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen während der Reinigung der Filterelemente nicht verwendet werden können.
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Aufgrund der oben genannten Problemstellung liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen von Prozesswasser anzugeben, mit denen es möglich ist, selbst kleinste Verschmutzungen des Prozesswassers zu entfernen und dabei ein Verblocken der Filterelemente effektiv zu verhindern.
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Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die Vorrichtung durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst.
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Demgemäß wird insbesondere eine Vorrichtung zum Reinigen von Prozesswasser mit mindestens einem Filterelement vorgeschlagen, welches einen mit einem Prozesswasseranschluss verbundenen oder verbindbaren Zulauf aufweist und ausgebildet ist, das über den Zulauf zugeführte Prozesswasser zu reinigen. Das mindestens eine Filterelement weist ferner einen mit einem Verbraucher und/oder einem Reservoir für gefiltertes Prozesswasser verbundenen oder verbindbaren Ablauf sowie ein Spülsystem zum Reinigen des mindestens einen Filterelements innerhalb der Vorrichtung auf.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Reinigen von Prozesswasser weist eine ganze Reihe von Vorteilen auf. So wird mit dem erfindungsgemäßen Spülsystem durch die effektive Beseitigung der Verschmutzungen grundsätzlich verhindert, dass die Membranen des Filterelements verblocken. Demzufolge ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht mehr notwendig, die Filterelemente regelmäßig auszubauen, um diese reinigen zu können. Vielmehr können Verschmutzungen am mindestens einen Filterelement innerhalb der Vorrichtung beseitigt werden. Darüber hinaus ergibt sich vorteilshafterweise eine höhere Reinheit des gefilterten Prozesswassers, da die Filter durch das Spülsystem eine höhere Leistung erzielen können. Da das Prozesswasser nur noch selten erneuert werden muss, ergeben sich erhebliche Einsparungen an Prozesswasserzusätzen wie Alkohol, oberflächenaktiven Stoffen, Puffern zur Einstellung des pH-Wertes, Netzmitteln, Antioxidanten oder Lösungsvermittlern. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Reinigen von Prozesswasser ermöglicht außerdem konstant, qualitativ hochwertige Druckergebnisse und sorgt somit für eine hohe Produktionssicherheit und Reproduzierbarkeit.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Reinigen von Prozesswasser sind in den Unteransprüchen angegeben.
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So ist in einer ersten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ferner ein Arbeitstank zum Zwischenspeichern von zu reinigendem Prozesswasser vorgesehen, welcher mit dem Prozesswasseranschluss einerseits und mit dem Zulauf des mindestens einen Filterelements andererseits verbunden oder verbindbar ist. Mit anderen Worten ist es bei dieser Ausführungsform vorgesehen, das verschmutze Prozesswasser zunächst einem Arbeitstank zuzuführen, bevor dieses in Richtung des mindestens einen Filterelements befördert wird. Dadurch ist es denkbar, grobe Verschmutzungen des Prozesswassers bereits im Arbeitstank zu beseitigen. Darüber hinaus kann der Arbeitstank dazu genutzt werden, Prozesswasser, welches das mindestens eine Filterelement ungefiltert passiert und folglich nicht gereinigt wurde, aufzunehmen. Das so wieder in den Arbeitstank zurückbeförderte, verschmutzte Prozesswasser kann demnach wiederholt gefiltert werden, woraus eine höhere Gesamtausbeute an gereinigtem Prozesswasser (Filtrat) entsteht.
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Nach einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass das Spülsystem als Rückspülsystem ausgeführt und dazu ausgebildet ist, das mindestens eine Filterelement entgegen der Fließrichtung des Prozesswassers zu reinigen. Entgegen der Fließrichtung heißt dabei, dass das Filterelement von seiner Filtratseite aus gespült wird. In anderen Worten wird vom Auslass des Filterelements in Richtung des Zulaufs gespült. Die durch das Rückspülsystem ermöglichte Rückspülung hat den Vorteil, dass das Filterelement von Verkrustungen, Ablagerungen und Verschmutzungen aller Art, welche sich in den Filtermembranen abgesetzt haben, befreit werden kann. Durch die regelmäßige Rückspülung während des Betriebs wird einem Verblocken des Filterelements wirkungsvoll vorgebeugt. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, die Rückspülung mittels des Filtrats (gereinigtes Prozesswasser) vorzunehmen. Es ist jedoch auch möglich, eine chemische Reinigungsflüssigkeit zu verwenden, wie es im Folgenden näher erläutert wird.
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Gemäß einer weiteren Umsetzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Spülsystem einen Reinigertank auf zum Bereitstellen einer chemischen Reinigungsflüssigkeit, mit welcher das mindestens eine Filterelement durchspülbar ist. Der Reinigertank ist dabei mit dem Zulauf und/oder dem Ablauf des mindestens einen Filterelements verbunden oder verbindbar. Insbesondere kann der Reinigertank einen Frischwasseranschluss sowie eine Dosiervorrichtung zum Zudosieren von Reinigungschemikalien aufweisen. Die durch den Reinigertank gewonnene Reinigungsflüssigkeit kann vorteilshafterweise dazu genutzt werden, das Filterelement in regelmäßigen Abständen gründlich zu reinigen. Folglich ist es durch die Reinigungsflüssigkeit selbst möglich, stärkste Verschmutzungen des Filterelements, wie Bakterien und Algen, aufzulösen und auszuspülen. Dabei kann es sich bei der Reinigungsflüssigkeit um sauere und/oder alkalische Reinigungsmittel handeln. Es ist anzumerken, dass die Reinigung des Filters mittels einer chemischen Reinigungsflüssigkeit nicht während des laufenden Betriebs der Vorrichtung durchgeführt werden kann. Es ist jedoch sehr wohl denkbar, eine chemische Reinigung des Filterelements in (vom Zulauf in Richtung des Ablaufs) sowie entgegen (vom Ablauf in Richtung des Zulaufs) der Fließrichtung des Prozesswassers vorzunehmen.
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Gemäß einer nächsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Reinigertank mindestens ein Heizelement zum Erwärmen der chemischen Reinigungsflüssigkeit auf. Ein Erhitzen der Reinigungsflüssigkeit über Raumtemperatur (21°C) mittels eines Heizelements hat den Vorteil, dass eine noch gründlichere Reinigung des Filterelements erzielt wird. Vorzugsweise werden dabei Temperaturen zwischen 60°C und 90°C für die Reinigungsflüssigkeit verwendet.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Realisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Arbeitstank ferner dazu ausgelegt, als Reinigertank zu fungieren. Auf diese Weise kann der Arbeitstank nicht nur dazu benutzt werden, verschmutztes Prozesswasser zwischenzuspeichern, vielmehr ist es auch möglich, die chemische Reinigungsflüssigkeit zum Reinigen des Filterelements im Arbeitstank bereitzustellen. Dies hat den Vorteil, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Reinigen von Prozesswasser einen kompakten Aufbau und somit einen sehr geringen Platzbedarf aufweist. Darüber hinaus können bei dieser Ausführungsform das Prozesswasser sowie die Reinigungsflüssigkeit mit ein und derselben Pumpvorrichtung befördert werden. Folglich kann auf eine zusätzliche Pumpe für den Reinigertank verzichtet werden, was zu einer Kosteneinsparung führt.
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Gemäß einer weiteren Umsetzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese weiterhin einen Vorreinigungstank zum Vorreinigen des Prozesswassers auf, welcher zwischen dem Prozesswasseranschluss und dem Arbeitstank angeordnet ist. Um das Filterelement nicht unnötig zu belasten, ist es von Vorteil, mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Vorreinigungstanks grobe Schmutzpartikel bereits vor der Filtrierung des Prozesswassers aus diesem zu entfernen. Aus diesem Grund kann einem Verblocken des Filterelements noch effektiver vorgebeugt werden, wodurch dieses um ein Vielfaches längere Standzeiten aufweist.
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Im Einzelnen weist der Vorreinigungstank gemäß einer weiteren Ausführungsform einen ersten und hiervon räumlich getrennten zweiten Bereich zur Sedimentation schwerer Schmutzpartikel sowie einen Skimmer zum Abfluten von Oberflächenverschmutzungen auf. Gemäß dieser Umsetzung kann der besagte Vorreinigungstank durch Zwischenwände in mehrere strömungsmäßig miteinander verbundene Bereiche unterteilt werden. Somit weist der Vorreinigungstank einen ersten und zweiten Bereich auf, in welchen eine Vorreinigung durch Wirkung der Schwerkraft der Schmutzpartikel stattfindet. Insbesondere findet eine Sedimentation schwerer Schmutzpartikel in den ersten beiden Bereichen des Vorreinigungstanks statt. Darüber hinaus ist der Vorreinigungstank derart ausgebildet, dass sich sehr geringe Strömungsgeschwindigkeiten des verschmutzten Prozesswassers ergeben. Folglich bildet sich an der Oberfläche des Prozesswassers, im ersten und zweiten Bereich des Vorreinigungstanks, eine Schicht leichter Schmutzpartikel (z. B. Öle) aus. Diese Oberflächenverschmutzungen können in einfacher Weise durch einen Skimmer abgeflutet und oder abgetragen und in Richtung eines Abfalltanks befördert werden. Unter dem Begriff „abtragen” ist hierbei ein mechanisches Sammeln der Oberflächenverschmutzungen, beispielsweise durch eine Rakel, zu verstehen.
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Nach einer weiteren Realisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass der Vorreinigungstank zum Sammeln von Sediment in einem unteren Teil des ersten und zweiten Bereichs nach unten spitz zulaufend ausgebildet ist. Um das Sediment möglichst weit von einem dritten Bereich des Vorreinigungstanks, in welchem das vorgereinigte Prozesswasser in den Arbeitstank übertritt, fern zu halten, ist der Vorreinigungstank vorzugsweise spitz zulaufend ausgebildet. Insbesondere wird dadurch erreicht, dass sich das Sediment im unteren Teil des ersten und zweiten Bereichs des Vorreinigungstanks sammelt. Somit wird gewährleistet, dass möglichst wenig Sediment aus dem Vorreinigungstank in den Arbeitstank übertreten kann. Darüber hinaus bietet der spitz zulaufende Vorreinigungstank den Vorteil, dass das im unteren Teil des Trichters abgelagerte Sediment auf einfach Weise in Richtung eines Entsorgungstanks abgelassen werden kann.
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In einer nächsten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Reinigen von Prozesswasser ist der Arbeitstank über einen Heber mit einem dritten Bereich des Vorreinigertanks verbunden. Zwar findet, wie oben bereits erwähnt, im ersten und zweiten Bereich des Vorreinigertanks eine erste Klärung des Prozesswassers statt, jedoch ist es dennoch möglich, dass leichte Schmutzpartikel (Oberflächenverschmutzungen) in einen dritten Bereich des Vorreinigertanks vordringen. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, den Arbeitstank über einen Heber mit einer Klarphase des dritten Bereichs des Vorreinigertanks zu verbinden. Der erfindungsgemäße Heber dient folglich dazu, vorgereinigtes Prozesswasser aus einer Klarphase unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche im dritten Bereich des Vorreinigertanks zu entnehmen und dem Arbeitstank zuzuführen.
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Um den oben genannten Heber mit geringem Aufwand wirkungsvoll einsetzen zu können, kann es ferner vorgesehen sein, dass der Arbeitstank in Relation zum Vorreinigungstanks derart angeordnet ist, dass das Prozesswasser durch hydrostatischen Druck vom dritten Bereich des Vorreinigungstanks in den Arbeitstank beförderbar ist. Dementsprechend ist sichergestellt, dass Prozesswasser immer in den Arbeitstank übertreten kann, solange der Prozesswasserpegel im Vorreinigungstank über dem höchsten Punkt der ersten Zwischenwand liegt.
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In einer weiteren Ausführung weist der Vorreinigungstank Kühlelemente zum Kühlen des in dem Vorreinigungstank zwischengespeicherten Prozesswassers auf. Gerade bei großen Druckmaschinen entsteht in den Kreislaufsystemen der Rohrleitungen eine zunehmende Verkeimung des Prozesswassers durch Mikroorganismen. Die erfindungsgemäße Kühlung des Prozesswassers im Vorreinigungstank dient dazu, die Keimbelastung in Folge des Schmutzeintrags zu reduzieren, was die Standzeit des Prozesswassers erhöht und gleichzeitig die benötigte Menge an Biozid-Zusätzen verringert.
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Nach einer weiteren Realisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Reinigen von Prozesswasser weist der Arbeitstank einen mit einem Entsorgungstank verbundenen oder verbindbaren Auslass zum Entleeren des Arbeitstanks auf. Im Laufe des Betriebs der Vorrichtung zur Reinigung von Prozesswasser kann es vorkommen, dass sich zeitweise Schmutzablagerungen im Arbeitstank befinden, woraus eine kontinuierliche Reduzierung der Filtratmenge resultiert. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, einen Auslass an der Unterseite des Arbeitstanks vorzusehen, welcher mit einem Entsorgungstank verbunden ist. Dieser kann folglich dazu genutzt werden, das kontaminierte Prozesswasser abzulassen, um den Arbeitstank nach dem Ablassen manuell reinigen zu können.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Filterelement als Querstromfilter vorzugsweise aus Keramikmembranen ausgebildet. Keramikmembranen sind sehr beständig und nahezu unbegrenzt haltbar. Darüber hinaus ermöglicht die Filtration im Querstromprinzip eine zuverlässige Abscheidung von feinen und dispersen Bestandteilen des verschmutzten Prozesswassers. Dabei ist es ferner von Vorteil, dass der überwiegende Teil der sich auf dem Filterelement ablagernden Verschmutzungen durch den Strom des längs durch den Querstromfilter fließenden verschmutzten Prozesswassers mitgerissen wird, sodass eine selbstreinigende Wirkung in Bezug auf das Filterelement vorliegt.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Reinigen von verschmutztem Prozesswasser gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 12.
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Demgemäß betrifft die Erfindung ein Verfahren, das die folgenden Schritte aufweist:
- – Sedimentieren und Skimmen des Prozesswassers;
- – Filtern des sedimentierten und geskimmten Prozesswassers unter Verwendung mindestens eines Querstromfilters; und
- – Messung der Durchflussmenge des vom Querstromfilter als Filtrat abgegebenen gereinigten Prozesswassers.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Reinigen von verschmutztem Prozesswasser liegen auf der Hand. So wird das Prozesswasser in einem ersten Schritt sedimentiert und geskimmt, was bereits erste grobe Verschmutzungen aus dem Prozesswasser entfernt. Das so vorgereinigte Prozesswasser wird im Folgenden unter Verwendung eines Querstromfilters filtriert. Da bereits die groben Verschmutzungen des Prozesswassers durch das. Sedimentieren und Skimmen entfernt wurden, ist einem Verblocken des Querstromfilters bereits effektiv vorgebeugt. Darüber hinaus wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sichergestellt, dass zu jeder Zeit während des Betriebs eine ausreichende Menge an Filtrat produziert wird. Dies geschieht in vorteilhafter Weise durch Messung der Durchflussmenge des vom Querstromfilter abgegebenen Filtrats.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin einen Schritt auf, in dem der mindestens eine Querstromfilter vorzugsweise automatisch gereinigt wird, sobald die Durchflussmenge des Filtrats einen vorab festgelegten oder festlegbaren Grenzwert unterschreitet. Sollte die oben bereits erwähnte Durchflussmenge des vom Querstromfilter abgegebenen Filtrats nicht ausreichend sein, so sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, den Querstromfilter zu reinigen, um den vollen Wirkungsgrad des Filterelements wieder herzustellen.
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Die Reinigung des Querstromfilters kann dabei durch eine Rückspülung des Filters mit Filtrat erfolgen. Eine Rückspülung des Querstromfilters mit Filtrat hat den Vorteil, dass diese automatisch, in regelmäßigen Abständen, von der Reinigungsvorrichtung erfolgen kann. Dazu wird die Zufuhr des verschmutzten Prozesswassers zum. Querstromfilter unterbrochen und das bereits gereinigte Filtrat gegen die Fließrichtung des Prozesswassers durch den Querstromfilter gepresst. Vorzugsweise kann diese Umkehrung des Filtratflusses durch eine Druckerhöhung auf der Filtratseite erreicht werden.
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Alternativ zur oben genannten Rückspülung mittels Filtrat kann die Reinigung des Querstromfilters durch eine Spülung mit Reinigungsflüssigkeit erfolgen, wobei das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin einen Schritt zum Aufheizen der Reinigungsflüssigkeit auf eine Temperatur über 21°C vor der Reinigung des Querstromfilters aufweist. Um den Filter von besonders starken Verschmutzungen zu befreien, ist es von Vorteil, eine Spülung mit Reinigungsflüssigkeit durchzuführen. Bei dem chemischen Reinigungsverfahren wird der gesamte Filter mit sauren und/oder alkalischen Reinigungsflüssigkeiten gespült. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Temperatur der Reinigungsflüssigkeit auf eine Temperatur über 21°C (Raumtemperatur) zu erhöhen, um den Querstromfilter restlos reinigen zu können. Vorzugsweise kann die Temperatur der Reinigungsflüssigkeit dabei 60°C bis 90°C betragen. Es wird darauf hingewiesen, dass eine chemische Reinigung des Querstromfilters sowohl in als auch gegen die Fließrichtung des verschmutzten Prozesswassers durchgeführt werden kann.
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Im Folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zum Reinigen von Prozesswasser mit Bezug auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen detaillierter beschrieben. Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Reinigung von Prozesswasser; und
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2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 1 mit zusätzlichem Vorreinigungstank.
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In den Zeichnungen sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile aus Gründen der Übersichtlichkeit mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die in 1 dargestellte schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Reinigung von Prozesswasser zeigt einen Arbeitstank 2, welcher über einen Prozesswasseranschluss 31 mit dem Prozesswasserkreislauf einer beliebigen Vorrichtung (z. B. Druckmaschine) verbindbar ist. Die Verbindung zwischen dem Arbeitstank 2 und dem Prozesswasseranschluss kann von einem Ventil 4 geregelt werden. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass es sich bei den beschriebenen Ventilen um jegliche Art von manuellen und/oder automatischen Ventilen aus dem Stand der Technik handeln kann. Der Prozesswasserkreislauf der Druckmaschine kann beispielsweise ein Prozesswasserreservoir 1 aufweisen, welches der Kühlung und Qualitätssicherung der in der Maschine befindlichen Prozesswasser (z. B. Feuchtmittel/Reflexwasser) dient und über den Prozesswasseranschluss 31 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbindbar ist. Somit kann das verschmutzte Prozesswasser der Druckmaschine, mit Hilfe einer Pumpe, in Richtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung befördert werden.
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Durch die Betätigung des Ventils 4 wird der Arbeitstank 2 in Fluidverbindung mit dem Prozesswasseranschluss 31 gebracht. Das im Prozesswasserkreislauf der Druckmaschine befindliche verunreinigte Prozesswasser kann mit Hilfe einer Pumpe in Richtung des Arbeitstanks 2 gefördert werden. Das im Arbeitstank befindliche verschmutzte Prozesswasser wird durch eine weitere Pumpe 11 entlang einer Rohrleitung zu einem Zulauf 32 des mindestens einen Filterelement 3a, 3b gefördert. Es sei an dieser Stelle jedoch angemerkt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht zwangsweise einen Arbeitstank 2 aufweisen muss. Vielmehr handelt es sich bei dem oben erwähnten Arbeitstank 2 um eine optionale Komponente zum Zwischenspeichern des zu reinigenden Prozesswassers, weshalb das verschmutzte Prozesswasser auch direkt vom Prozesswasseranschluss 31 zum Zulauf 32 des mindestens einen Filterelement 3a, 3b gefördert werden kann.
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Wie dargestellt kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Vielzahl von Filterelementen 3a, 3b aufweisen, die dazu ausgelegt sind, das verschmutzte Prozesswasser von Verunreinigungen zu befreien. Das vom mindestens einen Filterelement 3a, 3b gefilterte Prozesswasser (Filtrat) wird über den Ablauf 35 abgegeben und durchläuft einen Durchflussmesser 40 bevor es zurück in den Prozesswasserkreislauf der Druckmaschine gelangt. Der Ablauf 35 kann wiederum mit dem im Prozesswasserkreislauf befindlichen Prozesswasserreservoir 1 verbunden sein, welches vorzugsweise je einen Teilbereich für verschmutztes bzw. gereinigtes Prozesswasser (Filtrat) aufweist. Der filtratseitig angebrachte Durchflussmesser 40 kann dazu genutzt werden, den Wirkungsgrad des mindestens einen Filterelements 3a, 3b zu bestimmen und demnach Rückschlüsse auf die Verschmutzung des mindestens einen Filterelements 3a, 3b machen zu können.
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Sollte der vom Durchflussmesser 40 bestimmte Filtratfluss unter einem frei wählbaren Grenzwert liegen, so ist dies ein Anzeichen dafür, dass das mindestens eine Filterelement 3a, 3b einer Reinigung unterzogen werden sollte. Zu diesem Zweck weist die in 1 dargestellte Vorrichtung zum Reinigen von Prozesswasser ein Spülsystem auf, welches dazu ausgelegt ist, Schmutzablagerungen am mindestens einen Filterelement 3a, 3b zu beseitigen.
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Bei dem Spülsystem kann es sich beispielsweise um ein Rückspülsystem handeln, welches dazu ausgebildet ist, das mindestens eine Filterelement 3a, 3b entgegen der Fließrichtung des Prozesswassers zu reinigen. Hierzu wird zunächst die zwischen Arbeitstank 2 und Filterelement/en 3a, 3b befindliche Pumpe 11 abgeschaltet, wodurch kein verschmutztes Prozesswasser mehr aus dem Arbeitstank 2 in das mindestens eine Filterelement 3a, 3b gelangen kann. Dementsprechend wird auch kein Prozesswasser mehr von dem mindestens einen Filterelement 3a, 3b gereinigt, weshalb auch die Filtraterzeugung eingestellt ist. Ebenfalls wird das Ventil 4 geschlossen, um den Prozesswassereintrag in den Arbeitstank 2 zu unterbrechen. Das sich bereits im Prozesswasserreservoir 1 der Druckmaschine befindliche Filtrat kann nunmehr, mit Hilfe einer Rückspülpumpe, entgegen der üblichen Fließrichtung (d. h. vom Ablauf 35 zum Zulauf 32) des Prozesswassers, durch das mindestens eine Filterelement 3a, 3b gepresst werden. Diese sogenannte Rückspülung ist durch den in 1 dargestellten Doppelpfeil angedeutet. Es sei darauf hingewiesen, dass es sich bei dem zur Rückspülung verwendeten Filtrat nicht unbedingt um Filtrat aus einem Prozesswasserreservoir 1 handeln muss, vielmehr ist es auch denkbar, lediglich das in den Leitungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindliche Filtrat zur Rückspülung des mindestens einen Filterelements 3a, 3b zu verwenden. Das somit durch das mindestens eine Filterelement 3a, 3b gepresste Filtrat dient dazu, Verunreinigungen aus der Filtermembran zu lösen.
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Nach einer kurzen Spülphase wird die Rückspülpumpe abgeschaltet, das Ventil 4 wieder geöffnet und die Pumpe 11 wieder in Betrieb genommen. Somit kann der normale Filterbetrieb wieder aufgenommen werden, wobei das nicht gefilterte (kontaminierte) Prozesswasser und die Verschmutzungen, welche sich durch die Rückspülung von der mindestens einen Filtermembran 3a, 3b gelöst haben durch ein Rohrstück in den Arbeitstank 2 zurück gelangen können. Wie oben bereits angedeutet, handelt es sich vorzugsweise um eine automatische Rückspülung, welche immer dann aktiviert wird, sobald der Filtratfluss am Durchflussmesser 40 einen bestimmten Grenzwert unterschreitet.
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Das Spülsystem kann darüber hinaus außerdem einen Reinigertank 7 aufweisen, welcher dazu ausgelegt ist, eine chemische Reinigungsflüssigkeit zum Reinigen des Filterelements 3a, 3b bereitzustellen. Der in 1 dargestellte Reinigertank 7 ist über ein Ventil (nicht dargestellt) mit einem Frischwasseranschluss 33 verbunden. Des Weiteren weist der Reinigertank 7 eine Dosiervorrichtung auf, welche dazu bestimmt ist, das Frischwasser mit einem saueren und/oder alkalischen Reinigungsmittel zu versetzen. Die so angemischte Reinigungsflüssigkeit kann zur Reinigung des mindestens einen Filterelements 3a, 3b in bzw. entgegen der Fließrichtung des Prozesswassers genutzt werden. Mit Bezug auf 1 ist die Spülung mit Reinigungsflüssigkeit lediglich schematisch angedeutet. Zur Reinigung des mindestens einen Filterelements mit Reinigungsflüssigkeit wird abermals die Filtrierung des Prozesswassers unterbrochen und die im Reinigertank 7 befindliche Reinigungsflüssigkeit, durch Öffnen des Ventils 5, über eine Pumpe in das mindestens eine Filterelement 3a, 3b eingebracht. Die Reinigungsflüssigkeit kann dazu in und gegen die Fließrichtung des Prozesswassers durch das mindestens eine Filterelement 3a, 3b gepumpt werden. Die mit den Verschmutzungen angereicherte Reinigungsflüssigkeit kann in Richtung eines Entsorgungstanks 34 befördert werden (nicht explizit dargestellt). Nach Beendigung des chemischen Reinigungsprozesses werden die Ventile wieder in ihre Ausgangsstellungen gebracht und der normale Betrieb kann wieder aufgenommen werden.
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Der 2 kann eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entnommen werden. Im Einzelnen stellt die 2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar, welche einen Arbeitstank 2 mit vorgeschaltetem Vorreinigungstank 110 aufweist. Gemäß dieser Ausführungsform ist es vorgesehen, weist der in 2 dargestellte Arbeitstank 2 einen Frischwasseranschluss 33 sowie eine Dosiervorrichtung 163 auf. Wie bereits mit Bezug auf 1 erläutert, kann auch hier die chemische Reinigung nur im abgeschalteten Zustand der Filtration erfolgen. Dabei ist es in diesem Ausführungsbeispiel jedoch denkbar, dass eine zusätzliche Pumpe zum Befördern der Reinigungsflüssigkeit nicht mehr benötigt wird, vielmehr kann diese Aufgabe von der Pumpe 111 übernommen werden, welche gleichzeitig dazu bestimmt ist, während des Filtrationsprozesses das Prozesswasser in Richtung des mindestens einen Filterelements 3a zu befördern.
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Die im Arbeitstank 2 bereitgestellte Reinigungsflüssigkeit kann vorteilshafterweise dazu genutzt werden, das mindestens eine Filterelement 3a in bzw. entgegen der Fließrichtung des Prozesswassers zu reinigen. Die Reinigungsrichtung hängt lediglich vom Öffnungszustand der Ventile 125, 126 ab. So wird das mindestens eine Filterelement 3a durch Öffnen des Ventils 126 entgegen der Fließrichtung des Prozesswassers gespült. Darüber hinaus ist es möglich, das Filterelement 3a durch Öffnen des Ventils 125 in Fließrichtung des Prozesswassers zu spülen.
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Die mit den Verschmutzungen angereicherte Reinigungsflüssigkeit wird erfindungsgemäß über das Ventil 127 zurück in den Arbeitstank/Reinigertank 2, 7 geführt. Nach Beendigung der chemischen Reinigung wird die im Arbeitstank 2 befindliche verschmutzte Reinigungsflüssigkeit über das Ventil 124 und die Pumpe 112 in Richtung des Entsorgungstanks 34 abgeführt. Nach dem Abführen der Reinigungsflüssigkeit aus dem Arbeitstank 2 ist es generell notwendig den Arbeitstank 2 sowie auch das mindestens eine Filterelement 3a, 3b nachzureinigen. Das Nachreinigen dient dazu, die Überreste des chemischen Reinigungsmittels zu entfernen, sodass dieses im normalen Filtrationsbetrieb nicht mit dem Prozesswasser in Kontakt kommen kann. Zu diesem Zweck kann wiederum der Frischwasseranschluss 33 genutzt werden um den Arbeitstank 2 sowie das mindestens eine Filterelement 3a, 3b mit Frischwasser zu spülen. Selbstverständlich ist es jedoch auch denkbar, dass ein separater Nachspülkreislauf vorgesehen ist. Nachdem die chemischen Reinigungsmittel vollständig aus dem Arbeitstank 2 und dem mindestens einen Filterelement 3a, 3b entfernt sind, kann der normale Filtrationsprozess wieder aufgenommen werden.
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Selbstverständlich ist es auch bei der Ausführungsform gemäß 2 möglich, eine Rückspülung mit Hilfe des Filtrats vorzunehmen. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die Erläuterung der Filtratrückspülung gemäß 1 verwiesen, da diese keinerlei wesentliche Unterschiede aufweist.
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Zurückkommend auf die chemische Reinigung mittels des Arbeitstanks 2 bleibt zu erwähnen, dass der Reinigertank/Arbeitstank 2, 7 ein Heizelement 161 aufweisen kann, welches dazu ausgelegt ist, die Reinigungsflüssigkeit auf eine Temperatur über 21°C (Raumtemperatur) zu erhitzen, wodurch eine noch gründlichere Reinigung des Filterelements 3a erzielt werden kann. Vorzugsweise liegen die Temperaturen der Reinigungsflüssigkeit dabei zwischen 60°C und 90°C. Zur Temperaturregelung der Reinigungsflüssigkeit kann sich weiterhin ein Temperaturfühler 162 im Arbeitstank 2 befinden.
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Erfindungsgemäß kann sich zwischen dem Prozesswasseranschluss 31 und dem Arbeitstank 2 ein Vorreinigungstank 110 befinden, welcher dazu ausgelegt ist Schmutzpartikel bereits vor der Filterung des Prozesswassers aus diesem zu entfernen. Der Vorreinigungstank 110 ist durch Zwischenwände 180a, 180b in einen ersten, zweiten und dritten Bereich 110.I, 110.II, 110.III aufgeteilt, um eine Sedimentation schwerer Schmutzpartikel zu ermöglichen. Im Einzelnen wird das verunreinigte Prozesswasser über das Pneumatikventil 4f in den ersten Bereich 110.I des Vorreinigungstanks 110 eingebracht. Der erste Bereich 110.I dient dazu, die Strömungsgeschwindigkeit des verunreinigten Prozesswassers zu reduzieren, um ein Absetzen schwerer Schmutzpartikel unter Einwirkung der Schwerkraft zu unterstützen. Am oberen Ende der Zwischenwand 180a tritt das Prozesswasser in den zweiten Bereich 110.II des Vorreinigungstanks 110 über. Der durch die Zwischenwand 180b vom dritten Bereich 110.III abgetrennte, zweite Bereich 110.II dient dazu, das Prozesswasser noch weiter zu beruhigen und ermöglicht eine weitere Sedimentation schwerer Schmutzpartikel. Darüber hinaus bildet sich an der Oberfläche des beruhigten Prozesswassers eine Schicht leichter Schmutzpartikel (z. B. Öle) aus. Diese Oberflächenverschmutzungen OV können in einfacher Weise durch einen Skimmer (nicht dargestellt) abgeflutet und in Richtung eines Entsorgungstanks 34 befördert werden. An der Unterseite des ersten und zweiten Bereichs 110.I, 110.II befinden sich jeweils Auslassventile 121, 122, über welche das Sediment S aus dem Vorreinigungstank 110 in Richtung des Entsorgungstanks 34 abgelassen werden kann. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Vorreinigungstank 110 nicht darauf beschränkt ist, drei Bereiche 110.I, 110.II, 110.III aufzuweisen, vielmehr ist es selbstverständlich auch möglich, weitere Bereiche vorzusehen, um die Sedimentation der schweren Schmutzpartikel zu optimieren. Es ist darüber hinaus auch denkbar, dass dies durch den Einsatz von schrägen Zwischenwänden unterstützt wird.
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Das im dritten Bereich 110.III befindliche, bereits vorgereinigte Prozesswasser wird über einen Heber 160 in den Arbeitstank 2 eingeleitet. Der erfindungsgemäße Heber 160 verbindet den Arbeitstank 2 mit einer Klarphase des im dritten Bereich 110.III befindlichen Prozesswassers, um das Übertreten potentieller Oberflächenverschmutzungen OV in den Arbeitstank 2 zu verhindern. Es sei an dieser Stelle ferner erwähnt, dass der erfindungsgemäße Vorreinigungstank 110 und/oder der Arbeitstank 2 zur Regelung des Prozesswasserpegels Schwimmer (nicht dargestellt) aufweisen kann.
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Um den Heber 160 wirkungsvoll einsetzen zu können, ist der Arbeitstank 2 derart gegenüber dem Vorreinigungstank 110 anzuordnen, sodass ein ausreichender hydrostatischer Druck entsteht. Aus diesem Grund wird der Arbeitstank 2 mit einem Höhenversatz zum Vorreinigungstank 110 angeordnet. Entscheidend ist dabei, das sich zu befüllende Teil des Arbeitstanks 2 unterhalb des Wasserpegels im Vorreinigungstank 110 befindet. Im Einzelnen bedeutet das für die in 2 gezeigte Ausführungsform, dass sich der zu befüllende Teil des Arbeitstanks 2 unterhalb des höchsten Punktes der ersten Zwischenwand 180a befindet. Dementsprechend ist sichergestellt, dass Prozesswasser immer in den Arbeitstank 2 übertreten kann, solange der Prozesswasserpegel im Vorreinigungstank 110 über dem höchsten Punkt der ersten Zwischenwand 180 liegt. Insbesondere dient der Heber also dazu, den Prozesswasserpegel im Arbeitstank 2 dem Prozesswasserpegel im Vorreinigungstank 110 anzugleichen.
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Bekanntlich ist es nötig den Heber 160 mit Prozesswasser zu füllen, bevor das Prozesswasser aufgrund des hydrostatischen Drucks aus dem Vorreinigungstank 110 entnommen werden kann. Zu diesem Zweck ist es denkbar die Pumpe 11 zu nutzen um einen ausreichenden Unterdruck im Arbeitstank 2 zu erzeugen. Die Pumpe 11 wird dementsprechend solange betrieben, bis der Heber 160 erstmalig mit Prozesswasser gefüllt ist und dieses fortan lediglich durch den hydrostatischen Druck der Wassersäulen in den Arbeitstank 2 übertritt. Ebenso ist es denkbar, dass der Prozesswasserpegel im Vorreinigungstank 110, beispielsweise durch den Einsatz von Schwimmern, generell auf einem Niveau gehalten wird, welches über dem höchsten Punkt des Hebers 160 liegt, sodass das Prozesswasser konstant, das heißt auch ohne die Ausnutzung des hydrostatischen Drucks, in den Arbeitstank 2 übertreten kann.
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Das durch den Vorreinigungstank 110 vorgereinigte Prozesswasser wird vom Arbeitstank 2 über die Pumpe 111 zum Filterelement 3a befördert. Aufgrund der Vorreinigung des Prozesswassers wird einer Verblockung des mindestens einen Filterelements 3a wirkungsvoll vorgebeugt. Wie bereits mit Bezug auf 1 erläutert, wird das Filtrat über einen Durchflussmesser 40 in Richtung des Ablaufs 35 gefördert. Das nicht vom Filterelement 3a gefilterte Prozesswasser durchtritt das Filterelement 3a in Längsrichtung und wird durch Öffnen des Ventils 128 abermals dem Vorreinigungstank 110 zugeführt.
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Wie oben bereits angedeutet, weist der Arbeitstank 2 einen Auslass auf, welcher mit dem Entsorgungstank 34 verbunden ist. Dieser Auslass kann dazu genutzt werden, das Prozesswasser bzw. die Reinigungsflüssigkeit in Richtung des Entsorgungstanks 34 abzulassen. Dies ist immer dann von Nöten, wenn zwischen dem Normalbetrieb und der chemischen Reinigung gewechselt werden soll. Außerdem kann es nötig sein, dass das Prozesswasser aus dem Arbeitstank 2 abgelassen werden muss, um diesen manuell reinigen zu können.
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Optional kann der Vorreinigungstank 110 ein mit dem Bezugszeichen 170 gekennzeichnetes Kühlelement aufweisen, das zum Kühlen des Prozesswassers dient. Durch die Kühlung mit dem Kühlelement 170 kann die Keimbelastung, in Folge des Schmutzeintrags in das Prozesswassers, reduziert werden. Selbstverständlich ist es alternativ auch denkbar, ein Kühlelement im Arbeitstank 2 vorzusehen.
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Das erfindungsgemäße mindestens eine Filterelement 3a, 3b ist vorzugsweise als Querstromfilter aus Keramikmembranen ausgebildet. Diese zeichnen sich durch eine hohe Beständigkeit und nahezu unbegrenzte Haltbarkeit aus. Durch eine Filtration im Querstromprinzip bleibt nur ein sehr geringer Anteil an Verschmutzen an den Membranen des Filters hängen, wodurch ein Verblocken letzterer wirkungsvoll verhindert wird.
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Es sei ferner darauf hingewiesen, dass der Vorreinigungstank, wie in 2 dargestellt, vorzugsweise eine abgeschrägte Unterseite aufweisen kann, um das Sediment S nach dem Prinzip eines Trichters im unteren Teil des ersten und zweiten Bereichs 110.I, 110.II zu sammeln. Des Weiteren sei angemerkt, dass es sich bei den in 2 dargestellten Ventilen 121 bis 129 um jegliche Art von aus dem Stand der Technik bekannten automatischen und/oder manuellen Ventilen handeln kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Prozesswasserreservoir
- 2
- Arbeitstank
- 3a, 3b
- Filterelement
- 4, 5
- Ventil
- 7
- Reinigertank
- 11
- Förderpumpe
- 21–29
- Ventil
- 31
- Prozesswasseranschluss
- 32
- Zulauf
- 33
- Frischwasseranschluss
- 34
- Entsorgungstank
- 35
- Ablauf
- 40
- Durchflussmesser
- 110
- Vorreinigungstank
- 110.I
- erster Bereich des Vorreinigungstanks
- 110.II
- zweiter Bereich des Vorreinigungstanks
- 110.III
- dritter Bereich des Vorreinigungstanks
- 111, 112
- Förderpumpe
- 121–129
- Ventil
- 160
- Heber
- 161
- Heizelement
- 162
- Temperaturfühler
- 163
- Dosiervorrichtung
- 170
- Kühlelement
- 180a, 180b
- Zwischenwand
- OV
- Oberflächenverschmutzung
- S
- Sediment
