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Die Erfindung betrifft eine Trennvorrichtung für Stoffe mit einer Zentrifuge, einer Steuerungseinrichtung und einer von dieser gesteuerten, eine Leitungsanordnung und Steuerorgane umfassenden Inertisierungseinrichtung zum Erzeugen einer Inertgasatmosphäre in explosionsgefährdeten Zentrifugenbereichen mit ihren Prozessräumen unter Anwendung einer Durchflussinertisierung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Inertisieren einer eine Zentrifuge aufweisenden Trennvorrichtung.
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Eine gattungsgemäß Trennvorrichtung für Stoffe mit einer Zentrifuge ist in der
WO 93/16 808 A1 angegeben. Bei dieser bekannten Trennvorrichtung ist zum Einhalten von Sicherheitsvorschriften einer Inertisierung von explosionsgefährdeten Prozessräumen der Zentrifuge eine von einer Steuerungseinrichtung gesteuerte bzw. geregelte Inertisierung vorgesehen, die eine anfängliche Diagnosephase zur Überprüfung der Dichtigkeit eines geschlossenen Prozessraums, eine anschließende Spülphase mit Inertgas bei erhöhter Durchflussrate und eine nachfolgende Haltephase unter Zuführung von Inertgas bei verringerter Durchflussrate durch den Prozessraum vorgesehen.
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In der
DE 196 46 038 A1 ist eine Zentrifuge mit mehreren Prozessräumen, nämlich einer Schleudertrommel, einem Filtratgehäuse und einem Feststoffgehäuse gezeigt. An der Zentrifuge sind Schutzeinrichtungen vorgesehen, mit deren Hilfe in einem den Trommelrand umgebenden Ringspalt ein Strom eines gasförmigen Sperrmediums erzeugbar ist, der einen unerwünschten Übertritt von gasförmigen, flüssigen und/oder festen Stoffen zwischen Filtrat- und Feststoffgehäuse verhindert. Das Sperrmedium wird von Luft oder einem Inertgas gebildet.
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Die
DE 60 2005 006 099 T2 zeigt eine Prozessapparatur für einen Durchlaufbrennofen und ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Keramikglieds.
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Verfahren zur Durchflussinertisierung werden bekanntermaßen bei derartigen Trennvorrichtungen zur Einhaltung gesetzlicher Sicherheitsvorschriften, namentlich bezüglich Explosionsschutz, angewendet. Insbesondere bei der Separation von explosionsgefährdeten Stoffen ist eine Inertisierung von Prozessräumen der Trennvorrichtung erforderlich, um die Entstehung eines explosionsgefährdeten Gemisches in der Zentrifuge zu vermeiden. Bei der Durchflussinertisierung wird ein Oxidationsmittel, in der Regel Luft mit darin befindlichem Sauerstoff, durch Durchströmen mit einem Inertgasstrom, insbesondere Stickstoff, ersetzt. Zu diesem Zweck sind derartige Trennvorrichtungen mit entsprechenden Inertisierungseinrichtungen versehen. Bei den Trennvorrichtungen kann es sich beispielsweise um Stülpfilterzentrifugen, Schälzentrifugen oder andere, Zentrifugen aufweisende, Trennvorrichtungen handeln.
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Bei gängigen Verfahren kann nicht zuverlässig sichergestellt werden, dass bei der Durchflussinertisierung alle explosionsgefährdeten Bereiche der Trennvorrichtung derart von Inertgas durchströmt werden, dass eine ausreichende Inertisierung zum Erreichen einer hohen Sicherheitsanforderungsstufe, d. h. eine Unterschreitung einer bestimmten maximalen Sauerstoffkonzentration, sichergestellt ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Trennvorrichtung mit einer Inertisierungseinrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren zur Inertisierung bereitzustellen, mit der bzw. dem gefährliche Sauerstoffmengen vermieden bzw. maximal zulässige Sauerstoffkonzentrationen auch einer hohen Sicherheitsanforderungsstufe in allen explosionsgefährdeten Bereichen zuverlässig unterschritten werden können.
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Die Aufgabe wird für die Trennvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und für das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Dabei ist für die Trennvorrichtung vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Inertisierung in drei zeitlich und funktionell getrennten Phasen ausgebildet ist, mit einer anfänglichen Diagnosephase unter Dichtigkeitsprüfung der Prozessräume, einer anschließenden Spülphase unter Verdrängung von Sauerstoff und Beaufschlagung der Prozessräume mit einer Explosionsschutz bietenden Inertgasmenge und einer Haltephase, in der die Prozessräume gegenüber der Spülphase unter verringerter Durchflussmenge an Inertgas dauerinertisiert werden.
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Wesentlich auch durch die Diagnosephase kann sichergestellt werden, dass die Prozessräume tatsächlich mit einer vorgegebenen Inertgasmenge durchströmt werden und nicht Inertgas über Undichtigkeiten der Prozessräume und/oder der Peripherie, insbesondere in der Leitungsanordnung und/oder Steuer- und Überwachungsorganen, verloren geht. Die Diagnosephase trägt wesentlich zur Steigerung der Zuverlässigkeit des Inertisierungvorgangs bei.
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Untersuchungen der Erfinder haben gezeigt, dass durch das erfindungsgemäße dreistufige Vorgehen bei der Durchflussinertisierung zuverlässig auch hohe Sicherheitsanforderungen mit geringen maximalen Sauerstoffwerten innerhalb der gesamten Trennvorrichtung mit ihren explosionsgefährdeten Zentrifugenbereichen, vor allem in den Prozessräumen erreichbar sind.
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Dabei weist die Leitungsanordnung mindestens einen Zuleitungsstrang mit mindestens einer Zuführleitung und mindestens eine Auslassleitung auf. Zudem weisen vorzugsweise die Steuerorgane eine steuerbare Ventilanordnung mit mindestens einem in dem mindestens einen Zuleitungsstrang angeordneten einlassseitigen Ventil und mit mindestens einem in der mindestens einen Auslassleitung angeordneten auslassseitigen Ventil auf. Dabei ist (zumindest) sowohl in der Spülphase als auch in der Haltephase ein Durchfluss von Inertgas durch die Prozessräume bei zumindest zum Teil geöffneten einlassseitigen Ventilen und gleichzeitig zumindest zum Teil geöffneten auslassseitigen Ventilen mittels der Steuerungseinrichtung eingestellt. Um eine zuverlässige Überwachung der Durchflussinertisierung zu ermöglichen, ist vorzugsweise der Leitungsanordnung, insbesondere in dem mindestens einen Zuleitungsstrang, eine Durchflussüberwachungseinrichtung und, insbesondere der mindestens einen Auslassleitung, eine Druckmesseinrichtung zugeordnet. Diese sind vorzugsweise jeweils redundant ausgeführt, so dass eine Ausfallsicherung erreicht wird. Auf diese Weise ist eine Inertisierungseinrichtung für eine zuverlässige Durchflussinertisierung bereitgestellt.
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Die Steuerungseinrichtung weist eine Zeitsteuerung auf und es wird in der Spülphase bei zumindest zum Teil geöffneten einlassseitigen Ventilen und bei Öffnung des mindestens einen auslassseitigen Ventils eine explosionsgeschützte Atmosphäre in den Prozessräumen als hergestellt festgestellt, wenn mittels der Steuerungseinrichtung eine von ihr überwachte Durchflussmenge an Inertgas gemessen ist, die das Volumen der Prozessräume bei darin vorhandenem üblichen Druck um ein Mehrfaches, insbesondere um mehr als das Dreifache, beispielsweise das 3,5-fache, überschreitet. Zur Messung und/oder Überwachung der Durchflussmenge kommt insbesondere eine Durchflussüberwachungseinrichtung zum Einsatz, die insbesondere redundant ausgeführt ist, um die Ausfallsicherung zu erhöhen. Vorzugsweise wird eventuell zuvor vorhandener Druck in den Prozessräumen durch Öffnung eines auslassseitigen Ventils entspannt. Die korrekte Durchführung der Spülphase wird somit über die Überwachung der Durchflussmenge an Inertgas sichergestellt.
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Die Steuerungseinrichtung und die Steuerorgane der Inertisierungseinrichtung sind erfindungsgemäß in der Weise ausgebildet, dass unter zeitlich aufeinanderfolgender Ansteuerung von den Zuleitungen zu den einzelnen Prozessräumen zugeordneten Steuerorganen die Prozessräume zeitlich sequenziell mit Inertgas gespült werden. Durch die zeitlich sequenzielle Spülung, mit vorzugsweise jeweils einem mehr als das Dreifache überschreitenden Volumen des jeweiligen Prozessraumes, kann zuverlässiger als bei einer gleichzeitigen Durchspülung aller Prozessräume sichergestellt werden, dass der jeweilige Prozessraum nach der Spülphase zumindest weitestgehend mit Inertgas durchspült ist. Vorzugsweise werden dabei auch zumindest teilweise Beladungseinrichtungen der Trennvorrichtung durchspült, wie beispielsweise ein Füllrohr. Die Bildung nicht durchströmter Bereiche, sogenannter „Totzonen“, in denen Oxidator- bzw. sauerstoffhaltiges Gas zurückbleibt, wird vermieden bzw. stark reduziert. Zu diesem Zweck können Leitungsanschlüsse an den entsprechenden Prozessräumen entsprechend strömungsgünstig angeordnet sein und/oder Leitvorrichtungen in die Prozessräume eingebracht werden. Durch die sequenzielle Durchströmung der Prozessräume kann sichergestellt werden, dass innerhalb des gesamten explosionsgefährdeten Zentrifugenbereiches, umfassend die einzelnen Prozessräume, eine maximale Sauerstoffkonzentration höchstens erreicht, vorzugsweise aber unterschritten wird und somit eine hohe Sicherheitsanforderungsstufe eingehalten werden kann.
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Die Zentrifuge weist - wie es bei einer Stülpfilterzentrifuge der Fall ist - als Prozessräume eine Trommel, ein Filtergehäuse und ein Feststoffgehäuse auf, die nacheinander durchspült werden. Vorzugsweise ist bei der Trommel ein Anschluss des Zuleitungsstrangs bzw. einer Zuführleitung an Inertgas derart angeordnet, dass beim Durchspülen der Trommel auch ein Füllrohr durchspült wird. Dadurch kann die Sauerstoffkonzentration in der Trommel bzw. in der Trennvorrichtung weiter verringert werden.
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Eine zuverlässige Inertisierung auch während des Betriebs ist dadurch erreichbar, dass während der Haltephase die gegenüber der Spülphase um mehr als die Hälfte verringerte Menge an Inertgas über einen der Haltephase zugeordneten zweiten Zuleitungsstrang zugeführt ist und die Prozessräume durchströmt, wobei ein definierter Betriebsdruck mittels Drucksensoren, insbesondere umfassend zumindest eine Druckmesseinrichtung, und der Steuerungseinrichtung einreguliert ist. Die Einregelung des Betriebsdrucks erfolgt dabei vorzugsweise mittels eines Niederdruck-Überströmventil der Gasauslasseinrichtung. Möglich wäre auch ein anderes Druckregelventil. Die Drucksensoren bzw. die, vorzugsweise redundant ausgeführte, Druckmesseinrichtung dient vorteilhafterweise einer Überwachung der Haltephase. Bei Unterschreitung eines Mindestdrucks wird dabei z.B. eine Notabschaltung aktiviert. Durch eine derartige Ausführung ist eine hohe Sicherheitsanforderungsstufe erreichbar.
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In einer bevorzugten Ausbildungsvariante weist die Leitungsanordnung zwei von einer Eingangsleitung abzweigende Zuleitungsstränge auf, die über eine Verbindungsleitung miteinander verbunden sind, in der ein steuerbares Ventil zum Öffnen und Schließen einer Strömungsverbindung zwischen den Zuleitungssträngen angeordnet ist. Auf diese Weise lassen sich Steuerorgane, beispielsweise Ventile und/oder Durchflussüberwachungseinrichtungen, vorteilhaft effizient für beide Zuleitungsstränge nutzen.
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Vorzugsweise weist die Leitungsanordnung einen an die Eingangsleitung angeschlossenen Zusatzleitungsstrang mit mindestens einer Zusatzleitung und Steuerorganen auf, wobei über den Zusatzleitungsstrang weitere Komponenten der Zentrifuge inertisierbar sind. Derartige zusätzliche Komponenten können zum Beispiel ein Lagerkörper sein, bei dem zum Beispiel ein Hohlraum um die Wellenlager mit Inertgas zur Vermeidung der Bildung eines explosionsfähigen Gemisches durchspült wird, oder ein Bereich zwischen einer Welle und einem Filtergehäuse, zur Vermeidung von Produkt-Prozess-Medienverschleppung in einen Lagerbereich. Auf diese Weise lässt sich die Anlagensicherheit weiter erhöhen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante ist die Steuerungseinrichtung in der Weise ausgebildet, dass in der Diagnosephase in den Prozessräumen durch Zufuhr von Inertgas ein definierter Überdruck herstellbar und anschließend die Prozessräume nach außen abschließbar sind und mittels der Steuerungseinrichtung feststellbar ist, ob ein über einer vorgegebenen Schwelle liegender Druck in den Prozessräumen über eine vorbestimmte Zeitspanne erreicht wird. Die Überwachung erfolgt vorzugsweise unter Verwendung der Druckmesseinrichtung, die vorzugsweise redundant ausgeführt ist, und die vorzugsweise in der Auslassleitung angeordnet ist bzw. sind. Vorzugsweise werden zunächst, vor Beginn der Überdruckbeaufschlagung, die Prozessventile nach außen, insbesondere auch ein Ventil in der Auslassleitung zur Umgebung hin, geschlossen. Ventile zu den gegebenenfalls vorhandenen Prozessräumen, insbesondere Trommel, Filtratgehäuse und Feststoffgehäuse, werden geöffnet. Auf diese Weise wird auch die Leitungsanordnung zu bzw. von den Prozessräumen in die Druckprüfung bzw. Diagnosephase mit einbezogen. Die Schließung der Prozessräume nach außen erfolgt über Schließen eines Ventils zur Zugabe von Inertgas. Damit ist das System strömungsmechanisch gegen die Umgebung geschlossen. Alternativ kann bei geöffnetem Ventil zur Zugabe von Inertgas und bei definiertem Mengenstrom an Inertgas überprüft werden, ob ein vorbestimmter Druckanstieg über eine vorbestimmte Zeitspanne erreicht wird.
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Bei dem Verfahren zum Inertisieren einer eine Zentrifuge aufweisenden Trennvorrichtung für Stoffe, bei denen eine explosionsfähige Atmosphäre in Prozessräumen der Zentrifuge unter Zuführung von Inertgas zum Erreichen eines vorgeschriebenen Explosionsschutzes verdrängt wird, ist vorgesehen, dass die Inertisierung der Prozessräume aufeinanderfolgend in drei Phasen durchgeführt wird, mit einer anfänglichen Diagnosephase, bei der den Prozessräumen Inertgas zugeführt und deren Dichtigkeit geprüft wird, indem unter Abschluss der Prozessräume ein vorgegebener Druckanstieg über eine vorgegebene Zeitdauer bei vorgegebenem zugeführtem Inertgasmengenstrom erreicht wird, einer anschließenden Spülphase, bei der die Prozessräume bei offenem Ausgang mit Inertgas geflutet werden und Sauerstoff aus den Prozessräumen verdrängt wird, bis eine vorgeschriebene Explosionsschutzstufe erreicht ist und mit einer Haltephase, in der die Prozessräume über eine laufende Prozessdauer mit einer gegenüber der Spülphase herabgesetzten Durchflussmenge an Inertgas durchströmt und dabei dauerinertisiert werden.
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Erfindungsgemäß wird dabei die Spülphase sequenziell durchgeführt, indem die Prozessräume zeitlich nacheinander mit Inertgas beaufschlagt werden, wobei die den Prozessräumen einzeln zugeführten Inertgasmengen einem Mehrfachen, insbesondere mehr als dem Dreifachen, des jeweiligen Prozessraumvolumens bei darin üblicherweise herrschendem Druck entspricht.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Trennvorrichtung mit einer Zentrifuge und einer Inertisierungseinrichtung und
- 2 eine schematische Darstellung eines Fließschemas der Inertisierungseinrichtung gemäß 1 mit einer Steuerungseinrichtung, einer Leitungsanordnung und Steuerorganen.
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1 zeigt in schematischer Darstellung eine Trennvorrichtung 1 für Stoffe mit einer Zentrifuge 2, hier beispielhaft eine Stülpfilterzentrifuge. Die Zentrifuge 2 weist mehrere Prozessräume auf, nämlich ein Filtratgehäuse 20, eine in dem Filtratgehäuse 20 angeordnete Trommel 200 und ein Feststoffgehäuse 21. Zum Befüllen der Trommel 200 mit zu trennendem Gut, vorliegend vorzugsweise einer Suspension, und/oder einem Waschmedium für einen nachgeschalteten Verfahrensschritt, ist dem Filtratgehäuse 20 ein Füllrohr 210 zugeordnet, das horizontal durch das Feststoffgehäuse 21 hindurch verlegt ist.
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Im Betrieb rotiert die Trommel 200, wodurch Feststoffe, insbesondere kristalline, körnige, faserige oder amorphe Stoffe aus der Suspension getrennt werden. Der flüssige Bestandteil wird durch einen verschließbaren Filterablauf 201 aus dem Filtratgehäuse 20 abgeführt. Der durch die Rotation der Trommel 200 gebildete Filterkuchen wird durch Zugabe von Waschmedium gewaschen und anschließend das Filtrat abgeschleudert. Nach dem Befüllen, Waschen und Schleudern wird die Trommel 200 axial in das Feststoffgehäuse 21 verschoben und der Trommeleinsatz und das Filtertuch aus der Trommel 200 gezogen. Die abgetrennten Feststoffe werden bei rotierender Trommel 200 abgeschleudert und durch einen verschließbaren Feststoffauslass 211 des Feststoffgehäuses 21 nach unten ausgetragen. Anschließend kann die Zentrifuge 2 gereinigt werden.
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Zum Antrieb weist die Zentrifuge 2 ein an das Filtratgehäuse 20 anschließendes Maschinengehäuse 22 mit einem Antriebsstrang 220 auf.
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Zur Durchführung einer dem Zentrifugiervorgang vorgeschalteten Inertisierung in Form einer Durchflussinertisierung umfasst die Trennvorrichtung 1 weiterhin eine Inertisierungseinrichtung 3, mit einer Inertisierungseinheit 30, einer (Medien-) Leitungsanordnung 31 und einer Steuerungseinrichtung 6. Die Steuerungseinrichtung 6 ist insbesondere zur Steuerung von Steuerorganen der Inertisierungseinrichtung 3 ausgebildet, die eine Ventilanordnung 4 und eine Messorgananordnung 5 und gegebenenfalls zusätzliche Stellorgane umfasst. Die Ventile können (auch nur zum Teil) als Regelventile mit veränderbarer Durchflussmenge ausgebildet sein und/oder es können separate Durchflusssteller vorgesehen sein.
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2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Fließschema der Inertisierungseinrichtung 3 und deren Komponenten. Die Inertisierungseinrichtung 3 weist eine Inertisierungseinheit 30 auf, in der Teile der Leitungsanordnung 31 und einige in der Leitungsanordnung 31 angeordnete Steuerorgane, insbesondere Ventile der Ventilanordnung 4 und Messeinrichtungen der Messorgananordnung 5, angeordnet sind.
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Die Inertisierungseinheit 30 kann in kompakter Bauform, beispielsweise in einer Art Schrank oder Gehäuse bzw. Kasten, gut zugänglich angeordnet sein.
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Die Leitungsanordnung 31 umfasst eine Eingangsleitung 300, über die der Inertisierungseinheit 30 Inertgas zugeführt wird und von der aus, vorzugsweise innerhalb der Inertisierungseinheit 30, weitere Leitungen der Leitungsanordnung 30 abzweigen. Ferner umfasst die Leitungsanordnung 31 einen ersten Zuleitungsstrang 310, über den ausgehend von der Eingangsleitung 300 eine „große Menge“ an Inertgas den Prozessräumen zufühbar ist. Zu diesem Zweck zweigt sich der erste Zuleitungsstrang 310 in eine erste, an das Filtratgehäuse 20 angeschlossene, Zuführleitung 310a und eine zweite Zuführleitung 310 b auf, die an das Füllrohr 210 und darüber an die Trommel 200 angeschlossen ist. Weiterhin weist die Leitungsanordnung 31 einen zweiten Zuleitungsstrang 311 auf, der ausgehend von der Eingangsleitung 300 an das Feststoffgehäuse 21 angeschlossen ist. Der erste Zuleitungsstrang 310 und der zweite Zuleitungsstrang 311 sind über eine absperrbare Verbindungsleitung 314 miteinander verbunden. Die Verbindungsleitung 314 ist derart ausgebildet, dass ausgehend von dem ersten Zuleitungsstrang 310 auch über diese und dann weiter über den zweiten Zuleitungsstrang 311 eine „große Menge“ an Inertgas dem Feststoffgehäuse 21 zugeführt werden kann. Auf diese Weise können die drei Prozessräume Filtratgehäuse 20, Trommel 200 und Feststoffgehäuse 21 jeweils separat mit einer „großen Menge“ an Inertgas beaufschlagt werden, die insbesondere für die Spülphase benötigt wird. Bei geschlossener Verbindungsleitung 314 ist über den zweiten Zuleitungsstrang 311 der Zentrifuge eine „kleine Menge“ an Inertgas zuführbar, wie sie insbesondere für die Diagnosephase und/oder die Haltephase benötigt wird.
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Die Leitungsanordnung 31 umfasst zudem eine Auslassleitung 315, die vorliegend an dem Filtratgehäuse 20 angeschlossen ist und über die Gas aus der Zentrifuge 2 an die Umgebung ausleitbar ist. Für eine kontrollierte Ausleitung ist in der Auslassleitung 315 eine Gasauslasseinrichtung 7 angeordnet.
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Weiterhin kann die Leitungsanordnung 31, wie vorliegend dargestellt, eine erste und zweite Zusatzleitung 312 und 313 umfassen, über die, ausgehend von der Eingangsleitung 300, weitere Komponenten der Zentrifuge 2, beispielsweise in dem Maschinengehäuse 22, inertisierbar sind.
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Die Ventilanordnung 4 umfasst ein in dem ersten Zuleitungsstrang 310, stromauf der Verbindungsleitung 314, angeordnetes erstes Ventil 40, das vorzugsweise, ebenso wie die Verbindungsleitung 314, innerhalb der Inertisierungseinheit 30 angeordnet ist. Über das erste Ventil 40 ist die Menge an Inertgas, die für die Spülphase benötigt wird, d.h. die „große Menge“, einstellbar. Weiterhin kann stromauf des ersten Ventils 40 in dem ersten Zuleitungsstrang 310 ein (hier nicht dargestelltes) Absperrventil, insbesondere ein Handventil, vorhanden sein, das ebenfalls vorzugsweise innerhalb der Inertisierungseinheit 30 angeordnet ist.
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Für eine sequenzielle Durchspülung der einzelnen Prozessräume sind zudem ein zweites Ventil 41 in der ersten Zuführleitung 310a und ein drittes Ventil 42 in der zweiten Zuführleitung 310b angeordnet. Ein viertes Ventil 43 befindet sich in dem zweiten Zuleitungsstrang 311 stromauf der Verbindungsleitung 314 zur Einstellung der „kleinen Menge“ an Inertgas. Ein fünftes Ventil 44 ist in der Verbindungsleitung 314 angeordnet, über das die Verbindungsleitung 314 geöffnet oder geschlossen werden kann. Ein sechstes Ventil 45 ist in einem Zusatzleitungsstrang angeordnet, zwischen der Eingangsleitung 300 und der Auftrennung des Zusatzleitungsstrangs in die beiden Zusatzleitungen 312 von 313. In den Zusatzleitungen 312 und 313 sind jeweils ein siebtes und ein achtes Ventil 46 und 47 zum Öffnen und Schließen der Zusatzleitungen 312 und 313 angeordnet. In der Eingangsleitung 300 befindet sich, stromauf des Abzweigs des ersten abzweigenden Leitungsstranges, hier des Zusatzleitungsstrangs 310, ein neuntes Ventil 48, über welches der Vordruck an Inertgas regelbar ist. Ein zehntes Ventil 49 ist in der Gasauslasseinrichtung 7 angeordnet.
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Die Gasauslasseinrichtung 7 umfasst neben dem zehnten Ventil 49 zum Öffnen und Schließen des Gasauslasses vorzugsweise ein (hier nicht gezeigtes) Überströmventil, über das, insbesondere während der Haltephase, erst ab einem bestimmten, ggf. einstellbaren, Druckniveau Gas aus der Zentrifuge 2 ausströmt. Ferner umfasst die Gasauslasseinrichtung 7 eine (hier nicht dargestellte) Überdrucksicherung, beispielsweise eine Berstscheibe.
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Insbesondere zu Überwachungszwecken umfasst die Inertisierungseinrichtung 3 eine Messorgananordnung 5. Diese umfasst mehrere Durchflussüberwachungseinrichtungen. Zumindest eine, vorzugsweise zwei, eine erste und zweite, Durchflussüberwachungseinrichtung 50 und 51 sind in dem ersten Zuleitungsstrang 310 stromauf des ersten Ventils 40, angeordnet. Die Durchflussüberwachungseinrichtungen 50, 51 dienen der Überwachung des Durchflusses von Inertgas in der Spülphase, um sicherzustellen, dass eine vorgegebene Durchflussmenge an Inertgas jeweils die Prozessräume durchströmt. Durch die redundante Ausführung der Durchflussüberwachungseinrichtung an dieser Stelle, mit den beiden Durchflussüberwachungseinrichtungen 50 und 51, wird eine Ausfallsicherung erreicht. Dadurch ist ein höherer Sicherheitsstandard erreichbar als mit lediglich einer Durchflussüberwachungseinrichtung. Eine dritte Durchflussüberwachungseinrichtung 52 befindet sich in dem zweiten Zuleitungsstrang 311 stromauf des vierten Ventils 43 zur Überwachung einer zugegebenen Menge an Inertgas, der „kleinen Menge“, während der Haltephase. Eine vierte Durchflussüberwachungseinrichtung 53 befindet sich stromab des achten Ventils 47 in der ersten Zusatzleitung 312.
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Weiterhin umfasst die Messorganeinrichtung 5 zumindest eine, vorzugsweise zwei, Druckmesseinrichtungen 60, 61. Durch das Vorhandensein von zwei redundanten Druckmesseinrichtungen 60, 61 wird wiederum eine bessere Ausfallsicherung erreicht. Die Druckmesseinrichtungen 60, 61 sind vorzugsweise in der Auslassleitung 315, stromauf der Gasauslasseinrichtung 7, angeordnet. Sie dienen insbesondere zur Überwachung eines einzuhaltenden Druckniveaus während der Diagnosephase und der Haltephase. Wird ein vorgegebenes Druckniveau unterschritten, wird vorzugsweise eine sicherheitsrelevante Aktion durchgeführt, beispielsweise ein Nothalt der Zentrifuge im Betrieb während der Haltephase. Weiterhin kann, in einer separaten (hier nicht dargestellten) Leitung, eine Druckmesseinrichtung zur Messung des Inertgasdrucks in einer der zusätzlichen Komponenten vorhanden sein.
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Die Steuerung/Regelung und/oder die Datenverarbeitung der Ventilanordnung 4 und der Meßanordnung 5 erfolgt vorzugsweise mittels der Steuerungseinrichtung 6, die über eine Datenübertragungsverbindung und/oder eine, ggf. zusätzliche, hydraulische oder pneumatische Steuerungsverbindung an die Inertisierungseinheit 30 angeschlossen ist.
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Die Inertisierungseinheit 30 mit den in der Inertisierungseinheit 30 angeordneten Steuerorganenkann, vorzugsweise zumindest zusammen mit der Steuerungseinrichtung 6, ein Inertisierungssystem bilden. Mittels diesem kann die Trennvorrichtung 1 dazu aus- bzw. (z.B. bei Nachrüstung) weitergebildet werden, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Vorzugsweise wird dazu in der Leitungsanordnung 31 der Trennvorrichtung 1 zumindest auch die redundante Durchflussüberwachungseinrichtung 50, 51 und die redundante Druckmesseinrichtung 60, 61 angeordnet und bei der Inertisierung herangezogen.
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Bei der Inertisierung, hier der Durchflussinertisierung, werden drei Phasen durchlaufen. Zunächst wird in der Diagnosephase die Dichtigkeit des Prozessgehäuses, d.h. der Zentrifuge 2 mit den Prozessräumen, und zumindest Teilen der Leitungsanordnung 31, durch die Messorgananordnung 5 überprüft. Zu diesem Zweck werden zunächst alle Ventile der Ventilanordnung 4 geschlossen und anschließend das zweite, dritte und fünfte Ventil 41, 42 und 44, die in den Leitungen zu den Prozessräumen bzw. der Verbindungsleitung angeordnet sind, geöffnet. Der erste Zuleitungsstrang 310 wird vorzugsweise stromauf der ersten und zweiten Durchflussüberwachungseinrichtung 50 und 51, beispielsweise über ein (hier nicht dargestelltes) Handventil, gegenüber der Eingangsleitung 300 verschlossen. Ein eventuell vorhandener Druck in der Zentrifuge 2 wird durch Öffnen des zehnten Ventils 49 entspannt und dieses anschließend wieder geschlossen. Das Druckniveau wird über die erste und zweite Druckmesseinrichtung 60 und 61 überwacht. Über die Eingangsleitung 300 und den zweiten Zuleitungsstrang 311 wird, bei nun geöffnetem viertem Ventil 43, eine Durchflussmenge an Inertgas zugegeben. Der Mengensrom entspricht beispielsweise dem des Mengenstroms in der Haltephase (der „kleinen Menge“). Nun kann entweder mittels der Druckmesseinrichtungen 60, 61 überprüft werden, ob innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne während der Zugabe einer vorgegebenen Inertgasmenge ein vorgegebener Druckanstieg erfolgt. Alternativ kann die Zentrifuge 2 mit einem bestimmten Druck an Inertgas beaufschlagt werden, das Ventil 43 geschlossen werden und bei strömungsmechanisch von der Umgebung abgeschlossener Zentrifuge 2 überprüft werden, ob das Druckniveau über einen vorbestimmten Zeitraum gehalten wird. Werden die vorgegebenen Werte eingehalten, ist die Diagnosephase beendet und eine anschließende Spülphase wird eingeleitet.
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Bei der Spülphase wird das zehnte Ventil 49 geöffnet. Anschließend werden die Prozessräume nacheinander mit einer definierten Menge an Inertgas, beispielsweise des 3,5 fachen Volumens der einzelnen Prozessräume, gespült. Dazu werden bei geöffnetem erstem Ventil 40 zur Einstellung der „großen Menge“ an Inertgas jeweils das zweite, dritte und fünfte Ventil nacheinander zunächst geöffnet und dann wieder geschlossen. Dadurch werden nacheinander zunächst die Trommel 200, anschließend das Filtratgehäuse 20 und anschließend das Feststoffgehäuse 21 von Inertgas durchspült. Durch die zeitlich hintereinandergeschaltete, d.h. sequenzielle, Durchspülung der Prozessräume bei gleichzeitiger Überwachung der Durchflussmenge über die Durchflussüberwachungseinrichtungen 50, 51 kann sichergestellt werden, dass eine ausreichende Verdrängung von Oxidator, insbesondere Sauerstoff, in den Prozessräumen stattfindet. Dadurch kann das Erreichen oder Unterschreiten einer maximalen sicherheitsrelevanten Sauerstoffkonzentration in explosionsgefährdeten Bereichen der Zentrifuge 2 sichergestellt werden.
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Nach der Spülphase wird das zehnte Ventil 49 geschlossen und die Haltephase eingeleitet. Bei der Haltephase wird eine Dauerinertisierung während des Betriebs der Zentrifuge 2 durchgeführt. Dabei wird permanent eine, vorzugsweise gegenüber der Spülphase verringerte (beispielsweise weniger als die Hälfte, beispielsweise weniger als 1/5, z. B. 1/10), Menge („kleine Menge“) an Stickstoff über den zweiten Zuleitungsstrang 311 zugeführt. Das Ventil 44 in der Verbindungsleitung 314 ist dabei vorzugsweise geschlossen. Die Zugabe erfolgt so über das Feststoffgehäuse 21. Durch die permanente Zufuhr von Inertgas wird ein leichter Überdruck in der Zentrifuge 2 aufgebaut, der mittels eines (hier nicht dargestellten) Überströmventils, das vorzugsweise in der Gasauslasseinrichtung 7 angeordnet ist, eingestellt bzw. - geregelt ist. Dabei erfolgt eine permanente Drucküberwachung über die erste und zweite Druckmesseinrichtung 60, 61. Fällt der Druck unterhalb eines bestimmten Druckniveaus ab, wird vorzugsweise die Zentrifuge 2 abgeschaltet. Bei Abschaltung der Zentrifuge 2 nach Betrieb und Erreichen der Drehzahl von 0 U/ min wird die Haltephase beendet.
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Daneben können, insbesondere während des Betriebs, über die Zusatzleitungen 312, 313 weitere Komponenten der Zentrifuge 2 mit Inertgas beaufschlagt werden, die insbesondere nicht sicherheitsrelevant sind.
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Durch die erfindungsgemäße Trennvorrichtung 1 und das erfindungsgemäße Verfahren zu Inertisierung kann zuverlässig ein vergleichsweise niedriger Maximalwert einer Sauerstoffkonzentration innerhalb explosionsgefährdeter Bereiche der Zentrifuge 2 erreicht bzw. unterschritten und während des Betriebs gehalten werden. Dadurch ist eine hohe Sicherheitsanforderungsstufe bezüglich des Explosionsschutzes erreichbar.
