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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abscheideanlage sowie ein Verfahren zum Reinigen von Fluiden.
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Abscheideanlagen der in Rede stehenden Art, auch Leichtflüssigkeitsabscheider oder Ölabscheider genannt, haben die Aufgabe, Ölanteile und andere nicht gelöste, in einer Flüssigkeit bzw. in einem Fluid vorhandene Fremdanteile, herauszufiltern. Ein möglicher Einsatzbereich sind beispielsweise Waschanlagen, wie sie in Produktionsstätten zum Einsatz kommen und welche zur Reinigung der dort gefertigten Bauteile und Komponenten verwendet werden. Hierbei wird, um den Ressourceneinsatz und insbesondere den Wasserverbrauch zu senken, das Reinigungswasser immer wieder gereinigt bzw. aufbereitet, d. h. von Schmutzpartikeln, Ölanteilen etc. gereinigt, wobei zu ebendieser Reinigung Abscheideanlagen bzw. Ölabscheider der in Rede stehenden Art zum Einsatz kommen. Die Herstellung sauberkeitssensibler Teile, Baugruppen und Systeme im Sinne der technischen Sauberkeit stellt eine hohe Herausforderung an moderne Produktionsanlagen dar. So muss sichergestellt werden, dass das aufbereitete Wasser sehr sauber ist, um die frisch produzierten Teile nicht zu verunreinigen. Problematisch ist weiterhin, eine ausreichend hohe Betriebssicherheit sicherzustellen. Die
DE 10 2004 019 871 A1 beschreibt beispielsweise einen Abscheider für Ölanteile und andere nicht gelöste, in einer Flüssigkeit aufsteigende Fremdanteile, die an die Flüssigkeitsoberfläche in einer Abscheidekammer aufsteigen. Die Abscheidekammer weist einen im Niveau unveränderlichen Schmutzüberlauf für die Ableitung der aufschwimmenden Fremdanteile auf, wobei das Flüssigkeitsniveau an dem Schmutzüberlauf mittels Einstellung einer Differenzmenge zwischen der einem Abscheider zugeführten Schmutzflüssigkeitsmenge und der aus der Austrittskammer ablaufenden Flüssigkeitsmenge eingestellt wird. Ein derartiges Einstellen bzw. Einregeln kann sich in der Praxis allerdings als zeitaufwändig erweisen. Hinzu kommt, dass bei einem derart eingestellten System auch immer die Gefahr besteht, dass dieses aufgrund von Verschmutzungen oder dergleichen aus dem Gleichgewicht gerät.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abscheideanlage sowie ein Verfahren zum Reinigen von Fluiden anzugeben, welche insbesondere äußerst robust und effektiv arbeiten.
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Diese Aufgabe wird durch eine Abscheideanlage gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 7 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und der beigefügten Figur.
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Erfindungsgemäß umfasst eine Abscheideanlage ein Abscheidebecken, welches einen ersten Abfluss für abgeschiedenes Material aufweist, wobei ein Zufluss, insbesondere ein Zufluss einer Schmutzflüssigkeitsmenge, beispielsweise aus einem Becken mit verunreinigtem (Wasch-)Wasser, in das Abscheidebecken über ein Ventil eingestellt bzw. einstellbar ist, welches ausgelegt ist, zumindest eine erste und eine zweite Ventilstellung bereitzustellen, wobei die erste Ventilstellung einen Minimalquerschnitt freigibt, und wobei ein Einlauf des ersten Abflusses sowie die beiden Ventilstellungen, insbesondere die zweite Ventilstellung, derart ausgelegt sind bzw. ist, dass sich nur in der zweiten Ventilstellung ein Abfluss über den ersten Abfluss einstellt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Einlauf des ersten Abflusses trichterförmig bzw. als Skimmer ausgebildet. Dabei weist die Abscheideanlage den großen Vorteil auf, dass über den Einlauf nicht permanent ein Abfluss stattfindet, wie es bei herkömmlichen Ölabscheidern der Fall sein kann, bei welchen kontinuierlich ein Öl-Wasser-Gemisch abläuft. Stattdessen sind vorliegend explizit die beiden Ventilstellungen vorgesehen, welche im Zusammenspiel mit dem ersten Abfluss derart ausgelegt sind, dass nur bei der zweiten Ventilstellung gezielt ein Anstieg des Füllstands in dem Abscheidebecken, also sozusagen ein „Hochwasser“, eingestellt wird, welches bewirkt, dass sich das an der Oberfläche des Abscheidebeckens sammelnde abgeschiedene Material, umfassend Partikel, Ölanteile etc. in den ersten Abfluss läuft. Dabei ist der Zufluss in das Abscheidebecken zweckmäßigerweise derart positioniert, dass durch die Flussrichtung des Zuflusses das abgeschiedene Material in Richtung des ersten Abflusses gespült werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Einlauf des ersten Abflusses derart positioniert, dass er einen Füllstand des Abscheidebeckens in der ersten Ventilstellung um einen Versatz überragt, wobei der Versatz zumindest 1 mm beträgt. Bevorzugt beträgt er beispielsweise 2-4 mm, insbesondere beispielsweise 3 mm. Der Versatz berechnet sich insbesondere zwischen einer Oberkante des Einlaufs und dem Füllstand im Abscheidebecken, der sich in der ersten Ventilstellung einstellt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Ventil ein Schrägsitzventil. Diese Ausgestaltung hat sich als äußerst robust erwiesen und ist kostengünstig.
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Gemäß einer Ausführungsform ist ein Ventilsitz des Schrägsitzventils derart bearbeitet, dass er den Minimalquerschnitt freigibt. Dies ist besonders vorteilhaft, da somit quasi eine Einstellung des Ventils bzw. eine Einregelung entfallen kann. Auch wenn das Ventil also vollständig geschlossen ist, gibt es den Minimalquerschnitt frei, muss also nicht auf eine bestimmte Stellung eingestellt werden.
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Im Betrieb kann es nun dazu kommen, dass sich an oder im Bereich dieses Minimalquerschnitts Partikel etc. verfangen und diesen verstopfen. Vorteilhafterweise stellt die vorgeschlagene Abscheideanlage aber quasi eine Selbstreinigungsfunktion bereit, da beim Einstellen der zweiten Ventilstellung automatisch, insbesondere durch die Querschnittserhöhung des Ventilquerschnitts, ein Freispülen des Ventils erfolgt. Etwaige Partikel und Verunreinigungen werden in das Abscheidebecken zusammen mit dem Zufluss gespült und dort abgeschieden.
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Zweckmäßigerweise umfasst die Abscheideanlage eine Steuerung bzw. ein Steuersystem, insbesondere beispielsweise eine elektronische Steuerung, welche ausgelegt ist, die Ventilstellungen, insbesondre zeitlich, zu steuern bzw. zu regeln.
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Zweckmäßigerweise wird der Zufluss in das Abscheidebecken, also insbesondere der Zufluss der Schmutzflüssigkeitsmenge in das Abscheidebecken, mittels einer Pumpe bereitgestellt, welche zweckmäßigerweise ebenso über die Steuerung gesteuert bzw. geregelt werden kann.
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Daneben ist gemäß einer Ausführungsform weiter eine Abpumpeinheit vorgesehen, um das abgeschiedene Material, welches über den ersten Abfluss aus dem Abscheidebecken ausgeleitet wird, abzupumpen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Abscheidebecken ausgelegt, nach dem Koaleszenzprinzip zu arbeiten. Insbesondere handelt es sich bei der Abscheideanlage um einen Koaleszenzabscheider. Koaleszenzabscheider arbeiten nach dem Prinzip der Anlagerung von kleinen Tröpfchen an Tropfkörpern, wie z. B. Metallgitterstrukturen. Gemäß einer Ausführungsform weist das Abscheidebecken beispielsweise entsprechend ausgebildete Lamellenbleche auf bzw. umfasst solche. Die vorgenannten kleinen Tröpfchen fügen sich zu größeren Tropfen zusammen, steigen auf und bilden einen Film, welcher sich an der Oberfläche des Abscheidebeckens in Form des abgeschiedenen Materials absetzt. Über das sich in der zweiten Ventilstellung ausbildende Hochwasser bzw. durch die Erhöhung des Füllstands wird das abgeschiedene Material über den ersten Abfluss entfernt. Um die Reinigungsleistung weiter zu verbessern, umfasst das Abscheidebecken weiter zumindest einen Magnetstab sowie bevorzugt mehrere Schwall- oder Leitbleche, um die Flussrichtung innerhalb des Abscheidebeckens zu lenken.
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Die Erfindung richtet sich weiter auf ein Verfahren zum Reinigen von Fluiden, umfassend die Schritte:
- - Bereitstellen eines Abscheidebeckens, umfassend einen ersten Abfluss für abgeschiedenes Material;
- - Einstellen eines Zuflusses eines zu reinigenden Fluids, insbesondere einer Schmutzwassermenge, in das Abscheidebecken auf ein Minimalniveau, sodass ein Füllstand des Abscheidebeckens unterhalb eines Einlaufs des ersten Abflusses bleibt;
- - Erhöhen des Zuflusses zum Erzeugen einer Füllstandserhöhung derart, dass abgeschiedenes Material in den ersten Abfluss gespült wird.
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Mit anderen Worten wird vorliegend also zumindest zeitweise ein gezieltes Hochwasser eingestellt, mittels welchem das sich an der Oberfläche gesammelte Material gezielt über den ersten Abfluss abgeleitet wird.
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Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Verringern des Zuflusses auf das Minimalniveau.
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Mit Vorteil ist damit sichergestellt, dass in der übrigen Zeit kein Abfluss über den ersten Abfluss erfolgt, was zu einer Erhöhung des Wasserverbrauchs führen kann. Stattdessen wird das sich an der Oberfläche abgeschiedene bzw. gesammelte Material sehr gezielt durch das Erhöhen des Zuflusses abgeführt.
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Zweckmäßigerweise wird der Zufluss durch eine Pumpe bereitgestellt. Gemäß einer Ausführungsform wird die Zuflussänderung, also die Erhöhung bzw. die Verringerung, ebenfalls über die Pumpe realisiert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Verwenden eines Ventils zum Erhöhen und/oder Verringern des Füllstands.
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Diese Ausgestaltung hat sich als besonders robust erwiesen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird beispielsweise ein Schrägsitzventil verwendet, dessen Ventilsitz derart bearbeitet ist, dass es auch in einer Schließstellung des Ventils den Minimalquerschnitt freigegeben ist, welcher sozusagen einen minimalen Zufluss in das Abscheidebecken erlaubt. Beim Öffnen des Ventils wird dann ein entsprechend größerer Querschnitt freigegeben, welcher eine gezielte Füllstandserhöhung im Abscheidebecken bedingt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Intervallweise Öffnen oder Schließen des Ventils.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform arbeitet das Ventil beispielsweise etwa 20 Minuten mit dem Minimalquerschnitt und wird dann für etwa 20-30 Sekunden in die zweite Ventilstellung, sozusagen in eine Offenstellung, gebracht.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Stufenweise Verstellen des Ventils zwischen einer ersten und einer zweiten Ventilstellung.
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Zweckmäßigerweise ist also kein aufwändiges Einregeln oder Einstellen des Ventils nötig. Stattdessen wird das Ventil einfach zwischen zwei Stufen bzw. zwei Öffnungsquerschnitten verstellt. Der große Vorteil liegt hierbei insbesondere auch darin, dass in der zweiten Ventilstellung etwaige sich im Ventil angesammelte Verunreinigungen entfernt, insbesondere weggespült, werden.
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Die im Zusammenhang mit der Abscheideanlage erwähnten Vorteile und Merkmale gelten analog und entsprechend für das Verfahren sowie umgekehrt.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der schematischen Ansicht einer Ausführungsform einer Abscheideanlage mit Bezug auf die beigefügte Figur.
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Es zeigt:
- 1: eine schematische Ansicht einer Abscheideanlage.
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Mit dem Bezugszeichen 10 ist ein Schmutzwasserbecken bezeichnet, welches eine zu reinigende Flüssigkeit bzw. ein zu reinigendes Fluid enthält. Dieses kann über einen Skimmer 12 in Richtung eines Abscheidebeckens 20 ablaufen bzw. wird über eine Pumpe 40 in Richtung des Abscheidebeckens 20 gepumpt. Es stellt sich ein Zufluss Z in Richtung des Abscheidebeckens 20 ein, wobei eine Zuflussmenge über ein Ventil 30 geregelt ist. Zweckmäßigerweise ermöglicht das Ventil 30 zwei Ventilstellungen, nämlich eine erste und eine zweite Ventilstellung, wobei das Ventil 30 in der ersten Ventilstellung einen Minimalquerschnitt freigibt. Dieser bewirkt einen Füllstand in dem Abscheidebecken 20, wie er mit dem Bezugszeichen F skizziert ist. Dieser Füllstand kann auch als Füllstand bei Normalbetrieb F1 betrachtet werden. Schraffiert dargestellt ist schematisch ein sich an der Oberfläche abscheidendes bzw. koaleszierendes Material M. So handelt es sich vorliegend insbesondere um einen Koaleszenzabscheider, welcher ein oder mehrere Lamellenbleche 26 umfasst. Zusätzlich ist noch zumindest ein Magnetstab 28 vorgesehen, welcher die Reinigungsleistung zusätzlich erhöht. Die Skizze soll zeigen, dass eine Oberkante 23' eines trichterförmigen Einlaufs 23 eines ersten Abflusses 21 derart um einen Versatz x gegenüber dem Füllstand F1 bei Normalbetrieb versetzt ist, dass über den ersten Abfluss 21 nichts abfließt, wenn die erste Ventilstellung eingestellt ist. Ein Abfluss erfolgt erst, wenn das Ventil 30 auf die zweite Ventilstellung eingestellt ist, welche bewirkt, dass der Füllstand F derart ansteigt, dass das abgeschiedene Material M sozusagen die Oberkante 23' des Einlaufs 23 übersteigt oder überschwemmt. Es stellt sich also ein Füllstand bei „Hochwasser“ ein, wie er mit dem Bezugszeichen F2 angedeutet ist. Durch das Einstellen der zweiten Ventilstellung wird sozusagen gezielt ein Hochwasser im Abscheidebecken 20 eingestellt. Durch die Erhöhung des Zuflusses in der zweiten Ventilstellung wird auch eine gewisse Strömung in das Abscheidebecken 20 eingeleitet, welche bewirkt, dass das abgeschiedene Material M in Richtung des Einlaufs 23 geleitet wird. Zum Leiten der Flüssigkeitsströmung, welche schematisch über die mit einem Pfeil versehene Linie skizziert ist, ist beispielsweise am Eingang des Abscheidebeckens noch ein Schwallblech 24 angeordnet sowie im Endbereich nicht näher bezeichnete Bleche. Über einen zweiten Abfluss 22 strömt das gereinigte Wasser aus dem Abscheidebecken 20. Zur Entnahme des abgeschiedenen Materials M aus dem ersten Abfluss 21 kann eine Abpumpeinheit vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schmutzigwasser-Becken
- 12
- Skimmer
- 20
- Abscheidebecken
- 21
- erster Abfluss
- 22
- zweiter Abfluss
- 23
- Einlauf
- 23'
- Oberkante Einlauf
- 24
- Schwallblech
- 26
- Lamellenblech
- 28
- Magnetstab
- 30
- Ventil
- 40
- Pumpe
- M
- abgeschiedenes Material
- x
- Versatz
- F
- Füllstand
- F1
- Füllstand bei Normalbetrieb
- F2
- Füllstand bei „Hochwasser“
- Z
- Zufluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004019871 A1 [0002]
