DE102022129902A1 - Impurity separator for separating impurities from a media flow - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Störstoffabscheider (10) zum Abscheiden von Störstoffen aus einer Medienströmung, insbesondere aus einer Biogassubstratströmung, mit einer Strömungskammer (14), einem Medieneinlass (20) zum Einleiten einer Störstoffe unterschiedlicher Störstoffkategorien umfassenden Medienströmung in die Strömungskammer (14), einem in der Strömungskammer (14) angeordneten Strömungserzeuger (22) zum Erzeugen eines spezifischen Strömungszustands in der Strömungskammer (14), insbesondere einer Wirbelströmung, einem ersten Störstoffauslass (24) zum Ausleiten der aus der Medienströmung abgeschiedenen Störstoffe einer ersten Störstoffkategorie aus der Strömungskammer (14) und einem Medienauslass (28) zum Ausleiten der Medienströmung aus der Strömungskammer (14) nach erfolgter Störstoffabscheidung.The invention relates to a contaminant separator (10) for separating contaminants from a media flow, in particular from a biogas substrate flow, with a flow chamber (14), a media inlet (20) for introducing a media flow comprising contaminants of different contaminant categories into the flow chamber (14), a flow generator (22) arranged in the flow chamber (14) for generating a specific flow state in the flow chamber (14), in particular a vortex flow, a first contaminant outlet (24) for discharging the contaminants of a first contaminant category separated from the media flow from the flow chamber (14) and a media outlet (28) for discharging the media flow from the flow chamber (14) after contaminant separation has taken place.
Description
Die Erfindung betrifft einen Störstoffabscheider zum Abscheiden von Störstoffen aus einer Medienströmung, insbesondere aus einer Biogassubstratströmung, mit einer Strömungskammer, einem Medieneinlass zum Einleiten einer Störstoffe unterschiedlicher Störstoffkategorien umfassenden Medienströmung in die Strömungskammer, einem in der Strömungskammer angeordneten Strömungserzeuger zum Erzeugen eines spezifischen Strömungszustands in der Strömungskammer, insbesondere einer Wirbelströmung, einem ersten Störstoffauslass zum Ausleiten der aus der Medienströmung abgeschiedenen Störstoffe einer ersten Störstoffkategorie aus der Strömungskammer und einem Medienauslass zum Ausleiten der Medienströmung aus der Strömungskammer nach erfolgter Störstoffabscheidung.The invention relates to a contaminant separator for separating contaminants from a media flow, in particular from a biogas substrate flow, with a flow chamber, a media inlet for introducing a media flow comprising contaminants of different contaminant categories into the flow chamber, a flow generator arranged in the flow chamber for generating a specific flow state in the flow chamber, in particular a vortex flow, a first contaminant outlet for discharging the contaminants of a first contaminant category separated from the media flow from the flow chamber and a media outlet for discharging the media flow from the flow chamber after the contaminants have been separated.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Abscheiden von Störstoffen aus einer Medienströmung, insbesondere aus einer Biogassubstratströmung, mittels eines Störstoffabscheiders, mit den Schritten: Einleiten einer Störstoffe unterschiedlicher Störstoffkategorien umfassenden Medienströmung in eine Strömungskammer des Störstoffabscheiders durch einen Medieneinlass des Störstoffabscheiders, Erzeugen eines spezifischen Strömungszustands in der Strömungskammer, insbesondere einer Wirbelströmung, mittels eines in der Strömungskammer angeordneten Strömungserzeugers des Störstoffabscheiders, Ausleiten der aus der Medienströmung abgeschiedenen Störstoffe einer ersten Störstoffkategorie aus der Strömungskammer durch einen ersten Störstoffauslass des Störstoffabscheiders und Ausleiten der Medienströmung aus der Strömungskammer nach erfolgter Störstoffabscheidung durch einen Medienauslass des Störstoffabscheiders.The invention further relates to a method for separating contaminants from a media flow, in particular from a biogas substrate flow, by means of a contaminant separator, with the steps: introducing a media flow comprising contaminants of different contaminant categories into a flow chamber of the contaminant separator through a media inlet of the contaminant separator, generating a specific flow state in the flow chamber, in particular a vortex flow, by means of a flow generator of the contaminant separator arranged in the flow chamber, discharging the contaminants of a first contaminant category separated from the media flow from the flow chamber through a first contaminant outlet of the contaminant separator and discharging the media flow from the flow chamber after the contaminants have been separated through a media outlet of the contaminant separator.
In einer Vielzahl von Medienströmungen kommen Störstoffe unterschiedlicher Störstoffkategorien vor, welche im Rahmen eines Prozesses aus der Medienströmung abgeschieden werden sollen. Die bekannten Störstoffabscheider eignen sich bisher lediglich zum Abscheiden von Störstoffen einer spezifischen Störstoffkategorie, sodass im Rahmen des jeweiligen Prozesses mehrere unterschiedliche Störstoffabscheider zum Abscheiden sämtlicher Störstoffe aus der Medienströmung erforderlich sind. Bei einigen Störstoffabscheidern ist zur Entnahme der abgeschiedenen Störstoffe außerdem das Abschalten beziehungsweise Stilllegen der Anlage, in welcher der Störstoffabscheider integriert ist, erforderlich, sodass es zu erheblichen Effektivitätseinbußen und einem zusätzlichen Arbeitsaufwand kommt.A large number of media flows contain impurities from different impurity categories, which need to be separated from the media flow as part of a process. The known impurity separators are currently only suitable for separating impurities from a specific impurity category, so that several different impurity separators are required to separate all impurities from the media flow as part of the respective process. With some impurity separators, it is also necessary to switch off or shut down the system in which the impurity separator is integrated in order to remove the separated impurities, which leads to considerable losses in effectiveness and additional work.
Bei einer Biogasanlage kommen in der Biogassubstratströmung ebenfalls Störstoffe unterschiedlicher Störstoffkategorien vor. Die Störstoffe einer ersten Störstoffkategorie sind beispielsweise Schwebstoffe, wie zerkleinerte Fasern oder zerkleinertes Zellstoffmaterial. Die Störstoffe der zweiten Störstoffkategorie sind beispielsweise körnige Mineralien, wie beispielsweise Sand. Die Schwebstoffe und die körnigen Mineralien lassen sich bisher im Betrieb der Biogasanlage nicht durch einen einzelnen Störstoffabscheider aus der Biogassubstratströmung abscheiden.In a biogas plant, impurities from different impurity categories also occur in the biogas substrate flow. The impurities in a first impurity category are, for example, suspended matter, such as shredded fibers or shredded cellulose material. The impurities in the second impurity category are, for example, granular minerals, such as sand. The suspended matter and the granular minerals cannot currently be separated from the biogas substrate flow by a single impurity separator during operation of the biogas plant.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht also darin, die Abscheideeigenschaften eines Störstoffabscheiders zu erweitern.The object underlying the invention is therefore to expand the separation properties of a contaminant separator.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Störstoffabscheider der eingangs genannten Art, wobei der erfindungsgemäße Störstoffabscheider einen zweiten Störstoffauslass zum Ausleiten der aus der Medienströmung abgeschiedenen Störstoffe einer zweiten Störstoffkategorie aus der Strömungskammer aufweist. The object is achieved by a contaminant separator of the type mentioned at the outset, wherein the contaminant separator according to the invention has a second contaminant outlet for discharging the contaminants of a second contaminant category separated from the media flow from the flow chamber.
Ein Stilllegen der Anlage, in welcher der Störstoffabscheider eingesetzt wird, zur Entnahme der Störstoffe der zweiten Störstoffkategorie, ist somit nicht mehr erforderlich. Der Betrieb der Anlage ist zur Entnahme der Störstoffe also nicht länger zu unterbrechen. Ferner kann auf den Einsatz mehrerer Störstoffabscheider für die unterschiedlichen Störstoffe verzichtet werden, da der Störstoffabscheider sowohl die Störstoffe der ersten Kategorie als auch die Störstoffe der zweiten Kategorie aus der Medienströmung abscheiden kann.It is therefore no longer necessary to shut down the system in which the contaminant separator is used in order to remove the contaminants of the second contaminant category. The operation of the system therefore no longer needs to be interrupted in order to remove the contaminants. Furthermore, the use of several contaminant separators for the different contaminants is no longer necessary, as the contaminant separator can separate both the contaminants of the first category and the contaminants of the second category from the media flow.
Die Anlage, in welcher der Störstoffabscheider eingesetzt wird, ist beispielsweise eine Biogasanlage. Die Medienströmung, aus welcher der Störstoffabscheider die Störstoffe abscheidet, ist beispielsweise eine Biogassubstratströmung. Der Strömungserzeuger umfasst vorzugsweise einen Rotor und/oder ist antreibbar, insbesondere rotierend antreibbar.The plant in which the impurity separator is used is, for example, a biogas plant. The media flow from which the impurity separator separates the impurities is, for example, a biogas substrate flow. The flow generator preferably comprises a rotor and/or is drivable, in particular drivable in rotation.
Die Störstoffe sind vorzugsweise Feststoffe. Die Störstoffe der ersten Störstoffkategorie sind beispielsweise Störstoffe, deren Materialdichte in einen ersten Materialdichtebereich fallen. Die Störstoffe der zweiten Störstoffkategorie sind beispielsweise Störstoffe, deren Materialdichte in einen zweiten Materialdichtebereich fallen. Der erste Materialdichtebereich unterscheidet sich in diesem Fall von dem zweiten Materialdichtebereich. Der erste Materialdichtebereich und der zweite Materialdichtebereich können sich bereichsweise überschneiden. Alternativ überschneiden sich der erste Materialdichtebereich und der zweite Materialdichtebereich nicht.The impurities are preferably solids. The impurities in the first impurity category are, for example, impurities whose material density falls within a first material density range. The impurities in the second impurity category are, for example, impurities whose material density falls within a second material density range. In this case, the first material density range differs from the second material density range. The first material density range and the second material density range can overlap in some areas. Alternatively, the first material density range and the second material density range do not overlap.
Die Störstoffe der ersten Störstoffkategorie sind beispielsweise Schwebstoffe, wie zerkleinerte Fasern oder zerkleinertes Zellstoffmaterial. Die Schwebstoffe können etwa gehäckseltes Blattwerk, gehäckselte Kunststoffe und/oder gehäckselte Zellstoffe umfassen. Die Störstoffe der zweiten Störstoffkategorie sind beispielsweise körnige Mineralien, wie etwa Sand.The contaminants in the first category of contaminants are, for example, suspended matter, such as shredded fibers or shredded pulp material. The suspended matter can include, for example, chopped leaves, chopped plastics and/or chopped pulp. The contaminants in the second category of contaminants are, for example, granular minerals, such as sand.
Vorzugsweise erzeugt der Strömungserzeuger eine Wirbelströmung in der Strömungskammer, wobei die Wirbelströmung eine vergleichsweise hohe Umfangsgeschwindigkeit aufweist. Aufgrund der Wirbelströmung wirkt auf die Störstoffe eine Zentrifugalkraft, welche zumindest die Störstoffe einer Störstoffkategorie nach außen bewegt werden. In dem äußeren Bereich der Strömungskammer befindet sich dann ein Störstoffauslass zum Ausleiten der durch die Zentrifugalkraft nach außen bewegten Störstoffe. Andere Störstoffe können sich im Bereich der Mittelachse der Wirbelströmung ansammeln, sodass ein anderer Störstoffauslass im Bereich dieser Mittelachse angeordnet ist, um die sich entlang der Mittelachse sammelnden Störstoffe aus der Strömungskammer ausleiten zu können.Preferably, the flow generator generates a vortex flow in the flow chamber, wherein the vortex flow has a comparatively high peripheral speed. Due to the vortex flow, a centrifugal force acts on the impurities, which moves at least the impurities of one impurity category outwards. In the outer region of the flow chamber there is then a impurity outlet for discharging the impurities moved outwards by the centrifugal force. Other impurities can accumulate in the region of the central axis of the vortex flow, so that another impurity outlet is arranged in the region of this central axis in order to be able to discharge the impurities accumulating along the central axis from the flow chamber.
Der erfindungsgemäße Störstoffabscheider wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass die Strömungskammer eine stirnseitige Kammerbewandung aufweist, wobei der erste Störstoffauslass vorzugsweise an der stirnseitigen Kammerbewandung angeordnet ist. Die Strömungskammer kann eine zylindrische Grundform aufweisen. Alternativ kann die Strömungskammer eine konische beziehungsweise kegelstumpfförmige Grundform aufweisen. Wenn die Strömungskammer eine konische beziehungsweise kegelstumpfförmige Grundform aufweist, kann die stirnseitige Kammerbewandung, an welcher der erste Störstoffauslass angeordnet ist, die Stirnseite mit der größeren Stirnfläche oder die Stirnseite mit der kleineren Stirnfläche sein. Die Strömungskammer umfasst vorzugsweise auch eine umlaufende Kammerbewandung, welche als Außenmantelfläche dient.The impurity separator according to the invention is further advantageously developed in that the flow chamber has a front chamber wall, wherein the first impurity outlet is preferably arranged on the front chamber wall. The flow chamber can have a cylindrical basic shape. Alternatively, the flow chamber can have a conical or frustoconical basic shape. If the flow chamber has a conical or frustoconical basic shape, the front chamber wall on which the first impurity outlet is arranged can be the front side with the larger end surface or the front side with the smaller end surface. The flow chamber preferably also comprises a circumferential chamber wall, which serves as an outer jacket surface.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Störstoffabscheiders umfasst der Strömungserzeuger einen um eine Rotationsachse drehbaren Rotor, wobei der erste Störstoffauslass vorzugsweise zumindest abschnittsweise koaxial oder parallel zur Rotationsachse des Rotors verläuft. Alternativ oder zusätzlich weist der erste Störstoffauslass vorzugsweise eine Einströmöffnung auf und die Rotationsachse des Rotors verläuft durch die Einströmöffnung. Der Rotor kann ein Vortex-Laufrad sein oder ein Vortex-Laufrad umfassen. Alternativ kann der Rotor eine oder mehrere Schaufeln oder einen Schaufelkranz umfassen. Der Rotor kann von einem Rotorantrieb angetrieben werden. Der Rotorantrieb kann eine elektrische, hydraulische oder pneumatische Antriebseinrichtung sein.In another preferred embodiment of the impurity separator according to the invention, the flow generator comprises a rotor that can rotate about a rotation axis, wherein the first impurity outlet preferably runs at least partially coaxially or parallel to the rotation axis of the rotor. Alternatively or additionally, the first impurity outlet preferably has an inflow opening and the rotation axis of the rotor runs through the inflow opening. The rotor can be a vortex impeller or comprise a vortex impeller. Alternatively, the rotor can comprise one or more blades or a blade ring. The rotor can be driven by a rotor drive. The rotor drive can be an electric, hydraulic or pneumatic drive device.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Störstoffabscheiders umfasst der erste Störstoffauslass eine in die Strömungskammer hineinbewegbare und/oder aus der Strömungskammer herausbewegbare Auslassleitung. Durch das Hinein- und Herausbewegen kann die Position der Einströmöffnung des ersten Störstoffauslasses in der Strömungskammer verändert werden. Die Auslassleitung ist vorzugsweise ein axial verschiebbares Rohr. Die Position der Einströmöffnung beziehungsweise der Grad der Erstreckung der Auslassleitung in die Strömungskammer hinein ist abhängig von der Art der Medienströmung und deren Störstoffe zu wählen. Bei einigen Störstoffen ist die Anordnung der Einströmöffnung des ersten Störstoffauslasses im Nahbereich der stirnseitigen Kammerbewandung zur Ausleitung der Störstoffe vorteilhaft. Bei anderen Störstoffen ist zwischen der Einströmöffnung des ersten Störstoffauslasses und der stirnseitigen Kammerbewandung ein gewisser Abstand einzustellen, um die Störstoffausleitung zu optimieren.In a further preferred embodiment of the impurity separator according to the invention, the first impurity outlet comprises an outlet line that can be moved into the flow chamber and/or out of the flow chamber. By moving it in and out, the position of the inflow opening of the first impurity outlet in the flow chamber can be changed. The outlet line is preferably an axially displaceable pipe. The position of the inflow opening or the degree of extension of the outlet line into the flow chamber is to be selected depending on the type of media flow and its impurities. With some impurities, the arrangement of the inflow opening of the first impurity outlet in the vicinity of the front chamber wall is advantageous for discharging the impurities. With other impurities, a certain distance must be set between the inflow opening of the first impurity outlet and the front chamber wall in order to optimize the discharge of the impurities.
Es ist darüber hinaus ein erfindungsgemäßer Störstoffabscheider vorteilhaft, bei welchem die Strömungskammer eine umlaufende Kammerbewandung aufweist, wobei der zweite Störstoffauslass vorzugsweise an der umlaufenden Kammerbewandung angeordnet ist. Die Strömungskammer kann eine zylindrische Grundform oder eine konische beziehungsweise kegelstumpfförmige Grundform aufweisen. Die Strömungskammer umfasst vorzugsweise auch eine stirnseitige Kammerbewandung. Der zweite Störstoffauslass kann sich in tangentialer Richtung an die umlaufende Kammerbewandung anschließen.Furthermore, a contaminant separator according to the invention is advantageous in which the flow chamber has a circumferential chamber wall, wherein the second contaminant outlet is preferably arranged on the circumferential chamber wall. The flow chamber can have a cylindrical basic shape or a conical or frustoconical basic shape. The flow chamber preferably also comprises a front chamber wall. The second contaminant outlet can be connected to the circumferential chamber wall in a tangential direction.
Es ist darüber hinaus ein erfindungsgemäßer Störstoffabscheider bevorzugt, bei welchem der Abstand, insbesondere der Axialabstand, zwischen dem Strömungserzeuger und dem zweiten Störstoffauslass größer ist als der Abstand, insbesondere der Axialabstand, zwischen dem Strömungserzeuger und dem Medieneinlass. Alternativ oder zusätzlich ist der Abstand, insbesondere der Axialabstand, zwischen dem Strömungserzeuger und dem zweiten Störstoffauslass größer als der Abstand, insbesondere der Axialabstand zwischen dem Strömungserzeuger und dem Medienauslass. Wenn der Strömungserzeuger als Rotor ausgebildet ist oder einen Rotor umfasst, ist der zweite Störstoffauslass in Axialrichtung weiter entfernt von dem Rotor angeordnet als der Medieneinlass und/oder der Medienauslass.Furthermore, a contaminant separator according to the invention is preferred in which the distance, in particular the axial distance, between the flow generator and the second contaminant outlet is greater than the distance, in particular the axial distance, between the flow generator and the media inlet. Alternatively or additionally, the distance, in particular the axial distance, between the flow generator and the second contaminant outlet is greater than the distance, in particular the axial distance, between the flow generator and the media outlet. If the flow generator is designed as a rotor or comprises a rotor, the second contaminant outlet is arranged further away from the rotor in the axial direction than the media inlet and/or the media outlet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Störstoffabscheiders ist der Medienauslass in der stirnseitigen Kammerbewandung angeordnet. Vorzugsweise sind der erste Störstoffauslass und der Medienauslass in der stirnseitigen Kammerbewandung beabstandet voneinander angeordnet.In an advantageous embodiment of the impurity separator according to the invention, the Media outlet arranged in the front chamber wall. Preferably, the first impurity outlet and the media outlet are arranged at a distance from one another in the front chamber wall.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Störstoffabscheiders umfasst die Strömungskammer einen Frontkammerbereich und einen Heckkammerbereich. Der Frontkammerbereich ist frontseitig des Rotors angeordnet. Der Heckkammerbereich ist rückseitig des Rotors angeordnet. Vorzugsweise sind der Frontkammerbereich und der Heckkammerbereich über einen Mediendurchlass miteinander verbunden. Zwischen dem Frontkammerbereich und dem Heckkammerbereich befindet sich vorzugsweise eine Trennblende, welche eine Blendenöffnung aufweist, durch welche der Mediendurchlass gebildet wird. Die Blendenöffnung kann einen kreisrunden Querschnitt aufweisen. Die Trennblende und/oder der Mediendurchlass befinden sich vorzugsweise rückseitig des Rotors. Zwischen der Rückseite des Rotors und der Trennblende befindet sich ein Strömungsspalt. Der Mediendurchlass kann ein ringförmiger Spalt sein. Der Mediendurchlass kann alternativ auch durch eine Durchlassöffnung in dem Rotor gebildet werden.In a further preferred embodiment of the impurity separator according to the invention, the flow chamber comprises a front chamber region and a rear chamber region. The front chamber region is arranged at the front of the rotor. The rear chamber region is arranged at the rear of the rotor. The front chamber region and the rear chamber region are preferably connected to one another via a media passage. Between the front chamber region and the rear chamber region there is preferably a separating diaphragm which has a diaphragm opening through which the media passage is formed. The diaphragm opening can have a circular cross-section. The separating diaphragm and/or the media passage are preferably located at the rear of the rotor. There is a flow gap between the rear of the rotor and the separating diaphragm. The media passage can be an annular gap. Alternatively, the media passage can also be formed by a passage opening in the rotor.
Der erfindungsgemäße Störstoffabscheider wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass der Medieneinlass in dem Frontkammerbereich und der Medienauslass in dem Heckkammerbereich angeordnet ist. Alternativ ist der Medieneinlass in dem Heckkammerbereich und der Medienauslass in dem Frontkammerbereich angeordnet. In dem Frontkammerbereich ist, der von dem Strömungserzeuger erzeugte, spezifische Strömungszustand stärker ausgeprägt, sodass die Anordnung des Medieneinlasses in dem Frontkammerbereich dazu führt, dass der eingeleiteten Medienströmung schnell der gewünschte Strömungszustand aufgeprägt wird. Wenn der Medienauslass in dem Frontkammerbereich angeordnet ist, kann der von dem Strömungserzeuger erzeugte spezifische Strömungszustand zum Ausleiten der Medienströmung nach erfolgter Störstoffabscheidung genutzt werden.The impurity separator according to the invention is further advantageously developed in that the media inlet is arranged in the front chamber area and the media outlet in the rear chamber area. Alternatively, the media inlet is arranged in the rear chamber area and the media outlet in the front chamber area. In the front chamber area, the specific flow state generated by the flow generator is more pronounced, so that the arrangement of the media inlet in the front chamber area means that the desired flow state is quickly imposed on the introduced media flow. If the media outlet is arranged in the front chamber area, the specific flow state generated by the flow generator can be used to discharge the media flow after the impurity separation has taken place.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Störstoffabscheider einen Rückführpfad auf, entlang welchem aus einer die abgeschiedenen Störstoffe der zweiten Störstoffkategorie umfassenden und aus dem zweiten Störstoffauslass aus der Strömungskammer ausgeleiteten Abscheideströmung die Störstoffe der zweiten Störstoffkategorie abscheidbar sind. Alternativ oder zusätzlich weist der Störstoffabscheider einen Rückführanschluss zum Rückführen der Abscheideströmung in die Strömungskammer nach erfolgter Störstoffabscheidung entlang des Rückführpfads auf. Der Rückführanschluss befindet sich beispielsweise in der stirnseitigen Kammerbewandung der Strömungskammer. Alternativ befindet sich der Rückführanschluss an einem Einlassstutzen, welcher zu dem Medieneinlass führt. In einer alternativen Ausführungsform führt der Rückführpfad nicht zurück in die Strömungskammer, sondern in eine mit dem Medienauslass verbundene Auslassleitung.In a further preferred embodiment, the impurity separator according to the invention has a return path along which the impurities of the second impurity category can be separated from a separation flow comprising the separated impurities of the second impurity category and discharged from the flow chamber through the second impurity outlet. Alternatively or additionally, the impurity separator has a return connection for returning the separation flow to the flow chamber after the impurities have been separated along the return path. The return connection is located, for example, in the front chamber wall of the flow chamber. Alternatively, the return connection is located on an inlet nozzle that leads to the media inlet. In an alternative embodiment, the return path does not lead back into the flow chamber, but into an outlet line connected to the media outlet.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Störstoffabscheiders umfasst der Rückführpfad eine Schließeinrichtung, mittels welcher eine Entnahmeöffnung für aus der Abscheideströmung abgeschiedene Störstoffe verschließbar ist. Alternativ oder zusätzlich umfasst der Rückführpfad einen Fliehkraftabscheider zum Abscheiden der Störstoffe der zweiten Störstoffkategorie aus der Abscheideströmung. Die Schließeinrichtung kann beispielsweise Bestandteil einer Entnahmeschleuse sein. Der Fliehkraftabscheider kann ein Hydrozyklon sein. Störstoffe, die nicht durch den Fliehkraftabscheider abgeschieden werden, werden wieder in die Strömungskammer eingeleitet und auf diese Weise einem weiteren Abscheidevorgang zugeführt.In another preferred embodiment of the impurity separator according to the invention, the return path comprises a closing device by means of which a removal opening for impurities separated from the separation flow can be closed. Alternatively or additionally, the return path comprises a centrifugal separator for separating the impurities of the second impurity category from the separation flow. The closing device can, for example, be part of a removal lock. The centrifugal separator can be a hydrocyclone. Impurities that are not separated by the centrifugal separator are fed back into the flow chamber and in this way fed to a further separation process.
Der erfindungsgemäße Störstoffabscheider kann ferner eine Einlassströmungseinstelleinrichtung und/oder eine Auslassströmungseinstelleinrichtung und/oder eine Rückführströmungseinstelleinrichtung aufweisen. Die Einlassströmungseinstelleinrichtung ist dazu eingerichtet, die durch den Medieneinlass in die Strömungskammer einströmende Medienströmung einzustellen. Die Auslassströmungseinstelleinrichtung ist dazu eingerichtet, die durch den Medienauslass aus der Strömungskammer ausströmende Medienströmung einzustellen. Die Rückführströmungseinstelleinrichtung ist dazu eingerichtet, die durch den Rückführanschluss in die Strömungskammer einströmende Abscheideströmung und/oder die durch den zweiten Störstoffauslass aus der Strömungskammer ausströmende Abscheideströmung einzustellen. Die Einlassströmungseinstelleinrichtung kann ein Einlasshahn oder eine Einlasspumpe sein. Die Auslassströmungseinstelleinrichtung kann ein Auslasshahn oder eine Auslasspumpe sein. Die Rückführströmungseinstelleinrichtung kann ein Rücklaufhahn oder eine Rücklaufpumpe sein. Der Einlasshahn, der Auslasshahn und/oder der Rücklaufhahn können jeweils als Kugelhahn ausgebildet sein. Der Rücklaufhahn kann beispielsweise als Saugdrossel fungieren.The impurity separator according to the invention can further comprise an inlet flow adjustment device and/or an outlet flow adjustment device and/or a return flow adjustment device. The inlet flow adjustment device is designed to adjust the media flow flowing into the flow chamber through the media inlet. The outlet flow adjustment device is designed to adjust the media flow flowing out of the flow chamber through the media outlet. The return flow adjustment device is designed to adjust the separation flow flowing into the flow chamber through the return connection and/or the separation flow flowing out of the flow chamber through the second impurity outlet. The inlet flow adjustment device can be an inlet tap or an inlet pump. The outlet flow adjustment device can be an outlet tap or an outlet pump. The return flow adjustment device can be a return tap or a return pump. The inlet tap, the outlet tap and/or the return tap can each be designed as a ball valve. The return valve can, for example, function as a suction throttle.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Störstoffabscheider eine Steuerungseinrichtung auf. Die Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise eine elektronische Steuerungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung ist dazu eingerichtet, den Betrieb des Strömungserzeugers, insbesondere dessen Drehzahl, zu steuern. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, die Einlassströmungseinstelleinrichtung zu steuern. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet die Auslassströmungseinstelleinrichtung zu steuern. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, die Rückführströmungseinstelleinrichtung zu steuern. Die Steuerungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, mehrere oder sämtliche Einrichtungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Strömungserzeuger, Einlassströmungseinstelleinrichtung, Auslassströmungseinstelleinrichtung und Rückführströmungseinstelleinrichtung in Abhängigkeit voneinander zu steuern. Wenn die Einlassströmungseinstelleinrichtung ein Einlasshahn ist, kann die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet sein, den Sperrzustand des Einlasshahns zu steuern. Wenn die Einlassströmungseinstelleinrichtung eine Einlasspumpe ist, kann die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet sein, die Förderleistung der Einlasspumpe zu steuern. Wenn die Auslassströmungseinstelleinrichtung ein Auslasshahn ist, kann die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet sein, den Sperrzustand des Auslasshahns zu steuern. Wenn die Auslassströmungseinstelleinrichtung eine Auslasspumpe ist, kann die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet sein, die Förderleistung der Auslasspumpe zu steuern. Wenn die Rückführströmungseinstelleinrichtung ein Rücklaufhahn ist, kann die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet sein, den Sperrzustand des Rücklaufhahns zu steuern. Wenn die Rückführströmungseinstelleinrichtung eine Rücklaufpumpe ist, kann die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet sein, die Förderleistung der Rücklaufpumpe zu steuern.In a further preferred embodiment, the impurity separator according to the invention has a control device. The control device is preferably an electronic control device. The control device is designed to control the operation of the flow generator, in particular its speed. Alternatively or additionally, the control device is set up to control the inlet flow adjustment device. Alternatively or additionally, the control device is set up to control the outlet flow adjustment device. Alternatively or additionally, the control device is set up to control the return flow adjustment device. The control device can be set up to control several or all devices selected from the group consisting of flow generator, inlet flow adjustment device, outlet flow adjustment device and return flow adjustment device depending on one another. If the inlet flow adjustment device is an inlet tap, the control device can be set up to control the blocking state of the inlet tap. If the inlet flow adjustment device is an inlet pump, the control device can be set up to control the delivery rate of the inlet pump. If the outlet flow adjustment device is an outlet tap, the control device can be set up to control the blocking state of the outlet tap. If the outlet flow adjustment device is an outlet pump, the control device can be configured to control the discharge capacity of the outlet pump. If the return flow adjustment device is a return valve, the control device can be configured to control the blocking state of the return valve. If the return flow adjustment device is a return pump, the control device can be configured to control the discharge capacity of the return pump.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die aus der Medienströmung abgeschiedenen Störstoffe einer zweiten Störstoffkategorie aus der Strömungskammer durch einen zweiten Störstoffauslass des Störstoffabscheiders ausgeleitet werden. Das Verfahren wird vorzugsweise mit einem Störstoffabscheider nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt. Somit wird hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Störstoffabscheider verwiesen.The object underlying the invention is further achieved by a method of the type mentioned at the outset, wherein, within the scope of the method according to the invention, the impurities of a second impurity category separated from the media flow are discharged from the flow chamber through a second impurity outlet of the impurity separator. The method is preferably carried out with a impurity separator according to one of the embodiments described above. Thus, with regard to the advantages and modifications of the method according to the invention, reference is made to the advantages and modifications of the impurity separator according to the invention.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Störstoffabscheiders in einer perspektivischen Darstellung; -
2 den in der1 abgebildeten Störstoffabscheider in einer Schnittdarstellung; -
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Störstoffabscheiders in einer perspektivischen Darstellung; und -
4 den in der3 abgebildeten Störstoffabscheider in einer Schnittdarstellung.
-
1 an embodiment of the impurity separator according to the invention in a perspective view; -
2 the in the1 shown contaminant separator in a sectional view; -
3 another embodiment of the impurity separator according to the invention in a perspective view; and -
4 the in the3 shown contaminant separator in a sectional view.
Die
Der Störstoffabscheider 10 umfasst ein Abscheidergehäuse 12, wobei sich in dem Abscheidergehäuse 12 eine Strömungskammer 14 befindet. Die Strömungskammer 14 weist eine stirnseitige Kammerbewandung 16 auf, welche als runde Deckelplatte ausgeführt ist. Ferner weist die Strömungskammer 14 eine umlaufende Kammerbewandung 18 auf, welche die umlaufende Mantelfläche des konisch beziehungsweise kegelstumpfförmigen Abscheidergehäuses 12 bildet.The
Der Störstoffabscheider 10 umfasst einen Medieneinlass 20, über welchen eine Störstoffe unterschiedlicher Störstoffkategorien umfassende Medienströmung in die Strömungskammer 14 einleitbar ist.The
In der Strömungskammer 14 befindet sich ein Strömungserzeuger 22 zum Erzeugen einer Wirbelströmung in der Strömungskammer 14. Über einen ersten Störstoffauslass 24 können aus der Medienströmung abgeschiedene Störstoffe einer ersten Störstoffkategorie aus der Strömungskammer 14 ausgeleitet werden. Über einen zweiten Störstoffauslass 26 können aus der Medienströmung abgeschiedene Störstoffe einer zweiten Störstoffkategorie aus der Strömungskammer 14 ausgeleitet werden. Der Störstoffabscheider 10 umfasst ferner einen Medienauslass 28 zum Ausleiten der Medienströmung aus der Strömungskammer 14 nach erfolgter Störstoffabscheidung.In the
Der Strömungserzeuger 22 umfasst einen um eine Rotationsachse R drehbaren Rotor 30. Der Rotor 30 ist ein Vortex-Laufrad. Der erste Störstoffauslass 24 verläuft koaxial zur Rotationsachse R des Rotors 30. Der Rotor 30 wird von einem Rotorantrieb angetrieben, wobei der Rotorantrieb eine elektrische Antriebseinrichtung 34, also ein Elektromotor, ist. Die elektrische Antriebseinrichtung 34 ist über die Antriebswelle 32 mit dem Rotor 30 verbunden. Die Strömungskammer 14 weist einen Frontkammerbereich 36 und einen Heckkammerbereich 38 auf. Der Frontkammerbereich 36 befindet sich frontseitig des Rotors 30. Der Heckkammerbereich 38 befindet sich rückseitig des Rotors 30. Der Frontkammerbereich 36 und der Heckkammerbereich 38 sind über einen rückseitig des Rotors 30 angeordneten Mediendurchlass 40 miteinander verbunden. Zwischen dem Frontkammerbereich 36 und dem Heckkammerbereich 38 befindet sich eine Trennblende, welche eine Blendenöffnung aufweist, durch welche der Mediendurchlass 40 gebildet wird. Zwischen der Rückseite des Rotors 30 und der Trennblende befindet sich ein Strömungsspalt.The
Der erste Störstoffauslass 24 weist eine Einströmöffnung 44 auf, wobei die Rotationsachse R des Rotors 30 durch die Einströmöffnung 44 verläuft. Der erste Störstoffauslass 24 umfasst eine in die Strömungskammer 14 hineinbewegbare und aus der Strömungskammer 14 herausbewegbare Auslassleitung 42. Die Einströmöffnung 44 ist Bestandteil der bewegbaren Auslassleitung 42. Durch das Hinein- und Herausbewegen kann die Position der Einströmöffnung 44 des ersten Störstoffauslasses in der Strömungskammer 14 verändert werden. Auf diese Weise kann der Axialabstand A zwischen der stirnseitigen Kammerbewandung 16 und der Einströmöffnung 44 verändert werden. Die Auslassleitung 42 ist ein axial verschiebbares Rohr.The
Der zweite Störstoffauslass 26 ist an der umlaufenden Kammerbewandung 18 angeordnet. Der Axialabstand zwischen dem Rotor 30 des Strömungserzeugers 22 und dem zweiten Störstoffauslass 26 ist größer als der Axialabstand zwischen dem Rotor 30 des Strömungserzeugers 22 und dem Medieneinlass 20. Der Medieneinlass 20 ist im Heckkammerbereich 38 der Strömungskammer 14 angeordnet. Der Medienauslass 28 ist in der stirnseitigen Kammerbewandung 16 und somit im Frontkammerbereich 36 der Strömungskammer 14 angeordnet.The
Durch die von dem Strömungserzeuger 22 erzeugte Wirbelströmung innerhalb der Strömungskammer 14 sammeln sich die Störstoffe der ersten Störstoffkategorie im Bereich der Rotationsachse R mittig in der Strömungskammer 14, sodass diese durch den ersten Störstoffauslass 24 aus der Strömungskammer 14 herausgeleitet werden können. Die Störstoffe der ersten Störstoffkategorie sind vorliegend Schwebstoffe, wie beispielsweise zerkleinerte Fasern oder zerkleinertes Zellstoffmaterial.Due to the vortex flow generated by the
Die Störstoffe der zweiten Störstoffkategorie werden aufgrund von Fliehkrafteinwirkung nach außen und in Richtung der stirnseitigen Kammerbewandung 16 befördert. Durch die tangentiale Ausrichtung des Störstoffauslasses 26 kann eine die Störstoffe der zweiten Kategorie umfassende Abscheideströmung aus der Strömungskammer 14 ausgeleitet werden. Die Störstoffe der zweiten Störstoffkategorie sind vorliegend körnige Mineralien, beispielsweise also Sand.The impurities of the second impurity category are transported outwards and in the direction of the
Die die Störstoffe der zweiten Störstoffkategorie umfassende Abscheideströmung wird über den zweiten Störstoffauslass 26 in einen Rückführpfad 46 eingeleitet. Der Rückführpfad 46 weist einen Fliehkraftabscheider 52 zum Abscheiden der Störstoffe der zweiten Störstoffkategorie aus der Abscheideströmung auf. Der Fliehkraftabscheider 52 ist ein Hydrozyklon. Ferner umfasst der Rückführpfad 46 eine Schließeinrichtung 48, mittels welcher eine Entnahmeöffnung 50 für aus der Abscheideströmung abgeschiedene Störstoffe verschließbar ist. Die Schließeinrichtung 48 ist ein Bestandteil einer Entnahmeschleuse, welche während des Betriebs des Störstoffabscheiders 10 geschlossen ist.The separation flow comprising the contaminants of the second contaminant category is introduced into a
Störstoffe, die nicht durch den Fliehkraftabscheider 52 abgeschieden werden, werden über die als Rückführschlauch ausgebildete Rückführleitung 54 und den Rückführanschluss 56 am Einlassstutzen 58 wieder der Strömungskammer 14 zugeführt.Impurities that are not separated by the
Bei dem in den
Der Medienauslass 28, über welchen die Medienströmung nach erfolgter Störstoffabscheidung wieder aus der Strömungskammer 14 ausgeleitet wird, befindet sich im Heckkammerbereich 38 der Strömungskammer 14.The
Der den Fliehkraftabscheider 52 und die Schließeinrichtung 48 umfassende Rückführpfad 46 ist mit einem Rückführanschluss 56 verbunden, welcher an der stirnseitigen Kammerbewandung 16 ausgebildet ist. Die Positionen des ersten Störstoffauslasses 24 und des zweiten Störstoffauslasses 26 sind unverändert im Vergleich zu der in den
Die in den
Die Störstoffabscheider 10 können ferner eine Steuerungseinrichtung aufweisen, mittels welcher der Betrieb des Strömungserzeugers 22, insbesondere dessen Drehzahl, und/oder die Einlassströmungseinstelleinrichtung und/oder die Auslassströmungseinstelleinrichtung und/oder die Rückführströmungseinstelleinrichtung gesteuert werden kann. Der Betrieb des Strömungserzeugers und eine oder mehrere Strömungseinstelleinrichtungen können in Abhängigkeit voneinander von der Steuerungseinrichtung gesteuert werden.The impurity separators 10 can also have a control device by means of which the operation of the
BezugszeichenReference symbols
- 1010
- StörstoffabscheiderImpurity separator
- 1212
- AbscheidergehäuseSeparator housing
- 1414
- StrömungskammerFlow chamber
- 1616
- KammerbewandungChamber walls
- 1818
- KammerbewandungChamber walls
- 2020
- MedieneinlassMedia entrance
- 2222
- StrömungserzeugerFlow generator
- 2424
- StörstoffauslassImpurity outlet
- 2626
- StörstoffauslassImpurity outlet
- 2828
- MedienauslassMedia outlet
- 3030
- Rotorrotor
- 3232
- Antriebswelledrive shaft
- 3434
- AntriebeinrichtungDrive system
- 3636
- FrontkammerbereichFront chamber area
- 3838
- HeckkammerbereichRear compartment area
- 4040
- MediendurchlassMedia passage
- 4242
- AuslassleitungOutlet line
- 4444
- EinströmöffnungInlet opening
- 4646
- RückführpfadReturn path
- 4848
- SchließeinrichtungLocking device
- 5050
- EntnahmeöffnungRemoval opening
- 5252
- FliehkraftabscheiderCentrifugal separator
- 5454
- RückführleitungReturn line
- 5656
- RückführanschlussReturn connection
- 5858
- Einlassstutzen Inlet nozzle
- AA
- AbstandDistance
- RR
- RotationsachseRotation axis
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022129902.3A DE102022129902A1 (en) | 2022-11-11 | 2022-11-11 | Impurity separator for separating impurities from a media flow |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022129902.3A DE102022129902A1 (en) | 2022-11-11 | 2022-11-11 | Impurity separator for separating impurities from a media flow |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022129902A1 true DE102022129902A1 (en) | 2024-05-16 |
Family
ID=91024064
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102022129902.3A Pending DE102022129902A1 (en) | 2022-11-11 | 2022-11-11 | Impurity separator for separating impurities from a media flow |
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Country | Link |
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DE (1) | DE102022129902A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4034534A1 (en) | 1989-11-22 | 1991-05-23 | Kamyr Ab | DEVICE FOR SEPARATING PARTICLES FROM A PULP WIDE FLOW AND FOR DIVIDING THE CURRENT IN FRACTIONS |
WO2019017795A1 (en) | 2017-07-21 | 2019-01-24 | Vgs Technology As | Multi-phase fluid separator and the use of such separator |
-
2022
- 2022-11-11 DE DE102022129902.3A patent/DE102022129902A1/en active Pending
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