EP2772310B1 - Method for processing combustible products with a separator assembly - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung brennbarer Produkte mit einer Separatoranordnung.The invention relates to a method for processing combustible products with a Separatoranordnung.
Bei der Verarbeitung brennbarer Produkte mit einer Separatoranordnung ist es möglich, dass sich explosionsfähige Gase bzw. Gasgemische bilden. Diese entstehen insbesondere durch Ausgasen flüchtiger Bestandteile eines brennbaren Produktes und Mischen mit vorhandenem Luftsauerstoff in der Separatorenanordnung. Es ist daher notwendig, die Separatoranordnung derart auszulegen, dass sie den gesetzlichen Anforderungen an den Explosionsschutz genügt, was es erfordert, Komponenten des Systems entsprechend auszulegen und/oder durch Inertgaszufuhr die Explosionsgefahr zu verringern, was u.U. deutliche Mehrkosten verursacht.When processing combustible products with a Separatoranordnung, it is possible that form explosive gases or gas mixtures. These arise in particular by outgassing volatile constituents of a combustible product and mixing with existing atmospheric oxygen in the separator arrangement. It is therefore necessary to design the separator arrangement in such a way that it meets the legal requirements for explosion protection, which requires that components of the system be designed accordingly and / or the risk of explosion reduced by the introduction of inert gas, which u.U. caused significant additional costs.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.The invention solves this problem by the subject matter of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous embodiments of the invention can be found in the dependent claims.
Danach wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren (Anspruch 1) der Umgebungsraum während des zentrifugalen Trennens und/oder Klärens der Hauben- und/oder - nach einer vorteilhaften Alternative oder ggf. auch Weiterbildung auch - der Antriebsraum unter Unterdruck gegenüber der Umgebung gesetzt. Dadurch wird bei einer Verarbeitung brennbarer Produkte durch eine Verringerung des Sauerstoffgehaltes im Haubenraum und/oder im Antriebsraum verhindert, dass eine Explosion überhaupt erfolgt oder dass eine Explosion ausgelöst wird, die ein schädigendes oder gefährdendes Maß annimmt. Zwar ist es an sich bekannt, zum Explosionsschutz ganz allgemein in Behältnissen einen Unterdruck zu erzeugen. Bei einem Verfahren zur Verarbeitung eines brennbaren Produktes im kontinuierlichen Betrieb an einem Separator wurde dieser Effekt aber bisher nicht genutzt, obwohl sich nach der Erkenntnis der Erfindung auch bei der kontinuierlichen Verarbeitung entweder im Umgebungsraum der Haube und/oder in dem Antriebsraum ein genügender Unterdruck erzeugen lässt, um den Anforderungen an den Explosionsschutz zu genügen, insbesondere, da vorteilhaft im Haubenraum und/oder im Antriebsraum ein Unterdruck erzeugt wird, der so niedrig ist, dass für das zu verarbeitende Produkt bei dem durch Unterdruck erzeugten Luftdruck die bei diesem Luftdruck zu erwartende Explosionsgrenze in Luft unterschritten wird. Dabei wird erfindungsgemäß der entsprechende Wert der Explosionsgrenze als Führungsgröße für eine Regelung des Unterdrucks verwendet.Thereafter, in the method according to the invention (claim 1), the ambient space during the centrifugal separation and / or clearing of the hood and / or - after an advantageous alternative or possibly also training - the drive space set under negative pressure to the environment. This prevents a processing of combustible products by reducing the oxygen content in the hood space and / or in the drive space that an explosion occurs at all or that an explosion is triggered, which assumes a damaging or endangering level. Although it is known per se to generate explosion protection generally in containers a negative pressure. In a process for processing a combustible product in continuous operation on a separator, however, this effect has not yet been used, although after the discovery the invention also in the continuous processing either in the ambient space of the hood and / or in the drive space can produce a sufficient negative pressure to meet the requirements for explosion protection, in particular, since a vacuum is advantageously produced in the hood space and / or in the drive space, the is so low that, for the product to be processed, the air pressure generated by negative pressure falls below the expected explosive limit in air at this air pressure. In this case, according to the invention, the corresponding value of the explosion limit is used as a reference variable for regulating the negative pressure.
Mit Haubenraum ist der Raum einer Zentrifuge gemeint, in dem die Trommel rotiert und in dem somit das zu separierende Produkt verarbeitet wird. Vorzugsweise ist die Trommel zum Austrag eines Feststoffes geeignet, so dass mittels Öffnen eines Kolbenschiebers der Feststoff diskontinuierlich ausgetragen wird oder alternativ mittels Düsen kontinuierlich ausgetragen werden kann.Dome space refers to the space of a centrifuge in which the drum rotates and in which thus the product to be separated is processed. Preferably, the drum is suitable for discharging a solid, so that by opening a piston valve, the solid is discharged discontinuously or, alternatively, can be discharged continuously by means of nozzles.
Um den Wert des Unterdruckes in dieser Weise auf dem jeweils geeigneten Wert zu halten, ist eine Drucküberwachung in dem oder den Bereichen, in welchen ein Unterdruck erzeugt wird, sinnvoll und vorteilhaft.In order to keep the value of the negative pressure in this way at the respectively suitable value, pressure monitoring in the region (s) in which a negative pressure is generated is expedient and advantageous.
Es ist auch denkbar, den zu evakuierenden Bereich zunächst mit Inertgas zu befüllen und sodann einen Unterdruck zu erzeugen. Derart wird die Explosionsgefahr nochmals verringert. Eine Befüllung mit Inertgas ist zudem für einen Fehlerfall, d.h., bei im Falle eines unvorhergesehenen Druckanstiegs, als Sicherheitsmaßnahme sinnvoll.It is also conceivable first to fill the area to be evacuated with inert gas and then to generate a negative pressure. In this way, the risk of explosion is reduced again. In addition, filling with inert gas makes sense in the event of an error, that is, in the event of an unforeseen increase in pressure, as a safety measure.
Für diese zeitlich begrenzte Inertisierung wird vorzugsweise keine permanente Inertgasversorgung benutzt, sondern eine Inertgasversorgung aus einer Flasche angewendet.For this time-limited inertization preferably no permanent inert gas supply is used, but an inert gas supply from a bottle is used.
Denkbar und vorteilhaft ist es auch, zum Explosionsschutz den Haubenraum mit einem Inertgas zu befüllen und im Antriebsraum einen Unterdruck zu erzeugen. Derart kann im Haubenraum mit dem Inertgas besonders einfach ein Explosionsschutz erreicht werden, wohingegen es weniger sinnvoll erscheint, den Antriebsraum mit Inertgas zu befüllen. Dort ist es sinnvoller und vorteilhafter, einen Unterdruck zu erzeugen, um insbesondere im Antriebsraum in Hinsicht auf die dort in er Regel vorhandenen elektrischen Betriebsmittel auf einfache Weise einen guten Explosionsschutz zu erreichen. Für die elektrischen Betriebsmittel werden dabei vorzugsweise keine zusätzlichen Explosionsschutz angewendet, z.B. eigensichere Komponenten, Betriebsmittel mit erhöhter Sicherheit oder druckfeste Kapselung. Der Unterdruck in den Separatorräumen wird vorzugsweise durch Messungen überwacht und/ oder gesteuert oder geregelt. Bei einem Anstieg des Unterdrucks über einen Grenzwert, insbesondere über 0,25 bar bzw. über 0,3 bar, oder vor dem Abfahren des Separators (oder fortwährend während des zentrifugalen Trennens nur im Haubenraum) wird ein Intertgas bis zum Erreichen des Atmosphärendrucks, insbesondere bis zu einem Druck von wenigstens 50 mbar über Atmosphärendruck zugeführt. Bevorzugt wird jedoch ein Druck von 0,5 bar über Atmosphärendruck nicht überschritten.It is also conceivable and advantageous to fill the hood space with an inert gas for explosion protection and to generate a negative pressure in the drive space. In this way it is particularly easy to achieve explosion protection in the hood space with the inert gas, whereas it seems less sensible to fill the drive space with inert gas. There, it is more useful and advantageous to generate a negative pressure, in particular in the drive room in terms of there in he usually existing electrical equipment in a simple way a good explosion protection to reach. For the electrical equipment, preferably no additional explosion protection is used, eg intrinsically safe components, equipment with increased safety or flameproof enclosure. The negative pressure in the Separatorräumen is preferably monitored by measurements and / or controlled or regulated. When the negative pressure rises above a limit value, in particular above 0.25 bar or above 0.3 bar, or before the separator is shut down (or continuously during the centrifugal separation only in the hood space), an inert gas is achieved until the atmospheric pressure is reached, in particular supplied to a pressure of at least 50 mbar above atmospheric pressure. Preferably, however, a pressure of 0.5 bar above atmospheric pressure is not exceeded.
Als Inertgase werden bevorzugt Instrumentenluft, Stickstoff, Helium oder Kohlendioxid verwendet.As inert gases preferably instrument air, nitrogen, helium or carbon dioxide are used.
Es ist zwar bereits bekannt, dass bei verschiedene Anwendungen von Separatoren, so insbesondere im Bereich der Medizin- oder Lebensmitteltechnik oder auf dem Gebiet der Milchverarbeitung Zentrifugentrommeln in einem Raum angeordnet und betrieben werden, der relativ zur Umgebung einen Unterdruck aufweist. Rein beispielhaft sei insofern auf die
Erfindungsgemäß wird vorzugsweise auch in den Komponenten der Antriebseinrichtung - insbesondere Motor-, Kupplungs-, Spindel-, Lager- und/oder sonstige Antriebskomponenten - enthaltenden Raum ganz oder jedenfalls in einem Teilbereich ein Unterdruck gemäß der Vorgabe der Ansprüche 1 oder 2 relativ zur Umgebung erzeugt, um auch im Antriebsraum die Explosionsgefahr auszuschließen oder jedenfalls genügend zu verringern. Die Antriebskomponenten können in diesem Fall in Standardausführung, das heißt in nicht explosionsgeschützter Ausführung, eingesetzt werden. Ein Motor muss beispielsweise nicht als druckfest gekapselter Typ eingesetzt werden.According to the invention is preferably in the components of the drive device - in particular motor, clutch, spindle, bearing and / or other drive components - containing space wholly or at least in a partial region, a negative pressure according to the specification of
Hierzu wird der Antriebsraumbereich mit einer Pumpe oder einer sonstigen Unterdruck erzeugenden Einrichtung evakuiert und/oder er ist mit dem (Hauben-)Raum, welcher die Trommel umgibt verbunden, so dass eine Pumpe bzw. eine entsprechende Einrichtung, welche ggf. ergänzend in diesem Raum ein Vakuum erzeugt, auch in dem Antriebsraum "mit" ein Vakuum erzeugen kann. Wenn auch der Haubenraum, in welchem die Trommel angeordnet ist, unter Unterdruck gegenüber der Umgebung gesetzt wird, ist auch hier eine Verringerung der Explosionsgefahr - begleitet von einer Energieersparnis - zu erreichen. Eine abgedichtete Ausgestaltung der Trommel wird nicht bevorzugt.For this purpose, the drive space area is evacuated with a pump or other vacuum generating device and / or it is connected to the (hood) space which surrounds the drum, so that a pump or a corresponding device, which optionally complementary in this room creates a vacuum, even in the drive space "with" can create a vacuum. Although the hood space, in which the drum is arranged, is placed under negative pressure to the environment, a reduction of the risk of explosion - accompanied by an energy saving - can be achieved here as well. A sealed embodiment of the drum is not preferred.
Besonders vorteilhaft ist eine bevorzugte Variante des Verfahrens, bei welcher in dem Haubenraum und dem Antriebsraum jeweils ein Unterdruck erzeugt wird und bei dem der Unterdruck in dem Haubenraum und dem Antriebsraum jedenfalls zeitweise oder dauerhaft während des zentrifugalen Klärens und/oder Trennens im Betrieb verschieden ist. So kann der Unterdruck im Antriebsraum konstant sein, während der der Unterdruck im Haubenraum während des Betriebs in Abhängigkeit von dem aktuellen oder zu erwartenden Betriebszustand verändert wird, beispielsweise vor Entleerungen mit einem Kolbenschieber erhöht wird, um einen besonders stabilen Betrieb zu erreichen. Auch die umgekehrte Variante mit konstantem Druck im Haubenraum oder variierendem Druck im Haubenraum ist denkbar. Schließlich kann auch in beiden Bereichen im Betrieb der Druck verändert werden, wenn diese in druckausgleichender Verbindung stehen.Particularly advantageous is a preferred variant of the method in which in each of the hood space and the drive space, a negative pressure is generated and in which the negative pressure in the hood space and the drive space at least temporarily or permanently during the centrifugal clearing and / or separation during operation is different. Thus, the negative pressure in the drive chamber can be constant, during which the underpressure in the hood space is changed during operation as a function of the current or expected operating state, for example, before draining with a piston valve is increased in order to achieve a particularly stable operation. The reverse variant with constant pressure in the hood space or varying pressure in the hood space is conceivable. Finally, in both areas of operation, the pressure can be changed if they are in pressure-compensating connection.
Zudem kann der Unterdruck in den beiden Bereichen auch dauerhaft im Betrieb verschieden sein, wenn dies dem Explosionsschutz dennoch genügt. Insbesondere m letzteren Fall ist es vorteilhaft, wenn eine Sperrkammer insbesondere mit zwei axial zueinander beabstandeten Dichtringanordnungen und einer dazwischen ausgebildeten Kammer vorgesehen ist, die vorzugsweise mit einem Fluid wie einem Inertgas befüllbar ist (und im Betrieb so befüllt wird) und die vorzugsweise zwischen dem Antriebsraum und dem Haubenraum ausgebildet ist. Vorzugsweise werden die beiden Räume Antriebsraum und Haubenraum hierbei voneinander getrennt und gegeneinander abgedichtet. Die Sperrkammer wird dann vorzugsweise zwischen der rotierenden Spindel und einer feststehender Antriebsabdeckung eingesetzt.In addition, the negative pressure in the two areas may also be permanently different in operation, if this nevertheless satisfies the explosion protection. Especially in the latter case, it is advantageous if a blocking chamber is provided, in particular, with two axially spaced sealing ring arrangements and a chamber formed between them, which is preferably filled with a fluid such as an inert gas (and thus filled during operation) and preferably between the drive space and the hood space is formed. Preferably, the two spaces drive space and hood space are separated from each other and sealed against each other. The barrier chamber is then preferably inserted between the rotating spindle and a fixed drive cover.
Vorteilhaft ist es ferner auch, wenn ein druckfest gekapselter Antriebsmotor verwendet wird.It is also advantageous, if a pressure-tight encapsulated drive motor is used.
Besonders vorteilhaft ist nach einer Variante, ein Unterdruckanschluss auf besonders großem Radius im Haubenraum, da sich hier die Trommeldrehung unterstützend auf die Erzeugung des Vakuums auswirkt. Vorzugsweise sind dabei sowohl die Trommel als auch der Haubenraum abschnittsweise konisch ausgebildet.According to one variant, a vacuum connection on a particularly large radius in the hood space is particularly advantageous since the drum rotation here has a supporting effect on the generation of the vacuum. Preferably, both the drum and the hood space are partially conical.
Eine Variante für einen Unterdruckanschluss kann ein Anschluss über eine Bohrung in der Spindel sein. In diesem Fall wird das freie Ende der Spindel unten durch die abgedichtete Gestellwandung geführt und über abgedichtete Anschlüsse erfolgt die Anbindung an ein Unterdrucksystem. Die Bohrung in der Spindel endet im Bereich unterhalb der Trommel im Haubenraum. Die Durchführung der Spindel durch die Gestellwandung ist ebenfalls mittels schleifenden Elementen abgedichtet.A variant for a vacuum connection may be a connection via a bore in the spindle. In this case, the free end of the spindle is guided down through the sealed frame wall and via sealed connections, the connection to a vacuum system. The hole in the spindle ends in the area below the drum in the hood area. The implementation of the spindle through the frame wall is also sealed by means of sliding elements.
Als Flüssigkeitsabläufe in der Trommel eignen sich übliche Schälscheiben. Es ist aber auch eine Abdichtung/Isolierung der Greifer / Trommel mittels einer Tauchscheibe denkbar. Die Abdichtung mittels Tauchscheibe erfolgt durch Eintauchen einer stillstehenden Scheibe in einen rotierenden Flüssigkeitsspiegel, so dass ein Flüssigkeitsverschluss zur Umgebung auf der einen Seite der Scheibe im Verhältnis zur anderen Seite der Scheibe gebildet wird. Als flüssiges Medium kommt sowohl eine geklärte Flüssigkeitsphase als auch eine separat eingebrachte neutrale Phase in Frage, z.B. Wasser. In diesem Fall sind die Produktbereiche und der Bereich der Tauchscheibe voneinander getrennt.As liquid drains in the drum are usual peeling discs. But it is also a seal / isolation of the gripper / drum by means of a dip disk conceivable. The sealing by means of immersion disk takes place by immersing a stationary disk in a rotating liquid level, so that a liquid seal is formed to the environment on one side of the disk in relation to the other side of the disk. As the liquid medium, both a clarified liquid phase and a separately introduced neutral phase are suitable, e.g. Water. In this case, the product areas and the area of the immersion disk are separated from each other.
Durch eine vorteilhafte abgedichtete Separatorenanordnung und die Überwachung des Unterdrucks ist es möglich, die Vakuum erzeugenden Mittel nach Erreichen des eingestellten Grenzwertes für den Unterdruck abzuschalten und erst nach überschreiten des Grenzwertes wieder einzuschalten. Wie oben beschrieben kann vor Einleiten einer Entleerung des Feststoffraumes einer mit Kolbenschieber verschließbaren Separatorentrommel die das Vakuum erzeugenden Mittel aktiviert und / oder Inertgas zugegeben werden. Nach Erreichen der vorgegebenen Grenzwerte für den Unterdruck nach Abschluss des Enleerungsvorgangs kann das Vakuum erzeugende Mittel erneut abgeschaltet werden. Hierdurch lassen sich Verbräuche von Inertgas und Energie weiter optimieren.By an advantageous sealed Separatorsanordnung and the monitoring of the negative pressure, it is possible to turn off the vacuum generating means after reaching the set limit value for the negative pressure and turn on again after exceeding the limit value. As described above, before initiating emptying of the solids space, a piston valve can be closed Separator drum which activates the vacuum generating means and / or inert gas are added. After reaching the predetermined limits for the vacuum after completion of the Entleerungsvorgangs the vacuum generating means can be turned off again. This allows further optimization of the consumption of inert gas and energy.
Besonders vorteilhaft ist ein Einsatz eines fluid-, insbesondere öl- oder wassergekühlten Motors.Particularly advantageous is the use of a fluid, especially oil or water cooled engine.
Vorteilhaft erscheint es, auch das Ölschmierungssystem, insbesondere ein Umlaufschmierungssystem im Vakuumbereich anzuordnen, insbesondere mit einem oder mehreren der folgenden Merkmale:
- Ölumlaufpumpe im Vakuumbereich
- Ölbehälter im Vakuumbereich,
- Wärmetauscher (für Ölkreislauf) im Vakuumbereich
- Oil circulation pump in the vacuum range
- Oil tank in the vacuum area,
- Heat exchanger (for oil circuit) in the vacuum range
Vorteilhaft erscheint auch eine Kühlfluidzufuhr durch die Trommel (nach Art der
Im Betrieb wird ein Unterdruck erzeugt, der unter Atmospärendruck liegt, insbesondere von 0,2 bar oder weniger.In operation, a negative pressure is generated which is below atmospheric pressure, in particular of 0.2 bar or less.
Besonders vorteilhaft ist zudem, wenn im Betrieb ein Unterdruck erzeugt wird, der insbesondere bei 0,1 bar oder weniger liegt, insbesondere bei weniger als 50 mbar. Da sich der Druck bei einer Explosion typischerweise auf das zehnfache des vor der Explosion herrschenden Drucks erhöht, wäre eine derartige Druckerhöhung ungefährlich.In addition, it is particularly advantageous if a negative pressure is generated during operation, which is in particular 0.1 bar or less, in particular less than 50 mbar. Since the pressure in an explosion typically increases to ten times the prevailing pressure before the explosion, such a pressure increase would be harmless.
Es ist auch denkbar, wenn der Wert des Unterdruckes jedenfalls im Haubenraum mit der Trommel während des Betriebs abhängig vom Betriebszustand verändert wird. So kann beispielsweise zeitlich vor, bei oder nach einer Änderung des Betriebszustandes auch eine Änderung des Unterdruckes erfolgen. Dabei kann die Änderung des Betriebszustandes, die vor, bei oder nach der Änderung des Unterdruckes erfolgt, eine Feststoffentleerung sein. Beispielsweise kann der Unterdruck beim Anfahren oder Abbremsen der Trommel geändert werden. Er könnte zudemIt is also conceivable if the value of the negative pressure is changed in any case in the hood space with the drum during operation depending on the operating condition. Thus, for example, before, during or after a change in the operating state, a change in the negative pressure take place. In this case, the change in the operating state, which takes place before, during or after the change in the negative pressure, be a solids discharge. For example, the negative pressure when starting or braking the drum can be changed. He could also
kurz vor oder zumindest während der Entleerung etwas erhöht werden, damit bei der Feststoffentleerung keine nachteiligen Effekte aufgrund des hohen Unterdruckes auftretenbe slightly increased shortly before or at least during emptying, so that no adverse effects due to the high negative pressure occur during the solids discharge
Besonders geeignet ist die Erfindung für eine Separatoranordnung mit einem Separator mit einer Trommel mit vertikaler Drehachse, die auf eine drehbare Antriebsspindel aufgesetzt und von einer Haube umgeben ist, wobei die Trommeln einen Trommeldurchmesser größer 500 mm, insbesondere 800 mm, ganz besonders bevorzugt größer 900 mm und/oder Drehzahlen z.B. größer 8000 U/min, 5000 U/min, 4000 U/min im Betrieb aufweisen.The invention is particularly suitable for a Separatoranordnung with a separator with a drum with a vertical axis of rotation, which is mounted on a rotatable drive spindle and surrounded by a hood, the drums a drum diameter greater than 500 mm, in particular 800 mm, most preferably greater than 900 mm and / or speeds, for example greater than 8000 rpm, 5000 rpm, 4000 rpm in operation.
Vorzugsweise beträgt die die Umfangsgeschwindigkeit am Trommelaußendurchmesser wenigstens 100 m/s oder mehr.Preferably, the peripheral speed at the drum outer diameter is at least 100 m / s or more.
Die Oberfläche der Trommel beträgt ferner vorzugsweise 0,5m2 bis 5m2, insbesondere 1-3,5 m2, damit sich die Wirkung der Unterstützung der Unterdruckerzeugung besonders vorteilhaft auswirkt.The surface of the drum is further preferably 0.5m 2 to 5m 2 , especially 1-3.5m 2 , so that the effect of supporting the generation of negative pressure has a particularly advantageous effect.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments are specified in the remaining subclaims.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer ersten Separatoranordnung mit einem im Schnitt dargestellten Antriebsraum;
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung einer zweiten Separatoranordnung mit einem im Schnitt dargestellten Antriebsraum; und
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung einer dritten Separatoranordnung mit einem im Schnitt dargestellten Antriebsraum.
- Fig. 1
- a schematic representation of a first separator assembly with a drive space shown in section;
- Fig. 2
- a schematic representation of a second separator assembly with a drive space shown in section; and
- Fig. 3
- a schematic representation of a third separator arrangement with a drive space shown in section.
Mit der Separatoranordnung 1 wird ein brennbares und im Betrieb u.U. brennbare Gase entwickelndes Produkt P verarbeitet bzw. aufbereitet.With the separator assembly 1, a combustible and in operation u.U. flammable gas developing product P processed or prepared.
Bei dem zu verarbeitenden Produkt kann es sich um ein zu klärendes oder in verschiedene Phasen (mit unterschiedlicher Dichte) zu trennendes und ggf. ergänzend auch zu klärendes Produkt handeln. Als Produkt ist insofern auch ein Produktgemisch aus mehreren Stoffen anzusehen. Eine bevorzugte Anwendung findet die Separatoranordnung 1 in einer derartigen Aufbereitung eines alkoholhaltigen Produktes, beispielsweise eines Getränkes, oder beispielsweise bei der Verarbeitung oder Gewinnung von Kraftstoffen.The product to be processed may be a product to be clarified or separated into different phases (with different density) and, if appropriate, also to be clarified. In this respect, a product mixture of several substances is to be regarded as a product. A preferred application is the separator assembly 1 in such a preparation of an alcoholic product, such as a beverage, or for example in the processing or production of fuels.
Beispiele von Gasen oder auch Gasgemischen die aus folgenden Stoffgruppen durch Überschreiten des Flammpunktes entstehen können: Aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Alkane, wie Propan, Alkene, Alkine; Alkohole, wie Methanol, Ethanol; Lösungsmittel, wie Aceton, Toluol, n-Hexan, Benzol, etc. Die Erfindung eignet sich insofern insbesondere für die Verarbeitung von Produkten, bei deren Verarbeitung eines oder mehrere dieser Gase entstehen können.Examples of gases or gas mixtures which may arise from the following substance groups by exceeding the flash point: Aliphatic hydrocarbons, such as alkanes, such as propane, alkenes, alkynes; Alcohols, such as methanol, ethanol; Solvents, such as acetone, toluene, n-hexane, benzene, etc. The invention is particularly suitable for the processing of products, in the processing of one or more of these gases may arise.
Immer, wenn die zu verarbeitende Produkttemperatur oberhalb des Flammpunktes liegt, entstehen die Gase und Dämpfe, die mit Sauerstoff (aus der Luft) ein explosionsfähiges Gemisch bilden können. Beispiele für diese Bereiche sind:
Je nach Substanzanteil im Produkt ergeben sich abweichende Flammpunkte:
Zum Beispiel liegt der Flammpunkt für 5% Ethanol in Wasser bei 81°C. Der Flammpunkt für 50% Ethanol in Wasser liegt bei 24°C. Durch Absenken des Druckes sinkt der Flammpunkt wieder.Depending on the substance content in the product, different flash points result:
For example, the flash point for 5% ethanol in water is 81 ° C. The flash point for 50% ethanol in water is 24 ° C. Lowering the pressure causes the flashpoint to drop again.
So lässt sich für jeweilige aktuelle Bedingungen lässt sich z.B. über die dem Fachmann bekannten Raoultschen Gesetze, auf die deshalb hier nicht näher einzugehen ist, der Flammpunkt errechnen, der sodann in die Regelung des Prozesses eingeht.Thus, for each current conditions can be, for example, on the Raoult's laws known to those skilled in the art, and which therefore need not be discussed here, calculate the flashpoint, which then enters into the regulation of the process.
Hierdurch lässt sich der notwendige Unterdruck bei bekannter Separierungstemperatur für ein Stoffgemisch exakt bestimmen und mittels Regelungseinrichtung im Betrieb anfahren und einhalten, um eine explosionsfähige Atmosphäre zu vermeiden.As a result, the necessary negative pressure at a known separation temperature for a mixture of substances can be determined exactly and approached by means of control device in operation and comply to avoid an explosive atmosphere.
Die Separatoranordnung 1 weist einen Separator mit vertikaler Drehachse D auf, der eine drehbare Trommel 2 enthält, die auf eine drehbare Antriebsspindel 3 aufgesetzt ist.The separator assembly 1 has a separator with a vertical axis of rotation D, which includes a
Die Produktzuleitung des im kontinuierlichen Betrieb verarbeitbaren bzw. zu verarbeitenden und brennbare Gase entwickelnden Produktes P erfolgt vorzugsweise von oben durch ein Zuleitungsrohr 4 (hier nicht detailliert dargestellt).The product feed of the product P which can be processed or processed in continuous operation and which develops flammable gases is preferably carried out from above through a feed pipe 4 (not shown in detail here).
Dieser Aufbau wird bevorzugt. Es ist aber auch eine hängende Trommel mit einem Antrieb oberhalb der Trommel realisierbar. Auch die Zuleitung des Produktes durch die Spindel ist denkbar.This structure is preferred. But it is also a hanging drum with a drive above the drum feasible. The supply of the product through the spindle is conceivable.
Die Trommel 2 ist hier dazu ausgelegt, das zu verarbeitende Produkt P in wenigstens eine Flüssigkeitsphase L oder mehrere Flüssigkeitsphasen sowie eine Feststoffphase S zu trennen. Sie weist hier wie die Trommel der
Die Flüssigkeitsphasen L werden über Flüssigkeitsauslässe, insbesondere Schälscheiben nach Art einer Zentripetalpumpe, aus der Trommel 2 abgeleitet. Die Ableitung der Feststoffphase S erfolgt dagegen entweder diskontinuierlich an diskontinuierlich verschließbaren Feststoffaustragsöffnungen 5 im Trommelmantel oder kontinuierlich durch Düsen im Trommelmantel.The liquid phases L are discharged from the
Vorteilhaft erscheint der Einsatz insbesondere eines flüssigkeitsgesteuerten Kolbenschiebers.The use of a liquid-controlled piston valve in particular appears advantageous.
Die Trommel 2 ist in einen gegen die Umgebung abgedichtet ausgebildeten Haubenraum 6 eingesetzt.The
Dieser Haubenraum 6 wird hier von einer Haube 7, die an einem Fundament - hier einem Maschinengestell 8 - festgelegt ist, einer Abdeckung 9 unterhalb der Trommel, die an der Haube 7 festgelegt ist sowie einem Spindelgehäuse 10 begrenzt, welches von der Antriebsspindel 3 durchsetzt ist, festgelegt.This
Dabei sind vorzugsweise zwischen aneinander grenzende Elemente wie zwischen die Haube 7 und das Maschinengestell 8 sowie zwischen die Abdeckung 9 und die Haube 7 sowie zwischen die Abdeckung 9 und das Spindelgehäuse 10 und zwischen dem Spindelgehäuse (fest) und die Antriebsspindel 3 (die sich im Betrieb dreht) geeignete Dichtungen angeordnet, um eine abgedichtete Bauweise zu realisieren.In this case, preferably between adjacent elements such as between the
In der Haube 7 ist ferner ein Feststofffänger 11 ausgebildet, welcher dazu dient, aus der Trommel austrende Feststoffe aus dem Haubenraum durch eine Feststoffableitung 12 abzuleiten.In the
An den Haubenraum 6 ist ferner an einem Unterdruckanschluss 13 eine Pumpe 14a (oder eine sonstige Einrichtung zum Senken des Druckes in dem Haubenraum 6 gegenüber der Umgebung) angeschlossen, mit welcher in dem Haubenraum 6 ein Unterdruck gegenüber der Umgebung U außerhalb des Haubenraumes 6 erzeugbar ist.To the
Vorzugsweise ist dieser Unterdruckanschluss 13 an einer Stelle ausgebildet, welche relativ zur Drehachse D auf einem relativ großen Radius Rp liegt, insbesondere auf einem Radius, der gleich oder größer ist als der größte Radius RT der Trommel 2.Preferably, this
Durch den Betrieb bei Unterdruck, insbesondere bei einem Unterdruck, der vorzugsweise mehr als 0,9 bar niedriger ist als der Umgebungsdruck in der Umgebung U, kann ungefährlich das brennbare Gase entwickelnde Produkt verarbeitet werden.By operating at reduced pressure, in particular at a negative pressure, which is preferably more than 0.9 bar lower than the ambient pressure in the environment U, the flammable gas evolving product can be safely processed.
Vorzugsweise werden dabei zumindest der Haubenraum 6, in welchem die Trommel 2 angeordnet ist und optional und bevorzugt auch ein Antriebsraum 15, in welchem eine oder mehrere Komponenten eines Separatorantriebs 16 angeordnet sind, so abgedichtet ausgelegt, dass in ihm wiederum mit wenigstens einer weiteren Pumpe 14b oder ebenfalls mit der Pumpe 14a ein Unterdruck, insbesondere ein Unterdruck von mehr als 0,2 bar, gegenüber dem Umgebungsdruck in der Umgebung U erzeugt werden kann bzw. im Betrieb erzeugt wird, der so bemessen ist, dass die Explosionsgefahr vernachlässigbar ist.Preferably, at least the
Der Antriebsraum 15 wird hier einer Antriebsumhausung 17 begrenzt, die entsprechend der Aufgabe, in dem Antriebsraum 15 einen Unterdruck gegenüber der Umgebung U zu erzeugen, wiederum in entsprechend abgedichteter Bauart ausgeführt ist. Dazu sind nach
Hier wird der Antriebsraum 15 von dem Maschinengestell 8, sowie Verschlussplatten 19 umgrenzt, die Öffnungen des Maschinengestells verschließen. Nach oben hin wird er von der Abdeckung 9 unterhalb der Trommel 2 und dem ein- oder mehrteiligen Spindelgehäuse 10 begrenzt.Here, the
Die Pumpe 14b ist an einen Unterdruckanschluss 20 des Antriebsraumes 15 anschließbar.The
Im Antriebsraum 15 sind eines oder mehrere oder sogar sämtliche Elemente des Separatorantriebs 16 untergebracht. Lediglich die Antriebsspindel 3 ragt nach
Vorzugsweise ist die Spindellagerung ganz oder teilweise - hier sowohl ein Halslager 21a als auch ein Fußlager 21b - im Unterdruckbereich angeordnet. Es ist aber auch denkbar, dass eines (insbesondere das Halslager 21a) oder beide Lager 21a, b nicht zu diesem Unterdruckbereich gehören.Preferably, the spindle bearing is wholly or partially - here both a neck bearing 21a and a
Das Spindelgehäuse 10 liegt in einem Flanschbereich an elastischen Elementen 40 abgestützt auf dem Maschinengestell 8 auf.The
Ebenfalls bevorzugt im Unterdruckbereich angeordnet ist der Antriebsmotor 22 angeordnet, der hier direkt in axialer Verlängerung der Antriebspindel 3 ausgebildet ist, so dass ein sogenannter Direktantrieb für die Trommel 2 gebildet wird.Also preferably arranged in the vacuum region, the
Der Rotor 22a ist hier direkt an der Antriebsspindel 3 befestigt und der Stator 22b ist im einem Motorgehäuse 23, welches wiederum an der von dem Haubenraum 6 abgewandten Seite des Maschinengestells 8 befestigt ist. Gerade ein solcher Direktantrieb ist bevorzugt im Antriebsraum unterbringbar, wobei der elektrische Antriebsmotor 22 aber auch zwischen den Lagern 21a, b angeordnet sein könnte (letztere Variante hier nicht dargestellt). Es ist ferner auch denkbar, den Antriebsmotor im Unterdruckbereich des Antriebsraums 15 unterzubringen, der über eine Kupplung mit der Antriebsspindel 3 verbunden ist (hier ebenfalls nicht dargestellt). Denkbar ist ferner der Einsatz eines druckfest gekapselten Motors. In diesem Fall kann es genügen, nur den Haubenraum einen Unterdruck zu erzeugen.The
Im Antriebsraum 15 ist zudem ein Schmierungssystem 24 angeordnet, welches zur Schmierung der Spindellagerung 21 und/oder zur Schmierung von Komponenten am Motor dient.In the
Das Schmierungssystem weist hier einen Schmiermittelkreislauf auf, welcher die Elemente Ölbehälter 25, Pumpe 26, Zuleitung 27a, b zu der Spindellagerung 21, Ölauffangbehälter 28, der drehfest mit der Spindel verbunden ist und in dem sich im Betrieb aufgrund der topfartigen Gestaltung auf einem Radius ein Ölpegel ausbildet, ein Schälorgan 29, welches das Öl im Auffangbehälter ableitet, sowie eine Rückleitung 27c, d in den Ölbehälter 25 aufweist. Hier sind all diese Elemente des Schmierungssystems vorteilhaft und kompakt in dem Unterdruckbereich, d.h. im Antriebsraum, untergebracht. Ein ggf. vorhandener Pumpenmotor wird in diesem Fall ebenfalls als druckfest gekapselter Motor ausgeführt. (wenn nur der Haubenraum mit Unterdruck betrieben wird) Der Antriebsraum kann in diesem Fall zur Umgebung hin geöffnet werden.The lubrication system here has a lubricant circuit, which the
In den Antriebsraum münden hier ferner Ab- und Zuleitungen 30, 31, 32, 33 von einem oder mehreren Kühlmittelkreisläufen, hier einmal für den Motor 22 sowie einmal für das Schmierungssystem 24.In the drive space also discharge and
Im Maschinengestell sind ferner eine oder mehrere Durchgangsöffnungen 34, 35, 36, 37 ausgebildet, welche dafür sorgen, dass innerhalb des Antriebsraums 15 möglichst keine Druckgradienten entstehen.In the machine frame, one or
Da im Antriebsraum 15 relativ zur Umgebung ebenfalls ein Unterdruck erzeugt wird, kann hier auch die Explosionsgefahr verringert werden. Es wird zudem an sich drehenden Teilen im Antriebsraum eine Energieersparnis im Betrieb erreicht werden.Since in the
Zu erwähnen ist noch, dass der gesamte Separator bzw. das Maschinengestell an elastischen Fußelementen 38 auf einem Fundamt 39 abgestützt ist.It should also be mentioned that the entire separator or the machine frame is supported on
Nach
Derart kann ggf. sogar mit nur einer einzigen Pumpe 14a der Unterdruck in beiden Räumen 6, 15 gleichzeitig erzeugt werden. Es können aber auch mehrere Pumpen vorgesehen sein.In this way, if necessary, even with only a
Insgesamt ist auch nach
Die gesamte Energieversorgung des Motors und die Ölversorgung des Antriebes (Motors) erfolgt auch nach
Nach
Sämtliche Separatoranordnung der
Als besonders vorteilhaft ist nochmals zu betonen, dass in
Insbesondere erfolgt die Absaugung an einem Radius der Haube 7, der bezogen auf die Drehachse auf einem Radius liegt, der größer ist als 80%, insbesondere mehr als 100%, des größten Trommelradius. Vorteilhaft wirkt sich dabei insbesondere die Unterstützung durch die Trommel-Differenzdruckwirkung aus.In particular, the suction takes place at a radius of the
Denkbar ist auch/alternativ ein Unterdruckanschluss an einem (hier nicht dargestellten) Feststoffbehälter, der der Ableitung 12 nachgeschaltet ist.Also conceivable is / alternatively a vacuum connection to a (not shown here) solid container, which is connected downstream of the
Ebenfalls vorteilhaft ist ein oder ein weiterer Unterdruckanschluss im Steuerwasser-Ablaufbereich unterhalb der Trommel (hier nicht dargestellt).Also advantageous is one or another vacuum connection in the control water drainage area below the drum (not shown here).
Ebenfalls vorteilhaft und baulich einfach wäre ein oder ein weiterer Unterdruckanschluss durch die Spindel 3 in den Antriebsraum 15 (z.B. eine Bohrung bei Maschinen mit externem Ölaggregat).Equally advantageous and structurally simple would be one or a further vacuum connection through the
Weiter vorteilhaft ist eine abgedichtete/isolierte Ausgestaltung der Schälscheiben mittels einer Tauchscheibe. Weiter vorteilhaft ist ein Einsatz einer hermetischen Greifer / Pumpenkombination (nicht dargestellt).Further advantageous is a sealed / insulated embodiment of the peeling discs by means of a dip disk. Further advantageous is the use of a hermetic gripper / pump combination (not shown).
Besonders vorteilhaft ist ein Einsatz eines fluid-, insbesondere öl- oder wasssergekühlten Motors, da durch den Unterdruck im Antriebsraum die Kühlwirkung durch Luft verringert wird.Particularly advantageous is a use of a fluid, especially oil or water cooled motor, since the cooling effect is reduced by air by the negative pressure in the drive chamber.
Die Separatoranordnung nach Art der
Vorteilhaft ist auch, das in
Ebenfalls vorteilhaft ist ein oder ein weiterer Unterdruckanschluss an der Pumpe 14b im Antriebsraum oder auf einem (hier nicht dargestellten Feststoffbehälter im Zentrum mit einem "Verlängerungsrohr" großen Durchmessers zur "Sauberhaltung des Unterdruckanschlusses.Also advantageous is one or another vacuum connection to the
Ebenfalls vorteilhaft ist ein oder ein weiterer Unterdruckanschluss an der Pumpe 14b im Antriebsraum oder auf einem Anschluss im Steuerwasser-Ablaufbereich unterhalb der Trommel (ebenfalls nicht dargestellt).Also advantageous is one or another vacuum port on the
Anzumerken ist schließlich noch, dass nicht alle Produkte erzeugen einen gleich hohen Explosionsdruck erzeugen. Dies kann bei der Bestimmung und Einstellung des Unterdruckes genutzt werden. Der oder die unter Unterdruck zu setzenden Separatorenräume - insbesondere der Haubenraum und/oder der Antriebsraum - sind so ausgelegt, dass sie einen bestimmten Überdruck kurzzeitig aufnahmen können bzw. vertragen. Z.B. kann dieser Überdruck 0,5 bar, insbesondere 1 bar betragen. Das Niveau des Unterdrucks kann dann so gewählt und gesteuert werden, dass er 0,5 bar, insbesondere 1 bar minus den stoffspezifischen Explosionsdruck nicht übersteigt. Die obere Grenze als nicht schädlicher Druck des Anspruchs 1 für die Struktur eines Separators, der nicht als Druckgerät ausgelegt ist, würde entsprechend definiert, z.B. als 0,5 bar oder 1 bar Überdruck, je nach Auslegung der Separierräume. Der maximale auftretende Explosionsdrucks eines explosionsfähigen Gemisches kann - insbesondere in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Druck - im Versuch bestimmt oder berechnet oder ggf. in Tabellen nachgeschlagen werden. Alternativ zu einer Festlegung des Unterdrucks, z. B. 0,1 oder 0,05 bar, kann dann der Mindest-Unterdruck entsprechend den Eigenschaften des zu verarbeitenden Separierproduktes wie vorstehend erläutert festgelegt werden.
Claims (18)
- Method for processing a combustible product which develops explosive gases during processing, in particular a mixture of substances, in continuous operation with a separator arrangement, wherein the separator arrangement has at least the following: a rotatable bowl (1) arranged in a hood space (6) and having a vertical axis of rotation (D), which bowl (1) is mounted on a rotatable drive spindle (3), and a drive space (15) which contains one, several or all components of a separator drive (23), wherein a negative pressure is generated during processing in one or both regions of the hood space and the drive space which is so low that, in operation, no spark-excited ignition of the residual gases still present is possible, or only one spark-excited ignition which does not damage the separator arrangement, characterized in that a negative pressure is generated in the hood space, which negative pressure is so low that for the product to be processed at the air pressure generated by negative pressure the expected explosion limit in air is undershot, wherein the explosion limit is used as a reference variable for controlling the negative pressure.
- Method according to claim 1, characterized in that the product is clarified from solids by the separator arrangement.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the product is separated by the separator arrangement into at least two liquid phases of different density.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure of 0.1 bar or less than 0.1 bar is generated in the hood space surrounding the drum and optionally the drive space.
- Method according to claim 4, characterized in that a pressure of less than 50 mbar is produced.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the drive space (15) is formed in sealed construction of the drive space (15), and that during operation a negative pressure is also generated in the drive space.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the negative pressure is generated with at least one device generating negative pressure, in particular a pump (14a, b, c ..) for generating negative pressure in the sealed drive space (15) relative to the environment (U) outside the drive space (15).
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the hood space (6) and the drive space (15) are sealed relative to each other and that a different pressure is generated in said spaces during operation.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one connection is formed together between the hood space (6) and the drive space (15), so that during operation a pressure equalization is realized between these spaces (6, 15).
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the negative pressure in the hood space (6) is changed during operation.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that a negative pressure is generated in each case in the hood space (6) and in the drive space (15), and that the negative pressure in the hood space and in the drive space is in any case different temporarily or permanently during centrifugal clarification and/or separation during operation.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the negative pressure in the hood space and optionally the drive space is changed during operation as a function of the current or expected operating condition.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure in the hood space is increased before discharges of solids.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure in the hood space and optionally in the drive space is already reduced to the negative pressure to be achieved before the product is processed.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the region to be evacuated is filled with an inert gas first or in the event of a fault, in particular in the event of an unforeseen increase in pressure in the region to be evacuated, and that the negative pressure is then generated in order to reduce the risk of explosion.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the flash point is calculated and that the necessary negative pressure is thereby determined at a known separation temperature for a product, in particular a mixture of substances, which is started up and maintained during operation by means of a control device in order to avoid an explosive atmosphere.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that a barrier space is formed in particular with two axially mutually spaced sealing ring arrangements and a space formed therebetween between the drive space and the hood space, which space is preferably filled during operation with a fluid such as an inert gas.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure-resistant encapsulated drive motor is used.
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