EP3700678B1 - Verfahren zur verarbeitung eines fliessfähigen produktes und zentrifuge - Google Patents

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EP3700678B1
EP3700678B1 EP18795413.6A EP18795413A EP3700678B1 EP 3700678 B1 EP3700678 B1 EP 3700678B1 EP 18795413 A EP18795413 A EP 18795413A EP 3700678 B1 EP3700678 B1 EP 3700678B1
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EP
European Patent Office
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disc stack
product
centrifuge
drum
separator
Prior art date
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Active
Application number
EP18795413.6A
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English (en)
French (fr)
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EP3700678A1 (de
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Wilfried Mackel
Klaus-Peter Eickhoff
Marc Kellens
Knud SCHÖNEBERG
Detlef Ullmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEA Mechanical Equipment GmbH
Original Assignee
GEA Mechanical Equipment GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/10—Centrifuges combined with other apparatus, e.g. electrostatic separators; Sets or systems of several centrifuges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/04—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with inserted separating walls
    • B04B1/08—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with inserted separating walls of conical shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/02—Continuous feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C5/00—Separating dispersed particles from liquids by electrostatic effect

Definitions

  • the DE 10 2006 022 156 A1 discloses a method and a device for the treatment of liquids, in which an inflowing free-flowing product is separated in a centrifuge into two liquid phases and a solid phase.
  • the product for example a contaminated lubricating oil
  • the product is separated into two partial streams, which are guided past a positive and a negative electrode.
  • the particles contained in the first partial flow are positively charged and the particles of the second partial flow are negatively charged.
  • both partial flows are combined in a collection tank, with the positively charged particles and the negatively charged particles conglomerating into larger particle aggregates due to the mutual electrostatic attraction. These conglomerates are then easier to separate from the liquid in a centrifugal field.
  • the SU 5 51 036 discloses a centrifuge that enables electrostatic charging of particles within a discontinuous centrifuge.
  • an electrode is arranged in an inlet chamber on the axis of rotation of the centrifuge. After the particles have been electrostatically charged, they are passed on to a drum room, in which the particles are separated into solids collection bags. The clarified liquid is then discharged from the centrifuge. The solids collection pockets are embedded in the wall of the centrifuge. In contrast to a conventional centrifuge with a disk pack, however, continuous operation is not possible with this centrifuge, since the collection bags have to be emptied at regular intervals.
  • the invention solves this problem by a method having the features of claim 1 and a centrifuge having the features of claim 8.
  • the electrical field on the stack of plates can advantageously be switched off and/or discharged, so that the separated particles slide off the surface of the plate more easily into the solids space.
  • the inlet can be closed during the polarity reversal or switching off of the electric field.
  • a suitable DC voltage source can be used to generate an electrical charge on the plates of a plate stack, with the level of the generated voltage preferably being adjustable.
  • the level of the generated voltage preferably being adjustable.
  • One of the poles is conductively connected to the plate stack.
  • the stack of plates is electrically insulated from the outer wall of the centrifuge drum by a coating or other non-conductive material, so that contact between the two components cannot lead to a short circuit.
  • a suitable voltage level for such a DC voltage source is in the range between 5000 and 20000 volts.
  • the means for generating an electrical charge on the plates of the plate pack is preferably arranged outside of the centrifuge drum.
  • a first pole of the DC voltage source with a positive or negative charge can be arranged on the outer wall of a pump element of the centrifuge, which is connected to the plate stack. To do this, the pole only has to be attached to the pump element, further structural adjustments to the centrifuge drum are not necessary. This is an advantage because it means that an existing centrifuge can also be retrofitted.
  • Fig.1 a sectional partial view of a separator drum in hermetically sealed design.
  • the rotary spindle 2 has a conical shape along an upper peripheral area and is fastened to the lower drum part 20 with a fastening means 6 .
  • a product feed pipe 5 which rotates during operation and is aligned concentrically to the axis of rotation D, is connected to a product feed 4 .
  • the product P runs from the product feed pipe 5 into a distributor 7 with distributor bores or ribs, from which the free-flowing product can exit, e.g. in a radial direction into the interior of the separator drum 1. It is also conceivable (not shown here) to direct the product from the distributor into at least one riser channel in the plate stack.
  • the inflowing product flows into disc gaps between conical discs of a disc pack 11, spaced apart axially by means of spacers.
  • the product is clarified in the plate gaps (and possibly also separated into two or more liquid phases), in that solid particles of the free-flowing product are deposited on the underside of the plates, which can escape from there into a solids collection space 8 .
  • the solid phase SP is discharged discontinuously in the radial direction via solid discharge openings 10 from the separator bowl 1, which can be opened and closed by a piston valve 9.
  • the liquid phase LP is conducted to a pump element 12 and discharged from there through a product outlet 13 .
  • a better separation of solid particles in the plate gaps of a plate pack is made possible in the present case by applying an electrical charge to the plate pack 11 . This also means that particles that have already been separated stick to the underside of the plate.
  • an outer wall 18 of the separator drum 1 or an outer wall 19 of the pump element 12 is connected to a positive and a negative pole of a DC voltage source 14 via an electrical line 15a or 15b.
  • the plate pack 11 is insulated from the inner wall of the separator drum 1, here by one or more non-conductive material layers 16, 17 above and below the plate pack 11.
  • the distributor 7 is also insulated by an upper material layer 17 and a lower material layer 21 .
  • the lower drum part 20 can also be insulated from the rotary spindle 2 by an electrically non-conductive material layer 22 .
  • the product feed pipe 5 and the distributor 7 are preferably made of an electrically non-conductive material or have a non-conductive coating so that the parts, which are preferably already charged before entering the drum, do not already settle on the components or discharge here.
  • step a) of claim 1 there is a pretreatment in the manner of step a) of claim 1.
  • the product is first guided past a negatively or positively charged electrode of a DC voltage source before entering the rotating separator drum, so that the solid particles in the product are electrically charge.
  • this electrode can also be arranged in the product inlet 4 or in the inlet pipe 5 .
  • the loading of the solid particles can also take place elsewhere before the product flow enters the disc gap of the disc stack 11 .
  • a suitable one The voltage level for such a DC voltage source is in the range between 5000 and 20000 volts.
  • the product After the product has entered the drum 1, it enters the disc gaps of the pack of discs 11.
  • the charge on the particles of the product is opposite to the charge on the plates, so that the plate exerts an electrostatic attraction on the charged particles, which increasingly collect on the plates.
  • the plate gaps therefore continue to clog over time.
  • the accumulated particles, in particular the solid particles are then repelled from the plate surface and the solid particles are transported into the solids collection chamber 8 (preferably with an interrupted feed).
  • the method according to the invention and the centrifuge are suitable for a wide variety of products, but in particular for cleaning a contaminated oil.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung eines fließfähigen Produktes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Zentrifuge, insbesondere einen Separator, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
  • Die DE 10 2006 022 156 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Flüssigkeiten, bei dem ein zulaufendes fließfähiges Produkt in einer Zentrifuge in zwei Flüssigphasen und eine Feststoffphase getrennt wird. Das Produkt, beispielsweise ein verunreinigtes Schmieröl, wird hierzu in zwei Teilströme getrennt, die an einer positiven bzw. einer negativen Elektrode vorbeigeleitet werden. Dabei werden die Partikel, welche in dem ersten Teilstrom enthalten sind, positiv aufgeladen und die Partikel des zweiten Teilstromes negativ aufgeladen. Vor dem Einleiten der Flüssigkeit in die Zentrifuge werden beide Teilströme in einem Sammeltank vereinigt, wobei die positiv geladenen Partikel und die negativ geladenen Partikel aufgrund der gegenseitigen elektrostatischen Anziehung zu größeren Partikelverbänden konglomerieren. Diese Konglomerate sind anschließend im Zentrifugalfeld leichter aus der Flüssigkeit abzutrennen.
  • Die SU 5 51 036 offenbart eine Zentrifuge, die ein elektrostatisches Aufladen von Partikeln innerhalb einer nicht kontinuierlich arbeitenden Zentrifuge ermöglicht. Hierfür ist eine Elektrode in einer Zulaufkammer auf der Drehachse der Zentrifuge angeordnet. Nach der elektrostatischen Aufladung der Partikel werden diese in einen Trommelraum weitergeleitet, in welchem die Partikel in Feststoffsammeltaschen abgeschieden werden. Die geklärte Flüssigkeit wird anschließend aus der Zentrifuge abgeführt. Die Feststoffsammeltaschen sind in der Wandung der Zentrifuge eingelassen. Anders als bei einer üblichen Zentrifuge mit einem Tellerpaket ist bei dieser Zentrifuge allerdings kein kontinuierlicher Betrieb möglich, da die Sammeltaschen in regelmäßigen Abständen entleert werden müssen.
  • Die US 1 558 382 A offenbart eine Verfahren zur Verarbeitung eines fließfähigen Produktes mit einer Zentrifuge, insbesondere einem Separator, mit vertikaler Drehachse mit einer vorzugsweise kontinuierlich arbeitenden drehbaren Zentrifugentrommel, in der ein Tellerpaket angeordnet ist, zumindest einen Produktablauf zum Austrag zumindest einer flüssigen Phase und zumindest einer Feststoffaustragsöffnung zum Austrag einer Feststoffphase, welches folgende Schritte aufweist:
    • Vorbehandeln des fließfähigen Produktes, so dass Teilchen in diesem Produkt verstärkt durch elektrisch aufgeladene Bauteile angezogen werden;
    • Zuleiten des fließfähigen Produktes in das Tellerpaket;
    • Aufladen der Teller des Tellerpakets; und
    • Abscheiden der aufgeladenen Teilchen aus dem fließfähigen Produkt innerhalb des Tellerpakets, und
    • Abführen der Feststoffphase kontinuierlich über die Feststoffaustragsöffnungen aus der Separatortrommel.
  • Weitgehend analoge Lösungen offenbaren die JP H03 143560 A und die JP H02 78454 A .
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausgehend vom Stand der Technik, ein Verfahren zur Verarbeitung eines fließfähigen Produktes zu schaffen und eine Zentrifuge bereitzustellen, welche einen alternativen Lösungsweg für eine bessere Abscheidung von Teilchen ermöglicht.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Zentrifuge mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
  • Erfindungsgemäß weist ein Verfahren zur Verarbeitung eines fließfähigen Produktes mit einer Zentrifuge, insbesondere einem Separator mit vertikaler Drehachse, mit einer drehbaren Zentrifugentrommel in der ein Tellerpaket, zumindest ein Produktablauf und zumindest eine Feststoffaustragsöffnung angeordnet ist, folgende Schritte auf:
    1. a) Vorbehandeln des fließfähigen Produktes, so dass Teilchen in diesem Produkt verstärkt durch elektrisch aufgeladene Bauteile angezogen werden;
    2. b) Zuleiten des fließfähigen Produktes zu dem Tellerpaket;
    3. c) Erzeugen einer elektrischen Ladung auf den Tellern des Tellerpakets und
    4. d) Abscheiden der aufgeladenen Teilchen aus dem fließfähigen Produkt innerhalb des Tellerpakets (und somit unter Einfluss von elektrostatischen Anziehungskräften und eines Zentrifugalfeldes)und
    5. e) Abführen der Feststoffphase SP diskontinuierlich in radialer Richtung über die Feststoffaustragsöffnungen aus der Separatortrommel, welche über einen Kolbenschieber geöffnet und geschlosser werden können.
  • Durch den gezielten Einsatz elektrostatischer Kräfte in den Tellerspalten im Zentrifugalfeld einer Zentrifuge wird auf einfache Weise ein besseres Abscheideverhalten von Teilchen an den Tellern des Tellerpakets erreicht. Zudem bleiben die bereits abgeschiedenen Teilchen an der Tellerunterseite haften, so dass ein Kreuzen vom Teilchen- und vom Produktzulaufstrom am Telleraußendurchmesser verhindert wird und damit auch, dass bereits abgeschiedene Teilchen ein zweites (oder drittes, ...) Mal in das Tellerpaket gelangen können.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind der Gegenstand der Unteransprüche.
  • Um die Wirkung der elektrischen geladenen Teller auf die geladenen Teilchen über einen großen Bereich zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn diese auf den Tellern des Tellerpakets durch eine Flächenladung erzeugt wird.
  • Besonders bevorzugt wird das elektrische Feld zwischen den Tellern des Tellerpakets und dem hiervon isolierten restlichen Teil der Zentrifuge durch Aufprägen einer Ladung ausgehend von einer Gleichspannungsquelle erzeugt.
  • Dabei kann die Übertragung der positiven oder negativen Ladung von außen an ein Bauteil der Zentrifuge erfolgen, wobei ein Pol der Gleichspannungsquelle mit einer Außenwandung dieses Bauteils kontaktiert ist und dieses Bauteil aus elektrisch leitendem Material besteht. Nach der Ladungsübertragung wird diese Ladung auf das Tellerpaket der Zentrifuge weitergeleitet bzw. übertragen.
  • Das Vorbehandeln des Schrittes a) erfolgt vorzugsweise außerhalb der Trommel. Das Vorbehandeln erfolgt zudem vorzugsweie in einer Weise, dass die Teilchen von der Ladung des Tellerpakets angezogen werden.
  • Das Vorbehandeln in Schritt a) kann nach einer ersten vorteilhaften Variante der Erfindung durch ein elektrostatisches Aufladen der Teilchen erfolgen, beispielsweise außerhalb der Zentrifuge. Dabei wird das zu verarbeitende Produkt an einer positiv oder negativ geladenen Elektrode vorbeigeführt, wobei Teilchen, beispielsweise Feststoffteilchen, an der Elektrode vor dem Eintritt in die Zentrifuge aufgeladen werden. Diese Elektrode ist vorzugsweise außerhalb der Trommel angeordnet. Denkbar ist es aber auch, sie in den Zulauf der Trommel zu integrieren.
  • Während des Abscheidens werden diese aufgeladenen Teilchen von den elektrostatisch aufgeladenen Tellern verstärkt in Richtung der Telleroberfläche gezogen, wo sie sich abscheiden und dann haften bleiben.
  • Das Vorbehandeln in Schritt a) kann nach einer alternativen Variante der Erfindung aber auch durch Zugabe eines Ferrofluides erfolgen, um derart den vorstehend genannten Effekt zu erreichen.
  • Nach dem Abscheiden der Teilchen in Schritt d) kann vorteilhaft ein Ausschalten und/oder Entladen des elektrischen Feldes am Tellerpaket erfolgen, so dass die abgeschiedenen Teilchen leichter von der Oberfläche des Tellers in den Feststoffraum abrutschen.
  • Während der Umpolung oder dem Ausschalten des elektrischen Feldes verringert sich der Abscheidungsgrad um einige Prozent. Um daher überflüssiges Umpolen oder Ausschalten vorteilhaft zu vermeiden, kann das Abscheiden, beispielsweise durch eine Sonde an einem Produktablauf der flüssigen Phase bzw. Flüssigphase, überwacht werden. Überschreitet der Anteil an Feststoffen einen vorgegebenen Wert, so ist die Abscheidung auf den Teller ungenügend. Durch die Überwachung der Abscheidung kann das Verfahren an das jeweilige Produkt angepasst werden.
  • Alternativ kann während des Umpolens bzw. Ausschaltens des elektrischen Feldes der Zulauf geschlossen werden.
  • Erfindungsgemäß weist eine Zentrifuge, insbesondere Separator, eine Zentrifugentrommel, insbesondere eine kontinuierlich betreibbare Separatortrommel mit vertikaler Drehachse, auf, in der ein Tellerpaket angeordnet ist, wobei die Zentrifugentrommel zumindest einen Produktzulauf zum Zuführen eines zu verarbeitenden Produktes, ein Tellerpaket zur Phasentrennung und wenigstens einen Ablauf zum Ableiten einer flüssigen Phase und einen Ablauf zum Ableiten wenigstens einer weiteren Phase, insbesondere einer flüssigen Phase oder einer Feststoffphase, aufweist. Die Zentrifuge weist zudem zumindest ein Mittel auf, zur Erzeugung einer elektrischen Ladung auf den Tellern des Tellerpakets bzw. in Tellerspalten des Tellerpakets. Dabei erfolgt das Abführen der Feststoffphase diskontinuierlich in radialer Richtung über Feststoffaustragsöffnungen aus der Separatortrommel, welche über einen Kolbenschieber geöffnet und geschlossen werden können
  • Bei einem Separator mit elektrostatisch aufgeladenen Tellern, erfolgt ein Abscheiden von Teilchen in dem Bereich einer Zentrifuge, an welcher auch üblicherweise die Abscheidung ohne den zusätzlichen Einfluss von Elektrostatik erfolgt. Sofern ein Produkt mit aufgeladenen Teilchen mit der Zentrifuge verarbeitet wird, wird die Abscheidungsrate dieser geladenen Teilchen verbessert, zudem wird ein Kreuzen der bereits abgeschiedenen Teilchen mit dem Produktzulaufstrom verhindert.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Zentrifuge sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Zur Erzeugung einer elektrischen Ladung auf den Tellern eines Tellerpakets kann eine geeignete Gleichspannungsquelle genutzt werden, wobei die Höhe der erzeugten Spannung vorzugsweise verstellbar ist. Dabei liegt an einer Stelle des Separators ein positiver Pol an und an einer anderen Stelle des Separators ein negativer Pol. Einer der Pole steht leitend mit dem Tellerpaket in Verbindung. Dabei ist das Tellerpaket durch eine Beschichtung oder sonstiges nichtleitendes Material von der Außenwandung der Zentrifugentrommel elektrisch isoliert, so dass es nicht durch Kontakt der beiden Bauelemente zu einem Kurzschluss kommen kann.
  • Ein geeignetes Spannungsniveau für eine solche Gleichspannungsquelle liegt im Bereich zwischen 5000 und 20000 Volt.
  • Um eine einfache Bedienbarkeit zu ermöglichen, ist das Mittel zur Erzeugung einer elektrischen Ladung auf den Tellern des Tellerpakets vorzugsweise außerhalb der Zentrifugentrommel angeordnet.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein erster Pol der Gleichspannungsquelle mit positiver oder negativer Ladung an der Außenwandung eines Pumpenelementes der Zentrifuge angeordnet sein, der mit dem Tellerpaket verbunden ist. Dazu muss der Pol lediglich am Pumpenelement angebracht werden, weitere konstruktive Anpassungen der Zentrifugentrommel sind nicht notwendig. Dies ist von Vorteil, da somit auch eine bereits existierende Zentrifuge noch nachgerüstet werden kann.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
    Fig.1 eine geschnittene Teilansicht einer Separatortrommel in hermetisch geschlossener Bauart.
  • Eine drehbare Separatortrommel 1 mit vertikaler Drehachse D ist auf eine Drehspindel 2 gesetzt, welche mit einem Direktantrieb oder durch einen Riemenantrieb, hier nicht dargestellt, angetrieben wird.
  • Die Drehspindel 2 ist entlang eines oberen Umfangsbereichs konisch geformt und mit einem Befestigungsmittel 6 am Trommelunterteil 20 befestigt.
  • An einen Produktzulauf 4 schließt sich ein sich im Betrieb mit drehendes Produktzulaufrohr 5 an, welches konzentrisch zur Drehachse D ausgerichtet ist. Aus dem Produktzulaufrohr 5 läuft das Produkt P in einen Verteiler 7 mit Verteilerbohrungen oder -rippen, aus denen das fließfähige Produkt z.B. in radialer Richtung in das Innere der Separatortrommel 1 austreten kann. Denkbar ist es auch (hier nicht dargestellt), das Produkt aus dem Verteiler in wenigstens einen Steigekanal im Tellerpaket zu leiten.
  • Im Inneren der Separatortrommel 1 fließt das zulaufende Produkt in Tellerspalte zwischen axial mittel Abstandhaltern voneinander beabstandeten konischen Tellern eines Tellerpakets 11.
  • In den Tellerspalten erfolgt ein Klären des Produktes (und ggf. auch eine Trennung in zwei oder mehr Flüssigkeitsphasen), indem sich Feststoffteilchen des fließfähigen Produktes an den Tellerunterseiten abscheiden, die von dort in einen Feststoffsammelraum 8 austreten können. Von dort aus wird die Feststoffphase SP hier diskontinuierlich in radialer Richtung über Feststoffaustragsöffnungen 10 aus der Separatortrommel 1 abgeführt, welche über einen Kolbenschieber 9 geöffnet und geschlossen werden können. Die flüssige Phase LP wird zu einem Pumpenelement 12 geleitet und von dort durch einen Produktablauf 13 abgeleitet.
  • Eine bessere Abscheidung von Feststoffteilchen in den Tellerspalten eines Tellerpakets wird im vorliegenden Fall durch Beaufschlagung des Tellerpakets 11 mit einer elektrischen Ladung ermöglicht. Dies führt auch dazu, dass bereits abgeschiedene Teilchen an der Tellerunterseite haften bleiben.
  • Hierfür ist eine Außenwandung 18 der Separatortrommel 1 bzw. eine Außenwandung 19 des Pumpenelements 12 über jeweils eine elektrische Leitung 15a bzw. 15b mit einem positiven und einem negativen Pol einer Gleichspannungsquelle 14 verbunden.
  • Ein gut von außen zugängliches Bauteil, hier die Außenwandung 19 des Pumpenelements 12, besteht aus einem elektrisch-leitenden Material und ist leitend mit dem Tellerpaket verbunden, so dass dieses je nach Anschluss an die Gleichspannungsquelle positiv oder negativ geladen wird. Ein anderes Bauteil, wie z.B. die eigentliche Separatortrommel 1 wird entgegengesetzt gepolt.
  • Um einen Kurzschluss zu vermeiden, ist das Tellerpaket 11 zur Innenwandung der Separatortrommel 1 isoliert, hier durch eine oder mehrere nichtleitende Materialschichten 16, 17 oberhalb und unterhalb des Tellerpakets 11. Der Verteiler 7 ist zudem durch eine obere Materialschicht 17 und eine untere Materialschicht 21 isoliert.
  • Zusätzlich dazu kann auch das Trommelunterteil 20 gegen die Drehspindel 2 durch eine elektrisch nichtleitende Materialschicht 22 isoliert sein.
  • Das Produktzulaufrohr 5 und der Verteiler 7 bestehen vorzugsweise aus einem elektrisch nichtleitendem Material oder weisen eine nichtleitende Beschichtung auf, damit die vorzugsweise vor dem Eintritt in die Trommel bereits geladenen Teile sich nicht bereits hier an den Bauelementen absetzen oder entladen.
  • Im Folgenden wird die Funktionsweise des Separators von Fig. 1 anhand eines Verfahrens zur Verarbeitung, insbesondere zur Klärung, eines fließfähigen Produktes näher erläutert.
  • Ergänzend erfolgt eine Vorbehandlung nach Art des Schrittes a) des Anspruchs 1. Nach einer Variante dieser Vorbehandlung wird das Produkt zunächst vor dem Eintritt in die sich drehende Separatortrommel an einer negativ oder positiv geladenen Elektrode einer Gleichspannungsquelle vorbeigeführt, so dass sich die Feststoffteilchen im Produkt elektrisch aufladen. Diese Elektrode kann auch alternativ im Produktzulauf 4 oder im Zulaufrohr 5 angeordnet sein. Das Laden der Feststoffteilchen kann aber auch an anderer Stelle vor dem Eintritt des Produktstromes in den Tellerspalt des Tellerpakets 11 erfolgen. Ein geeignetes Spannungsniveau für eine solche Gleichspannungsquelle liegt im Bereich zwischen 5000 und 20000 Volt.
  • Sofern das Aufladen der Feststoffteilchen vor dem Eintritt des fließfähigen Produktstroms in den Separator erfolgt, ist es von Vorteil, wenn das Produktzuleitungsrohr 5 und der Verteiler 7 aus nichtleitendem Material bestehen oder mit nichtleitendem Material beschichtet sind, damit das Abscheiden vorzugsweise nur im Tellerpaket erfolgt.
  • Nach dem Einlauf des Produktes in die Trommel 1 tritt es in die Tellerspalte des Tellerpakts 11 ein. Dabei ist die Ladung der Teilchen des Produkts entgegengesetzt zur Ladung der Teller, so dass der Teller eine elektrostatische Anziehung auf die geladenen Teilchen ausübt, die sich vermehrt an den Tellern sammeln. Die Tellerspalte setzen sich daher mit der Zeit immer weiter zu.
  • Durch ein Umpolen oder Ausschalten der Gleichspannungsquelle 14 erfolgt sodann ein Abstoßen der angesammelten Teilchen, insbesondere der Feststoffteilchen, von der Telleroberfläche und ein Transport der Feststoffteilchen in den Feststoffsammelraum 8 (vorzugsweise bei unterbrochenem Zulauf).
  • Wie bereits erläutert, setzt sich das Tellerpaket mit der Zeit zu. Daher ist es von Vorteil, wenn dies (z.B. anhand der Zulaufmenge oder der Ablaufmenge) im Betrieb geeignet überwacht wird und wenn in Abhängigkeit von der Überwachung - oder periodisch in vorgegebenen Zeitabständen - eine Umpolung des Tellerpakets und ggf. eine Entleerung der Trommel erfolgt, um die angesetzten Teilchen auszuspülen. Hierzu ist die Gleichspannungsquelle vorzugsweise an das Steuer- und Regelsystem der Zentrifuge angeschlossen (hier nicht dargestellt).
  • In Fig.1 ist ein Separator abgebildet, welcher eine Fest-Flüssig-Trennung ermöglicht. Allerdings kann das Verfahren analog auch auf Drei-Phasen-Separatoren angewandt werden. Alternativ zur Bauform eines Separators, bei dem die Separatortrommel 1 auf eine Drehspindel 2 aufgesetzt ist, kann die Abscheidung von Feststoffen auf einem aufgeladenen Tellerpaket bei anderen Bauformen z.B. mit hängenden Trommeln eingesetzt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die Zentrifuge eignen sich für verschiedenste Produkte, insbesondere jedoch zur Reinigung eines verunreinigten Öls.
  • Anzumerken ist noch, dass die Ausgestaltung als hermetisch geschlossene Maschine mit drehendem Zulaufrohr und einem anleitenden Pumpenelement, bei welcher das Produkt durch die Maschine gepumpt wird, zwar bevorzugt wird, nicht aber zwingend ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Separatortrommel
    2
    Drehspindel
    4
    Produktzulauf
    5
    Produktzulaufrohr
    6
    Befestigungsmittel
    7
    Verteiler
    8
    Feststoffsammelraum
    9
    Kolbenschieber
    10
    Feststoffaustragsöffnung
    11
    Tellerpaket
    12
    Pumpenelement
    13
    Produktablauf
    14
    Gleichspannungsquelle
    15a, b
    Stromleitungen
    16
    nichtleitende Materialschichten
    17
    nichtleitende Materialschichten
    18
    Außenwand Separatortrommel
    19
    Außenwand Pumpenelement
    20
    Trommelunterteil
    21
    nichtleitende Materialschichten
    22
    nichtleitende Materialschichten
    D
    Drehachse
    SP
    Feststoffphase
    LP
    Flüssigkeitsphase
    P
    Produkt

Claims (15)

  1. Verfahren zur Verarbeitung eines fließfähigen Produktes (P) mit einer Zentrifuge, insbesondere einem Separator, mit vertikaler Drehachse (D) mit einer vorzugsweise kontinuierlich arbeitenden drehbaren Separatortrommel (1), in der ein Tellerpaket (11) angeordnet ist, zumindest einen Produktablauf (13) zum Austrag zumindest einer flüssigen Phase (LP) und zumindest einer Feststoffaustragsöffnung (10) zum Austrag einer Feststoffphase (SP), gekennzeichnet durch folgende Schritte
    a) Vorbehandeln des fließfähigen Produktes (P), so dass Teilchen in diesem Produkt verstärkt durch elektrisch aufgeladene Bauteile angezogen werden;
    b) Zuleiten des fließfähigen Produktes (P) in das Tellerpaket (11);
    c) Aufladen der Teller des Tellerpakets (11); und
    d) Abscheiden der aufgeladenen Teilchen aus dem fließfähigen Produkt (P) innerhalb des Tellerpakets (11), und
    e) Abführen der Feststoffphase SP diskontinuierlich in radialer Richtung über die Feststoffaustragsöffnungen (10) aus der Separatortrommel (1), welche über einen Kolbenschieber (9) geöffnet und geschlossen werden können.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen der elektrischen Ladung an das Tellerpaket (11) durch Anlegen eines Pols einer Gleichspannungsquelle (14) direkt an das Tellerpaket (11) oder an ein mit dem Tellerpaket leitend verbundenes Teil der Separatortrommel (1) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerpaket (11) entgegengesetzt zur Ladung der Teilchen des Produktes aufgeladen bzw. gepolt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das das Tellerpaket (11) umgepolt oder von der Gleichspannungsquelle getrennt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Umpolen oder Ausschalten des elektrischen Feldes zeitlich periodisch oder in Abhängigkeit vom Klärungsverhalten im Tellerpaket (11) erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorbehandeln des Schritts a) durch ein elektrisches Aufladen von Teilchen des fließfähigen Produktes (P) erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung in Schritt a) vor dem Einleiten des Produktes in die sich drehende Trommel (11) erfolgt.
  8. Zentrifuge, insbesondere Separator mit einer Separatortrommel, insbesondere einer Separatortrommel (1) mit vertikaler Drehachse (D), in der ein Tellerpaket (11) angeordnet ist, wobei die Separatortrommel (1) zumindest ein Produktzulaufrohr (5) zum Zuführen eines zu verarbeitenden Produktes, ein Tellerpaket (11) zur Phasentrennung und wenigstens einen Ablauf (13) zum Ableiten einer flüssigen Phase und einen Ablauf (10) zum Ableiten wenigstens einer weiteren Phase, insbesondere einer flüssigen Phase oder einer Feststoffphase, aufweist, wobei die Zentrifuge zum Tragen einer elektrischen Ladung auf den Tellern des Tellerpakets (11) ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abführen der Feststoffphase SP diskontinuierlich in radialer Richtung über Feststoffaustragsöffnungen (10) aus der Separatortrommel (1) erfolgt, welche über einen Kolbenschieber (9) geöffnet und geschlossen werden können,
  9. Zentrifuge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe einer Gleichspannungsquelle (14) eine elektrische Ladung auf die Teller eines Tellerpaketes gebracht wird.
  10. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerpaket (11) mittels Isolierschichten (16,17) vom Verteiler (7) und der Innenwandung der Separatortrommel (1) elektrisch isoliert wird.
  11. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich an den Produktzulauf (4) angrenzendes Produktzulaufrohr (5), ein Drehspindelaufsatz (6), eine Drehspindel (2) und/oder eine Drehspindelfassung aus einem elektrisch nichtleitendem Material bestehen oder mit einem elektrisch nichtleitendem Material (21, 22) beschichtet sind.
  12. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Erzeugung einer elektrischen Ladung auf den Tellern des Tellerpakets (11) außerhalb der Separatortrommel (1) angeordnet ist.
  13. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Pol der Gleichspannungsquelle (14) an ein Bauteil der Zentrifuge angeschlossen ist, das leitend mit dem Tellerpaket (11) verbunden ist.
  14. Zentrifuge nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Pol der Gleichspannungsquelle (14) an ein elektrisch nicht leitend mit dem Tellerpaket verbundenes Trommelteil angeschlossen ist.
  15. Zentrifuge nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie als hermetisch geschlossene Konstruktion ausgelegt ist.
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