CH626264A5 - Gravitational separator for separating water and oil. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gravitations-Separator zum Trennen von Wasser und öl, mit wenigsten einem Coalescer-Schirm innerhalb des unteren Bereiches des Separatorbehälters zum Auffangen von Öltröpfchen im absinkenden Wasser, wobei das Wasser normalerweise aus dem Separator abgesaugt und der Schirm bei Bedarf von einem umgekehrt gerichteten, unter Druck stehenden Wasserstrom rückgespült wird, und die Wasserabfluss- und Rückspülungszuflusseinrichtung zum unteren Abschnitt des Separators gehört.

Solche Gravitations-Separatoren weisen einen Sammeltank zur Aufnahme einer Mischung der Flüssigkeiten, welche durch Gravitation voneinander getrennt werden sollen, auf, enthalten einen Reaktionsteil vorzugsweise in Form entweder eines schwimmenden Doms oder eines Diaphragma-Elements im oberen Bereich des Tanks, wobei das Volumen der leichteren (dünneren) Flüssigkeit, welche sich im oberen Teil des Tanks angesammelt hat, eine nach oben gerichtete Auftriebskraft auf die Reaktionsfläche ausübt.

Separatoren mit einem schwebenden oder flotierenden Dom sind z.B. aus der GB-PS 1 212 553 und aus der US-PS 3 628 660 bekannt. Bei diesen Separatoren wird ein Gemisch aus leichteren und schwereren Flüssigkeiten (im allgemeinen öl und Wasser) unter Druck in das Innere des Doms eingeführt, oder es wird durch Absaugen des schwereren Strömungsmittels durch die Abflussleitung für dieses schwere Strömungsmittel aus dem Separator, welcher hermetisch abgeschlossen ist, in diesen eingeführt. Die Mischung der schwereren und leichteren Flüssigkeiten entmischt sich auf Grund der Schwerkraft in dem Separator, wobei die leichtere Flüssigkeit nach oben unter den Dom hinaufsteigt und die schwerere Flüssigkeit in den unteren Abschnitt des Separatorbehälters absinkt.

Die graduierliche Ansammlung der leichteren Flüssigkeit unter dem Dom, welcher so ausbalanciert ist, dass er normalerweise einen leicht negativen Auftrieb in der schwereren Flüssigkeit hat, bewirkt, dass der Dom in der schwereren Flüssigkeit nach oben aufsteigt. Es ist üblich, die obere Grenzposition des Doms zu fühlen, um ein Steuersignal zu erzeugen, welches Ventile und Pumpen schaltet, wodurch die Entfernung der getrennten, weniger dichten Flüssigkeiten aus ihrer Lage unterhalb des Doms ermöglicht wird.

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Gravitations-Separatoren dieser Art, welche zur Trennung von Öl aus einem Öl-Wasser-Gemisch verwendet werden, weisen Coalescer-Schirme oder Filter zwischen dem unteren Teil des Separators und der Wasserabflussleitung auf, um vorhandene Öltröpfchen, welche in den unteren Teil des Separators getragen worden sind, zu sammeln. Solche Filter oder Schirme werden zur Entfernung des an ihnen hängenden Öls periodisch rückgewaschen oder rückgespült, wie es in der US-PS 3 628 660 beschrieben ist. Diese Rückspülung kann sehr wirksam während des Ölabgabebetriebs des Separators stattfinden. Es ist also üblich, das angesammelte öl aus einer Lage unterhalb des schwebenden Doms dadurch zu entfernen, dass die Wasserabflussleitung des Separators mit Druck beaufschlagt wird, damit sauberes Wasser rückwärts in den unteren Endbereich des Separators durch die Sammelsiebe hindurch und in den Bereich unterhalb des Doms eingelassen wird, um unter Druck das angesammelte Öl aus dem Separator zu entfernen. Selbstverständlich wird lediglich öl entfernt; der rückwärts gerichtete Zufluss von Wasser wird dann beendet, wenn das angesammelte Öl abgegeben und der Dom auf seinen unteren Ausgangspegel abgesunken ist.

Bei Verwendung der beschriebenen Separatoren treten verschiedene Problemkreise auf. Es besteht zum Beispiel das Bedürfnis nach einem einfachen, wirksamen und im wesentlichen ausfallsicheren System zum genauen Ausgleich des schwebenden Doms oder Diaphragmas, unter welchem das separierte öl gefangen wird, und zur exakten Fühlung, wann das Volumen des separierten Öls seine obere Grenzlage innerhalb des Separators erreicht, so dass die ölentfernungsprozedur begonnen werden kann.

Das Strömungsbild des Wassers durch die Coalescer-schirme hat sich sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung als nicht ganz ideal erwiesen. Im Idealfall sollte das Strömungsbild in Vorwärtsrichtung durch die Coalescer-schirme quer an allen Schirmen des Coalescersystems gleich-mässig sein, und wenn die Schirme rückgespült werden, sollte das Rückspül-Strömungsmuster an den gesamten Coalescer-schirmen auftreten, um sämtliche Öltröpfchen davon zu entfernen. Darüber hinaus sollte die Abgabe des Öls aus den Coa-lescerschirmen während des Rückspülungsbetriebs möglichst vollständig erfolgen. Schliesslich hat sich herausgestellt, dass es höchst erwünscht ist, zu verhindern, dass sich während der Betriebslebensdauer des Separators irgendwelches öl oberhalb des Reaktionsteils ansammelt, da die Ansammlung der weniger dichten Flüssigkeit oberhalb des Teils ein ungenaues Auftriebs- oder Schwimmansprechverhaltens des Teils auf das unter dem Dom angesammelte öl bewirkt.

Eine andere Lösung des Gewichtsausgleichsproblems des Reaktionsteils ist aus der US-PS 3 957 638 bekannt, deren Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird. Die vorliegende Erfindung findet Anwendung insbesondere bei Bilgenwasserentfernungssystemen für Schiffe, wie es in der US-PS 4 018 683 beschrieben ist, deren Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird. Andere Anwendungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen die industriellen Anlagen an der Küste zur Trennung von Mischungen von unvermischbaren Flüssigkeiten verschiedener Dichten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Gravitations-Separator für unvermischbare Flüssigkeiten verschiedener Dichten, z.B. Öl und Wasser, zu schaffen.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung weist in vorteilhafter Weise ein System von Einweg-Absperrventilen in der Coalescer-Schirmanordnung des Separators auf, wodurch der wirksame Wasserstrom durch die Coalescer-Schirme sowohl in Vorwärtsrichtung als auch in Rückspülungsrichtung gewährleistet wird.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine besondere Einlassleitungs-Anordnung vorgesehen, welche verhindert, dass unerwünschte Turbulenz innerhalb des Zuflussstromes auftritt und welche Störungen des Separationsprozesses innerhalb des Separatortanks, insbesondere im oberen Abschnitt des Tanks, minimiert.

Nach einer anderen, besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Reaktionsteil so ausgebildet, dass sein Auftrieb während der Herstellung besonders genau reguliert werden kann.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist der Reaktionsteil so konstruiert, dass er mit der Abflussleitung der leichteren Flüssigkeit derart zusammenwirkt, dass nachteilige Einflüsse von unterhalb des Reaktionsteils eingefangenen Luftbläschen minimiert oder auch ganz eliminiert werden.

Gemäss einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist oberhalb des Coalescers eine besonders vorteilhafte Kollektorhaube vorgesehen, welche bei jedem Rückflussbetrieb die rückgespülte Mischung sammelt und unter den Reaktionsteil leitet.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen in Verbindung mit der Beschreibung und den beigegebenen Zeichnungen hervor.

Die Erfindung ist im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele und in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines bekannten Separa-tor-Systems mit einem schwebenden Dom, welches ein Coales-cer-Schirm-System verwendet,

Fig. 2 eine Ausführungsform der Coalescer-Schirm-Anordnung und ein Ausführungsbeispiel eines in Verbindung mit dieser verwendeten Separator-Systems,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 2 und Fig. 4 eine Detailansicht des oberen Bereichs des Domes in Fig. 2 in seiner oberen Grenzposition.

Das in Fig. 1 gezeigte Separator-System zur Trennung von öl aus ölhaltigem Wasser umfasst einen Separator-Tank 10, welcher eine, ein Öl-Wasser-Gemisch führende Zuflussleitung 12 aufweist, welche sich im Inneren des Separators 10 fortsetzt und einen nach oben gerichteten Endabschnitt 14 aufweist, welcher den tatsächlichen Zufluss des ÖI-Wasser-Gemischs in dem Tank 10 bildet. Die Zuflussleitung 12 enthält ein Ein-weg-Absperr- oder Rückschlagventil 15 an der Quelle M des zu verarbeitenden ÖI-Wasser-Gemischs. Eine Wasserleitung 16 ist am unteren Ende des Tanks 10 angeordnet und dient sowohl als Abflussleitung für sauberes Wasser als auch als Druckzuflussleitung zur Rückspülung des Tanks, wie weiter unten näher beschrieben wird. Die Leitung 16 ist diit einer Saugpumpe 18 über eine Leitung 17, ein Magnetventil 19 und ein Einweg-Absperrventil 20 verbunden, und die Pumpe 18 ist ferner mit einer Steuertafel 22 verbunden, welche die Stromversorgung für die Pumpe liefert und deren Betrieb über eine Leitung 24 steuert. Das Magnetventil 19 ist über eine Leitung 25 mit der Steuertafel verbunden. Das von dem Separator-System gelieferte saubere Wasser fliesst über eine Leitung 26 ab. Die Leitung 16 ist ausserdem über ein Magnetventil 28, welches über eine Leitung 29 mit der Steuertafel 22 verbunden ist, mit einem unter Druck stehenden Wasservorrat verbunden.

Wenn der Tank 10 mit Wasser gefüllt ist oder öl und Wasser enthält, welche voneinander getrennt werden, befindet sich das Ventil 19 normalerweise in seiner Öffnungsstellung und das Ventil 28 ist normalerweise geschlossen. Durch Betätigung der Pumpe 18 wird dann ein Unterdruck auf der Leitung 16 erzeugt, wodurch Wasser von dem Tank 10 durch die Leitung 16 abfliesst und über die Leitung 12 ein Öl-Wasser-Gemisch dem Tank zufliesst, da dieser hermetisch verschlossen ist. Da die Mischung aus der Quelle oder dem Vorrat M durch die Pumpe, welche sich zwischen dieser Quelle M und dem Sepa-

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rator-Tank 10 befindet, weder gerührt noch emulgiert oder homogenisiert, sondern ziemlich ruhig an dem oberen Ende des nach oben stehenden Abschnittes der Leitung 12 in den Separator 10 eingeführt wird, tritt die durch Schwerkraft bewirkte Trennung von öl und Wasser in dem Tank 10 ziemlich schnell ein.

Ein domartiger Reaktionsteil 30 ist lose innerhalb des Tanks 10 eingepasst und kann Schwimmkammern 32 aufweisen. Der Dom 30 wird so ausbalanciert, dass er in Wasser (Frischwasser oder Salzwasser, wie die Situation es erfordert) einen leicht negativen Auftrieb hat, so dass der Dom dann, wenn überhaupt kein öl in dem Separator enthalten ist, auf den unteren Anschlägen 34 ruht.

Eine ölabflussleitung 36 erstreckt sich von ihrem oberen Endabschnitt 38 innerhalb des Tanks unmittelbar unterhalb der inneren Oberfläche der Oberseite des Dosm 30, wenn dieser in seiner unteren Endlage auf den Anschlägen 34 ruht. Das andere Ende der Leitung 36 entleert sich durch das Einweg-Absperrventil 41 in den ölvorratstank 40. Die Zuflussleitung 12 mündet bei 14 in einem Bereich unterhalb des Doms 30.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, dass bei Betätigung der Pumpe 18 im normalen Betrieb ein Öl-Wasser-Ge-misch im Tank 10 hineingesaugt und sanft unterhalb des Doms 30 abgegeben wird, wobei das Wasser in den unteren Teil des Tanks tropft und das öl in den oberen, inneren Bereich unterhalb des Doms 30 aufsteigt. Der Auftrieb des Doms 30 wird dann durch das unter ihm gefangene öl beeinflusst, da der Auftrieb eine Funktion der relativen Dichten des Öls und des Wassers und des Volumens des unter dem Dom angesammelten öl ist. Unter der Auftriebskraft des angesammelten Öls wird der Dom dazu neigen, so lange nach oben zu schweben, wie die Auftriebskraft unausgeglichen ist. Wenn der Dom 30 anfangs mit einem neutralen Auftrieb schweben würde, würde die Anwesenheit einer beliebig kleinen Menge von öl unter dem Dom 30 diesen veranlassen, langsam zu seiner oberen Endlage in den Tank 10 aufzusteigen. Es versteht sich jedoch, dass dies nicht erwünscht ist, da ein objektiv arbeitendes Sepa-rator-System zyklisch eine gewisse Menge öl unterhalb des Doms ansammeln und dann im wesentlichen all dieses angesammelte öl in einen Sammeltank abgeben soll, wobei der allgemeine Separationsvorgang möglichst wenig gestört werden soll. Deshalb ist ein Ausgleichssystem erwünscht, welches die Ansammlung einer vorbestimmten ölmenge unterhalb des Domes ermöglicht, und ferner sind Einrichtungen erwünscht, welche genau feststellen oder fühlen, wenn eine solche vorbestimmte ölmenge sich angesammelt hat. Nachdem die Ansammlung des gewünschten ölvolumens stattgefunden hat, muss die Steuereinrichtung des Separators dies feststellen und das System so steuern, dass der Zufluss des Öl-Wasser-Ge-mischs augenblicklich gestoppt wird und dass der Innenraum des Tanks mit Wasser unter Druck gesetzt wird, um das öl aus dem Separator herauszudrücken, und dass schliesslich das System zu seinem ursprünglichen Betriebszustand zurückkehrt, wenn hinreichend viel öl aus dem System entfernt worden ist.

Ein Domausgleichs-System ist in der US-Patentschrift 4 032 444 beschrieben. Werden die Pumpe 18 abgeschaltet, das Ventil 19 geschlossen und das Ventil 28 geöffnet, so wird Druckwasser schnell in den Tank 10 hineinfliessen. Das Absperrventil 15 verhindert einen Abfluss durch die Leitung 12 mit der Folge, dass öl durch die Leitung 36, die einzige andere Abflussleitung des Separatortanks, abfliesst. Die Eingangsöffnung der ölabflussleitung 36 ist unterhalb des Doms 30, aber nahe neben der oberen Oberfläche des Doms angeordnet, wenn dieser sich in seiner unteren Endlage befindet, öl wird deshalb durch die Leitung 36 abgegeben, während sauberes Druckwasser in den Tank hineinfliesst, und der Dom wird graduell absinken, während das öl aus dem Separator abfliesst, da die ölmenge, welche die positive oder nach oben gerichtete

Auftriebskraft des Doms bewirkt, graduell abnimmt. Wenn der Zufluss frischen Wassers durch die Leitung 16 unbegrenzt fortgeführt würde, würde selbstverständlich sämtliches öl entfernt, der Dom 30 würde sich auf seine Anschläge herabsenken, und schliesslich würde Wasser durch die ölabflussleitung 36 abgegeben werden. Dieser Zustand darf selbstverständlich niemals zugelassen werden.

In der Figur tragen öl das Bezugszeichen 42 und Wasser das Bezugszeichen 46. Der Dom ist in Fig. 1 innerhalb des oberen Abschnitts 51 mit einem Ausgleichs- und ölabfluss-Steuermechanismus verbunden. Ein Magnet 52, welcher über eine Stange 50 mit dem Dom verbunden ist, dient zur Ausübung der Relais 54 und 55, damit über elektrische Leitungen 56 und 58 geeignete Signale zu der Steuertafel 22 übertragen werden, wie es im einzelnen in dem US-Patent 4 032 444 beschrieben ist.

Im Betrieb wird der Tank zunächst mit Wasser gefüllt, vorzugsweise durch Verschliessen des Ventils 19 und öffnen des Ventils 28, damit sauberes Wasser durch die Leitung 16 in den Tank einfliesst. Das Absperrventil 15 verhindert einen Abfluss durch die Zuflussleitung 12 über das Ventil 15 hinaus, und die Leitung 12 kann ebenfalls durch ein geeignetes Absperrventil geschlossen werden. Die Leitung 36 ist gleichermassen während des gesamten Einfüllbetriebs geschlossen. Der Tank 10 ist hermetisch verschlossen, und die Luft wird durch eine geeignete Absaugeinrichtung abgesaugt. Geeignete Schalter an der Steuertafel 22 werden dann betätigt, um zu bewirken, dass das System im automatischen Betrieb arbeitet. Das Ventil 28 wird geschlossen und das Ventil 19 geöffnet und die Leitungen 12 und 13 kommunizieren mit dem öl-Wasser-Gemisch M bzw. mit dem Vorratstank 40. Der Betrieb der Pumpe 18 kann in irgendeiner geeigneten Art geregelt werden, z.B. dann,

wenn die Mischung M sich in der Bilge oder im Kielraum eines Schiffes befindet, durch eine auf den Bilgenwasserpegel ansprechende Schaltereinrichtung, und im Betrieb bewirkt die Pumpe einen Unterdruck in dem Tank 10. Während Wasser durch die Leitung 16 abgesaugt und über die Leitung 26 abgegeben wird, wird ein Öl-Wasser-Gemisch durch die Leitung 12 in den Separator hineingesaugt. Im Separator wird das öl zur Unterseite des Domes 30 aufsteigen, während das Wasser gra-duierlich zu dem unteren Bereich des Tanks 10 herabtropft. Das Volumen des von unterhalb des Doms 30 verdrängten Wassers schafft eine nach oben gerichtete Auftriebskraft, welche auf den Dom 30 wirkt und eine Funktion der Dichten des Öls und des Wassers und eine Funktion des unter dem Dom angesammelten ölvolumens ist. Anders ausgedrückt, die Kraft ist eine Funktion der relativen Dichten von öl und Wasser und der Masse des unterhalb des Domes von dem öl verdrängten Wassers. Anfänglich wirkt der auf den Dom einwirkenden Auftriebskraft die nach unten gerichtete, auf die Stange 50 wirkende Kraft des Ausgleichsmechanismus entgegen und der Schalter 54, welcher der unteren Domlage entspricht, stellt diesen Zustand fest und überträgt ein geeignetes Signal zur Steuertafel 22. Während die ölmasse unterhalb des Domes wächst, wächst auch der auf den Dom wirkende Auftrieb, und wenn der dieser Aufwärtsbewegung entgegenwirkende Widerstand des Ausgleichsmechanismus überwunden wird, kann der Dom aufsteigen, bis der Schalter 55 die Ober-Grenzlage des Domes feststellt und ein geeignetes, diesem Zustand entsprechendes Signal zu der Steuertafel 22 übertragen wird.

Die obere Domlage ist selbstverständlich ein Anzeichen der Ansammlung eines vorbestimmten Volumens oder Gewichtes von öl unterhalb des Domes, welches periodisch aus dem Separator entfernt werden muss. Die Steuertafel 22 um-fasst eine geeignete Schaltung zur Auswertung des Signals, welches von dem der oberen Domposition zugeordneten Schalter 55 übertragen wird und zur Aussendung eines geeigneten Signals, welches die Abschaltung der Pumpe 18, das

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Schliessen des Ventils 19 und das Öffnen des Ventils 28 bewirkt. Dadurch wird der weitere Zufluss der Mischung beendet, frisches Druckwasser strömt in den Tank 10 und Öl wird durch die Ölabflussleitung 36 in den Vorratstank 40 abgegeben, wie es oben beschrieben wurde.

Der Abfluss von Öl aus der Position unterhalb des Domes bewirkt, dass dieser in Richtung auf seine Startposition so weit absinkt, bis der Schalter, welcher der unteren Domposition entspricht, die gewünschte untere Position feststellt und der Dom und die Steuertafel 22 auf diesen Zustand ansprechen. Die Schaltung innerhalb der Steuertafel führt dann das System in seine ursprüngliche Betriebsart zurück, wobei das Ventil 19 geöffnet, das Ventil 28 geschlossen und die Pumpe 18 im Betrieb sind. Der fortgesetzte Betrieb der Pumpe 18 bewirkt den umgekehrten Zyklus des Systems so lange, bis hinreichend viel öl sich unterhalb des Doms angesammelt hat und diesen in seine obere Schwebeposition drängt. Ein geeignetes Beispiel für ein Steuertafel- und Pumpensteuersystem, welches zusammen mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist in der obengenannten US-Patentanmeldung Serie Nr. 530 539 beschrieben.

In Fig. 1 sind Coalescer-Schirme 100, welche im folgenden auch einfach Filter genannt werden, im unteren Bereich des Tanks 10 vorgesehen; diese Schirme oder Filter sind konzentrisch um eine zentrale Leitung 102 angeordnet, welche sich durch die Filteranordnung hindurch und ein Stück über den Boden einer unteren Filtertragplatte 104 erstreckt.

Die obere Schirmtragplatte 106 erstreckt sich zusammen mit der unteren Platte 104 quer über die gesamte innere Dimention des Tanks und versiegelt zusammen mit der Leitung 102 effektiv den Tank 10 von der Filterkammer 110, welche die Schirme 100 enthält und welche mit dem Wasserauslauf 16 kommuniziert.

Die Strömung von Wasser in die Kammer 110 erfolgt durch ein leichtbelastetes, druckempfindliches Einwegventil 112, welches die Zuführung von Wasser von unterhalb der unteren Platte 104 zu der Kammer 110 ermöglicht. Der Zufluss von Wasser zu einer Kammer 110 findet zwischen der Leitung 102 und dem innersten Coalescer-Schirm 100 statt, wenn die Pumpe 18 im Betrieb ist. Das Wasser tritt dann radial nach aussen durch die sukzessive angeordneten Filter und schliesslich durch die Leitung 16 aus. Öltröpfchen, welche in dem von unterhalb des Doms absinkenden Wasser eingeschlossen sind und nicht getrennt und zu der Ölmenge 42 gelangt sind, werden in den Coalescer-Schirmen. oder Sammelschirmen gefangen, welche vorzugsweise aus oleophobem, porösem Filtermaterial gebildet und gewebt oder gestrickt und auf einer Seite rauh und auf der anderen Seite glatt sind; diese Filter werden von einem Metall- oder Kunststoffrahmen getragen. Diese Filter sind vorzugsweise zylindrisch geformt und konzentrisch angeordnet, wie in der Figur.

Die Filter 100 werden während des ölabgabevorganges rückgespült, wenn über die Leitung 16 Druckwasser in den Tank 10 einströmt. Einwegventile 114, welche an einer oberen Platte 106 vorgesehen sind, bilden die Ausgangsöffnungen der Kammern 110, wodurch durch die Leitung 16 in die Kammer 110 einströmendes Wasser die Schirme 100 zurückspült und Wasser und rückgespültes ölteilchen aus den Kammerbereichen zwischen den Filtern 100 in den Tank 10 oberhalb der Platte 106 abgegeben werden. Ein Öldetektor 120, welcher über eine Leitung 122 mit der Steuertafel 22 verbunden ist, ist innerhalb des Tanks 10 oberhalb der Filter 100 angeordnet und stellt überschüssiges Öl in diesem Pegel des Separators fest. Tatsächlich kann dieser Detektor 120 an einer beliebigen Position unterhalb des Doms 30 und oberhalb der Filtertragplatte 106 angeordnet sein. Falls mit Wasser emulsiertes öl die Filter 100 erreicht, könnte das Öl durch die Filter in die Wasserabflussleitung gelangen. Ausserdem wäre überschüssiges Öl in diesem Tankpegel ein Anzeichen für einen Fehlbetrieb in dem Separator-Steuersystem. Falls die Detektorsonde 120 diese Situation feststellt, wird eine geeignete Schaltung der Steuertafel 22 das Separator-System abschalten und ein Alarmzeichen abgeben.

Anhand der Fig. 2, 3 und 4 wird eine Ausführungsform einer Coalescer-Schirmeinheit beschrieben. Die konzentrischen Schirme oder Filter 200 sind vertikal innerhalb einer Coalescer-Kammer 202 angeordnet, welche eine untere Wand 204, eine obere Wand 206 und eine Seitenwand 208 aufweisen. Die Kammer 202 dieses Ausführungsbeispiels ist gegenüber dem Innenraum des Tanks 10 versiegelt, mit Ausnahme durch die auf Druck ansprechenden Einweg-Einlassventile 210 und die auf Druck ansprechenden Einweg-Auslassventile 212. Die Kammer 202 kommuniziert an ihrem unteren, zentralen Bereich mit einer Wasserleitung 214, welche mit einem vergrös-serten Abschnitt 216 bei 218 mit der unteren Wand 204 der Kammer 202 verschraubt ist. Der vergrösserte Durchmesser 216 ist vorgesehen, um eine Geschwindigkeitsdifferenz der durch die Leitung 214 strömenden Flüssigkeit zu verursachen, wenn dieser sich aus der Kammer 202 zu der Leitung 214 bewegt oder umgekehrt, abhängig davon, ob das System im Saugbetrieb oder im Rückspulbetrieb arbeitet.

Bei dieser Ausführungsform tritt im unteren Teil des Tanks 10 befindliches Wasser, aus welchem das meiste öl entfernt worden ist, durch die Bodenwand 204 an der Aussenseite des Bereichs innerhalb der Kammer 202 in die Coalescer ein und bewegt sich fortschreitend zur inneren Wasserabflussleitung 214, welche bei dieser Ausführungsform zentral innerhalb des innersten Coalescer-Schirms 200 angeordnet ist. Auf diese Weise ist die maximal mögliche Zeitdauer zur Bewirkung der Trennung von ölpartikeln von Wasser und aus der durch das System hindurchströmenden ölmischung möglich, da das Wasser tatsächlich bis zum Boden des Separatortanks 10 sinken muss, bevor es in die Kammer 202 eintreten kann.

ölteilchen, welche sich an den Schirmen 200 angesammelt hatten und innerhalb der Kammer 202 zwischen den Schirmen befinden, werden durch Rückspülung der Kammer 202 entfernt. Unter Druck wird Wasser durch die Leitung 214 und die Ventile 212 zurückgeführt und spült öl und Wasser zu dem Ausgang der Kammer 202 zurück, während die Ventile 210 einen Rückfluss durch die Bodenwand der Kammer 202 verhindern. Derart rückgespültes öl tritt zwangsläufig durch die Ventile 212 am oberen Ende der Kammer 202 aus dieser aus.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2—4 ist eine Sammelhaube 230 mit der Oberseite der Kammer 202 verbunden und abgedichtet. Die Haube hat etwa die Form eines umgekehrten Trichters und weist einen nach oben gerichteten Leitungsabschnitt 231 auf, welcher innerhalb des von dem Dom-Reaktionsteil 235 umgebenen Bereich endet, vorzugsweise im Bereich dicht unterhalb des oberen Abschnittes des Domes, wenn dieser sich in seiner unteren Endlage befindet. Ein Deflektor 236, der von einem geeigneten, Öffnungen aufweisenden Abstandshalter 238 getragen wird, ist am oberen Ende der Leitung 231 der Haube 230 vorgesehen.

Das Öl-Wasser-Gemisch wird dem Tank durch die Zuflussleitung 12 zugeführt, welche einen elastischen Abschnitt 240 und einen vergrösserten Abschnitt 242 zur Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit der zufliessenden Mischung aufweist. Der Abschnitt 242 der Zuflussleitung 12 weist, wie man in Fig. 3 sieht, einen schmalen Abstand zum inneren Durchmesser der Leitung 231 auf. Auf diese Weise wird das Öl-Wasser-Gemisch, welches durch die Leitung 12 in den Tank 10 hineingesaugt wird, zu der Leitung 231 geführt, wo das Gemisch sich nach oben bewegt, bis es von dem Deflektor 236 sanft seitlich in den Separationsbereich des Tanks 10 umgelenkt wird.

Die Ölabflussleitung 250 endet innerhalb des obersten, von

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dem Dom begrenzten Bereiches unmittelbar unterhalb dessen oberem Oberflächenabschnitt. Sie umfasst ebenfalls einen elastischen Abfluss 251, um kleine Bewegungen zwischen der Haube 230 und den Seitenwänden des Tanks zu ermöglichen.

Der Dom-Reaktionsteil 235 weist an seinem Umfang eine vertikale, flexible Dichtung oder einen Schirm 255 auf, welcher sich zwischen dem Dom 235 und einem Deflektorring 256 erstreckt. Auf diese Weise kann öl, welches sich aus dem Wasser in dem unteren Bereich des Tanks unterhalb der Unterkante des Doms separieren könnte, nicht in den Raum in dem Tank oberhalb des Doms gelangen. Bei dieser Ausführungsform sind die Filter oder die Schirme 255 nicht porös, und eine Ausgleichsleitung 275 ist zwischen den oberen und den unteren Bereichen des Tanks vorgesehen; eine solche Ausgangsleitung kann mit Wasser gefüllt sein, wie es in der deutschen Offenlegungsschrift 2 637 526 beschrieben ist.

Es ist eine Balgdichtung 276 vorgesehen, um öl Verunreinigungen von dem Bereich oberhalb des Doms 235 fern zu halten. Die Dichtung 255 kann ebenfalls so geformt sein, dass sie ölundurchlässig ist, jedoch Wasser hindurchlässt, wodurch eine Ausgleichs- oder Balanceleitung überflüssig wird.

Der Dom-Reaktionsteil 235 ist vorzugsweise aus harzverbundenem Fiberglas od.dgl. hergestellt und er weist einen Flotationskragen 260 auf, welcher dem Dom einen hinreichenden Auftrieb verleiht, damit dieser im Wasser einen effektiv neutralen oder leicht positiven Auftrieb erhält. Der Ausgleichsoder Balancemechanismus oberhalb des Doms, welcher einer Stange 262 zugeordnet ist (ähnlich der Stange 50 der Fig. 1) erzeugt eine genaue Auftriebseinstellung, welche für das Steuersystem der Einheit erforderlich ist.

Der Dom 235 weist eine Hilfs-Luftfangkammer 265 auf, welche ein Volumen darstellt, welches von einem oberen Oberflächenbereich des Doms 235 begrenzt wird. Das Volumen der Luftfangkammer wird während der Herstellung des Doms sorgfältig überwacht aus Gründen, welche gleich ausführlich beschrieben werden. Die Hilfskammer 265 weist einen am Boden offenen Bereich auf, welcher erheblich kleiner ist (weniger als halb so gross) als der halbe Bereich der Unterseite des Doms, auf den die leichtere Flüssigkeit (im Ausführungsbeispiel öl), welche sich unter dem Dom angesammelt hat, einwirkt.

Das obere Ende der ölabflussleitung 250 erstreckt sich normalerweise in die Luftfangkammer 265, wenn der Dom sich unter seiner oberen Grenzposition befindet, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, es liegt jedoch etwa auf dem in Fig. 4 gezeigten Pegel, wenn der Dom sich in seiner oberen Endlage befindet.

Wenn der Dom sich in seiner oberen Endlage befindet, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, würde der Separator normalerweise in den Ölabgabebetrieb umschalten und deshalb würde der Separator über die Leitung 214 mit Rückspülwasser unter Druck gesetzt werden.

Jegliche unterhalb des Reaktionsteils gefangene Luft würde 5 sich dann in der Luftfangkammer 265 ansammeln, und diese Kammer ist so dimensioniert, dass die obere Oberfläche der ölschicht sich etwa auf dem Pegel oder unterhalb der unteren Öffnung der ölabflussleitung 250 befindet, wenn sich genug Luft angesammelt hat, um den Reaktionsteil in die obere io Grenzlage zu positionieren. Die Luftfangkammer überwindet Probleme, welche bei den bisherigen Separatoren der gleichen Art auf Grund eines effektiven Lufteinschlusses unterhalb der oberen Oberfläche des Reaktionsteils, gegen den die leichtere Flüssigkeit wirkt, eintreten.

15 Wenn eine relativ flache oder leicht gekrümmte obere Reaktoroberfläche verwendet wird, wie es z.B. in Fig. 1 gezeigt ist, sammelt sich die unter den Reaktionsteil gestiegene Luft in Form von Bläschen an. Auf Grund des relativ kleinen Volumens von Luft, welche zur Verdrängung von Flüssigkeit und 20 zum Anheben des Reaktors in seine obere Grenzlage erforderlich ist, und auf Grund der grossen Oberfläche, auf welcher sich die Luft verteilt, befindet sich die Luft-Flüssigkeits-Grenz-schicht oberhalb der oberen Öffnung der ölabflussleitung 250. Wenn somit das System lediglich im Luftzyklus oder mit einer 25 Mischung aus Luft, Wasser und öl arbeitet, wird eine Menge der Flüssigkeit während jedes Zyklus abgegeben. Schliesslich wird die minimal gewünschte restliche ölschicht, welche unterhalb des Reaktionsteils erhalten werden soll, damit das Ausgleichssystem richtig arbeitet, abgegeben. 30 Die Luftfangkammer 265 verhindert wirksam den Verlust der minimal erforderlichen ölschichtdicke unterhalb des Reaktionsteils, während die Luft abgegeben wird, und sie erlaubt es, dass ein Luftvolumen oberhalb der ölschicht komprimiert wird und mit der ölabgabeleitung kommuniziert. Selbst wenn 35 das System lediglich mit Luft rückwärts läuft, verbleibt das obere Ende der Leitung 250 oberhalb des oberen Pegels der minimal erforderlichen ölschicht, welche unterhalb des Reaktionsteils erhalten bleiben muss.

Der Ausdruck «Reaktionsteil» beinhaltet keine Einschrän-40 kung auf lediglich domartig geformte Teile. Er umschliesst in gleicher Weise auch andere, den erforderlichen Zweck erfüllende Teile, z.B. ein ebenes Diaphragma oder ein gekrümmtes, flexibles Diaphragma.

Die obenbeschriebenen Ausführungsformen dienen ledig-45 lieh als Beispiele der vorliegenden Erfindung; Modifikationen dieser Ausführungsformen und andere Anordnungen, welche nicht direkt beansprucht sind, sind ebenfalls erfindungswesentlich und fallen in den Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung.

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1 Blatt Zeichnungen

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Gravitations-Separator (10) zum Trennen von Wasser und öl, mit wenigstens einem Coalescer-Schirm (200) innerhalb des unteren Bereiches des Separatorbehälters zum Auffangen von Öltröpfchen im absinkenden Wasser, wobei das Wasser normalerweise aus dem Separator abgesaugt und der Schirm bei Bedarf von einem umgekehrt gerichteten, unter Druck stehenden Wasserstrom rückgespült wird, und die Was-serabfluss- und Rückspülungszuflusseinrichtung (214, 216) zum unteren Abschnitt des Separators gehört, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Separatorbehälter eine Kammer (202, 208) vorgesehen ist, welche den Coalescer-Schirm enthält und von dem übrigen Innenraum des Separatorbehälters isoliert ist, mit Ausnahme von auf Druck ansprechenden Einwegventilen (212), dass wenigstens ein auf Druck ansprechendes Einweg-Einlassventil (210), welches Wasser lediglich in die Kammer einfliessen lässt, und wenigstens ein auf Druck ansprechendes Einweg-Abflussventil (212), welches Wasser lediglich aus der Kammer abfliessen lässt, vorgesehen sind,

   dass die Wasserabfluss- und Rückspülungsleitung (214, 216) des Separators mit dem Innenraum der Kammer (202,208) kommuniziert, dass das Einweg-Einlassventil (210) nahe dem unteren Ende im peripheren Bereich der Coalescer-Kammer (202,208) und das Einweg-Abflussventil (212) nahe dem oberen Ende der Kammer (202,208) angeordnet sind, dass wenigstens ein Coalescer-Schirm (200) quer durch die gesamte Kammer (202, 208) angeordnet ist, wobei die Wasserabgabe-und Rückspülungszuleitung (214,216) auf einer Seite zentral innerhalb der Kammer (202,208) angeordnet ist, und dass die Einlass- und Abflussventile (210; 212) auf der gegenüberliegenden Seite des Schirms angeordnet sind.
2. 2. Gravitations-Separator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schraubverbindung (218), welche die Coalescer-Kammer (202) mit einem nach oben gerichteten Ende (216) der Wasserabflussleitung verbindet.
3. 3. Gravitations-Separator nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Kollektorhaube (230), welche mit dem oberen Ende der Coalescer-Kammer (202) verbunden ist, den Raum oberhalb der Einweg-Abflussventile (212) ein-schliesst und einen nach oben gerichteten Leitungsabschnitt (231) aufweist, welcher im oberen Bereich des Separatorbehälters endet.
4. 4. Gravitations-Separator nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch eine Strömungsmittel-Deflektoreinrich-tung (236), welche ausserhalb und nahe dem oberen Ende des nach oben gerichteten Kollektorhaubenleitungsabschnittes (231) angeordnet ist.
5. 5. Gravitations-Separator nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Zuflussleitung (12, 240, 242) für das durch Schwerkraft zu trennende Öl-Wasser-Gemisch, welche innerhalb der Kollektorhaube (230) endet.
6. 6. Gravitations-Separator nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Reaktionsteil (235), welches im oberen Teil des Separatorgehäuses zwischen einer unteren Endlage und einer oberen Endlage vertikal frei beweglich angeordnet ist, wobei die Trennung von öl und Wasser vollständig unterhalb des Reaktionsteils stattfindet und das getrennte und angesammelte öl das Wasser unter dem Reaktionsteil verdrängt und dazu neigt, das Reaktionsteil von dem Wasser abzuheben und wobei das obere Ende des Haubenleitungsabschnittes (231) unterhalb des und nahe dem Abschnitt des Reaktionsteils endet, gegen welchen das angesammelte öl drängt.
7. 7. Gravitations-Separator nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuflussleitung für das Öl-Wasser-Gemisch innerhalb des nach oben gerichteten Leitungsabschnitts (231) der Kollektorhaube endet.
8. 8. Gravitations-Separator nach einem der Ansprüche 5—7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausflussende (242) der Zuflussleitung (12, 240) des öl-Wasser-Gemisches grösser als der angrenzende Leitungsabschnitt ist und dass das Auslassende (242) sich koaxial innerhalb des Kollektorhaubenleitungsab-schnittes (231) und nahe dessen innerem Umfang befindet.
9. 9. Gravitations-Separator nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsteil (235) im oberen Bereich des Separators eine im allgemeinen horizontal angeordnete Oberfläche aufweist, unterhalb welcher sich das getrennte öl ansammelt, dass das Reaktionsteil eine obere und eine untere Grenzlage seiner Bewegung aufweist, und dass der nach oben gerichtete Haubenleitungsabschnitte (231) nahe unterhalb der genannten Oberfläche endet, wenn der Reaktionsteil sich in seiner normalen, untersten Grenzposition befindet.
10. 10. Gravitations-Separator nach einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsteil (235) so geformt ist, dass eine sich nach oben erstreckende Hilfskammer (265) gebildet ist, dass eine öl-Abgabeleitung (250) in dem Separatorbehälters innerhalb dieser Hilfskammer endet, wenn der Reaktionsteil sich in seiner normalen unteren Grenzposition befindet, und dass die Hilfskammer einen offenen Bodenbereich aufweist, welcher wesentlich kleiner als die Fläche des Reaktionsteils ist, gegen welchen das angesammelte öl drängt.