DE10024124C1 - Vorrichtung zur Trennung von Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkten, insbesondere zur Abscheidung von Wasser aus Öl - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung (10) zur Trennung von Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkten, insbesondere zur Abscheidung von Wasser aus Öl, insbesondere aus Hydrauliköl oder Schmieröl, nach dem Vakuumdestillationsverfahren mit einer Vakuumkammer mit einer Flüssigkeitseintrittsöffnung, einer Flüssigkeitsaustrittsöffnung, einer Lufteintrittsöffnung und einer Luftaustrittsöffnung, wobei zwischen Flüssigkeitseintrittsöffnung und Flüssigkeitsaustrittsöffnung eine Fließfläche für die Flüssigkeit vorhanden ist und die Luft innerhalb der Vakuumkammer (12) im Gegenstromverfahren geführt ist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Fließfläche der Flüssigkeit als Schraubenfläche, insbesondere Wendelfläche, ausgebildet ist, auf der die Flüssigkeit in einem dünnen Film, insbesondere laminar, fließt.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trennung von Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkten, insbesondere zur Abscheidung von Wasser aus Öl, insbesondere aus Hydrauliköl oder Schmieröl, nach dem Vakuumdestillationsverfahren mit einer Vakuumkammer mit einer Flüssigkeitseintrittsöffnung, einer Flüssigkeitsaus­ trittsöffnung und einer Lufteintrittsöffnung und einer Luftaustrittsöffnung, wobei zwischen Flüssigkeitsein­ trittsöffnung und Flüssigkeitsaustrittsöffnung eine Fließfläche für die Flüssigkeit vorhanden ist und die Luft innerhalb der Vakuumkammer im Gegenstromverfahren geführt ist.

Beispielsweise ist die Verschmutzung von Öl durch Wasser ein großes Problem in weiten Industriebereichen, wie beispielsweise beim Einsatz von Papiermaschinen, bei Großteil-Transferpressen oder bei Pressen, die in einem Stahlwerk eingesetzt werden. Die Verschmutzung durch Wasser lässt sich nur schwer vermeiden. Besonders in der Nähe von Papiermaschinen besteht eine sehr hohe Luftfeuchtigkeit mit Relativ-Feuchten von 80 bis 100% (Prozent). Auch in Stahlwerken liegen bereichsweise ähnliche Verhältnisse vor. Durch Kondensation der Feuchtigkeit im Tank gelangt das Wasser in die Anlage. Wasser kann auch in ein System gelangen durch Eintritt von Spritzwasser, zum Beispiel bei Anwendung von Hochdruckreinigern, oder durch Kühlerbruch oder durch Regen oder beim Nachfüllen Dort reichert es sich bevorzugt in Strömungs-Totzonen, in Rohren oder Anlagen­ teilen an und ist nur schwer wieder zu entfernen.

Das in Hydraulikölen oder Schmierölen vorhandene Wasser hat sehr nachteilige Wirkungen auf die Standzeit und Verfügbarkeit von Anlagen.

Das Wasser lagert sich bevorzugt in feinen Rissen von Kugeln und Laufflächen ab und verursacht dort Korrosion, wie Rost usw.. Besonders im Zusammenwirken mit Metallpartikeln, die katalytisch wirken, beschleunigt Wasser stark die Oxidation. Durch die Erhöhung der Säurezahl wird darüber hinaus die Fluidzersetzung beschleunigt. Infolge des Vorhandenseins von Wasser in gelöster und emulgierter Form wird die Viskosität des Fluids und damit seine Schmiereigenschaft verändert. Dies führt zu erhöhter Reibung und damit zu Hitze­ entwicklung. Die hierdurch entstehenden Schäden können bis zur Havarie führen. Gelöstes Wasser zieht aufgrund seiner hohen Dielektrizitätskonstante Staub an, was zur Ver­ schmutzung des Fluids und zur Bildung von Staubklumpen führt, die zum Beispiel Servoventile verstopfen können. Durch Wasser werden polarisierbare Additive aus dem Fluid herausgelöst, wodurch dessen Eigenschaften weiter verschlechtert werden. Weiterhin fördert Wasser die Schlammbildung und verschlechtert die Filtrierbarkeit des Fluids.

Aufgrund der genannten Nachteile werden Vorrichtungen eingesetzt, um Wasser aus verschmutztem Öl abzuscheiden. Die Vorrichtungen arbeiten bevorzugt nach dem Vakuumdestilla­ tionsverfahren, das heißt, das im Öl befindliche Wasser wird aufgrund seines niedrigeren Siedepunkts abdestilliert. Dieses Verfahren ist insbesondere bei in Öl gebundenem Wasser sinnvoll.

STAND DER TECHNIK

Es sind Vorrichtungen zur Abscheidung von Wasser aus Öl bekannt, bei denen das Öl mittels einer Düse in der Vakuumkammer zerstäubt wird. Dadurch ist zwar ein intensiver Kontakt von Luft und Öl und eine große Oberflächenverteilung gegeben, jedoch sind hierbei viele Nachteile in Kauf zu nehmen. Es kommt zu einer turbulenten Strömung, die teilweise einen Wiedereintrag von Luft und Wasser in das Öl zur Folge hat. Die eingesetzten Düsen sind sehr verschmut­ zungsanfällig. Es kann zu einer nicht kontrollierbaren Schaumbildung kommen. Hochviskose Öle sind mit dieser Methode nur schwer behandelbar. Weiterhin kommt es zur Bildung von Ölnebel, der entweder in aufwendiger Art und Weise im nachhinein wieder abgeschieden werden muss oder der in die Umgebung abgegeben wird, was aus Umweltschutz-Gründen dauerhaft nicht tragbar ist.

Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung wird das Öl auf eine drehende Scheibe aufgebracht, wobei aufgrund der Zentrifugalwirkung das Öl zerstäubt wird. Auch bei dieser Vorrichtung treten die genannten Nachteile auf.

Als nächstliegender Stand der Technik ist eine Vorrichtung zur Abscheidung von Wasser und Öl bekannt, bei der innerhalb des Vakuumkörpers übereinander liegende, gestaffelte Aluminiumbleche mit alternierender Neigung angeordnet sind, auf denen das Öl abfließt. Gegenüber den oben genannten Vorrichtungen besitzt diese Vorrichtung den Vorteil, dass ein relativ gleichmäßiger Ölstrom mit definiertem Luftstrom erzielt werden kann. Die Strömung ist sogar teilweise laminar. Als Nachteil bei dieser bekannten Vorrichtung ist festzuhalten, dass die Bleche fest eingeschweißt sind, wodurch die Reinigung erschwert wird. Innerhalb des Vakuum­ körpers durchbrechen sich Luft- und Ölstrom mehrfach, wodurch wiederum eine Verwirbelung des Öls und ein Wieder­ eintrag von Luft und Wasser in das Öl erfolgt. Die Effek­ tivität einer derartigen Vorrichtung ist daher nicht optimal.

Aus der EP 820 795 A1 und der DE-PS 748 618 sind Verfahren und Vorrichtungen zur Vakuumdestillation der eingangs genannten Art bekannt. Dabei werden Verdampfungsflächen innerhalb einer Vakuumkammer eingesetzt, über die die zu behandelnde Flüssigkeit in einer dünnen Filmschicht geführt wird.

Die GB 348 442 offenbart eine Vorrichtung zur Vakuum­ destillation, bei der die zu destillierende Flüssigkeit durch ein in einer Vakuumkammer angeordnetes wendelartiges Verdampfungsrohr geführt wird.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe beziehungsweise das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zur Trennung von Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkten, insbesondere zur Abscheidung von Wasser aus Öl der eingangs genannten Art anzugeben, die wirtschaftlich hergestellt werden kann, eine dauerhaft zuverlässige Funktion gewährleistet, eine hohe Abscheideleistung ermöglicht und keinerlei Ölnebel an die Umgebung abgibt. Darüber hinaus soll die erfindungsgemäße Vorrichtung leicht zu reinigen sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist demgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Trennung von Flüssig­ keiten mit unterschiedlichen Siedepunkten, insbesondere zur Abscheidung von Wasser aus Öl, ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Fließfläche der Flüssigkeit, insbesondere des Öls, als Schraubenfläche, insbesondere Wendelfläche, ausgebildet ist, auf der die Flüssigkeit in einem dünnen Film bevorzugt laminar oder teilweise turbulent fließt. Durch das Vorsehen einer Schraubenfläche, die bevorzugt als Wendelfläche ausgebildet ist, ist eine gleichmäßige Flüssigkeitsströmung von oben bis unten problemlos möglich. Es erfolgt keinerlei Durchbrechung von Flüssigkeits- und Luftstrom, so dass eine Verwirbelung beziehungsweise Turbulenzen nicht entstehen. Darüber hinaus entsteht kein Ölnebel. Durch eine geringe Schichtdicke des Flüssigkeitsstroms wird ein guter Kontakt der Medien gewährleistet. Dadurch kommt es zu einem gleichmäßigen Austrag des Wasserdampfes aus der Flüssigkeit. Die gleichmäßige Strömung gewährleistet, dass keinerlei Wiedereintrag von Luft und Wasser in die Flüssigkeit erfolgt.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Schraubenfläche zusammen mit einem Achsenkörper ein Bauteil bildet, das in die Vakuumkammer, insbesondere auf einem Zentrierzapfen, lösbar einsetzbar ausgebildet ist. Dadurch kann das Bauteil leicht entnommen werden und ermöglicht eine einfache unkomplizierte Reinigung.

Eine hinsichtlich einer gesteigerten Effizienz besonders vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der Außendurchmesser der Schraubenfläche geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Vakuumkammer, so dass auch die Innenoberfläche der Vakuumkammer als Flüssigkeits­ abfließfläche zur Verfügung steht, wodurch die insgesamt zur Verfügung stehende Kontakt-Oberfläche zwischen den Medien weiter vergrößert wird.

Um die Handhabbarkeit beim Reinigen zu erleichtern, besteht das Bauteil bevorzugt aus Aluminium.

Zur Steigerung der Bildung einer möglichst laminaren Strömung mit dünner Schichtdicke auf der Schraubenfläche sowie zur Maximierung der Verweilzeit durch Abbremsen des Flüssigkeitsstroms ist es gemäß einer besonders vorteil­ haften alternativen Ausgestaltung so, dass in unmittelbarer Nähe der Flüssigkeitseintrittsöffnung eine Prallwand an die Schraubenfläche angeformt ist, die einen Richtungswechsel für die einfließende Flüssigkeit erzwingt, bevor sie auf der Schraubenfläche abfließt.

Bevorzugt liegt die Steigung der Schraubenfläche im Bereich zwischen 3 bis 5° (Altgrad).

Eine Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Flüssigkeitseintrittsöffnung als Schlitz ausgebildet ist. Dabei kann die Unterkante des Schlitzes als Überlaufkante ausgebildet sein, was der Ausbildung einer laminaren Strömung auf der Schraubenfläche entgegenkommt.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung, die die Effizienz der erfindungsgemäßen Vorrichtung wesentlich steigert, zeichnet sich dadurch aus, dass eine unter Vakuum stehende Vorschaltkammer vorhanden ist, innerhalb derer Flüssigkeitsschaum abgeschieden und der Flüssigkeitsfluss beruhigt wird, so dass der Flüssigkeitseintrittsöffnung der Vakuumkammer ein gleichmäßig dünner Flüssigkeitsfilm zugeführt wird, wobei eine besonders einfache konstruktive Ausgestaltung sich dadurch auszeichnet, dass die Vorschaltkammer unmittelbar an der Außenwandung der zylindrischen Vakuumkammer angeordnet ist.

Eine konstruktiv besonders einfach umzusetzende, eine hohe Effizienz gewährleistende Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Außenkontur der Vorschaltkammer durch zwei nahezu tangential zur Vakuumkammer angeordnete Seiten­ wände, durch eine nahezu im Querschnitt halbkreisförmige Rückwand, die gleichzeitig Außenwand der Vakuumkammer ist, durch eine im Wesentlichen senkrecht zu den Seitenwänden angeordnete Stirnwand und durch einen im Wesentlichen senkrecht zur Stirnwand angeordneten oberen Boden und unteren Boden gebildet wird, so dass eine quaderförmige Vorschaltkammer mit konkav gekrümmter Rückwand vorhanden ist, etwa in der Mitte zwischen Rückwand und Stirnwand eine Trennwand mit einer unteren Ausnehmung und einer oberen Ausnehmung vorhanden ist und im unteren Eckbereich der Stirnwand eine Flüssigkeitseintrittsöffnung vorhanden ist und raumdiagonalenmäßig gegenüberliegend eine Flüssigkeits­ austrittsöffnung der Vorschaltkammer vorhanden ist, die der Flüssigkeitseintrittsöffnung der Vakuumkammer entspricht.

Dadurch, dass gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung für Flüssigkeitseintritt beziehungsweise Flüssigkeitsauslauf jeweils eine getrennt regelbare Pumpe eingesetzt wird, deren Fördermengen jeweils einstellbar sind, liegt insgesamt ein geregeltes Flüssigkeitsfluss- System vor, so dass insbesondere keine Schläge oder sonstigen Impulse auftreten, was zu einer weiteren Beruhigung des Flüssigkeitsflusses führt.

Die oben beschriebene Vorrichtung kann beispielsweise zur Trennung von Wasser aus Öl, Alkohol aus Öl oder Wasser aus Toluol eingesetzt werden.

Wie bereits erwähnt, wird die Vorrichtung bevorzugt zur Abscheidung von Wasser aus Öl eingesetzt. Gleichzeitig werden aber auch weitere Flüssigkeiten mit niedrigem Siedepunkt und Gase und Luft aus dem Öl beziehungsweise der hochsiedenden Flüssigkeit entfernt.

Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkma­ le sowie durch die nachstehend angegebenen Ausführungsbei­ spiele. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Wei­ se miteinander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensichtlich gegenseitig ausschließen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsformen und Wei­ terbildungen derselben werden im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele näher beschrieben und er­ läutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen­ den Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in be­ liebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:

Fig. 1 schematische Blockdarstellung des Verfahrensablaufs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abscheidung von Wasser aus Öl mit einer Vakuumkammer, der eine Vorschaltkammer vorgeschaltet ist,

Fig. 2 schematische Perspektivdarstellung des Gehäuses der Vakuumkammer mit Vorschaltkammer,

Fig. 3 schematische Perspektivdarstellung von unten eines in die Vakuumkammer einsetzbaren Bauteils mit Schraubenfläche,

Fig. 4 schematische Seitenansicht der Vakuumkammer mit teilweise geschnittener Vorschaltkammer gemäß Fig. 2,

Fig. 5 schematische Draufsicht auf die Vakuumkammer mit Vorschaltkammer gemäß Fig. 2,

Fig. 6 schematische Perspektivdarstellung der Vakuumkammer mit Vorschaltkammer und eingesetztem Bauteil mit Schraubenflächen, wobei die Gehäusewandung der Vakuumkammer und der Vorschaltkammer durchsichtig gestaltet sind und der Ölfluss mittels Pfeilen und Ölumlenkbereiche mit Kreisen schematisch dargestellt sind,

Fig. 7 schematische Perspektivdarstellung der Vakuumkammer mit Vorschaltkammer und eingesetztem Bauteil mit Schraubenflächen aus einem anderen Standpunkt, und

Fig. 8 schematische Perspektivdarstellung einer transportablen Vorrichtung zur Abscheidung von Wasser aus Öl.

WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG

Die nachfolgend beschriebene Vorrichtung ist geeignet, niedrigsiedende Flüssigkeiten oder Gase oder Luft von höhersiedenden Flüssigkeiten auf Grundlage eines Vakuumde­ stillationsverfahrens zu trennen. Die nachfolgend beschriebene Vorrichtung trennt Wasser von Öl.

Fig. 1 zeigt schematisch den Ablauf innerhalb eines Vakuumdestillationsprozesses zum Abscheiden von Wasser aus Öl. Über einen Öleinlass 74 wird mittels einer Pumpe 22 verschmutztes Öl in die Anlage gefördert. Dieses Öl wird über einen Wärmetauscher 24, einen Filter 26 und einen Erhitzer 28 sowie über eine Eintrittsöffnung 58 einer Vorschaltkammer 40 zugeführt, innerhalb derer eine Beruhigung des Ölflusses und eine Abscheidung des Ölschaumes durchgeführt wird.

Von der Vorschaltkammer 40 gelangt das verschmutzte Öl direkt in eine Vakuumkammer 12, innerhalb derer die eigentliche Destillation stattfindet. Zwischen Vorschalt­ kammer 40 und Vakuumkammer 12 ist eine Öleintrittsöffnung 14 der Vakuumkammer 12 vorhanden, welche mit der Ölaustrittsöffnung 60 der Vorschaltkammer übereinstimmt.

Nachdem das Öl innerhalb der Vakuumkammer 12 gereinigt ist, wird es über die Ölaustrittsöffnung 16 mittels einer Pumpe 62 aus der Vakuumkammer 12 herausgefördert, dem Wärme­ tauscher 24 zugeführt und über einen Feinfilter 64 gelangt das gereinigte Öl schließlich zum Ölauslass 66.

Innerhalb der Vakuumkammer 12 wird nach dem Gegenstrom- Prinzip gearbeitet, das heißt, das von oben nach unten fließende Öl wird einem Gegenluftstrom ausgesetzt. Hierzu wird zunächst über einen Lufteinlass 68 Raumluft einem Trockner 72 zugeführt und anschließend die trockene Luft über die an der Vakuumkammer 12 im unteren Bereich vorhandene Lufteintrittsöffnung 18 in das Innere der Vakuumkammer 12 geleitet. Im oberen Bereich der Vakuumkammer 12 ist eine Luftaustrittsöffnung 20 angeordnet, über die die mit Wasser gesättigte Luft austritt und einem Kühler 76 zugeführt wird. Das sich im Kühler niederschlagende Wasser wird einem Kondensat-Behälter 78 zugeführt. Das sich im Kühler 76 befindliche Luftnebelgemisch wird einem Nebenabscheider 80 zugeführt, der das Wasser wiederum dem Kondensat-Behälter 78 und die Luft einer Vakuumpumpe 82 zuführt, bis die Luft schließlich über einen Luftauslass 84 nach außen abgegeben wird.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen eine konstruktive Ausführungsform der Vakuumkammer 12 mit der direkt vorgeschalteten Vorschaltkammer 40. In die Vakuumkammer 12 ist ein Bauteil 34 gemäß Fig. 3 eingesetzt, das in den Fig. 2, 4 und 5 nicht dargestellt ist. Das Bauteil 34 gemäß Fig. 3 besteht aus einem zentralen Achsenkörper 32, an den eine schrauben­ linienförmig verlaufende Schraubenfläche 30 angeschlossen ist. Der Außendurchmesser der Schraubenfläche 30 ist gering­ fügig kleiner gewählt als der Innendurchmesser der zylin­ drischen Vakuumkammer 12. Der Zulauf des verschmutzten Öls zu der Vakuumkammer 12 erfolgt über die Vorschaltkammer 40. Die Vakuumkammer 12 und die Vorschaltkammer 40 sind vakuum­ fest konstruiert und absolut gasdicht. Beide Kammern enthalten mehrere Schaugläser 86. Die Schaugläser 86 der Vakuumkammer 12 befinden sich paarweise auf einer Ebene, so dass jeweils durch eines geleuchtet und durch das andere in die Kammer geblickt werden kann. Der Deckel 15 der Vakuum­ kammer 12 ist in den Fig. 2, 4, 5 nicht dargestellt.

Der Boden der Vakuumkammer 12 hat die Form eines Klöpper­ bodens, so dass sich das Öl am Absaugstutzen beziehungsweise der Ölaustrittsöffnung 16, die nahezu zentrisch am Boden angebracht ist, sammelt.

Im konkreten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser der Vakuumkammer 12 4, 0 mm (Millimeter) größer als der Durchmesser der Schraubenfläche 30, so dass auch an der Innenwand der Vakuumkammer 12 Öl herablaufen kann und somit auch die Innenwandung der Vakuumkammer 12 zur Oberflächen­ vergrößerung genutzt wird.

Die Vorschaltkammer 40 besitzt eine kastenförmige Struktur und ist direkt an die Vakuumkammer 12 im oberen Bereich angeschlossen. Die Außenkontur der Vorschaltkammer 40 besteht aus zwei Seitenwänden 42, die nahezu tangential an die Außenwandung der Vakuumkammer 12 angeschlossen sind. Die Rückwand 44 der Vorschaltkammer 40 wird durch die Außenwandung der Vakuumkammer 12 gebildet. Senkrecht zu den Seitenwänden 42 ist vorderseitig eine Stirnwand 46 vorhanden. An dieser Stirnwand 46 befindet sich im linken unteren Randbereich eine Öleintrittsöffnung 58. Oberseitig und unterseitig wird die Vorschaltkammer 40 durch einen oberen Boden 48 und einen unteren Boden 50 begrenzt.

In der Mitte der Vorschaltkammer 40 zwischen der Rückwand 44 und der Stirnwand 46 ist eine Trennwand 52 angeordnet, die eine obere Ausnehmung 56 und eine untere Ausnehmung 54 aufweist.

Die Vorschaltkammer 40 bildet quasi einen kubischen Körper mit einer konkav gekrümmten Rückwand 44. Raumdiagonalenmäßig gegenüberliegend zur Öleintrittsöffnung 58 ist in der Wandung der Vakuumkammer 12 zwischen der Trennwand 52 und der hinteren Seitenwand 42 ein viertelkreisförmiger Schlitz vorhanden, der gleichzeitig die Ölaustrittsöffnung 60 der Vorschaltkammer 40 und die Öleintrittsöffnung 14 der Vakuum­ kammer 12 darstellt.

In Fig. 6 ist schematisch das in die Vakuumkammer 12 eingesetzte Bauteil 34 dargestellt und der Ölfluss innerhalb der Vorschaltkammer mit Pfeilen näher dargestellt. Die Vakuumkammer 12 ist über vier Stützen 88, die umfangsmäßig um 90° (Altgrad) verteilt außenseitig vorhanden sind, gelagert.

Der Strömungsweg des verschmutzten Öls wird im Folgenden anhand der schematischen Darstellung in Fig. 6 beschrieben. Zunächst wird das Öl über die Öleintrittsöffnung 58 der Vorschaltkammer 40 in deren Inneres gefördert. Dann prallt der Ölstrom auf die konkav gekrümmte Rückwand 44 auf - Umlenkbereich U1 - und wird in den Eckbereich zwischen Rückwand 44 und Seitenwand 42 zum Umlenkbereich U2 umgelenkt. Vom Umlenkbereich U2 aus wird der Ölfluss wieder in Richtung Stirnwand 46 bis zum Umlenkbereich U3 umgelenkt. Danach wird der Ölfluss infolge der Trennwand 52 gezwungen, durch die untere Ausnehmung 54 in den benachbarten Bereich der Vorschaltkammer 40 zu fließen bis zum Umlenkbereich U4. Dort wird der Ölstrom infolge des Vorhandenseins der Seiten­ wand 42 bis zum Umlenkbereich US in vertikaler Richtung nach oben umgelenkt. Gleichzeitig findet eine Verlangsamung der Strömungsgeschwindigkeit statt, da der Querschnitt im Bereich der Trennwand 52 kleiner ist als im Bereich der Seitenwand 42. Erreicht das Ölniveau die Unterkante der Ölaustrittsöffnung 60 ändert der Ölfluss im Umlenkbereich U5 seine Richtung in Richtung auf die Ölaustrittsöffnung 60 der Vorschaltkammer 40. Die obere Ausnehmung 56 dient zu Druck­ ausgleichszwecken. In diesem Zustand zeigt der Ölstrom laminare Strömungseigenschaften. Die Ölaustrittsöffnung 60 ist als viertelkreisförmiger Schlitz in der Wandung der Vakuumkammer 12 ausgebildet und stellt gleichzeitig die Öleintrittsöffnung 14 der Vakuumkammer 12 dar. Über die untere Kante der Öleintrittsöffnung 14 läuft der Ölstrom auf eine oberseitig an der Schraubenfläche 30 vorhandene Prallwand 36 zu und wird dort im Umlenkbereich U6 praktisch um 180° (Altgrad) zu einer Richtungsänderung gezwungen, um anschließend laminar und dünn verteilt auf der Schrauben­ fläche 30 nach unten abzufließen.

Beim laminaren Abfließen auf der Schraubenfläche 30 wird das verschmutzte Öl im Gegenstrom-Prinzip mit der durch die Lufteintrittsöffnung 18 eingeleiteten trockenen Luft mit relativ großer Oberfläche kontaktiert, so dass die trockene Luft das infolge des Destillationsvorgangs innerhalb der Vakuumkammer 12 sich verflüchtigende Wasser aufnehmen kann, wobei es erfindungsgemäß zu keiner Durchbrechung von Öl- und Luftstrom kommt. Dadurch ist ein durchgehend gleichmäßiger Ölfilm und eine besonders hohe Effektivität gewährleistet. Gleichzeitig kann auch die Innenwandung der Vakuumkammer 12 zur Oberflächenvergrößerung des Kontaktbereichs zwischen Öl und Luft herangezogen werden, da die Schraubenfläche 30 einen geringeren Außendurchmesser aufweist als der Innen­ durchmesser der Vakuumkammer 12, das heißt ein Teil des Öls kann auch an der Innenwandung der Vakuumkammer 12 entlang­ fließen und wird dabei der entgegenströmenden trockenen Luft ausgesetzt.

Hat das gereinigte Öl die Schraubenfläche 30 durchlaufen, wird dieses, wie bereits beschrieben, aus der Vakuumkammer 12 abgesaugt und einem Öltank wieder zugeführt.

Fig. 7 zeigt eine weitere Perspektive der Vakuumkammer 12 mit Vorschaltkammer 40 und eingesetztem Bauteil 34, um den konstruktiven Aufbau weiter zu verdeutlichen. Die Neigung der Schraubenfläche 30 beträgt im vorliegenden Ausführungs­ beispiel 3,6° (Altgrad).

In Fig. 8 ist schematisch in einer Perspektive ein Ausführungsbeispiel einer mobilen, kompakten Vorrichtung 10 zum Abscheiden von Wasser aus Öl dargestellt. Sämtliche Aggregate sind auf einer Wanne 70 angeordnet, die unter­ seitig Fahrrollen 38 aufweist. Im rechten vorderen Bereich ist das Vakuumpumpenaggregat 11 zum Erzeugen eines Vakuums innerhalb der Vakuumkammer 12 und der Vorschaltkammer 40 vorhanden. Oberhalb des Vakuumpumpenaggregats 11 ist ein Schaltschrank 13 angeordnet, der die Steuerung und Regelung für die Anlage und Anzeigeeinheiten für die physikalisch interessierenden Messgrößen des Vakuumdestillations­ verfahrens enthält.

Gleiche Bauteile gemäß der bereits beschriebenen Vorrichtung sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals erläutert.

In Fig. 8 ist auch der kreisförmige Deckel 15 für die Vakuumkammer 12 dargestellt, der aus Aluminium besteht und zur Erleichterung der Handhabung zwei Griffeinheiten 17 aufweist. Zudem sind in Fig. 8 noch zusätzlich Sensoren für Temperatur, Wassergehalt, Strömungsdurchfluss und dergleichen den Vakuumdestillationsprozess beeinflussende physikalische Größen vorhanden, die nicht näher beschrieben werden, da diese für den Durchschnittsfachmann geläufig sind. Darüber hinaus sind Filtereinheiten dargestellt, deren Anordnung dem Fachmann aufgrund der technisch physikalischen Gegebenheiten kein Problem bereitet. Von der Ölpumpe 22 ist in Fig. 8 lediglich deren Motor zu sehen.

Versuchsergebnisse haben gezeigt, dass mit der beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung die Effizienz der Wasserab­ scheidung aus Öl gegenüber bekannten Vorrichtungen deutlich erhöht werden kann. Bei einem Volumenstrom von 30 l (Liter) Öl pro Minute hat sich unter Ansatz einer vorgegebenen Abscheidungsquote von 30 l Wasser aus 1500 l Öl eine Lauf­ zeit ergeben, die um den Faktor 2,6 geringer ist als die der bekannten Vorrichtungen. Die damit einhergehende Effizienz ermöglicht eine erhöhte Standzeit und Verfügbarkeit von Hydraulik- und Schmieröl-Anlagen, was zu enormen wirtschaftlichen Vorteilen führt.

Claims (15)

1. Vorrichtung (10) zur Trennung von Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkten, insbesondere zur Abscheidung von Wasser aus Öl, insbesondere aus Hydrauliköl oder Schmieröl, nach dem Vakuumdestillations­ verfahren mit einer Vakuumkammer (12) mit einer Flüssigkeitseintrittsöffnung (14), einer Flüssigkeitsaus­ trittsöffnung (16) und einer Lufteintrittsöffnung (18) und einer Luftaustrittsöffnung (20), wobei zwischen Flüssigkeitseintrittsöffnung (14) und Flüssigkeits­ austrittsöffnung (16) eine Fließfläche für die Flüssigkeit vorhanden ist und die Luft innerhalb der Vakuumkammer (12) im Gegenstromverfahren geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließfläche der Flüssigkeit als Schraubenfläche (30) ausgebildet ist, auf der die Flüssigkeit in einem dünnen Film fließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfläche (30) zusammen mit einem Achsenkörper (32) ein Bauteil (34) bildet, das in die Vakuumkammer (12) lösbar einsetzbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der Schraubenfläche (30) geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Vakuumkammer (12).

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (34) aus Aluminium besteht.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in unmittelbarer Nähe der Flüssigkeitseintrittsöffnung (14) eine Prallwand (36) an die Schraubenfläche (30) angeformt ist, die einen Richtungswechsel für die einfließende Flüssigkeit erzwingt, bevor sie auf der Schraubenfläche (30) abfließt.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der Schraubenfläche (30) im Bereich zwischen 3 bis 5° (Altgrad) liegt.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitseintrittsöffnung (14) als Schlitz ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine unter Vakuum stehende Vorschaltkammer (40) vorhanden ist, innerhalb derer Flüssigkeitsschaum abgeschieden und der Flüssigkeitsfluss beruhigt wird, so dass der Flüssigkeitseintrittsöffnung (14) der Vakuumkammer (12) ein gleichmäßig dünner Flüssigkeitsfilm zugeführt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschaltkammer (40) unmittelbar an der Außenwandung der zylindrischen Vakuumkammer (12) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
die Außenkontur der Vorschaltkammer durch zwei nahezu tangential zur Vakuumkammer (12) angeordnete Seitenwände (42), durch eine nahezu im Querschnitt halbkreisförmige Rückwand (44), die gleichzeitig Außenwand der Vakuumkammer ist, durch eine im Wesentlichen senkrecht zu den Seitenwänden (42) angeordnete Stirnwand (46) und durch einen im Wesentlichen senkrecht zur Stirnwand (46) angeordneten oberen Boden (48) und unteren Boden (50) gebildet wird, so dass eine quaderförmige Vorschaltkammer (40) mit konkav gekrümmter Rückwand (44) vorhanden ist,
etwa in der Mitte zwischen Rückwand (44) und Stirnwand (46) eine Trennwand (52) mit einer unteren Ausnehmung (54) und einer oberen Ausnehmung (56) vorhanden ist und
im unteren Eckbereich der Stirnwand (46) eine Flüssigkeitseintrittsöffnung (58) vorhanden ist und raumdiagonalenmäßig gegenüberliegend eine Flüssigkeits­ austrittsöffnung (60) der Vorschaltkammer (40) vorhanden ist, die der Flüssigkeitseintrittsöffnung (14) der Vakuumkammer (12) entspricht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitseintrittsöffnung (12) beziehungsweise Flüssigkeitsaustrittsöffnung (60) als viertelkreis­ förmiger Schlitz ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung auf einer fahrbaren Wanne (70) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Flüssigkeitszulauf und den Flüssigkeitsablauf jeweils ein getrenntes, regelbares Pumpaggregat vorhanden ist, welche innerhalb eines geregelten Systems vorhanden sind.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfläche (30) als Wendelfläche ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit auf der Schraubenfläche (30) in einem dünnen laminaren Film fließt.