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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
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Zum Auffangen von Leichtflüssigkeiten, insbesondere Benzin und Öl, sind bereits zahlreiche Einrichtungen bekannt. Sie werden z. B. in Anlagen, insbesondere Umspannanlagen, die mit Öl gekühlte Leistungstransformatoren oder E-Spulen enthalten, für den Zweck vorgesehen, im Falle einer Leckage und/oder eines völligen Leerlaufens der Transformatoren und E-Spulen ein Eindringen des Öls in den Kanal, einen Vorfluter od. dgl. zu verhindern. Bei im Freien stehenden Anlagen dieser Art ist es üblich, die Anlage über einem eine Auffangwanne bildenden Fundament zu errichten, in das auch Regenwasser eindringt. Es muss daher zusätzlich dafür gesorgt werden, dass das angesammelte Regenwasser die Auffangwanne wieder verlassen kann, während gleichzeitig ausgelaufene Öle oder andere Leichtflüssigkeiten in der Auffangwanne zurückgehalten werden. Gesetzliche Bestimmungen schreiben vor, dass der Anteil an den als wassergefährdend eingestuften Leichtflüssigkeiten im abfließenden Wasser unterhalb einer kritischen Grenze bleibt.
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Bekannt sind in diesem Zusammenhang Einrichtungen, bei denen das in der Auffangwanne anfallende Niederschlagswasser über einen Abscheider in Form eines Koaleszenzabscheiders einem Kanal, einem Vorfluter oder einer Versickerungsanlage zugeführt wird. Die aus austropfendem Öl und Leckagen stammende Leichtflüssigkeit wird im Abscheider zurückgehalten und nach Erreichen von dessen Fassungsvermögen, was eine in den Abscheider integrierte Ölsonde ermitteln und automatisch anzeigen kann, entsorgt.
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Daneben gibt es Einrichtungen der eingangs bezeichneten Gattung, bei denen in der Auffangwanne stets ein gewisser Mindestwasserspiegel aufrechterhalten wird, auf dem sich die auslaufende Leichtflüssigkeit ansammelt. In ein vertikal in die Flüssigkeit ragendes Rohr ist eine Pumpe eingebaut, mittels derer überschüssiges Wasser abgepumpt und einem mit dem Rohr verbundenen Ablauf zugeführt wird, der zu einem Vorfluter od. dgl. führt. Um zu vermeiden, dass mit dem Wasser vermischtes Öl abgepumpt wird, ist eine unterhalb der Rohröffnung angeordnete Ölsonde vorgesehen, die nur dann das Einschalten der Pumpe ermöglicht, wenn sie sich in Wasser befindet. Dagegen wird ein Pumpvorgang abgebrochen oder gar nicht erst begonnen, wenn sich die Ölsonde in der Leichtflüssigkeit befindet. Die Ölsonde dient daher der Feststellung, ob das freie Ende des mit der Pumpe versehenen Rohrs oberhalb oder unterhalb der Grenzebene angeordnet ist, die sich aufgrund der Schwerkraft zwischen der spezifisch leichteren Leichtflüssigkeit und dem spezifisch schwereren Wasser bildet. Alternativ kann die Pumpe auch manuell betrieben und das Wasser nur nach Inaugenscheinnahme, d. h. bei fehlender Ölablagerung abgepumpt werden.
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Schließlich ist auch die Anwendung von Einrichtungen mit kombinierten Schwerkraft- und Koaleszenzabscheidern bekannt (
DE 91 05 524 U1 ).
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Die
DE 93 13 924 U1 offenbart eine Transformatorenstation mit einem die Fundamente umgebenden Auffangbecken für Kühl- und Löschwasser mit einem zu einem Ölabscheider führenden Ablauf des Auffangbeckens. Der Abscheider weist dabei eine Fühlsonde auf. Das im Auffangbecken gebildete Flüssigkeitsgemisch wird in einen Abscheidebehälter geführt, dessen Boden zwangsläufig ein niedrigeres Niveau als der Boden des Auffangbeckens hat.
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Die
DE 195 33 075 A1 offenbart einen Flüssigabscheider, wobei dieser einen Behälter umfasst, in welchem eine Abscheidevorrichtung vorgesehen ist. An der Wandung des Behälters ist eine Leitung vorgesehen, welche diesen Behälter mit einem Separationsbehälter verbindet, in welchem die abgeschiedene Flüssigkeit gesammelt wird.
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Die bekannten Einrichtungen erfordern in der Regel erhebliche Investitionskosten und/oder ständige Überwachungstätigkeiten, was mit weiteren Kosten verbunden ist und das Betreiben derartiger Einrichtungen unnötig erschwert.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung der eingangs bezeichneten Gattung und einen dafür geeigneten Abscheider so auszubilden, dass nur vergleichsweise geringe Investitionskosten entstehen, die auszuführenden Überwachungs- und Wartungstätigkeiten reduziert werden und auch bereits bestehende Anlagen umgerüstet und mit den erfindungsgemäßen Einrichtungen und Abscheidern versehen werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
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Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Auffangen von Leichtflüssigkeiten, insbesondere Transformatorenöl;
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2 einen Schnitt längs der Linie II-II der 1, wobei schematisch eine oberhalb der Auffangwanne angeordnete, mit Öl betriebene oder gekühlte Gerätschaft angedeutet ist;
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3 einen vergrößerten Horizontalschnitt durch einen Abscheider der Einrichtung nach 1 und 2; und
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4 und 5 Schnitte längs der Linien IV-IV und V-V der 3.
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Nach 1 und 2 enthält eine erfindungsgemäße Einrichtung eine Auffangwanne 1 aus Beton, Stahl oder einem anderen, flüssigkeitsdichten Werkstoff. Auf dem oberen Rand einer umlaufenden Wand der Auffangwanne 1 liegen Träger 2 auf, auf denen mit Öl od. dgl. gekühlte Transformatoren und/oder E-Spulen einer Umspannanlage, mit Öl od. dgl. gekühlte oder geschmierte Maschinen oder sonstige Gerätschaften 3 abgestützt sind, aus denen durch Lecks oder aufgrund einer Beschädigung Öl oder irgendeine andere, wassergefährdende Leichtflüssigkeit ausfließen kann. Dabei ist die Gerätschaft 3 so auf den Trägern 2 angeordnet und der Grundriss der Auffangwanne 1 so groß gewählt, dass möglichst in allen denkbaren Störfällen das auslaufende Öl in die Auffangwanne 1 gelangen kann.
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Innerhalb der Auffangwanne 1 ist ein nach dem Schwerkraftprinzip arbeitender Abscheider für Leichtflüssigkeiten angeordnet, der in einer weiter unten erläuterten Weise dazu dient, überschüssiges Wasser aus der Auffangwanne 1 ausfließen zu lassen, auf dem Wasser schwimmendes Öl od. dgl. dagegen zurückzuhalten. Erfindungsgemäß besteht der Abscheider im wesentlichen aus einer in der Auffangwanne 1 angeordneten Kammer 4, in der ein Überlaufelement 5 angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel wird die Kammer 4 aus einem ersten, vertikal angeordneten und unten geschlossenen Rohr 6 mit einem an sich beliebigen, vorzugsweise runden, rechteckigen oder quadratischen Grundriß gebildet. Das Rohr 6 ist am oberen, offenen Ende durch einen abdichtenden Deckel 7 verschließbar, in dem eine Lüftungsöffnung ausgebildet sein kann, und wird z. B. aus Metall, insbesondere Stahlblech hergestellt.
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Das Überlaufelement 5 besteht vorzugsweise aus einem zweiten, ebenfalls vertikal ausgerichteten und in der Kammer 4 angeordneten Rohr 8, das an seinem oberen, als Überströmöffnung 9 dienenden Ende offen ist und mit dem unteren Ende an einen 90° Bogen angeflanscht ist. Dieser Bogen ist an eine Abströmleitung 10 (1) angeschlossen, die mittels einer Leitung 11 mit einem zweckmäßig in der Nähe des Bodens der Auffangwanne 1 angeordneten Ablauf 12 verbunden ist. Während der Ablauf 12 z. B. ein in eine Wand der Auffangwanne 1 abgedichtet eingesetzter und diese durchragender Rohrstutzen ist, der zu einem nicht dargestellten Vorfluter, einer Sickeranlage, einem Kanal od. dgl. führt, ist die Abströmleitung 10 ein abgedichtet und durch eine Wand der Kammer 4 ragender oder zumindest bis zu einer Öffnung in dieser Wand erstreckter Rohrstutzen. Auch das Rohr 8 wird zweckmäßig aus Metall, insbesondere Stahlblech, hergestellt. Dasselbe gilt für die Leitungen 10, 11 und 12. Außerdem ist die Kammer 4 so innerhalb der Auffangwanne 1 angeordnet, daß auch im ungünstigsten Fall kein Öl direkt in die Kammer 4 bzw. den Überlauf 5 gelangen kann.
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Wie insbesondere 3 bis 5 zeigen, besteht die Abströmleitung 10 vorzugsweise aus einem gekrümmten Rohrstück, z. B. einem 90°-Bogen, der abgedichtet in eine Seitenwand der Kammer 4 eingesetzt ist, diese durchragt und an einem aus der Kammer 4 herausragenden Ende mit einem Anschlußflansch 14 für die Leitung 11 versehen ist. Am Ende eines in der Kammer 4 liegenden Abschnitts des Rohrbogens ist ein Flansch 15 (4, 5) angebracht, der mit einem am unteren Ende des zweiten Rohrs 8 vorgesehenen Flansch 16 verbunden ist. Auf diese Weise können bei sonst gleichen Bauteilen je nach Bedarf unterschiedlich lange Rohre 8 in der Kammer 4 angeordnet und die Überströmöffnungen 9 in unterschiedlichen Höhen über dem Boden der Kammer 4 angeordnet werden.
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Schließlich weist die Kammer 4 gemäß 3 und 5 wenigstens einen in die Auffangwanne 1 (2) mündenden Zulauf 17 auf, der z. B. aus einem Rohrstutzen besteht, der mit einer eine Wand der Kammer 4 durchragenden Öffnung verbunden ist. Der Zulauf 17 weist an seiner Außenseite vorzugsweise eine Aufnahme zum Einsetzen eines Filterelements 18 auf und ist zweckmäßig nahe dem Boden der Kammer 4 angeordnet.
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Bei Inbetriebnahme der beschriebenen Einrichtung wird die Auffangwanne 1 bis zu einem Mindestwasserspiegel, der in 2, 4 und 5 durch eine Linie 20 angedeutet ist, mit Wasser gefüllt, und der Wasserstand wird ständig mindestens auf diesem Mindestwasserspiegel 20 gehalten. Dies kann z. B. mit Hilfe von natürlich zufließendem Regenwasser erfolgen, insbesondere wenn die Auffangwanne 1 im Freien angeordnet und oben offen ist. Das Einhalten des Mindestwasserspiegels 20 kann z. B. durch nicht dargestellte Schwimmerschalter oder andere Sensoren kontrolliert werden, die beim Unterschreiten des Mindestwasserspiegels 20 ein Warnsignal an eine Überwachungsstation abgeben. Die Höhe des Mindestwasserspiegels 20 über dem Boden der Kammer 4 ist in 4 durch das Maß h angegeben.
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Wie insbesondere 4 und 5 zeigen, endet das zweite Rohr 8 in einer Höhe h1, die vorzugsweise etwas oberhalb des Mindestwasserspiegels 20 angeordnet und durch eine Linie 20a in 2, 4 und 5 angedeutet ist, so daß die Überströmöffnung 9 in einem etwas oberhalb des Mindestwasserspiegels 20 liegenden Niveau 20a angeordnet ist. Daraus folgt, daß zusätzliches Regen- oder sonstiges Niederschlagswasser, das aus der Auffangwanne 1 durch den Zulauf 17 in die Kammer 4 gelangen kann, in dieser allmählich hochsteigt, bis es die Überströmöffnung 9 erreicht, dann in das Rohr 8 einströmt und dieses schließlich durch die Abströmleitung 10 und die Leitung 11 (1) verläßt, um von dort ohne weiteren Kontakt mit der in der Kammer 4 bzw. der Auffangwanne 1 befindlichen Flüssigkeit in den Kanal od. dgl. zu strömen.
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Eine besondere Bedeutung für die Zwecke der Erfindung hat weiter ein Maß x, das gemäß 4 von der Oberkante des Zulaufs 17 oder besser von der Oberkante des Filterelements 18 bis zum Mindestwasserspiegel 20 gemessen wird. Dieses Maß x ist so zu wählen, daß auch beim schlimmsten anzunehmenden Ölunfall in der Gerätschaft 3 (2), d. h. beim Auslaufen aller in der Gerätschaft 3 vorhandenen Leichtflüssigkeit, die aktuelle Grenzschicht zwischen dem Wasserspiegel und der darauf abgelagerten Leichtflüssigkeit, ausgehend vom Mindestwasserspiegel 20, nicht unter die durch das Maß x festgelegte Höhe absinken kann.
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Das Maß x kann anhand der Grundrißfläche der Auffangwanne 1, der maximal aufzufangenden Ölmenge und der spezifischen Dichte des Öls errechnet werden. Werden der Einfachheit halber die spezifischen Dichten von Öl und Wasser gleichgesetzt, muß das Maß x anhand der Flüssigkeitsmenge berechnet werden, die das auslaufende Öl verdrängen kann, wenn es mit seinem hydrostatischen Druck auf eine darunter befindliche Wassersäule einwirkt und diese dadurch durch das Überlaufelement 5 verdrängt. Dabei ist vom Mindestwasserspiegel 20 und nicht von einem zufällig vorhandenen, zwischen dem Mindestwasserspiegel 20 und dem Überlaufniveau 20a liegenden Wasserspiegel auszugehen.
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Beträgt z. B. die aufzufangende maximale Ölmenge 40 m3 (40.000 l), und hat die Auffangwanne 1 eine Grundrißfläche von 50.000 cm2 (z. B. 10 m Länge und 5 m Breite), dann würde der Wasserspiegel in der Auffangwanne 1 bzw. die Grenzfläche zwischen dem Wasser und dem ausgelaufenen Öl beim Auslauf der gesamten Ölmenge um ca. 80 cm sinken. Soll dabei kein Öl mit durch den Überlauf 5 abfließen können, muß wenigstens x = 80 cm gelten, wobei zweckmäßig noch ein zusätzlicher Sicherheitsabstand hinzugerechnet wird. Dadurch ist dann sichergestellt, daß der Zulauf 17 um ein an die maximale Aufnahmemenge an Leichtflüssigkeit angepaßtes Maß unterhalb des Mindestwasserspiegels 20 liegt und das aufgefangene Öl auch im ungünstigsten Fall weder durch den Zulauf 17 in die Kammer 4 noch über den Überlauf 5 in den Kanal od. dgl. gelangen kann.
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Beim Betrieb der beschriebenen Einrichtung ist somit nur dafür zu sorgen, daß der aktuelle Mindestwasserspiegel 20 stets dem Maß h entspricht. Ist dies aufgrund einer längeren Hitzeperiode od. dgl. nicht der Fall, muß Wasser nachgefüllt werden.
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Durch Gesetze ist z. B. vorgeschrieben, daß das aus dem Ablauf 12 ausströmende Wasser beim Abfluß in einen öffentlichen Kanal nicht mehr als 20 mg Kohlenwasserstoffe/l Wasser und beim Abfluß in einen Vorfluter nicht mehr als 10 mg Kohlenwasserstoffe/l Wasser enthalten darf. Entsprechende Regelungen gelten für andere wassergefährdende Leichtflüssigkeiten wie z. B. Benzin und Dieselkraftstoffe von Tankstellen. Für sie kann die beschriebene Einrichtung entsprechend angewendet werden. Sollten die angegebenen Werte bei einer gegebenen Einrichtung nicht ohne weiteres erreicht werden, kann es vorteilhaft sein, für das Filterlement 18 Materialien zu verwenden, die die Koaleszenz von feinen Tröpfchen der Leichtflüssigkeit fördern und z. B. aus Lochblechen, Drahtgeflechten od. dgl. bestehen. Dadurch können ungewünschte, im Wasser schwebende bzw. dispergierte Tröpfchen innerhalb des Filterelements 18 durch Koaleszenz zu großen Tropfen vereinigt werden, die dann vor Erreichen des Zulaufs 17 im Wasser aufsteigen und nicht in die Kammer 4 gelangen, wodurch dessen Reinheitsgrad weiter erhöht wird.
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Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Einrichtung besteht darin, daß praktisch beliebige Mengen an Niederschlagswasser in die Auffangwanne 1 einfließen können, da sie, wenn der Wasserstand die Höhe h1 erreicht, über das Überlaufelement 5 sofort in den angeschlossenen Vorfluter oder Kanal abströmen und somit die Auffangwanne 1 allenfalls kurzzeitig über die Überlaufhöhe 20a fühllen können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nach einem Ölunfall allenfalls die Auffangwanne 1 vom Öl befreit werden muß. Die Zu- und Abflußleitungen (z. B. die Teile 17, 8, 10, 11 und 12) werden dagegen nicht von Öl verunreinigt, da das Öl nicht in die Kammer 4 einfließen kann. Schließlich ist es vorteilhaft, daß der beschriebene Abscheider (Kammer 4 und Überlauf 5) auch nachträglich in bereits vorhandene Fundamente (Auffangwanne 1) eingebaut werden kann.
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Das mit besonderem Vorteil im Zulauf 17 oder unmittelbar an dessen Eintrittsöffnung angeordnete Filterelement 18 besteht vorzugsweise aus einem für die Trennung von Öl und Wasser geeigneten, bei Abscheidern allgemein bekannten Material. Insbesondere eignen sich für diesen Zweck verschiedene Bindevliese, die Öl absorbieren, das Wasser jedoch durchlassen.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, das auf vielfache Weise abgewandelt werden kann. Insbesondere ist es möglich, die Kammer 4 mit mehr als einem Zulauf 17 (vgl. 3) und mehr als einer Abströmleitung 10 zu versehen. Dabei kann vor allem die Abströmleitung 10 anders als dargestellt ausgebildet sein. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Überlaufelement 5 z. B. aus einer in der Kammer 4 angeordneten, bis zum Niveau 20a reichenden Trennwand besteht und der ganze hinter der Trennwand befindliche Raum der Kammer 4 als Abströmleitung verwendet wird. Außerdem ist klar, daß die Rohre 6 und 8 nicht exakt vertikal angeordnet sein müssen, sondern auch eine gewisse Schräglage zur Horizontalen aufweisen können, wobei anstatt der beschriebenen Rohre auch andere Bauteile zur Herstellung der Kammer 4 und des Überlaufs 5 vorgesehen werden können. Weiter ist es möglich, in einer mehrere Gerätschaften 3 (2) aufweisenden Anlage jeder einzelnen Gerätschaft 3 eine eigene Auffangwanne 1 zuzuordnen und alle Auffangwannen strömungsmäßig hintereinander zu schalten. Dabei braucht nur die in Strömungsrichtung letzte Auffangwanne mit dem beschriebenen Überlaufelement versehen sein. Außerdem könnte die Überlaufhöhe h in diesem Fall unter der Annahme gewählt werden, daß zu irgendeinem Zeitpunkt nur das Öl einer einzigen der beteiligten Gerätschaften 3 vollständig ausläuft, was mit den bisher mit vergleichbaren Anlagen gemachten Erfahrungen übereinstimmt. Außerdem ist klar, daß die Überlaufhöhe h1 auch mit der Höhe h des Mindestwasserspiegels übereinstimmen kann. Ein sich aus h1 > h ergebender Vorteil besteht allerdings darin, daß der momentane Wasserstand in der Auffangwanne 1 immer zwischen diesen beiden Höhen schwanken kann und erst dann Wasser nachgefüllt werden muß, wenn die Höhe h erreicht ist. Schließlich versteht sich, daß die einzelnen Merkmale der Erfindung auch in anderen als den dargestellten und beschriebenen Kombinationen verwendet werden können.
