DE102008007062A1

DE102008007062A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von einzelnen Flüssigkeiten eines Flüssigkeitsgemisches

Info

Publication number: DE102008007062A1
Application number: DE102008007062A
Authority: DE
Inventors: Walter Werne
Original assignee: Werne & Thiel GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter Walter Werne 79793 Wutoschingen); Werne & Thiel GbR Vertretungsb
Current assignee: Werne & Thiel GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter Walter Werne 79793 Wutoschingen); Werne & Thiel GbR Vertretungsb
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2008-12-24
Also published as: WO2008155095A3; WO2008155095A8; WO2008155095A2

Abstract

Bei einem Verfahren zum Trennen von einzelnen Flüssigkeiten (7, 8) eines Flüssigkeitsgemisches, insbesondere zum Trennen eines Öl-/Wassergemisches, wobei das Flüssigkeitsgemisch einem rotierenden Behälter (1) zugeführt wird, soll das Flüssigkeitsgemisch dem rotierenden Behälter (1) zwischen Auslässen (6, 11) für die voneinander getrennten Flüssigkeiten (7, 8) zugeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von einzelnen Flüssigkeiten eines Flüssigkeitsgemisches, insbesondere zum Trennen eines Öl-/Wassergemisches, wobei das Flüssigkeitsgemisch einem rotierenden Behälter zugeführt wird, sowie eine Vorrichtung hierfür.
Stand der Technik
In vielen, vor allem industriellen Bereichen, müssen Flüssigkeitsgemische getrennt werden. Bekannt sind vor allem sogenannte Mineralölabscheider, welche zur Reinigung von Abwasser eingesetzt werden, wobei das Abwasser aus einem Gemisch von Wasser und mineralischen Leichtflüssigkeiten wie Benzin, Öl oder anderen Kohlenwasserstoffen besteht. Hier ist beispielsweise aus der DE 199 16 880 A1 eine Koaleszenzfilterpatrone bekannt, die aus einem durch das Abwasser durchströmbaren Behältnis besteht, dessen Wandungen mit einer Vielzahl von Öffnungen durchsetzt sind und welches mit einer Vielzahl von Kunststoffhohlkörpern gefüllt ist, die jeweils allseitig mit Durchströmungsöffnungen ausgestattet sind. Es hat sich gezeigt, dass eine derartige Ausbildung des Filterbereiches zu einem hohen Koaleszenzwirkungsgrad wesentlich beiträgt.
Des weiteren ist beispielsweise aus der DE 198 37 670 A1 eine Flüssigkeitsabscheider-Anlage bekannt, die als Schwerkraftabscheide-Einheit arbeitet. Dies benötigt jedoch erhebliche Zeit, da sich nur infolge der Schwerkraft die dichtere Flüssigkeit von der Flüssigkeit mit der geringeren Dichte trennen muss.
Des weiteren gibt es Vorrichtungen, mit denen die oben schwimmende Flüssigkeit mit geringerer Dichte von der anderen Flüssigkeit abgesaugt oder abgenommen wird. Eine derartige Vorrichtung beschreibt die DE 197 21 494 A1 . Dort ist ein Ölanteil-Rückgewinnungsabschnitt vorgesehen, der eine Rückgewinnungsöffnung hat, die geringfügig oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Rohflüssigkeit in dem Trenntank angeordnet ist. Das Öl wird durch eine Abstreifeinrichtung, die in einer der Rückgewinnungsöffnung gegenüberliegenden Position entlang dem Flüssigkeitsspiegel bewegbar vorgesehen ist, von dem Wasser quasi abgeschabt.
Bekannt sind aber auch Separatoren, die mit Schleudertrommeln arbeiten, wie beispielsweise in der DE 20 2005 001 539 U1 dargestellt. In diesen Separatoren befinden sich eine Vielzahl von lamellenartigen Einbauten oder Tellerpaketen, welche die einzelnen Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte voneinander trennen und entsprechenden Ausläufen zuführen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der oben genannten Art zu schaffen, mit denen auf kontinuierliche Art und Weise und möglichst einfach, jedoch sehr effizient, Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte voneinander getrennt werden können.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe führt, dass das Flüssigkeitsgemisch dem rotierenden Behälter zwischen Auslässen für die voneinander getrennten Flüssigkeiten zugeführt wird.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Flüssigkeit mit geringerer Dichte radial in Richtung auf die Rotationsachse hin wandert, während die Flüssigkeit mit höherer Dichte radial nach aussen infolge der Zentrifugalkraft des rotierenden Behälters abgedrängt wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Flüssigkeitsgemisch vor dem Eintritt in den rotierenden Behälter ebenfalls in Rotation versetzt, wobei diese Rotationsgeschwindigkeit des Flüssigkeitgemisches beim Eintritt in den Behälter, ebenfalls wieder bevorzugt, etwa der Rotationsgeschwindigkeit des Behälters selbst entspricht. Damit entsteht zwischen dem eingebrachten Flüssigkeitsgemisch und der Flüssigkeit bzw. dem Flüssigkeitsgemisch, welches sich bereits in dem Behälterinneren befindet, keine Relativbewegung, so dass die Flüssigkeit auch bei hoher Drehzahl des Behälters quasi steht. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass es innerhalb des Behälters zu keiner Verwirbelung kommt. Hierdurch entsteht auch kein Schaum, der die Trennung der Flüssigkeiten behindern würde. Auch die Reibungsverluste zwischen den einzelnen Elementen sind äusserst gering.
Das gesamte Verfahren ist kontinuierlich, denn je nach eingebrachtem Flüssigkeitsgemisch trennt sich laufend die Flüssigkeit mit geringerer Dichte nach innen von der Flüssigkeit mit höherer Dichte, die nach aussen gedrückt wird. Auch die Abfuhr bzw. das Ablassen der entsprechenden getrennten Flüssigkeiten erfolgt kontinuierlich. Hierzu sind entsprechende Auslässe vorgesehen, wobei diese mit Schiebern, Ventilen od. dgl. belegt sein können.
Hierdurch kann die Durchlaufgeschwindigkeit des Flüssigkeitsgemisches gesteuert werden, wozu gegebenenfalls auch noch entsprechende Sensoren vorgesehen sind.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung ist vor allem wichtig, dass der Behälter um eine Rotationsachse dreht, in deren Bereich Aulässe für die eine Flüssigkeit vorgesehen sind und diesen Auslässen gegenüberliegend weitere Auslässe für die andere Flüssigkeit vorgesehen sind. Beim Rotieren des Behälters findet infolge der Zentrifugalkraft eine Trennung von Flüssigkeit mit höherer Dichte (z. B. Wasser) von einer Flüssigkeit mit geringerer Dichte (z. B. Öl) statt. Dies geschieht aber horizontal, wobei das Öl von dem Wasser zur Rotationsachse hin gedrückt wird. Dort kann es dann durch die Auslässe, welche nahe der Rotationsachse vorgesehen sind, abgeführt werden. Das Wasser dagegen wird nach aussen gedrückt und kann dort den Behälter durch entsprechende Auslässe verlassen.
Das Einbringen des Flüssigkeitsgemisches erfolgt bevorzugt zwischen diesen beiden Auslässen. Hierzu ist ein Ring vorgesehen, der um die Rotationsachse des Behälters angeordnet ist. In das Innere des Ringes gelangt das Flüssigkeitsgemisch über zwei Zweigleitungen, die mit einer zentralen Stichleitung in Verbindung stehen. Die Stichleitung ist an eine entsprechende Quelle für das Flüssigkeitsgemisch angeschlossen.
Das Flüssigkeitsgemisch tritt dann bevorzugt unter Druck aus dem Ring durch entsprechenden Bohrungen aus und in das Behälterinnere ein, wo das Flüssigkeitsgemisch in die beiden Flüssigkeiten aufgeteilt werden kann.
Zum Zwecke der Abführung der sich in der Mitte des Behälters ansammelnden Flüssigkeit mit geringerer Dichte, ist in der Rotationsachse des Behälters ein Rohr vorgesehen, das ebenfalls Bohrungen aufweist. Diese Bohrungen bilden Auslässe für die Flüssigkeit aus dem Behälterinneren in eine Axialausnehmung, von der aus wiederum dann die abgetrennte Flüssigkeit weitergeleitet wird.
Um die Baugrösse der gesamten Einrichtung so gering wie möglich zu halten, verläuft die oben erwähnte Stichleitung für die Zuführung des Flüssigkeitsgemisches ebenfalls in der Rotationsachse, ebenso wie das Rohr.
Figurenbeschreibung
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Trennen von einzelnen Flüssigkeiten eines Flüssigkeitsgemisches mit einem durchsichtigen Behälter;
2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäss 1 entlang Linie II-II.
Gemäss den 1 und 2 weist eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Trennen von einzelnen Flüssigkeiten eines Flüssigkeitsgemisches einen Behälter 1 auf, welcher um eine Rotationsachse A rotieren kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Behälter 1 durchsichtig, so dass auch sein Inneres erkannt werden kann. Im Inneren des Behälters 1 befindet sich vor allem ein Rohr 2, welches in Längsrichtung der Rotationsachse A verläuft. Dieses Rohr 2 kann feststehend ausgebildet sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass es zusammen mit dem Behälter 1 um die Rotationsachse A rotiert.
Das Rohr 2 umschliesst eine Axialausnehmung 3, die nach oben durch einen Stopfen 4 verschlossen ist. Im Bereich des Behälterinneren 5 steht die Axialausnehmung 3 über Auslässe 6 mit dem Behälterinneren 5 in Verbindung, so dass von beispielsweise Wasser 7 abgetrenntes Öl 8 durch die Auslässe 6 und die Axialausnehmung 3, wie dies durch die Pfeile 9 angedeutet ist, abgeführt werden kann.
Zum Abführen des Wassers 7 sind in einer Behälteraussenwand 10 ebenfalls Auslässe 11 vorgesehen, wobei sowohl die Auslässe 6 als auch die Auslässe 11 mit entsprechenden Schiebern oder Ventilen belegt sein können. Diese sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
Auf dem Rohr 2 bzw. dem Stopfen 4 sitzt eine Zufuhreinrichtung 12 für ein Flüssigkeitsgemisch auf. Diese Zufuhreinrichtung 12 weist eine Stichleitung 13 auf, die sich in zwei Zweigleitungen 14.1 und 14.2 aufteilt. Die Zweigleitungen 14.1 und 14.2 führen zu einem Ring 15, der sich im Inneren des Behälters 1 befindet und ebenfalls die Rotationsachse A umkreist. Dabei ist dieser Ring 15 zwischen den Auslässen 6 für das Öl 8 und den Anlässen 11 für das Wasser 7 angeordnet. In diesem Ring 15 befinden sich eine Vielzahl von Bohrungen 16, aus denen das Flüssigkeitsgemisch in das Behälterinnere 5 ausdringen kann. Auch dies ist durch entsprechende Pfeile angedeutet.
Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Die drei Elemente Behälter 1, Rohr 2 und Zufuhreinrichtung 12 werden auf nicht näher gezeigte Weise, jedoch handelsüblich in Rotation um die Rotationsachse A versetzt. Dies geschieht beispielsweise mit 300 Umdrehungen pro Minute.
Nunmehr wird ein Flüssigkeitsgemisch, beispielsweise eine Öl-/Wasseremulsion, durch die Stichleitung 13 und die Zweigleitungen 14.1 und 14.2 dem Ring 15 zugeführt. Dies geschieht bevorzugt unter Druck.
Das Flüssigkeitsgemisch tritt aus den Bohrungen 16 des Ringes 15 in das Behälterinnere 5 aus, wobei hier das Flüssigkeitsgemisch infolge der Rotation der Zufuhreinrichtung 12 und des Behälters 1 auch bei hohen Drehzahlen quasi „steht". Eine Bewegung entsteht nur von innen nach aussen und umgekehrt, wie beim normalen Absenken einer schweren Flüssigkeit aufgrund der Schwerkraft. In dem Behälter 1 selbst entstehen keine Verwirbelungen (Trägheitskräfte), es entsteht auch keine Schaumbildung und es bestehen wesentlich weniger Reibungsverluste.
Infolge dieser Anordnung und Kinematik sammelt sich die Flüssigkeit mit geringerer Dichte (im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Öl) zentral um das Rohr 2, während die Flüssigkeit mit höherer Dichte (im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Wasser) nach aussen strebt und das Behälterinnere 5 durch die Auslässe 11 verlassen kann. Das Öl 8 verlässt das Behälterinnere 5 durch die Auslässe 6 und die Axialausnehmung 3 in dem Rohr 2.

Die Durchlaufgeschwindigkeit der Vorrichtung wird bevorzugt durch entsprechende Schieber oder Ventile gesteuert, was auch automatisch geschehen kann, wobei in diesem Fall den Schiebern bzw. Ventilen entsprechende Sensoren im Inneren des Behälters zugeordnet sind. Die automatische Steuerung durch die Schieber und Ventile erfolgt auch bei Trennung farbunterschiedlicher Stoffe durch Sichtfenster an dem Behälter oder durch eine geeignete Trübungssenorik. Bezugszeichenliste

1	Behälter
2	Rohr
3	Axialausnehmung
4	Stopfen
5	Behälterinneres
6	Auslass
7	Wasser
8	Öl
9	Pfeil
10	Behälteraussenwand
11	Auslass
12	Zufuhreinrichtung
13	Stichleitung
14	Zweigleitung
15	Ring
16	Bohrung
A	Rotationsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19916880 A1 [0002]
- DE 19837670 A1 [0003]
- DE 19721494 A1 [0004]
- DE 202005001539 U1 [0005]

Claims

Verfahren zum Trennen von einzelnen Flüssigkeiten (7, 8) eines Flüssigkeitsgemisches, insbesondere zum Trennen eines Öl-/Wassergemisches, wobei das Flüssigkeitsgemisch einem rotierenden Behälter (1) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsgemisch dem rotierenden Behälter (1) zwischen Auslässen (6, 11) für die voneinander getrennten Flüssigkeiten (7, 8) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsgemisch vor dem Eintritt in den rotierenden Behälter (1) ebenfalls in Rotation versetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsgemisches beim Eintritt in den Behälter (1) in etwa der Rotationsgeschwindigkeit des Behälters (1) entspricht.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (8) mit geringerer Dichte zum Rotationsmittelpunkt des Behälters (1) und die Flüssigkeit (7) mit höherer Dichte radial vom Rotationsmittelpunkt des Behälters (1) weg nach aussen wandert.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsgemisch dem Behälter (1) unter Druck zugeführt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Durchlaufgeschwindigkeit des Flüssigkeitsgemisches bzw. der Flüssigkeiten durch Veränderung der Weite der Auslässe (6, 11) gesteuert wird.
Vorrichtung zum Trennen von einzelnen Flüssigkeiten (7, 8) eines Flüssigkeitsgemisches, insbesondere zum Trennen eines Öl-/Wassergemisches, mittels einem rotierenden Behälter (1), in welchen zumindest ein Einlass (16) für das Flüssigkeitsgemisch einmündet, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) um eine Rotationsachse (A) dreht, in deren Bereich Auslässe (6) für die eine Flüssigkeit (8) vorgesehen sind, und diesen Auslässe (8) gegenüberliegend weitere Auslässe (11) für die andere Flüssigkeit (7) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, das sich der Einlass (16) für das Flüssigkeitsgemisch zwischen den beiden Auslässen (6, 11) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Einlass (16) für das Flüssigkeitsgemisch in dem Behälter (1) in einem Ring (15) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (15) um eine Rotationsachse (A) des Behälters (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (15) rohrförmig ausgestaltet ist, wobei das Innere des Rohres über zumindest zwei Zweigleitungen (14.1, 14.2) mit einer zentralen Stichleitung (13) und über diese mit einer Quelle für das Flüssigkeitsgemisch in Verbindung steht.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Rotationsachse (A) des Behälters (1) ein Rohr (2) verläuft, welches im Bereich des Behälterinneren (5) die Auslässe (6) für die eine Flüssigkeit (8) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslässe (6) in eine Axialausnehmung (3) des Rohres (2) einmünden.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stichleitung (13) und die Axialausnehmung (3) des Rohres (2) in einer Flucht entlang der Rotationsachse (A) verlaufen.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Auslässe (11) für die Flüssigkeit (7) mit höherer Dichte in einer Behälteraussenwand (10) befinden.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslässe (6, 11) mit Schieber, Ventilen od. dgl. Absperrorganen belegt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass den Absperrorganen zur automatischen Steuerung Sensoren, beispielsweise auch eine geeignete Trübungssensorik, zugeordnet sind.