DE102009012190B4

DE102009012190B4 - Vorrichtung zum Abscheiden von Beimengungen von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE102009012190B4
Application number: DE200910012190
Authority: DE
Inventors: Knud Drohula; Carsten Behnke; Frank Fischer
Original assignee: Blohm and Voss Industries GmbH
Current assignee: SKF Marine GmbH
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2013-10-24
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: CN102179089A; DE102009012190A1

Abstract

Vorrichtung zum Abscheiden von Beimengungen aus Flüssigkeiten, die als ein Trennelement ausgebildet ist, das einen Innenraum und ein den Innenraum wenigstens bereichsweise umgebendes Filterelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (6) beutelartig ausgebildet und von einer rohrartigen doppelwandigen Tragstruktur positioniert ist, wobei mindestens eine der Wände (2, 3) der Tragstruktur eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen (7) aufweist und wobei die innere Wand (3) einen Filterraum (15) umschließt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Beimengungen aus Flüssigkeiten, die als ein Trennelement ausgebildet ist, das einen Innenraum und einen den Innenraum wenigstens bereichsweise umgebendes Filterelement aufweist.
Derartige Vorrichtungen dienen zur Abscheidung von Flüssigkeiten oder Feststoffen aus einer Trägerflüssigkeit. Insbesondere ist es möglich, eine Separation von 61 und Wasser vorzunehmen und hierdurch ölartige Verunreinigungen aus dem Wasser abzuscheiden.
Typischerweise werden sogenannte Ölseparatoren zweistufig aufgebaut und eine Abscheidung des Öls erfolgt sowohl unter Ausnutzung der Schwerkraft aufgrund von unterschiedlichen spezifischen Gewichten der voneinander zu trennenden Substanzen als auch unter Verwendung von Trennelementen, die eine Zusammenführung von kleinen und kleinsten Verunreinigungsteilchen zu größeren Teilchen unterstützen, die einfacher als sehr kleine Teile abzuscheiden sind. Insbesondere dienen die Trennelemente dazu, feinstverteilte emulgierte Öltröpfchen zu größeren Öltropfen zusammenzuführen, die im Wasser aufsteigen. Darüber hinaus wirken die Trennelemente filterartig und halten fein verteilte Feststoffe zurück, die sich nicht ohne weiteres aufgrund der Schwerkrafteinwirkung absetzen.
Gemäß dem Stand der Technik werden häufig zwei Trennelemente in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet und in einer Strömungsrichtung von Zugankern miteinander verbunden. Bei einer Montage und Demontage der Filterelemente zur Durchführung von Reinigungsvorgängen erweist sich eine derartige Konstruktion als arbeitsaufwendig in der Handhabung.
Aus der DE 10 2004 042 726 ist es bereits bekannt, entsprechende Trennelemente derart mit unterschiedlichen Außendurchmessern auszubilden, daß ein Einsetzen und eine Halterung durch eine Trennwand unterstützt wird, die eine untere Trennkammer gegenüber einer oberen Trennkammer abgrenzt. Eine derartige Anordnung führt zu einer wesentlichen Vereinfachung bei einer Montage und Demontage der Trennelemente, es können aber noch nicht alle Anforderungen erfüllt werden, die an eine preiswerte Herstellung der Trennelemente gestellt werden. Aufgrund vergleichsweise kurzer Austauschzyklen wird von den Anwendern aber eine preiswerte Konstruktion der Trennelemente gefordert. In der US 2,872,043 wird die Verwendung von preiswerten beutelartigen Filterelementen beschrieben. Hier ist aber zwangsläufig eine Strömungsrichtung von einem oberen ersten Trennelement in das untere beutelartige zweite Trennelement vorgegeben, da das beutelartige Trennelement durch die Strömung mit einem inneren Überdruck versehen und hierdurch stabilisiert wird. Bei einer Umkehrung der Strömungsrichtung würde das beutelartige zweite Trennelement in das zylinderartige erste Trennelement hineingedrückt werden.
In der DE 94 09 815 U1 wird eine Abscheideanlage für verschmutzte Abwässer beschrieben. Ein Filtergehäuse besitzt einen Filtratsammelraum sowie einen Pumpenraum. Im Filtergehäuse ist ein Filtersack angeordnet.
In der DE 691 10 657 T2 wird eine Filtervorrichtung mit einer Filtersackabdichtung beschrieben. Die Filtervorrichtung besitzt ein Gehäuseunterteil und ein Korbunterteil.
Aus der DE 692 18 697 T2 ist ein Filtergerät zum Ausfiltern von Feststoffteilchen bekannt. Zur Aufnahme des Filtrats wird ein Filtersack verwendet.
In der US 5609760 A wird ein Ölfiltersystem beschrieben. In einer inneren Filterkammer ist ein beutelartiges Filterelement angeordnet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine preiswerte Fertigung unterstützt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Filterelement beutelartig ausgebildet und von einer rohrartigen doppelwandigen Tragstruktur positioniert ist, wobei mindestens eine der Wände der Tragstruktur eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen aufweist und wobei die innere Wand einen Filterraum umschließt.
Durch die Anordnung des Filterelementes auf einer doppelwandigen Tragstruktur ist es möglich, ein weiches und flexibles Material des Filterelementes zu verwenden und die erforderliche mechanische Stabilisierung durch die Tragstruktur vorzunehmen. Durch die Doppelwandigkeit wird auch bei einem Anpressen des Filterelementes gegen die mit den Durchtrittsöffnungen versehene Wand durch den bereitgestellten Abstandsraum eine Abströmung des Fluids unterstützt. Bei einer Verschmutzung des Filterelementes braucht lediglich dieses preiswerte Filterelement ausgetauscht zu werden, die vergleichsweise teure Tragstruktur bleibt jedoch erhalten.
Eine vergrößerte Filterfläche kann dadurch bereitgestellt werden, daß das Filterelement in Richtung einer Längsachse des Trennelementes eine längere Dimensionierung als die Wände aufweist.
Eine gleichmäßige Anlage an den Wänden der Tragstruktur wird dadurch unterstützt, daß das Filterelement aus zwei Segmenten ausgebildet ist, die relativ zur Längsachse unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
Eine sichere Positionierung des Filterelementes wird dadurch erreicht, daß das beutelartige Filterelement im Bereich einer Öffnung an der Tragstruktur fixiert ist.
Ein umgestülpter Zustand des Filterelementes wird dadurch stabilisiert, daß ein Boden des beutelartigen Filterelementes an der Tragstruktur fixiert ist.
Zur Vermeidung eines Verrutschens des Filterelementes wird vorgeschlagen, daß das Filterelement im Bereich seiner Öffnung von einer Halteeinrichtung an der Tragstruktur benachbart zu einem Profil der Tragstruktur befestigt ist.
Eine vereinfachte Handhabung wird dadurch erreicht, daß eine Grundplatte der Tragstruktur mit einem Tragelement versehen ist.
Eine Montage im Bereich einer Trennwand einer Trenneinrichtung wird dadurch unterstützt, daß sich die Grundplatte mit einem Kragen über die Wände hinauserstreckt.
Eine definierte Strömungsführung wird dadurch unterstützt, daß im Bereich des Kragens eine Dichtung angeordnet ist.
Eine einfache Montage und Demontage wird dadurch erreicht, daß die Wände relativ zu einer Mitte der Grundplatte exzentrisch angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist auch daran gedacht, daß eine äußere Wand des Trennelementes geschlossen ausgebildet ist und daß sich lediglich im Bereich der inneren Wand Durchtrittsöffnungen erstrecken.
Vergrößerte wirksame Filterflächen können auch bei einer derartigen Ausführungsform dadurch bereitgestellt werden, daß sich die innere Wand mit einem sockelartigen Vorsprung in einen Filterraum hineinerstreckt.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 einen schematischen Längsschnitt durch ein von einer doppelwandigen Tragstruktur positioniertes beutelartiges Filterelement,
2 eine Ansicht gemäß Blickrichtung II in 1,
3 eine schematische Seitenansicht einer zweistufigen Abscheidevorrichtung,
4 eine schematische Darstellung von zwei Trennelementen mit unterschiedlichen Außendurchmessern, die im Bereich einer Trennwand positioniert sind,
5 eine andere Ausführungsform eines von einer doppelwandigen Tragstruktur gehalterten sackartigen Filterelementes und
6 eine nochmals gegenüber 5 abgewandelte Ausführungsform mit vergrößerter wirksamer Filterfläche.
1 zeigt ein Trennelement 1, das eine von zwei Wänden 2, 3 bereitgestellte doppelwandige Tragstruktur aufweist. Die Wände 2, 3 werden von einer Grundplatte 4 gehaltert. Zwischen den Wänden 2, 3 erstreckt sich ein Innenraum 5. Mindestens entlang eines Teiles der Wände 2, 3 ist ein Filterelement 6 angeordnet.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind beide Wände 2, 3 mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 7 versehen. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, lediglich eine der Wände 2, 3 mit den Durchtrittsöffnungen 7 auszustatten und/oder im Bereich mindestens einer der Wände 2, 3 die Durchtrittsöffnungen 7 lediglich bereichsweise anzuordnen.
Eine stabile mechanische Konstruktion kann dadurch bereitgestellt werden, daß die Wände 2, 3 starr mit der Grundplatte 4 verbunden sind und im Bereich ihrer der Grundplatte 4 abgewandten Ausdehnung von einem Distanzelement 8 relativ zueinander stabilisiert sind.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Grundplatte 4 quer zu einer Längsachse 9 eine größere Ausdehnung auf als ein Abstand der äußeren Wand 2 zur Längsachse 9 beträgt. Hierdurch wird von der Grundplatte 4 ein Kragen bereitgestellt, der eine Montage des Trennelementes 1 unterstützt. Unterhalt des Kragens 10 ist eine Dichtung 11 angeordnet, die typischerweise als ein Dichtungsring ausgebildet ist.
Zur Unterstützung einer Befestigung des Filterelementes 6 an der äußeren Wand 2 ist die äußere Wand 2 mit einem sich in eine der Längsachse 9 abgewandte Richtung erstreckenden Profil 12 versehen. Das Profil 12 kann beispielsweise als eine nach außen weisende Bördelung der Wand 2 ausgeführt sein. In einem Abstandsbereich zwischen dem Profil 12 und dem Kragen 10 ist ein Befestigungselement 13 angeordnet, das das Filterelement 6 gegen die Wand 2 drückt und hierdurch fixiert. Durch das Profil 12 wird ein Verrutschen des Befestigungselementes 13 verhindert.
Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Filterelement 6 in Richtung der Längsachse 9 etwa die doppelte Ausdehnung wie die Wände 2, 3 auf. Eine Öffnung des beutelartigen Filterelementes 6 ist im Bereich des Befestigungselementes 13 positioniert und ein dieser Öffnung abgewandt angeordneter Boden 14 des beutelartigen Filterelementes 6 ist in einen von der inneren Wand 3 umschlossenen Filterraum 15 hineingeführt, so daß sich das Filterelement 6 sowohl entlang der Außenfläche der Wand 2 als auch entlang zumindest eines Teiles der Innenfläche der Wand 3 erstreckt.
Der Boden 14 des Filterelementes 6 wird durch eine Halteeinrichtung 16 mit einem Tragelement 17 der Grundplatte 4 verbunden. Die Halteeinrichtung 16 kann beispielsweise hakenartig ausgebildet sein.
Als Material für das Filterelement 6 können beispielsweise gewebeartige Stoffe oder fliesartige Materialien verwendet werden. Beispielsweise ist an die Verwendung von gewebten oder gewirbten Materialien gedacht. Ebenfalls sind beispielsweise offenporige Schaumstoffe verwendbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Filterelement 6 in seinem sich entlang der äußeren Wand 2 erstreckenden Bereich einen größeren Durchmesser relativ zur Längsachse 9 auf als in demjenigen Bereich, der in den Filterraum 15 hineingeführt ist. Hierdurch wird eine gleichmäßige Anlage entlang der inneren Begrenzung der inneren Wand 3 unterstützt.
Zur Vermeidung einer Beschädigung des Filterelementes 6 im Bereich des Distanzelementes 8 ist insbesondere daran gedacht, das Distanzelement 8 derart mit einem U-Profil zu versehen, daß ein Aufschieben auf die Wände 2, 3 möglich wird. Typischerweise wird das Distanzelement 8 hierzu aus einem vergleichsweise weichen Material, beispielsweise aus einem Kunststoff oder aus Gummi, ausgebildet.
2 zeigt eine Ansicht gemäß Blickrichtung II in 1. Es ist insbesondere zu erkennen, daß sich das Tragelement 17 als ein Steg durch eine Ausnehmung 18 im Bereich der Grundplatte 4 hindurcherstreckt. Das Tragelement 17 ermöglicht hierdurch zusätzlich auch eine Positionierung des gesamten Trennelementes 1 beim Einsetzen in einen zugeordneten Seperator bzw. bei einer entsprechenden Entnahme.
2 veranschaulicht darüber hinaus, daß sich gemäß einem Ausführungsbeispiel die Wände 2, 3 nicht konzentrisch zu einer Mittellinie der Grundplatte 4 erstrecken, sondern zu dieser Mittellinie versetzt angeordnet sind. Hierdurch wird ein ausreichender Bauraum für einen Verschluß des Befestigungselementes 13 bereitgestellt.
3 zeigt eine schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung zur Abscheidung von Beimengungen aus Flüssigkeiten, insbesondere zur Abscheidung von Öl aus Wasser. Die Vorrichtung weist eine erste Trennstufe (21) sowie eine zweite Trennstufe (22) auf. Die Trennstufen (21, 22) sind von einem gemeinsamen Sockel (23) gehaltert. Die erste Trennstufe (21) weist eine obere Trennkammer (24) sowie eine untere Trennkammer (25) auf, die von einer siebartigen Unterteilung (26) gegeneinander abgegrenzt sind. In die obere Trennkammer (24) mündet eine Zuführung (27) ein. Unterhalb der Unterteilung (26) ist in der unteren Trennkammer (25) ein Abscheider (28) angeordnet, der typischerweise aus einem schaumartigen oder porösen Material ausgebildet wird. Eine Hauptströmungsrichtung (29) in der ersten Trennstufe (21) ist in vertikaler Richtung von oben nach unten orientiert.
In der oberen Trennkammer (24) der ersten Trennstufe (21) scheidet sich aufgrund der Schwerkrafteinwirkung im Bereich einer Flüssigkeitsoberfläche (30) das spezifisch leichtere Öl auf der restlichen Flüssigkeit ab. Aus der ersten Trennstufe (21) herausströmende Flüssigkeit wird über eine Verbindungsleitung (31) der zweiten Trennstufe (22) zugeführt. In der zweiten Trennstufe (22) ist eine Hauptströmungsrichtung (32) in lotrechter Richtung von unten nach oben orientiert. Die zweite Trennstufe (22) ist von einer Trennwand (33) unterteilt, die sich im wesentlichen in horizontaler Richtung erstreckt. Im Bereich der Trennwand (33) werden ein erstes Trennelement (34) und ein zweites Trennelement (35) gehaltert. Durch die Trennwand (33) wird die zweite Trennstufe (22) in eine obere Trennkammer (36) und eine untere Trennkammer (37) unterteilt. An die obere Trennkammer (36) ist eine Ableitung (38) für gereinigte Flüssigkeit angeschlossen. Im Bereich eines Deckels (39) der zweiten Trennstufe (22) ist ein Ablaß (40) für abgeschiedenes 61 angeordnet. Als Trennelement (34) kann das Trennelement (1) gemäß 1 und 2 verwendet werden.
4 zeigt eine schematische Darstellung der zweiten Trennstufe (22) mit den beiden Trennelementen (34, 35). Es ist zu erkennen, daß das obere Trennelement (35) einen größeren Außendurchmesser als das untere Trennelement (34) aufweist. Das untere Trennelement (35) ragt mit einem Ende so weit durch die Trennwand (33) hindurch, daß außenseitig eine Dichtung (41) positioniert werden kann. Auf das untere Trennelement (35) und die Dichtung (41) wird das obere Trennelement (35) aufgesetzt. Es erfolgt anschließend eine Verspannung des oberen Trennelementes (35) relativ zur Trennwand (33) und zum unteren Trennelement (34), um die erforderliche Abdichtung herbeizuführen.
Vorzugsweise weisen die Trennelemente (34, 35) eine im wesentlichen zylindrische Gestaltung auf. Zur Erleichterung einer Handhabung ist zumindest das obere Trennelement (35) mit einem Griff (42) versehen, der in einer Vertiefung (43) positioniert ist.
Zur Durchführung eines Reinigungsvorganges der Trennelemente (34, 35) wird zunächst der Deckel (39) von der zweiten Trennstufe (22) abgenommen. Anschließend erfolgt ein Lösen der das zweite Trennelement (35) mit der Trennwand verspannenden Verbindungselemente sowie ein Herausziehen des zweiten Trennelementes (35) aus der oberen Trennkammer (36). Anschließend kann das erste Trennelement (34) gegebenenfalls ebenfalls unter Verwendung eines Griffes durch eine Ausnehmung (44) in der Trennwand (33) hindurch aus der unteren Trennkammer (37) sowie der oberen Trennkammer (36) herausgezogen und gereinigt werden. Ein Wiedereinsetzen erfolgt in einer umgekehrten Reihenfolge.
5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des in 1 dargestellten Trennelementes 1. Die äußere Wand 2 ist hier geschlossen ausgebildet und lediglich die innere Wand 3 ist mit den Durchtrittsöffnungen 7 versehen. Das Filterelement 16 erstreckt sich lediglich entlang der dem Filterraum 15 zugewandten inneren Begrenzung der Wand 3. Im Bereich eines den Filterraum 15 begrenzenden Deckels 49 ist eine Zuführöffnung 50 angeordnet, die das zu filternde Medium in den Bereich des Filterraumes 15 einleitet. Nach einem Durchtritt durch das Filterelement 6 und die innere Wand 3 strömt das gefilterte Medium über eine Ableitöffnung 51 aus dem Innenraum 5 heraus. Auch bei dieser Ausführungsform wird das beutelartige Filterelement 6 durch Anlage an der Wand 3 in seiner Form stabilisiert. Eine Fixierung des Filterelementes 6 kann beispielsweise durch ein Festklemmen zwischen dem Deckel 49 und einem Flansch 52 mindestens einer der Wände 2, 3 erfolgen.
6 zeigt eine nochmals gegenüber 5 abgewandelte Ausführungsform. Zur Bereitstellung einer vergrößerten wirksamen Filterfläche weist die mit den Durchtrittsöffnungen 7 versehene Wandung 3 einen sich vorsprungartig in den Filterraum 15 hineinerstreckenden Bereich auf. Dieser sokkelartige Vorsprung ermöglicht wiederum die Verwendung von beutelartigen Filterelementen 6, die länger als eine Längserstreckung der Wände 2, 3 ausgebildet sind. Die Überlänge des Filterelementes 6 wird hier für die umgestülpte Überdeckung des Vorsprunges 53 benötigt.

Claims

Vorrichtung zum Abscheiden von Beimengungen aus Flüssigkeiten, die als ein Trennelement ausgebildet ist, das einen Innenraum und ein den Innenraum wenigstens bereichsweise umgebendes Filterelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (6) beutelartig ausgebildet und von einer rohrartigen doppelwandigen Tragstruktur positioniert ist, wobei mindestens eine der Wände (2, 3) der Tragstruktur eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen (7) aufweist und wobei die innere Wand (3) einen Filterraum (15) umschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (6) in Richtung einer Längsachse (9) des Trennelementes (1) eine längere Dimensionierung als die Wände (2, 3) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (6) aus zwei Segmenten ausgebildet ist, die relativ zur Längsachse (9) unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das beutelartige Filterelement (6) im Bereich einer Öffnung an der Tragstruktur fixiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Boden (14) des beutelartigen Filterelementes (6) an der Tragstruktur fixiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (6) im Bereich seiner Öffnung von einer Halteeinrichtung (16) an der Tragstruktur benachbart zu einem Profil (12) der Tragstruktur befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grundplatte (4) der Tragstruktur mit einem Tragelement (17) versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Grundplatte (4) mit einem Kragen (10) über die Wände (2, 3) hinauserstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Kragens (10) eine Dichtung (11) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (2, 3) relativ zu einer Mitte der Grundplatte (4) exzentrisch angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere Wand (2) des Trennelementes (1) geschlossen ausgebildet ist und daß sich lediglich im Bereich der inneren Wand (3) Durchtrittsöffnungen (7) erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die innere Wand (3) mit einem sockelartigen Vorsprung (53) in den Filterraum (15) hineinerstreckt.