DE102019215003A1

DE102019215003A1 - Vorrichtung zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs, Verfahren hierzu sowie Kraft-Wärme-Kopplungsanlage

Info

Publication number: DE102019215003A1
Application number: DE102019215003.9A
Authority: DE
Inventors: Robert Duschl
Original assignee: RD Estate GmbH and Co KG
Current assignee: RD Estate GmbH and Co KG
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2039-10-01
Also published as: DE102019215003B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs, insbesondere zum Beruhigen von entspanntem und kondensiertem Wasserdampf eines Dampfmotors, umfassend: zumindest zwei voneinander getrennte Aufnahmevolumen (10, 20), welche dazu eingerichtet sind, ein Öl-Wasser-Gemisch aufzunehmen, einen Einlass (31), zum Einleiten eines Öl-Wasser-Gemischs in ein erstes Aufnahmevolumen (10) der beiden Aufnahmevolumen (10, 20), eine Verbindungseinrichtung (40), welche das erste Aufnahmevolumen (10) mit einem zweiten Aufnahmevolumen (20) von den Aufnahmevolumen (10, 20) verbindet, und einen Auslass (33), zum Auslassen des Öl-Wasser-Gemischs aus dem zweiten Aufnahmevolumen (20), wobei die Verbindungseinrichtung (40) in einem unteren Bereich des ersten Aufnahmevolumens (10) angeordnet ist und die Verbindungseinrichtung (40) so im zweiten Aufnahmevolumen angeordnet ist, dass bei einem maximalen Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs im zweiten Aufnahmevolumen (20) die Verbindungseinrichtung (40) freiliegt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs, insbesondere zum Beruhigen von entspanntem und kondensiertem, Öl enthaltendem Wasserdampf eines Dampfmotors, ein Verfahren zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs sowie eine die genannte Vorrichtung zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs aufweisende Kraft-Wärme-Kopplungsanlage.
Hintergrund
Dezentrale Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK-Anlagen) haben sich bereits seit längerer Zeit als vorteilhafte Alternative zur herkömmlichen Kombination von lokaler Heizung und zentralem Stromkraftwerk etabliert. KWK-Anlagen werden zur Gewinnung von elektrischer Energie und der Gewinnung von Nutzwärme genutzt, insbesondere werden KWK-Anlagen vorzugweise am Ort oder in der Nähe der Nutzwärmesenke betrieben. Als Antrieb für den Stromerzeuger können zum Beispiel Verbrennungsmotoren, wie Diesel- oder Ottomotoren, Stirlingmotoren, Dampfmotoren, Brennkraftturbinen oder Dampfmaschinen verwendet werden.
Hinsichtlich KWK-Anlagen hat in jüngster Zeit insbesondere die Verwendung von Dampfmotoren an Interesse gewonnen. Dies liegt vorrangig an dem erzielbaren hohen Gesamtwirkungsgrad bei gleichzeitig geringem Schadstoffausstoß und der fast freien Wahl des flüssigen oder festen Brennstoffs, wie beispielsweise Holz, Pellets, Biogas., oder Biomasse Der hohe Wirkungsgrad kann durch Dampfdrücke von 40 bar bis 150 bar und Dampftemperaturen von ca. 300 bis 600 °C erzielt werden.
Dampfmotoren finden aufgrund der genannten Vorteile auch Anwendung in kleineren Anlagen zur Biomasseverstromung, Abwärmeverstromungsanlagen, Abfallverbrennungsanlagen und thermischen Nachverbrennungsanlagen.
Bekannte Dampfmotoren, wie beispielsweise der in WO 2016/146159 A1 beschriebene, welche insbesondere für die Stromerzeugung verwendet werden, weisen jedoch den Nachteil auf, dass zum Beispiel beim Kaltstart eine relativ hohe Undichtigkeit auftritt. Dies liegt insbesondere daran, dass der in den Dampfmotor eingespritzte Wasserdampf (Heißdampf bzw. Frischdampf) mit einem Druck von 40 bar bis 150 bar in relativ kurzer Zeit in den Kolbenraum eingespritzt wird und dort lange wirkt, was eine hohe Anforderung an die Kolbenringdichtung, welche den Wasserdampf vom Schmieröl im Kurbelwellenraum bzw. in der Ölwanne trennt, stellt.
Um dem entgegenzuwirken wird beispielsweise einem Dampfmotor mit vier Zylindern ca. 1 Liter Öl pro Minute zur Feinabdichtung des Motors und zur Unterdrückung eines „Blow-By-Effekts“, der ansonsten aufgrund des hohen Wasserdampfdrucks entstehen würde, zugeführt. Dabei wird das Öl zwischen Kolben und Zylinderwand eingebracht. Aufgrund der Reduktion des Drucks im Kolbenraum auf ca. 0,15 bar, entsteht eine starke Sogleistung, so dass sich das zur Feinabdichtung eingespritzte Öl mit dem entspannten Wasserdampf vermischt und mit diesem ausgestoßen wird.
Dem Dampfmotor ist im Allgemeinen ein Kondensator nachgeschaltet, welcher den Wasserdampf kondensiert und einer Zirkulationspumpe, insbesondere einer Kolbenpumpe, zuführt, welche das kondensierte Wasser, in dem wie vorher beschreiben ein großer Anteil an Öl enthalten sein kann, einem Speisewassertank zuführt, um das kondensierte Wasser für einen Dampferzeuger für die Erzeugung des benötigten Heißdampfs bzw. Frischdampfs für den Betrieb des Dampfmotors bereitzustellen. Da das in dem kondensierten Wasser enthaltene Öl jedoch zu einer Degeneration des Wassers und aufgrund der hohen Temperatur im Dampferzeuger, insbesondere des erzeugten Heißdampfs, zu unerwünschten Ablagerungen führen kann, ist es notwendig, das Öl mittels eines Ölabscheiders vom kondensierten Wasser zu trennen. Deswegen wird in der Regel zischen Kondensator und Speisewassertank ein Ölabscheider bzw. eine Vorrichtung zum Trennen von Öl und Wasser vorgesehen. Dies ist auch notwendig, um die großen Mengen an Öl, welche in dem kondensierten Wasserdampf enthalten sind, wieder zurückzugewinnen und diese wieder dem Dampfmotor zuführen zu können.
Herkömmlich werden hierzu Zentrifugalabscheider verwendet, welche jedoch aufgrund des großen Temperaturbereichs der KWK-Anlage, insbesondere des Öls, und der damit verbundenen schwankenden Viskosität des Öls sowie dem schwankenden Anteil an Öl in dem Wasser keine zufriedenstellende Trenn- bzw. Abscheidungsleistung über den gesamten Betriebsbereich der KWK-Anlage bereitstellen. Dies kann beispielsweise zu Lagerschäden führen, wenn aufgrund des hohen Wasseranteils im Öl ein notwendiger Öldruck nicht erreicht werden kann.
Gegenstand der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs, ein Verfahren zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs sowie eine die genannte Vorrichtung zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs aufweisende Kraft-Wärme-Kopplungsanlage zu schaffen, die es ermöglichen, auf einfache und zuverlässige Weise ein Öl-Wasser-Gemisch zu beruhigen, d.h. Luft, die in dem Öl-Wasser-Gemisch gebunden ist freizusetzen und zu entfernen, sowie das Öl-Wasser-Gemisch strömungsmäßig zu beruhigen, damit ein Öl-Wasser-Gemisch (bzw. entgastes oder weitgehend luftfreies Öl-Wasser-Gemisch) ohne Turbulenzen einer möglichen Weiterbehandlung oder Verwendung zur Verfügung gestellt werden kann. Hierbei soll die Beruhigung des Öl-Wasser-Gemisch äußerst energiesparend erfolgen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs nach Anspruch 1, ein Verfahren zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs nach Anspruch 10, ein System zum Trennen von Öl und Wasser nach Anspruch 14 sowie eine das System zum Trennen von Öl und Wasser aufweisende Kraft-Wärme-Kopplungsanlage nach Anspruch 17. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben, wobei der Gegenstand der die Vorrichtung zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs betreffenden Ansprüche im Rahmen des Verfahrens zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs, dem System zum Trennen von Öl und Wasser sowie der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage zum Einsatz kommen kann und umgekehrt.
Hierbei ist einer der Grundgedanken der vorliegenden Offenbarung, dass ein Öl-Wasser-Gemisch mittels zwei separaten Aufnahmevolumen beruhigt und von möglichen Turbulenzen befreit wird, hierzu sind die beiden Aufnahmevolumen über eine Verbindungseinrichtung, z.B. eine Öffnung oder ein Rohr, miteinander verbunden, insbesondere hydraulisch miteinander verbunden, wobei die Verbindungseinrichtung so zwischen den beiden Aufnahmevolumen angeordnet ist, dass bei einem maximalen Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs in einem zweiten Aufnahmevolumen der beiden Aufnahmevolumen, in welches das Öl-Wasser-Gemisch aus einem ersten Aufnahmevolumen der beiden Aufnahmevolumen über die Verbindungseinrichtung einströmt, freiliegt. Mit anderen Worten ist die Verbindungseinrichtung über dem maximalen Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs im zweiten Aufnahmevolumen angeordnet.
Auf diese Weise wird es ermöglicht, die beiden Aufnahmevolumen hydraulisch voneinander zu trennen, womit eine Übertragung von Turbulenzen aus dem ersten Aufnahmevolumen in das zweite Aufnahmevolumen unterbunden wird, sowie sichergestellt wird, dass das Öl-Wasser-Gemisch, das aus dem ersten Aufnahmevolumen in das zweite Aufnahmevolumen geleitet wird, nicht direkt in das in dem zweiten Aufnahmevolumen bereits vorhandene Öl-Wasser-Gemisch eingeleitet wird, sondern von oben freifallend auf eine Öl-Wasseroberfläche des Öl-Wasser-Gemischs geleitet (bzw. zugeführt) wird, womit ferner eine Entgasung des Öl-Wasser-Gemischs durch das Auftreffen an der Öl-Wasseroberfläche erfolgt.
Gemäß einem Aspekt weist eine Vorrichtung zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs, insbesondere zum Beruhigen von entspanntem und kondensiertem Wasserdampf eines Dampfmotors, auf: zumindest zwei voneinander getrennte Aufnahmevolumen (bzw. Aufnahmebereiche), welche dazu eingerichtet sind, ein Öl-Wasser-Gemisch aufzunehmen, einen Einlass, zum Einleiten eines Öl-Wasser-Gemischs in ein erstes Aufnahmevolumen der beiden Aufnahmevolumen, eine Verbindungseinrichtung, welche das erste Aufnahmevolumen mit einem zweiten Aufnahmevolumen von den Aufnahmevolumen verbindet, und einen Auslass, zum Auslassen des Öl-Wasser-Gemischs aus dem zweiten Aufnahmevolumen, wobei die Verbindungseinrichtung in einem unteren Bereich des ersten Aufnahmevolumens angeordnet ist und die Verbindungseinrichtung so im zweiten Aufnahmevolumen angeordnet ist, dass bei einem maximalen Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs im zweiten Aufnahmevolumen die Verbindungseinrichtung freiliegt.
Wie oben bereits geschildert ist es auf diese Weise möglich, die beiden Aufnahmevolumen hydraulisch voneinander zu trennen und somit die Übertragung von in dem ersten Aufnahmevolumen vorhandenen Turbulenzen auf das zweite Aufnahmevolumen zu unterbinden. Hierbei wird im Sinne der vorliegenden Offenbarung unter dem Begriff „hydraulische Trennung“ verstanden, dass kein durchgehender (bzw. kontinuierlicher) Fluidstrom vorhanden ist. Dadurch kann vermieden werden, dass sich entlang des Fluidstroms Turbulenzen (bzw. Stoßwellen) ausbreiten oder fortpflanzen. Ferner kann dadurch auf einfache und energiesparende Weise eine Entgasung des Öl-Wasser-Gemischs durchgeführt werden. Des Weiteren wird die Fließstrecke des Fluidstroms dadurch verlängert, was dem Öl-Wasser-Gemisch zusätzlich Zeit zur Beruhigung verschafft.
Hierbei ist im Sinne der vorliegenden Offenbarung unter „Entgasen“ zu verstehen, dass das Öl-Wasser-Gemisch von in dem Gemisch gebundener Luft befreit bzw. der Anteil an gebundener Luft reduziert wird.
Des Weiteren ist im Sinne der vorliegenden Offenbarung unter „Beruhigen“ zu verstehen, dass Turbulenzen oder Schwingungen, die in dem Öl-Wasser-Gemisch vorhanden sind, reduziert bzw. eliminiert werden.
Ferner ist es bevorzugt, dass ein Boden des ersten Aufnahmevolumens höher angeordnet ist als ein Boden des zweiten Aufnahmevolumens, wobei bevorzugt der Boden des ersten Aufnahmevolumens soweit oberhalb des Bodens des zweiten Aufnahmevolumens angeordnet ist, dass das erste Aufnahmevolumen in etwa in einen Bereich des zweiten Aufnahmevolumens passt, welcher unterhalb des Bodens des ersten Aufnahmevolumens liegt.
Dadurch kann gewährleistet werden, dass das in dem ersten Aufnahmevolumen aufgenommene Öl-Wasser-Gemisch vollständig in das zweite Aufnahmevolumen abfließen kann, insbesondere aufgrund des Lagepotenzials abfließen kann, wodurch der Einsatz von elektrischen Pumpen, insbesondere Zirkulationspumpen, vermieden werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung ein Steigrohr auf, welches in dem ersten Aufnahmevolumen in etwa vertikal vorgesehen ist und welches bevorzugt direkt mit dem Einlass verbunden ist, wobei das Steigrohr bevorzugt mittig in dem ersten Aufnahmevolumen vorgesehen ist. Hierbei ist es ferner bevorzugt, dass ein Auslass des Steigrohrs oberhalb einer Öl-Wasseroberfläche des Öl-Wasser-Gemischs angeordnet ist.
Auf diese Weise wird das in das erste Aufnahmevolumen eingeleitete Öl-Wasser-Gemisch gegen die Schwerkraft in das erste Aufnahmevolumen eingeleitet und ein direktes einleiten des Öl-Wasser-Gemischs in das bereits in dem ersten Aufnahmevolumen vorhandene Öl-Wasser-Gemisch verhindert, wodurch eine Übertragung von Turbulenzen oder Schwingungen, welche in dem eingeleiteten Öl-Wasser-Gemisch vorhanden sind, auf das in dem ersten Aufnahmevolumen vorhandene Öl-Wasser-Gemisch vermieden werden kann. Ferner wird dadurch gewährleistet, dass das in das erste Aufnahmevolumen eingeleitete Öl-Wasser-Gemisch freifallend oder entlang einer Außenseite des Steigrohrs zu einer Öl-Wasseroberfläche des Öl-Wasser-Gemischs zugeführt wird, wodurch eine erste Entgasung des Öl-Wasser-Gemischs sowie eine Beruhigung des Öl-Wasser-Gemischs erfolgt.
Hierbei besteht ferner die Möglichkeit, dass der Einlass mit dem Steigrohr außerhalb, insbesondere unterhalb, des ersten Aufnahmevolumens verbunden ist.
Folglich ist es möglich innerhalb des ersten Aufnahmevolumens unnötige Rohrleitungen zu vermeiden, welche einen zusätzlichen Reinigungsaufwand verursachen würden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung zumindest ein Gehäuse auf, in dem die beiden Aufnahmevolumen untergebracht sind, wobei es bevorzugt ist, zwei separate Gehäuse für die beiden Aufnahmevolumen vorzusehen. In dem Fall, dass zwei separate Gehäuse vorgesehen werden, besteht die Möglichkeit, die Anordnung der einzelnen Gehäuse flexibel an gegebene Platzbedingungen anzupassen.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Verbindungseinrichtung eine Verbindungsöffnung oder ein Verbindungsrohr ist.
In dem Fall, dass die beiden Aufnahmevolumen in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind, ist es möglich die Verbindungseinrichtung anhand einer einfachen Verbindungsöffnung, welche in einer Trennwand zwischen den beiden Aufnahmevolumen vorgesehen ist, auszubilden. Andererseits, wenn die beiden Aufnahmevolumen in separaten Gehäusen vorgesehen sind, ist es notwendig, die Verbindungseinrichtung anhand eines Verbindungsrohrs zu realisieren.
Ferner ist es vorteilhaft, dass eine Drosseleinrichtung vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, einen Durchfluss des Öl-Wasser-Gemischs durch die Verbindungseinrichtung zu steuern.
Mittels der Drosseleinrichtung, welche als ein Sperrventil, insbesondere ein hydraulisches Sperrventil, ausgebildet sein kann, ist es auf einfache und zuverlässige Weise möglich den Durchfluss des Öl-Wasser-Gemischs, der durch die Verbindungseinrichtung hindurchströmt, zu steuern (bzw. zu regulieren).
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass eine Steuereinrichtung zum Steuern des Durchflusses des Öl-Wasser-Gemischs durch die Verbindungseinrichtung vorgesehen ist, wobei die Steuereinrichtung so eingerichtet ist, dass sie den Durchfluss entsprechend einem Soll-Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs im zweiten Aufnahmevolumen steuert.
Anhand der Steuereinrichtung und der Drosseleinrichtung ist es somit möglich, den Durchfluss an Öl-Wasser-Gemisch durch die Verbindungseinrichtung so zu steuern, dass ein Soll-Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs im zweiten Aufnahmevolumen erreicht oder gehalten werden kann.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass das Gehäuse aus rostfreiem Stahl, insbesondere Edelstahl, gefertigt ist und zumindest in einem Bereich, welcher dazu eingerichtet ist, das Öl-Wasser-Gemisch aufzunehmen, fluiddicht ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zumindest in dem zweiten Aufnahmevolumen ein Füllstandsensor vorgesehen, wobei bevorzugt in beiden Aufnahmevolumen ein Füllstandsensor vorgesehen ist.
Anhand des beschriebenen Füllstandsensors ist es möglich, einen aktuellen Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs in dem zweiten Aufnahmevolumen zu erfassen und entsprechend den Durchfluss durch die Verbindungseinrichtung zu steuern, damit der gewünschte Soll-Füllstand erreicht oder gehalten werden kann.
Ferner betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs, insbesondere zum Beruhigen von entspanntem und kondensiertem Wasserdampf eines Dampfmotors, wobei bevorzugt die oben beschriebene Vorrichtung zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs verwendet wird, aufweisend die Schritte:

- Einleiten eines Öl-Wasser-Gemischs in ein erstes Aufnahmevolumen,
- Weiterleiten des Öl-Wasser-Gemischs aus dem ersten Aufnahmevolumen mittels einer Verbindungseinrichtung in ein zweites Aufnahmevolumen, und
- Auslassen des Öl-Wasser-Gemischs aus dem zweiten Aufnahmevolumen, wobei

Anhand des beschriebenen Verfahrens ist es möglich, die beiden Aufnahmevolumen hydraulisch voneinander zu trennen und somit die Übertragung von in dem ersten Aufnahmevolumen vorhandenen Turbulenzen oder Schwingungen auf das zweite Aufnahmevolumen zu unterbinden. Ferner kann dadurch auf einfache und energiesparende Weise eine Entgasung des Öl-Wasser-Gemischs durchgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Öl-Wasser-Gemisch derart in das erste Aufnahmevolumen eingeleitet, dass das eingeleitete Öl-Wasser-Gemisch oberhalb einer Öl-Wasseroberfläche des in dem ersten Aufnahmevolumen bereits vorhandenen Öl-Wasser-Gemischs eingeleitet wird, insbesondere auf die Öl-Wasseroberfläche freifallend geleitet (bzw. zugeführt) wird.
Auf diese Weise ist es ferner möglich, das in dem ersten Aufnahmevolumen bereits vorhandene Öl-Wasser-Gemisch hydraulisch von dem in das zweite Aufnahmevolumen eingeleitete Öl-Wasser-Gemisch zu trennen. Hierbei wird im Sinne der vorliegenden Offenbarung unter dem Begriff „hydraulische Trennung“ verstanden, dass kein durchgehender (bzw. kontinuierlicher) Fluidstrom vorhanden ist. Dadurch kann vermieden werden, dass sich entlang des Fluidstroms Turbulenzen (bzw. Stoßwellen) ausbreiten oder fortpflanzen.
Des Weiteren kann durch das freifallende Auftreffen des in das zweite Aufnahmevolumen eingeleiteten Öl-Wasser-Gemischs auf die Öl-Wasseroberfläche des bereits in dem zweiten Aufnahmevolumen vorhandenen Öl-Wasser-Gemischs eine Entgasung des Öl-Wasser-Gemischs erzielt werden.
Ferner ist es bevorzugt, dass ein Durchfluss von dem ersten Aufnahmevolumen über die Verbindungseinrichtung in das zweite Aufnahmevolumen so gesteuert wird, dass ein Soll-Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs im zweiten Aufnahmevolumen erreicht oder gehalten wird.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn ein Soll-Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs im zweiten Aufnahmevolumen basierend auf einer gewünschten Durchflussmenge an einem Auslass des zweiten Aufnahmevolumens eingestellt wird.
Auf diese Weise ist es möglich, anhand des Durchflusses durch die Verbindungseinrichtung den Soll-Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs im zweiten Aufnahmevolumen und somit den gewünschten Durchfluss am Auslass des zweiten Aufnahmevolumens zu steuern. Somit kann auf einfache und zuverlässige Weise die Durchflussmenge an aus dem zweiten Aufnahmevolumen ausgelassenem Öl-Wasser-Gemisch gesteuert werden.
Das beschriebene Verfahren weist die in Bezug auf die Vorrichtung zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs bereits geschilderten Vorteile auf. Einzelmerkmale der Vorrichtung zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs bzw. die entsprechenden Verfahrensschritte können im Rahmen des Verfahrens zum Einsatz kommen.
Ferner betrifft die vorliegende Offenbarung ein System zum Trennen von Öl und Wasser, insbesondere zum Trennen oder Abscheiden von in entspanntem und kondensiertem Wasserdampf eines Dampfmotors enthaltenem Öl, aufweisend: eine Vorrichtung zum Trennen von Öl und Wasser, die oben beschriebene Vorrichtung zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs und eine Steuereinrichtung (bzw. zentrale Steuereinrichtung), wobei die Vorrichtung zum Trennen von Öl und Wasser und die Vorrichtung zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs über eine Fluidleitung miteinander verbunden sind und die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, einen Soll-Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs im zweiten Aufnahmevolumen so zu steuern (bzw. zu bestimmen), dass eine Öloberfläche des Öl-Wasser-Gemischs in einem Gehäuse der Vorrichtung stets oberhalb einer Absaugeinrichtung, insbesondere einer Trichteroberkante eines Trichters, zum Absaugen des getrennten (bzw. abgeschiedenen) Öls liegt.
Auf diese Weise wird ein System geschaffen, welches es einerseits ermöglicht, dass einer Vorrichtung zum Trennen von Öl und Wasser ein Öl-Wasser-Gemisch zugeführt wird, welches optimale Eigenschaften für die Trennung von Öl und Wasser aufweist, nämlich äußerst wenig Turbulenzen oder Schwingungen aufweist sowie weitgehend luftfrei ist. Ferner kann durch das System auf einfache Weise sichergestellt werden, dass die Öloberfläche des Öl-Wasser-Gemischs in dem Gehäuse der Vorrichtung zum Trennen von Öl und Wasser stets oberhalb der Absaugeinrichtung (Trichteroberkante des Trichters) zum Absaugen des getrennten Öls liegt, womit verhindert werden kann, dass durch die Absaugeinrichtung Luft angesaugt wird.
Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn die Steuereinrichtung (bzw. zentrale Steuereinrichtung) dazu eingerichtet ist, den Soll-Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs im zweiten Aufnahmevolumen auf Basis wenigstens eines der folgenden Parameter zu steuern:

- Position der Öloberfläche des Öl-Wasser-Gemischs in dem Gehäuse der Vorrichtung zum Trennen von Öl und Wasser,
- Position einer Grenzschicht zwischen Öl und dem Öl-Wasser-Gemisch in dem Gehäuse,
- Menge an aus dem Gehäuse ausströmendem Fluid, insbesondere aus einem Öl-Auslass ausströmendem Öl sowie aus einem Wasser-Auslass ausströmendem Wasser,
- Menge an in dem ersten Aufnahmevolumen vorhandenem Öl-Wasser-Gemisch.

Anhand der beschriebenen Steuereinrichtung ist es möglich, die Effizienz des Systems, insbesondere der Vorrichtung zum Trennen von Öl und Wasser zu optimieren, insbesondere den Trennungsaufwand von Öl und Wasser zu minimieren. Darunter ist zu verstehen, dass der Vorrichtung zum Trennen von Öl und Wasser einerseits nur so viel an Öl-Wasser-Gemisch zugeführt wird, dass nachgeschaltete Baugruppen, wie beispielsweise einem Dampferzeuger, mit einer ausreichenden Menge an getrenntem Wasser versorgt werden können, und andererseits die Vorrichtung zum Trennen von Öl und Wasser mit einer ausreichenden Menge an Öl-Wasser-Gemisch versorgt wird, dass eine einwandfreier Funktion der Vorrichtung gewährleistet wird.
Ferner ist es vorteilhaft, dass wenn durch die Steuereinrichtung erkannt wird, dass die Menge an in dem ersten Aufnahmevolumen vorhandenem Öl-Wasser-Gemisch einen unteren Grenzwert erreicht, dem Öl-Wasser-Gemisch externes (bzw. frisches) Wasser zugemischt wird, insbesondere im ersten Aufnahmevolumen zugemischt wird. Hierzu weist die Vorrichtung zum Beruhigen von einem Öl-Wasser-Gemisch einen zusätzlichen Füllstandsensor in dem ersten Aufnahmevolumen auf, welcher den Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs im ersten Aufnahmevolumen in Bezug auf den unteren Grenzwert überwacht. Erfasst nun die Steuereinrichtung anhand des unteren Füllstandsensors dass der Füllstand den unteren Grenzwert erreicht hat, kann über eine Zulaufleitung dem ersten Aufnahmevolumen externes (bzw. frisches) Wasser zugeführt werden und somit ein weiteres Absinken des Füllstands im ersten Aufnahmevolumen verhindert werden.
Auf diese Weise kann vermieden werden, dass keine ausreichende Menge an Öl-Wasser-Gemisch der Vorrichtung zum Trennen von Öl und Wasser zugeführt werden kann, wodurch ferner verhindert werden kann, dass die Öl-Oberfläche des Öl-Wasser-Gemischs in dem Gehäuse der Vorrichtung zum Trennen von Öl und Wasser unter die Absaugeinrichtung (die Trichteroberkante des Trichters) sinkt.
Das beschriebene System weist die in Bezug auf die Vorrichtung zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs bereits geschilderten Vorteile auf. Einzelmerkmale der Vorrichtung zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs können auch im Rahmen des Systems zum Einsatz kommen.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Offenbarung eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage, aufweisend: einen Dampferzeuger, einen mit einem Generator gekoppelten Dampfmotor, einen Kondensator zum Kondensieren von aus dem Dampfmotor ausgestoßenem, entspanntem Wasserdampf und das oben beschriebene System zum Trennen von Öl und Wasser.
Die beschriebene Kraft-Wärme-Kopplungsanlage weist die in Bezug auf die Vorrichtung zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs sowie das System zum Trennen von Öl und Wasser bereits geschilderten Vorteile auf. Einzelmerkmale der Vorrichtung zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs sowie des Systems zum Trennen von Öl und Wasser können auch im Rahmen der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage zum Einsatz kommen.
Figurenliste

1 zeigt ein schematisches Diagramm einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage,
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs gemäß einer Ausführungsform, und
3 zeigt eine schematische Ansicht eines Systems zum Trennen von Öl und Wasser.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachfolgend werden anhand der beigefügten Figuren bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Weitere in diesem Zusammenhang genannte Modifikationen bestimmter Merkmale können jeweils einzeln miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen auszubilden.
Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche oder entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt ein schematisches Diagramm einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage (KWK-Anlagen). Die gezeigte KWK-Anlage 100 besteht aus einem Dampferzeuger 110, welcher über ein Ventil 180 mit einem Einlass eines Dampfmotors 120 verbunden ist, welcher einen Generator 130 zur Erzeugung von Strom antreibt. Wie oben bereits erläutert, ist es zur Feinabdichtung des Dampfmotors 120 notwendig, diesen mit einer großen Menge an Öl zu versorgen, welches sich während des Betriebs des Dampfmotors 120 jedoch mit dem entspannten Wasserdampf vermischt und mit diesem ausgestoßen wird. Aus diesem Grund weist der vom Dampfmotor 120 ausgestoßene entspannte Wasserdampf eine relativ große Menge an Öl auf.
Dem Dampfmotor 120 ist ein Kondensator 150 zur Kondensation des entspannten Wasserdampfs, welcher einen Druck von ca. 0,15 bar und eine Temperatur von ca. 55°C aufweist, wenn dieser den Dampfmotor 120 verlässt, nachgeschalten.
Der kondensierte Wasserdampf, welcher weiterhin einen großen Anteil an Öl enthält, wird über eine Wassersäule 190, welche den Druck des kondensierten Wasserdampfs auf ca. 0,25 bar erhöht, einer Zirkulationspumpe 170, insbesondere Kolbenpumpe, zugeführt bzw. von dieser angesaugt. Die Zirkulationspumpe erhöht den Druck des kondensierten Wasserdampfs bzw. des nun vorliegenden Öl-Wassers-Gemischs auf ca. 1,50 bar und fördert das Öl-Wasser-Gemisch zu einer Vorrichtung 140 zum Trennen von Öl und Wasser, welcher der nachfolgend beschriebenen Vorrichtung 1 zum Trennen von Öl und Wasser entspricht.
Wie der 1 ferner entnommen werden kann, wird das getrennte bzw. abgeschiedene Öl zurück zu einem Kurbelwellenraum des Dampfmotors oder einem Catch-Tank geleitet oder zur Feinabdichtung in den Dampfmotor eingespritzt und das gereinigte Wasser an einen Speisewassertank 160 geleitet, welcher das aufbereitete bzw. gereinigte Wasser dem Dampferzeuger 110 erneut zur Dampferzeugung zur Verfügung stellt, womit der Kreislauf geschlossen ist.
2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung 1 zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs gemäß einer Ausführungsform. Wie der 2 entnommen werden kann, weist die Vorrichtung zwei voneinander getrennte Aufnahmevolumen 10, 20 auf, welche dazu eingerichtet sind, jeweils ein Öl-Wasser-Gemisch aufzunehmen. In der gezeigten Ausführungsform sind die beiden Aufnahmevolumen 10, 20 in einem gemeinsamen Gehäuse 30 aufgenommen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, für beide Aufnahmevolumen 10, 20 jeweils ein separates Gehäuse (bzw. Behältnis) vorzusehen.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist ein Boden 11 des ersten Aufnahmevolumens 10 höher angeordnet ist wie ein Boden 21 des zweiten Aufnahmevolumens 20, wobei wie dargestellt der Boden 11 des ersten Aufnahmevolumens 10 soweit oberhalb des Bodens des zweiten Aufnahmevolumens 20 angeordnet ist, dass das erste Aufnahmevolumen 10 in etwa in einen Bereich des zweiten Aufnahmevolumens 20 passt, welcher unterhalb des Bodens 11 des ersten Aufnahmevolumens 10 liegt.
Ferner ist die Vorrichtung 1 (bzw. das Gehäuse 30) mit einem Einlass 31, zum Einleiten eines Öl-Wasser-Gemischs in ein erstes Aufnahmevolumen 10 der beiden Aufnahmevolumen 10, 20 versehen.
Eine Verbindungseinrichtung 40 verbindet das erste Aufnahmevolumen 10 mit einem zweiten Aufnahmevolumen 20. In der dargestellten Ausführungsform ist die Verbindungseinrichtung 40 als eine Verbindungsöffnung ausgebildet, welche in einer Trennwand 35, welche die beiden Aufnahmevolumen 10, 20 voneinander trennt, vorgesehen ist.
Des Weiteren weist die gezeigte Vorrichtung 1 eine Drosseleinrichtung 50 auf, welche dazu eingerichtet ist, einen Durchfluss des Öl-Wasser-Gemischs durch die Verbindungseinrichtung 40 zu steuern. Die Drosseleinrichtung 50 kann beispielsweise als Sperrventil, insbesondere hydraulisches Sperrventil, ausgebildet sein.
Wie ferner in 2 gezeigt ist, weist die Vorrichtung 1 eine Steuereinrichtung 60 zum Steuern des Durchflusses des Öl-Wasser-Gemischs durch die Verbindungseinrichtung 40 auf, mit anderen Worten, zum Steuern der Drosseleinrichtung 50. Des Weiteren weist die gezeigte Vorrichtung 1 einen Füllstandsensor 70 auf, welcher an der Außenwand des Gehäuses 30 so angeordnet ist, dass ein Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs im zweiten Aufnahmevolumen 20 erfasst werden kann. Es besteht auch die Möglichkeit, einen weiteren Füllstandsensor zur Erfassung des Füllstands des Öl-Wasser-Gemischs im ersten Aufnahmevolumen 10.
Wie der Relativposition zwischen Füllstandsensor 70 und Verbindungseinrichtung 40 in 2 entnommen werden kann, ist die Verbindungseinrichtung 40 in einem unteren Bereich des ersten Aufnahmevolumens 10, bevorzugt an einem äußerst tiefen Punkt in dem ersten Aufnahmevolumen 10, und oberhalb eines maximalen Füllstands des Öl-Wasser-Gemischs in dem zweiten Aufnahmevolumen 200 angeordnet. Mit anderen Worten, der maximale Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs in dem zweiten Aufnahmevolumen 20 wird so gesteuert (bzw. ist so bestimmt), dass die Verbindungseinrichtung 40 oberhalb des maximalen Füllstands liegt, d.h. die Verbindungseinrichtung 40 freiliegt.
Des Weiteren ist ein Auslass 33 zum Auslassen des Öl-Wasser-Gemischs aus dem zweiten Aufnahmevolumen, vorgesehen. In der gezeigten Ausführungsform ist der Auslass 33 in Form eines Rohstutzens, der in einem unteren Bereich des zweiten Aufnahmevolumens 20 in einer Außenwand des Gehäuses 30 vorgesehen ist, ausgebildet.
Die Vorrichtung 1 weist ein Steigrohr 32 (siehe 2) auf, welches in dem ersten Aufnahmevolumen 10 vertikal vorgesehen ist und welches direkt mit dem Einlass 31 verbunden ist. Ferner ist das Steigrohr 32 mittig in dem ersten Aufnahmevolumen 10 vorgesehen und erstreckt sich bevorzugt durch den Boden 11 des ersten Aufnahmevolumens 10. In der gezeigten Ausführungsform ist der Einlass 31 mit dem Steigrohr 32 außerhalb und insbesondere unterhalb des ersten Aufnahmevolumens 10 verbunden. Alternativ wäre es auch denkbar, dass kein Steigrohr 32 in dem ersten Aufnahmevolumen 10 vorgesehen ist, sondern der Einlass 31 oberhalb des ersten Aufnahmevolumens 10 angeordnet ist und über eine Art Brausekopf das Öl-Wasser-Gemisch in das erste Aufnahmevolumen 10 einleitet.
Ferner zeigt 3 eine schematische Ansicht eines Systems 200 zum Trennen von Öl und Wasser gemäß einer Ausführungsform. Das System weist eine Vorrichtung 140 zum Trennen von Öl und Wasser, die oben beschriebene Vorrichtung 1 zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs und eine Steuereinrichtung (bzw. zentrale Steuereinrichtung) 210 auf. Wie der 3 entnommen werden kann, ist der Auslass 33 der Vorrichtung 1 zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs über eine Fluidleitung 34 mit einem Einlass 141 der Vorrichtung 140 zum Trennen von Öl und Wasser verbunden, wobei die Vorrichtung 1 zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs der Vorrichtung 140 zum Trennen von Öl und Wasser vorgeschaltet ist, d.h. in einer Strömungsrichtung des Öl-Wasser-Gemischs (bzw. Behandlungsrichtung) stromaufwärts angeordnet ist.
Wie 3 ferner zeigt, ist die Vorrichtung 1 zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs höher, d.h. in 3 weiter oben dargestellt, angeordnet als die Vorrichtung 140 zum Trennen von Öl und Wasser. Die Vorrichtung 140 weist ferner einen Wasser-Auslass 142 und einen Öl-Auslass 143 auf, wobei der Öl-Auslass innerhalb eines Gehäuses 144 der Vorrichtung 140 mit einem Trichter 143a versehen ist, dessen Trichteroberkante (und somit auch dessen Einlass) nach oben gerichtet ist.
Nachfolgend wird der Betrieb des Systems zum Trennen von Öl und Wasser, welches auch eine Beruhigung und Entgasung eines Öl-Wasser-Gemischs, welches in Öl und Wasser getrennt werden soll, umfasst, beschrieben. Damit die Vorrichtung 140 zum Trennen von Öl und Wasser einwandfrei arbeiten kann ist es notwendig, dass das der Vorrichtung 140 über den Einlass 141 zugeführte Öl-Wasser-Gemisch weitgehend luftfrei (bzw. blasenfrei) ist sowie keine Turbulenzen aufweist. Um diese Anforderung zu gewährleisten ist der Vorrichtung 140 zum Trennen von Öl und Wasser die beschriebene Vorrichtung 1 zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs vorgeschaltet.
Entsprechend wird das Öl-Wasser-Gemisch, welches durch die Vorrichtung 140 in Öl und Wasser getrennt werden soll, jedoch noch Luft beinhaltet, über den Einlass 31 der Vorrichtung 1 zugeführt. Über den Einlass 31 gelangt das Öl-Wasser-Gemisch in das Steigrohr 32, wodurch dieses in das erste Aufnahmevolumen 10 geleitet wird. Da ein Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs in dem ersten Aufnahmevolumen so gesteuert wird, dass eine Oberfläche des Öl-Wasser-Gemischs immer unterhalb eines Auslasses des Steigrohrs 32 liegt, fließt das eingeleitete Öl-Wasser-Gemisch von dem Auslass des Steigrohrs 32 nach unten in das Aufnahmevolumen 10, wobei es freifallend auf eine Öl-Wasseroberfläche des bereits in dem Aufnahmevolumen 10 vorhandenen Öl-Wasser-Gemischs treffen kann, wodurch eine erste Entgasung des Öl-Wasser-Gemischs erfolgt.
Das in dem Aufnahmevolumen 10 gesammelte Öl-Wasser-Gemisch wird dann über die Verbindungseinrichtung 40, insbesondere die Verbindungsöffnung, in das etwas tiefer angeordnete, zweite Aufnahmevolumen 20 geleitet, wobei der Durchfluss des Öl-Wasser-Gemischs in das zweite Aufnahmevolumen 20 über die Drosselvorrichtung 50 steuerbar ist. Da wie oben beschrieben, der Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs in dem zweiten Aufnahmevolumen 20 so gesteuert wird, dass die Verbindungeinrichtung 40 immer oberhalb der Öl-Wasseroberfläche des Öl-Wasser-Gemischs im zweiten Aufnahmevolumen 20 liegt, ist sichergestellt, dass ebenfalls das in das zweite Aufnahmevolumen 20 eingeleitete Öl-Wasser-Gemisch freifallend auf die Öl-Wasseroberfläche auftrifft, wodurch eine weitere, zweite Entgasung des Öl-Wasser-Gemischs erfolgt.
Ferner erfolgt dadurch eine Entkopplung (hydraulische Trennung) der beiden Aufnahmevolumen 10, 20, wodurch Turbulenzen, welche in dem ersten Aufnahmevolumen 10 vorhanden sind, nicht in das zweite Aufnahmevolumen 20 übertragen werden können, womit eine Beruhigung des Öl-Wasser-Gemischs erzielt werden kann.
Das entgaste sowie beruhigte Öl-Wasser-Gemisch wird über den Auslass 33 sowie die Fluidleitung 34 der Vorrichtung 140 zugeführt.
In der Vorrichtung 140 entsteht unterstützt durch die Rohrführung des gekrümmt ausgebildeten Einlasses 141 eine Aufwärtsströmung, welche sich entlang einer Strömungsrichtung vom Einlass 141 in Richtung des Öl-Auslasses 143 bewegt. Aufgrund der Schwerkraft trennt sich nun das schwerere Wasser vom leichteren Öl. Hierbei beginnt das schwerere Wasser auf dem Weg zum Öl-Auslass 143 sich von dem nach oben strömenden Öl-Wasser-Gemisch zu trennen und nach unten zu sinken. Auf diese Weise erfolgt kontinuierlich eine Trennung des Öl-Wasser-Gemischs in seine Anteile und am Ende erreicht lediglich Öl die Trichteroberkante (bzw. den Einlass) des Trichters 143a (Absaugeinrichtung). Andererseits erreicht lediglich das nach unten sinkende schwerere Wasser den Wasser-Auslass 142.
Um nun sicherzustellen, dass eine Öloberfläche des in dem Gehäuse 144 aufgenommenen Öl-Wasser-Gemischs immer oberhalb der Trichteroberkante des Trichters 143a liegt, und hierbei ferner sicherzustellen, dass eine Grenzschicht G zwischen Öl und Öl-Wasser-Gemisch unterhalb der Trichteroberkante liegt, womit sichergestellt wird, dass lediglich reines Öl den Trichter 143 erreicht, ist es notwendig, anhand der Steuereinrichtung 210 die Menge an in das Gehäuse 144 einströmendem Fluid (Öl-Wasser-Gemisch) und aus dem Gehäuse 144 ausströmendem Fluid (Öl + Wasser) zu steuern.
Hierzu ist in dem Gehäuse 144 ein Sensor vorgesehen, welcher die Grenzschicht G zwischen Öl und Öl-Wasser-Gemisch detektiert, und basierend auf dem Sensorergebnisses eine Steuerung des Zuführens von Öl-Wasser-Gemisch oder des Ablassens von Wasser durchführt. D.h., wird seitens des Sensors erkannt, dass eine Tendenz besteht, dass die Öloberfläche O des Öl-Wasser-Gemischs im Gehäuse 144 sich in Richtung unterhalb der Trichteroberkante bewegt, wird in einem ersten Schritt die Menge an durch den Wasser-Auslass 142 ausgelassenem Wasser reduziert. Kann jedoch die Menge an ausgelassenem Wasser nicht weiter reduziert werden, da seitens nachgeschalteter Baugruppen, wie beispielsweise dem Dampferzeuger 110, mehr Wasser benötigt wird, wird der Durchfluss durch die Verbindungseinrichtung 40 in der Vorrichtung 1 erhöht, wodurch dem Einlass 141 der Vorrichtung 140 mehr Öl-Wasser-Gemisch zugeführt wird und somit der sinkenden Öloberfläche des Öl-Wasser-Gemischs in dem Gehäuse 144 entgegengewirkt wird.
Wird hierbei seitens der Steuereinrichtung 210 erkannt, dass ein Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs im ersten Aufnahmevolumen 10 der Vorrichtung 1 einen unteren Grenzwert erreicht, wird dem Öl-Wasser-Gemisch in dem ersten Aufnahmevolumen 10 externes (bzw. frisches) Wasser zugemischt, wodurch der Füllstand im ersten Aufnahmevolumen 10 erhöht wird und somit der nachgeschalteten Vorrichtung 140 zum Trennen von Öl und Wasser weiterhin ausreichend Öl-Wasser-Gemisch zugeführt werden kann.
Andererseits wenn seitens des Sensors erkannt wird, dass sich die Grenzschicht zwischen Öl und Öl-Wasser-Gemisch nach oben in Richtung Trichteroberkante bewegt, womit die Gefahr besteht, dass unerwünscht Wasser mit in den Öl-Auslass gesaugt wird, kann die Menge an durch den Wasser-Auslass 142 ausgelassenem Wasser erhöht werden oder die Menge an in das Gehäuse 144 eingeleitetem Öl-Wasser-Gemisch, reduziert werden, was insbesondere durch Reduzierung des Durchflusses an der Drosseleinrichtung 50 realisiert werden kann.
Aus der vorhergehenden Beschreibung erkennt der Fachmann, dass verschiedene Modifikationen und Variationen der Vorrichtung und des Verfahrens der Erfindung durchgeführt werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.
Ferner wurde die Erfindung in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben, die jedoch nur zum besseren Verständnis der Erfindung dienen sollen, und diese nicht einschränken sollen. Der Fachmann erkennt auch sofort, dass viele verschiedene Kombinationen der Elemente zur Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Deshalb wird der Umfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche gekennzeichnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2016/146159 A1 [0005]

Claims

Vorrichtung (1) zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs, insbesondere zum Beruhigen von entspanntem und kondensiertem Wasserdampf eines Dampfmotors, umfassend: zumindest zwei voneinander getrennte Aufnahmevolumen (10, 20), welche dazu eingerichtet sind, ein Öl-Wasser-Gemisch aufzunehmen, einen Einlass (31), zum Einleiten eines Öl-Wasser-Gemischs in ein erstes Aufnahmevolumen (10) der beiden Aufnahmevolumen (10, 20), eine Verbindungseinrichtung (40), welche das erste Aufnahmevolumen (10) mit einem zweiten Aufnahmevolumen (20) von den Aufnahmevolumen (10, 20) verbindet, und einen Auslass (33), zum Auslassen des Öl-Wasser-Gemischs aus dem zweiten Aufnahmevolumen (20), wobei die Verbindungseinrichtung (40) in einem unteren Bereich des ersten Aufnahmevolumens (10) angeordnet ist und die Verbindungseinrichtung (40) so im zweiten Aufnahmevolumen angeordnet ist, dass bei einem maximalen Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs im zweiten Aufnahmevolumen (20) die Verbindungseinrichtung (40) freiliegt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei der ein Boden (11) des ersten Aufnahmevolumens (10) höher angeordnet ist wie ein Boden (21) des zweiten Aufnahmevolumens (20), wobei bevorzugt der Boden (11) des ersten Aufnahmevolumens (10) soweit oberhalb des Bodens (21) des zweiten Aufnahmevolumens (20) angeordnet ist, dass das erste Aufnahmevolumen (10) in etwa in einen Bereich des zweiten Aufnahmevolumens (20) passt, welcher unterhalb des Bodens des ersten Aufnahmevolumens (10) liegt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Vorrichtung (1) ferner ein Steigrohr (32) aufweist, welches in dem ersten Aufnahmevolumen (10) in etwa vertikal vorgesehen ist und welches bevorzugt direkt mit dem Einlass (31) verbunden ist, wobei das Steigrohr (32) bevorzugt mittig in dem ersten Aufnahmevolumen (10) vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, bei der der Einlass (31) mit dem Steigrohr (32) außerhalb, insbesondere unterhalb, des ersten Aufnahmevolumens (10) verbunden ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Verbindungseinrichtung (40) eine Verbindungsöffnung oder ein Verbindungsrohr ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend zumindest ein Gehäuse (30), in dem die beiden Aufnahmevolumen (10, 20) untergebracht sind, wobei bevorzugt zwei separate Gehäuse für die beiden Aufnahmevolumen (10, 20) vorgesehen sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Drosseleinrichtung (50), welche dazu eingerichtet ist, einen Durchfluss des Öl-Wasser-Gemischs durch die Verbindungseinrichtung (40) zu steuern.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, ferner umfassend eine Steuereinrichtung (60) zum Steuern des Durchflusses des Öl-Wasser-Gemischs durch die Verbindungseinrichtung (40), wobei die Steuereinrichtung (60) so eingerichtet ist, dass sie den Durchfluss entsprechend einem Soll-Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs im zweiten Aufnahmevolumen (20) steuert.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest in dem zweiten Aufnahmevolumen (20) ein Füllstandsensor (70) vorgesehen ist, wobei bevorzugt in beiden Aufnahmevolumen (10, 20) ein Füllstandsensor (70) vorgesehen ist.
Verfahren zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs, insbesondere zum Beruhigen von entspanntem und kondensiertem Wasserdampf eines Dampfmotors, wobei bevorzugt die Vorrichtung (1) zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs nach einem der vorhergehenden Ansprüche verwendet wird, umfassend die Schritte: - Einleiten eines Öl-Wasser-Gemischs in ein erstes Aufnahmevolumen (10), - Weiterleiten des Öl-Wasser-Gemischs aus dem ersten Aufnahmevolumen (10) mittels einer Verbindungseinrichtung (40) in ein zweites Aufnahmevolumen (20), und - Auslassen des Öl-Wasser-Gemischs aus dem zweiten Aufnahmevolumen, wobei ein Füllstand des beruhigten Öl-Wasser-Gemischs im zweiten Aufnahmevolumen (20) so gesteuert wird, dass ein maximaler Füllstand des beruhigten Öl-Wasser-Gemischs nicht die Verbindungseinrichtung (40) erreicht.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Öl-Wasser-Gemisch derart in das erste Aufnahmevolumen (10) eingeleitet wird, dass das eingeleitete Öl-Wasser-Gemisch oberhalb einer Öl-Wasseroberfläche des in dem ersten Aufnahmevolumen (10) bereits vorhandenen Öl-Wasser-Gemischs eingeleitet wird, insbesondere auf die Öl-Wasseroberfläche freifallend geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem ein Durchfluss von dem ersten Aufnahmevolumen (10) über die Verbindungseinrichtung (40) in das zweite Aufnahmevolumen (20) so gesteuert wird, dass ein Soll-Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs im zweiten Aufnahmevolumen (20) erreicht oder gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem ein Soll-Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs im zweiten Aufnahmevolumen (20) basierend auf einer gewünschten Durchflussmenge an einem Auslass des zweiten Aufnahmevolumens (20) eingestellt wird.
System (200) zum Trennen von Öl und Wasser, insbesondere zum Trennen oder Abscheiden von in entspanntem und kondensiertem Wasserdampf eines Dampfmotors (120) enthaltenem Öl, umfassend: eine Vorrichtung (140) zum Trennen von Öl und Wasser, die Vorrichtung (1) zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs nach einem der Ansprüche 1 bis 10, und eine Steuereinrichtung (210), wobei die Vorrichtung (140) zum Trennen von Öl und Wasser und die Vorrichtung (1) zum Beruhigen eines Öl-Wasser-Gemischs über eine Fluidleitung miteinander verbunden sind, und die Steuereinrichtung (210) dazu eingerichtet ist, einen Soll-Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs im zweiten Aufnahmevolumen (20) so zu steuern, dass eine Öloberfläche (O) des Öl-Wasser-Gemischs in einem Gehäuse (144) der Vorrichtung (140) stets oberhalb einer Trichteroberkante eines Trichters (143a) zum Absaugen des getrennten Öls liegt.
System (200) nach Anspruch 14, wobei die Steuereinrichtung (210) ferner dazu eingerichtet ist, den Soll-Füllstand des Öl-Wasser-Gemischs im zweiten Aufnahmevolumen (20) auf Basis wenigstens eines der folgenden Parameter zu steuern: - Position der Öloberfläche (O) des Öl-Wasser-Gemischs in dem Gehäuse (144), - Position einer Grenzschicht (G) zwischen Öl und Öl-Wasser-Gemisch in dem Gehäuse (144) - Menge an aus dem Gehäuse (144) ausströmendem Fluid, insbesondere aus einem Öl-Auslass (143) ausströmendem Öl sowie aus einem Wasser-Auslass (142) ausströmendem Wasser, - Menge an in dem ersten Aufnahmevolumen (10) vorhandenem Öl-Wasser-Gemisch.
System (200) nach Anspruch 14 oder 15, wobei wenn durch die Steuereinrichtung (210) erkannt wird, dass die Menge an in dem ersten Aufnahmevolumen (10) vorhandenem Öl-Wasser-Gemisch einen unteren Grenzwert erreicht, dem Öl-Wasser-Gemisch (externes) Wasser zugemischt wird, insbesondere im ersten Aufnahmevolumen (10) zugemischt wird.
Kraft-Wärme-Kopplungsanlage, umfassend: einen Dampferzeuger (110), einen mit einem Generator (130) gekoppelten Dampfmotor (120), einen Kondensator (150) zum Kondensieren von aus dem Dampfmotor (120) ausgestoßenem, entspanntem Wasserdampf, und das System zum Trennen von Öl und Wasser nach einem der Ansprüche 14 bis 16.