DE1056767B - Vorrichtung zum Abscheiden von Wasser aus Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Trennen zweier sich nicht mischender Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Oberflächenspannungen, und zwar auf eine Vorrichtung zum Abscheiden von Wasser aus Kohlenwasserstoffen, bei der in einem am Ende geschlossenen Gehäuse mindestens ein eine Zusammenziehung der zu behandelnden Flüssigkeiten zu Tröpfchen bewirkender Abcheidereinsatz und mindesten ein die Flüssigkeiten trennender Einsatz gemeinsam von einem Kopf getragen werden, der zusammen mit den Einsätzen vom Gehäuse abnehmbar ist und diese am anderen Ende verschließt. In diesem Aufbau, vor allem im den beiden Arten von Einsätzen gemeinsamen, abnehmbaren Kopf, unterscheidet sich die Vorrichtung vorteilhaft von bekannten Trennvorrichtungen, bei denen der Abscheidereinsatz an einem Ende des Gehäuses und der Trenneinsatz am anderen Ende des Gehäuses fest angebracht oder der Trenneinsatz in der Mitte des Gehäuses im Abstand vom Gehäusemantel durch Stege getragen wird und gleichfalls nicht mit einem abnehmbaren Kopf verbunden ist. Der für beide Arten von Einsätzen gemeinsame, abnehmbare Kopf erleichtert das Auswechseln nach Verschmutzung und Verstopfung des einen oder des anderen Einsatzes und ermöglicht einen gedrängten Gesamtaufbau.

Die Erfindung geht daher von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art aus, die aber bisher nur für ein senkrecht stehendes Gehäuse bekanntgeworden ist, das Vorrichtungen zur Abscheidung von öl aus verdichtbarem Kühlmittel bei Kompressoranlagen enthält. Dabei besteht eine im oberen Teil des Gehäuses liegende Trennvorrichtung aus einem absorbierenden Block, z. B. aus aktivierter Tonerde, und einem im unteren Teil des Gehäuses liegenden Trenneinsatz mit tröpfchenbildender Wirkung aus feiner Kupferwolle.

Demgegenüber bezweckt die Erfindung einen einfacheren Gesamtaufbau, der sich zur Abscheidung von Wasser aus Kohlenwasserstoff, z. B. aus Vergaserbrennstoff, Kerosin oder Rohpetroleum, eignet.

Gemäß der Erfindung sind bei der eingangs genannten Bauart in dem Gehäuse waagerecht und in Längsrichtung ein von innen nach außen durchströmter Abscheidereinsatz mit einer unteren, am Kopf vorgesehenen Einlaßkammer und darüber ein von außen nach innen durchströmter, eine an sich bekannte hydrophobe Trennwand aufweisender Trenneinsatz mit einer am Kopf vorgesehenen Entnahmekammer angeordnet. Auf diese Weise ergibt sich der bezweckte gedrängte Gesamtaufbau mit besonders guter Trennwirkung und unter Beibehaltung der Möglichkeit einfacher Montage der. Einsätze.

Die Vorteile ergeben sich für eine bevorzugte Aus-Vorrichtung zum Abscheiden von Wasser aus Kohlenwasserstoffen

Anmelder:

Fram Corporation,

Providence, R. I. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. W. Schalk und Dipl.-Ing. P. Wirth, Patentanwälte,
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Beanspruchte Priorität;
V. St. v. Amerika vom 4. Januar 1954

John W. Robinson, Richmond,

und Martin R. Souders, Mechanicsville (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

führung der Erfindung nachstehend an Hand der Zeichnungen, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Flüssigkeitstrennvorrichtung gemäß der Erfindung, in die Teilender Vorrichtung zur Veranschäulichung des Stromlaufes gestrichelt eingezeichnet sind, und

Fig. 2 in größerem Maße einen Längsschnitt durch die Mitte des oberen Teiles der Vorrichtung nach Fig. 1 und durch die Mittelebene begrenzte Hälfte des oberen Teiles.

Das zylindrische Gehäuse 10 der Flüssigkeitstrennvorrichtung ist an dem einen Ende 11 fest verschlossen und weist nahe dem anderen Ende einen Flanschring 12 zur Befestigung des Kopf teile» 13 andern Gehäuse 10 auf. Tn dem Kopfteil sind eine untere Einlaßkammer 14 und eine obere Auslaßkammer 15 vorgesehen. In diese Kammer münden Rohr ans chi ußstutzen. 17 bzw. 19, an die das Zuführungsrohr 16 bzw. das Ableitungsrohr 18 angeschlossen werden können. Die der Trennvorrichtung zugekehrte Wandung 21 der Kammer 14 ist mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Rohrstutzen 22 versehen, die je eine linksseitige Bohrung aufweisen, in die noch zu beschreibende Metallrohre 43 einsetzbar sind. Zwei diesen Bohrungen gegenüberliegende Ansätze 23 sind mit einem Innengewinde versehen und nehmen die Befestigungsbolzen, die zur Halterung der Abscheider 34 dienen, auf.

90» 509/406

Die obere Kammer 15 ist ähnlich ausgebildet, besitzt jedoch nur eine Bohrung in der Wandung 25, die zur Aufnahme der Hülse 27 bestimmt ist und mit einem Stutzen 26 versehen ist. Ein Ansatz 28 dient der Aufnahme eines Befestigungsbolzens 41.

Die erfindungsgemäße Trennvorrichtung ist so ausgebildet, daß die zu behandelnde Flüssigkeit schnell unter beträchtlichem Druck durch sie hindurchgetrieben werden kann. Das Gehäuse und der Kopf sind deshalb so gestaltet, daß sie innere Drücke über 7 Atm. aushalten können. Zwischen dem Gehäuse 10 und dem Kopfteil 13 ist ein Dichtungsring 32 angeordnet.

Die Flüssigkeit tritt durch das Anschluß rohr 16 in die Einlaßkammer 14 ein und gelangt von. hier in einen der beiden Abscheider 34 und strömt dann im wesentlichen radial aus diesen aus, wobei sich das abzuscheidende Wasser am Boden des Gehäuses 10 absetzt. Hiernach tritt die Flüssigkeit in. die Trennvorrichtung 33 ein und gelangt von dieser über die Auslaßkammer 15 in das Ablaßrohr 18.

Der in zylindrischer Gestalt in den Zeichnungen dargestellte Trenneinsatz 33 ist im oberen Teil des Gehäuses angeordnet, während die Vorrichtungen 34 zum Abscheiden durch Zusammenziehung bzw. duirch Tropfenbildung im unteren Teil des Gehäuses ange ordnet sind, und zwar in einem Abstand voneinander.

Der durchlässige Trenneinsatz 33 umfaßt mehrere Zellen 35, die aus Papierscheiben bestehen, von denen jede eine Mittelöffnung besitzt. Diese Scheiben sind so aneinander befestigt, daß ihre öffnungen in der Achsrichtung miteinander fluchten und ein Längsdurchtrittskanal des Einsatzes der Trennvorrichtung gebildet wird, die aus diesen Zellen besteht. Diese Einrichtung wird vorzugsweise von einem gelochten Metallrohr 36 umschlossen. An jedem Ende dieses Rohres ist dicht schließend eine Metallscheibe 37 befestigt, die eine verhältnismäßig große Mittelöffnung besitzt, und zwar derart, daß die am linken Ende des Trenneinsatzes 33 (s. Fig. 2) befestigte Scheibe über die bereits erwähnte vorstehende Hülse 27 paßt. Zwischen diesem Ende des Trenneinsatzes und dem Stutzen 26 ist ein Dichtungsring 38 vorgesehen. Die in der am anderen Ende des Trenneinsatzes eingesetzte Scheibe 37 ist durch einen mit einem Flansch versehenen Stopfen 39 und einem Dichtungsring 40 verschlossen, der zwischen dem Flanschten des Stopfens und der Außenfläche der Metallscheibe 37 sitzt. Zur Befestigung dieses Trenneinsatzes an dem Kopfteil 13 dient ein Bolzen 41, der durch die Mitte des Einsatzes 33 hindurchgeht. Die aus Papier gebildeten Zellen werden mit einem mehr oder weniger öligen Werkstoff behandelt, so daß jede Zelle wohl für Kohlenwasserstoffe, z. B. Vergaserbrennstoff, nicht jedoch für Wasser durchlässig ist. Hieraus ergibt sich, daß der flüssige Kohlenwasserstoff innerhalb des Gehäuses 10 durch die hydrophoben Wandungen der Zellen 35 nach innen durchtritt, während Wasserteilchen festgehalten werden und das abgeschiedene Wasser von den Zellen 35 durch sein Gewicht abtropft und sich im unteren Teil des Gehäuses absetzt. Der Vergaserbrennstoff oder sonstige Kohlenwasserstoff, der durch die Zeüwandungen nach innen durchtritt, fließt in Längsrichtung innerhalb des Mittelkanals des Einsatzes der Trennvorrichtung, d. h. in der Pfeilrichtung, tritt in die Entnahmekammer 15 ein und geht von dort durch das Rohr 18 nach außen.

Dieser Einsatz, der insbesondere Wasser aus flüssigen Kohlenwasserstoffen sehr wirksam abscheidet, soll an seiner äußeren Oberfläche der Zellen von der Ansammlung von Schmutz oder Fremdkörpern frei gehalten werden. Hierzu dienen ein oder mehrere im unteren Teil des Gehäuses 10 angeordnete Filter und mit Tröpfchenzusammenziehung arbeitende Abscheider 34. Diese dienen zum Entfernen der Festbestandteile oder Schmutzteile aus dem Kohlenwasserstoffstrom und auch dazu, die Tropfenbildung kleiner Wasserteilchen im Kohlenwasserstoffstrom derart einzuleiten, daß diese Tropfen durch den als Trennvorrichtung dienenden Einsatz 33 leichter ausgeschieden werden können. Jeder der Abscheidereinsätze 34 weist ein gelochtes inneres Metallrohr 43 auf, das von einer mit Filterwirkung und einer zusammenziehenden Wirkung kombiniert arbeitenden Vorrichtung umgeben ist. Diese besitzt die Form einer um das Rohr 43 herumgefalteten Papierbahn in Gestalt eines Zylinders 44, dessen Falzkanten sich in Längsrichtung des Zylinders erstrecken. Dieser gefaltete Zylinder ist von einem mit Löchern versehenen äußeren Mantelrohr 45 eingeschlossen, dessen Stirnenden mit Scheiben 46 verschlossen sind, von denen jede eine verhältnismäßig große Mittelöffnung besitzt. Das innere Rohr 43 steht durch die Mittelöffnung der linken Scheibe 46 vor und ragt bis in den Stutzen 22 des Kopfes 13, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Die Abscheider 34 sind in ähnlicher Weise wie die Trennvorrichtung mittels Endscheiben 46, Dichtungen 49 und eines Stopfens 48 verschlossen und mittels Bolzen 50 mit dem Kopfteil 13 verbunden.

Gemäß der Zeichnung besitzt der Abscheider 34 innerhalb des inneren Metallrohres 43 eine gewundene Verstärkungsfeder 52, die dazu dient, zu verhindern, daß das Rohr unter äußerem Druck nach innen versetzt wird. Diese Feder ist jedoch dann von größerer Bedeutung, wenn die dargestellte Abscheiderbauart statt mit Strömung von innen nach außen mit Strömung von außen nach innen betrieben wird. Die Filter- und auf Anhaften beruhenden Eigenschaften des Einsatzes 34 werden erheblich verbessert, wenn man um den gefalteten Papierzylinder 44 ein Polster 53 aus feinen Glasfasern herumlegt.

Der durch die Flüssigkeit mitgeführte Schmutz wird durch den gefalteten Papierzylinder 44 entfernt, der zugleich dazu dient, das in dem Kohlenwasserstoffstrom befindliche Wasser zu Tropfen zusammenzuziehen. Kommt der Flüssigkeitsstrom mit den Zellen 35 des Einsatzes in Berührung, so tritt der Kohlenwasserstoff durch die Wandungen dieser Zellen, während das in diesem Strom befindliche Wasser in Tropenform an deren äußeren Wandungen festgehalten wird, so daß die Tropfen von diesen durch ihr Gewicht abfallen.

Das sich im unteren Teil des Gehäuses 10 ansammelnde Wasser kann aus dem Gehäuse durch das Entnahmeventil 54 entfernt werden. Der Arbeitsdruck in der Einlaßkammer 14 wird durch ein in den Zeichnungen nicht sichtbares Meßgerät, der Arbeitsdruck innerhalb des Gehäuses 10 durch ein anderes Meßgerät 56 (s. Fig. 1) angezeigt.

Die Geschwindigkeit, mit der die ernndungsgemäße Flüssigkeitstrennvorrichtung Wasser aus einem Kohlenwasserstoffstrom oder einer sonstigen Wasser in Dispersion enthaltenden Flüssigkeit abscheidet, ist überraschend hoch. Durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß eine Trennvorrichtung gemäß der Erfindung mit einem Gehäuse von ungefähr 25 cm Durchmesser und ungefähr 61 cm Länge bis 3*/o Wasser aus einem Strom von Vergaserbrennstoff mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 113,4 l/Min, abzu-

scheiden vermag. Wenn das Gehäuse 10 ungefähr 36 cm Durchmesser und 61 cm Länge besitzt und mit zwei Trenneinsätzen und vier Abscheidereinsätzen versehen ist, so vermag es ungefähr 226,8 l/Min. Vergaserbrennstoff zu behandeln. Überdies wurde festgestellt, daß die Trennvorrichtung gemäß der Erfindung viele Monate betriebsfähig ist, bis die Einsätze so mit Schmutz beladen sind, daß sie durch neue Ein^ sätze ersetzt werden müssen, sofern der zu behandelnde Kohlenwasserstoff nicht übermäßig große Mengen von Schmutz mit sich führt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Abscheiden von Wasser aus Kohlenwasserstoffen, bei der in einem am Ende geschlossenen Gehäuse mindestens ein eine Zusammenziehung der zu behandelnden Flüssigkeiten zu Tröpfchen bewirkender Abscheidereinsatz und mindestens ein die Flüssigkeiten trennender Einsatz gemeinsam von einem Kopf getragen werden, der zusammen mit den Einsätzen vom Gehäuse abnehmbar ist und dieses am anderen Ende verschließt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (10) waagerecht und in Längsrichtung ein von innen nach außen durchströmter Abscheidereinsatz (34) mit einer unteren, am Kopf (13) vorgesehenen Einlaßkammer (14) und darüber ein von außen nach innen durchströmter, eine an sich bekannte hydrophobe Trennwand aufweisender Trenneinsatz (33) mit einer am Kopf vorgesehenen Entnahmekammer (15) angeordnet sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Prospekt der Firma Andreas Hof er, Mühlheim/Ruhr,

   1931;
   USA.-Patentschriften, Nr. 2 548 568, 2 555 607

   2 608 269; französische Patentschrift Nr. 1 083 869.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 909 509/406 4.