DE1905190C3 - Vorrichtung zum Abscheiden von Wasser und Herausfiltern von Verunreinigungen aus flüssigen Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung /um Abscheiden von Wasser und Herausfiltrieren von Verunreinigungen aus flüssigen Kohlenwasserstoffen, bestehend aus einem Kessel mit einem I-jnlaß und einem Auslaß. ,„ einer /wischen dem Einlaß und dem Innenraum des Kessels angeordneten Filtersiufe und einer /wischen dem Innenraum des Kessels und dem Auslaß angeordneten Abscheidestufe, die aus einem gelochten Metallrohr mit einer Vielzahl von über die gesamte Oberfläche ,-, des Rohres verteilten Löchern und zwei das Metallrohr in geringem Abstand voneinander umgebenden Außenniiintcln aus einem Siebmatcri.il besteht, wobei das eine Fnde der Abscheidcstufe durch eine Endplatte verschlossen und das andere Fnde mil dem Auslaß _1(l verbunden ist

Fine derartige in der älteren Anmeldung E)F-C)S 16 45 749 1-44 vorgeschlagene Vorrichtung zeigt in einem Behälter vorzugsweise senkrecht angeordnete, über einen hohlen Vcrtcilcrboden von einem Zufluß mit _Vi der /u reinigenden Flüssigkeit gespeiste Filterpatronen, sowie ein senkrecht angeordnetes und mit einem Abfluß in Verbindung stehendes Abscheideelcinent. t)as Abscheuleelemenl weist in koaxialer Anordnung einen mil Öffnungen versehenen metallischen llohlzylimler, _W) einen siebartigen Außenmantel und eine hydrophobe Zwischenschicht auf, wobei der perforierte I lohlzylincler Löcher unterschiedlicher Größe aufweist, die so verteilt sind, daß der Strömungswiderstand eines in radialer Richtung in den I lohl/ylinder eintretenden _(ii Mediums am mit dein Auslaß verbundenen Ende des I lohl/yiiiulers größer ist als am anderen linde.

Mil der Erfindung soll dieselbe Aufgabe gelöst werden, die auch der alteren Patentanmeldung DE-OS 1645 749.1-44 zugrundeliegt, nämlich eine möglichst störungsfreie Funktion der Abscheideeinheit sicherzustellen, und insbesondere eine über die Länge des Abscheideelements gleichförmige Durchströmgeschwindigkeit zu erzielen.

Gegenüber der alteren Patentanmeldung DE-OS 16 45 749.1-44 unterscheidet sich die erfindungsgrmäße Vorrichtung dadurch, daß das gelochte Nietallrohr von einem Siebgewebe umgeben ist, dessen Maschenweite von dem mit dem Auslaß verbundenen Ende der Abscheidestufe zu dem anderen Ende hin zunimmt.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist das Siebgewebe mit einem hydrophoben Material beschichtet.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung das Siebgewebe mit einem Fluorkohlenwasserstoffkunststoff beschichtet ist.

Zweckmäßigerweise besteht das Siebgewebe aus getrennten Bändern oder Streifen mit verschiedener Maschenweite.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung der gestellten Aufgabe gegenüber der Lösung gemäß der älteren Patentanmeldung DE-OS 16 45 749.1-44 besteht darin, daß es technisch einfacher und wirksamer ist, den gelochten Metallzylin^.er mit einem Mamel aus einem siebartigen Material mit variierender Maschengröße zu umgeben anstatt die Durchmesser der öffnungen des Hohlzylinders zu variieren.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines bevorzugten Ausfiihrungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach der Erfindung teilweise im Schnitt.

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 1 entlang der Linie 2-2 von Fig. 1,

F i g. 3 eine vergrößerte Darstellung von Teilen eines Abscheideelementes, das auch in den Fij,. I und 2 dargestellt ist.

Fig.4 eine Querschnittsansicht ein^s abgewandelten Ausführungsbeispiels eines Abscheideelementes, bei dem die eigentliche Abscheidefläche gefaltet ist.

In den Fig. I und 2 ist eine Vorrichtung dargestellt, die einen sich vertikal erstreckenden zylindrischen Kessel oder Behalter 10 aufweist, der einen Einlaßteil 12 und einen Aiislaßteil 14 hat. die am Boden des Kessels angeordnet sind. Das Oberteil des Kessels 10 ist mit einer Deckelklappe Ιί> geschlossen, die an dem Deckel mittels einer Vielzahl von schwenkbaren Schraubvorrichtungen 18 befestigt ist. Wenn die schwenkbaren Schraubvorrichtungen 18 gelockert und gelöst sind, kann die Deckelplatte 16 angehoben und von dem Kessel mittels einer Deckelhebevorrichtung 20 weggeschwenkt werden, um einen leichten Zugang /u dem Kesselinneren zu gestatten. An dem Boden des Kessels 10 ist ein f inlaßverteilcr 22 angebracht, der mit dem Finlaßteil 12 in Verbindung steht und mit einer Vielzahl von aufrei'htstehenden und außen mit einem Gewinde versehenen Stutzen 24 ausgestattet ist. Die Gewinde stutzen 24 nehmen AbsuhltiLJklappun einer Vielzahl von atirrechtstehenden zylindrischen Filtcrpalronen 26 auf und sind mit diesen verschraubt.

Neben dem Einlaßverleiler 22 ist ein Auslaßrohr 28 angeordnet, das mit dem Auskißleil 14 in Verbindung steht, tun aufreehtstehendes Zylindrisches Abscheideelement 10 ist lnil dein Aiislaßrolir 28 mittels einer langgestreckten Schraube 12 verschraubt, die sich durch ein offenes Niiheiileil M in dein offenen linie des

Rohren 28 erstreckt und von dort durch den Hohlraum des Abscheideelementes 30. Die Schraube 32 weist an ihrem äußersten oberen Teil eine Sicherungsmutter 36 auf. Die Sicherungsmutter 36 legt eine Endplatte 38 in geeigneter Weise an einer Dichtung am oberen Ende des Separatorelementes 30 fest, um eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen diesen Teilen zu schaffen. Zwischen dem unteren Teil des Abscheideelementes 30 und dem oberen offenen Ende des Ausiaßrohres 28 sind ähnliche Dichtungen vorgesehen.

Der Kessel oder Behälter 10 ist mittels für den jeweiligen Anwendungsfall entsprechend ausgebildeten Beinen 40 abgestützt, die außen an dem Behälter in bekannter Weise angebracht sind. Die Filterpatronen 26 sind vorgefertigt und umfassen in herkömmlicher Weise ein Mantelrohr oder einen Zylinder aus Glasfasermaterial, das mittels eines Kunststoffbinders zusammengehalten ist. Der Zylinder aus Glasfasermaterial ist am oberen Ende mit einer in sich geschlossenen Kunststoffkappe und an dem unteren Ende mit einer hohlen und mit einem Innengewinde versehenen Kunststoffkappe ausgestattet. Die Filterpatronen 26 sind in htikömmlieher Weise für eine von innen nach außen erfolgende Strömung der Flüssigkeit ausgebildet, die behandelt werdensoll.

Das Abscheideelement 30 ist in bekannter Weise mit einer Außenschicht aus einem Siebgewebe 42 versehen. In geringem Abstand von dem Siebgewebe 42 befindet sich eine zweite, nach innen versetzte Schicht 44 aus Siebmaterial. das in bekannter Weise ein erheblich gröberes Siebmaterial aufweist als dasjenige bildet, aus dem das Siebgewebe 42 besieht. Die Schicht 44 dient im Betrieb des Abscheideelementes dazu, jeder Neigung des Siebgewebes 42, nachzugeben, entgegenzuwirken. Im Abstand von der Schicht 44 sowie nach innen versetzt befindet sich ein gelochtes Metallrohr 46 mit einer Vielzahl von Löchern 48. die über die gesamte Oberfläche des Rohres verteilt sind.

Die entgegengesetzten Enden der vorstehend beschriebenen Anordnung sind mit ringförmigen Ab schlußkappen 50 und 52 versehen, die an den entsprechenden Enden des Aufbaus mit den Schichten 42, 44 und des mittigen gelochten Metallrohres 46 fest verbunden sind. Die äußeren Enden jeder Absehlußkappe 50, 52 sind mit einer ringförmigen Dichtung 54 abgedeckt.

Das Siebmaterial des Siebgewebes 42 lsi in herkömmlicher Weise aus einem Mctallsiebwerfcstoff hergestellt, der mit hydrophoben Eigenschaften durch Beschichtung der Streifen oder Faden ausgestattet ist. aus denen der Siebwerkstoff besteht, wobei zur Beschichtung ein Werkstoff benutzt wird, der von Wasser nicht oder nur schwer benetzbar ist. Es hat sich gezeigt, daß ein im Handel erhältlicher Fluorkohlenwas serstoffkunststoff die gewünschten Eigenschaften au^fweist. Es können jedoch auch andere wasserabstoßende Stoffe benutzt werden, soweit sie fiir den vorliegenden Verwendungszweck ausreichende Eigenschaften haben. Selbstverständlich können hydrophobe Einzelfaden zur Herstellung des .Siebgewebes 42 mit guten Ergebnissen verwendet werden. Dur Aufbau des Siebgewebes 42 ist derart, daß die Kettfäden aii dein unteren Teil des Abscheideelementes 10, dar dein Auslaßleil 14 am nächsten liegt, dicht beisammen sind, und demgegenüber einen in Richtung auf das entgegengesetzte Ende des Abscheitleülemeiites 10 hin allmählich zunehmenden Abstand aufweise!* Die Schußfäden sind in gleichem Abstand voneinander angeordnet und weisen keine Änderung bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel auf. Das Ergebnis dieses Aufbaus ist derart, daß em deutlich größerer Strömungswiderstand des im Bereich neben dem Auslaßteil 14 durch das Abscheideelement > strömenden Mediums erzielt wird und ein geringerer Strömungswiderstand im Bereich des entgegengesetzten Endes erscheint.

Im Betrieb der Vorrichtung wird das zu behandelnde Medium durch den Einlaßtei! 12 in das System

in eingeführt. Das Medium, das aus einer Emulsion aus Kolilenwasserstoffflüssigkeit und Wasser besteht, wird in den Einlaßverteiler 22 eingeführt und von dort in das Innere der Filterpatronen 26. Wenn die Flüssigkeit durch das faserige Material der Patronen 26 strömt.

Γι werden bestimmte Verunreinigungen von dort abgefangen und die Emulsion wird aufgespalten. Der Wasseran teil wird zu kleinen Wassertröpfeher- zusammengeballt oder zusammengefügt, die sich an der Außenseite der Filterelemente bilden. Diese kleinen Wasseriröpfchen

j» wachsen allmählich, lösen sich sr' üeßlich von den Filterelementen und fallen herab. Infc'igc ihrer Schwerkraft fallen sie zum Boden des Behälters 10 und werden dort durch eine ventilverschlossene Auffangsvorrich tung. die nicht dargestellt ist. entnommen. Nach ihrem

>-, Durchgang durch die Patronen 26 wird die Flüssigkeit in das Innere des Behälters 10 und von dort /u dem Abscheideelement 30 geleitet. Das Siebgewebe 42 ist im wesentlichen durchlässig für Kohlenwasserstoffflüssig keit und undurchlässig für Wasser Infolgedessen kann

in die saubere, wasserfreie Flüssigkeit durch das Siebgewebe 42 hindurchgelangen, wahrend dem Durchgang irgendwelcher Wassertropfen Widerstand geleistet wird, die nicht /u dem [Joden des Behalters 10 gelangt sind und stattdessen von dem durchgehenden strömen

j-, den Medium zu dem Siebgewebe 42 des Abscheideele ments 10 getragen worden sind. Die saubere, wasser freie Flüssigkeit gelangt durch die Siebschicht 44 und die Löcher 48 in das gelochte Metallrohr 46 utvl von Jort in das Auslaßteil 14 des Auslaßrohres 28.

41, In der Praxis hat sich gezeigt, daß bei einem Sie /gewebe 42. das überall die gleiche Dichte oder Sieblochgröße aufweist, eine ungleichmäßige Strömung entlang der Länge des Abscheideclenients erscheint, wodurch die Flüssigkeit, die durch das Abscheideele

,-, ment in der Nahe des Auslaßteiles strömt, eine außerordentlich hohe Strömungsgeschwindigkeit aufweist, mit der die Flüssigkeit das Abscheideelement an dem entgegengesetzten Ende durchläuft. Infolgedessen ändert sich das Druckgcfälle quer durch das Abschei

-„, deelement 10. verursacht durch die verschiedenen Cieschwindigkeitswerte der hindurchströmenden Flüssigkeit längs der Langsirstreckung des Abscheideele menif>. wobei sich ein Dnu.kgefälle am Fuß des Abscheideelementes nahe dem Auslaß einstellt, das

,- oberhalb des gevv i.ischten und zulässigen Maximums hegt. Diese .Stromungsverhältnisse haben zur Folge, dal.' das Wasser, das 'ich am Boden des Abscheideelementes 10 sammelt, durch das Siebgewebe 42 hmdiirchgcdruckt wird, wodurch siifi Wasser in derienigen flüssigkeit

_h„ ergibt, die durch tl.is Auslaßleil 14 strömt. tlierdiirih ergeben sich naturgemäß starke Becintiächtiijurgcii des Systems. Man hat ermittelt, daß bei Anwendung geeigneter Vorrichtungen zur Ausbildung von Strönuingswiderstündeii für die durch das Abscheideele

_hJ ment 10 führende Strömung in allen Abscheidebcrei· clicn das Druckgefälle entlang der Länge des Absihci deeleinenls derart gesteuert werden kann, dall es im wesentlichen gleiih ist. Daduiih wird dem

von Wasserleilen durch die Abschcidcflächcn Einhalt geboten und ein Abscheideelement geschaffen, das einen größeren Widersland und eine bessere Abscheidewirkung aufweist. Es sei darauf hingewiesen, daß die unterschiedliche Porosität oder die verschiedene Öff- ". nungsgradc aufweisende Woche, die im Hinblick auf das Siebgewebe 42 durch Öffnungen verschiedener Größe gebildet ist. in wirkungsvoller Weise eine gleichmäßige Geschwindigkeit der durch die Abscheidefläche in das Innere des gelochten Mctnllrohres 46 und von dort in durch das Auslaßicil 14 strömenden Flüssigkeit herbeiführt.

Während die obigen Erläuterungen im wesentlichen einem Ausführungsbcispiel des Siebgewebes 42 in zylindrischer Ausbildung gelten, sei darauf hingewiesen, r> daß eine erhöhte Kapazität des Abschcidcclemenles 30 dadurch erreicht werden kann, daß das Siebgewebe 42 gefaltet wird, um dadurch die Oberfläche der Ausi-iicrdefläche zu vergrößern. In f i g. 4 ist eine abgewandelte Ausfiihrungsforni nach der Erfindung dargestellt, bei jii der das äußere Siebgewebe 42' und die zur Verstärkung dienende Schicht 44' gefaltet sind, um die Größe der Oberfläche der hydrophoben Abscheidefläche des Abscheideelementcs um einen deutlichen Betrag zu vergrößern. Das mittige, gelochte Metallrohr 46' behält y, dabei seine im Querschnitt ringförmige Form bei.

Das erfindungsgemäße Prinzip der Anwendung von hydrophobem Material mit einem variablen Strömungswiderstand von einem Ende des Abschcideclements zu dem anderen kann auch unter Benutzung von Bändern in öder Streifen angewendet werden, die aus hydrophobem Material bestehen, das von einer Sorte mit sehr hohem Strömungswiderstand nahe dem Auslaßende des Abscheidcelcmcnts bis zu einer Sorte mit sehr geringem Strömungswiderstand an dem Ende des Abscheideele- ji ments reicht, das von dem Auslaßende am weitesten entfernt ist. F.s kann beispielsweise gezeigt werden, daß eine Filterabscheideeinrichtung in ihrer Betriebsweise dadurch erheblich verbessert werden kann, daß man Abscheideelemente von stetig abnehmendem Stmmungswiderstand miteinander koppelt, wobei ein Abscheideelemcnt auf das andere gesetzt wird. Beispielsweise kann eine zur Zeit im Handel erhältliche und überall im F.insatz befindliche Vertikal-Filterabscheidevorrichtung mit einem Durchsatz von 2271 Liter pro Minute im Hinblick auf seine Durchflußmenge auf eine höhere Leistungsstufe von 2460 Liter pro Minute auf einfache Weise dadurch gebracht werden, daß Abscheideelemente in hintereinandergeschalteter Anordnung benutzt werden, woaei das Abscheideelement, das dem Auslaß am nächsten liegt, einen größeren Strömungswiderstand aufweist als dasjenige, das sich aiii oberen Ende der Abschcidebattcrie befindet. Es sei auch darauf hingewiesen, daß die GesaniHliingc eines Abschcideclcmems auch dadurch zusammengesetzt werden kann, daß man zwei oder mehr Münder oder Streifen aus hydrophobem Material miteinander an der Stelle verbindet, wo eine Stufe bzw. Sorte endet und die zweite Stufe bzw. Sorte beginnt.

Die Verwendung verschiedener Sorten oder Stärken von Drahtgewebe in Uandfofin läßt die Verwendung auch anderer als der herkömmlichen Drahtsiebgewebe zu. die bisher gewöhnlich bei der I lcrstellung von Abschcideelenicntcn verwendet werden. Beispielsweise ergibt sich bei einem geköperten Drahtgewebe mit einer lichten Maschenweite von 0.25 mm annähernd der doppelte Strömungswiderstand gegenüber einem her kömmlichcn Quadratgewebe mit einer lichten Maschen Vvciic von 0.074 Hirn. Bei Verwendung "·""% Gewebes mit einer lichten Maschenweite von 0.59 χ 0.105 mm kann der Strömungswiderstand sogar noch vergrößert werden, und zwar um einen Faktor von etwa 2. Bei Verwendung eines Köpergewebes der lichten Maschen weite von 0.29 χ 0.048 min ist es möglich, den Strömungswiderstand um den Faktor 2 zu erhöhen. Mit anderen Worten ist es bei Verwendung von Drahtgewebesorten mit verschiedenen Webarten möglich, eine Charaklc.'.&tik des Druckgcfällcs im Bereich von mindestens 10 : I zu erhalten, ohne daß es erforderlich ist, die außerordentlich teuren, für die Verwendung in Flugzeugen bestimmten Qualitäten des geköperten Drahtgewebes zu benutzen. Im Bereich der Viskosität von Düsenbrennstoff ist wenig damit getan, wenn man bei quadratischen Drahtgeweben die lichte Maschenweite von 0.149 mm auf 0.037 mm verringert, und zwar infolge der eigentümlichen Druckgefällecharakteristik dieser Sorten, die bei den verschiedenen Sorten ziemlich ähnlich ist. Auf der anderen Seite ist es auch möglich, sogar die Widerstandscharakteristik dieses quadratischen Drahtgewebe-Materials, durch Kalandrieren des Gewebes im Anschluß an den Webvorgang zu verändern, um dadurch seine Porengröße zu verringern. Der Zweck der Erfindung kann auch erreicht werden, wenn man eine einzige Drahtgewebesorte verwendet, aber an dieser den Kalandriervorgang längs der Länge des Elementes verschieden gestaltet. Auf diese Weise kann ein Ende des Elementes mit dem höheren Strömungswiderstand versehen werden als das andere Ende. Dieses Ziel kann auch dadurch erreicht werden, daß man das Gewebe beschichtet, um hierdurch an einem Ende eine geringere Porengröße zu erzielen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abscheiden von Wasser und Herausfiltrieren von Verunreinigungen aus flüssigen Kohlenwasserstoffen, bestehend aus einem Kessel ■> mit einem Einlaß und einem Auslaß, einer zwischen dem Einlaß und dem Innenraum des Kessels angeordneten Filterstufe und einer zwischen dem Innenraum des Kessels und dem Auslaß angeordneten Abscheidestufe, die aus einem gelochten in Metallrohr mit einer Vielzahl von über die gesamte Oberfläche des Rohres verteilten Löchern und zwei das Metallrohr in geringem Abstand voneinander umgebenden Außenmänteln aus einem Siebmaterial besteht, wobei das eine Ende der Abscheidestufe r> durch eine Endplatte verschlossen und das andere Ende mit dem Auslaß verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das gelochte Metallrohr von einem Siebgewebe umgeben ist. dessen Maschenweite von dem mit dem Auslaß verbundenen >o Ende der Abscheidestufe zu dem anderen Ende hin zunimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Siebgewebe mit einem hydrophoben Material beschichtet ist. »j

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Siebgewebe mit einem Fluorkohlenwasserstoffkunststoff beschichtet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Siebgewebe aus J₁₁ getrennten Bänuern oder Streifen mit verschiedener Maschenweite besteht.