DE19852204A1 - Separation tank inlet for mixture of light and heavy fluids minimizes turbulent inlet flow and maximizes separation performance - Google Patents
Separation tank inlet for mixture of light and heavy fluids minimizes turbulent inlet flow and maximizes separation performanceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsabscheider insbesondere zum Trennen von Gemischen aus Wasser und spezifisch leichteren Flüssigkeiten wie Öl, Benzin, Fett oder dergleichen, mit einem Abscheiderbehälter, der einen Einlauf und einen Auslauf aufweist, wobei der Einlauf eine in den Innenraum des Abscheiderbehälters eintauchen de Einlaufleitung umfaßt.The invention relates to a liquid separator especially for separating mixtures from water and specifically lighter liquids such as oil, petrol, fat or the like, with a separator tank, the one Has inlet and an outlet, the inlet immerse one in the interior of the separator tank de inlet pipe includes.
Zur Reinigung von gewerblichem Abwasser, beispielsweise zum Trennen von Öl- bzw. Benzin-Wasser-Gemischen, werden üblicherweise Leichtflüssigkeitsabscheider verwendet, bei denen es sich um reine Schwerkraftabscheider handeln kann, in denen die spezifisch leichteren Anteile an die Oberfläche der im Flüssigkeitsabscheider befindlichen Flüssigkeit aufsteigen und sich dort ansammeln, während die spezifisch schwereren Teilchen auf den Boden des Abscheiderbehälters absinken. Da die reinen Schwerkraft abscheider den hohen Anforderungen an die Reinigungslei stung nicht mehr in allen Fällen genügen können, wurden sogenannte Koaleszenzabscheider entwickelt, bei denen neben dem Schwerkraftprinzip zusätzlich Koaleszenzfilter eingesetzt werden, um auch feinste dispergierte Öltröpf chen durch oberflächenaktives Material zurückzuhalten und zu größeren Öltröpfchen umzubilden, die dann wiederum nach dem Schwerkraftprinzip aufsteigen.For cleaning commercial wastewater, for example for separating oil or gasoline-water mixtures Usually used light liquid separator which are pure gravity separators can, in which the specifically lighter shares in the Surface of those in the liquid separator Soak up liquid and accumulate there while the specifically heavier particles to the bottom of the Lower the separator tank. Because pure gravity separator the high demands on the cleaning office performance can no longer be sufficient in all cases so-called coalescence separators developed, in which in addition to the principle of gravity, additional coalescence filter used to make even the finest dispersed oil droplets retention with surface-active material and to form larger oil droplets, which in turn rise according to the principle of gravity.
Um mit einem Leichtflüssigkeitsabscheider einen hohen Abscheidegrad zu erzielen, sollten die Schlammanteile bzw. die leichten Flüssigkeitströpfchen ausreichend Zeit haben, um sich am Boden abzusetzen bzw. in beruhigter Strömung aufzusteigen und sich durch Anlagerung zu ver größern. Die Reinigungsleistung von Flüssigkeitsabschei dern ist deshalb wesentlich davon abhängig, wie lange sich das zu reinigende Flüssigkeitsgemisch im Flüssig keitsbehälter befindet. Darüber hinaus ist es wesentlich, daß sich über den gesamten Strömungsweg innerhalb des Flüssigkeitsabscheiders eine ausreichend beruhigte, laminare Strömung einstellt, da die Öltröpfchen infolge von Wirbelströmungen oder anderen Turbulenzen wieder in der zu reinigenden Flüssigkeit verwirbelt werden, so daß die Reinigungsleistung infolge Schwerkraftabscheidung vermindert ist. Die Reinigung der Flüssigkeit muß dann im wesentlichen durch das nachgeschaltete Koaleszenzfilter erreicht werden, wobei die Gefahr besteht, daß sich das Filter relativ schnell zusetzt und bereits nach kurzer Betriebsdauer ausgewechselt werden muß.To achieve a high with a light liquid separator To achieve separation efficiency, the sludge content should or the light liquid droplets enough time have to settle on the ground or in calmer To ascend current and to ver by accumulation enlarge. The cleaning performance of liquid waste is therefore largely dependent on how long the liquid mixture to be cleaned in the liquid container is located. In addition, it is essential that over the entire flow path within the Liquid separator a sufficiently calmed, laminar flow sets because the oil droplets result of eddy currents or other turbulence of the liquid to be cleaned are swirled so that the cleaning performance due to gravity separation is reduced. The cleaning of the liquid must then essentially through the downstream coalescence filter be achieved, with the risk that the Filters clog relatively quickly and after a short time Operating time must be replaced.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungs gemäßen Flüssigkeitsabscheider derart weiterzubilden, daß eine übermäßige Verwirbelung der zu reinigenden Flüssig keit vermieden ist. The invention has for its object a genus to further develop the appropriate liquid separator in such a way that excessive swirling of the liquid to be cleaned is avoided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Flüssig keitsabscheider gelöst, bei dem die Einlaufleitung in ihrem stromab gelegenen Mündungsabschnitt einen sich kontinuierlich erweiternden Querschnitt aufweist.This object is achieved by a liquid ity separator, in which the inlet line in their downstream mouth section one has continuously expanding cross-section.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Ein laufkonstruktion einen hohen Einfluß auf die Reinigungs leistung eines Abscheiders hat, da die zu reinigenden Flüssigkeit in diesem Bereich mit relativ hoher Strö mungsgeschwindigkeit dem Abscheiderbehälter zugeführt wird. Der Einlauf, der nahe dem oberen Rand des Abschei derbehälters angeordnet ist, weist eine vertikal nach unten zum Boden des Abscheiderbehälters gerichtete Ein laufleitung auf, an deren stromab gelegenen Ende die Flüssigkeit in den Abscheiderbehälter mündet. Bei bekann ten Flüssigkeitsabscheidern bildet sich bei Austritt des Flüssigkeitsgemisches am Mündungsquerschnitt der Einlauf leitung an den dort angeordneten freien Enden der Wandung eine Abrißkante, die zu einer Verwirbelung und gegebenen falls Zerschlagung von Öltröpfchen führt. Die erfindungs gemäße stetige Aufweitung des Querschnitts der Einlauf leitung im Mündungsabschnitt vermeidet diese Turbulenzen, so daß das zu reinigende Flüssigkeitsgemisch in ruhiger Strömung in den Abscheiderbehälter eingeleitet werden kann. Der maximale Querschnitt im Mündungsabschnitt ist dabei der endseitige Mündungsquerschnitt, der das 2- bis 50-fache, vorzugsweise das 3- bis 10-fache des Quer schnitts der Einlaufleitung aufweisen kann.The invention is based on the knowledge that the one construction has a high impact on cleaning has the performance of a separator because the Liquid in this area with a relatively high flow speed to the separator tank becomes. The inlet that near the top of the parting the container is arranged, one vertically On towards the bottom of the separator tank running line, at the downstream end of which Liquid flows into the separator tank. At known th liquid separator forms when the Liquid mixture at the mouth cross section of the inlet Line at the free ends of the wall arranged there a tear-off edge that leads to a swirl and given if breaking up oil droplets results. The fiction according steady widening of the cross-section of the inlet pipe in the mouth section avoids this turbulence, so that the liquid mixture to be cleaned is quieter Flow into the separator tank can. The maximum cross section in the mouth section is the end cross-section of the mouth, which the 2- to 50 times, preferably 3 to 10 times the cross Section of the inlet line can have.
Als besonders günstige Aufweitungsform hat sich eine trompetenförmige Aufweitung herausgestellt, bei der der Querschnitt sich in expotential steigendem Maße erwei tert. Alternativ kann auch eine linear zunehmende Erwei terung vorgesehen sein, wie es bei einer kegelförmigen Erweiterung gegeben ist. In einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann sich der Querschnitt in aufeinanderfol genden Abschnitten unterschiedlich erweitern, so daß eine polygonförmige Erweiterung gegeben ist.One has proven to be a particularly advantageous form of expansion trumpet-shaped expansion highlighted, in which the Cross-section expands to an exponentially increasing degree tert. Alternatively, a linearly increasing expansion tion should be provided, as in a conical Extension is given. In another alternative Embodiment, the cross section can follow one another expand different sections so that a polygonal extension is given.
Der Mündungsquerschnitt sollte vorzugsweise ebenfalls einen stetigen Verlauf in Umfangsrichtung besitzen, wie es beispielsweise bei einem kreisförmigen oder einem ellipsenförmigen Querschnitt der Fall ist. Alternativ kann der Mündungsquerschnitt jedoch auch polygonförmig, insbesondere rechteckig oder quadratisch ausgebildet sein.The mouth cross section should preferably also have a continuous course in the circumferential direction, such as it for example with a circular or a elliptical cross section is the case. Alternatively however, the mouth cross section can also be polygonal, in particular rectangular or square his.
Es hat sich gezeigt, daß die Reinigungsleistung des Flüssigkeitsabscheiders darüber hinaus davon abhängig ist, in welche Richtung die Einlaufleitung innerhalb des Abscheiderbehälters mündet. In einer bevorzugten Ausge staltung ist vorgesehen, daß der Mündungsabschnitt der Einlaufleitung so ausgerichtet ist, daß eine stromab gerichtete Normale des Mündungsquerschnittes im wesentli chen vertikal nach oben verläuft. Somit wird das zu reinigende Flüssigkeitsgemisch über die Einlaufleitung zunächst in einen unteren Bereich des Abscheiderbehälters geführt, woraufhin eine Umlenkung der Einlaufleitung um ca. 180° erfolgt, so daß das Flüssigkeitsgemisch in nach oben zur Oberfläche der im Abscheiderbehälter befindli chen Flüssigkeit gerichteter Weise austritt.It has been shown that the cleaning performance of the Liquid separator also depends on it is the direction in which the inlet pipe inside the Separator tank opens. In a preferred version staltung is provided that the mouth section of the Inlet line is aligned so that a downstream directed normals of the muzzle cross section essentially Chen runs vertically upwards. So this becomes cleaning liquid mixture via the inlet pipe first in a lower area of the separator tank led, whereupon a deflection of the inlet line about 180 °, so that the liquid mixture in after above to the surface of the one in the separator tank liquid escapes in a directed manner.
Darüber hinaus lassen sich auch sehr gute Ergebnisse erzielen, wenn die Einlaufleitung im unteren Bereich des Abscheiderbehälters nicht um 180°, sondern lediglich um ca. 120° bis 150° herumgeführt ist, so daß der Mündungs querschnitt der Einlaufleitung so ausgerichtet ist, daß eine stromab gerichtete Normale des Mündungsquerschnittes unter einem Neigungswinkel im Bereich von 30° bis 60° gegenüber der Horizontalen schräg nach oben geneigt verläuft.You can also get very good results achieve if the inlet pipe in the lower area of the Separator tank not by 180 °, but only by is passed around 120 ° to 150 °, so that the mouth cross-section of the inlet line is aligned so that a downstream normal of the muzzle cross-section at an angle of inclination in the range of 30 ° to 60 ° inclined obliquely upwards with respect to the horizontal runs.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Einlaufleitung im unteren Bereich des Abscheiderbehälters um ca. 90° abgewinkelt ist, so daß eine stromab gerichte te Normale des Mündungsquerschnittes im wesentlichen horizontal verläuft und die zu reinigende Flüssigkeit horizontal in den Abscheiderbehälter eingeleitet wird.In a further embodiment it is provided that the Inlet pipe in the lower area of the separator tank is angled by approximately 90 ° so that a downstream dish Te normals of the mouth cross section essentially runs horizontally and the liquid to be cleaned is introduced horizontally into the separator tank.
Nach Einleitung des zu reinigenden Flüssigkeitsgemisches steigen die leichten Öltröpfchen an die Oberfläche der im Abscheiderbehälter befindlichen Flüssigkeit auf, während die schweren Teilchen zum Boden des Abscheiderbehälters absinken. Auf diese Weise kann der Abscheiderbehälter gleichzeitig sowohl die Funktion eines Benzinabscheiders als auch einer Schlammfangvorrichtung wahrnehmen. Um für beide Funktionen ausreichend Raum zur Verfügung zu stel len, ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Mündungsquer schnitt der Einlaufleitung im wesentlichen auf halber Höhe des Abscheiderbehälters angeordnet ist.After introducing the liquid mixture to be cleaned the light oil droplets rise to the surface of the Liquid in the separator tank while the heavy particles to the bottom of the separator tank sink. In this way, the separator tank at the same time both the function of a gasoline separator as well as a sludge trap. To for both functions provide sufficient space len, it is preferably provided that the muzzle cross cut the inlet pipe essentially halfway Height of the separator tank is arranged.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zei gen:Further details and features of the invention are from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing. It shows gene:
Fig. 1 einen Flüssigkeitsabscheider gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in Aufsicht, Fig. 1 a liquid separator according to a first embodiment in plan,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den Flüssigkeitsabscheider gemäß Fig. 1, Fig. 2 is a vertical sectional view of the liquid separator shown in FIG. 1,
Fig. 3 einen Flüssigkeitsabscheider gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in Aufsicht, Fig. 3 shows a liquid according to a second embodiment in top view,
Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch den Flüssigkeitsabscheider gemäß Fig. 3, Fig. 4 is a vertical sectional view of the liquid separator shown in FIG. 3,
Fig. 5 eine Fig. 4 entsprechende Darstel lung eines weiteren Ausführungsbei spiels eines Flüssigkeitsabscheiders, Fig. 5 is a Fig. 4 corresponding depicting a further development Ausführungsbei game of a liquid,
Fig. 6 eine ausschnittsweise Aufsicht auf einen Flüssigkeitsabscheider gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, Fig. 6 is a fragmentary plan view of a liquid separator according to a fourth embodiment,
Fig. 7 einen ausschnittsweisen Vertikal schnitt durch den Flüssigkeitsab scheider gemäß Fig. 6, Fig. 7 is a fragmentary vertical section through the Flüssigkeitsab separator shown in FIG. 6,
Fig. 8 eine ausschnittsweise Aufsicht auf einen Flüssigkeitsabscheider gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel und Fig. 8 is a partial plan view of a liquid separator according to a fifth embodiment and
Fig. 9 eine ausschnittsweise Aufsicht auf einen Flüssigkeitsabscheider gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. Fig. 9 is a partial plan view of a liquid separator according to a sixth embodiment.
Gemäß den Fig. 1 und 2 weist ein Flüssigkeitsabschei der 10 einen Abscheiderbehälter 11 mit einem Kreisquer schnitt auf. Nahe der Oberseite des Abscheiderbehälters 11 ist ein Einlauf 12 mit einem im wesentlichen horizon talen Zulaufrohr 12a vorgesehen, an das sich eine Ein laufleitung 14 anschließt, mit dem das zulaufende Flüs sigkeitsgemisch nach unten zum Boden des Abscheiderbehäl ters 11 gerichtet wird. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Ein laufleitung 14 im unteren Bereich des Abscheiderbehälters 11 um ca. 90° zur Mitte des Abscheiderbehälters 11 umge lenkt, wodurch ein im wesentlichen horizontaler Leitungs abschnitt 14b gebildet ist, der an seinem Ende wiederum um 90° nach oben umgelenkt ist, woran sich ein Mündungs abschnitt 14a anschließt. Der Mündungsabschnitt 14a weist einen sich in Strömungsrichtung kontinuierlich trompeten förmig erweiternden Querschnitt auf, wobei der maximale Querschnitt mit dem Mündungsquerschnitt M zusammenfällt. Wie Fig. 1 zeigt, ist sowohl der Querschnitt der Ein laufleitung 14 als auch der Mündungsquerschnitt M kreis förmig ausgebildet, wobei der Mündungsquerschnitt M etwa die 30-fache Fläche der Einlaufleitung 14 besitzt. Dem Einlauf 12 diametral gegenüberliegend ist im Abscheider behälter 11 ein Auslauf 13 vorgesehen, dem ein Steigrohr 15 vorgeschaltet ist.Referring to FIGS. 1 and 2, a Flüssigkeitsabschei 10 of a separator vessel 11 to cut with a circular cross. Near the top of the separator tank 11 , an inlet 12 is provided with a substantially horizontal inlet pipe 12 a, to which an inlet pipe 14 connects, with which the incoming liquid mixture downward is directed to the bottom of the separator container 11 . As Fig. 2 shows that A is line 14 in the lower region of the separator tank 11 deflected by approximately 90 ° the other way to the center of the separator tank 11, thereby forming a substantially horizontal line portion is formed 14 b, which at its end turn 90 ° is deflected upwards, which is followed by a mouth section 14 a. The mouth section 14 a has a cross-section which widens continuously in the direction of the flow, the maximum cross section coinciding with the mouth cross section M. As shown in FIG. 1, both the cross section of the inlet line 14 and the mouth cross section M are circular in shape, the mouth cross section M having approximately 30 times the area of the inlet line 14 . The inlet 12 diametrically opposite an outlet 13 is provided in the separator container 11 , which is preceded by a riser pipe 15 .
Der Flüssigkeitsabscheider 10 nimmt in seinem oberen Bereich die Funktion eines Benzinabscheiders und in seinem unteren Bereich die Funktion einer Schlammfangvor richtung war, wobei der Übergang zwischen den beiden Funktionen etwa in Höhe der gestrichelt dargestellten Horizontalebene T liegt, in der auch der Mündungsquer schnitt M angeordnet ist und die etwa auf der halben Höhe des Abscheiderbehälters 11 liegt.The liquid separator 10 takes on the function of a gasoline separator in its upper area and the function of a Schlammfangvor direction in its lower area, the transition between the two functions being approximately at the level of the horizontal plane T shown in dashed lines, in which the cross section of the mouth M is arranged and which is approximately halfway up the separator container 11 .
Die Fig. 3 und 4 zeigen ein weiteres Ausführungsbei spiel eines Flüssigkeitsabscheiders, das sich von dem erstgenannten Beispiel lediglich dadurch unterscheidet, daß sich der sich trompetenförmig erweiternde Mündungsab schnitt 14a direkt an das untere Ende des vertikalen Abschnittes der Einlaufleitung 14 nach der Umlenkung um 90° zur Mitte des Abscheiderbehälters 11 anschließt, wobei der Mündungsabschnitt 14a so ausgerichtet ist, daß die stromab gerichtete Normale N des Mündungsquerschnitts M im wesentlichen horizontal zur Mitte des Abscheiderbe hälters 11 verläuft. Gegenüber dem ersten Ausführungsbei spiel ist der Mündungsabschnitt 14a von der halben Höhe des Abscheiderbehälters 11 um ein geringes Maß nach oben versetzt, wobei die Übergangsebene T zwischen dem Benzin abscheider und der Schlammfangvorrichtung im Bereich der unteren Kante des Mündungsabschnittes M liegt. FIGS. 3 and 4 show another Ausführungsbei play of a liquid, which merely differs from the first-mentioned example that the trumpet-shaped widening Mündungsab be cut 14 a directly to the lower end of the vertical portion of the inlet conduit 14 after the deflection by 90 ° to the center of the separator container 11 , the mouth section 14 a being oriented so that the downstream normal N of the mouth cross section M is substantially horizontal to the center of the separator container 11 . Compared to the first game Ausführungsbei the mouth portion 14 a is offset from the half height of the separator tank 11 by a small amount, the transition plane T between the gasoline separator and the sludge trap in the region of the lower edge of the mouth portion M.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausgestaltung, wobei die Umlenkung der Einlaufleitung 14 am unteren Ende des vertikalen Abschnittes um ca. 135° erfolgt, so daß die stromab gerichtete Normale N des Mündungsquerschnitts M unter einem Neigungswinkel von ca. 45° gegenüber einer Horizontalen schräg nach oben verläuft. Auch hierbei liegt die Übergangsebene T im Bereich der Unterkante des Mündungsquerschnittes bzw. des Umlenkbereichs der Ein laufleitung 14. Fig. 5 shows a further embodiment, wherein the deflection of the inlet line 14 takes place at the lower end of the vertical section by approximately 135 °, so that the downstream normal N of the mouth cross-section M at an inclination angle of approximately 45 ° to a horizontal runs above. Here, too, the transition plane T lies in the region of the lower edge of the mouth cross section or the deflection region of the inlet line 14 .
Während bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen der Mündungsquerschnitt M jeweils kreisförmig ausgebildet ist, sind in den Fig. 6 bis 9 davon abweichende Quer schnittsformen dargestellt. Gemäß den Fig. 6 und 7 ist der Querschnitt im Mündungsabschnitt 14a nicht trompeten förmig, sondern kegelförmig erweitert (Fig. 7), wobei der Querschnitt eine Ellipsenform besitzt (Fig. 6), bei der die kurze Hauptachse zur Mitte des Abscheiderbehäl ters 11 weist. Auch hierbei ist der Mündungsquerschnitt M so ausgerichtet, daß eine stromab gerichtete Normale N des Mündungsquerschnitts M im wesentlichen vertikal nach oben verläuft.While in the aforementioned embodiments, the mouth cross-section M is each circular, in FIGS. 6 to 9 different cross-sectional shapes are shown. Referring to FIGS. 6 and 7, the cross section in the opening section 14 a is not trumpet-shaped, but conically expanded (Fig. 7), wherein the cross section has an elliptical shape (Fig. 6), wherein the short major axis to the center of the Abscheiderbehäl ters 11 points. Here too, the mouth cross section M is oriented such that a downstream normal N of the mouth cross section M extends essentially vertically upwards.
Gemäß Fig. 8 ist der Querschnitt des Mündungsabschnitts 14a pyramidenförmig erweitert, wobei der Kreisquerschnitt der Einlaufleitung in einen quadratischen Mündungsquer schnitt übergeht. Eine gleichartige Konstruktion ist in Fig. 9 gezeigt, wobei hier der Mündungsquerschnitt jedoch die Form eines langgestreckten Rechtecks besitzt, dessen kurze Seiten zur Mitte des Abscheiderbehälters 11 gerichtet sind.According to Fig. 8, the cross section of the mouth section 14 is a pyramid-shaped expanded, wherein the circular cross section of the inlet pipe section merges into a square opening cross. A similar construction is shown in FIG. 9, but here the mouth cross section has the shape of an elongated rectangle, the short sides of which are directed towards the center of the separator container 11 .
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