DE2146739A1

DE2146739A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Trennen nicht mischbarer Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE2146739A1
Application number: DE19712146739
Authority: DE
Inventors: Jay Lininger Littleton CoI. McGrew (V.St.A.)
Original assignee: Martin Marietta Corp., Denver, CoI. (V.St.A.)
Priority date: 1970-09-21
Filing date: 1971-09-18
Publication date: 1972-03-23
Also published as: FR2108357A5; SE407247B; RO60361A; GB1372561A; IL37753A0; CA988862A; IL37753A; HU164280B; JPS5626472B1; AU3373371A

Description

Patentanwälte

Dr.-Ing. Wilhelm Beichel MpL-Ing. Woligang Reichel

6 Frankfurt a. M. 1 Pcnksiiaße 13

MARTIN MARIETTA CORPORATION, Denver, VStA.

Verfahren und Vorrichtung zum Trennen nicht mischbarer Flüssigkeiten

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Trennung von Flüssigkeiten, insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen nicht mischbarer Flüssigkeiten, wie z.B. OeI und Wasser.

Wenngleich die Erfindung speziell im Zusammenhang mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Trennen oder Absondern von OeI von großen Wassermengen beschrieben wird, sei
daraufhingewiesen, daß die Prinzipien der Erfindung eine breitere Anwendung finden und auch zur Trennung irgendwelcher anderer, nicht mischbarer Flüssigkeiten benutzt werden können.

../2 209313/1180

2U673.9

In jüngster Zeit findet das Problem der Verschmutzung von Flüssen, Seen und Meeresküsten eine zunehmende Beachtung. Die Notwendigkeit, diese Wasserquellen sauber zu halten, "beruht nicht nur auf dem Bedürfnis nach Wasser für den menschlichen Verbrauch, sondern auch darauf, das Wasserleben zu erhalten, das in diesen Wassermengen vorhanden ist.

Ein besonders "schwieriger Aspekt des Problems der Wasserverschmutzung liegt in dem Erfordernis nach einem wirksamen Verfahren zur Beseitigung von Kohlenwasserstoffen, in der Hauptsache OeI aus großen Wassermengen. Die Größe des Problems wird vielleicht am dramatischsten durch die großen Oelschichten veranschaulicht, welche kürzlich entlang verschiedenen Küstenstrichen auftraten. Diese Oelschichten können z.B. dadurch entstehen, daß OeI aus großen Oeltankern oder Leckstellen ausfließt, die beim Oelbohren auf dem Meeresgrund auftreten, und es kann dadurch eine Dispersion von OeI über eine große Fläche stattfinden, die die Meeresküste verschmutzt und das Wildleben entlang der Küste praktisch vernichtet. Da ferner das OeI auf der Oberfläche des Wassers schwimmt, kann eine Oelschicht durch Wasserströmungen zu Stellen transportiert werden, die weit von der Stelle ihres Ursprungs entfernt sind. Wegen der Größe und Beweglichkeit solcher Oelschichten hat man das Problem noch nicht wirksam gelöst, das OeI aus dem Wasser wiederzugewinnen.

Ein anderer Aspekt dieses Problems besteht in dem Einlassen von flüssigem Unrat in Seen und Flüssen, der einen hohen Kohlenwasserstoffanteil enthält und von Fabriken stammt. Zunehmend strengere Vorschriften, die das Ablassen solchen Unrates regeln, begünstigen die Anwendung einiger Verfahren,

../3 209813/1180

■χ _

um die Kohlenwasserstoffe zu beseitigen, bevor die Flüssigkeit abgelassen wird. Ein ähnliches Problem tritt bei Tankschiffen mit Wasserballast auf, die, wenn sie leer sind, ihre Tanks mit Wasser füllen. Wenn OeI geladen werden soll, ist es notwendig, dieses Ballnst^wasser aus den Tanks herauszupumpen. Vegen Vorschriften in manchen Häfen, die das Ablassen oeligen Wassers verbieten, ist es jedoch notwendig, daß die Tanks draußen auf See entleert werden, ohne daß jedoch irgendein Verfahren vorhanden ist, um das OeI aus dem Wasser zu entfernen, bevor dieses abgelassen wird.

Viele Versuche sind schon vorgeschlagen worden, um OeI von Wassermengen zu trennen bzw. abzusondern. Zum Beispiel hat man angeregt, Einrichtungen zu verwenden, die die Oelschicht, Aireiche auf dem Wasser schwimmt, in einen Bottich oder anderen geeigneten Behälter einfegen oder einschöpfen. Ein Versuch bestand darin, Saugvorrichtungen einzusetzen, um das OeI abzusaugen. Weitere Beispiele sind in den US-Patentschriften 2 470 418 und 3 219 190 beschrieben. Diesen Näherungslösungen haften jedoch zahlreiche Probleme an. Zum Beispiel ist es unmöglich, das OeI von einer Wassermenge abzusaugen oder abzuschöpfen, ohne gleichzeitig eine erhebliche Wassermenge mit aufzunehmen. Darüberhinaus sind derartige Einrichtungen gänzlich unzweckmäßig, wenn das OeI fein verteilt ist oder nur eine sehr dünne Schicht auf der Wasseroberfläche ausbildet. Außerdem kommt noch hinzu, daß mechanische Schöpf- und Saugvorrichtungen nicht dazu verwendbar sind, OeI von einer Mischung aus OeI und Wasser zu trennen.

Eine andere vorgeschlagene Technik besteht darin, ein absorbierendes Medium auf das Wasser zu schütten, das das fein verteilte oder dispertierte OeI absorbiert. Anschließend wird das Material, welches das absorbierte OeI enthält, gesammelt und vom Wasser entfernt. Expandiertes Perlit, expandiertes Vermiculite, Wasserglasteilchen, pulverisierte organische

209813/1180 **^/4

2H6739

!Materialien, Stroh und poröse Polystyrin-Kugeln hat ;.oan alle als geeignete absorbierende Mittel vorgeschlagen. Das Konzept, ein absorbierendes Kediurr. zu verwenden, enthält jedoch gewisse Schwierigkeiten, einschließlich dos Problems, das oeltragende Material wieder zu gewinnen, nachdem das OeI absorbiert worden ist. Das Ausmaß dieser Schwierigkeiten kann man erkennen, wenn man bedenkt, daß sich eine OeI-schicht über eine sehr große "lache erstrecken kann, co daß die anfallende Arbeit zum Ausbreiten und Wiedergewinnen con .absorbierenden Mediums über die gesamte Fläche hinweg sehr erheblich ist. Die Ablagerung den mit OeI voll^gesaugten Mediums bereitet ebenfalls ein beträchtliches Problem.

Es ist auch schon vorgschlagen worden,'Kohlenwasserstoffe, wie z.B. OeI, durch ein Filtrierverfahren von dem Wasser zu trennen. Ein solcher Vorschlag ist in der US-Patentschrift 3 484 370 beschrieben, welche die Verwendung eines Filters zeigt, der ein Elemt aus synthetischen Fasern aufweist, durch welches eine oeltropfenenthaltende Wasserströmung hindurchgeleitet wird. Die Fasern sind im wesentlichen Wasserabweisend (hydrophobic)»so daß die Oeltropfen an den Fasern in dem Element anhaften, während das V/asser durch den faserigen Filter hindurchläuft. Die Oeltropfen verschmelzen dann zu so großen Tropfen, daß sie sich unter dem Einfluß der Schwerkraft von dem Wasser trennen. Ein ähnliches Filtrierverfahren ist ferner in den US-Patentschriften 3 450 632 und 3 417 013 beschrieben. Wenngleich die in diesen Patentschriften gezeigten Einrichtungen einen im allgemeinen zufriedenstellenden Versuch darstellen, relativ kleine Wassermengen zu filtrieren, sei jedoch bemerkt, daß sie zur Lösung des Problems nicht geeignet sind, nämlich OeI von sehr großen Wassermongen zu trennen. Da ferner das in jeder dieser Patentschriften erläuterte Verfahren eine Trennung der zusammengelaufenen odor verschmolzenen Oeltropfen von dem Wasser durch Schwerkraft vorschlägt, <

../5 20981 3/1180

BAD ORIGINAL

kann san das Verfahron in Umgebungen nicht anwenden, wo die Vasserbewagung die verschmolzenen Tropfen weder disperti^rt oder verteilt.

Noch ein v/eiterer vorgeschlagener Versuch besteht darin, eine endlose Riemenanordnung zu verwenden, welche kontinuierlich durch die OeI-Wassermischung hindurchzirkuliert wird, wobei der Riemen wahlv/eise das OeI aufgreift. Das von den Riemen aufgenommene OeI wird in einem,kontinuierlichen Vorgang entfernt, und der regenerierte Riemen wird dann wieder zurück durch die Oel-Wassermischung geleitet. Die zur Verwendung in diesem Verfahren vorgeschlagenen Riemen fallen in eine von zv/ei breiten Katagorien. Einerseits hat man die vorgeschlagenen Riemen aus einem schwammigen oder stark absorbierenden Material, z.B. einem offenzelligen Polyurethanschaum hergestellt. Beispiele dieser Riemen sind in den US-Patentschriften 3 334 und 3 487 927 und in der britischen Patentschrift 1 026 201 beschrieben.

Der andere vorgeschlagene Riementyp umfaßt Riemen, die aus im v/esentliehen nicht absorbtionsfähigem Material, wie z.B. aus Polyethylen, Polypropylen oder Neopren hergestellt sind. Beispiele dieser RMen findet man in den US-Patentschriften 3 146 192, 3 314 540, 3 314 545, 3 344 062 und 3 508 663. In allen diesen Patentschriften wird erklärt, daß das OeI vorzugsweise die Riemenoberfläche benetzt und durch die Oberflächenanziehung an der relativ glatten Oberfläche des Riemens anhaftet, während das V/asser dies nicht tut. Das angezogene oder anhaftende OeI v/ird von dem Riemen durch mechanische Einrichtungen beseitigt, in^dem man z.B. das OeI von der Oberfläche des Riemens abschabt.

Diesen bekannten Riemenanordnungen haften zahlreiche Nachteile, bzw. Mangel an. Bei den absorbierenden schwammigen

209813/1180 -*^/6

2H6739

Riemen werden z.B. erhebliche Wassernengen zusar.non mit dem OeI absorbiert, so daß es notwendig is'C, das absorbierte Wasser von dem absorbierten OeI zu trennen. Wenngleich die in der US-Patentschrift 3 487 927 gezeigte Einrichtung mit einem absorbierenden Urethanschaum arbeitet, der wasserabweisende Eigenschaften zeigt, ist es erforderlich, daß nan in dieser Anordnung einen perforierten Zylinder verwendet und einen Druckunterschied quer zu dem Riemen aufbaut, um das von dem Riemen absorbierte Wasser auf einem Hinimurr. zu halten. Die anderen Riemen, die nach einem Absorbtionsverfahren oder mit Oberflächenanziehung arbeiten, stellen nur eine begrenzte Oberflächenzone zur Verfügung, an der das OeI anhaften kann, und die Leistungsfähigkeit solcher Systeme ist daher begrenzt. Wenn ferner eine glatte, im wesentlichen volle Oberfläche der OeI-Wassermischung ausgesetzt wird, sucht die Wasserströmung rund um den Riemen das angezogene OeI von der Riemenoberfläche abzuscheren bzw. abzutrennen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, um nicht mischbare Flüssigkeiten zu trennen, insbesondere OeI von großen Wassermengen in einer praktischen und wirtschaftlichen Richtung zu trennen.

Es ist ferner beabsichtigt, eine Vorrichtung zum Absondern von OeI aus Wasser zu schaffen, die in einer Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungsfällen eingesetzt werden kann, um OeI von Wasser zu trennen.

Die vorliegende Erfindung schlägt ein neues und verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung vor, um OeI von großen Wassermengen zu trennen. Kit diesem Verfahren und der Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens kann man OeI von Wasser

../7 209813/1 180

ORIGINAL

einem gro/.uii Maßstab und auf einer praktischen Grundlage

Im einzelnen schlägt die Erfindung eine regenerierbare dreid;.."c:ioionale Matrix oder ein Speicherelemt aus Fäden vor, c.:ie üurch das gesamte Speicherelemt hindurch an Knotenpunkten untereinander verbunden sind, wobei der Abstand der Fäden euer Fasern und Knotenpunkte derart festgelegt ist, daß oeliges Wasser nicht durch die-Matrix hindurchtreten kann, chne in Berührung mit den Fäden.oder Fasern oder Knotenpunkten zu koMnien. Der Prozentsatz des Leerraurnes in dem Speicherelement ist jedoch derart, daß das Wasser ungehindert hindurchti-oten kann. Die Fäden und Knotenpunkte sind aus einem Haterial hergestellt, das vorzugsweise das OeI anzieht, wobei die Oeltropfen, die an den Fäden aufgrund der Oberflächenanziehung anhaften durch Kapillarkräfte an den Knotenpunkten zu größeren Tropfen verschmelzen bzw. zusammenlaufen. Die verschmolzenen Oeltropfen haften sicher an den Knotenpunkten, die in dem gesamten Speicherelement als Sammelpunkte wirken, bis sie durch eine ausreichend große Kraft beseitigt werden, wodurch das Speicherelement regeneriert wird.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das dreidimensionale Speicherelement als ein endloses regenerierbares Band oder ein Riemen ausgeführt, der kontinuierlich.., durch die C el-V/ass er mischung hxndurchzirkuliert wird, wobei das 'i/asser ungehindert durch den Riemen hindurchströmen kann und das OeI an dem Riemen in der oben beschriebenen Art und V."ε-ise anhaftet. Das Band oder der Riemen wird kontinuierlich dadurch regeneriert, daß man es durch zwei Regenerierungsrcllen hindurchleitet, die das Band zusammenpressen, um die 2ucr,:r.".erigc-ioufonen Oeltropfen von den Knoten zu lösen.

209813/1 180

BAD

Das dreidimensionale Speicherelement in der Form eines regenerierbaren Bandes oder Riemens kann auf verschiedene Weise eingesetzt v/erden. Zum Beispiel kann der Riemen auf einem Boot oder auf einem anderen Schiff befestigt sein und durch die Bewegung des Bootes durch das Wasser wird bewirkt, daß die Oel-Wasser:nischung auf den Riemen auf trifft, woooi das Wasser durch den Riemen hindurchtritt und das OeI durch den Riemen von dem Wasser getrennt wird. In einen anderen Anwendungsfall für den regenerierbaren Riemen kann der Riemen dazu benutzt werden, das OeI aus dem Ballastwasser eines Schiffes zu entfernen. Ferner kann man den Riemen in eine ortsfeste Anlage einbauen, die sich nach unten in eine Wasserströmung hinein erstreckt, wobei der Riemen hier dazu dient, das OeI von dem V/asser zu trennen, wenn das Wasser durch den Riemen hindurchströmt.

Das dreidimensionale Speicherelement aus Fäden und Knoten kann ferner in einer Netz- oder Mattenanordnung verwendet werden, bei der das Netz entweder in einer Strömung derart verankert wird, daß die Strömung durch das Netz strömt, oder in der das Netz oder die Matte lediglich auf der Wasseroberfläche t schwimmt und die Wellenbewegung bewirkt, daß das Wasser durch die Matte hindurchströmt. In beiden Fällen zieht das Speicherelement aus den Fäden das OeI an und die Oeltropfen werden gesammelt und an den Knotenpunkten festgehalten. Diese Matten können periodisch angehoben und regeneriert werden, indem man sie durch zwei Rollen hindurchleitet, um das OeI aus der !«latte herauszuauetschen.

Ein Material, aus dem das dreidimensionale-Speicherelement hergestellt werden kann, ist ein starkporöser, vernetztor Polyurethanschaum. Dieser vernetzte Schaum ist zu unterscheiden von den Polyurethanschäumen, die entweder eine geschlossene Zellenstruktur oder eine offene Zellenstruktur

2098 13/1180 "^/9

BAD

aufweisen. Wie bekannt ist,, ermöglichen Poljnirethanschäume mit geschlossener Zellenstruktur kein merkliches Sindringen einer Flüssigkeit in das Innere des Schaumkörpers, während die Polyurethanschäume mit der offenen Zellenstruktur an einigen, ,jedoch nicht an allen Zellenwänden Membranen aufweisen und die Zellen im wesentlichen untereinander verbunden sind, wodurch der Schaum für Flüssigkeiten durchlässig wird. Dagegen ist eine vernetzte Struktur im wesentlichen frei von Membranen und weist einen sehr hohen Prozentsatz an Leerraum auf, wodurch sie für Flüssigkeiten noch wesentlich durchlässiger wird als die offene Zellenstruktur. Diese vernetzte Struktur oder vernetzte Konstruktion, bildet ein relativ dichtes Speicherelement aus Fäden, die an einer Vielzahl von Punkten untereinander verbunden sind, welche den Knotenpunkten entsprechen. Es können jedoch, wie im folgenden noch ausgeführt wird, auch andere Materialien anstelle eines vernetzten Schaumes verwendet werden. Im allgemeinen wird durch die Erfindung vorgeschlagen, daß das Speicherelement aus einem Material besteht, das eine relativ hohe Dichte der untereinander verbunden Fäden pro Volumeneinheit aufweist, jedoch auch gleichzeitig einen hohen Prozentsatz an Leerraum besitzt, so daß eine Flüssigkeit ungehindert hindurchtreten kann, jedoch nicht ohne auf die Fäden aufzutreffen, aus denen das Speicherelement hergestellt ist.

Die Erfindung wird nun anhand der beliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und den Abbildungen hervorgehenden Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung beitragen können und mit dom Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden. Es zeigen:

../1O 209813/1180

2U6739

- ίο -

Figur 1 eine schaubildliche Darstellung eines regeneriert;.-.ren Riemens gemäß der Erfindung, der von einem Boot getragen wird;

Figur 2 eine Ansicht entlang der Linie 2-2 der Figur 1;

Figur 2a eine Schnittansicht entlang der Linie 2a-2a von Figur 2;

Figur 3 eine Teildraufsicht entlang der Linie 3-3 der -Figur 1; Figur 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 der Figur 3; Figur 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 der Figur 4;

Figur 6 eine Seitenansicht eines weiteren Anwendungsbeispiels der Erfindung;

Figur 7 eine Ansicht entlang der Linie 7-7 der Figur 6;

Figur 8 eine schaubildliche Darstellung eines weiteren Anwendungsbeispiels der Erfindung;

Figur 8a eine Schnittansicht entlang der Linie 8a-8a der Figur 8;

Figur 9 eine schaubildliche Darstellung noch eines weiteren Anwendungsbeispiels der Erfindung.

Es wird nun näher auf die Einzelheiten der Zeichnungen eingegangen die lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel < der Erfindung veranschaulichen und keinesfalls einschränkend ausgelegt werden sollten.

209813/1 180

BAD ORIGINAL

2H6739

In Figur 1 ist eine Einrichtung dargestellt, mittels der OeI von Wasser getrennt werden kann. Wie in dieser Figur darges'collt ist, benutzt man ein Boot oder ein anderes Schilf A zur Abstützung einer Flüssigkeits-Brennvorrichtung, die allgemein durch das Bezugszeichen B gekennzeichnet ist. Diese Vorrichtung enthält einen endlosen Riemen C und ein endloses Band, das sich von einer Stelle oberhalb des Wassers nach unten in das V/asser hinein erstreckt, wo es mit dem oeligen Wasser in Berührung kommt, wenn sich das Boot durch das Wasser bewegt. Der Riemen wird angetrieben, während sich das Boot bewegt, und er arbeitet in der nachstehend beschriebenen Art und Weise, um das OeI von dem Wasser'zu trennen oder abzusondern, wobei das OcI an Bord des Bootes gesammelt wird.

Es wird nun ausführlicher auf die Einzelheiten der Flüssigkeits-Brennvorrichtung B und insbesondere auf Figur 2 Bezug genommen. Aus dieser Figur geht hervor, daß die Vorrichtung zwei Seitonplatten 10,12 enthält, die an einem Ende durch eine quer verlaufende Stange 14 miteinander verbunden sind. Zahlreiche in Abstand voneinander angeordnete zinkenartige Teile oder Abstützfinger 16 erstrecken sich von der Stange weg und bilden für den Riemen eine Abstützfläche. An dem gegenüberliegenden Ende der Platten 10,12 ist eine Antriebsrolle 13 vorgesehen, die durch geeignete nicht gezeigte Einrichtungen angetrieben wird. Außer der Antriebsrolle 18 tragen die Seitenplatten ferner zwei Quetschrollen 20,22. Ein geeignetes Auffangbassin, das schematisch bei 24 dargestellt ist, ist unterhalb der zwei Rollen 20,22 angeordnet. Dieses Auffangbassin ist durch eine geeignete Leitung 26 mit einem Behält- · nis verbunden, welches das OeI aufnimmt, das von dem Wasser abgesondert wird.

../12

209813/1180

BAD ORIGINAL

2H6739

Der Riemen kann durch die Rolle 18 auf irgendeine geeignete Art und. Weise angetrieben werden. Da es jedoch erwünscht ist, den Riemen mit Geschwindigkeiten von etwa 1,22 m/sec. (4 ft/sec.) anzutreiben, bevorzugt man mehr als einen ReibungsSchluß zwischen dem Riemen und der Rolle. In einer bevorzugten Ausführungsform ist demzufolge die Rolle '18 mit einer Anzahl von in Abstand voneinander angeordneten Streifen aus faserigem Material 19 versehen, die mit komplementären Streifen 21 auf der Innenseite des Riemens C zusammenarbeiten. Dieses faserige Material ist von solcher Beschaffenheit, daß es Ergänzungsteile aufweist, die aneinander haften, wenn sie zusammengepreßt werden, jedoch leicht auseinandergezogen werden können. Es ist im Handel unter dem Warenzeichen VELCRO erhältlich. Wenn man ein solches Material verwendet, kommen die Fasern in den Streifen 21 in Deckung und Eingriff mit den Fasern im Streifen 19, wenn der Riemen C um die Rolle 18 herumläuft, und sie trennen sich, wenn der Riemen von der Rolle wegläuft.

Wie am besten in Figur 1 zu sehen ist, läuft der Riemen C rundum die Antriebsrolle 18 und die Stange 14 und zwischen die zwei Rollen 20,22, wobei diese zuletzt genannten Rollen in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, daß wenn der Riemen zwischen dieser hindurchtritt, eine Preßkraft auf den Riemen ausgeübt wird, die aus dem Riemen irgendwelche gesammelte Flüssigkeit herauspreßt.

Es wird nun ausführlicher auf die Einzelheiten der Konstruktion des Riemens C eingegangen. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß die tatsächliche Konstruktion des Riemens verschiedene geometrische Formen aufweisen kann, jedoch in der allgemeinen Form eines dreidimensionalen Speicherelements au? Fäden bzw.

../13 209813/1180

einer Fadenmatrix vorliegt. Die Figuren 3, 4 und 5 veranschaulichen eine solche Form eines dreidimensionalen Speicherelements, das mit Erfolg eingesetzt werden kann. Dieses Speicherelement (Matrix), das allgemein durch das Bezugszeichen 30 gekennzeichnet ist, weist eine Vielzahl von Fäden 32 auf, die in dem gesamten Speicherelement an einer Vielzahl von Punkten oder Knotenpunkten 34 miteinander verbunden sind. Dies geht am besten aus Figur 5 hervor, die in einem stark vergrößerten Maßstab die Fäden 32 und ihre verbindenden Knoten 34 veranschaulicht. Es sei bemerkt, daß die Faden- und Knotenform in den Figuren 4 und 5 lediglich schematisch und beispielhaft dargestellt ist und das andere geometrische Formen vorgesehen werden können.

Unabhängig von der geometrischen Form müssen jedoch das Speicherelement aus den Fäden und die Knoten oder Knotenpunkte gewisse wichtige Eigenschaften besitzen. So müssen die Fäden in dem Speicherelement so angeordnet sein, daß alle Teile einer Wasserströmung, die auf den Riemen auftrifft, in Berührung mit einem oder mehreren Fäden 32 und Knotenpunkten 34 kommen. Andererseits muß die Porosität des Speicherelements so beschaffen sein, daß das Wasser ungehindert durch den Riemen fließen kann₀ Dies bedingt, daß die Fäden mit Ausnahme an den Knotenpunkten so voneinander getrennt sind, daß das Speicherelement ein sehr großes Leervolumqn besitzt. Diese zwei Aspekte der körperlichen Anordnung der Fäden und Knoten bilden zwei wichtige Erfordernisse, damit der Riemen richtig arbeiten kann. Außerdem muß der Riemen die Fähigkeit besitzen, OeI aus dem Wasser abzusondern, wenn das Wasser frei durch den Riemen hindurchläuft. Mit anderen V/orten, der Riemen muß auf das OeI eine Anzie^hung ausüben und in Bezug auf das V/asser eine abweisende oder nicht anziehende Eigenschaft besitzen.

../14 2 0 9 813/1180

Ein Material, aus dem das Speicherelement aus den Fäden hergestellt werden kann, ist ein vernetzter Polyurethanschaun, wie z.B. ein "Scott Industrieschäum" der von der Scott Paper Company, Chester, Pennsylvania, USA, bezogen v/erden kann. Erzeugnisse dieser allgemeinen Art sind in der US-Patentschrift 3 171 820 erläutert. Ein solches Erzeugnis ist tatsächlich ein Schaumkörper, der gereckt wurde (dewindowed), um im wesentlichen alle Membranen zu beseitigen, und der die üblichen Zellenwände aufweist, so daß nur ein Gerippe oder willkürlich orientierte Fachwerkkonstruktion verbleibt, die verglichen mit einem herkömmlichen offenzelligen Schaum eine erheblich größere Porosität aufweist. Dieses Gerippe oder die vernetzte Schaumstruktur ist gekennzeichnet durch Fäden oder Fasern, die ein dreidimensionales Netzwerk bilden, wobei sich die Fäden in einem einstückig ausgebildeten, nicht ebenen Körper (Nexus) schneiden und in der Art eines Gerippes die Umrisse einer vielseitigen pölyedrischen Zelle begrenzen. Figur 5 ist eine Darstellung einer solchen Zelle. Ein vernetzter Schaum dieser Art kann bis zu 97 Prozent des Gesamtvolumens Leerräume aufweisen und stellt somit ein äußerst poröses Medium dar, durch das Wasser leicht hindurchlaufen kann. Der Durchschnittsdurchmesser der Zellen, die durch die Fäden begrenzt sind, kann in Abhängigkeit von der puren Größe oder dem Zellen-Seitendurchmesser der zellenförmigen Schaumstruktur variieren, aus der man die rippenförmige Struktur erhält. Es ist von Wichtigkeit, daß die Zellenabmaße ausreichend klein sind, so daß in einem dreidimensionalen Speicherelement die Dichte der Gerippefäden in dem Speicherelement derart ist, daß im wesentlichen kein Teil einer Wasserströmung direkt durch das Speicherelement hindurchtreten kann, ohne in Berührung mit einem oder mehreren Fäden zu kommen₀ Andererseits muß die Dichte der Fäden und Knoten so festgelegt sein, daß der Riemen nicht durch das OeI verstopft wird.

../15 209813/1180

V/enn man einen vernetzten .Polyurethanschaum verwendet, ist es erforderlich, den Riemen mit OeI zu benetzen. Vie nachstehend noch bemerkt wird, führt dies zu einer verbesserten Anziehung des OeIs gegen die Fäden und es wird dadurch verhindert, daß das Wasser die Fäden benetzt.

Es können auch andere Materialien als ein vernetzter Polyurethanschaum verwendet werden. Zum Beispiel kann man das dreidimensionale Speicherelement oder die Matrix aus expandiertem Nylon oder aus Baumwollfäden herstellen, die man beide so vorgrundieren kann, daß sie nur das· OeI anziehen, andererseits können die Fäden auch aus einem Werkstoff und die Knoten aus einem unterschiedlichen Material hergestellt werden. Ferner kann man ein Material , wie z.B. Polypropylen, das aufgrund seiner Eigenart das OeI anzieht, verwenden. Es handelt sich also um das dreidimensionale Netzwerk oder das Speicherelement aus Fäden _v und Knoten, das wichtig für diese Erfindung ist und zu dem gewünschten Ergebnis führt, und nicht um das spezielle Material, aus dem das Speicherelement hergestellt wird.

Zusätzlich zu der Bedingung, daß das Speicherelement OeI anzieht, besteht ein sehr wichtiger Aspekt dieser Erfindung in der Art und Weise, in der das Speicherlement aus Fäden und Knoten das angezogene OeI sammelt und speichert. Im allgemeinen basiert das Sammeln und die Speicherung des OeIs auf einen "Pump"-Vorgang, bei dem Oeltropfen, die von den Fäden angezogen werden, entlang den Fäden gepumpt und an den Knoten gespeichert werden. Dieser Pumpvorgang wird erzeugt durch die Kapillarwirkung, die auf die Formgebung der Fäden und Knoten zurückzuführen ist. Diese Formgebung oder Gestalt bewirkt einen

../16 209813/1 180

2H6739

Förderdruck entlang den Fäden, der irgendwelches gesammeltes OeI schnell bewegt und an den Knoten speichert. Genauergesagt, die Fäden, die im allgemeinen aus zylindrischen Röhrchen oder Fasern bestehen, tragen eine sehr dünne Oelschicht. Infolge der Oberflächenspannung tragen jedoch diese Fäden einen größeren Oeltropfen nicht in einem stabilen Gleichgewichtszustand. Dagegen tragen die Übergangsabschnitte dieser Fäden, die die Knoten bilden, aufgrund des Oberflächenspannungsverhaltens eine relativ große Oelmenge in einem stabilen Gleichgewichtszustand. Die Kombination von unstabilen Fäden und stabilen Knoten erzeugt einen Druckunterschied, wobei der Druck an den Knoten niedriger ist, v/as zur Folge hat, -daß sich das OeI entlang den Fäden gegen die Knoten bev/egt. Es ist somit ersichtlich, daß ein Speicherelement, welches aus Zylindern oder Fäden besteht, die vom Standpunkt der Oberflächenspannung nicht stabil sind und mit Knoten verbunden sind, welche vom Standpunkt der Oberflächenspannung stabil sind dazu führt, daß ein Oeltropfen an dem Faden anhaftet und dieser Tropfen entlang dem Faden gegen den Knoten gefördert wird. <

Ein zusätzlicher wichtiger Aspekt des Speicherlements besteht in der geometrischen Ausgestaltung des Knotens, in der Art und V/eise, in der der Knoten die Flüssigkeit anzieht und speichert. Der Knoten besteht aus einem geometrischen System, bei dem der Oberflächenbereich des vollen Materials, verglichen mit dem von diesem eingenommenen Volumen auf einen maximalen Wert gebracht ist. Als Folge hiervon findet ein Oeltropfen einen großen vollen Oberflächenbereich vor, gegen den er angezogen wird, verglichen mit dem Volumen des Oeltropfens. Es wird

../17 2098 13/1180

darauf hingewiesen, daß diese geometrische Struktur bei dem Faden nicht vorhanden ist, v/o nur der Oberflächenbereich des Fadens zur Anziehung des OeIs .zur Verfügung steht und es kann folglich nur ein sehr dünner Oelfilm in einem stabilen Gleichgewichtszustand gehalten werden. Jegliches OeI, das in Berührung mit dem Faden kommt, wird durch die normalen Oberflächenspannungskräfte gegen den größeren Flächenbereich gezogen und anschließend, aufgrund der Oberflächenspannungsunterschiede gegen den Knoten gepumpt, wo die Flüssigkeit in einem Gleichgewichtszustand gespeichert wird. Mit anderen Worten, die Anordnung der Fäden und Knoten ist so festgelegt, daß der Tropfen beim Eintreten in das Speicherelement gegen den Faden gezogen wird, wobei die Kapillarkräfte in dem Tropfen den Oeltropfen zusammenzupressen suchen, v/as zur Folge hat, daß dieser von dem Faden herab gegen den Knoten fließt, ^l v/o der tatsächliche hydrostatische Druck in dem Oeltropfen niedriger ist als der hydrostatische Druck des Tropfens draußen auf dem Faden.

Wie in Figur 5 dargestellt ist, hat das Zellengerippe die Form eines Tetraeders, der die bevorzugte Formgebung ist, da er den größten Oberflächenbereich pro Volumen besitzt. Eine rechteckige Formgebung ist die am nächsten bevorzugte Form, v/ährend ein Fünfeck ebenfalls zufriedenstellend ist. Im allgemeinen ist es erwünscht, daß die Zellengerippe so gestaltet werden, daß ein so kleiner spitzer Winkel wie möglich zwischen benachbarten Fäden vorhanden ist, die mit den Knoten verbunden sind. Dies verleiht den Oeltropfen eine bessere kapillare Stabilität.

../18

209813/1180

2U6739

Der Pump- und Speichermechanismus des Speicherelements aus Fäden und Knoten ermöglicht es, daß das Speicherelement eine beträchtliche Oelmenge sammeln und aufbewahren kann, während es gleichzeitig einen freien Durchgang des Wassers durch das Speicherelement ermöglicht. Dieser sehr wichtige Aspekt des Speicherelements steht im Gegensatz zu den üblichen bisher verwendeten Schaumstoffen, in denen die abzutrennende Flüssigkeit das Schaummaterial benetzt und anschließend das Material gegen einen weiteren Flüssigkeitsdurchfluß im wesentlichen abdichtet.

Um optimale Pumpgeschwindigkeiten zu erhalten, sollten die zylindrischen Fasern oder Fäden einen sehr kleinen Durchmesser besitzen', vorzugsweise einen Durchmesser von weniger als 1,6 mm (1/16 Zoll). Eine Benetzung oder Vorgrundierung des Speicherelements verbessert ferner den kapillaren Pumpvorgang des OeIs entlang den Fäden zu den Knoten. Das Speicherelement wird demzufolge vorzugsweise benetzt oder grundiert, um eine dünne Lage aus Rückstandsoel auf den Fäden und Knoten auszubilden, unabhängig davon-, ob der Riemen aus einem Material, das selbst nicht OeI anzieht oder aus einem Material gefertigt ist, das von selbst OeI anzieht.

Es wird ferner darauf hingewiesen, daß zur Erreichung einer optimalen Arbeitsweise der Abstand zwischen den Fäden und der Abstand zwischen den Knoten von erheblicher Bedeutung ist. Zum Beispiel hat sich beim Abziehen von OeI aus Wasser herausgestellt, daß der Abstand zwischen den Fäden und der Abstand zwischen den Knoten wenigstens 2,54 mm (0,10 Zoll) und vorzugsweise etwa 3,8 mm (0,15 Zoll) betragen sollte, V/enn z.B. der Abstand zwischen den Fäden wesentlich kleiner als 2,5-4 mm (0,10 Zoll) ist, vermag ein Oeltropfen eine Überbrückung

209813/1180 ../19

BAD ORIGINAL

21Α6739

herzustellen und eine komplette Membrane auszubilden, die zwischen benachbarten Fäden aufgehängt ist. In einem Bereich von einem g ist eine Oe!membrane, die kleiner als 2,54 mm (0,10 Zoll) und an den Rändern aufgehängt ist, stabil, so daß die daraus hervorgehende Membrane diesen bestimmten Bereich gegen einen Flüssigkeitsdurchfluß abdichtet. Da jedoch der freie Wasserdurchtritt durch das Speicherelement ein wichtiges Merkmal dieses Systems darstellt, erkennt man, daß die Ausbildung stabiler Membranen zwischen benachbarten Fäden die Arbeitsweise des Speicherelements schädlich beeinflußt, nämlich OeI von Wasser zu trennen. Wenn andererseits der Abstand zwischen den Fäden wesentlich größer als 3,8 mm (0,15 Zoll) ist, wird die Geschwindigkeit, mit der das OeI von den Fäden gegen die Knoten gepumpt wird, verringert. Dafüberhinaus wird die Zahl der Knoten pro Volumeneinheit des Speicherelements reduziert, wodurch wiederum die Oelmenge verringert v/ird, die in einem vorgegebenen Volumen des Speicherelements zurückgehalten bzw. gespeichert werden kann.

Die obigen Abstände zwischen den Knoten und Fäden variieren natürlich in Abhängigkeit von den speziellen zu trennenden Flüssigkeiten. Andere Flüssigkeiten als OeI mit unterschiedlichen Oberflächenspannungseigenschaften und Dichten, verändern den optimalen Abstand zwischen den Fäden und Knoten.

Es wird nun auf die Arbeitsweise eines Riemens Bezug genommen, der gemäß den vorstehenden Ausführungen konstruiert und speziell in Figur 1 gezeigt ist. Der dargestellte Riemen ragt nach unten in eine Wassermenge, auf der sich eine Schicht oder ein Film aus OeI D befindet. Das Boot wird durch das Wasser bewegt und bewirkt, das oeliges Wasser vor dem Riemen zwischen den Seitenplatten 10,12 und durch den Riemen C strömt. Die vorderen Teile der Seitenplatten 10,12 können so ausgeführt sein, daß eine Welle erzeugt wird, die nach innen und oben auf den Riemen C rollt.

../20 20981 3/1180

-20- 2U6739

Wenn das Öl und Wasser auf den Riemen auftreffen, tritt das Wasser ungehindert durch die Poren des oberen Abschnitts des Riemens zwischen den Zinken. 16 und durch die Poren des unteren Abschnitts des Riemens, der zur Wasseroberfläche zurückkehrt. Wie jccloch oben bemerkt wurde, ist der Riemen so beschaffen, daß das von dem Wasser mitgeführte Öl von dem Riemen angezogen wird, so daß das Öl nicht mit dem Wasser durch den Riemen hindurchtritt, sondern vielmehr Öltropfen von der Vielzahl von Fäden angezogen werden, aus denen der Riemen hergestellt ist. Diese Tropfen verbinden sich selbst mit den Fäden und sammeln sich an diesen an, wie dies schematisch bei 36 in Fig. 5 dargestellt ist. Wie oben bemerkt wurde, bewegen sich die Tropfen 36 entlang den Fäden 32 in Richtung des in Fig. 5 gezeigten Pfeiles 35 gegen die Knoten und vereinigen sich dadurch zu größeren Öltropfen 38 an den Knoten 34. In Fig. 5 sind nur einige wenige Öltropfen. an den Fäden und den Knoten angesammelt dargestellt, es wird jedoch darauf hingewiesen, daß alle Fäden und Knoten in dem gesamten Speicherelement in der gleichen Art und Weise wirksam sind.

Die zusammengelaufenen Öltropfen werden an diesen Knoten durch die Oberflächenanziehung sicher festgehalten. Der Riemen fördert oder trägt das Öl, wie durch den dunklen Abschnitt des Riemens in Fig. 2 gezeigt ist, nach oben gegen die Rollen 20, 22, die eine Preßkraft auf den Riemen ausüben und die anhaftenden Öltropfen aus dem Riemen herausquetschen. Das Öl tropft dann in das Auffangbassin 24 und fließt von dort aus durch die Rohrleitung 26 in ein geeignetes Behältnis zur Speicherung. Der auf diese Weise regenerierte •Riemen, was durch den helleren Teil des Riemens in Fig. gezeigt ist, wird durch die Öl-Wassermischung zirkuliert, wodurch der Trenn- oder Absonderungsvorgang wiederholt wird.

../21

209813/ 1 180

Es wird "bemerkt, daß das durch den Riemen hindurchtretende ,, Wasser sowohl durch den oberen, als auch den unteren Abschnitt des Riemens hindurchlaufen muß, bevor es in die umgebende Wassermenge zurückkehren kann. Irgendwelches öl, das in dem oberen Abschnitt des Riemens nicht abgesondert wird, sollte beim zweiten Durchlauf durch den unteren Abschnitt abgetrennt werden.

Derzeitige Ergebnisse deuten an, daß beim Betrieb eines Riemens in der oben geschilderten Weise und mit einer Riemengeschwindigkeit von 1,22 m/sec. (4 ft/sec) in dem Auffangbassin 24 99 io Öl und nur 1 fo Wasser eingebracht werden. Die kleine Menge an Wasser, die von dem Riemen aufgenommen wird, resultiert aus dem Einschluß des Wassers in dem Riemen, und bei geringeren Riemengeschwindigkeiten, bei denen das Wasser zusätzliche Zeit erhält, um durch den Riemen abzulaufen, kann man erwarten, daß sogar noch kleinere Wassermengen gesammelt werden oder anfallen. Eine Riemenanordnung, bei der eine Zeitspanne von 5 see. verbleibt, während der ein Teil des Riemens das Wasser verläßt und dieser Teil in Eingriff mit den Quetschrollen 20, 22 kommt, is't in Ordnung, um den Abfluß des Wassers von dem Riemen zu ermöglichen.

neueste Ergebnisse zeigen ferner an, daß man mit einem Riemen, der etwa 25,4 mm (1 Zoll) dick und 0,9 m (3 ft) breit ist, das Öl von dem Wasser mit der Geschwindigkeit von etwa 1 134 1 Öl/Min. (300 gallons oil per minute) oder 67 830 l/h (570 barrels per hour) trennen kann.

Der Riemen sollte ferner so ausgeführt sein und betrieben •werden, daß ein relativ geringes Ölvolumen (weniger als 15 Volumenprozent) also jeweils einem Zeitpunkt in dem Riemen gespeichert ist, um die erwünschten Eigenschaften des Durchflusses bzw. offenen Flusses aufrechtzuerhalten. Die

../22 209813/1180

₂₂_ 2H6739

Ölabzugsvorrichtung muß ferner einen. Ölrückstand von ausreichendem Volumen in dem Riemen belassen, um "beim nächsten Durchlauf einen schnell ablaufenden Kapillar-Pumpvorgang zu "begünstigen. Ein Wert von etwa 2 Volumenprozent sollte für diesen Zweck genügen.

Es sei bemerkt, daß auch andere Vorrichtungen als Rollen oder Waisen zur Regenerierung des Riemens verv/endet werden können. Z.B. könnte man Luftströmungen dazu benutzen, das angesammelte Öl von dem Riemen zu lösen.

Es wird nun auf Pig. 6 Bezug genommen. In dieser Figur ist ein weiteres Anwendungsbeispiel des Riemens dargestellt, um Öl von Wasser zu trennen. Wie in dieser Figur gezeigt ist, besteht eine allgemein durch die Bezugszahl 40 gekennzeichnete Trenneinheit aus einem oberen Gehäuse 42 und einer herabhängenden, eintauchbaren Öl-Trenneinheit 44. Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 v/ird der Riemen C, der aus der gleichen oben beschriebenen Ausführung besteht, rund um eine Anzahl von Rollen 46 und zwischen zv/ei Quetschrollen 48, 50 hindurchgeführt, wobei ein Auffangbassin 52 vorgesehen ist, um das aus dem Riemen ausgequetschte Öl aufzufangen. Der Riemen C erstreckt sich nach unten in die eintauchbare Einheit 44 > rund um zv/ei untere Rollen 47 und zurück nach oben aus der eintauchbaren Einheit heraus. Die eintauchbare oder versenkbare Einheit kann aus einem porösen Gitter- oder Siebmaterial hergestellt sein, z.B. einem Metallgewebe, das den ungehinderten Durchfluß sowohl von Öl, als auch Wasser in den Innenraum der Einheit ermöglicht. Ein geschlossener Behälter oder ein Abteil 54 ist zwischen den zwei Abschnitten oder Teilen des Riemens in der eintauchbaren Einheit 44 positioniert. Dieser Behälter enthält zwoi einander gegenüberliegende Öffnungen 56, die auf den Riemen ausgefluchtet sind und ermöglichen, daß die Flüssigkeit in das Innere des Behälters 54 fließen kann.

../23 20981 3/1-180

-23- 2U6739

Sine nicht gezeigte Pumpe steht über einer Rohrleitung 58 mit dem Innenraun des Behälter 54· in Verbindung.

Die in Pig. 6 gezeigte Öl-Trennoinheit kann z.B. dazu banutzt v/erden, um das Öl aus dem Ballastwasser in den iDanka eines Öltankschiffes in der folgenden Art und lie is e abzusondern. Die Einheit wird von einer geeigneten Vorrichtung, s.B. Kabeln getragen, die es ermöglichen, daß die Einheit 'in den Tank herabgelassen v/erden kann, aus dem das Wasser auszupumpen ist. Wenn sich die Einheit in Arbeitsposition befindet und die versenkbare Einheit 44 in das ölige Wasser in dem Tank eingetaucht ist, wird die Wasserpumpte betätigt; um aus dem Innenraum des Behälters 54 Wasser abzuziehen. Wenn Wasser aus dem Behälter 54 abgezogen wird, entsteht eine Wasserströmung durch die öffnungen 56 in den Behälter hinein. Damit jedoch das Wasser den Innenraum des Behälters erreicht, muß die Öl-Viassermischung durch den Riemen C hindurchfließen, der kontinuierlich bewegt wird, um die Öffnungen 56 zu erreichen. Wenn die Öl-Wassermischung auf den Riemen auftrifft, tritt das Wasser ungehindert hindurch, das Öl wird jedoch durch das Netzwerk der Fäden aufgefangen, welches die Struktur des Riemens in der oben beschriebenen Art und Weise bildet. Das von dem Riemen C mitgeführte Öl ^t wird dann durch die Rollen 48, 50 beseitigt. Inzwischen wird das Wasser, das ungehindert durch den Riemen C hindurchgetreten ist, durch die Pumpe aus dem Behälter 54 abgezogen und abgelassen.

In Pig. 8 ist noch ein weiteres Anwendungsbeispiel der Vorrichtung dargestellt, um Öl von V/asser zu trennen. Wie in dieser Figur gezeigt ist, sind die Fäden und Knoten in einer Matte eingebettet, die allgemein durch die Bezugszahl 60 gekennzeichnet ist. Die Fäden und Knoten in der Hatte haben die gleiche Form bzw. Gestalt, wie dies im Zusammenhang

../24 20981 3/1180

" ²⁴~ 2H6739 '

nit dem Riemen C der Pig. 1 und 6 "beschrieben wurde. Darüber hinaus -kann jedoch, wie "bei den ο "be η "beschriebenen Riemen, die Form der in der Matte 60 verwendeten Fäden und Knoten auch von derjenigen abweichen, die in den Pig. 4 und 5 veranschaulicht ist.

Die Hatte 60 unterscheidet sich in der Konstruktion von dem Riemen C dadurch, daß in der Hatte zahlreiche Schwimmerelemente 62 eingebaut sind. Wie dargestellt, haben diese ■ Elemente, welche dichter als die Matte sind und ein geringeres spezifisches Gewicht als Wasser aufweisen, die Form von kleinen beabstandeten Flächen aus schwimrafähigem Material, wie z.B. Polyurethan aus geschlossenen Zeli'en, welches die Matte in einer schwimmenden Position auf der Wasseroberfläche hält. Ohne dieses schwimmfähige Material würde die Matte infolge ihrer starken Porösität oder ihres offenpori— gen Leervolumens zum Absinken unter die Wasseroberfläche neigen.

Das schwimmfähige Material kann dadurch in die Matte eingebracht werden, daß man das Polyurethanraaterial an beabstandeten Flächen einspritzt, z.B. an Mittelpunkten, die einen Abstand von 0,3 m (1 ft) haben, und daß man dieses Material an Ort und Stelle ausschäumt. Das ausgeschäumte Polyurethan schließt einige Fäden und Knoten ein und ver-' bindet sich mit diesen, um eine einheitliche Struktur zu bilden.

\ Wie in der Zeichnung dargestellt ist, ist die Matte 60 in einer Strömung aus öligem Wasser positioniert, die durch den dunklen Pfeil 63 angedeutet ist. Geeignete Mittel, wie z.B. Kabel 64 können an der Matte befestigt sein, um diese in dem Pfad der Wasserströmung zu halten.

../25 20981 3/1 180

Pig. 8a veranschaulicht die Position der Matte βθ relativ zur Wasseroberfläche. Wie in dieser Pigur gezeigt ist, liegt ein Teil der Matte unterhalb der Wasseroberfläche, und ein weiterer Teil der Matte erstreckt sich oberhalb der Wasseroberfläche. Auf diese Weise wird das von der "Wasserströmung mitgeführte Öl zwangsläufig veranlaßt, durch die Matte 60 hindurchzutreten, wenn die Strömung in die größere Wassermasse einfließt. Wie oben beschrieben, tritt das Wasser ungehindert durch das stark poröse Speicherelement aus Päden und Knoten hindurch, während das von dem Wasser mitgeführte Öl von den Päden angezogen wird, aus denen die Matte hergestellt ist, und an der Vielzahl von Knoten in der gesamten Matte gesammelt wird. Die Matte wird periodisch herausgenommen und regeneriert, z.B. dadurch, daß man sie durch Preßrollen hindurchführt, die in der oben beschriebenen Art und V/eise die angesammelten Öltropfen aus der Matte herausquetschen. Hierauf kann die Matte wieder in dem Strömungsfluß positioniert werden und der Trennvorgang bzw. Absonderungsvorgang wird wiederholt.

Eine !fette, wie sie z.B. in Pig. 8 dargestellt ist, kann in zahlreichen unterschiedlichen Anwendungsfällen eingesetzt v/erden. Wie in Pig. 8 gezeigt ist, ist die Matte an der Stelle positioniert, an der ein Pluß in eine größere Wassermenge einmündet, und sie dient hier dem Zweck, ölige Abfälle aus dem Pluß zu entfernen, bevor dieser in die größere Wassermenge eintritt. Es sei bemerkt, daß man die !fette auch an jedem anderen Punkt entlang der Plußströmung anordnen kann. Die Matte kann man ferner unterhalb einer Rohrleitung anordnen, welche Abfall in einem Pluß entleert, so daß der Abfall aus der Rohrleitung direkt auf die Oberfläche der Matte auffällt, wobei die Matte das Öl aus dem entleerten Gut entfernt, während das Wasser direkt durch die !fette hindurch in die Plußströmung eintritt. Außerdem kann man die Matte in freischwimmender Weise benutzen, wobei

../26 209813/1 180

2U6739. ,

die Matte einfach auf der Wasseroberfläche reitet und die natürliche Wellenbewegung "bewirkt, daß öliges Wasser durch die Matte hindurchfließt, um die erwünschte Flüssigkeitstrennung zu erreichen. Ferner kann man zahlreiche Matten entlang einer Küste positionieren, so daß von den Flutwellen mitgeführtes öliges Wasser durch Trennung des Öls von dem Wasser gereinigt wird. Es wird darauf hingewiesen, daß in jedem dieser Anwendungsfälle die Matten periodisch regeneriert werden, um das angesammelte Öl zu "beseitigen, und dann zur weiteren Flüssigkeitstrennung zurückgebracht werden.

Fig. 9 veranschaulicht einen Anwendungsfall der Matte, der dem in Fig. 8 gezeigten ähnlich ist. Wie jedoch in Fig. 9 gezeigt ist, hat die Matte die Form eines Kreisringes, der aus zahlreichen untereinander verbundenen großen Blöcken 70 mit schwimmfähigem Material besteht, um die Blöcke auf der Viasseroberfläche zu halten. Die Blöcke sind gegenseitig durch Velcro-Befestigungsmittel, mechanische Haken oder andere geeignete Verbinder miteinander verbunden. Der Ring aus Matten oder Blöcken, die miteinander verbunden sind, ist in der Zeichnung so dargestellt, daß er einen ganzen Ölfleck 72 einschließt, wobei die Blöcke dazu dienen, den Ölfleck oder die Ölschicht zu isolieren und einzufassen, ■ sowie das Öl aus dem Wasser anzuziehen und von diesem zu trennen, wenn das ölige Wasser auf die Blöcke aufschlägt. Außerdem kann es in einem solchen Anwendungsfall erwünscht sein, eine Vorrichtung einzusetzen, wie sie zum Beispiel in Fig. 1 dargestellt ist. Hierbei umfassen die vereinigten Blöcke den Ölfleck oder die Ölschicht und halten diesen zusammen, während ein Motorschiff mit einem endlosen Riemen innerhalb des eingeschlossenen Ölflecks operiert, um das Öl von dem Wasser in der oben beschriebenen Art und Weise zu trennen.

../27

20981 3/1180

2H6739

Weitere Anwendungsfälle der dargestellten Hatten sind ohne weiteres denkbar. Z.B. kann man die Blöcke 70 als dauerhafte Barrieren rund um gewisse Zonen, z.B. Wildreservate, Austerfeldern oder dergleichen einsetzen, um deren Verschmutzung durch treibende Ölschichten zu verhindern. Darüber hinaus kann die Vorrichtung der gezeigten Art auch in anderen Anwendungsfällen als der Verschmutzungskontrolle eingesetzt werden. Z.B. kann das erläuterte Verfahren und -die Vorrichtung zum Trennen des Öls vom Wasser dazu benutzt v/erden, Öl aus wasserverschmutzten Ölbohrungen zu erzeugen.

Es wird darauf hingewiesen, daß in jedem der beschriebenen Anwendungsfälle die eigentliche Vorrichtung und das Verfahren, durch das das Öl von dem Wasser getrennt wird, gleichbleiben, indem sie nämlich ein stark poröses Speicherelement aus Fäden und Knoten aufweisen bzw. verwenden. Ferner wird in jedem Anwendungsfall das Speicherelement aus Fäden und Knoten so positioniert, daß die Öl-Wassermischung auf das Speicherelement aufschlägt, wobei das Öl vorzugsweise die Fäden benetzt und sich in Form von Tropfen an den Fäden sammelt. Kapillarkräfte bewirken, daß sich die angesammelten Tropfen entlang den Fäden bewegen und an den Knoten verschmelzen bzw. zusammenlaufen, wobei die zusammengelaufenen Öltropfen an den Knoten solange sicher gehalten werden, bis das Speicherelement regeneriert wird.

../28

20981 3/1180

Claims

Patentansprüche

1. Material zum Trennen einer ersten Flüssigkeit von einer zweiten Flüssigkeit, gekennzeichnet durch einen vorzugsweise zusammenpreßbaren Speicherelement-Aufbau (32, 34), der die erste Flüssigkeit anziehen und festhalten kann, zum Beispiel durch die Ausbildung eines Vorüberzugs aus der ersten Flüssigkeit, und durch Leerräume zwischen den vollen Seilen des Speicherelement-Aufbaus, die den Durchfluß der zweiten Flüssigkeit durch das Material hindurch ermöglichen.

2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Speicherelement Fäden (32) enthält, die eine Vielzahl von Knoten (34) verbinden, die vorzugsweise in dem gesamten Speicherelement beliebig verteilt sind, und daß die Knoten und Fäden vorzugsweise polyedrische Zellen bilden.

3. Material nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Hauptteil der Fäden (32) und Knoten (34) vom wenigstens 0,25 cm von den nächstliegenden Fäden und Knoten getrennt ist und der Abstand von den nächstliegenden Fäden und Knoten vorzugsweise nicht größer als 0,38 cm ist.

4. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß es in eine Matte (60) eingebaut ist und schwimmfähige Zonen (62) z.B. aus geschlossenem Zellenmaterial enthält, damit die Matte auf Flüssigkeiten schwimmen kann. '

2098 13/1180 "^/29

2H6739

5. I-Iaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß es zu einem endlosen Riemen oder Band verarbeitet ist.

6. Vorrichtung mit einem endlosen Riemen aus einem Material nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine in treibendem Eingriff mit dem Riemen stehende Antriebsrolle (13), wobei die Rolle und der Riemen komplementäre Flächen (19, 21) aufweisen, die z.B. aus faserigem Material bestehen, um die Kraftübertragung von der Rolle auf den Riemen zu begünstigen.

7. Vorrichtung zum Trennen einer Flüssigkeit von einer anderen Flüssigkeit mit einem endlosen Riemen nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Rollen (14, 18, Fig. 1 oder 46, 47, Fig. 6), die in einem Gehäuse (10, 12, Fig. T oder 40, Fig. 6) abgestützt sind und den endlosen Riemen (c) tragen, einen Behälter (24, Fig. 1; 52 Fig. 6) , der zwischen zwei Abschnitten des Riemens positioniert ist und Öffnungen neben diesen Abschnitten des Riemens aufweist, so daß Flüssigkeit durch den Riemen hindurchtreten muß, um durch die Öffnungen in den Behälter einzutreten, und durch eine Vorrichtung, die in Verbindung mit dem Innenraum des Behälters steht, um die Flüssigkeit abzuziehen, die durch den Riemen hindurch in die Behälteranordnung eintritt.

8. Verfahren zum Trennen einer Flüssigkeit von wenigstens einer anderen Flüssigkeit unter Verwendung des Materials und der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7» gekennzeichnet durch Ausbilden eines dreidimensionalen Speicherelementes aus Fäden, die an einer Vielzahl von Punkten, welche Knoten bilden, untereinander verbunden sind, Positionieren des Speicherelementes derart, daß die

../30 209813/1180

Flüssigkeitsiaischung auf das Speicherelement aufschlägt, wobei die eine Flüssigkeit von den Fäden angezogen und an den Knoten gesammelt wird, während die restliche Flüssigkeit der Mischung ungehindert durch das Speicherelement hindurchläuft.

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Aufbringen eines Vorüberzugs oder Grundierungsüberzugs aus der einen Flüssigkeit auf das Speicherelement vor der Positionierung des Speicherelements an der Stolle, an der die Flüssigkeitsmischung auf das Speicherelement aufschlägt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch g e kennzeichnet , daß die eine Flüssigkeit aus Öl und die andere Flüssigkeit aus Wasser besteht und das Speicherelement regeneriert wird, indem das angesammelte Öl aus dem Speicherelement beseitigt wird.

Re/Fu/Ho

20981 3/1180