DE2339999A1

DE2339999A1 - Fluessigkeitsseparatoreinrichtung

Info

Publication number: DE2339999A1
Application number: DE19732339999
Authority: DE
Inventors: Roland Richard Gibson
Original assignee: Glacier Metal Co Ltd
Current assignee: Federal Mogul Engineering Ltd
Priority date: 1973-08-07
Filing date: 1973-08-07
Publication date: 1975-02-13

Description

KLAUS D. KIRSCHNER DR. WOLFGANG DOST

DIPL-PHYSIKER DIPL.-CHEMIKER

D-8OOO MÜNCHEN 2

BAVARIARINQ 38

Uneer Zeichen ι Our refer.no· ι

Datumi 7. August 1973

THE GLACIER METAL COMPANY LIMITED 386 Ealing Road, Alperton, Wembley, Middlesex (England)

Flüssigkeitsseparatoreinrichtung

Die Erfindung betrifft Flüssigkeitsseparatoreinrichtungen zum Trennen gemischter Flüssigkeiten in einem Zentrifugalseparator oder einem anderen Separator. Insbesondere soll gemäß der Erfindung ein Vorabscheider für die Flüssigkeitsmischungen angegeben werden.

Erfindungsgemäß weist solch ein Vorabscheider einen Teilchenfilter und/oder einen Luftabscheider auf, und es ist eine Einrichtung, die so angeordnet ist, daß sie von einer Druckflüssigkeitsquelle angetrieben werden kann, vorgesehen, um die Flüssigkeit smischungen durch den Vorabscheider hindurch zu ziehen.

Es wurde gefunden, daß viele Separatoren mit einem größeren Wirkungsgrad arbeiten und eine größere Lebensdauer haben, wenn

509 807/0656

die ihnen zur Trennung zugeführten Flüssigkeiten keine Luftblasen und keine festen Teilchen enthalten, und daß, wenn eine wirkungsvolle und einfache Vorrichtung einen erheblichen Teil von einer dieser Verunreinigungen oder von beiden Verunreini-

gungen, die vorhanden sein können, entfernen kann, wird insgesamt eine erhebliche Verbesserung erzielt. Dadurch, daß bei ; der Erfindung der Vorabscheider durch eine Druckflüssigkeitsj quelle angetrieben wird, die normalerweise zur Verfügung stehe, wo ein Flüssigkeitsseparator verwendet werden soll, muß kein j elektrischer oder mechanischer Antrieb vorgesehen sein. Die Kombination aus Vorabscheider und Separator bildet eine erhebliche Verbesserung gegenüber dem Bekannten.

Ein Beispiel eines Separators, bei dem die Erfindung besonders vorteilhaft anwendbar ist, ist eine Zentrifugalfiltervorrich- : tung, die aus einer Antriebskammer und einer Abscheiderkaaimer besteht, in der die Zentrifuge oder der Hotor angeordnet: ist. Das verunreinigte Strömungsmittel, beispielsweise Wasser, v/el-

■ ches unerwünschtes öl enthält, wird im Betrieb an der Oberseite

^: der Rotorwelle und von dort in den oberen Teil der Abscheiderkammer zugeführt. Eine Scheibe am Strömungsmitteleinlaß richtet den Strömungsmittelstrom zu der Kammerwand. Der Strömungsweg

■ geht dabei über die Außenkante der Scheibe, gleichförmig um

ihren Umfang herum und nach unten durch den Hauptteil der Kammer. Die Zentrifugalkraft trennt auf diese Weise Strömungsmittel mit verschiedenem spezifischem Gewicht. Das leichtere

509807/0656

Strömungsmittel, beispielsweise das öl, sammelt sich in der Mitte der Kammer, und das schwerere Strömungsmittel, beispielsweise das Wasser, sammelt sich an der Außenwand. Das Wasser fließt um die Außenseite der zweiten Scheibe herum, die mit ölsammeIscheibe bezeichnet wird, und es fließt dann durch eine Prallscheibe zu zwei tagentialen Düsen in der Rotorwand. Der Strahl des austretenden Strömungsmittels liefert vor dem Mischen mit dem Strömungsmittel von der Antriebskammer ein kleines Antriebsdrehmoment für den Rotor zusätzlich zu dem Drehmoment, daß in der Antriebskammer abgegeben wird.

Das leichtere Strömungsmittel, d.h. das öl, welches sich in der Mitte der Kammer gesammelt hat, kann durch ein Ventil abgezogen werden. Das öl fließt über ein Innenrohr der Welle zu der Austrittsmündung und dem ölsammelbehälter. ;

Luft in der Abscheiderkammer verursacht Schwingungen an dem

Rotor, und ein Luftabzugsventil kann in das Standrohr des Ro- !

tors eingebaut werden, um wenigstens einen Teil der Luft abzuziehen. Dieses Ventil besteht aus einem Stück geschäumtem Gummi mit einem kleineren spezifischen Gewicht als das öl, der in einer Ausnehmung über einer Lüftungsbohrung gehalten wird. Wenn sich Luft in der Abscheiderkammer sammelt, hebt die Zentrifugalkraft den Gummi von der Lüftungsbohrung ab, so daß die Luft entweichen kann. Der Gummi wird dann in das Strömungsmittel;, nämlich öl und/oder Wasser, eingetaucht und sein Auftrieb über-

509807/06 56

windet die Zentrifugalkraft, so daß er auf die Lüftungsbohrung ■ zurückgedrückt wird. Diese Bohrung ist mit dem Bereich zwischen] dem Rotor und der Welle verbunden, der durch Bohrungen in dem oberen Teil des Rotors mit der Atmosphäre verbunden ist. Solch ein Ventil bildet ein Erschwernis für die Konstruktion und ist unter einigen Bedingungen nicht sehr wirkungsvoll.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der beij liegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm einer Separatoreinrichtung zum Trennen von Öl von dem Kühlwasser eines Motors;

Jig. 2 eine schematische Anordnung eines ölseparators für das Kühlmittel der Einrichtung von Fig. 1 und des Vorabscheiders für das Strömungsmittel, das dem Separator zugeführt wird; und

Fig. J eine teilweise auseinandergezogene Darstellung der körperlichen Anordnung der Bauteile von Fig. 2.

j Die Einrichtung von Fig. 1 ist zum Kühlen eines im niedrigen : Drehzalbereich arbeitenden Schiffsdieselmotors durch Kühlwasser

j bestimmt, das durch Pumpen 11 von einem Kühlmitteltank 12 ab-

gepumpt wird. Nach dem Kühlen wird das Wasser in den Tank 12 bei 13 zurückgeführt. Wie es insbesondere bei Schiffsdieselmotoren der Fall ist, enthält das zurückgeführte Wasser gewöhnlich verschmutzendes öl, das dem Motor als Schmiermittel zugeführt worden ist. Es wurde erkannt, daß dieses öl eine Gefahr

5098 0 7/0656

für den Maschinenkolben ist. Folglich gibt die Erfindung eine !

Einrichtung zum Trennen des Öls von dem Vasser in dem Tank 12

Zu diesem Zweck ist ein schwimmender ölaufnehmer 14- an einem Punkt in dem Tank angeordnet, wo das öl dazu neigt, sich zu sammeln. Die aufgenommene Wasser-Öl-Mischung kann über die j Leitung 15 zu einem Vorabscheider fliessen, der in Fig. 2 ge-I zeigt ist und die aufgenommene Öl-Wasser-Mischung für die Trenj nung in einem Zentrifugalseparator 16 aufbereitet.

: ι

ι Der Zentrifugalseparator 16 und der Vorabscheider 17 benötigen '■■ j keine getrennte Energiequelle, sondern werden beide durch unter _; i Druck stehendes Kühlwasser angetrieben, das von der Hauptkühl-

ι leitung 18 von der Pumpe 11 über eine Leitung 19 abgezweigt

ι wird.

. Dieses Wasser wird an eine Zulaufkammer 21 zugeführt, die die : erste Kammer in einer Anordnung von Kammern bildet, aus denen

; der Vorabscheider besteht.

Die Zulaufkammer 21 hat einen entlang dem Umfang angeordneten ι
j Filter 22, durch den ein Teil des zugeführten Wassers gefiltert

j werden kann, um feste Teilchen zu entfernen. Dieses Wassser wird dann über eine Leitung 23 an eine Antriebskammer 24· des Separators 16 zugeführt, von wo das Druckmittel durch tangential

509807/06 5 6

gerichtete Antriebsdüsen zum Andrehen des Rotors in dem Separator austritt. Der Best des Wassers von der Zulaufkammer, wird durch eine Düse in eine Sprühkammer 26 mit solch einer Geschwindigkeit gedrückt, daß ein Niederdruckbereich in der Sprühkammer erzeugt wird, wodurch das mit öl verunreinigte Wasser aus dem Aufnehmer 14 in dem Tank 12 angesaugt wird. Das angesaugte, verunreinigte Wasser wird zusammen mit dem Antriebswasser in eine Siebkammer 27 eingespritzt, von der es durch ein Zerstäuberrohr 28 und mehrere Filter 29 an eine Luftabscheiderkammer 31 weitergegeben wird.

Die Luftabscheiderkammer weist Prallplatten 32 auf, um die Strömungslinien des Strömungsmittels zu unterbrechen, wodurch Luftblasen freigesetzt werden können und die Luftabscheiderkammer durch ein Luftablaßventil 33 an cLer Oberseite der Kammer verlassen können. Die entgaste bzw. von Luft befreite ■ Mischung aus öl und Wasser verlässt die Kammer 31 bei einem j Niveau unterhalb dem Oberteil der Kammer und tritt in die '< Hauptseparatorkammer des Separators 16 ein.

Der Separator 16 ist in der Weise aufgebaut, wie in der GB-PS ] ! 668 766 oder der DT-OS 22 20 546 beschrieben ist. Der Separa-

tor sammelt das öl an einer zentralen Stelle in der mittigen Welle und gibt das ölfreie Wasser entlang einer Leitung 35 zur ^!

Rückführung in den Tank 12 ab. Von Zeit zu Zeit wird das Öl von! dem mittigen Rohr durch Betätigung eines Magnet-

509807/0656

ventils 36 gesammelt, durch das das Öl einem Behälter zugeführt werden kann. Das Ventil 36 arbeitet in Ankopplung mit einem normalerweise offenen Magnetventil 37 in einer Nebenleitung 38» ; die von der Siebkammer 27 über ein Druckentlastungsventil 39 j wegführt. . .

Im Normalbetrieb hält das Druckentlastungsventil 39 einen ge-, eigneten Druck in dem Vorabscheider aufrecht, und das von dem Ventil neben-geschlossene Strömungsmittel, das in dem Filter 29 gefiltert worden ist, kann zu dem Tank 12 zurückkehren. Pur das Entfernen des Öls ist jedoch notwendig, den Druck in dem Abscheider 16 zu erhöhen. Daher ist das Magnetventil 37 so eingebaut, daß es automatisch schließt wenn das Ventil 36 sich öffnet.

Es ist ersichtlich, daß der Vorabscheider feste Teilchen mecha-^-: nischjaus den Flüssigkeitsmischungen herausfiltert^sund auch Luftblasen entfernt, bevor die Mischung an den Separator 16 zugeführt wird. Kleine Teilchen können die Durchgänge in dem Separator verstopfen und die Lager beschädigen, während Luftblasen dazu neigen, den Separator laut zu machen. Es wurde nun gefunden,'

daß durch geeignete Aufbereitung der Flüssigkeitsmischungen, wie j

oben beschrieben wurde, der Separator mit großem Wirkungsgrad und leise während einer langen Lebensdauer arbeitet. Die Einrichtung ist einfach, da keine äußere Energiequelle zu ihrem Antrieb erforderlich ist. Vielmehr wird sie durch eine Druckmittel ■quelle angetrieben, die von der Hauptleitung 18 abgezweigt wird.

,Die Vorrichtung ist kompakt, weil alle Bauteile Seite an Seite angeordnet sind, wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich'ist.

509807/0656

'Pig. 3 zeigt auch, wie bequem es ist, von Zeit zu Zeit den Vorabscheider durch. Entfernen der Zulaufkammer 21 und der Sieb- j kammer 27 aus ihren Positionen auf beiden Seiten der Sprühkammer 26 auseinanderzunehmen, so daß die Filter 22 und 29 zum Heinigen I oder Ersetzen abgenommen werden können.

509807/0656

Claims

— 9 -Patentansprüche

1. Separatoreinrichtung zum Trennen von Flüssigkeiten in einer Flüssigkeitsmischung,, gekennzeichnet durch einen Vorabscheider (17) für die an den Separator (19) zugeführte Flüssigkeitsmischung, wobei der Vorabscheider (17) einen Teilchenfilter , (27) und/oder einen Luftabscheider (39) und Einrichtungen

; (25, 26) aufweist, die durch eine Druckmittelquelle (19) antreibbar ist, um die Flüssigkeitsmischung durch den Vorabscheider hindurch zu ziehen.

2. Einrichtung bestehend aus einem Separator und einem Vorabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorabscheider (17) eine Sprühkammer (26) mit einer Düse (25)

■ für einen Flüssigkeitsstrahl unter Druck aufweist, die eine

'

Flüssigkeitsströmung in die Sprühkammer und von dort zu den anderen Teil des Vorabscheiders einsprüht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftabscheider (31) vorgesehen ist, der Pralleinrichtungen (32) enthält, die die Strömungslinien der Flüssigkeit unterbrechen. ',

:

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn- ;

ι . - ι

zeichnet durch eine ventilgesteuerte Nebenschlußleitung (38),die von einer Siebkammer (27) abgeht, um.den Druck in i dem Vorabscheider zu steuern. >

50 9 8 07/0656

- ίο -

5- Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekannzeichnet durch eine Zulaufkammer (21), die an eine Druckmittelquelle (18) anschließbar ist und einen Auslass (25), der zu einer Einrichtung führt, die die Flüssigkeitsmischung durch den Separator zieht, und einen weiteren Auslass (23) aufweist, der über einen Filter (22) zu einer Einrichtung (24) führt, die zum Antrieb des Separatros vorgesehen ist. i

6. Einricfrkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um Flüssigkeit aus einer Quelle (12) für Kühl- oder Schmierflüssigkeit abzuziehen, die unter Druck an eine zu kühlende oder zu schmierende Maschine abgegeben werden kann, wobei der Vorabscheider so angeschlossen ist, daß er von der Flüssigkeit angetrieben wird, die von der Quelle (18) für die Maschine abgezweigt

wird. ·

7· Vorabscheider für eine Vorrichtung, wie sie in vorhergehenden Ansprüchen beansprucht ist. .

j.

8. Vorabscheider nach Anspruch 7j gekennzeichnet durch mehrere Kammern, um verschiedene Bearbeitungsgänge an der Flüssigkeit durchzufuhren, wobei die Kammern in einer Reihe miteinander angeordnet sind.

509 8 0 7/0656

9. Vorabscheider nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Kammern einen Filter enthält und von den anderen Bauteilen zum Entfernen oder Ersetzen des Filters abnehmbar ist.

509807/0656