DE2453555C2

DE2453555C2 - Vorrichtung zur Trennung von zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE2453555C2
Application number: DE2453555A
Authority: DE
Inventors: Elie Grenoble Condolios
Original assignee: Cegelec SA
Current assignee: Cegelec SA
Priority date: 1973-11-14
Filing date: 1974-11-12
Publication date: 1983-02-17
Also published as: JPS5636962B2; IE40542B1; US3915858A; NL7414634A; NO138357C; FR2250557B1; BE821371A; CA1046949A; GB1475760A; JPS5083859A; NO138357B; IE40542L; NO744082L; NL176339B; IT1044251B; NL176339C; CH584051A5; FR2250557A1; DE2453555A1; OA04840A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Trennung von zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten, mit in einem Behälter angebrachten, parallel verlaufenden Kegeln, einer Zuführungsleitung für das Flüssigkeitsgemisch, einem Auslaß für die leichtere Flüssigkeit im eo oberen Bereich und einem Auslaß für die schwerere Flüssigkeit im unteren Bereich des Behälters.

Eine Vorrichtung dieser Art ist in GB-PS 8 97 255 dargestellt und beschrieben. Um mit solchen Vorrichtungen den angestrebten Trenneffekt zu erreichen, z. B. bei der Trennung von Öl aus Wasser einen Reinheitsgrad des Ausgußwassers von weniger als 15 ppm Olgehalt, ist es im allgemeinen erforderlich, daß zusätzliche Einrichtungen zur Erhöhung des Trenneffekts eingesetzt werden, z. B, Turbo-Filter.

Die Erfindung bezweckt, den genannten oder einen besseren Trenneffekt apparativ mit wesentlich einfacheren Mitteln zu erreichen, wobei insbesondere auf zusätzliche Einrichtungen, wie zusätzliche Filter, verzichtet werden kann.

Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter vcn oben nach unten eme obere Speicherkammer, einen ersten konisch-zylindrischen, sich nach unten erweiternden Teil, einen zweiten sich nach unten erweiternden konischen Teil, der vom ersten durch ein Gitter getrennt ist und der in seinem Innern mehrere zu seiner Innenwandung parallel verlaufende konzentrische Kegel aufweist, einen dritten mittleren zylindrischen Teil, einen vierten sich nach unten verengenden konischen Teil, der in seinem Innern mehrere parallel zu seiner Innenwandung konzentrische Kegel aufweist, einen fünften vom vierten Teil durch ein Gitter getrennten, sich nach unten verengenden konisch-zylindrischen Teil und schließlich eine untere Speicherkammer umfaßt, wobei die Zuführungsleitung für das Flüssigkeitsgemisch in der Achse des dritten zylindrischen Teils angeordnet ist und senkrecht nach unten in ein Ablenkorgan mündet und der Auslaß für die leichtere Flüssigkeit im oberen Teil der oberen Speicherkammer und der Auslaß für die schwerere Flüssigkeit im unteren Teil der unteren Speicherkammer vorhanden sind.

Vorzugsweise besteht das Ablenkorgan aus einer horizontalen Platte, die im mittleren Bereich des dritten zylindrischen Teils befestigt ist, wobei die Zuführungsleitung des Flüssigkeitsgemischs senkrecht in der Mittelachse des dritten zylindrischen Teils von oben kommt und in einer bestimmten Entfernung oberhalb der Platte mündet

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Ablenkorgan in der Mitte einen freien Raum auf, und ein peripfcjrer Bereich ist mit Schaufeln versehen, die so geformt und angeordnet sind, daß sie eine zentrale Wirbelströmung des Flüssigkeitsgemischs hervorrufen. Dabei ist es zweckmäßig, das Ablenkorgan drehbar auszugestalten.

Die Erfindung gestattet in vorteilhafter Weise die Trennung eines Gemisches aus unmischbaren Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte und Viskosität von denen die eine eine Flüssigkeit in kontinuierlicher Phase ist und die andere in Form von Tröpfchen in der ersteren Flüssigkeit vorliegt; die mit einem höheren Anteil vertretene Flüssigkeit liegt dabei in kontinuierlicher Phase und die andere in Tröpfchenform vor.

Das erfindungsgemäße Gerät arbeitet nach drei verschiedenen aufeinander folgenden Trennungsweisen: es erfolgt zunächst eine Vortrennung der Tröpfchen und der Flüssigkeit mit Vergrößerung der Tropfen durch Abbremsen der Flüssigkeitsströmung im dritten zylindrischen Teil, in den das Gemisch zunächst geleitet wird; dann folgt eine Haupttrennung mit einer Zusammenballung der Tröpfchen durch Koaleszenz an den Wandungen der konischen Ringkammern des zweiten und vierten konischen Teils und einem kontinuierlichen Entlangfließen der Flüssigkeit an diesen Wandungen; schließlich erfolgt im ersten und fünften konisch-zylindrischen Teil eine endgültige Trennung der Tropfen und der Flüssigkeit durch Dekantierung mit Rückführung der nicht voneinander getrennten Tropfen- und Flüssigkeitsteile für einen

erneuten Trennungszyklus in den dritten Teil; die gereinigte leichtere Flüssigkeit wird dann in der oberen Speicherkammer aufgefangen und abgeleitet; die gereinigte schwerere Flüssigkeit gelangt in die untere Speicherkammer und wird von dort abgeleitet,

In der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispibjs unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren wird das Gerät näher besehrieben.

F i g. 1 zeigt einen senkrechten Achsenschnitt durch das erfindungsge.-iiäße Gerät.

F i g_t 2 zeigt eine Einzelheit einer erfindungsgemäßen Variante.

Gemäß Fig. 1 wird das Gemisch aus zwei zu trennenden, nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten in das Gerät durch eine Eingangsleitung 1 entlang dem Pfeil Feingeführt und gelangt durch eine Leitung 2 zu einem Ablenkorgan 3, das im zylindrischen Teil 4 liegt; dieses Ablenkorgan umfaßt Schaufeln 5, die so geformt und angeordnet sind, daß sie eine langsame zentrale Wirbelströmung entlang den Pfeilen Fi hervorrufen, die sich über den gesamten Teil 4 ausbreitet

Das Gemisch aus den nicht mischbaren Flüssigkeiten besteht aus Tröpfchen einer ersten Flüssigken in einer zweiten Flüssigkeit, wobei Dichte und Viskosität unterschiedlich sind; die Flüssigkeit, deren Anteil an der Mischung der geringere ist, bildet dabei die Tröpfchen. Im vorliegenden Fall sei ein Gemisch aus unmischbaren Flüssigkeiten betrachtet, das aus 60% einer schwereren Flüssigkeit (kontinuierliche Flüssigkeitsphase) und 40% einer leichteren Flüssigkeit (in Tröpfchenform) besteht

Die im Teil 4 ausgelöste langsame Wirbelströmung führt zu einer Verlängerung der Bahn der feinen Flüssigkeitströpfchen, wodurch diese zur Peripherie geleitet werden und sich dabei vergrößern; gleichzeitig wird dadurch eine Vortrennung zwischen der schwereren Flüssigkeit, die nach unten sinkt, und den Tröpfchen der leichteren Flüssigkeit, die nach oben steigen, bewirkt

Der größte Teil der Tröpfchen der leichteren Flüssigkeit steigt entlang den Pfeilen F2 nach oben und reißt dabei eiue bestimmte Menge schwerer Flüssigkeit in die schrägen Ringkarnmern 6, die aus den konzentrischen konischen Wandungen 7 des konischen Teils 8 des Geräts gebildet werden; dieser Teil 8 stellt die Haupttrennkammer dar.

Da in diesen Ringkammern der größte Teil des Gemischs aus Tröpfchen der leichteren Flüssigkeit gebildet wird, gehen die Tröpfchen der leichteren Flüssigkeit in eine kontinuierliche Flüssigkeitsphase über, während die mitgerissene schwerere Flüssigkeit Tröpfchenform annimmt

Diese Tröpfchen der schwereren Flüssigkeit fallen auf den schrägen Boden dieser Kammer und vergrößern sich durch Koaleszenz bei der Berührung mit diesem schrägen Boden und bilden eine kontinuierliche Schicht aus schwerer Flüssigkeit, die entlang dem Kammerboden herabsteigt und wieder in den zylindrischen Teil 4 gerät, um nachfolgend im unteren Teil des Geräts behandelt zu werden.

Die leichtere Flüssigkeit enthält noch einige Tropf- ω chen der schwereren Flüssigkeit und verläßt im oberen Bereich die Kammern 6, um in den zylindrischen konischen Teil 9 zu gelangen, der die Kammer zur endgültigen Trennung bildet; dabei durchläuft die leichtere Flüssigkeit ein Gitter 10, mit dem der Durchfluß gesteuert und verteilt wird.

In dieser Kammer 9 haben die Tröpfchen der schwereren Flüssigkeit öi Tendenz, sich im unteren Bereich aufzuhalten, von dem sie mit einer durch die mittlere Wirbelströmung hervorgerufenen Sekundärströmung mit einem geringen Teil leichterer Flüssigkeit entlang den Pfeilen F3 in den zylindrischen Teil 4 zurückgeführt werden, wo dieses Gemisch von neuem das Trennverfahren durchläuft

Die gereinigte leichtere Flüssigkeit steigt in eine Speicherkammer 11, die im oberen Teil des Geräts vorhanden ist Diese Kammer weist in ihrem oberen Bereich ein Gitter 12 auf, durch das eine gleichmäßige Verteilung des Abflusses zur Ausgangsleitung 14 erreicht wird. Diese Kammer weist eine Ausbuchtung 13 auf, in der eine Kontrollsonde untergebracht werden kann, mit der die Qualität der leichteren Flüssigkeit (Reinheitsgrad beispielsweise 99%) überprüft und durch das Betätigen eines hier nicht dargestellten, in der Ausgangsleitung 14 für die leichtere Flüssigkeit angeordneten Ventils die FüIIstandshähe der gereinigten leichteren Flüssigkeit auf einem gewählten Wert gehalten werden kann.

Wird nun die Arbeitsweise des untrren Bereichs des Geräts betrachtet, d. h, die Trennung und das Auffangen der schwereren Flüssigkeit so wird wiederum von der zylindrischen Kammer 4 ausgegangen.

Der größte Teil der schwereren Flüssigkeit sieigt entlang den Pfeilen F4 in die schrägen ringförmigen Kammern 15 herab, die aus den konzentrischen Wandungen 16 des konischen Teils 17 des Geräts gebildet werden, der einen weiteren Haupttrennungsteil des Geräts bildet; dabei wird eine bestimmte Menge von Tröpfchen der leichteren Flüssigkeit mitgerissen.

Letztere sammeln sich an der oberen Wandung der Ringkammern 15 und vergrößern sich durch Koaleszenz bei Berührung mit dieser Wandung und bilden eine kontinuierliche Schicht leichter Flüssigkeit die entlang dieser Wandung aufsteigt und in den zylindrischen Teil 4 zurückkehrt von wo sie zur Behandlung in den oberen Bereich des Geräts gelangt

Die schwerere Flüssigkeit sinkt mit ncch einigen Tröpfchen der leichteren Flüssigkeit herab und verläßt die Kammer 15 im unteren Bereich, um in den zyliccJrisch-konischen Teil 18 zu gelangen, der eine Kammer zur endgültigen Trennung darstellt; dabei tritt die Flüssigkeit durch ein Gitter 19 zur Steuerung und Verteilung des Durchflusses.

Die Tröpfchen der leichteren Flüssigkeit haben die Tendenz aufzusteigen und werden mit einer durch die mittlere Wirbelströmung erzeugten Sekundärströmung entlang den Pfeilen F5 mit etwas schwererer Flüssigkeit zum zylindrischen Teil 4 geführt, wo dieses Gemisch dem Trennverfahren erneut unterworfen wird.

Die gereinigte schwerere Flüssigkeit sinkt in eine im unteren Teil des Geräts angebrachte Speicherkammer 20 herib. Diese Speicherkammer 20 weist in ihrem unteren Teil ein Gitter 21 auf, durch das eine gleichmäßige Verteilung der Strömung zur Auslaßt tung 23 erreicht wird.

Diese Kammer weist eine Ausstülpung 22 auf, die eine Sonde zur Prüfung der Qualität der schwereren Flüssigkeit (beispielsweise Reinheitsgrad von 99%) aufnehmen kann, mit der durch Betätigen eines in Strömungsrichtung hier nicht dargestellten, in der Auslaßleitung 23 für die schwerere Flüssigkeit vorhandenen Ventils der Flüssigkeitsstand der gereinigten schwereren Flüssigkeit auf einem gewählten Wert gehalten weiden kam,.

Die Pumpen zum Ableiten der schwereren bzw. leichteren Flüssigkeit durch die Leitungen 23 bzw. 14

werden ganz allgemein durchflußmäßig entsprechend dem Gemischanteil der beiden Flüssigkeiten am Geräteeingang eingestellt, d. h. im vorliegenden Beispiel auf 60 und 40%.

In einem Beispiel einer Behandlung eines Gemischs zweier nicht mischbarer Flüssigkeiten, bei dem die Flüssigkeitsanteile umgekehrt wären, das beispielsweise 60% einer leichteren Flüssigkeit (in kontinuierlicher Flüssigkeitsphase) und 40% einer schwereren Flüssigkeit (in Tröpfchenform) enthält, steigt der größere Teil der leichteren Flüssigkeit in die ringförmigen Kammern 6 unter Mitreißen einer bestimmten Menge von Tröpfchen der schwereren Flüssigkeit. Der größte Teil dieses Gemischs, das in die Kammern 6 gelangt, besteht dabei aus leichterer Flüssigkeit, und die schwereren Tröpfchen gehen dann nicht in eine kontinuierliche Flüssigkeitsphase über und umgekehrt.

Betrachtet man dagegen die Arbeitsweise des unteren Bereichs des Geräts, so stellt man fest, daß im vorliegenden Beispiel der größte Teil der Tröpfchen der schwereren Flüssigkeit in die Schrägen Ringkammern 15 herabsinkt und dabei eine bestimmte Menge leichterer Flüssigkeit mitreißt

Da in diesen Ringkammern der größte Teil der Mischung aus Tröpfchen der schwereren Flüssigkeit besteht, gehen die Tröpfchen der schwereren Flüssigkeit in die kontinuierliche Flüssigkeitsphase über, während die mitgerissenen Mengen der leichteren Flüssigkeit in Tröpfchenform übergehen.

F i g. 2 zeigt ene Variante des erfindungsgemäßen Geräts, bei der das Ablenkorgan für die Eingangsströmung aus der Leitung 2 im zylindrischen Teil 4 des Geräts aus einer horizontalen Platte 24 besteht, die von dünnen Rippen 25 gehalten wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

U Vorrichtung zur Trennung von zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten mit in einem Behälter angebrachten, parallel verlaufenden Kegeln, einer Zuführungsleitung für das Flüssigkeitsgemisch, einem Auslaß für die leichtere Flüssigkeit im oberen Bereich und einem Auslaß für die schwerere Flüssigkeit im unteren Bereich des Behälters, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter von oben nach unten eine obere Speicherkammer (11), einen ersten konisch-zylindrischen, sich nach unten erweiternden Teil (9), einen zweiten sich nach unten erweiternden konischen Teil (8), der vom ersten durch ein Gitter (10) getrennt ist und der in J seinem Innern mehrere zu seiner Innenwandung parallel verlaufende konzentrische Kegel (7) aufweist, einen dritten mittleren zylindrischen Teil (4), einen vierten sich nach unten verengenden konischen Teil (17), der in seinem Innern mehrere parallel ,za seiner Innenwandung konzentrische Kegel (16) aufweist, einen fünften vom vierten Teil durch ein Gitter (19) getrennten, sich nach unten verengenden konisch-zylindrischen Teil (18) und schließlich eine untere Speicherkammer (20) umfaßt, wobei die Zuführungsleitung (2) für das Flüssigkeitsgemisch in der Achse des dritten zylindrischen Teils (4) angeordnet ist und senkrecht nach unten in ein Ablenkorgan (3) mündet und der Auslaß (14) für die leichtere Flüssigkeit im oberen Teil der oberen Speicherkammer (11) und der Auslaß (23) für die schwerere Flüssigkeit im unteren Teil der unteren Speicherkammer (20) vorhanden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkorgan (3) aus einer horizontalen Platte (24) besttnt, die im mittleren Bereich des dritten zylindrischen Teils (4) befestigt ist, wobei die Zuführungsleitung (2) des Flüssigkeitsgemisch senkrecht in der Mittelachse des dritten zylindrischen Teils (4) von oben kommt und in einer bestimmten Entfernung oberhalb der Platte mündet
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkorgan (3) in der Mitte einsn freien Raum aufweist, und daß ein peripherer Bereich mit Schaufeln (5) versehen ist, die so geformt «5 und angeordnet sind, daß sie eine zentrale Wirbelströmung (T⁷I) des Flüssigkeitsgemischs hervorrufen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkorgan (3) drehbar montiert so ist.