DE2519959C2

DE2519959C2 - Vorrichtung zur Öl-Wasser-Trennung

Info

Publication number: DE2519959C2
Application number: DE2519959A
Authority: DE
Inventors: Daniel Hugo Silver Spring Fruman, Md.
Original assignee: HYDRONAUTICS Inc 20810 LAUREL MD US
Current assignee: HYDRONAUTICS Inc 20810 LAUREL MD US
Priority date: 1974-05-06
Filing date: 1975-05-05
Publication date: 1983-12-22
Also published as: FR2269992B1; JPS5817643B2; JPS5123864A; DE2519959A1; IT1037882B; GB1495314A; FR2269992A1; CA1056734A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Öl-Wasser-Trennung mit einem Gehäuse, an dessen einem Ende ein Einlaß für das Öl-Wasser-Gemisch und an dessen anderem Ende Auslässe für öl bzw. Wasser vorgesehen sind, sowie zwei quer im Gehäuse angeordneten, axial voneinander beabstandeten perforierten Platten, die zusammen mit der Gehäuseinnenwand eine Trennkammer ausbilden, in der sich ein durch .Zusammendrücken,regerierierbares, poröses. Filterma-'tieral-für örjje'findet, sowie" einer Einrichtung zum Verschieben der einen perforierten Platte gegen die andere, fest angeordnete Platte.

In der US-PS 3617551 ist eine ÖI-Wasser-Trenn-Vorrichturig mit einer Durchflußkammer angegeben, die einen Block aus einem regenerierbaren, porösen Filtermaterial wie einem Polyurethanschaum enthält Der Block des Materials befindet sich zwischen zwei in einem Abstand befindlichen, perforierten. Platten, von denen mindestens eine durch einen angelegten Druck zum periodischen Ausdrücken des vom Filtermaterial absorbierten Öls und 2ur Regeneration zur weiteren Verwendung beweglich ist

Um die Tendenz zur Bypass- bzw. Kanalbildung des eingespeisten. Wassers entlang den Kammerwänden möglichst gering zu machen, ist der Schauoblock in bezug auf die Kammer überdimensioniert, um so einen Vordruck des Schaums gegen die Innenwandung der Kammer zu erzeugen. Durch die Überdimensioniening des Schaums wird allerdings notwendigerweise eine Reibung zwischen dem Schaummaterial und den feststehenden Kammerwandungen während der Regeneration hervorgerufen, wodurch das Material nach der Regeneration nicht mehr seine ursprüngliche Form annimmt

Die Zurückdrängung der Kanalbildung ist allerdings durch die elastische Kapazität des Schaums zur Überwindung der durch die seitliche Vorkomprimierung erzeugten Reibung begrenzt Darüber hinaus führt die unvollständige Rückbildung der ursprünglichen Form des Schaums infolge der Wandreibung zu einer Verschlechterung seiner Filtrationseigenschaften und beeinflußt seine Beständigkeit nach wiederholtem Ausquetschen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur öl-Wasser-Trennung zu schaffen, in der die Kanalbildung des eingeführten Wasserstroms erfolgreich vermieden wird, die jedodi gleichzeitig eine leichte Kompression des Filtermaterial-Blocks sowie dessen Expansion in der Kammer während der Regeneration ermöglicht, ohne daß Störungen an den Seitenwänden der Kammer auftreten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Außenfläche des Filtermaterials zur Gehäuseinnenwand hin von einer Umhüllung aus einem flexiblen, undurchlässigen Material umgeben ist, wobei das Filtermaterial in dre Umhüllung gepreßt ist, und die ' Umhüllung einen Abstand von der Gehäuseinnenwand besitzt und mit beiden Enden an den Platten befestigt ist

Bei der erfindungsgemäßen Öl-Wasser-Trennvorrichtung können das Filtermaterial und die Umhüllung erforderlichenfalls leicht ersetzt werden.

Dazu ist auf der zur Trennkammer hin gerichteten Innenfläche der beiden Platten ein ringförmiger Kragen angebracht, der einen ringförmigen und sich radial nach auswärts öffnenden Kanal zur Aufnahme der Enden der Umhüllung bildet, wobei um den Kanal herum ein Kabel zur Halterung der Enden der Umhüllung gespannt ist.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, die sich auf eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung bezieht; es zeigt

Fig. I eine schematische Querschnittsansicht der erfindungsgeniäßen öl-Wasser-Trennvorrichtung,

F i g. 2 eine Teilansicht der Befestigung der flexiblen Umhüllung an den perforierten Platten, sowie

Fig.3 eine Teilansicht ähnlich Fig. 1, wobei der

FiUermaterial-BIock während der Regenerierung dargestelltist

Die in FigJl dargestellte OI-Wasser-Trennvorrichtung umfaßt ein Gehäuse 10 mit einem Einlaß 12 für ölkontaminiertes Wasser und Auslässe 14 und 16 für das abgetrennte Öl bzw. Wasser. Das Gehäuse 10 ist in drei miteinander in Verbindung stehenden Kammern geteilt, die, wie in der Zeichnung dargestellt, vorzugsweise horizontal angeordnet werden. Die Kammern sind eine Trennkammer 20, die sich im wesentlichen in der Mitte des Gehäuses befindet, eine Nachfüllkammer 22, die mit der, Einlaßseite der Trennkammer 20 in Verbindung steht, die zur gleichmäßigen Verteilung des zugeführten Flüssigkeitsstroms dient, sowie eine Aufschwimmkammer 24 an der Ausflußseite der Trennkammer zur !5 Schweretrennung der Flüssigkeiten.

Die Trennkammer 20 ist mit einer Patrone bzw. einem BIo^k aus einem jrorösen Filtermaterial 26 gefüllt, das gegenüber dem eingespeisten kontaminierten Material Filtereigenschaften aufweist; das Fdtermaterial 26 ist durch Zusammendrücken zur Entfernung des oder der absorbierten Kontamlnationsstöffe aus dem Material regenerierbar. Der Block des Filtermaterials 26 ist im Gehäuse 10 zwischen zwei perforierten Platten 28 und 30 angeordnet; die hintere perforierte Platte 28 ist fest mit dem Gehäuse verbunden, während die vordere Platte 30 bei angelegtem Druck gegenüber der festen Platte 28 in axialer Richtung verschiebbar ist. Wie in Fig. 1 dargestellt, weist die Vorrichtung zum Aufbringen des Drucks auf die Platte 30 zur Kompression des Blocks aus dem porösen Filtermaterial 26 und seiner Regenerierung einen Hydraulikzylinder 32 auf, der an der Vorderwand 34 des Gehäuses 10 angebracht ist und einen Kolben 36 aufweist der sich durch die Nachfüllkammer 22 erstreckt und mit der beweglichen perforierten Platte 30 verbunden ist. Bei Betätigung des Hydraulikzylinders 32 wird die Platte 30 entsprechend gegen die feste hintere Platte 28 gedrückt, wobei der Block des Filtermaterials 26 zusammengedrückt und das enthaltene absorbierte öl aus dem Block heraus in die Kammern 22 und 24 herausgedrückt wird.

Wenn alternativ dazu das absorbierte Öl während des Zusammendrückens lediglich in eine einzige Richtung herausgedrückt werden soll, beispielsweise in die Aufschwimmkammer 24, können geeignete Einwegventile in der Platte 30 vorgesehen sein, die während des Durchströmens des eingespeisten Materials durch das System offen sind, sich jedoch während der Kompression und Regenerierung schließen.

Die Nachfüllkammer 22 des Gehäuses 10 ist durch 5" den Raum zwischen der Innenseile der Vorderwand 34 und der Vorderseite der perforierten Platte 30 in ihrer zurückgezogenen Position vorgegeben. Die Nachfüllkammer 22 muß nicht notwendig vorhanden sein; sie wird jedoch wünschenswerterweise vorgesehen, um eine gleichmäßige Verteilung des eingespeisten Mate· rials über die perforierte Platte 30 hin zur Erzielung eines gleichmäßigen Durchflusses durch den Block des porösen Filtermaterials 26 zu erzielen.

Die flexible Umhüllung 40 aus dem undurchlässigen Material umgibt die Außenfläche des Blocks aus dem Filtermateria! 26 erfindungsgemäß vollständig und befindet sich zwischen diesem und der Gehäuseinnenwand 42 der Trennkammer 20. Die Umhüllung 40 besitzt einen kleineren Durchmesser als die Gehäuseinnen-65 wand 42 und ist an in^en Enden mit den perforierten Platten 28 und 30 verbunden, wodurch eine Art Patrone aus dem Filtermaterial zwischen den Endplatten erzeugt wird, das von den Innen wandungen des Gehäuses getrennt ist . ■

Die Auswahl des Filtermaterials 26 ist nicht kritisch, vorausgesetzt, daß das Material eine offene, vernetzte Struktur aufweist und bei der Verwendung als Öl-Wasser-Separator sowohl eine ölabsorbierende Wirkung als auch ölkoaleszierende Eigenschaften aufweist. Als ideal geeignetes Material erwies sich für diesen Verwendungszweck ein Block aus Polyurethanschaum, da derartige Polyurethanschäume ausgezeichnete Ölreinigungseigenschaften und gutes Fließverhalten über weite Bereiche der Konzentration und der Öleigenschaften aufweisen.

Das Filtermaterial 26 kann dabei aus mehreren einzelnen Stücken oder mehreren in Segmente geteilten Füllungsteilen bestehen, die in der Umhüllung hintereinander angeordnet sind; vorzugsweise wird jedoch ein einziger Block des porösen Materials verwendet Ein derartiger Block erwies sich gegenüber einer Vielzahl kleiner Teilchen aus einem kompressiblen Material als wirkungsvoller.

Die Umhüllung 40 ist vorzugsweise eine Folie aus einem undurchlässigen Gewebe mit Gummierungsbeschichtung wie etwa aus einem Polyestergewebe, das mit einem gummiartigen Kunststoff aus sulfochloriertem Polyethylen (Hypalon«) beschichtet ist

Nach einer günstigen Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine lösbare Befestigung der Enden der Umhüllung an den Platten in der Weise auf, daß die Umhüllung und der Schaumstoffblock erforderlichenfalls entfernt und ersetzt werden können.

Wie aus Fig.2 hervorgeht, weist diese Vorrichtung einen ringförmigen Kragen 44 an den Innenflächen der beiden Platten auf, durch den ein Kanal 46 gebildet wird, der sich in bezug auf die Trennkammer 20 nach außen öffnet Die Enden der Umhüllung 40 sind ir« die Kanäle 46 eingeschlagen und dort mit einer Schnur bzw. einem Draht oder Kabel 48 befestigt Die Enden des Kabels 48 können einfach zusammengedreht und wieder angeschnitten werden, wenn die Umhüllung ersetzt werden soll; die werden vorzugsweise mit einem Schnellversohluß versehen, so daß sie nach dem Ersatz der Umhüllung wiederverwendet werden können. In diesem Fall müssen die Verschlußeinrichtungen dicht genug schließen, um eine dichte Verbindung zwischen der Umhüllung und der Platte, insbesondere zwischen der Umhüllung und der stromabwärts liegenden Platte zu gewährleisten.

Das Gehäuse 10 und der Block aus dem Filtermaterial 26 sind vorzugsweise zylindrisch, wobei der Block in bezug auf die Umhüllung 40 Obermaß aufweist, um den Block gegen die Umhüllung hin vorzupressen und eine Kanalb'lciung zwischen der Umhüllung und dem Schaummaterial zu vermeiden; die Umhüllung hat dabei einen kleineren Durchmesser als die Trennkasnrner 20, um einen Kontakt der Umhüllung mit den Wandungen der Trennkammer zu vermeiden.

Die Aufschwimsnkammer 24, die einen wesentlichen Teil des Gehäuses Io darstellt, grenzt vorzugsweise an die Trennkainmer 20 gn und ist durch den Raum zwischen der festen perforierten hinteren Platte 23 und der Rückwand des Gehäuses vorgesehen. Auf diese Weise wird eine kompakte; e und wirksamere Trennvorrichtung erzielt; die Aufschwimmkammer 24 kann jedoch selbstverständlich auch außerhalb des Gehäuses vorgesehen und mit entsprechenden Leitungen zum Transport des ausfließenden Mediums zur Kammer

versehen sein.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die Aufschwimmkammer 24 vorzugsweise durch eine Prallwand 39 in zwei Teile geteilt, um eine Kontamination der Auslaßöffnung 16 für gereinigtes Wasser zu vermeiden und die Schweretrennung dadurch zu verbessern, daß in der Kammer ein aufwärts gerichteter Strom des ausfließenden Mediums erzeugt wird. Im Fall von Leichtöl sammeln sich die koaleszierten Tröpfchen an der Oberseite der Aufschwimmkammer 24: der aufwärts gerichtete Strom des entlang der Prallwand 39 ausfließenden Mediums unterstützt dabei die Klärung der Tröpfchen in dieser Richtung und hilft zugleich beim Abführen des Öls durch den Auslaß 14.

Zur Kontrolle der Höhe des in der Aufschwimmkammer 24 angesammelten Öls ist eine Reihe von Detektoren (41,43 und 45) für die öl-Wasser-Grenzfläche an der Rückwand 38 des Gehäuses 10 vorgesehen, wie in Fig.! schemasbch sngedeu'.et ist Bei diesen Detektoren handelt es sich um herkömmliche Vorrichtungen, deren Arbeitsweise auf der unterschiedlichen elektrischen Leitfähigkeit von Wasser und öl beruht Wenn so beispielsweise der Ölspiegel in der Aufschwimmkammer 24 unter den mittleren Detektor 43 absink·, sich also die Leitfähigkeit zwischen den Detektoren 43 und 45 ändert, springt entsprechend eine (nicht dargestellte) ölpumpe an, um das öl über den Auslaß 14 abzuziehen und dadurch ein Abfallen des ölspiegels auf ein Niveau zu verhindern, bei dem es zu einer Kontamination des ausfließenden gereinigten Wassers kommen würde. Das Abziehen des Öls wird fortgesetzt, bis die öl-Wasser-Grenzfläche den Detektor 41 erreicht hat, worauf die Pumpe wieder abgeschaltet wird. Die erwähnte Anordnung ist für leichtölkontaminiertes Wasser vorgesehen; bei der Verarbeitung von mit Schweröl kontaminiertem Wasser müssen selbstverständlich entsprechende Modifizierungen vorgenommen werden.

Im Betrieb (vgl. Fig. I) wird das kontaminierte Wasser durch den Einlaß 12 in die Nachfüllkammer 22 der Trennvorrichtung eingeführt, wo eine gleichmäßige Verteilung über den gesamten Gehäusequerschnitt erfolgt. Das poröse regenerierbare Filtermaterial 26, das den oben erwähnten Kriterien entspricht, ist typischerweise ein Stück Polyurethanschaum, das den durch die Umhüllung 40 und die Platten 28 und 30 gegebenen Raum vollständig ausfüllt, eine Dicke von etwa 40 cm und eine Querschnittsfläche von etwa 0,4 m² aufweist Das eingespeiste kontaminierte Wasser fließt durch das Filtermaterial 26, wo das öl absorbiert wird und in Abhängigkeit vom Sättigungsgrad des Schaums koalesziert

Im Anfangsstadium wird praktisch das gesamte öl vom Schaum absorbiert; nach beginnender Sättigung des Schaums treten jedoch große Tröpfchen von koalesziertem öl im Ausfluß auf, da ölhaltiges Wasser durch den Schaum hindurchtritt Das Ablassen dieses ausfließenden Mediums in der Aufschwimmkammer 24 erlaubt indessen eine leichte Abtrennung der großen koaleszierten öltröpfchen aufgrund des Schwerefelds, so daß es nicht erforderlich ist in diesem Zeitpunkt die Zufuhr abzustellen und den Schaum infolge des Auftretens von öl im Ausfluß zu regenerieren. Die abgetrennten Tröpfchen werden anschließend durch den Auslaß 14, das schwerere, gereinigte Wasser durch den Auslaß 16 abgezogen.

Der Trennvorgang kann allerdings nicht unbegrenzt aufrechterhalten werden. Bei einem bestimmten Ölsättigungspegel des Filtermaterials 26 nimmt der Druckverlust so stark zu. daß der Durchfluß des kontaminierten Wassers praktisch zum Erliegen kommt. Der Durchstrom des Wassers wird daraufhin unterbrochen und das

ίο Filtermaterial 26 dadurch regeneriert, daß die perforierte Platte 30 mit Hilfe des Hydraulikzylinders 32 gegen die feste Platte 28 bewegt wird, um das poröse Material zusammenzupressen und das absorbierte öl herauszudrücken. Das ausgedrückte öl fließt sowohl in die

π Nachfüllkammer 22 als auch die Aufschwimmkammer 24, wo es sich jeweils an der Oberseite der Kammer ansammelt und durch die Auslässe 14 bzw. 14' abgezogen wird.

Zur UntersiSuuRg der Klärung des hcrsusgcdrück-

ten Öls kann reines Wasser während der Regeneration mit Hilfe der Pumpe 59 in die Nachfüllkammer 22 und die Aufschwimmkammer 24 zurückgepumpt werden, wie in Fig. 1 dargestellt ist; auf diese Weise kann das angesammelte öt gegen die Auslässe 14 bzw. 14' gedrückt werden. Nach der Regenerierung wird der Kolben 36 des Hydraulikzylinders 32 zurückgezogen, die Einiaßöffnung 16' für Wasser und der Auslaß 14' zur NachK'ikammer 22 werden geschlossen, und öliges Wasser wird wiederum in die Trennvorrichtung

jo eingeleitet

Im Betrieb strömt das eingeleitete Medium hinter die Platte 30 und bildet rund um die Umhüllung im Ringraum 50 zwischen der Umhüllung und der Kammer eine ruhende Ansammlung von gleichem oder größe-

J₅ rem Druck als in der den Schaumblock durchströmenden Flüssigkeit Da das stromabwärts liegende Ende der Umhüllung mit der festen Platte 28 dicht verbunden ist ist ein Umströmen des Blocks und ein Durchlaufen unflltrierter Flüssigkeit in die Aufschwimmkammer 24 ausgeschlossen. Die Anwesenheit dieser unter Druck stehenden Ansammlung von eingeführtem Wasser bewirkt, daß die Umhüllung nicht mit den Wänden des Gehäuses in Kontakt kommt, und trägt dazu bei. die Umhüllung gegen das Filtermaterial 26 zu drücken, wodurch ein Zusammenfallen des Filtermaterials und eine Kanalbildung zwischen dem Schaumblock und der Umhüllung verhindert wird.

Während der bereits erwähnten Regenerierung faltet sich, wie in F i g. 3 dargestellt die flexible Umhüllung 40

so mit dem Filtermaterial 26 zusammen und vermeidet so deren Kontakt mit den Kammerwandungen, wouurch Reibung während des Zusammendrückens und damit Verschleiß an der Oberfläche des Schaums vermieden und gleichzeitig eine Rückexpansion des Schaums zu seiner ursprünglichen Form nach der Regenerierung ermöglicht wird, was ebenfalls zu einer wirksameren Filtration beiträgt.

Um zu verhindern, daß der Schaum während des Zusammendrückens und der folgenden Ausdehnung an der Umhüllung gleitet, kann die flexible Umhüllung 40 an die Außenfläche des Blocks aus dem Filtermaterial 26 mit einem geeigneten polyurethanverträglichen Kleber wie einem Silikonkautschuk angeklebt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Öl-Wasser-Trennung mit
einem Gehäuse (10), an dessen einem Ende ein Einlaß (12) für das Öl-Wasser-Gemisch und an dessen anderem Ende Auslässe (14,1(5) für öl bzw. Wasser vorgesehen sind,

sowie zwei quer im Gehäuse angeordneten, axial voneinander beabstandeten perforierten Platten (28, 30), die zusammen mit der Gehäuseinnenwand (42) eine Trennkammer (20) ausbilden, in der sich ein durch Zusammendrücken regenerierbares, poröses Filtermaterial (26) für öl befindet,

sowie einer Einrichtung (32, 36) zum Verschieben der einen perforierten Platte (30) gegen die andere, ts fest angeordnete Platte (28),

dadurch gekennzeichnet, daß

die Außenfläche des Filtermaterials (26) zur Gehauseiprenwand (42) hin von einer Umhüllung

(40) aus einem flexiblen, undurchlässigen Material umgeben ist,

wobei das Filtermaterial (26) in die Umhüllung (40) gepreßt ist,

und die Umhüllung (40) einen Abstand von der Gehäuseinnenwand (42) besitzt und mit beiden Enden an den Platten (28,30) befestigt ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (40) aus einem undurchlässigen, gummibeschichteten Gewebe besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß «He Umhüllung (40) aus einem Polyestergewebe besteht, das eine Schicht aus einem gummiartigen Kunststoff aus sts "ochloriertem Polyäthylen aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Filtermaterials (26) mit der Umhüllung (40) verklebt ist.

5. Vorrichtung n?ch einem der Ansprüche 1 bis 4, *o dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (40) an ihren Enden lösbar mit den Platten (28, 30) verbunden ist

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zur Trennkammer (20) hin gerichteten Innenfläche der beiden Platten (28, 30) ein ringförmiger Kragen (44) vorgesehen ist, der einen ringförmigen und sich nach ' radial außen öffnenden Kanal (46) zur Aufnahme der Enden der Umhüllung (40) bildet, und ein um den ^M Kanal (46) mit den eingelegten Enden der Umhüllung (40) herumgespanntes Kabel (48) zur Halterung der Enden der Umhüllung vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabel (48) einen Schnellverschluß aufweisen.