DE2540264B2

DE2540264B2 - Vorrichtung zum Trennen zweier Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE2540264B2
Application number: DE19752540264
Authority: DE
Inventors: Fritz 3096 Thedinghausen Schroeder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-09-10
Filing date: 1975-09-10
Publication date: 1980-02-14
Also published as: DE2540264A1

Description

beispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert Es zeigt

F i g. t einen vertikalen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Entölen von Wasser in vereinfachter und schematisierter Darstellung und

F i g. 2 eine Teildraufsicht auf die Vorrichtung gemäß F i g. 1 in Richtung der Schnittlinie 2-2 gesehen.

Die Zeichnung zeigt eine im Ganzen mil IO bezeichnete Vorrichtung zum mechanischen Trennen zweier miteinander vermischter Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte, nämlich einen Separator zum Entölen von Bilgewasser oder Ballastwasser auf Schiffen.

Der Separator 10 besitzt ein zylindrisches Gehäuse 11, in welches eine Einlaßleitung 12 für die zu trennende Mischflüssigkeit, also das verölte Wasser, mündet Am oberen Endabschnitt des Gehäuses 11 ist eine Ausläßleitung 13 für das leichtere öl vorhanden, während das schwerere Wasser über eine Auslaßleitung 14 abgeführt wird, die am unteren Endabschnitt des Gehäuses 11 vorgesehen ist.

Zwischen dem Einlaß 12 und den Auslässen 13,14 sind mehrere koaxial zueinander angeordnete Rohrabschnitte 16,17,18 und 19 geschaltet, die jeweils an ihrem einen Ende geschlossen sind, wobei die geschlossenen oberen Enden der Rohrabschnitte 16,18 mit dem Kopf abschnitt 24 des Gehäuses 11 in Verbindung stehen.

Wie aus den Fig. 1 und 2 erkennbar ist, besitzen die Rohrabschnitte 16 bis 19 jeweils unterschiedliche Durchmesser d Der Radius des benachbarten Rohrabschnittes 18 ist um das Maß e größer. Der Radius des radial nach außen nachfolgenden Rohrabschnittes 17 ist wiederum nochmals um ein Maß cgrößer als der Radius des Rohrabschnittes 18 und der Rohrabschnitt 16 besitzt wiederum einen Radius, der um das Maß £1 größer ist als der Radius des weiter innenliegenden Rohrabschnittes 17. Radial außen zu dem äußeren Rohrabschnitt 16 verläuft dann mit einem Abstand 2 die Wandung des Gehäuses 11.

Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, ist jeweils das offene Ende eines Rohrabschnittes 16 bis 19 mit Abstand vom geschlossenen Ende eines benachbarten Leitungsabschnittes angeordnet und umgekehrt, und zwar liegt jeweils der offene Endabschnitt eines Rohrabschnittes, z. B. 19, innerhalb des ihm benachbarten radial weiter außenliegenden Rohrabschnittes, z. B. 18.

Die Rohrabschnitte 16 bis 19 sind derart dimensioniert, daß der jeweils zwischen zwei einander benachbarten Rohrabschnitten z. B. 16,17 liegende Strömungsquerschnitt größer ist als der entsprechende Strömungs- querschnitt an einem weiter stromaufwärts liegenden Abschnitt des Strömungspfades, also beispielsweise zwischen dem Rohrabschnitt 16 und der Wandung des Gehäuses 11. Auf diese Art und Weise ergibt sich eine abschnittsweise Verzögerung der durch die Einlaßleitung 12 in den Separator 10 einströmenden Flüssigkeit.

Wie aus Fig.2 erkennbar ist, mündet die Einlaßleitung 12 tangential in das Gehäuse 11, so daß sich auf diese Weise ein Drall der durch den Separator 10 strömenden Flüssigkeit um die Achse 21 ergibt. Dieser bo Drall sorgt für eine weitere Vergrößerung des Strömungspfades zwischen dem Einlaß 12 und den Auslassen 12, 14 und damit für eine weitere Verbesserung der Abscheidung.

Die oberen Endabschnitte der an ihrem oberen Ende b5 geschlossenen Rohrabschnitte 16 und 18 sind über Verbindungsleitungen 22 bzw. 23 mit dem Kopfabschnitt 24 des Gehäuses 11 verbunden ^s. F i ° 1 ^

Im Ringraum zwischen dem Gehäuse 11 und dem Rohrabschnitt 16 befindet sich eine Heizschlange 26, die an den Stutzen 27 gespeist und am Stutzen 28 entleert wird.

Der Durchmesser D des Separators 10 beträgt 1 m, während die Höhe H\fim beträgt

Die Wirkungsweise des in der Zeichnung dargestellten und vorstehend beschriebenen Separators ist wie folgt:

Zunächst wird der Separator 10 vollständig mit sauberem, also nicht ölhaltigem See- oder Frischwasser gefüllt Dabei wird die Entölvorrichtung mittels einer Automatik selbsttätig über ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Magnetventil entlüftet welches später dem ölablaß dient

Ist die Entölvorrichtung vollständig mit Wasser gefüllt und entlüftet, so kann der eigentliche Entölbetrieb beginnen. Dabei werden die einzelnen Bilgen über eine der Entölvornchtung zugeordnete Pumpe mit der Entölvorrichtung verbunden, wobei die Pumpe des verölte Bilgewasser in die Entölvorrichtung pumpt. Es tritt in Richtung des Pfeiles 29 in den Separator 10 ein. Aufgrund der tangentialen Anbringung der Einlaßleitung 12 am Gehäuse 11 ergibt sich eine Drallströmung um die Achse 21 im Ringraum zwischen der Gehäusewandung 11 und dem Rohrabschnitt 16, so daß das zu entölende Wasser spiralförmig nach unten fließt. Die — nicht der tatsächlichen momentanen Strömungsrichtung entsprechende — Hauptströmungsrichtung ist im Ringraum mit Pfeilen angedeutet

Bei 31 wird die Strömung dann in Richtung der Pfeile 32 nach oben umgelenkt Dabei erfolgt zugleich eine Querschnittsvergrößerung für den Strömungsquerschnitt, so daß sich eine Verlangsamung der Strömung ergibt.

Entsprechendes wiederholt sich sodann bei einer erneuten Umlenkung in Richtung der Pfeile 33. Auch hier erfolgt zugleich mit der Umlenkung eine erneute Vergrößerung des Strömungsquerschnittes und damit eine Verzögerung der Strömung mit entsprechender Beruhigung.

Ist die ursprünglich in Richtung des Pfeiles 29 in die Einlaßleitung 12 eingetretene Flüssigkeit letztlich bis in den mittleren Bereich des Separators 10 gelangt, so hat sie sich unter Abtrennung des wesentlichen ölbestandteils vom Wasser stark beruhigt. Das öl wird dann über die Verbindungsleitung 23 — oder bereits über die Verbindungsleitungen 22 — in den Kopfabschnitt 24 des Separators eintreten und fließt dort dann letztlich aus einer Tasche 34 über die Auslaßleitung 13 nach außen ab. Das Wasser strömt in entsprechender Weise über die Auslaßleitung 14 in Richtung des Pfeiles 36 nach unten ab.

Da beim Ablassen des in den Kopfabschnitt 24 aufgestiegenen Öles in den ölsammeltank innerhalb des Systems ein Druckabfall erfolgt, schließt bei diesem Vorgang gleichzeitig ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Ausgußventil für das Wasser, so daß kein Wasser nach außenbords gelangt.

Bestandteile der automatischen Steuerung sind zwei Elektroden 37, die dafür sorgen, daß das nicht dargestellte Magnetventil geschlossen ist, wenn die Elektroden von Wasser umgeben sind, und die andererseits dafür sorgen, daß das Magnetventil geöffnet ist, wenn sie von öl oder Luft umgeben sind. Für beide Betätigungen des Magnetventils ist jeweils eine Verzögerungszeit in der Größenordnung von beispielsweise 10 Sek. voreesehen.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Separators besteht darin, daß mit ihm auf kleinsten Raum sehr hohe Abscheidungs- bzw. Reinigungsgrade zu erzielen sind, was beispielsweise insbesondere im Schiffbau von erheblicher Bedeutung ist. Aufgrund des Fehlens irgendwelcher bewegter Teile ergibt sich zugleich eine sehr robuste und unempfindliche Konstruktion von hoher Betriebssicherheit.

10 Separator

11 Gehäuse (von 10)

12 Einlaßleitung

13 Auslaßleitung (für öl)

14 Alislaßleitung (für Wasser)

16 Rohrabschnitt

17 Rohrabschnitt

18 Rohrabschnitt

19 Rohrabschnitt

21 Achse

22 Verbindungsleitungen

10 11 12 13 14 16 17 18 19 21 22

23 Verbindungsleitungen

24 Kopfabschnitt

26 Heizschlange

27 Speisestutzen (für 26)

28 Entleerungsslutzen(für26)

29 Pfeil

31 Umlenkstelle

32 Pfeile

33 Pfeile
ίο 34 Tasche

36 Pfeil

37 Elektroden
a — Abstand
b - Maß

c - Maß

e - Maß

d — Durchmesser

D — Durchmesser

H - Höhe

23 24 26 27 28 29 31 32 33 34 36 37

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum mechanischen Trennen zweier nicht miteinander mischbarer Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte, insbesondere zum Entölen von Wasser auf Schiffen, mit einer in ein Gehäuse mündenden Einlaßleitung für die zu trennenden Flüssigkeiten, an dessen oberen Endabschnitt ein Auslaß für die leichtere Flüssigkeit und an dessen unterem Abschnitt ein Auslaß für die schwerere Flüssigkeit angebracht ist, und wobei auf dem vom Einlaß zum Auslaß für die schwerere Flüssigkeit führenden Strömungspfad mehrere einander jeweils koaxial umgebende, vertikale Rohrabschnitte unterschiedlichen Strömungsquerschnitts vorhanden sind, derart, daß der zwischen zwei benachbarten Rohrabschnitten vorhandene Strömungsquerschnitt größer ist als der entsprechende Strömungsquerschnitt an einen stromaufwärts liegenden Abschnitt des Strömungspfades, so daß sich der Querschnitt des Strömungspfades vom Einlaß zum Auslaß abschnittsweise erweitert, und wobei das offene Ende eines Rohrabschnitts mit Abstand vom geschlossenen Ende eines benachbarten Rohrabschnittes angeordnet ist und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Einlaßleitung (12) für die Flüssigkeiten tangential in das Gehäuse (11) mündet und

b) die geschlossenen oberen Enden der Rohrabschnitte (16, 18) durch Leitungen (22, 23) mit dem Kopfabschnitt (24/ des Gehäuses (11) in Verbindung stehen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung r.um mechanischen Trennen zweier nicht miteinander mischbarer Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte, insbesondere zum Entölen von Wasser auf Schiffen, mit einer in ein Gehäuse mündenden Einlaßleitung für die zu trennenden Flüssigkeiten, an dessen oberen Endabschnitt ein Auslaß für die leichtere Flüssigkeit und an dessen unterem Abschnitt ein Auslaß für die schwerere Flüssigkeit angebracht ist, und wobei auf dem vom Einlaß zum Auslaß für die schwerere Flüssigkeit führenden Strömungspfad mehrere einander jeweils koaxial umgebende, vertikale Rohrabschnitt unterschiedlichen Strömungsquerschnitts vorhanden sind, derart, daß der zwischen zwei benachbarten Rohrabschnitten vorhandene Strömungsquerschnitt größer ist als der entsprechende Strömungsquerschnitt an einen stromaufwärts liegenden Abschnitt des Strömungspfades, so daß sich der Querschnitt des Strömungspfades vom Einlaß zum Auslaß abschnittsweise erweitert, und wobei das offene Ends eines Rohrabschnitts mit Abstand vom geschlossenen Ende eines benachbarten Rohrabschnitts angeordnet ist und umgekehrt.

Derartige auch als Separatoren oder Abscheider bezeichnete Vorrichtungen finden auf vielen Gebieten der Verfahrenstechnik Verwendung. Ein Hauptanwendungsgebiet besteht bei der Reinigung bzw. Entölung von Bilge- oder Ballastwasser auf Schiffen. Denn die Vorschriften der jeweiligen Hafenbehörden oder aber auch die internationalen Vereinbarungen gegen die Verschmutzung der See durch öl fordern, daß iii Häfen, Flußläufen oder freien Seefahrtszonen kein Bilge- oder Ballastwasser außenbords gepumpt wird, so daß nach einschlägigen Vorschriften ein der Entölung dienender Separator in die Ausflußleitung einzubauen ist Dabei muß der Reinigungsgrad derart sein, daß der ölgehalt — je nach Vorschrift — beispielsweise bei Binnen- und Küstengewässern 20 mg/1 und bei freien Seefahrtszonen 100 mg/1 nicht übersteigt
Insbesondere, wenn derartige Vorrichtungen als

ίο Entöler auf Schiffen eingesetzt werden, ist es wünschenswert, das Bauvolumen bei einer bestimmten Durchsatzmenge und einem bestimmten Entölungsgrad im Hinblick auf den damit verbundenen Kostenfaktor so klein wie möglich zu halten.

Gegenüber bekannten stationären Anlagen zeichnet sich eine aus der US-PS 21 75 563 bekannte Entölungsvorrichtung im Hinblick auf die Ausnutzung des Raumbedarfes dadurch aus, daß mehrere einander koaxial umgebende Leitungsabschnitte unterschiedlichen Strömungsquerschnitts vorhanden sind, durch welche die Mischflüssigkeit nacheinander strömt, wobei die Strömungsquerschnitte der einzelnen Abschnitte in Strörrungsrichtung jeweils abschnittsweise kleiner werden.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine solche Ausgestaltung im Hinblick auf den angestrebten Trennungseffekt nachteilig ist, weil die sich abschnittsweise verengenden Strömungsquerschnitte eine Beschleunigung der Strömung zur Folge hat, so daß die Trennung - im Falle der US-PS 21 75 563 also die Entölung — bei der Großtrennung in der ersten Stufe mithin mit langsamster Geschwindigkeit stattfindet, während die erheblich schwierigere Resttrennung bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten stattfinden muß.

Dieses führt zwangsläufig bei vorgegebenen Dimensionen und einer vorgegebenen Anzahl von Stufen nicht zu einem optimalen Trennungsgrad.

Eine Verbesserung des aus der US-PS 21 75 563 bekannten Entölers ist aus der DE-PS 4 19 360 bekanntgeworden, bei welcher die Strömungsquerschnitte der einzelnen Stufen bei grundsätzlicher ähnlicher Anordnung abschnittsweise größer werden, so daß die Strömungsgeschwindigkeit der Mischflüssigkeit bei ihrem Weg durch die Vorrichtung entsprechend abnimmt und eine bessere Trennung zur Folge hat.

Der vorliegenden Erfindung ließt die Aufgabe zugrunde, die aus der DE-PS 4 19 360 bekannte Vorrichtung so zu verbessern, daß bei vergleichbarem Raumbedarf die Trennleistung noch beachtlich zu verbessern ist.

Als Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Einlaßleitung für die Flüssigkeiten tangential in das Gehäuse mündet, und daß die geschlossenen oberen Enden der Rohrabschnitte durch

Vi Leitungen mit dem Kopfabschnitt des Gehäuses in Verbindung stehen.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß der Trenneffekt durch eine im wesentlichen tangentiale Einleitung der Einlaßleitung in das Gehäuse aufgrund des dadurch erzeugten Dralls, der den Strömungspfad durch die Vorrichtung beachtlich vergrößert, noch erheblich zu verbessern ist, wobei dann die beispielsweise aus öl bestehende Flüssigkeit über die mit dem Kopfabschnitt des Gehäuses in Verbindung stehenden Leitungen aus

<>5 den oberen Enden der gleichsam Kammern bildenden Rohrabschnitte in den Kopfabschnitt des Gehäuses aufsteigen und von dort aus abgeleitet werden kann.

ndüng ist nachstehend an einem Ausführungs-