DE2800061A1

DE2800061A1 - Gravitations-separator

Info

Publication number: DE2800061A1
Application number: DE19782800061
Authority: DE
Inventors: Chester Howard Walters; David Atwood Wright
Original assignee: National Marine Service Inc
Current assignee: National Marine Service Inc
Priority date: 1977-01-19
Filing date: 1978-01-02
Publication date: 1978-07-20
Also published as: JPS5392968A; BR7800232A; JPS5512287B2; NO145780B; CA1121279A; PT67504B; FR2385428B3; DK578A; AU3219978A; GB1567712A; FR2385428A1; SE7800237L; AU513962B2; JPS54266A; NO145780C; NO146842C; NL7714471A; FI780159A; GB1567711A; PT67504A

Description

DIPL.-PHYS. WOLFGANG SEEGER 280 0061

PATENTANWALT -C-

THIERSCHSTR. 27 D-8 MÜNCHEN 22 TEL. (O89) 22 5152

4 Pat 21 TelegrammiCableAddress):

Seegerpatent München Telex: 5 24-4-87 patop d

Anmelder: National Marine Service,Inc.
175o Brentwood Boulevard
Saint Louis/Missouri 63144/USA

Gravitations-Separator

Die Erfindung betrifft einen Gravitations-Separator für unvermischbare Flüssigkeiten verschiedener Dichten, z.B. für ein
Gemisch aus Öl und Wasser.

Die Erfindung betrifft insbesondere einen Gravitations-Separator, welcher einen Sammeltank zur Aufnahme einer Mischung der Flüssigkeiten, welche durch Gravitation voneinander getrennt werden
sollen, aufweist, v/elcher einen Reaktionsteil vorzugsweise in
Form entweder eines schwimmenden Doms oder eines Diaphragma-Elements im oberen Bereich des Tanks enthält, wobei das Volumen
der leichteren (dünneren) Flüssigkeit, welche sich im oberen
Teil des Tanks angesammelt hat, eine nach oben gerichtete Auftriebskraft auf die Reaktionsfläche ausübt.

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POSTSCHECKKONTO MÜNCHEN 196858-807 · DRESDNER BANK MÜNCHEN.KONTO-NUMMER 77O6OO5 Fernmündliche Auskünfte sind nur bei schriftlicher Bestätigung verbindlich

Separatoren mit einem schwebenden oder flotierenden Dom sind z.B. aus der GB-PS 1 212 553 und aus der US-PS 3 628 bekannt. Bei diesen Separatoren wird ein Gemisch aus leichteren und schwereren Flüssigkeiten (im allgemeinen Öl und Wasser) unter Druck in das Innere des Doms eingeführt, oder es wird durch Absaugen des schwereren Strömungsmittels durch die Abflußleitung für dieses schwere Strömungsmittel aus dem Separator, welcher hermetisch abgeschlossen ist, in diesen eingeführt. Die Mischung der schwereren und leichteren Flüssigkeiten entmischt sich auf Grund der Schwerkraft in dem Separator, wobei die leichtere Flüssigkeit nach oben unter den Dom hinaufsteigt und die schwerere Flüssigkeit in den unteren Abschnitt des Separatorbehälters absinkt.

Die graduierliche Ansammlung der leichteren Flüssigkeit unter dem Dom, welcher so ausbalanciert ist, daß er normalerweise einen leicht negativen Auftrieb in der schwereren Flüssigkeit hat, bewirkt, daß der Dom in der schwereren Flüssigkeit nach oben aufsteigt. Es ist üblich, die obere Grenzposition des Doms zu fühlen, um ein Steuersignal zu erzeugen, welches Ventile und Pumpen schaltet, wodurch die Entfernung der getrennten, weniger dichten Flüssigkeiten aus ihrer Lage unterhalb des Doms ermöglicht wird.

Gravitations-Separatoren dieser Art, welche zur Trennung von Öl aus einem Ol-Wasser-Gemisch verwendet werden, weisen Coalescer-Schirme oder Filter zwischen dem unteren Teil des Separators und der Wasserabflußleitung auf, um vorhandene Öltröpfchen, welche in den unteren Teil des Separators getragen worden sind, zu sammeln. Solche Filter oder Schirme werden zur Entfernung des an ihnen hängenden Öls periodisch rückgewaschen oder rückgespült, wie es in der US-PS 3 628 beschrieben ist- Diese Rückspülung kann sehr wirksam während des Ölabgabebetriebs des Separators stattfinden. Es ist also üblich, das angesammelte Öl aus einer Läge unter-

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halb des schwebenden Doms dadurch zu entfernen_r daß die Wasserabflußleitung des Separators mit Druck beaufschlagt wird, damit sauberes Wasser rückwärts in den unteren Endbereich des Separators durch die Sammelsiebe hindurch und in den Bereich unterhalb des Doms eingelassen wird, um unter Druck das angesammelte Öl aus dem Separator zu entfernen. Selbstverständlich wird lediglich Öl entfernt; der rückwärts gerichtete Zufluß von Wasser wird dann beendet, wenn das angesammelte Öl abgegeben und der Dom auf seinen unteren Ausgangspegel abgesunken ist.

Bei Verwendung der beschriebenen Separatoren treten verschiedene Problemkreise auf. Es besteht zum Beispiel das Bedürfnis nach einem einfachen, wirksamen und im wesentlichen ausfallsicheren System zum genauen Ausgleich des schwebenden Doms oder Diaphragmas, unter welchem das separierte Öl gefangen wird, und zur exakten Fühlung, wann das Volumen des separierten Öls seine obere Grenzlage innerhalb des Separators erreicht, so daß die Olentfernungsprozedur begonnen werden kann.

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Das Flußbild des Wassers durch die Coalescerschirip.e hat sich sowohl in vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung als nicht ganz ideal erwiesen. Im Idealfall sollte das Strömungsbild in Vorwärtsrichtung durch die Coalescerschirnie quer an allen Schirmen des Coalescersystems gleichmäßig sein, und wenn die Schirme rückgespült wurden, sollte das Rückspül-Gtrömungsmuster an den gesamten Coalescerschirnen auftreten, um sämtliche» öltröpfchen davon zu entfernen. Darüberhinaus sollte die Abgabe des Öls aus den Coalescerschirmen während des Rückspülungsbetriebs möglichst vollständig erfolgen. Schließlich hat sich herausgestellt, daß es höchst erwünscht ist, zu verhindern, daß sich während der Betriebslebensdauer des Separators irgendwelches Öl oberhalb des Reaktionsteils ansammelt, da die Ansammlung der weniger dichten Flüssigkeit oberhalb des Teils ein ungenaues Auftriebs- oder Schwimmansprechverhaltens des Teils auf das unter dem Dom angesammelte öl bewirkt.

Eine andere Lösung des Gewichtsausgleichsproblems des Reaktionsteils ist aus der US-PS 39 57 638 bekannt,deren Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird. Die vorliegende Erfindung findet Anwendung insbesondere bei Bilgenwasserentfernungssystemen für Schiffe, wie es in der US-PS 4018683 beschrieben ist, deren Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird. Andere Anwendungsformen der vorliegenen Erfindung betreffen die industriellen Anlagen an der Küste zur Trennung von Mischungen von unvermischbaren Flüssigkeiten verschiedener Dichten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Gravitations-Separator für unvermischbare Flüssigkeiten verschiedener Dichten, z.B. Öl und Wasser, zu schaffen.

Diese Aufgabe ist durch die Lehre des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung weist in' vorteilhafter Weise ein System von Einweg-Absperrventilen in der Coalescer-Schirmanordnung des Separators auf, wodurch der wirksame Wasserstrom durch die Coalescer-Schirme sowohl in Vorwärtsrichtung als auch in Rückspülungsrichtung gewährleistet wird.

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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine besondere Einlaßleitungs-Anordnung vorgesehen, welche verhindert,

daß unerwünschte Turbulenz innerhalb des Zuflußstromes auftritt und welche Störungen des Separationsprozesses innerhalb des Separatortanks, insbesondere im oberen Abschnitt des Tanks, minimiert.

Nach einer anderen, besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Reaktionsteil so ausgebildet, daß sein Auftrieb während der Herstellung besonders genau regu-■liert werden kann.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist der Reaktionsteil so konstruiert, daß er mit der Abflußleitung der leichteren Flüssigkeit derart zusammenwirkt, daß nachteilige Einflüsse von unterhalb des Reaktionsteils eingefangenen Luftbläschen minimiert oder auch ganz eliminiert werden.

Gemäss einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist oberhalb des Coalescers eine besonders vorteilhafte Kollektorhaube vorgesehen, welche bei jedem Rückflußbetrieb die rückgespülte Mischung sammelt und unter den Reaktionsteil leitet.

Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, einen Gravitations-Separator zu schaffen, bei welchem der nachteilige Einfluß von in dem zu trennenden Gemisch enthaltenen'Luftbläschen verhindert oder zumindest minimiert wird.

Diese Aufgabe ist gemäss der Erfindung durch die'Lehre des Anspruchs 11 gelöst.

Gemäss der Erfindung ist es möglich, Gravitations-Separatoren so auszubilden, daß die gewünschte minimale Restschicht der dichteren Flüssigkeit unterhalb des Reaktionsteils auch dort erhalten bleibt, wenn Luft sich in diesem Bereich angesammelt hat.

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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung und den beigegebenen Zeichnungen hervor.

Die Erfindung ist im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele und in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Separator-Systems mit einem schwebenden Dom, welches ein verbessertes Coalescer-Schirm-System gemäss der vorliegenden Erfindung verwendet,

Fig. 2 eine alternative Ausführungsform der Coalescer-Schirm-Anordnung und ein anderes Ausführungsbeispiel eines in Verbindung mit dieser verwendeten Separator-Systems,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 2 und

Fig. 4 eine Detailansicht des oberen Bereichs des

Domes in Fig. 2 in seiner oberen Grenzposition.

Das in Fig. 1 gezeigte Separator-System zur Trennung von Öl aus ölhaltigem Wasser umfaßt einen Separator-Tank lo, welcher eine, ein· Öl-Wasser-Gemisch · führende Zuflußleitung 12 aufweist, welche sich im Inneren des Separators Io fortsetzt und einen nach oben gerichteten Endabschnitt 14 aufweist, welcher den tatsächlichen Zufluß des Öl-Wasser-Gemischs in dem Tank Io bildet. Die Zuflußleitung 12 enthält ein Einweg-Absperr- oder Rückschlagventil 15 an der Quelle M des zu verarbeitenden Öl-Wasser-Gemischs. Eine Wasserleitung 16 ist am unteren Ende des Tanks Io angeordnet und dient sowohl als Abflußleitung für sauberes Wasser als auch als Druckzuflußleitung zur Rückspülung des Tanks, wie weiter unten näher beschrieben wird. Die Leitung 16 ist mit

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einer Säugpumpe 18 über eine Leitung 17, ein Magnetventil 19 und ein Einweg-Absperrventil 2o verbunden, und die Pumpe 18 ist ferner mit einer Steuertafel 22 verbunden, welche die Stromversorgung für die Pumpe liefert und deren Betrieb über eine Leitung 24 steuert. Das Magnetventil 19 ist über eine Leitung 2b mit der Steuertafel verbunden.Das von dem Separator-System gelieferte saubere Wasser fließt über eine Leitung 26 ab. Die'Leitung 16 ist außerdem über ein Magnetventil 28, welches über eine Leitung 29 mit der Steuertafel verbunden ist, mit einem unter Druck stehenden Wasservorrat verbunden.

Wenn der Tank Io mit Wasser gefüllt ist oder Öl und Wasser enthält, welche voneinander getrennt werden, befindet sich das Ventil 19 normalerweise in seiner Öffnungsstellung und das Ventil 28 ist normalerweise geschlossen. Durch Betätigung der Pumpe 18 wird dann ein Unterdruck auf der Leitung 16 erzeugt, wodurch Wasser von dem Tank Io durch die Leitung 16 abfließt und über die'Leitung 12 ein Öl-Wasser-Gemisch dem Tank zufließt, da dieser hermetisch verschlossen ist. Da die Mischung aus der Quelle oder dem Vorrat M durch die Pumpe, welche sich zwischen dieser Quelle M und dem Separator-Tank Io befindet, weder gerührt noch emulgiert oder homogenisiert, sondern ziemlich ruhig an dem oberen Ende des nach oben stehenden Abschnittes der Leitung 12 in den Separator Io eingeführt wird, tritt die durch Schwerkraft bewirkte Trennung von Öl und Wasser in dem Tank Io ziemlich schnell ein.

Ein domartiger Reaktionsteil 3o ist lose innerhalb des Tanks Io eingepaßt und kann Schwimmkammern 32 aufweisen. Der Dom 3o wird so ausbalanciert, daß er in Wasser (Frischwasser oder Salzwasser, wie die Situation es erfordert) einen leicht negativen Auftrieb hat, so daß der Dom dann, wenn überhaupt kein 01 in dem Separator enthalten ist, auf den unteren Anschlägen 34 ruht.

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Eine Ölabflußleitung 36 erstreckt sich von ihrem oberen Endabschnitt 38 innerhalb des Tanks unmittelbar unterhalb der inneren Oberfläche der Oberseite des Doms 3o, wenn dieser in seiner unteren Endlage auf den Anschlägen 34 ruht. Das andere Ende der Leitung 36 entleert sich durch das Einweg-Absperrventil 41 in den Ölvorratstank 4o. Die Zuflußleitung 12 mündet bei 14 in einem Bereich unterhalb des Doms 3o.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß bei Betätigung der Pumpe 18 im normalen Betrieb ein Öl-Wasser-Gemisch im Tank Io hineingesaugt und sanft unterhalb des Doms 3o abgegeben wird, wobei das Wasser in den unteren Teil des Tanks tropft und das Öl in den oberen, inneren Bereich unterhalb des Doms 3o aufsteigt. Der Auftrieb des Doms 3o wird dann durch das unter ihm gefangene Öl beeinflußt, da der Auftrieb eine Funktion der relativen Dichten des Öls und des Wassers und des Volumens des unter dem Dom angesammelten Öl ist. Unter der Auftriebskraft des angesammelten Öls wird der Dom dazu neigen, so lange nach oben zu schweben, wie die Auftriebskraft unausgeglichen ist. Wenn der Dom 3o anfangs mit einem neutralen Auftrieb schweben würde, würde die Anwesenheit einer beliebig kleinen Menge von Öl unter dem Dom 3o diesen veranlassen, langsam zu seiner oberen Endlage in den Tank Io aufzusteigen. Es versteht sich jedoch, daß dies nicht erwünscht ist, da ein objektiv arbeitendes Separator-System zyklisch eine gewisse Menge Öl unterhalb des Doms ansammeln und dann im wesentlichen all dieses angesammelte Öl in einen Sammeltank abgeben . · soll, wobei der allgemeine Separationsvorgang möglichst wenig gestört werden soll. Deshalb ist ein Ausgleichssystem erwünscht, welches die Ansammlung einer vorbestimmten Ölmenge unterhalb des Domes ermöglicht, und ferner sind Einrichtungen erwünscht, welche genau feststellen oder fühlen, wenn eine solche vorbestimmte Ölmenge sich angesammelt hat. Nachdem

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die Ansammlung des gewünschten Ölvolumens stattgefunden hat, muß die Steuereinrichtung des Separators dies feststellen und das System so steuern, daß der Zufluß das Öl-Wasser-· Gemischsaugenblicklich gestoppt wird und dass der Innenraum des Tanks mit Wasser unter Druck gesetzt wird, um das Öl aus dem Separator herauszudrücken, und daß schließlich das System zu seinem ursprünglichen Betriebszustand zurückkehrt, wenn hinreichend viel Öl aus dem System entfernt worden ist.

Ein Domausgleichs-System ist in der US-Patentschrift 4 o32 444 beschrieben. Werden die Pumpe 18 abgeschaltet, das Ventil 19 geschlossen und das Ventil 28 geöffnet, so wird Druckwasser schnell in den Tank Io hineinfliessen. Das Absperrventil 15 verhindert einen Abfluß durch die Leitung 12 mit der Folge, daß Öl durch die Leitung 36, die einzige andere Abflußleitung des Separatortanks, abfließt. Die Eingangsöffnung der Ölabflußleitung 36 ist unterhalb des Doms 3o, aber nahe neben der oberen Oberfläche des Doms angeordnet, wenn dieser sich in seiner unteren Endlage befindet. Öl wird deshalb durch die Leitung 36 abgegeben, während sauberes Druckwasser in den Tank hineinfließt, und der Dom wird graduell absinken, während das Öl aus dem Separator abfließt,· da die Ölmenge, welche die positive oder nach oben gerichtete Auftriebskraft des Doms bewirkt, graduell abnimmt. Wenn der Zufluß frischen Wassers durch die Leitung 16 unbegrenzt fortgeführt würde, würde selbstverständlich sämtliches Öl entfernt, der Dom 3o würde sich auf seine Anschläge herabsenken, und schließlich würde Wasser durch die Ölabflußleitung 36 abgegeben werden. Dieser Zustand darf selbstverständlich niemals zugelassen werden.

In der Figur tragen Öl das Bezugszeichen 42 und Wasser das Bezugszeichen 46. Der Dom ist in Fig. 1 innerhalb des oberen

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Abschnitts 51 mit einem Ausgleichs- und Ölabfluß-Steuermechanismus verbunden. Ein Magnet 52, welcher über eine Stange 5o mit dem Dom verbunden ist, dient zur Ausübung der Relais 54 und 55, damit über elektrische Leitungen 56 und geeignete Signale zu der Steuertafel 22 übertragen werden, wie es im einzelnen in dem U.S. Patent 4 o32 444 beschrieben ist.

Im Betrieb wird der Tank zunächst mit Wasser gefüllt, vorzugsweise durch Verschließen des Ventils 19 und Öffnen des Ventils 28, damit sauberes Wasser durch die Leitung 16 in den Tank einfließt. Das Absperrventil 15 verhindert einen Abfluß durch die Zuflußleitung 12 über das Ventil 15 hinaus, und die Leitung 12 kann ebenfalls durch ein geeignetes Absperrventil geschlossen werden. Die Leitung 36 ist gleichermassen während des gesamten Einfüllbetriebs geschlossen. Der Tank Io ist hermetisch verschlossen, und die Luft wird durch eine geeignete Absaugeinrichtung abgesaugt. Geeignete Schalter an der Steuertafel 22 werden dann betätigt, um zu bewirken, daß das System im automatischen Betrieb arbeitet. Das Ventil 28 wird geschlossen und das Ventil 19 geöffnet und die Leitungen 12 und 13 kommunizieren mit dem Öl-Wasser-Gemisch M bzw. mit dem Vorratstank 4o. Der Betrieb der Pumpe 18 kann in irgendeiner geeigneten Art geregelt werden, z.B. dann, wenn die Mischung M sich in der Bilge oder im Kielraum eines Schiffes befindet, durch eine auf den Bilgenwasserpegel ansprechende Schaltereinrichtung, und im Betrieb bewirkt die Pumpe einen Unterdruck in dem Tank lo. Während Wasser durch die Leitung 16 abgesaugt und über die Leitung 26 abgegeben wird, wird ein Öl-Wasser-Gemisch durch die Leitung 12 in den Separator hineingesaugt. Im Separator wird das Öl zur Unterseite des Domes 3o aufsteigen, während das Wasser graduierlich zu dem unteren Bereich des Tanks Io herabtropft. Das Volumen des von unterhalb des Doms 3o verdrängten Wassers schafft eine nach oben gerichtete Auftriebs-

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kraft, welche auf den Dom 3o wirkt und eine Funktion der Dichten des Öls und des Wassers und eine Funktion des unter dem Dom angesammelten Ölvolumens ist. Anders ausgedrückt, die Kraft ist eine Funktion der relativen Dichten von Öl und Wasser und der Masse des unterhalb des Domes von dem Öl verdrängten Wassers. Anfänglich wirkt der auf den Dom einwirkenden Auftriebskraft die nach unten gerichtete, auf die Stange 5o wirkende Kraft des Ausgleichsmechanismus entgegen und der Schalter 54, welcher der unteren Domlage entspricht, stellt diesen Zustand fest und überträgt ein geeignetes Signal zur Steuertafel 22. Während die Ölmasse unterhalb des Domes wächst, wächst auch der auf den Dom wirkende Auftrieb, und wenn der dieser Aufwärtsbewegung entgegenwirkende Widerstand des Ausgleichsmechanismus überwunden wird, kann der Dom aufsteigen, bis der Schalter 55 die ober-Grenzlage des Domes feststellt und ein geeignetes, diesem Zustand entsprechendes Signal zu der Steuertafel 22 übertragen wird.

Die obere Domlage ist selbstverständlich ein Anzeichen der Ansammlung eines vorbestimmten Volumens oder Gewichtes von Öl unterhalb des Domes, welches periodisch aus dem Separator entfernt werden muß. Die Steuertafel 22 umfaßt eine geeignete Schaltung zur Auswertung des Signals, welches von dem der oberen Domposition zugeordneten Schalter 55 übertragen wird und zur Aussendung eines geeigneten Signals, welches die Abschaltung der Pumpe 18, das Schließen des Ventils 19 und das Öffnen des Ventils 28 bewirkt. Dadurch wird der weitere Zufluß der Mischung beendet, frisches Druckwasser strömt in den Tank Io und Öl wird durch die Ölabflußleitung 36 in den Vorratstank 4o abgegeben, wie es oben beschrieben wurde.

Der Abfluß von Öl aus der Position unterhalb des Domes bewirkt, daß dieser in Richtung auf seine Startposition so

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weit absinkt, bis der Schalter, welcher der unteren Domposition entspricht, die gewünschte untere Position feststellt und der Dom und die Steuertafel 22 auf diesen Zustand ansprechen. Die Schaltung innerhalb der Steuertafel führt dann das System in seine ursprüngliche Betriebsart zurück, wobei das Ventil 19 geöffnet, das Ventil 28 geschlossen und die Pumpe 18 im Betrieb sind. Der fortgesetzte Betrieb der Pumpe 18 bewirkt den umgekehrten Zyklus des Systems so lange, bis hinreichend viel Öl sich unterhalb des Doms angesammelt hat und diesen in seine obere Schwebeposition drängt. Ein geeignetes Beispiel für ein Steuertafel- und Pumpensteuersystem, welches zusammen mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist in der obengenannten US-Patentanmeldung Ser.No. 53o 539 beschrieben.

In Fig. 1 sind Coalescer-Schirme loo, welche im folgenden auch einfach Filter genannt werden, im unteren Bereich des Tanks Io vorgesehen; diese Schirme oder Filter sind konzentrisch um eine zentrale Leitung Io2 angeordnet, welche sich durch die Filteranordnung hindurch und ein Stück über den Boden einer unteren Filtertragplatte Io4 erstreckt./

Die obere Schirmtragplatte 106 erstreckt sich zusammen mit der unteren Platte 104 quer über die gesaminte innere Dimension des Tanks und versiegelt zusammen mit der Leitung 102 effectif den Tank 10 von der Filterkammer 110, welche die Schirme 100 enthält und welche mit dem Wasserauslauf 16 kommuniziert.

Die Strömung von Wasser in die Kammer 110 erfolgt durch ein leichtbelastete ,druckempfindliche Einwegventile 112, welches die Zuführung von Wasser von unterhalb der unteren Platte zu der Kammer 110 ermöglicht. Der Zu-

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fluß von Wasser zu einer Kammer Ho findet zwischen der Leitung Io2 und dem innersten Coalescer-Schirm loo statt, wenn die Pumpe 18 im Betrieb ist. Das Wasser tritt dann radial nach außen durch die sukzessive angeordneten Filter und schließlich durch die Leitung 16 aus. Öltröpfchen, welche in dem von unterhalb des Doms absinkenden Wasser eingeschlossen sind und nicht getrennt und zu der Ölmenge 42 gelangt sind, werden in den Coalescer-Schirmen, oder Sammelschirmen gefangen, welche vorzugsweise aus oleophobem, porösem Filtermaterial gebildet und gewebt oder gestrickt und auf einer Seite rauh und auf der anderen Seite glatt sind;diese Filter werden von einem Metall- oder Kunststoffrahmen getragen. Diese Filter sind vorzugsweise zylindrisch geformt und konzentrisch angeordnet, wie in der Figur.

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Die Filter loo werden während des Olabgabevorganges rückgespült, wenn über die Leitung 16 Druckwasser in den Tank einströmt. Einwegventile 114, welche an einer oberen Platte Io6 vorgesehen sind, bilden die Ausgangsöffnungen der Kammern Ho, wodurch durch die Leitung 16 in die Kammer Ho einströmendes Wasser die Schirme loo zurückspült und Wasser und rückgespültes Ölteilchen aus den Kammerbereichen zwischen den Filtern loo in den Tank Io oberhalb der Platte Io6 abgegeben werden. Ein Öldetektor 12o, welcher über eine Leitung 122 mit der Steuertafel 22 verbunden ist, ist innerhalb des Tanks Io oberhalb der Filter loo angeordnet und stellt überschüssiges Öl in diesem Pegel des Separators fest. Tatsächlich kann dieser Detektor 12o an einer beliebigen Position unterhalb des Doms 3o und oberhalb der Filtertragplatte Io6 angeordnet sein. Falls mit Wasser emulsiertes Öl die Filter loo erreicht, könnte das Öl durch die Filter in die Wasserabflußleitung gelangen. Außerdem wäre überschüssiges Öl in diesem Tankpegel ein Anzeichen für einen Fehlbetrieb in dem Separator-Steuersystem. Falls die Detektorsonde 12o diese Situation feststellt, wird eine geeignete Schaltung der Steuertafel 22 das Separator-System abschalten und ein Alarmzeichen abgeben.

Anhand der Fig. 2,- 3 und 4 wird eine andere Ausführungsform einer Coalescer-Schirmeinheit beschrieben. Die konzentrischen Schirme oder Filter 2oo sind vertikal innerhalb einer Coaleszer-Kammer 2o2 angeordnet, welche eine untere Wand 2o4, eine obere Wand 2o6 und eine Seitenwand 2o8 aufweisen. Die Kammer 2o2 dieses Ausführungsbeispiels ist gegenüber dem Innenraum des Tanks Io versiegelt, mit Ausnahme durch, die auf Druck ansprechenden Einweg-Einlaßventile 21o und die auf Druck ansprechenden Einweg-Auslaßventile 212. Die Kammer 2o2 kommuniziert an ihrem unteren, zentralen Bereich mit einer Wasserleitung 214, welche mit einem vergrößerten Abschnitt 216 bei 218 mit der unteren Wand 2o4 der Kammer 2o2 verschraubt ist. Dor vergrößerte Durchmesser 216 ist vor-

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gesehen, um eine Geschwindigkeitsdifferenz der durch die Leitung 214 strömenden Flüssigkeit zu verursachen, wenn dieser sich aus der Kammer 2o2 zu der Leitung 214 bewegt oder umgekehrt, abhängig davon, ob das System im Saugbetrieb oder im Rück spulbetrieb arbeitet.

Bei dieser Ausführungsform tritt im unteren Teil des Tanks Io befindliches Wasser, aus welchem das meiste Öl entfernt worden ist, durch die Bodenwand 214 an der Außenseite des Bereichs innerhalb der Kammer 2o2 in die Coalescer ein und bewegt sich fortschreitend zur inneren Wasserabflußleitung 214, welche bei dieser Ausführungsform zentral innerhalb des innersten Coalescer-Schirms 2oo angeordnet ist. Auf diese Weise ist die maximal mögliche Zeitdauer zur Bewirkung der Trennung von Ölpartikeln von Wasser und aus der durch das System hindurchströmenden Ölmischung möglich, da das Wasser tatsächlich bis zum Boden des Separätortanks Io sinken muß, bevor es in die Kammer 2o2 eintreten kann.

Ölteilchen, welche sich an den Schirmen 2oo angesammelt hatten und innerhalb der Kammer 2o2 zwischen den Schirmen befinden, werden durch Rückspülung der Kammer 2o2 entfernt. Unter Druck wird Wasser durch die Leitung 214 und die Ventile 212 zurückgeführt und spült Öl und Wasser zu dem Ausgang der Kammer 2o2 zurück, während die Ventile 21o einen Rückfluß durch die Bodenwand der Kammer 212 verhindern. Derart rückgespültes Öl tritt zwangsläufig durch die Ventile 212 am oberen Ende der Kammer 262 aus dieser aus.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2-4 ist eine Sammelhaube 23o mit der Oberseite der Kammer 2o2 verbunden und abgedichtet. Die Haube hat etwa die Form eines umgekehrten Trichters und weist einen nach oben gerichteten Leitungsabschnitt 231 auf, welcher innerhalb des von dem Dom-Reaktionsteil 235 umgebenen Bereich endet, vorzugsweise im Bereich dicht unter-

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halb des oberen Abschnittes des Domes, wenn dieser sich in seiner unteren Endlage befindet. Ein Deflektor 236, der von einem geeigneten, Öffnungen aufweisenden Abstandshalter 238 getragen wird, ist am oberen Ende der Leitung 231 der Haube 23o vorgesehen.

Das Öl-Wasser-Gemisch wird dem Tank durch die Zuflußleitung 12 zugeführt, welche einen elastischen Abschnitt 24o und einen vergrößerten Abschnitt 242 zur Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit der zufliessenden Mischung aufweist. Der Abschnitt 242 der Zuflußleitung 12 weist, wie man in Fig. 3 sieht, einen schmalen Abstand zum inneren Durchmesser der Leitung 231 auf. Auf diese Weise wird das Öl-Wasser-Gemisch, welches durch die'Leitung 12 in den Tank Io hineingesaugt wird, zu der Leitung 231 geführt, wo das Gemisch sich nach oben bewegt, bis es von dem Deflektor 236 sanft seitlich in den Separationsbereich des Tanks Io umgelenkt wird.

Die Ölabflußleitung 25o endet innerhalb des obersten, von dem Dom begrenzten Bereiches unmittelbar unterhalb dessen oberem Oberflächenabschnitt. Sie umfaßt ebenfalls einen elastischen Abfluß 251, um kleine Bewegungen zwischen der Haube 23o und den Seitenwänden des Tanks zu ermöglichen.

Der Dom-Reaktionsteil 235 weist an seinem Umfang eine vertikale, flexible Dichtung oder einen Schirm 255 auf, welcher sich zwischen dem Dom 235 und einem Deflektorring 256 erstreckt. Auf diese Weise kann Öl, welches sich aus dem Wasser in dem unteren Bereich des Tanks unterhalb der Unterkante des Doms separieren könnte, nicht in den Raum in dem Tank oberhalb des Doms gelangen. Bei dieser Ausführungsform sind die Filter oder die Schirme 255 nicht porös, und eine Ausgleichsleitung 275 ist zwischen den oberen und den unteren Bereichen des Tanks vorgesehen; eine solche Ausgangsleitung

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kann mit Wasser gefüllt sein, wie es in der deutschen Offenlegungsschrift 26 37 526 beschrieben ist.

Es ist eine Balgdichtung 276 vorgesehen, um Ölverunreinigungen von dem Bereich oberhalb des Doms 235 fern zu halten. Die Dichtung 255 kann ebenfalls so geformt sein, daß sie ölundurchlässig ist, jedoch Wasser hindurchlässt, wodurch eine Ausgleichs- oder Balanceleitung überflüssig wird.

Der Dom-Reaktionsteil 235 ist vorzugsweise aus harz verbundenem Fiberglas o.dgl. hergestellt und er weist einen Flotationskragen 26o auf, welcher dem Dom einen hinreichenden Auftrieb verleiht, damit dieser im Wasser einen effektiv neutralen oder leicht positiven Auftrieb erhält. Der Ausgleichs- oder Balancemechanismus oberhalb des Doms, welcher eine: Stange 262 zugeordnet ist (ähnlich der Stange 5o der Fig. 1) erzeugt eine genaue Auftriebseinstellung, welche für das Steuersystem der Einheit erforderlich ist.

Der Dom 235 weist eine Hilfs-Luftfangkammer 265 auf, welche ein Volumen darstellt, welches von einem oberen Oberflächenbereich des Doms 235 begrenzt wird. Das Volumen der Luftfangkammer wird während der Herstellung des Doms sorgfältig überwacht aus Gründen, welche gleich ausführlich beschrieben werden. Die Hilfskammer 265 weist einen am Boden offenen Bereich auf, welcher erheblich kleiner ist (weniger als halb so groß) als der halbe Bereich der Unterseite des Doms, auf den die leichtere Flüssigkeit (im Ausführungsbeispiel Öl), welche sich unter dem Dom angesammelt hat, einwirkt.

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Das obere Ende der Olabflußleitung 25o erstreckt sich normalerweise in die'Luftfangkammer 265, wenn der Dom sich unter seiner oberen Grenzposition befindet, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, es liegt jedoch etwa auf dem in Fig. 4 gezeigten Pegel, wenn der Dom sich in seiner oberen Endlage befindet.

Wenn der Dom sich in seiner oberen Endlage befindet, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, würde der Separator normalerweise in den Ölabgabebetrieb umschalten und deshalb würde der Separator über die'Leitung 2.14 mit Rück Spülwasser unter Druck gesetzt werden.

Jegliche unterhalb des Reaktionsteils gefangene Luft würde sich dann in der Luftfangkammer 265 ansammeln, und diese Kammer ist so dimensioniert, daß die obere Oberfläche der Ölschicht sich etwa auf dem Pegel oder unterhalb der unteren Öffnung der Olabflußleitung 25o befindet, wenn sich genug Luft angesammelt hat, um den Reaktionsteil in die obere Grenzlage zu positionieren. Die Luftfangkammer überwindet Probleme, welche bei den bisherigen Separatoren der gleichen Art auf Grund eines effektiven Lufteinschlußes unterhalb der oberen Oberfläche des Reaktionsteils, gegen den die leichtere Flüssigkeit wirkt, eintreten.

Wenn eine relativ flache oder leicht gekrümmte obere Reaktoroberfläche verwendet wird, wie es z.B. in Fig. 1 gezeigt ist, sammelt sich die unter den Reaktionsteil gestiegene Luft in Form von Bläschen an. Auf Grund des relativ kleinen Volumens von Luft, welche zur Verdrängung von Flüssigkeit und zum Anheben des Reaktors in seine obere Grenzlage erforderlich ist, und auf Grund der grossen Oberfläche, auf welcher sich die Luft verteilt, befinddet sich die Luft-Flüssigkeits-Grenzschicht oberhalb der oberen Öffnung der Olabflußleitung 25o. Wenn somit das System lediglich im Luftzyklus oder mit einer Mischung aus Luft, Wasser und

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Öl arbeitet, wird eine Menge der Flüssigkeit während jedes Zyklus abgegeben. Schließlich wird die minimal gewünschte restliche Ölschicht, welche unterhalb des Reaktionsteils erhalten werden soll, damit das Äusgleichssystem richtig arbeitet, abgegeben.

Die Luftfangkammer 265 verhindert wirksam den Verlust der minimal erforderlichen Ölschichtdicke unterhalb des Reaktionsteils, während die Luft abgegeben wird, und sie erlaubt es, daß ein Luftvolumen oberhalb der Ölschicht komprimiert wird und mit der Ölabgabeleitung kommuniziert. Selbst wenn das System lediglich mit Luft rückwärts läuft, verbleibt das obere Ende der Leitung 25o oberhalb des oberen Pegels der minimal erforderlichen Ölschicht, welche unterhalb des Reaktionsteils erhalten bleiben muß.

Der Ausdruck "Reaktionsteil" beinhaltet keine Einschränkung auf lediglich domartig geformte Teile. Er umschließt in gleicher Weise auch andere, den erforderlichen Zweck erfüllende Teile, z.B. ein ebenes Diaphragma oder ein gekrümmtes, flexibles Diaphragma.

Die obenbeschriebenen Ausführungsformen dienen'lediglich als Beispiele der vorliegenden Erfindung; Modifikationen dieser Ausführungsformen und andere Anordnungen, welche nicht direkt beansprucht sind, sind ebenfalls erfindungswesentlich und fallen in den Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung.

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Leerse ite

Claims

Ansprüche

1. Gravitations-Separator für unvermischbare Flüssigkeiten verschiedener Dichte, mit wenigstens einem Coalescer-Schirm innerhalb des unteren Bereiches des Separators zum Auffangen von Öl tröpfchen, welche in dem aus dem Separator abfließenden sauberen Wasser mitgerissen werden, wobei das Wasser normalerweise aus dem Separator abgesaugt und der Schirm normalerweise von einem umgekehrt gerichteten, unter Druck stehenden Wasserstrom rückgespült wird und die Wasserabfluß- und Ruckspülungszuflußeinrichtung am unteren Abschnitt des Separators angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,

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POSTSCHECKKONTO MÜNCHEN 196B58-8O7 · DRESDNER BANK MÜNCHEN, KONTO-NUMMER 77Ο6ΟΌ5

ORiGfMAL SHSPiSCTED

28ÜU061

-9-

daß in dom Separator cine Karmer (2o2) vorgesehen ist, welche den Coalr-ncor-i'chirm enthält und von dem Innenraum des Separators isoliert ist, mit Ausnahme von auf Druck ansprechenden Tüinvegventilen,

dan wenigstens ο in auf Druck ansprechendem Einwcg-Einlaßventil (210) , welches Wasser lediglich in die Kammer einfließen läßt, und wenigstens ein auf Druck ansprechendes Hinweg-Abfluftventil (212), welches Hasser lediglich aus der Kammer abfließen laßt, vorgesehen sind,

daß die VJasserabfluß- und Rückspülungsleitung (16) des Separators mit dem Innenraum der Kammer kommuniziert,

daß das Einweg-Einlaßventil (21o) nahe dem unteren Ende im peripheren Bereich der Coalescer-Kamir.er (2o2) und das Einweg-Abflußventil nahe dem oberen Ende der Kammer angeordnet sind,

daß wenigstens ein Coalescer-Schirm (2oo) quer durch die gesamte Kammer angeordnet ist, wobei die ITasserabgabe- und Rückspülungszuleitung (16) auf einer Seite zentral innerhalb der Kammer angeordnet ist, und

daß die Einlaß- und Abflußventile auf der gegenüberliegenden Seite des Schirms angeordnet sind.

2. Gravitations-Separator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schraubverbindung (218), welche die Coalescer-Kammer (2o2) mit einem nach oben gerichteten Ende (216) der liasserabf lußleitung verbindet.

3. Gravitations-Separator nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Kollektorhaube (23o), welche mit dem oberen Ende der Coalescer-Kammer (2o2) verbunden ist, den Raum oberhalb der Einweg-Abflußventile (212) einschließt und einen nach oben gerichteten Leitungsabschnitt (231) aufweist, v/elcher im oberen Bereich des Separators endet.

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BAD

Gravitations-Separator nach einer' rl er Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch eine Stromungsmittel-Deflcktoreinrichtunq (236), welche außerhalb und nahe den oberen Ende der nach oben gerichteten Kollektorhaubenleitung (231) angeordnet int.

Gravitations-Separator nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Zuflußloitung (12), welche ein durch Schwerkraft zu trennendes Öl-Passer-Gemisch leitet und innerhalb der Kollektorhaube (23o) endet.

Gravitations-Sepa^rator nach einem der Ansprüche 4-5, gekennzeichnet durch ein Iieaktionsteil (235) , welches inn oberen Teil des Separators zwischen einer unteren Endlage und einer oberen Endlage vertikal frei beweglich angeordnet ist, wobei die Trennung von Öl und Wasser vollständig unterhalb des Reaktionsteils stattfindet und das getrennte und angesammelte öl, das Nasser unter dem Reaktionsteil verdrängt und dazu neigt, das Reaktionsteil von df ι Wasser abzuheben und wobei das obere Ende der Haubenleitung (231) unterhalb des und nahe dem Abschnitt des Reaktionsteils endet, gegen welchen das angesammelte Öl drängt.

Gravitations-Separator nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuflußleitung für das Öl-Wasser-Gcmisch innerhalb des nach oben gerichteten Leitungsabschnitts (231) der Kollektorhaube (23o) endet.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausflußende (242) der Zuleitung (12) des Öl-Viasser-Gemisches größer als der angrenzende Leitungsabschnitt ist und daß das Auslaßende (242) sich koaxial innerhalb der Kollektorhaubenleitung (231) und nahe dessen innerem Umfang befindet.

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BAD OR!O!MAL

9. Gravitations-Separator nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsteil (235) im oberen Bereich des Separators eine im allgemeinen horizontal
angeordnete Oberfläche aufweist, unterhalb welcher sich

dan getrennte O] ansammelt, daß dnn Reaktionsteil eine obere und eine untere Grenzlage seiner Bewegung aufweist, und daß die nach oben gerichtete Haubenleitung (23l) nahe unterhalb der genannten Oberfläche endet, wenn der Reaktionsteil sich in seiner normalen, untersten Grenzposition befindet.

10. Gravitations-Separator nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsteil (235) so geformt ist, daß eine sich nach oben erstreckende Hilfskammer (265) unterhalb des Reaktionsteils befindet, daß eine Öl-Abgabeleitung (250) in dem Separator innerhalb dieser Hilfskammer endet, wenn der Reaktionsteil sich in seiner normalen unteren Grenzposition befindet, und daß die Hilfskammer einen offenen Bodenbereich aufweist, welcher wesentlich kleiner als die
Fläche des Reaktionsteils ist, gegen welchen das angesammelte Öl drängt.

11. Gravitations-Separator für unvermischbare Flüssigkeiten verschiedener Dichten, mit einem Tank, in welchem ein Reaktionsteil zwischen einer unteren Grenzlage und einer oberen Grenzlage vertikal frei beweglich angeordnet ist und in
welchem die Trennung zwischen den Flüssigkeiten vollständig unterhalb des Reaktionsteils stattfindet, wobei die getrennte und gesammelte leichtere Flüssigkeit die schwerere
Flüssigkeit unterhalb des Reaktionsteils verdrängt und dazu neigt, diesem gegenüber der verschobenen Masse der schweren Flüssigkeit anzuheben, dadurch gekennzeichnet,

daß der Reaktio.nsteil (235) einen Abschnitt umfaßt, welcher eine Ililfskammer (265) an allen Seiten außer im Bodenbereich umschließt, welcher zu dem tiefer gelegenen Innenraum

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des Separatortanks offen ist und welcher wesentlich kleiner als der Bereich des Reaktionsteils ist, gegen welchen die getrennte leichtere Flüssigkeit drängt,

und daß eine Abflußleitung (25o) für die leichtere Flüssigkeit sich nach oben erstreckt und innerhalb der Hilfskammer endet, wenn der Reaktionsteil sich in seiner untersten Grenzposition befindet.

12. Gravitations-Separator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsteil (235) ein im allgemeinen domförmiges, dünnwandiges Element ist und daß die Hilfskammer (235) eine nach oben gerichtete Fortsetzung des zentralen oberen Wandbereiches des Domelementes ist.

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