DE2818609A1

DE2818609A1 - Vorrichtung zur sammlung von verunreinigungen

Info

Publication number: DE2818609A1
Application number: DE19782818609
Authority: DE
Inventors: Goesta Prof Walin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-04-27
Filing date: 1978-04-27
Publication date: 1978-11-02
Also published as: ZA782319B; ES469245A1; FI62162C; DK181678A; NO147959B; FI62162B; DE2818609C2; SU709003A3; AU8894482A; AU559025B2; DK146616B; US4295975A; GB1602343A; FR2388948A1; FR2388948B1; DK146616C; PT67928B; IT7867944A0; FI781205A; US4332519A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

DXIIIPR

8 MÜNCHEN 86, DEN ? 7 « ., POSTFACH 860 820 ^C [' W™ 1978

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Gösta Walin

L. Montörsgatan 3

42168 Västra Frölunda

SCHWEDEN

Vorrichtung zur Sammlung von Verunreinigungen

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-Αϊ

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sammlung von Verunreinigungen, insbesondere öl, von einer an ihrer Oberfläche verschmutzten Flüssigkeit mit einer rotationssymmetrisch ausgebildeten, einen Einlaß und einen Auslaß aufweisenden Wirbelkammer, mit einer Einrichtung zur Induzierung einer horizontalen Rotationsbewegung der Flüssigkeit in der Wirbelkammer und mit einem oberhalb der Wirbelkammer angeordneten Auslaßrohr für die Verunreinigungen.

Es besteht ein zunehmender Bedarf für Vorrichtungen zur Entfernung von Verunreinigungen von an ihrer Oberfläche verschmutzten Flüssigkeiten. Speziell stellt öl in Meeren, Flüssen und Seen eine schwerwiegende Umweltbelastung dar. Um die Ausbreitung von öl über einen großen Bereich der Wasseroberfläche zu vermeiden, kann es durch schwimmende Barrieren eingeschlossen werden, welche einen Bereich bilden, in dem gewöhnlich eine relativ dünne Ölschicht auf der Wasseroberfläche schwimmt. Es ist dabei schwierig, diese dünne ölschicht ohne gleichzeitige Entfernung einer beträchtlichen Wassermenge zu entfernen.

Aus der schweizerischen Patentschrift 510 792 ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, mittels der im an seiner Oberfläche verschmutzten Wasser ein Wirbel gebildet wird. In den im Zentrum dieses Wirbels gebildeten Raum fließt öl ein, so daß sich dort ein ausreichend großes ölvolumen ansammelt, das ohne gleichzeitige Entfernung einer ins Gewicht fallenden Wassermenge entfernt werden kann. Eine derartige Vorrichtung besitzt jedoch bestimmte Nachtelle. Beispielsweise ändert sich die Gestalt und die Lage des gesammelten ölvolu-

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mens mit dem Seegang, wodurch die Entfernung des UIs weniger effizient wird.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ist daher zur beträchtlichen Verbesserung der Effizienz bei der ölentfernung erfindungsgemäß vorgesehen, daß auf dem Niveau der FlUssigkeitsoberfläche ein rotationssymmetrisch ausgebildeter Stator angeordnet ist, daß sich eine Sammelkammer nach unten in den zentralen Teil des Stators öffnet, mit der das Auslaßrohr für die Verunreinigungen verbunden ist, daß der Stator eine untere Endfläche besitzt, welche nach unten und nach innen geneigt durch die Flüssigkeitsoberfläche zur öffnung der Sammelkammer verläuft, und daß der Stator konzentrisch zur Wirbelkammer angeordnet ist, welche unterhalb der FlUssigkeitsoberfläche liegt und an ihrem oberen Ende mit einem Schwelleneinlaß versehen ist»

Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine Aufsicht der mit schwimmenden ölbarrieren zusammenarbeitenden Vorrichtung nach Fig. 1; und

Fig. 3 eine schematische geschnittene Seitenansicht eines Teils der Vorrichtung zur Erläuterung der Funktionsweise eines Stators.

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Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Sammlung von Öl an der Meeresoberfläche, Diese Vorrichtung besitzt einen fest mit einem Rahmen 3 verbundenen Stator 1, wobei der Rahmen 3 in der Weise angeordnete Schwimmkörper 4 aufweist, daß die Vorrichtung stetig in einer richtigen Schwimmstellung schwimmt. Ein Rotor 2 ist auf einer Welle 5 montiert, welche über ein Getriebe 6 durch einen Motor 7 angetrieben wird. Der Motor 7 und das Getriebe 6 sind mittels eines Schirms β starr mit dem Rahmen 3 verbunden.

Im zentralen Teil des Stators 1 ist eine rotationssymmetrisch ausgebildete Sammelkammer 9 vorgesehen, welche nach unten offen ist und an ihrem oberen Teil ein Auslaßrohr 10 aufweist. Eine untere Endfläche 11 des Stators 1 verläuft nach unten und nach innen geneigt zur öffnung der Sammelkammer 9.

Der Rotor 2 bildet eine Wirbelkammer 12, welche nach oben offen ist. Diese Wirbelkammer 12 besitzt eine zylindrische Seitenwand 13, welche etwas unterhalb des Niveaus CWL der Wasseroberfläche endet. Daher kann die Oberflächenschicht, welche das auf dem Wasser schwimmende öl enthält, frei in die Wirbelkammer 12 eintreten. Im unteren Teil der zylindrischen Seitenwand 13 sind an deren Umfang mehrere Auslaßöffnungen 14 vorgesehen. Oberhalb der Auslaßöffnungen 14 sind am Umfang der Seitenwand 13 Platten 15 und 16 vorgesehen. Zwischen diesen Platten 15 und 16 befinden sich mehrere (nicht dargestellte) Radialplatten, wodurch eine erste Radialturbine mit einem Einlaß 17 und einem Auslaß 18 gebildet wird. Auf der Außenseite der zylindrischen Seitenwand befindet sich an deren

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Umfang eine zweite Radialturbine 19 mit einem Einlaß und einem Auslaß 21. Auf der Außenseite des Auslasses 21 sind am Rahmen 3 Führungsschaufeln 22 montiert.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird im folgenden anhand der schematischen Darstellung nach Fig. 3 Insbesondere zur Erläuterung der Funktionsweise des Stators 1 beschrieben. Die Vorrichtung arbeitet daher in einem durch öl verschmutzten Wasserbereich, wodurch das Öl mittels schwimmender Ölbarrieren 23 (Fig. 2) an einer Ausbreitung gehindert wird. Die Vorrichtung schwimmt derart, daß das Niveau CWL der Wasseroberfläche oberhalb der Oberkante der zylindrischen Seitenwand 13 liegt, so daß die Oberflächenschicht in die Wirbelkammer 12 eintreten kann.

Der Motor 7 versetzt den Rotor 2 in Drehung. Auf diese Weise wird in der Wirbelkammer 12 ein Wirbel gebildet, d.h. die Flüssigkeit in der Kammer rotiert um die Welle 5. Es ist wesentlich, daß die Flüssigkeit in geeigneter Weise im Volumen unterhalb der unteren Endfläche 11 des Stators 1 rotiert. In einem zylindrischen Flüssigkeitsvolumen unterhalb der Sammelkammer 9 ist eine Rotation nicht von Wichtigkeit. In einer unmittelbar benachbart zur unteren Endfläche 11 des Stators 1 liegenden Schicht tritt ein sogenannter Grenzflächeneffekt aufgrund der Tatsache auf, daß die Partikel in dieser Schicht durch Reibung am Stator 1 verzögert werden, wodurch deren Rotationsgeschwindigkeit reduziert wird. Für Partikel in der Grenzschicht ist daher der in Richtung auf das Rotationszentrum wirkende Horizontal-Druckkraftgradient größer als die in der Gegenrichtung wirkende Zentrifugalkraft. Aufgrund dieser

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größeren Druckkraft bewegen sich diese Partikel längs der unteren Endfläche 11 des Stators nach innen in die Sammelkammer 9. Ein derartiger Grenzflächenfluß ist in der Hydrodynamik an sich bekannt.

Bei auf der Wasseroberfläche schwimmendem öl ist auch öl in der Grenzschicht im Bereich des Stators 1 vorhanden. Daher wird öl aus dieser Grenzschicht in die Sammelkammer 9 transportiert, von wo es mittels einer (nicht dargestellten) Pumpe für eine nachfolgende Weiterbehandlung durch das Auslaßrohr 10 abgepumpt wird.

Das durch den Turbinenauslaß 18 strömende Wasser führt eine Rotationsbewegung um die Welle 5 aus. Diese Wasserströmung stützt die Rotationsbewegung der Flüssigkeit in der Wirbelkammer 12, überschüssiges Wasser tritt durch die Auslaßöffnungen 14 aus der Wirbelkammer aus.

Die zweite Radialturbine 19 dient zur Erzeugung eines Wasserstroms in die Vorrichtung in einer benachbart und unterhalb der verschmutzten Wasseroberfläche liegenden Wasserschicht. Diese Wasserströmung ist vergleichsweise stark und wirkt mit der verschmutzten Oberflächenschicht in der Weise zusammen, daß öl mit vergrößerter Geschwindigkeit aus einem vergleichsweise großen Bereich um die Vorrichtung in diese fließt. Zu diesem Zweck ist der Einlaß 20 der Turbine 19 auf einem solchen Pegel unterhalb der Wasseroberfläche angeordnet, daß kein öl aus der Oberflächenschicht in die Turbine gesaugt wird. Der Wasserstrom vom Turbinenauslaß 21 wird durch die FUhrungsschaufeln

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22 radial nach außen und nach unten unter die Schwimmkörper 4 geleitet.

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Claims

Patentansprüche

J Vorrichtung zur Sammlung von Verunreinigungen, insbesondere öl, von einer an ihrer Oberfläche verschmutzten Flüssigkeit mit einer rotationssymmetrisch ausgebildeten, einen Einlaß und einen Auslaß aufweisenden Wirbelkammer, mit einer Einrichtung zur Induzierung einer horizontalen Rotationsbewegung der Flüssigkeit in der Wirbelkammer und mit einem oberhalb der Wirbelkammer angeordneten Auslaörohr für die Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Niveau der Flüssigkeitsoberfläche (CWL) ein rotationssymmetrisch ausgebildeter Stator (1) angeordnet ist, daß sich eine Sammelkammer (9) nach unten in den zentralen Teil des Stators (1) öffnet, mit der das Auslaßrohr (10) für die Verunreinigungen verbunden ist, daß der Stator (1) eine untere Endfläche (11) besitzt, welche nach unten und nach innen geneigt durch die Flüssigkeitsoberfläche (CWL) zur Öffnung der Sammelkammer (9) verläuft, und daß der Stator (1) konzentrisch zur Wirbelkammer (12) angeordnet ist, welche unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche (CWL) liegt und an ihrem oberen Ende mit einem Schwelleneinlaß versehen ist.

. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (12) seitlich von einer zylindrischen Wand (13) umgeben ist, deren oberer Rand den Schwelleneinlaß bildet, und daß im unteren Teil der Seitenwand (13) an deren Umfang Auslaßöffnungen (14) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wirbelkammer (12) oberhalb der Auslaß-

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Öffnungen (14) eine erste Radialturbine (15, 16) vorgesehen ist, die an ihrer Oberseite im Bereich der zylindri schen Seitenwand (13) der Wirbelkammer (12) einen Auslaß (18) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine zweite auf der Außenseite der zylindrischen Seitenwand (13) der Wirbelkammer (12) vorgesehene Radialturbine (19) mit einem Einlaß (20) und einem Auslaß (21), der auf einem tieferen Pegel als der Einlaß (20) liegt.

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