DE2818609C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sammlung von Verunreinigungen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

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 Wasser­ oberfläche zu vermeiden, kann es durch schwimmende Barrieren eingeschlossen werden, welche einen Bereich bilden, in dem gewöhnlich eine relativ dünne Ölschicht auf der Wasserober­ fläche schwimmt. Es ist dabei schwierig, diese dünne Öl­ schicht ohne gleichzeitige Entfernung einer beträchtlichen Wassermenge zu entfernen.

Aus der CH-PS 5 10 792 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 gleichzei­ tige Entfernung einer ins Gewicht fallenden Wassermenge entfernt werden kann. Eine derartige Vorrichtung besitzt jedoch bestimmte Nachteile. Beispielsweise ändert sich die Gestalt und die Lage des gesammelten Ölvolumens mit dem Seegang, wodurch die Entfernung des Öls weniger effizient wird.

Aus der FR-PS 22 19 672 ist eine Vorrichtung der gattungsge­ mäßen Art bekanntgeworden, bei der das System aus Stator, Rotor und Wirbelkammer vollständig in die zu reinigende Flüssigkeit eingetaucht ist. Auch dabei treten die bereits oben anhand der CH-PS erläuterten Nachteile auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art so auszubilden, daß die Effizienz bei der Ölentfernung verbessert ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs ge­ nannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprü­ chen 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 Vorrich­ tung;

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 Funk­ tionsweise eines Stators.

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 eine 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 8 starr mit dem Rahmen 3 verbunden.

Im zentralen Teil des Stators 1 ist eine rotationssymme­ trisch ausgebildete Sammelkammer 9 vorgesehen, welche nach unten offen ist und an ihrem oberen Teil ein Auslaßrohr 10 aufweist. Eine untere Wandung 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 Umfangswand 13, welche etwas unterhalb der Flüssigkeitsober­ fläche bzw. Wasseroberfläche CWL endet. Daher kann die Oberflächenschicht, welche das auf dem Wasser schwimmende Öl enthält, frei in die Wirbelkammer 12 eintreten. Im unteren Teil der zylindrischen Umfangswand 13 sind an deren Umfang mehrere Auslaßöffnungen 14 vorgesehen. Oberhalb der Auslaß­ öffnungen 14 sind am Umfang der Umfangswand 13 Platten 15 und 16 vorgesehen. Zwischen diesen Platten 15 und 16 befin­ den sich mehrere (nicht dargestellte) Radialplatten, wodurch eine erste Radialturbine mit einem Einlaß 17 und einem Auslaß 18 gebilddet wird. Auf der Außenseite der zylindri­ schen Umfangswand befindet sich an deren Umfang eine zweite Radialturbine 19 mit einem Einlaß 20 und einem Auslaß 21. Auf der Außenseite des Auslasses 21 sind am Rahmen 3 Führungs­ schaufeln 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 dabei in einem durch Öl verschmutzten Wasserbereich, wodurch das Öl mittels schwimmender Ölbarrieren 23 (Fig. 2) an einer Aus­ breitung gehindert wird. Die Vorrichtung schwimmt derart, daß die Wasseroberfläche CWL oberhalb der Oberkante der zylindrischen Umfangswand 13 liegt, so daß die Oberflächen­ schicht 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 Wandung 11 des Stators 1 rotiert. In einem zylindrischen Flüssigkeitsvolumen unter­ halb der Sammelkammer 9 ist eine Rotation nicht von Wichtig­ keit. In einer unmittelbar benachbart zur unteren Wandung 11 des Stators 1 liegenden Schicht tritt ein sogenannter Grenz­ flächeneffekt 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 Zentrifugal­ kraft. Aufgrund dieser 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 vorhan­ den. Daher wird Öl aus dieser Grenzschicht in die Sam­ melkammer 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 Was­ serströmung stützt die Rotationsbewegung der Flüssig­ keit in der Wirbelkammer 12. Überschüssiges Wasser tritt durch die Auslaßöffnungen 14 aus der Wirbelkam­ mer aus.

Die zweite Radialturbine 19 dient zur Erzeugung eines Wasserstroms in die Vorrichtung in einer benachbart und unterhalb der verschmutzten Wasseroberfläche lie­ genden Wasserschicht. Diese Wasserströmung ist ver­ gleichweise stark und wirkt mit der verschmutzten Oberflächenschicht in der Weise zusammen, daß Öl mit vergrößerter Geschwindigkeit aus einem vergleichweise 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 Turbinde gesaugt wird. Der Wasserstrom vom Turbinenauslaß 21 wird durch die Führungsschaufeln 22 radial nach außen und nach unten unter die Schwimm­ körper 4 geleitet.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Sammlung von Verunreinigungen, insbe­ sondere Öl, von einer an ihrer Oberfläche verschmutzten Flüssigkeit, mit einer unterhalb der Flüssigkeitsober­ fläche (CWL) liegenden rotationssymmetrisch ausgebil­ deten, einen Einlaß und einen Auslaß aufweisenden Wirbel­ kammer (12), mit einem Rotor (2) zur Induzierung einer horizontalen Rotationsbewegung der Flüssigkeit in der Wirbelkammer (12), mit einem oberhalb des Rotors (2) konzentrisch zur Wirbelkammer (12) angeordneten, teil­ weise in die Wirbelkammer (12) hineinragenden, rotations­ symmetrisch ausgebildeten Stator (1), der eine nach unten und innen geneigte Wandung (11) aufweist, und mit einem oberhalb der Wirbelkammer (12) angeordneten Auslaßrohr (10) für die Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (1) teilweise in die Flüssigkeitsober­ fläche (CWL) eingetaucht angeordnet ist, daß im zentralen Bereich des Stators (1) eine nach unten offene Sammel­ kammer (9) angeordnet ist, deren unteres Ende mit dem unteren Ende der Wandung des Stators (1) verbunden ist, daß das Auslaßrohr (10) an die Sammelkammer (9) ange­ schlossen ist und daß der obere Rand der Umfangswand (13) der Wirbelkammer (12) und die Wandung (11) des Stators (1) einen zur Flüssigkeitsoberfläche (CWL) offenen Schwellen­ einlaß begrenzen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangswand (13) der Wirbelkammer (12) zylin­ drisch ist und daß im unteren Teil der Umfangswand (13) Auslaßöffnungen (14) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wirbelkammer (12) oberhalb der Auslaßöffnungen (14) eine erste Radialturbine (15, 16) vorgesehen ist, die an ihrer Oberseite im Bereich der Umfangswand (13) der Wirbelkammer (12) einen Auslaß (18) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine zweite auf der Außenseite der Umfangswand (13) der Wirbelkammer (12) vorgesehene Radialturbine (19) mit einem Einlaß (20) und einem auf einem tieferen Niveau als der Einlaß (20) liegenden Auslaß (21).