DE2915666A1

DE2915666A1 - Vorrichtung zum trennen zweier fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2915666A1
Application number: DE19792915666
Authority: DE
Inventors: Bo Ragnarsson Carlstedt
Original assignee: Orrje & Co Ing Firman AB
Current assignee: Orrje & Co Ing Firman AB
Priority date: 1978-04-18
Filing date: 1979-04-18
Publication date: 1979-10-31
Also published as: US4203843A; SE7804394L; GB2024638A; SE415524B; GB2024638B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Trennen zweier Flüssigkeiten einer gewöhnlichen Mischung voneinander, wobei die Flüssigkeiten unterschiedliche Dichten aufweisen und ineinander nicht lösbar sind. Die Vorrichtung weist einen druckdichten Behälter auf, der mit hochporösem Material gefüllt ist, welches beständig gegenüber den

voneinander zu trennenden gemischten Flüssigkeiten ist und ein hohes Oberflächenverhältnis, das heißt, eine große Oberfläche pro Volumeneinheit, und einen geringen Strömungswiderstand aufweist. In den Kessel wird die Flüssigkeitmischung durch zumindest eine Einlaßleitung unter Druck in eine Kammer eingeführt, die innerhalb der Füllung in dem Kessel angeordnet, jedoch von dem Füllmaterial frei ist. Ein Auslaß für die schwerere Flüssigkeit ist am Boden des Kessels vorgesehen, um die Flüssigkeit im wesentlichen vertikal nach unten durch den Kessel strömen zu lassen, um anschließend die beiden Flüssigkeiten jeweils einem eigenen Überlauf zuzufuhren .

Eine Flüssigkeitstrennung nach diesem Prinzip ist zum Bei-

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spiel dem schwedischen Patent 316 148 zu entnehmen. Dabei hat man sich der aus der Physik bekannten Eigenschaften bedient, daß eine leichtere Flüssigkeit sich in einer kapillaren Zone im obersten Bereich der Oberfläche der schwereren Flüssigkeit verteilt. In der Praxis wurde dies dadurch realisiert, daß man einen Tank benutzte, der eine Füllung von Feststoffmaterial aufweist, welches gegenüber den Flüssigkeiten beständig ist und welchem die Mischung aus schwererer und leichterer Flüssigkeit, die voneinander getrennt werden soll, zugeführt wird. Angrenzend zum Tank ist ein Sammelbehälter mit einem Überlauf für die schwerere Flüssigkeit derart angeordnet, daß der Sammelbehälter mit dem inneren des Tanks an seinem Boden zur Begrenzung einer Nulldruckfläche in der Füllung verbunden ist. In oder an der Füllung ist auch ein Abscheider für die leichtere Flüssigkeit vorgesehen, wobei der Abscheider gleichfalls einen Überlauf, jedoch auf höherem Niveau als der zuerst erwähnte Überlauf aufweist. Praktische Erprobungen haben jedoch in einigen Fällen gezeigt, daß die Vorrichtung gewisse Nachteile zeigt, insbesondere, wenn die Trennvorrichtung auf Schiffen eingesetzt wird, die außerhalb der Küste navigieren. Gleiches gilt für die- Trennvorrichtung, soweit wie die Niveaus aus Raumgründen von Wichtigkeit sind, die oberhalb des Auslaßniveaus für die Flüssigkeitsmischung oder auch unterhalb des Niveaus des Sammelbehälters für die schwerere und - entsprechend - für die leichtere Flüssigkeit nach der Trennung angeordnet ist. In diesem Fall werden drei Pumpen benötigt, nämlich eine für die Mischung und jeweils eine für jede der getrennten Flüssigkeiten. Außerdem bedarf diese Vorrichtung einer großen Präzision bei der Herstellung der einzelnen Elemente, um einen zufriedenstellenden Betrieb zu gewährleisten.

Bei größeren Kränkungswinkeln des Schiffs verursachen die

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Überläufe Probleme, so daß es auch in dieser Hinsicht eine Verbesserung der Vorrichtung bedarf.

Eine spätere Ausgestaltung dieser Vorrichtung war durch einen abgedeckten oder geschlossenen Container gekennzeichnet, in dem die Flüssigkeitsmischung unter Druck eingeführt wurde. In diesem Fall konnte der Nachteil der drei benötigten Pumpen beseitigt werden und stattdesssen wurde nur eine Pumpe benötigt. Jedoch stellte sich heraus, daß dies von Schwierigkeiten begleitet wird, die Trennung der beiden Flüssigkeiten zu kontrollieren, und zwar in einem genügend sorgfältigen Weg und im genügenden Umfang, abhängig von den Dichte und Viskosrtätsverhäl tnissen. Um eine bessere Kontrolle des Trennverlaufs zu erzielen und diesen zu beschleunigen, wurden Versuche gemacht, um in die Auslaßleitung Ventile für die entsprechenden getrennten Flüssigkeiten einzubauen. Dabei wurden gew-isse Verbesserungen erzielt. Um diese Ventile zu kontrollieren, wurden jedoch wiederum Kontrollvorrichtungen benötigt, in denen jedoch Funktionsstörungen auftreten korinten.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei gewissen baulichen Maßnahmen wesentliche Verbesserungen des Betriebs der Vorrichtung erzielt und die zuvor aufgezeigten Nachteile beseitigt werden konnten.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfugung zu stellen, die eine gute Betriebskontrolle des Trennvorgangs gestattet und gleichzeitig eine hohe Effizienz gewährleistet, ohne daß bei Verwendung einer geeigneten Dimensionierung der Leitungen irgendwelche Ventile in den Auslaßleitungen benötigt werden.

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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Mischungseinführungskammer an der vertilkalen Hauptachse des Trennbehälters und unterhalb der Spitze des Füllmaterials vorzugsweise im ungefähr oberen Drittel der Höhe des Kessels angeordnet ist, daß der Auslaß für die leichtere Flüssigkeit an der Spitze des Trennbehälters derart angeordnet ist, daß die leichtere Flüssigkeit gleichfalls vertikal, und zwar nach oben fließt, und daß in die Einlaßleitung für die Mischung stromaufwärts von dem Trennbehälter und im wesentlichen auf dem gleichen Niveau des letzteren ein Grobtrenntank angeschlossen ist, der an seiner Spitze einen kommunizierenden Anschluß zu dem obersten Teil des Trennkessels aufweist, und geeignet ist, vollständig flüssigkeitsgefüllt zu sein, und innerhalb eine Grenzfläche zwischen der schwereren und der leichteren Flüssigkeit aufweist, indem er eine Vorgrob trennung besorgt, wobei die Überläufe für die getrennten Flüssigkeiten mindestens in einem Abstand zu der Spitze des Trenn beh alters angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch auf einfache Weise mit einer integralen koaxialen Überlaufvorrichtung versehen werden, die weniger empfindlich gegenüber der Kränkung ist, wenn entfernt von der Küste navigiert wird.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung :

In der einzigen Figur ist im Längsschnitt ein Trennbehälter (1) dargestellt, der geschlossen und druckdicht ist und bis zur Spitze mit einem hochporösen Material (3) gefüllt ist, welches gegenüber den zu trennenden Flüssigkeiten in der

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Mischung beständig ist. Vorzugsweise hat das Material ein hohes Oberflächenverhältnis, das heißt einen großen Oberflächenbereich pro Volumeneinheit. Auch soll es einen geringen Strömungswiderstand aufweisen. Von der Spitze des Behälters (T) erstreckt sich eine Auslaßleitung (4) für die leichtere Flüssigkeit in der Mischung zu einer Überlaufeinrichtung (7,8). Vom Boden des Behälters (1) erstreckt sich eine Auslaßleitung (5) für die schwerere Flüssigkeit in der Mischung. Die Leitung (5) erstreckt sich ebenfalls zu der Überlaufeinrichtung (7, 8), die auf einem Niveau angeordnet ist, das zumindest in einem Abstand oberhalb der Spitze des Behälters (1) angeordnet ist.

Zum Einbringen der zu trennenden Flüssigkeit in den Behälter (1) ist innerhalb des Füllmaterials (3) und vorzugsweise in dem oberen Drittel der Höhe des Kessels (1) ein Raum oder eine Kammer (14) frei von dem Füllmaterial (3) vorgesehen, wobei die Flüssigkeitsmischung der Kammer (14) unter Druck durch zumindest eine Einlaßleitung (2) zugeführt

wird. Zur Abgrenzung der Kammer (14) von dem umgebenden Füllmaterial (3), kann die Kammer (14) von geeignet durchlöcherten oder durchbrochenen oder als Roste ausgebildeten Seitenwänden und Kopfflächen sowie einer Grundfläche begrenzt sein, wobei letztere gewöhnlich nicht durchbrochen, jedoch, sofern gewünscht, durchbohrt ist. Um die größtmöglichste Auslaßfläche für die schwere Flüssigkeit zur Verfügung zu steilen, ist das Füllmaterial (3) im Bodenbereich des Behälters (1) auf einer durchlöcherten oder durchbrochenen oder als Rost ausgebildeten Bodenfläche (15) im geringen Abstand zum Boden des Behälters (T)" vorgesehen.

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Gemäß der Erfindung ist ein Grobtrerinbehälter oder Tank (6) in die Einlaßleitung (2) stromaufwärts zum Trennbehälter (1) und im wesentlichen auf der gleichen Höhe des letzteren angeordnet. An der Spitze des Behälters oder des Tanks (6) ist eine kommunizierende Verbindung (11) zum oberen Bereich des Trennbehälters vorgesehen, und zwar in einer Lage oberhalb des berechneten obersten Niveaus der Grenzfläche zwischen der leichteren und der schwereren Flüssigkeit innerhalb des Füllmaterials (3) im Behälter (1). Der Tatsache, daß der Grobtrennbehälter (6) vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist und mit dem Behälter (1) durch die Leitungen (2 und ,11) verbunden ist, ist eine Grenzfläche zwischen der leichteren und der schwereren Flüssigkeit auch innerhalb des Grobtrennbehälters (6) vorhanden. Dies führt unter anderem zu dem Vorteil, daß es keine Schwierigkeiten bereitet, ein betriebssicher arbeitendes schwimmergesteuertes Regelventil in den Grobtrennbehälter (6) vorzusehen, da der Schwimmer in diesem das gleiche Trennflächenniveau zwischen der leichteren und schwereren Flüssigkeit wie in dem Trennbehälter (1) feststellen wird. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, daß der Hauptteil der leichteren Flüssigkeit bereits getrennt wird, wenn die Flüssigkeitsmischung in den Behälter (6) an einer Stelle eingeführt wird, die ungefähr in halber Höhe von diesem liegt, zum Beispiel durch die Leitung (13). Obgleich die Überlaufeinrichtung (7, 8) in einer bekannten Weise ausgeführt sein mag, ist sie in der Zeichnung in Form von zwei koaxial zueinander angeordneten Überläufen dargestellt, nämlich durch einen Überlauf (7) für die leichtere Flüssigkeit und einen diesen umgebenden Überlauf (8) für die schwerere Flüssigkeit. Dabei ist der Überlauf (7) für die leichtere Flüssigkeit in einem Abstand Δ H oberhalb des Niveaus des

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Überlaufs (8) für die schwerere Flüssigkeit angeordnet. Der Tatsache, daß die Überläufe (7 und 8) koaxial angeordnet sind, ist es zuzuschreiben, daß eine große Unempfindlichkeit bei großen Inklinationen der Überlaufeinrichtung (7, 8) bis zu 30 gegenüber der vertikalen Achse gegeben ist. Von dem Überlauf (7) für die leichtere Flüssigkeit führt eine Auslaßleitung (9) zu einem geeigneten Sammelort, der jedoch nicht weiter dargestellt ist, während von dem Überlauf (8) für die schwerere Flüssigkeit eine Auslaßleitung (10) in ähnlicher Art zu einem geeigneten Sammelort führt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist geeignet, eine Trennung von zwei beliebigen Flüssigkeiten zu ermöglichen, die verschiedene Dichten aufweisen und unlösbar ineinander sind. Die üblichste Anwendung, und wahrscheinlichste, sind Mischungen von Öl und Wasser, aber auch Mischungen von Kühlflüssigkeiten oder Flüssigkeiten, die im Zusammenhang mit zum Beispiel einer zerspanenden Fertigung benötigt werden, mit Öl sind denkbar.

Zu Beginn des Betriebs der Vorrichtung wird nur die schwerere Flüssigkeit sowie Wasser unter Druck durch die Einlaßleitung (2) geführt, bis die schwerere Flüssigkeit beginnt überzufließen oder beim Überlauf (8) für die schwerere Flüssigkeit auszufließen. Dananch kann die Mischung aus leichterer und schwererer Flüssigkeit, so zum Beispiel Öl und Wasser unter Druck durch dieselbe Einlaßleitung (2) geführt werden. Die leichtere Flüssigkeit, so zum Beispiel Öl, das mitgerissen ist, wird dann oberhalb von der Einlaßkammer (H) angereichert sein und das Wasser nach unten drücken, welches in der Auslaßleitunq (4) für die leichtere Flüssig^- kei.t vorhanden ist, bis die Grenzfläche zwischen den beiden

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Flüssigkeiten eine Tiefe H unterhalb des Überlaufs (7) für die leichtere Flüssigkeit erreicht, welches durch die folgende Gleichung definiert ist:

(H - Δ H) * T _v = H ' f o) In dieser Gleichung bedeutet:

ΔΗ = die Niveaudifferenz zwischen dem Überlauf (7) für die leichtere Flüssigkeit und der Oberfläche für die schwerere Flüssigkeit in dem Überlauf (8) abzüglich der Verluste der schwereren Flüssigkeit von der Mischungseinlaßkammer (14) zum Überlauf (8),

T = Dichte des Wassers,
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f = Dichte des Öls.
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Die Formel 1 kann umformuliert werden zu: Δ H = H (1 - Ss. )

Bei einem Anwachsen von H über diese Bedingung wird die leichtere Flüssigkeit im Überlauf (7) für diese Flüssigkeit überlaufen.

Je größer die Dichte der leichteren Flüssigkeit ist, desto kleiner ist Δ H, welches '·>- Jocn seinerseits stets proportional zu H ist. Daraus folgt, daß je größer H ausgewählt werden

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kann, desto größer Δ H ist, worin ein Vorteil vom Gesichtspunkt des Betriebs zu sehen ist, da die Gefahr für die schwerere Flüssigkeit, zu irgendeinem Zeitpunkt in den Überlauf (7) für die leichtere Flüssigkeit auszulaufen, verringert wird. · * " .

Es 1st evident, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine Ventile für den Betrieb erforderlich sind. Jedoch kann es zweckmäßig sein, die Auslaßleitung (5) von dem Trennbehäfter (1) um ein Abfließen der leichteren Flüssigkeit zu erleichtern, sofern es gewünscht wird, mit einem Verschlußventil, welches nicht dargestellt ist, zu versehen. Da in dem Grobtrennbehälter (6) eine Ablagerung von sedimentierbaren Teilchen, die möglicherweise in der zugeführten Mischung vorhanden sind, vorkommt, kann es erforderlich sein, ein Abflußventil (12) am Boden des Grobtrennbehälters (6) vorzusehen, um ein Entfernen des Niederschlages zu ermöglichen .

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Leerseite

Claims

Ansprüche :

1. Vorrichtung zum Trennen zweier verschiedene Dichten aufweisende und ineinander nicht lösbarer Flüssigkeiten einer üblichen Mischung mit einem druckfesten Behälter, der eine Füllung hochporösen Materials aufweist, das gegenüber den gemischten und zu trennenden Flüssigkeiten beständig ist und ein hohes Oberflächenverhältnts (große Oberfläche pro Volumeneinheit) und einen geringen Strömungswiderstand aufweist, wobei die Flüssigkeitsmischung durch zumindest eine Einlaßleitung unter Druckin eine Kammer eingeführt wird, die innerhalb der Füllung in dem Behälter, jedoch frei von dem Füllmaterial angeordnet ist, mit einem Auslaß für die schwerere Flüssigkeit, welche am Boden des Behälters angeordnet ist, um die Flüssigkeit im wesentlichen vertikal und nach unten durch den Behälter strömen zu lassen, um anschließend die beiden Flüssigkeiten jeweils

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einem eigenen Überlauf zuzuführen, dadurch
gekennzeichnet daß die Mischungseinführkammer (14) auf der vertikalen Hauptachse des Trennbehälters (1) und unterhalb der Spitze des darin vorhandenen Füllmaterials (3) angeordnet ist, vorzugsweise ungefähr im oberen Drittel der Höhe des Behälters (1), daß der Auslaß (8) für die leichtere Flüssigkeit an der Spitze des Trennbehälters (1) derart angeordnet ist, daß die leichtere Flüssigkeit vertikal, nämlich nach oben gerichtet fließt, und daß in der Einlaßleitung (2, 13) für die Mischung stromaufwärts zum Trennbehälter (1) und im wesentlichen auf dem gleichen Niveau von diesem ein Grobtrennbehälter (6) vorgesehen ist, der an seiner Spitze eine Verbindung (11) zum obersten Teil des Trennbehälters (1) aufweist und geeignet ist, vollständig mit Flüssigkeit gefüllt zu sein und innerhalb eine Grenzfläche zwischen der schwereren und der leichteren Flüssigkeit aufweist, um eine Vorgrobtrennung zu ermöglichen, wobei die Überläufe (7, 8) für die getrennten Flüssigkeiten in zumindest einem Abstand oberhalb der Spitze des Trennbehälters (1) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlauf (7) für

die leichtere Flüssigkeit konzentrisch innerhalb des Überlaufs (8) für die schwerere Flüssigkeit angeordnet ist.

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