DE4211123C2 - Ölskimmer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ölskimmer gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Derartige Ölskimmer dienen zum Entfernen von Öl, Flüssigfett oder Emulsio­ nen aus Wasser, beispielsweise aus Abwasser oder Waschlösungen.

Ein gattungsgemäßer Ölskimmer ist beispielsweise ein Scheibenskimmer (vgl. z. B. DE 30 02 694 A1), bei dem ein Arbeitskörper in Form einer drehbaren Scheibe vorgesehen ist, der in die ölbelastete Flüssigkeit ein­ taucht. Der Ölfilm weist gegenüber dem Material des Arbeitskörpers eine größere Adhäsion auf als das zu reinigende Wasser und bleibt deshalb in dem Bereich, in dem der Arbeitskörper aus der Flüssigkeit herausbewegt wird, an der Oberfläche des Arbeitskörpers haften und wird nach oben mitgenom­ men. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels wird der Ölfilm dann mit Hilfe spe­ zieller Abstreiforgane von dem Arbeitskörper abgestreift und in einem Öl-Ab­ lauf aufgefangen. Der von dem Ölfilm befreite Bereich des Arbeitskörpers tritt erneut in die Flüssigkeit ein, so daß die Flüssigkeit kontinuierlich abge­ skimmt werden kann.

Die herkömmlichen Ölskimmer weisen jedoch eine verhältnismäßig aufwen­ dige Konstruktion auf und sind zudem relativ sperrig, so daß die Einsatzmög­ lichkeiten bei schwer zugänglichen Flüssigkeitsbehältnissen beschränkt sind. Weitere Nachteile bestehen darin, daß das Abstreifen des Arbeitskörpers zu einem hohen Reibungswiderstand und zu einem unvermeidlichen Verschleiß führt, so daß sich ein hoher Energieverbrauch ergibt und eine häufige War­ tung bzw. Erneuerung der Abstreiforgane und/oder des Arbeitskörpers erfor­ derlich ist. Oft erweist sich auch als Nachteil, daß das mit dem Arbeitskörper nach oben geförderte Öl die Antriebswelle und das mit dieser verbundene Antriebsaggregat verschmutzt.

Aus der DE-OS 22 59 281 ist ein nach dem Prinzip einer Schraubenpumpe arbeitendes Gerät zum Entfernen von Öl bekannt, bei dem das untere Ende der Schrauben­ pumpe mittels eines Schwimmers so in Höhe des Flüssigkeitsspiegels gehal­ ten wird, daß die Schraubenpumpe im wesentlichen nur in die Ölschicht, nicht jedoch in das darunter befindliche Wasser eintaucht. Wenn die Öl­ schicht jedoch dünner wird, läßt sich nicht verhindern, daß zunehmend Wasser mitgefördert wird. Zwar wird in dieser Veröffentlichung erwähnt, daß ein Teil des Wassers aufgrund eines gewissen Spiels zwischen der Schnecke und dem Außenrohr der Schraubenpumpe wieder ablaufen kann, während diese Verluste bei dem zähflüssigeren Öl geringer sind, doch wäre der nach dem Prinzip einer Schraubenpumpe arbeitende Ölskimmer gleichwohl zum Abskimmen von sehr dünnen Ölfilmen ungeeignet, da dann wesentlich mehr Wasser als Öl gefördert würde.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen im wesentlichen auf dem Adhäsionseffekt beruhenden Ölskimmer der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der sich durch einen einfachen und kompakten Aufbau auszeichnet und einen energiesparenden und wartungsarmen Betrieb ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Ölskimmer ist der Arbeitskörper als Schrauben­ wendel ausgebildet, die schräg in die ölbelastete Flüssigkeit eintaucht und um ihre Längsachse drehbar ist. Der Steigungswinkel der Schraubenachse wird so klein gewählt, daß die Wendel nicht monoton ansteigt, sondern in je­ der einzelnen Windung ein Gefälle zu einem unteren Scheitelpunkt hin auf­ weist. Das die Wendel benetzende Öl hat deshalb aufgrund der Schwerkraft die Tendenz, zu dem unteren Scheitelpunkt der betreffenden Windung hin­ zulaufen und und sich dort zu sammeln. Wenn die Wendel nun so um ihre Achse gedreht wird, daß die Schraubenwindungen und damit auch deren un­ tere Scheitelpunkte zum oberen Ende der Wendel laufen, so wird auch das Öl zum oberen Ende der Wendel transportiert, obgleich jeder Punkt der Wendel selbst nur eine geschlossene Kreisbahn beschreibt. Da am oberen Ende der Weltertransport unterbrochen ist, sammelt sich das Öl dort an und tropft schließlich in einen Ölablauf, ohne daß ein verschleißanfälliger Abstreifer be­ nötigt wird, der auch den Reibungswiderstand erhöhen würde. Mit dem so gestalteten Ölskimmer können aufgrund seiner kompakten, lanzenartigen Konstruktion auch schwer zugängliche Flüssigkeitsbehältnisse erreicht wer­ den.

Der Antrieb für die Wendel kann in deren axialer Verlängerung am oberen Ende angeordnet sein und ist somit gegen Verschmutzung geschützt, da das abgeskimmte Öl nicht über das Ende der Wendel hinauskommt. Es kann so­ mit auch in heißen oder aggressiven Medien gearbeitet werden, ohne daß die Gefahr einer Schädigung der Antriebsaggregate besteht.

Da das an der Wendel haftende Öl dicht wieder in das zu reinigende Medium zurücklaufen kann, nachdem der untere Scheitelpunkt der Wendel einmal den Flüssigkeitsspiegel verlassen hat, ergibt sich auch bei sehr niedrigen Drehzahlen noch ein hoher Transporteffekt. Der Skimmer kann deshalb so betrieben werden, daß die Flüssigkeitsoberfläche nicht durch Turbulenzen gestört wird. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn sehr dünne Ölfilme abgeskimmt werden sollen, die bei stärkerer Wasserbewegung zerreißen würden.

Da der Ölfilm nicht von der Wendel abgestreift zu werden braucht und außer­ dem ein verhältnismäßig dicker, unter Schwerkrafteinwirkung fließfähiger Ölfilm bei der erfindungsgemäßen Lösung durchaus erwünscht ist, kann die Bindungswirkung für den Ölfilm gesteigert werden, indem die Oberfläche der Wendel aufgerauht oder mit einer Riffelung (vorzugsweise in Längsrich­ tung) oder mit einem hydrophoben Flaumbesatz versehen wird.

Weiterhin läßt sich die Förderleistung dadurch erhöhen, daß mit mehreren synchron angetriebenen Wendeln gearbeitet wird. Die Wendeln können dabei durchaus ineinandergreifen, so daß eine große Anzahl von Wendeln auf en­ gem Raum untergebracht werden kann. Es können auch Kombinationen aus rechtshändigen und linkshändigen Wendeln eingesetzt werden. In diesem Fall müssen die Wendeln allerdings gegensinnig angetrieben werden.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bevorzugt ist die Wendel in einem Führungsrohr geführt, dessen Innendurch­ messer den Außendurchmesser der Wendel nur geringfügig übersteigt. In diesem Fall wird in jeder Windung der Wendel im Bereich des zwischen dem unteren Scheitelpunkt der Windung und der Innenfläche des Führungsrohres gebildeten Spaltes eine relativ große Ölmenge festgehalten und mitgenom­ men, während das schlechter netzende Wasser aus dem Spalt verdrängt wird.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnun­ gen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze des Ölskimmers;

Fig. 2 eine teilweise aufgeschnittene Explosionsdarstellung der we­ sentlichen Komponenten des Ölskimmers;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Führungsrohr; und

Fig. 4 einen Querschnitt des Führungsrohres.

Gemäß Fig. 1 weist der Ölskimmer 10 eine schraubenförmige Wendel 12 auf, die schräg in ein Gefäß 14 hineinragt, das die zu reinigende Flüssigkeit 16 enthält. Der Flüssigkeitsspiegel ist mit einem Ölfilm 18 bedeckt, der mit Hilfe des Skimmers 10 abgeskimmt werden soll. Die Längsachse 20 der Wen­ del 12 bildet mit der Horizontalen einen Winkel α und die Windungen der Wendel 12 bilden mit der zu der Achse 20 senkrechten Ebene E einen Stei­ gungswinkel β. Es gilt die Beziehung: α + β < 90°. Wenn man den Windungen der Wendel 12 vom unteren zum oberen Ende folgt, ergibt sich deshalb eine abwechselnde Folge von steigenden Abschnitten 22 und fallenden Abschnit­ ten 24 mit dazwischenliegenden unteren Scheitelpunkten 26.

Das obere Ende der Wendel 12 ist auf einer Welle 28 befestigt und wird durch eine Scheibe 30 der Welle abgeschlossen. Das obere Ende der Welle 28 ist mit der Ausgangswelle 32 eines Motors 34 verbunden, der auf eine Montageplatte 36 aufgeschraubt ist. Die Montageplatte 36 ist mit Hilfe einer nicht gezeigten Halterung so in Bezug auf das Gefäß 14 befestigt, daß die Wendel 12 in der gezeigten Stellung gehalten wird. An die Montage­ platte 36 ist eine Buchse 38 angeschweißt, die ein die Wendel 12 umgeben­ des Führungsrohr 40 trägt. Der Innendurchmesser des Führungsrohres 40 ist nur geringfügig größer als der Außendurchmesser der Wendel 12. Im Bereich des unteren Endes ist das Führungsrohr 40 mit drei in Winkelabständen von 90° angeordneten Längsschlitzen 42 versehen, von denen der mittlere längs der oberen Scheitellinie des Führungsrohres 40 verläuft. Durch die Längs­ schlitze 42 kann der Ölfilm 18 in das Innere des Führungsrohres 40 eindrin­ gen und somit an die Wendel 12 gelangen.

Unterhalb des unteren Randes der Scheibe 30 der Welle 28 zweigt von dem Führungsrohr 40 ein Öl-Ablaufstutzen 44 ab, unter dem ein Auffangbehälter 46 angeordnet ist.

Die Wendel 12 wird durch den Motor 34 in einem solchen Drehsinn ange­ trieben, daß die unteren Scheitelpunkte 26 der Wendel nach oben wandern. Die in Höhe des Flüssigkeitsspiegels gelegenen Abschnitte der Wendel treten bei der Umdrehung um die Achse 20 periodisch in die Flüssigkeit ein und wieder aus der Flüssigkeit aus. Die aus der Flüssigkeit austretenden Wendel­ abschnitte werden durch Adhäsionswirkung mit einem Ölfilm benetzt, des­ sen Dicke aufgrund der Wirkung der Schwerkraft und der Oberflächenspan­ nung zur Flüssigkeitsoberfläche hin stark zunimmt. Bei der weiteren Drehung der Wendel verlagert sich die Stelle, an der die Wendel aus der Flüssigkeit austritt, nach rechts in Fig. 1, bis der zugehörige untere Scheitelpunkt 26 aus der Flüssigkeit austritt. Durch Adhäsionswirkung mit der Oberfläche der Wendel 12 einerseits und mit der Innenfläche des Führungsrohres 40 ande­ rerseits wird das Öl im Bereich des unteren Scheitelpunktes 26 in dem Spalt zwischen der Wendel und dem Führungsrohr gehalten und nach oben trans­ portiert. Wenn der mitgeführte Ölpfropfen die Scheibe 30 am oberen Ende der Wendel 12 erreicht, so läuft er zum unteren Rand des Bundes 30. Sobald sich dort genügend Öl angesammelt hat, tropft das Öl durch den Ablaufstutzen 44 in den Auffangbehälter 46 ab.

Die oben beschriebene Funktionsweise beruht zum einen Teil auf der Adhäsion zwi­ schen dem Ölfilm und der Oberfläche der Wendel in Verbindung mit der auf das Öl wirkenden Schwerkraft und zum anderen Teil auf einem Transportef­ fekt, der mit dem Prinzip einer Förderschnecke vergleichbar ist. Der Unter­ schied zu einer üblichen Förderschnecke besteht jedoch darin, daß der Spalt zwischen der Wendel und der Innenfläche des Führungsrohres nicht dicht ist, sondern insbesondere für das relativ schlecht benetzende Wasser durch­ lässig ist.

In einem typischen Anwendungsfall wird der Ölskimmer 10 so in Bezug auf die zu reinigende Flüssigkeit 16 angeordnet, daß der Flüssigkeitsspiegel etwa in Höhe der unteren Zweidrittel der Längsschlitze 42 des Führungsrohres liegt, wie in Fig. 1 gezeigt ist, und die Wendel 12 wird mit etwa zwanzig Umdrehungen pro Minute gedreht.

Wie deutlicher in Fig. 2 zu erkennen ist, handelt es sich bei der Wendel 12 im gezeigten Beispiel um eine im Querschnitt abgeflachte Schraubenfeder. Beispielsweise kann für die Wendel 12 eine marktgängige Druckfeder einge­ setzt werden, wie sie gewöhnlich im Werkzeugbau als Stempelfeder einge­ setzt wird. Die Anordnung und Form der Längsschlitze 42 in dem Führungs­ rohr 40 ist in Fig. 3 und 4 veranschaulicht.

Claims (5)

1. Ölskimmer (10) mit einem durch den Ölfilm (18) hindurch in die ölbela­ stete Flüssigkeit (16) eintauchenden Arbeitskörper (12), der relativ zur Flüs­ sigkeitsoberfläche derart bewegt wird, daß der Ölfilm von ihm durch Adhä­ sion zu einem Öl-Ablauf (44) mitgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskörper eine Schraubenwendel (12) ist, die schräg in die Flüs­ sigkeit (16) eintaucht und um ihre Längsachse (20) drehbar ist und die in Höhe des Flüssigkeitsspiegels entweder frei oder über Längsschlitze (42) ei­ nes die Schraubenwendel aufnehmenden Führungsrohres (40) mit der umge­ benden Flüssigkeit kommuniziert.

2. Ölskimmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Füh­ rungsrohr (40) die Schraubenwendel (12) auf der gesamten Länge vom Flüs­ sigkeitsspiegel bis zum Öl-Ablauf (44) umgibt und einen Innendurchmesser aufweist, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Schrau­ benwendel.

3. Ölskimmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der ein­ gebauten Lage des Führungsrohres (40) die Längsschlitze (42) nur seitlich und an der Oberseite des schrägverlaufenden Führungsrohres (40) angeord­ net sind.

4. Ölskimmer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schraubenwendel (12) in der eingebauten Lage am oberen Ende durch eine in Höhe des Öl-Ablaufes (44) liegende Scheibe (30) abge­ schlossen ist.

5. Ölskimmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (30) auf einer Welle (28) angeordnet ist, deren unteres Ende den oberen Ab­ schnitt der Schraubenwendel (12) trägt und deren oberes Ende mit einem Antriebsmotor (34) verbunden ist.