DE4324770C2 - Vorrichtung zur Trennung von Flüssigkeitsgemischen - Google Patents
Vorrichtung zur Trennung von FlüssigkeitsgemischenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trennung von
Flüssigkeitsgemischen oder -dispersionen mit Komponenten
unterschiedlicher Dichte, insbesondere zur Trennung eines
Öl-/Wasser-Gemisches.
In der Praxis wird die Separierung von Öl-Flüssigkeits
gemischen in die Einzelkomponenten weiterhin zunehmen, da
die Ölbeseitigung erhebliche finanzielle Aufwendungen
fordert, die sich nach der Menge der zu beseitigenden
Flüssigkeit richten. Wird der Sondermüll praktisch nur
auf Ölgehalte beschränkt, lassen sich die Kosten erheb
lich minimieren. Weiterhin sind Vorrichtungen zur Tren
nung von Öl-/Wasser-Gemischen zur Gewässerreinigung, bei
spielsweise bei Tankerunfällen, aber auch auf kleineren
Seen oder Flüssen einsetzbar.
Zum Separieren eines in Menge und Mischungsverhältnis
schwankenden Gemisches aus Wasser und Öl mit einem dem
Wasser gegenüber geringeren spezifischen Gewicht sind ver
schiedene Verfahren und Vorrichtungen entwickelt worden.
Bei einem bekannten Verfahren gemäß der FR 2 376 081
werden Öl/Wassergemische in einen geschlossenen Behälter
eingepumpt. Auf dem Flüssigkeitsspiegel schwimmt ein Trich
ter, der mittels Schwimmer auf der Flüssigkeitsoberfläche
gehalten wird. Das stabförmige Abflußrohr des Trichters
mündet in einen weiteren Behälter und ist in einem im
oberen Bereich dieses Behälters ausgebildeten Stutzen
gleitend geführt. Über den Trichter fließt das Öl nach
unten in diesen weiteren Behälter und von diesem zu einem
Auslaß, der am Boden des den Trichter aufnehmenden Be
hälters angeordnet ist. Das Wasser des diesen Behälter zu
geführten Öl/Wassergemisches wird ebenfalls im bodenseitigen
Bereich des Behälters abgesogen. Die Höhe des Trichters wird
durch die Menge an Öl in dem zweiten Behälter und die Höhe
des Flüssigkeitsspiegels im ersten Behälter bestimmt. Auch
wenn bei diesem Verfahren Öl und Wasser nach erfolgter
Trennung abgesogen werden, wird jedoch in keiner Weise
die Absaugung durch ein Steuerverfahren unterbrochen, wenn
die Menge an Öl und die Menge an Wasser einen vorgegebenen
Mindestwert unterschreiten. Da die eigentliche Separations
einrichtung feststehend im Innenraum des Behälters ange
ordnet ist, kann die Separationseinrichtung nicht unter
schiedlichen Höhenlagen eines Flüssigkeitsspiegels im
Innenraum des Behälters folgen, so daß nicht vermieden
werden kann, daß in den auf dem Flüssigkeitsspiegel schwim
menden Trichter nicht nur Öl, sondern auch Wasser mit ein
fließt. Hinzu kommt, daß diese Separationseinrichtung nicht
so ausgebildet ist, daß das Öl von dieser selbst abgesogen
und abgeleitet wird, sondern das Öl sammelt sich im Innen
raum des zweiten Behälters und wird dann von diesem abge
sogen. Hinzu kommt, daß bei dieser Separationseinrichtung
keine untere Begrenzung eines Flüssigkeitsstandes über
Steuervorrichtungen oder Meßvorrichtungen erfaßt wird, denn
wenn der Flüssigkeitsspiegel in dem ersten Behälter unter
halb des Spiegels des zweiten Behälters abgesenkt wird,
wird über die Wasserabzugsleitung nicht nur Wasser, sondern
noch vorhandenes Öl/Wassergemisch oder Öl abgesogen.
Nach der US 3,849,285 ist eine Öl/Wasserseparierungsvor
richtung bekannt, die aus einem Behälter mit Einlässen und
Auslässen besteht, dem vermittels einer Pumpe Öl/Wasser
gemische zugeführt werden. In dem Innenraum dieses Behälters
sind senkrecht stehende Trennwände angeordnet, und zwar der
art, daß das eingepumpte Öl/Wassergemisch mehrfach umgelenkt
wird, so daß aufgrund dieser Umlenkung eine Trennung von Öl
und Wasser derart erfolgt, daß in der Kammer, in der dann Öl
und Wasser abgesogen werden, eine Anreicherung des Öls an der
Flüssigkeitsoberfläche erfolgt. Bei dieser Separationsvor
richtung sind keine gesteuerten Absaugungsvorgänge in Ab
hängigkeit stark schwankender Mengen an verschmutztem Wasser
mit unterschiedlichen Ölgehalten vorgesehen.
Eine Vorrichtung zum Abtrennen von Substanzen von der Ober
fläche einer Flüssigkeit beschreibt die EP 0 400 252. Für
die Abtrennung von Öl von einer Flüssigkeitsoberfläche
taucht bei dieser Vorrichtung eine durch einen Antrieb ge
drehte Aufnehmscheibe mit ihrem äußeren Umfangsbereich in
die Flüssigkeit ein, wobei das anhaftende Öl durch Abstrei
fer von ihr entfernt wird. Das Nachströmen von Öl zu der
Aufnehmscheibe wird durch eine mittels einer Förderschraube
erzeugte Oberflächenströmung verbessert, während die Ein
tauchtiefe der Aufnehmscheibe durch einen Schwimmkörper
konstant gehalten wird. Die horizontale Ausrichtung der
Drehachsen der Vorrichtung ist dabei durch eine parallelo
grammförmige Anordnung von schwenkbaren Haltearmen gewähr
leistet. Der konstruktive Aufwand bei dieser Vorrichtung
ist groß und die Trennleistung gering, da diese vom Durch
messer der Aufnehmscheibe abhängt. Durch den Einsatz einer
senkrecht angeordneten Aufnehmscheibe weist diese Vorrich
tung eine große Bauhöhe auf. Ein Einsatz dieser Vorrichtung
dort, wo große Druckhöhen gefordert werden, ist nicht mög
lich. Diese Vorrichtung kann auch schwimmfähig ausgebildet
sein.
Die GB 1 396 155 beschreibt eine Vorrichtung, die geeignet
ist, von einem Flüssigkeitskörper zumindest einen Teil einer
kontaminierten Schicht, die auf einer Flüssigkeit ausgebrei
tet ist, abzuscheiden, wobei die kontaminierte Schicht eine
Verunreinigungssubstanz enthält, die mit der Flüssigkeit
nicht vermischbar ist. Hierzu ist in einem offenen Behälter
eine umlaufend angetriebene Förderschnecke mit einer hori
zontal angeordneten Antriebsachse mit sich ändernden Schnec
kengewindesteigungsabschnitten vorgesehen, vermittels der
das zu trennende Gemisch von der Eingangsseite des Behäl
ters zu dessen Ausgangsseite befördert wird, wobei sich
zwischen zwei Bereichen mit konstanter Schneckengewinde
steigung eingangs- und ausgangsseitig die Schneckengewinde
steigung im mittleren Bereich kontinuierlich ändert, so daß
in Richtung zum Ausgang des Behälters eine Anreicherung der
leichteren Komponente von der schweren Komponente erfolgt.
Diese, auch schwimmfähig ausgebildete Vorrichtung wird mit
einer einzigen Förderschnecke in einem Behälter betrieben.
Diese Öl/Wasserseparierungsvorrichtungen sind insbesondere
dort einsetzbar, wo durch Unfälle von Tankern oder Ölanla
gen auf See, Flüssen oder Binnengewässern Öl ausläuft, das
sich als großflächiger Ölteppich ausbreitet, der möglichst
schnell beseitigt werden muß, um Umweltschäden zu vermeiden.
Für das Separieren kleinerer Mengen von Öl/Wassergemischen
sind diese bekannten Öl/Wasserseparierungsvorrichtungen
nicht geeignet und auch nicht wirtschaftlich einsetzbar.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eingangs
genannte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß ohne
großen konstruktiven Aufwand eine zuverlässige Trennung des
spezifisch schwereren Stoffes von dem leichteren Stoff
möglich ist. Die Vorrichtung soll eine kompakte Bauweise
ohne großen steuerungstechnischen Aufwand besitzen, gut
handhabbar sein und auch dort eingesetzt werden kann, wo
große Druckhöhen gefordert werden.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 2 ge
kennzeichneten Merkmalen gelöst.
Nach der ersten Lösung besteht die Erfindung darin, daß in
einem waagerecht angeordneten zylindrischen Rohr die Trenn
wand senkrecht angeordnet ist und in ihrem oberen Bereich
eine Überlauföffnung aufweist, daß beidseitig der Trennwand
eine bis zur Rohrinnenwand reichende Förderschnecke ange
ordnet ist und daß das Rohr sowohl an der Flüssigkeitseinlaß
seite eine stirnseitige Öffnung und im Bodenbereich eine
unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche liegende Öffnung zum
Ablauf der spezifisch schwereren Flüssigkeit aufweist als
auch im oberen Bereich des der Flüssigkeitseinlaßseite ab
gewandten Bereiches eine Austrittsöffnung für den spezifisch
leichteren Stoff aufweist. Die Vorteile und die Wirkungsweise
dieser Vorrichtung werden anhand der Trennung eines Öl/Wasser
gemisches erläutert. Das Grundprinzip der Arbeitsweise der
Vorrichtung beruht auf der Adhäsionsfähigkeit des Öles an
der Oberfläche einer Förderschnecke. Die Förderschnecke
transportiert das Öl in Richtung der Trennwand, wo es über
die dortige Öffnung in einen zweiten Rohrteil gelangt, wo
es als reines Ölsubstrat gesammelt werden kann. Das Wasser
hingegen wird im Bodenbereich durch dortige Öffnungen aus
dem Rohr herausgepreßt.
Die zweite Lösung besteht darin, daß die Vorrichtung aus
einem durch eine Trennscheibe in zwei Kammern aufgeteilten
Behälter besteht, wobei die Trennscheibe eine Öffnung zum
Durchlaß nur einer Komponente aufweist, wobei der Behälter
von einem waagerecht angeordneten zylindrischen Rohr ge
bildet ist, in dem die Trennscheibe senkrecht angeordnet
ist, die in ihrem oberen Bereich eine Überlauföffnung auf
weist, und daß auf der einen Seite der Trennscheibe eine
bis zur Rohrinnenwand reichende Förderschnecke und auf der
anderen Seite der Trennscheibe ein Impeller mit einem seit
lichen Eintritt (Saugseite) und einem nach oben oder nach
unten gerichteten Austritt (Druckseite) angeordnet sind,
wobei das Rohr an der Flüssigkeitseinlaßseite eine stirn
seitige Öffnung und im Bodenbereich sowie im Bereich der
Förderschnecke eine unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche
liegende Öffnung zum Ablauf der spezifisch schwereren
Flüssigkeit sowie im Bereich des Impellers im oberen oder
unteren Wandbereich des Rohres eine Austrittsöffnung für
die spezifisch leichtere Komponente aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
So ist die Förderschnecke bei der Ausführungsform ohne
Impeller vorzugsweise einstückig ausgebildet und die
Trennwand durchragend angeordnet. Diese Maßnahme er
möglicht den Antrieb der Förderschnecke in beiden Kam
mern durch eine Antriebseinheit, ohne daß zusätzliche
Kupplungen oder Getriebe erforderlich werden.
Um möglichst ohne Pumpvorrichtung auskommen zu können,
ist das Rohr auf der Auslaßseite jenseits der Trenn
scheibe als Hochdruckteil ausgebildet, was konstruktiv
dadurch realisiert wird, daß die Förderschnecke auf der
Einlaßseite ein größeres Schneckengewinde als an der
Auslaßseite aufweist. Bevorzugt ist die Schneckenge
windesteigung sowohl im Einlaßbereich auf der ersten Sei
te der Trennscheibe als auch im Auslaßbereich auf der
gegenüberliegenden Seite der Trennscheibe zum Ausgang
hin kontinuierlich abnehmend. Zur Schaffung eines Hoch
druckbereiches jenseits der Trennscheibe ist die
Schneckenwindung auf der Austrittsseite um mindestens
ein Verhältnis 1 : 2 dichter aufeinanderfolgend angeordnet.
Je nach der Differenz der Dichten der zu trennenden Flüs
sigkeiten, insbesondere bei einem Öl/Wassergemisch,
empfiehlt es sich, daß die stirnseitige Öffnung des Rohres
auf der Flüssigkeitseinlaßseite in eine mantelseitige Rohr
öffnung übergeht, die sich über einen Teil der Längsachse
und im Querschnitt gesehen über einen im unteren Rohr
bereich liegenden Teilkreis erstreckt. Diese bodenseitige
Ausnehmung des Rohres nutzt die Tatsache aus, daß die
spezifisch leichtere Flüssigkeit, wie beispielsweise das
Öl, auf der spezifisch schwereren Flüssigkeit aufschwimmt,
so daß ohnehin durch die Schnecke nur diese Schicht zuzüg
lich eines anzunehmenden Durchmischungsbereiches abzu
schöpfen ist. Da der wesentliche Anteil des Durchmischungs
bereiches jedoch aus Wasser besteht, können diese größeren
Wassermengen nach Entnahme der Öltröpfchen bodenseitig
abströmen. Die Öltröpfchen haften, wie bereits oben ausge
führt, an dem Schneckenaußenmantel. Es hat sich als aus
reichend erwiesen, wenn der axiale Erstreckungsbereich der
mantelseitigen Rohröffnung über ein Drittel bis ein Viertel
der Gesamtlänge des Rohres von der Einlaßöffnung bis zur
Trennscheibenebene reicht. Im Anschluß an die geführte
mantelseitige Rohröffnung besitzt das Rohr vorzugsweise
einen bodenseitigen Schlitz, der bis zur Trennscheibe
reicht, so daß auch die noch verbleibenden, wesentlich
geringeren Wassermengen nach unten abfließen können.
Vorzugsweise entspricht die Schlitzbreite etwa einem
Winkelmaß von bis zu 5° des Rohres.
Die Trennscheibe kann beliebig geformte Ausnehmungen,
also Schlitze, Teilkreise oder ähnliches aufweisen.
Bevorzugt wird eine Ausnehmung im oberen Bereich, die
bis zu einem Viertelkreis beträgt.
Um einen Wasservortrieb ohne Pumpe zu ermöglichen, ist
vor der stirnseitigen Öffnung bzw. ihr gegenüberliegend
an der Rohreintrittsseite ein Propeller zur Flüssigkeits
förderung angeordnet. Dieser Propeller kann mit der
Schnecke einen gemeinsamen Drehantrieb aufweisen, wobei
sich insbesondere anbietet, daß sie auch eine gemeinsame
Welle besitzen, so daß nur diese Welle angetrieben werden
muß.
Um die Oberfläche der Schnecke möglichst groß zu gestalten,
kann diese Oberflächenprofilierungen aufweisen, wobei be
vorzugt die Oberflächenprofilierungen aus radial, sich von
der Antriebswelle nach außen erstreckenden Erhebungen und
Vertiefungen bestehen. Dieses Wellenprofil vergrößert
nicht nur die Oberfläche, sondern verhindert auch, daß
bereits adhäsiv an der Schnecke anhaftendes Öl zentrifugal
kraftbedingt radial nach außen strömt und dort möglicher
weise wieder von der Schnecke abfällt.
Die Vorrichtung kann überall dort eingesetzt werden, wo
Öl/Wassergemische anfallen, wie z. B. bei CNC-Maschinen.
Um den Einsatz der Vorrichtung nicht nur auf Behälter zu
beschränken, in denen Öl/Wassergemische gesammelt werden,
sondern auch einen Einsatz auf einer größeren Wasserfläche
zu ermöglichen, auf der Öl schwimmt, kann die Vorrichtung
auch schwimmfähig gemacht werden, indem das Rohr an der
Unterseite mit Schwimmern versehen ist. Wird ein Eigen
antrieb der Vorrichtung auf dem Wasser gewünscht, können
die Schwimmer mit einem solchen versehen werden, so daß
auch auf dem Wasser gezielte Bewegungen der Vorrichtung
möglich sind.
Bei der Ausführungsform mit einem Impeller wird die Wir
kungsweise der Vorrichtung nämlich insofern verbessert,
als sich die Wassersäule der austretenden spezifisch
leichteren Flüssigkeit erhöht.
Ausführungsbeispiele der Erfinder werden nachstehend an
Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer Trennvorrichtung
mit einer Förderschnecke mit unterschiedlich ausgebildeten
Schneckengewinden,
Fig. 2a und 2b jeweils perspektivische Rohransichten von
der Ober- und der Unterseite der Trennvorrichtung,
Fig. 3a eine Draufsicht auf die Stirnseite der Trennvor
richtung, versehen mit Schwimmkörpern,
Fig. 3b und 3c jeweils perspektivische Ansichten der
Trennvorrichtung nach Fig. 3a mit und ohne Eigenantrieb,
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Förderschnecke,
Fig. 5 eine Draufsicht auf die Trennscheibe,
Fig. 6 den flüssigkeitseinlaßseitigen Bereich des die
Förderschnecke aufnehmenden Behälters der Trennvorrich
tung mit einem in einer Düse angeordneten Propeller teils
in Ansicht, teils in einem senkrechten Schnitt,
Fig. 7a, 7b, 7c das Arbeitsprinzip eines Impellers,
Fig. 8 teils in Ansicht, teils in einem senkrechten
Schnitt eine weitere Ausführungsform einer Trennvor
richtung mit einer Förderschnecke und einem Impeller,
Fig. 9 teils in Ansicht, teils in einem senkrechten
Schnitt den Impeller der Trennvorrichtung gemäß Fig. 8,
Fig. 10 einen senkrechten Schnitt durch den Impeller und
Fig. 11 eine weitere Ausführungsform einer Trennvorrich
tung mit einer Förderschnecke und einem Impeller und mit
einer an dem der Antriebseinrichtung abgekehrten Stirnseite
vorgesehenen Flüssigkeitszufuhr,
Fig. 12 einen bekannten Impeller und
Fig. 13 den bei der Trennvorrichtung eingesetzten Im
peller.
Die Trennvorrichtung 100 zur Ölabscheidung besteht nach
einer ersten Ausführungsform im wesentlichen aus einem,
den Behälter 10′ der Vorrichtung bildenden zylindrischen
Rohr 10, welches eine stirnseitige Eintrittsöffnung 101
sowie eine Ölaustrittsöffnung 102 an der gegenüberliegenden
Stirnseite aufweist. Im Bodenbereich besitzt das Rohr 10
weiterhin noch eine von der Stirnseite 101 axial entlang
der Längsachse reichende mantelseitige Rohröffnung 103 sowie
einen längsachsparallelen Längsschlitz 104. In dem Rohr 10
ist eine Schnecke 11 angeordnet, deren Welle 111 die verti
kale Trennscheibe 12 durchragt und vermittels der das zu
trennende Gemisch durch das Rohr 10 bewegt wird. Das
Schneckengewinde nimmt im vor der Trennscheibe 12 liegenden
Bereich 105 ebenso kontinuierlich ab wie in dem jenseits
der Trennscheibe 12 liegenden Bereich 106. Allerdings voll
zieht das Schneckengewinde unmittelbar vor der Trennscheibe
12 und im dahinterliegenden Bereich einen Sprung, weshalb
die Schnecke 11 im Bereich 106 eine geringe Gewindesteigung,
d. h. Schaufeln im dichten Abstand, aufweist. Vor der Ein
trittsöffnung 101 ist ein Propeller 13 angeordnet, der auf
der Welle 111 gelagert und durch den gemeinsamen Antrieb 14
bzw. 14′ antreibbar ist. Der Anbringungsort des Antriebs
richtet sich im wesentlichen danach, ob die Ölabfuhrseite,
das ist die rückseitige Stirnwand, frei bleiben soll oder
nicht. Vermittels des Propellers 13 wird das Ansaugen und
Zuführen des zu trennenden Gemisches in das Rohr 10 unter
stützt.
Die Trennscheibe 12 besitzt eine viertelkreisgroße Aus
nehmung 121 im oberen Bereich des Rohres 10.
Wie in Fig. 2b angedeutet, kann die Ausnehmung 103 gemäß
Fig. 2a auch fortgelassen werden, wenn der Wasseranteil
an dem Flüssigkeitsgemisch aus Öl und Wasser gering ist
und der Schlitz 104 zur Wasserabfuhr ausreicht.
Entsprechend der Darstellung in Fig. 4 kann die Schnecke
auch Oberflächenprofilierungen 112 in Form von wellen
förmigen Erhebungen und Vertiefungen aufweisen, die ra
dial von innen nach außen verlaufen.
Die Trennvorrichtung kann schwimmfähig gemacht werden,
indem sie beidseitig Schwimmkörper 15a und 15b an der
Unterseite erhält. Zusätzlich kann noch ein Antrieb 16
zum Vortrieb des Schwimmkörpers vorgesehen sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:
Der an der Welle 111 mit dem Propeller 13 angreifende Antrieb 14 setzt den Propeller 13 in Richtung des Pfeiles 17 in Umlauf und fördert das Wasser-Öl-Gemisch in die Ein trittsöffnung 101. Die auf der Welle 111 liegenden Schau feln 11 der Schnecke nehmen das Öl adhäsiv an ihrer Ober fläche auf, wodurch es in Richtung der Trennscheibe 12 gefördert wird. Durch die kleiner werdenden Schnecken windungen erhöht sich der Druck, mit dem die Flüssigkeit zum Austrittsende betrieben wird. Das Wasser besitzt eine geringere Adhäsion zur Schneckenoberfläche als das Öl und ist zudem spezifisch schwerer, so daß es durch den Schlitz 104 bzw. durch die davor liegende Ausnehmung 103 in Richtung der Pfeile 18 nach unten abströmt. Das zum Aus tragsende geführte Öl gelangt über die Ausnehmung 121 der Trennscheibe 12 in den Bereich der zweiten Rohrkammer, wo die Schnecke 11 Windungen mit erheblich kleinerem Abstand als in der davor liegenden Kammer aufweist. Hierdurch wird in diesem Bereich ein ausreichender Druck aufgebaut, um am Ende des verschlossen ausgebildeten Gehäuses über den Aus trittsstutzen 102 das Öl herauszudrücken. An diesen Anschluß stutzen kann ein Schlauch angeschlossen sein, über den das Öl in einen Sammelbehälter geleitet wird.
Der an der Welle 111 mit dem Propeller 13 angreifende Antrieb 14 setzt den Propeller 13 in Richtung des Pfeiles 17 in Umlauf und fördert das Wasser-Öl-Gemisch in die Ein trittsöffnung 101. Die auf der Welle 111 liegenden Schau feln 11 der Schnecke nehmen das Öl adhäsiv an ihrer Ober fläche auf, wodurch es in Richtung der Trennscheibe 12 gefördert wird. Durch die kleiner werdenden Schnecken windungen erhöht sich der Druck, mit dem die Flüssigkeit zum Austrittsende betrieben wird. Das Wasser besitzt eine geringere Adhäsion zur Schneckenoberfläche als das Öl und ist zudem spezifisch schwerer, so daß es durch den Schlitz 104 bzw. durch die davor liegende Ausnehmung 103 in Richtung der Pfeile 18 nach unten abströmt. Das zum Aus tragsende geführte Öl gelangt über die Ausnehmung 121 der Trennscheibe 12 in den Bereich der zweiten Rohrkammer, wo die Schnecke 11 Windungen mit erheblich kleinerem Abstand als in der davor liegenden Kammer aufweist. Hierdurch wird in diesem Bereich ein ausreichender Druck aufgebaut, um am Ende des verschlossen ausgebildeten Gehäuses über den Aus trittsstutzen 102 das Öl herauszudrücken. An diesen Anschluß stutzen kann ein Schlauch angeschlossen sein, über den das Öl in einen Sammelbehälter geleitet wird.
Der Propeller 13 kann dem Rohr 10 vorgeschaltet sein; es
besteht auch die Möglichkeit, den Propeller 13 im Be
reich der Eintrittsöffnung 101 des Rohres 10 anzuordnen.
Der Propeller-Durchmesser entspricht dann dem Innen
durchmesser des Rohres 10; er kann auch kleiner sein.
Bevorzugterweise ist der flüssigkeitseinlaßseitig an dem
Behälter 10′ der Trennvorrichtung vorgesehene Propeller 13
in einer Düse 60 angeordnet, um den Zustrom des Wasser-Öl-
Gemisches in die Vorrichtung zu verbessern. Der Düsenmantel
61 der Düse 60 ist dem Behälter 10′ an dessen Stirnseite
vorgeschaltet und geht in den Mantel des Behälters 10′ über,
wobei zusätzliche Einströmschlitze 62 im Übergangsbereich
des Düsenmantels 61 zum Mantel des Behälters 10′ vorgesehen
sein können (Fig. 6).
Fig. 8 und 11 zeigen Ausführungsformen, von Vorrichtungen
100′, 100′′, bei denen der auf der einen Seite der Trenn
scheibe bzw. Trennwand 12 liegende Förderschneckenteil
als Impeller 200 ausgebildet ist. Die Arbeitsweise eines
derartigen, bekannten Impellers ist wie folgt: Auf der
Saugseite der Pumpe wird ein Vakuum erzeugt, sobald die
Impellerlippen 201 sich aus der gebogenen Position in
die gestreckte Position bewegen. Dadurch wird Flüssig
keit angezogen (Fig. 7a). Die Rotation des Impellers be
wegt die Flüssigkeit von der Saugseite zu der Druckseite
der Pumpe. Bedingt durch seine Konstruktion kann der Im
peller begrenzt sogar feste Bestandteile mitfördern (Fig.
7b). Sobald die Impellerlippen 201 den oberen, verjüngten
Teil der Pumpe erreichen, pressen sie durch ihre Neigung
die Flüssigkeit in die Druckleitung. Es entsteht ein
gleichmäßiger Förderstrom. Eine Links-Rechts-Förderung
ist möglich (Fig. 7c).
Die Vorrichtung 100′ gemäß Fig. 8 ist entsprechend der
Vorrichtung 100 gemäß Fig. 1 aufgebaut, nur mit dem
Unterschied, daß in der Kammer hinter der Trennscheibe
12 anstelle der Förderschnecke 11 ein Impeller 200 ange
ordnet ist, dessen Antrieb durch die Antriebswelle der
Förderschnecke in der Kammer vor der Trennscheibe 12 er
folgt. Der Flüssigkeitszulauf erfolgt in Pfeilrichtung X
durch die Ausnehmung 121 in der Trennscheibe 12 in eine
Vorkammer 202 zwischen der Trennscheibe 12 und dem Im
peller 200 und von dort in Pfeilrichtung X1 durch die Ein
trittsöffnung 203 in der Gehäusewand des Impellers (Fig. 8, 9
und 10). Das Gehäuse des Impellers 200 weist einen
oberen Austritt 204 für den abgetrennten Flüssigkeits
teil mit dem geringeren spezifischen Gewicht auf, während
der Flüssigkeitsteil mit dem größeren spezifischen Ge
wicht im ersten Förderteil F1 der Vorrichtung 100′ in
Pfeilrichtung 18 abgeleitet wird. Der zweite Förderteil
F2 wird vom Impeller 200 gebildet.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 11 umfaßt die Trennvor
richtung 100′′ ebenfalls einen ersten Förderteil F1 mit einer
angetriebenen Förderschnecke 11 und einen zweiten Förder
teil F2 mit dem Impeller 200, wobei auch hier die beiden
die Förderschnecke 11 und den Impeller 200 aufnehmenden
Kammern in dem Behälter 10′ zu beiden Seiten der Trenn
scheibe 12 angeordnet sind. Die Anordnung′ ist dabei der
art, daß die Kammer mit dem Impeller 200 der Trennscheibe
12 vorgeschaltet ist, also dem Antriebsmotor 14 zugekehrt
ist, der in Verlängerung der Antriebswelle für die Förder
schnecke 11 und den Impeller 200 in dem Behälter 10′ oder
außerhalb des Behälters 10′ angeordnet ist, während die
Förderschnecke 11 nachgeschaltet ist. Während bei dem be
kannten Impeller gemäß Fig. 12 der Flüssigkeitseintritt
und der Flüssigkeitsaustritt im oberen Bereich in Pfeil
richtung Y, Y1 erfolgt, ist der bei den Vorrichtungen 100′,
100′′ eingesetzte Impeller 200 insofern abgewandelt, als
der Flüssigkeitseintritt bodenseitig in Pfeilrichtung Y2
und der Austritt im oberen Bereich in Pfeilrichtung Y3
erfolgt (Fig. 13). Die Umlaufrichtung der Impellerlippen
201 erfolgt in Pfeilrichtung Z (Fig. 12 und 13).
Bei der Vorrichtung 100′′ nach Fig. 11 erfolgt die Flüssig
keitszufuhr an der dem Motor 14 abgekehrten Stirnseite in
Pfeilrichtung X2. Die Flüssigkeit wird von der Förder
schnecke 11 gefördert. Der spezifisch schwerere Flüssig
keitsteil wird am Boden des Behälters 10′ in Pfeilrichtung
18 abgeleitet. Der andere Flüssigkeitsteil gelangt durch
die Ausnehmung 121 in der Trennscheibe 11 in eine Vorkam
mer 202 und von dort zum Einlaß 203 im Impellergehäuse
bzw. wird durch die Öffnung 204 in dem Behältergehäuse
nach außen geleitet.
Claims (27)
1. Vorrichtung (100) zur Trennung von Flüssigkeitsgemischen
oder -dispersionen mit Komponenten unterschiedlicher
Dichte, insbesondere zur Trennung eines Öl/Wasser-Gemi
sches unter Verwendung einer in einem waagerechten Be
hälter umlaufend angetriebenen Förderschnecke für den
Transport des Flüssigkeitsgemisches oder -dispersion
durch den Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß der aus
einem zylindrischen Rohr (10) bestehende Behälter (10′)
durch eine senkrechte Trennscheibe (12) in zwei Kammern
aufgeteilt ist, die zum Durchlaß nur
einer Komponente in ihrem oberen Bereich
eine Überlauföffnung (121) aufweist, daß beidseitig der
Trennscheibe (12) eine bis zur Rohrinnenwand des Behäl
ters (10′) reichende Förderschnecke (11) angeordnet ist
und daß das Rohr (10) sowohl an der Flüssigkeitseinlaß
seite eine stirnseitige Öffnung (101) und im Bodenbe
reich eine unterhalb der Flüssigkeitsaberfläche liegen
de Öffnung (103,104) zum Ablauf der spezifisch schwe
reren Flüssigkeit als auch im oberen Bereich des der
Flüssigkeitseinlaßseite abgewandten Bereiches (106)
eine Austrittsöffnung (102) für die spezifisch leich
tere Komponente aufweist.
2. Vorrichtung (100′;100′′) zur Trennung von Flüssigkeits
gemischen oder -dispersionen mit Komponenten unterschied
licher Dichte, insbesondere zur Trennung eines Öl/Wasser-
Gemisches, unter Verwendung einer in einem waagerechten
Behälter umlaufend angetriebenen Förderschnecke für den
Transport des Flüssigkeitsgemisches oder -dispersion durch
den Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem
zylindrischen Rohr (10) bestehende Behälter (10′) durch
eine senkrechte Trennscheibe (12) in zwei Kammern aufge
teilt ist, die zum Durchlaß nur einer
Komponente in ihrem oberen Bereich eine
Überlauföffnung (121) aufweist, daß auf der einen Seite
der Trennscheibe (12) eine bis zur Rohrinnenwand reichende
Förderschnecke (11) und auf der anderen Seite der Trenn
scheibe (12) ein Impeller (200) mit einem seitlichen Ein
tritt (Saugseite) (203) und einem oben oder unten liegen
den Austritt (Druckseite) (204) angeordnet sind, wobei
das Rohr (10) sowohl an der Flüssigkeitseinlaßseite eine
stirnseitige Öffnung (101) und im Bodenbereich sowie im
Bereich der Förderschnecke (11) eine unterhalb der Flüs
sigkeitsoberfläche liegende Öffnung (103, 104) zum Ablauf
der spezifisch schwereren Flüssigkeit als auch im oberen
Bereich des der Flüssigkeitseinlaßseite abgewandten Be
reiches (106) eine Austrittsöffnung (204) für die spe
zifisch leichtere Komponente aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Förderschnecke (11) einstückig und die Trennscheibe
(12) durchragend angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Trennscheibe (12) in Form und
Abmessung dem Querschnitt des Rohres (10) entspricht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Förderschnecke (11) auf der Ein
laßseite ein größeres Schneckengewinde als an der Auslaß
seite aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 und 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schneckengewindesteigung sowohl
im Einlaßbereich (105) auf der ersten Seite der Trenn
scheibe (12) als auch im Auslaßbereich (106) auf der
gegenüberliegenden Seite der Trennscheibe (12) zum Aus
gang hin kontinuierlich abnimmt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß die Schneckenwindung auf der
Austrittsseite (106) um mindestens ein Verhältnis 1 : 2
dichter aufeinanderfolgend angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die stirnseitige Öffnung (101) des
Rohres auf der Flüssigkeitseinlaßseite in eine mantel
seitige Rohröffnung (103) übergeht, die sich über einen
Teil der Längsachse und - im Querschnitt gesehen - über
einen im unteren Rohrbereich liegenden Teilkreis er
streckt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der axiale Erstreckungsbereich der mantelseitigen
Rohröffnung (103) über ein Drittel bis ein Viertel
der Gesamtlänge des Rohres (10) von der Einlaßöff
nung (101) bis zur Trennscheibenebene reicht.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Rohr (10) einen bodenseitigen
Schlitz (104) aufweist, der von der stirnseitigen
Öffnung (101) oder der mantelseitigen Rohröffnung
(103) bis zur Trennscheibe (12) reicht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schlitzbreite (b) etwa einem Winkelmaß (α)
von bis zu 5° des Rohres (10) entspricht.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Trennscheibe (12) eine Ausnehmung
(121) im oberen Bereich hat, die bis zu einem Viertel
kreis beträgt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß der stirnseitigen Öffnung (101)
des Rohres (10) gegenüberliegend an der Eintrittsseite
ein Propeller (13) zur Flüssigkeitsförderung angeordnet
ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Propeller (13) und die Schnecke (11) einen
gemeinsamen Drehantrieb (14, 14′) aufweisen, vorzugs
weise auch eine gemeinsame Welle (111).
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schneckenwellenschaufeln Ober
flächenprofilierungen (112) aufweisen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberflächenprofilierungen (112) aus radial
sich von der Antriebswelle nach außen erstreckenden
Erhebungen und Vertiefungen bestehen.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß das Rohr (10) an der Unterseite
mit Schwimmern (15a, 15b) versehen ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohr (10) und/oder die Schwimmer (15a, 15b)
einen eigenen Antrieb (16) besitzen.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 18, da
durch gekennzeichnet, daß der Propeller (13) vor der
stirnseitigen Öffnung (101) des Rohres (10) angeordnet
ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 19, da
durch gekennzeichnet, daß der Propeller (13) im Bereich
der stirnseitigen Öffnung (101) des Rohres (10) in dessen
Innenraum angeordnet ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 20, da
durch gekennzeichnet, daß der Propeller (13) in einer
Düse (60) angeordnet ist, die flüssigkeitseinlaßseitig
an dem Behälter (10′) der Vorrichtung angebracht ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 21, da
durch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Propel
lers (13) gleich dem Innendurchmesser oder kleiner
gegenüber dem Innendurchmesser des Rohres (10) ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Innenraum des Rohres (10) der Vorrichtung
(100′) vor der Trennscheibe (12) eine die Förderschnecke
(11) aufnehmende Kammer nach der Trennscheibe (12) eine
Kammer für den Impeller (200) ausgebildet ist, daß
zwischen dem Impellergehäuse und der Trennwand (12)
eine Vorkammer (202) ausgebildet ist, daß der Einlaß
(203) für die Flüssigkeit im bodenseitigen Bereich
des Impellergehäuses und der Austritt (204) für die
Flüssigkeit im oberen Bereich des Impellers (200) vor
gesehen ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die den Impeller (200) aufnehmende Kammer in dem
Innenraum des Rohres (10) der Vorrichtung (100′′) der
Trennscheibe (12) vorgeschaltet ist, daß die die Förder
schnecke (11) aufnehmende Kammer der Trennscheibe (12)
nachgeschaltet ist, daß zwischen dem Impeller (200) und
der Trennscheibe (12) eine Vorkammer (202) ausgebildet
ist, die mit einem bodenseitigen Eintritt (204) für
die Flüssigkeit in dem Impellergehäuse verbunden ist,
und daß die Flüssigkeitszufuhr an der dem Antriebs
motor (14) abgekehrten, verschlossenen Stirnseite des
Rohres (10) erfolgt.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 23 und 24, da
durch gekennzeichnet, daß der Antrieb für die Förder
schnecke (11) und für den Impeller (200) von einer An
triebsvorrichtung (14) abgeleitet ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch
gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (14) in
der von der Antriebswelle für die Förderschnecke (11)
und für den Impeller (200) liegenden Ebene angeordnet
ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 23 bis 26, da
durch gekennzeichnet, daß der Impeller (200) mit einem
bodenseitigen Einlaß (203) und einem oberen Auslaß (204)
für die Flüssigkeit versehen ist.
Priority Applications (2)
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DE4324770A DE4324770C2 (de) | 1992-07-23 | 1993-07-23 | Vorrichtung zur Trennung von Flüssigkeitsgemischen |
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Applications Claiming Priority (3)
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CH529265A (fr) * | 1971-06-04 | 1972-10-15 | Seaclean Sa | Procédé de récupération hydromécanique d'un liquide répandu en couche mince à la surface d'un autre liquide |
DE58901898D1 (de) * | 1989-05-30 | 1992-08-27 | Blaser & Co Ag | Vorrichtung zum abtrennen von substanzen von der oberflaeche einer fluessigkeit. |
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- 1993-07-23 DE DE4324770A patent/DE4324770C2/de not_active Expired - Fee Related
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