DE4440274A1 - Trennvorrichtung für geschichtete Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Trennvorrichtung für geschichtete Flüssigkeiten, insbesondere für auf Wasser schwimmende Kohlenwasserstoffe, mit einem Sammelbecken, in dem ein Aufnahmegefäß mit einer oberen Öffnung angeordnet ist, die eine Überlaufkante für die obere Flüssigkeitsschicht aufweist, wobei das Aufnahmegefäß über eine flexible Ablaufleitung mit einem Raum außerhalb des Sammelbeckens verbunden ist.

Derartige Trennvorrichtungen, für die sich in der Fachsprache auch der Ausdruck "Skimmer" durchgesetzt hat, dienen insbesondere dazu, das durch bekannte Trennvorgänge aus Wasser-Öl-Emulsionen oder -suspensionen an die Oberfläche aufgestiegene Öl, das gegenüber dem Wasser eine geringere Dichte aufweist, vom Wasser zu trennen und getrennt aufzufangen. Die bekannten Trennvorrichtungen sind sowohl für stationäre als auch für mobile Anlagen vorgesehen, die beispielsweise zur Aufbereitung von Öl haltigen Abwässern vorgesehen sind, wie sie in Tankstellen und Werkstätten anfallen. Für den mobilen Einsatz wurden besondere Fahrzeuge entwickelt, von denen eines in der rangälteren aber nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung P 43 44 352.4 (später: DE-OS 43 44 352) beschrieben ist. Bei einer solchen Anlage ragt die sogenannte Überlaufkante des Aufnahmegefäßes mit einer vorgegebenen Höhendifferenz aus dem Wasserspiegel hervor, über dem sich bekanntlich der spezifisch leichtere Kohlenwasserstoff befindet. Es versteht sich, daß hierbei auf die spezifischen Gewichte von Wasser und Kohlenwasserstoffen Rücksicht genommen wird. Dadurch wird erreicht, daß ausschließlich die spezifisch leichteren Kohlenwasserstoffe über die Überlaufkante übertreten können, während dies für das im gleichen Sammelbecken befindliche Wasser nicht möglich ist.

Bei mobilen Anlagen ergibt sich hierbei das Problem, daß durch Fahrzeugbewegungen, z. B. durch einen Bremsvorgang, auch Wasser über die Überlaufkante in das Aufnahmegefäß eintritt und von hier aus in einen Auffangbehälter gelangt, der eigentlich nur für die Kohlenwasserstoffe vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Trennvorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, bei der durch Fahrzeugbewegungen kein Wasser in das Aufnahmegefäß eintreten kann.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs beschriebenen Trennvorrichtung erfindungsgemäß dadurch, daß der oberen Öffnung des Aufnahmegefäßes eine Verschlußeinrichtung zugeordnet ist, durch die die Öffnung wahlweise verschließbar und freigebbar ist.

Durch die erfindungsgemäße Lösung werden die in dem Sammelbehälter vorhandenen Flüssigkeiten daran gehindert, bei starken Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels im Sammelbehälter, beispielsweise bei starken Fahrzeugbewegungen, in das Aufnahmegefäß einzutreten. Die Verschlußeinrichtung kann auf unterschiedliche Weise ausgeführt sein; es kommt lediglich auf die Relativbewegung zwischen der Verschlußeinrichtung und dem Aufnahmegefäß an.

Es liegt im Rahmen einer ersten vorteilhaften weiteren Ausgestaltung des Er­ findungsgegenstandes, wenn das Aufnahmegefäß beweglich im Sammelbecken angeordnet ist und wenn die Verschlußeinrichtung durch einen ortsfest im Sammelbecken angeordneten Deckel gebildet ist, gegen den das bewegliche Aufnahmegefäß durch ein Stellglied unter Herbeiführung einer Abdichtung anhebbar ist. Das Aufnahmegefäß befindet sich im Betrieb durch ein konstruktiv bedingtes Verhältnis von Gewicht zu Volumen und durch eine flexible Ablaufleitung in einem sich selbst regelnden Schwebezustand in der Flüssigkeit. Natürlich wird dieser Schwebezustand durch den Deckel - vorübergehend - aufgehoben. Er stellt sich aber sofort wieder ein, wenn - nach Stillstand des Fahrzeugs und Beruhigung des Flüssigkeitsspiegels - die Verschlußstellung wieder aufgehoben wird.

Es liegt im Rahmen einer alternativen weiteren Ausgestaltung der Erfindung, wenn das Aufnahmegefäß ortsfest oder feststellbar im Sammelbecken angeordnet ist, und wenn die Verschlußeinrichtung durch einen beweglich im Sammelbecken angeordneten Deckel gebildet ist, der mittels des Stellgliedes unter Herbeiführung einer Abdichtung auf die Überlaufkante des Aufnahmegefäßes absenkbar ist.

Durch eine solche Lösung wird ein flexibles Zwischenglied in der Ablaufleitung vermieden, das durch seine Rückstellkräfte einen unerwünschten Einfluß auf den Schwebezustand des Aufnahmegefäßen ausübt.

Besonders vorteilhaft ist es bei der ersten Ausführungsform, wenn im Deckel eine Führungsbuchse für eine senkrechte Führungsstange angeordnet ist, die einerseits mit dem Aufnahmegefäß und andererseits mit dem Stellglied verbunden ist. Die besagte Führungsstange ist - für sich genommen - auch bereits beim Stande der Technik vorhanden, da nämlich die Ablaufleitung für die Kohlenwasserstoffe flexibel ausgebildet ist und beispielsweise aus einem Faltenbalg oder einem Schlauch mit einer eingebauten Schraubenfeder besteht, der zwischen zwei senkrechten und koaxialen Rohrstutzen der Ablaufleitung angeordnet ist. Ein solcher Faltenbalg besteht in vorteilhafter Weise aus einem ölbeständigen elastomeren Werkstoff, der zwar ein Anheben und Absenken des Aufnahmegefäßes erlaubt, aber keine Seitenführungseigenschaften besitzt. Diese Seitenführung wird durch die besagte Führungsstange übernommen.

Diese Führungsstange läßt sich nun in besonders einfacher Weise für die Ausgestaltung des Stellgliedes verwenden, dann nämlich, wenn das Stellglied aus einem Hebel mit einem ortsfesten Schwenklager und aus einem Hubantrieb besteht und wenn der Hebel mit der Führungsstange in Verbindung steht und vom Hubantrieb anhebbar ist.

Es ist bei beiden Ausführungsformen von Vorteil, wenn die Verschlußeinrichtung automatisch betätigt wird, nämlich dadurch, daß im Bereich des Aufnahmegefäßes ein Sensor angeordnet ist, durch den die Lage einer Grenzfläche zwischen den geschichteten Flüssigkeiten bestimmbar ist, und daß der Verschlußeinrichtung ein vom Sensor gesteuertes Stellglied zugeordnet ist, durch das die Öffnung des Aufnahmegefäßes verschließbar ist, sobald die Grenzfläche bei ihrer Aufwärtsbewegung den Sensor aktiviert.

Natürlich beeinflußt der Sensor das Stellglied in beiden Richtungen.

Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn der Sensor aus zwei Elektroden besteht und durch Unterschiede in der Leitfähigkeit der Flüssigkeiten aktivierbar ist, insbesondere dann, wenn der Sensor höhenverstellbar angeordnet ist.

Bei der alternativen Lösung ist es von Vorteil, wenn das Stellglied einen Hebel mit einem ortsfesten Gelenk und einen Hubantrieb aufweist und wenn der Hebel über eine Führungsstange für den Deckel mit diesem verbunden ist.

Es ist wiederum gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, wenn der Hebel in Bezug auf das Gelenk ein einarmiger Hebel ist und wenn der Hubantrieb zwischen dem Gelenk und der Führungsstange angeordnet ist.

Es ist schließlich bei beiden Alternativen von Vorteil, wenn an dem dem Aufnahmegefäß abgekehrten Ende des Sammelbeckens eine Vorkammer angeordnet ist, in der sich eine Ablaufeinrichtung mit einem Absperrorgan und einer Überlaufkante befindet, in deren Umgebung ein weiterer Sensor für die Erfassung der dort vorhandenen Grenzfläche zwischen den geschichteten Flüssigkeiten angeordnet ist, und wenn dem Absperrorgan ein durch den weiteren Sensor gesteuerter Antrieb zugeordnet ist, durch den das Absperrorgan in seine Öffnungsstellung bringbar ist, sobald die Grenzfläche bei ihrer Abwärtsbewegung den weiteren Sensor aktiviert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachstehend anhand der Fig. 1 bis 7 näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels, der Trennvorrichtung in Richtung des Pfeils I in Fig. 2 in geschlossenem Zustand der Verschlußeinrichtung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1 entlang der Linie II-II,

Fig. 3 Teile der Verschlußeinrichtung nach den Fig. 1 und 2 in vergrößertem Maßstab, jedoch bei geöffneter Stellung der Verschlußeinrichtung,

Fig. 4 einen Vertikalschnitt analog Fig. 2, jedoch bei geöffnetem Zustand der Verschlußeinrichtung zur Erläuterung des Funktionsablaufs,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen 3-Phasen-Trenner mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der Trennvorrichtung und mit elektrischen Steuerkreisen und Ventilen,

Fig. 6 das rechte Ende von Fig. 5 in vergrößertem Maßstab, und

Fig. 7 das linke Ende von Fig. 5 in vergrößertem Maßstab.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Sammelbecken 1 dargestellt, das als oben offener, schlanker, quaderförmiger Behälter ausgebildet ist, in dem sich - hier nicht dargestellt - außerhalb der Zeichenebene eine weitere Trennvorrichtung befindet, die aus mehreren Trennkammern besteht, in denen Pakete V- förmiger Trennelemente angeordnet sind, wie dies in der rangälteren Patentanmeldung P 43 44 352.4 und - vereinfacht - in Fig. 5 dargestellt ist. Die Ausbildung dieser vorgeschalteten Trennvorrichtung ist jedoch für die Funktion der hier beschriebenen Trennvorrichtung von untergeordneter Bedeutung. Wesentlich ist nur, daß für den Betrieb der hier beschriebenen Trennvorrichtung ein geschichtetes Zwei-Phasen-System vorliegt.

Das Sammelbecken 1 besitzt zwei Seitenwände 3, zwei Stirnwände 4, von denen in den Fig. 2 und 4 nur eine dargestellt ist, und einen Boden 5. Innerhalb des quaderförmigen Hohlraums des Sammelbeckens 1 befindet sich an dessen Ende (in Strömungsrichtung gesehen) eine Kaskade 2, die aus zwei senkrechten Trennwänden 6 und 7 besteht, die mit ihren Seitenkanten lückenlos an die Seitenwände 3 anstoßen. Die Trennwand 6 besitzt eine waagrechte untere Überströmkante 9, die einen merklichen Abstand vom Boden 5 hat. Die Trennwand 7 besitzt eine obere waagrechte Überströmkante 10, die einen merklichen Abstand vom oberen Rand 11 des Sammelbeckens 1 besitzt. Dadurch wird ein mäanderförmiger Strömungskanal für die wäßrige Phase gebildet, wie dies durch Strömungspfeile eingezeichnet ist. In dem spaltförmigen Raum zwischen den Trennwänden 6 und 7 strömt die wäßrige Phase nach oben, fließt in Form eines Schwalls über die Überströmkante 10 in den spaltförmigen Raum zwischen der Stirnwand 4 und der Trennwand 7 und strömt in diesem Raum nach unten und tritt schließlich durch eine Leitung 12 aus, von wo die wäßrige Phase entweder einem Aufnahmebehälter oder einem erneuten Reinigungsvorgang zugeführt werden kann. Aufgrund der konstruktiven Auslegung stellen sich in dem spaltförmigen Raum zwischen den Trennwänden 6 und 7 einerseits und zwischen der Stirnwand und der Trennwand 7 andererseits bestimmte Flüssigkeitsspiegel ein, die in Fig. 4 deutlicher gezeigt sind.

In dem quaderförmigen Hohlraum befindet sich vor der Trennwand 6 (in Strömungsrichtung gesehen) ein Aufnahmegefäß 13, das aus einem zylindrischen Mantel 14 und einem Boden 15 besteht, der eine Mittenöffnung aufweist, an die eine flexible Ablaufleitung 16 angeschlossen ist. Diese Ablaufleitung 16 besteht aus einem ersten Rohrstutzen 17 und einem zweiten Rohrstutzen 18, zwischen denen sich ein elastomerer Faltenbalg 19 befindet. Dieser ermöglicht eine begrenzte Auf- und Abwärtsbewegung des Aufnahmegefäßes 13, das in Bewegungsrichtung durch eine noch näher beschriebene Führungseinrichtung geführt ist. Von dem zweiten Rohrstutzen 18 führt ein Krümmer 20 zu einem waagrechten dritten Rohrstutzen 21, der durch die Trennwand 7 und die Stirnwand 4 gegenüber diesen abgedichtet aus dem Sammelbecken 1 herausgeführt ist und auf eine nicht näher dargestellte Weise mit einem Aufnahmebehälter für die abzuscheidenden Kohlenwasserstoffe verbunden ist.

Das Aufnahmegefäß 13 besitzt eine kreisringförmige Überlaufkante 22, jedoch ist die Kreisform der Überlaufkante 22 nicht zwingend, sie kann auch einen anderen, beispielsweise einen rechteckigen Verlauf aufweisen. Mit dieser Überlaufkante ist eine Traverse 23 verbunden, auf der - konzentrisch zu einer von der Überlaufkante 22 umgebenen Öffnung 22a - ein Kardangelenk 24 befestigt ist, von dem nach oben eine Führungsstange 25 weg ragt. Zur senkrechten Führung dieser Führungsstange 25 dient eine Führungsbuchse 26, die an einer Konsole 27 befestigt ist, die ihrerseits wiederum fest mit der Trennwand 6 verbunden ist. Diese Konsole 27 ist der Träger für eine nachstehend näher beschriebene Verschlußeinrichtung 28:
Zu dieser Verschlußeinrichtung 28 gehört ein an der Unterseite der Konsole 27 befestigter Deckel 29 mit einer Zarge 30 und einem Ringflansch 31, der einen kongruenten Dichtungsring 32 aus einem elastomeren Werkstoff, beispielsweise aus Moosgummi, enthält. Die Lage des Dichtungsringes 32 ist dabei so gewählt, daß die Überlaufkante 22 etwa in der Mitte des Querschnitts des Dichtungsrings 32 auf diesen auftrifft. Die Höhe der Zarge dient in geschlossenem Zustand der Trennvorrichtung zur Aufnahme des Kardangelenks 24.

Oberhalb der Konsole 27 ist ein Stellglied 33 angeordnet, zu dem ein einarmiger Hebel 34 und ein Hubantrieb 35 gehören, der aus einem Pneumatikzylinder 36 und einer senkrechten Kolbenstange 37 besteht. Der Hebel 34 ist mittels eines Gelenks 38 an der Trennwand 6 befestigt. Der Hebel 34 untergreift einen an der Führungsstange 25 angebrachten Kopf 39 und liegt im Bewegungsbereich der Kolbenstange 37. Sobald die Kolbenstange 37 nach oben bewegt wird, trifft diese auf den Hebel 34 auf und schwenkt diesen entgegen dem Uhrzeigersinne unter Mitnahme der Führungsstange 25 nach oben. Dadurch wird das Aufnahmegefäß 13, das über das Kardangelenk 24 mit der Führungsstange 25 verbunden ist, nach oben angehoben und gegen den Dichtungsring 32 gepreßt, wodurch das Aufnahmegefäß 13 flüssigkeitsdicht verschlossen wird. In diesem Zustand, der in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist das Aufnahmegefäß 13 gegen das Eindringen einer jeden flüssigen Phase, die sich in dem Sammelbecken 1 befindet, geschützt.

In den Fig. 3 und 4 sind gleiche Teile oder Teile mit gleicher Funktion wie bisher mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß sich Wiederholungen erübrigen.

Fig. 4 ist folgendes zu entnehmen: Die einzelnen Flüssigkeitsstände und Strömungswege sind in Form von Linien dargestellt. Die Hubhöhe H des Aufnahmebehälters 13 ist am linken Bildrand eingezeichnet; sie beträgt in der Praxis etwa 35 mm. Der maximale Füllstand der wäßrigen Phase wird durch die Höhe der Überströmkante 10 bestimmt. Die dem Strömungsverlauf entsprechende Oberfläche der wäßrigen Phase liegt geringfügig höher. Die Dicke D der aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Schicht 40 beträgt in der Praxis etwa 40 mm. Die darunter liegende wäßrige Phase 41 bestimmt im Zusammenwirken mit der Überströmkante 10 die Höhe des sogenannten Überstandes "D" für die Kohlenwasserstoffschicht. Die Dichte der Kohlenwasserstoffschicht 40 und der wäßrigen Phase 41 bestimmt in Verbindung mit den Auslegungsdaten des Aufnahmegefäßes 13 dessen Auftrieb und die Lage der Überlaufkante 22 relativ zur Kohlenwasserstoffschicht 40.

Fig. 4 zeigt die Verhältnisse in der Betriebsphase der Trennvorrichtung, d. h. der Hubantrieb 35 hat den Hebel 34 und damit die Führungsstange 25 abgesenkt, so daß der in Fig. 4 dargestellte Trennvorgang durchgeführt werden kann. Die Kohlenwasserstoffschicht 40 strömt über die Überlaufkante 22 in das Aufnahmegefäß 13 und von hier durch die flexible Ablaufleitung bis in den Rohrstutzen 21; der austretende Kohlenwasserstoffstrahl 42 ist links unten dargestellt. Die wäßrige Phase 41 tritt auf die bereits weiter oben beschriebene Weise nach dem Durchlaufen der Kaskade 2 durch die Leitung 12 aus. Der Strahl 43 ist die austretende wäßrige Phase.

Es ist in Fig. 4 noch dargestellt, daß der Hubantrieb 35 an eine Pneumatikleitung 44 angeschlossen ist, in der sich ein Magnetventil 45 befindet, das ferngesteuert werden kann. Einzelheiten dieser Steuerung sowie der Druckluftbehälter sind der Einfachheit halber nicht dargestellt. Der vorgegebene Schwebezustand des Aufnahmegefäßes 13 ist so ausgelegt daß stets nur Flüssigkeit aus der Schicht 40, die eine geringere Dichte aufweist, über die Überlaufkante 22 übertreten kann. Sobald sich der Oberflächenspiegel der wäßrigen Phase der Überlaufkante 22 zu nähern versucht, wird der Auftrieb des Aufnahmegefäßes 13 verstärkt, so daß die wäßrige Phase nicht über die Überlaufkante 22 übertreten kann. Mit Ausnahme des Dichtungsrings 32, der vorzugsweise aus Moosgummi besteht, und des aus einem elastomeren Werkstoff bestehenden Faltenbalges 19 sind die übrigen Bauteile der dargestellten Vorrichtung aus rostfreiem Stahl (Edelstahl) hergestellt.

Sobald die erfindungsgemäße Trennvorrichtung außer Betrieb genommen werden soll, beispielsweise zum Zwecke einer Weiterbewegung des die Vorrichtung tragenden Fahrzeugs, wird das Magnetventil 45 geöffnet, die Kolbenstange 37 des Pneumatikzylinders 36 nach oben ausgefahren und damit der Hebel 34 entgegen dem Uhrzeigersinne nach oben geschwenkt. Hierbei nimmt der besagte Hebel 34 die Führungsstange 25 nach oben mit und zieht dadurch auch über das Kardangelenk 24 das Aufnahmegefäß 13 nach oben und preßt dessen Überlaufkante 22 gegen den Dichtungsring 32. Jegliches Eindringen von wäßriger oder öliger Phase in das Aufnahmegefäß 13 wird dadurch sicher verhindert. Mit besonderem Vorteil ist das Fahrzeug mit einer Sicherungsschaltung ausgestattet, durch die die Verschlußeinrichtung 28 betätigt wird, bevor das Fahrzeug in Betrieb gesetzt werden kann. Solange der Hubantrieb 35 mit Druckluft beaufschlagt ist, bleibt die Abdichtung aufrechterhalten.

In den Fig. 5 bis 7 sind gleiche Teile oder Teile mit gleicher Funktion wie in den Fig. 1 bis 4 mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 5 zeigt eine vollständige Anlage, mit der es möglich ist, 3-Phasen- Gemische, die aus feinen Feststoffpartikeln, Wasser und leichten Kohlenwasserstoffen bestehen, in ihre einzelnen Komponenten aufzuteilen.

In dem bereits beschriebenen Sammelbecken 1 mit Seitenwänden 3 und Stirnwänden 4 befindet sich eine 3-Phasen-Trennvorrichtung 46, die aus einer Reihenanordnung von quaderförmigen Trennkammern 46a bis 46e besteht, in denen Pakete V-förmiger Trennelemente 46f angeordnet sind, deren Scheitellinien nach oben gerichtet und mit Durchtrittsöffnungen für die leichte Phase (Kohlenwasserstoffe) versehen sind. Die Trennkammern 46a bis 46e besitzen keine Zwischenwände, sind also in Strömungsrichtung durchgehend, an den Enden aber mit Stirnwänden 46g und 46h versehen. Derartige Phasentrenner sind durch den Prospekt "Platten-Phasen-Trenner PPT" der Firma Norddeutsche-Filter-Vertriebs GmbH in D-20357 Hamburg bekannt. In Abweichung von der bekannten Lösung sind jedoch die Böden der einzelnen Trennkammern in Form eines auf dem Kopf stehenden Pyramidenstumpfes ausgebildet, und mindestens ein Teil der Trennkammern, im vorliegenden Fall die Trennkammern 46a, 46b und 46c, sind mit je einem Bodenventil 47 versehen, das durch je einen Antrieb 48 betätigbar ist. Die Trennkammern 46d und 46e sind durch Blindflansche 49 verschlossen, können aber mit Bodenventilen nachgerüstet werden. Die Bodenventile werden durch eine Zentralsteuerung 50 betätigt, was auf elektrischem, pneumatischem oder einem elektro-pneumatischen Wege geschehen kann. Diese Möglichkeiten sind hier nur durch drei nicht bezifferte Steuerleitungen angedeutet. Dadurch können die Bodenventile 47 intermittierend kurzzeitig geöffnet werden, um angesammelte Feststoffpartikel austreten zu lassen. Diese Feststoffpartikel werden in einer Hauptkammer gesammelt, die das Sammelbecken 1 umgibt, hier aber nicht dargestellt ist.

In der Sammelkammer 1 ist auf der Eintrittsseite des 3-Phasen-Gemischs eine Vorkammer 51 angeordnet, deren Einbauteile und Funktion nachstehend anhand der Fig. 7 noch näher erläutert werden. Auf der Austrittsseite des Sammelbeckens 1 ist eine Endkammer 52 angeordnet, in der sich die erfindungsgemäße Trennvorrichtung für das an dieser Stelle noch vorliegende 2-Phasen-Gemisch befindet. Die Einbauteile der Endkammer 52 und deren Funktion werden anhand der Fig. 6 erläutert.

Fig. 6 zeigt eine Darstellung analog Fig. 2, jedoch in spiegelsymmetrischer Umkehrung. Die Endkammer 52 wird zwischen der Stirnwand 46h und einer Kaskade 2 gebildet, die mit derjenigen nach Fig. 2 übereinstimmt und Trennwände 6 und 7 aufweist. Der Raum zwischen der Stirnwand 4 und der Trennwand 7 mündet in eine Leitung 12, die durch ein Absperrventil 53 mit einem Antrieb 53a verschließbar ist. Dieses Ventil dient zur Steuerung des Austritts der wäßrigen Phase aus der Leitung 12.

In der Endkammer 52 ist auch in diesem Falle ein Aufnahmegefäß 13 angeordnet, das aus einem zylindrischen Mantel 14, einem Boden 15 und einem starren Ablaufrohr 54 besteht, das abgedichtet durch den Boden 5 des Sammelbeckens 1 hindurchgeführt ist. Dieses Ablaufrohr dient zum Austritt der leichten Phase. Auch in diesem Fall besitzt das Aufnahmegefäß 13 eine kreisringförmige Überlaufkante 22, die eine Öffnung 22a (Fig. 3) umgibt. Die Überlaufkante 22 hat in diesem Falle eine feste Höhenlage gegenüber dem Flüssigkeitsspiegel 55. Über dem Aufnahmegefäß 13 befindet sich auch in diesem Falle ein Deckel 56, der in zwei unterschiedlichen Stellungen gezeigt ist, nämlich in der Öffnungsstellung (ausgezogen) und in der Schließstellung (strichpunktiert). Der Deckel 56 ist Teil einer Verschlußeinrichtung 28, zu der auch in diesem Falle ein Stellglied 33 gehört, das folgende Teile aufweist: Zunächst ist der Deckel 56 an einer Führungsstange 57 befestigt, die in einer nicht näher bezeichneten Führungsbuchse geführt ist. Diese Führungsbuchse ist an einer winkelförmigen Konsole 58 befestigt, deren senkrechter Schenkel an der Trennwand 6 festgelegt ist. Der waagrechte Schenkel trägt die besagte Führungsbuchse sowie einen Hubantrieb 59, der als Pneumatikzylinder ausgeführt ist und auf einen einarmigen Hebel 60 einwirkt, dessen eines Ende über ein Gelenk 61 an der Konsole 58 angelenkt ist. Der Hubantrieb 59 wirkt über den Hebel 60 - in beiden Richtungen formschlüssig - auf die Führungsstange 57 ein, so daß der Deckel 56 zwischen den beiden gezeichneten Stellungen bewegbar ist und mittels einer Dichtung (kreuzschraffiert) auf die Überlaufkante 22 flüssigkeitsdicht aufpreßbar ist.

Im Bereich des Aufnahmegefäßes 13 befindet sich ein Sensor 62, durch den die Lage einer Grenzfläche 63 zwischen den geschichteten Flüssigkeiten 40 und 41 (Fig. 4) bestimmbar ist. Der Sensor 62 besteht aus zwei Elektroden 62a und 62b und ist durch Unterschiede in der Leitfähigkeit der Flüssigkeiten 40 und 41 aktivierbar. Weiterhin ist der Sensor 62 mittels einer Elektrodenhalterung 64 höhenverstellbar angeordnet, und zwar mittels einer Gewindespindel 65 mit einem Einstellknopf 66. Wie Fig. 5 zeigt, wirken die Elektroden mit einem Schaltglied 67 zusammen, das über eine Leitung 68 den Hubantrieb 59 steuert. Die Steuerung kann auf pneumatischem und/oder elektrischem Wege erfolgen. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Öffnung des Aufnahmegefäßes 13 verschlossen wird, sobald die Grenzfläche 63 bei ihrer Aufwärtsbewegung den Sensor 62 aktiviert. Dadurch wird verhindert, daß die unterhalb der Grenzfläche 63 liegende wäßrige Phase in das Aufnahmegefäß 13 eintreten kann. Die Verschlußfunktion kann dabei ferngesteuert (vor dem Anfahren des Fahrzeuges) oder durch den Sensor 62 herbeigeführt werden, sobald das Fahrzeug Bewegungen ausführt oder eine solche Stellung einnimmt, daß die wäßrige Phase gegenüber der Überlaufkante 22 ansteigt. Das Schaltglied 67 steuert über eine weitere Leitung 69 auch das Absperrventil 53 (Fig. 5).

Gemäß Fig. 7 ist an dem dem Aufnahmegefäß 13 abgekehrten Ende des Sammelbeckens 1 die bereits erwähnte Vorkammer 51 angeordnet, in der sich eine Ablaufeinrichtung 70 befindet, die aus einem senkrechten Rohr mit einer Überlaufkante 71 und einem Absperrorgan 72 besteht, zu dem ein Antrieb 72a gehört.

Auch in diesem Falle ist im Bereich der Überlaufkante 71 ein weiterer Sensor 73 angeordnet, der zur Erfassung der dort vorhandenen Grenzfläche 74 zwischen den geschichteten Flüssigkeiten 40 und 41 dient. Der Sensor 73 besteht auch in diesem Falle aus zwei Elektroden 73a und 73b, die in eine Elektrodenhalterung 75 eingeführt sind. Wie ergänzend aus Fig. 5 hervorgeht, sind die Elektroden 73 über eine Leitung 76 mit einem weiteren Schaltglied 77 verbunden, das über eine weitere Steuerleitung 78 den Antrieb 72a des Absperrorgans 72 betätigt. Dadurch wird erreicht, daß das Absperrorgan 72 in seine Öffnungsstellung gebracht wird, sobald die besagte Grenzfläche 74 bei ihrer Abwärtsbewegung den weiteren Sensor 73 erreicht bzw. aktiviert.

Zu den Sensoren 62 und 73 ist noch ergänzend auszuführen, daß die Elektroden 62a und 62b bzw. 73a und 73b mit Ausnahme ihrer untersten Enden von einer isolierenden Umhüllung umgeben sind, so daß nur die untersten Enden der Elektroden eine Sensorfunktion ausüben, indem sie den elektrischen Widerstand der zwischen den blanken Enden befindlichen Flüssigkeit messen.

Der Vorkammer 51 wird das zu trennende Gemisch über eine Steigleitung 79 zugeführt, in der sich ein weiteres Absperrventil 80 mit einem Antrieb 80a befindet. Das obere Ende der Steigleitung 79 ist in Richtung auf die Stirnwand 4 gekrümmt, um einen aufwärts gerichteten Schwall zu vermeiden und die Strömung möglichst gleichmäßig zu verteilen.

Der in der Vorkammer 51 angeordnete Sensor 73 hat folgende Aufgabe:
Beim Ansaugen eines mehrphasigen Gemischs, das einen größeren Anteil an Kohlenwasserstoffen enthält, beispielsweise mehr als 50 Volumenprozent, würde die 3-Phasen-Trennvorrichtung überlastet, und zwar insbesondere dann, wenn es sich um Kohlenwasserstoffe hoher Viskosität handelt. In diesem Falle würde die Grenzfläche zwischen den beiden Flüssigkeiten zumindest in der ersten Trennkammer 46a bis nahezu zum Boden reichen, und die gesamte Trennvorrichtung würde weitgehend außer Betrieb gesetzt. Ein solcher Fall kann insbesondere dann eintreten, wenn große Mengen von Kohlenwasserstoffen aufgenommen werden müssen, beispielsweise aus Unfällen mit Tankfahrzeugen, die Motorenöl geladen haben. Eine Überlastung der 3-Phasen-Trennvorrichtung 46 mit größeren Mengen an hochviskosen Ölen hätte auch eine Störung des Trennvorganges an der Überlaufkante 22 zur Folge.

Im Normalbetrieb ist die 3-Phasen-Trennvorrichtung mit Wasser gefüllt, auf dem allenfalls eine dünne Schicht eines Kohlenwasserstoffes schwimmt. Bei der Aufnahme stark ölhaltiger Gemische nimmt nun der Abstand der Grenzfläche 74 von dem ursprünglichen Flüssigkeitsspiegel 55 sehr schnell zu, bis die Grenzfläche 74 - von oben her - den Sensor 73 erreicht. In diesem Augenblick wird über das Schaltglied 77 und die Steuerleitung 78 das Absperrorgan 72 geöffnet, und die sogenannte Leichtphase wird über die Ablaufeinrichtung 70 zu einem nicht dargestellten Tank abgezogen. Nimmt der Ölanteil in dem Gemisch wieder ab, so steigt die Grenzfläche 74 wieder an. Sobald die Grenzfläche 74 den Sensor 73 wieder erreicht, wird das Absperrorgan 72 wieder geschlossen, so daß nunmehr das gesamte Gemisch durch die 3-Phasen-Trennvorrichtung hindurchgeschickt wird.

Es versteht sich, daß die Trennvorrichtung nach den Fig. 1 bis 4 auch bei der Gesamtvorrichtung nach Fig. 5 eingesetzt werden kann, in dem die dort gezeigte und in Fig. 6 näher beschriebene Trennvorrichtung durch diejenige nach den Fig. 1 bis 4 ersetzt wird. Auch kann die Trennvorrichtung nach den Fig. 1 bis 4 durch einen Sensor 62 nach den Fig. 5 und 6 gesteuert werden.

Claims (17)

1. Trennvorrichtung für geschichtete Flüssigkeiten (40, 41), insbesondere für auf Wasser schwimmende Kohlenwasserstoffe, mit einem Sammelbecken (1), in dem ein Aufnahmegefäß (13) mit einer oberen Öffnung (22a) angeordnet ist, die eine Überlaufkante (22) für die obere Flüssigkeitsschicht (40) aufweist, wobei das Aufnahmegefäß (13) über eine Ablaufleitung (16) mit einem Raum außerhalb des Sammelbeckens (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der oberen Öffnung (22a) des Aufnahmegefäßes (13) eine Verschlußeinrichtung (28) zugeordnet ist, durch die die Öffnung (22a) wahlweise verschließbar und freigebbar ist.

2. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmegefäß (13) beweglich im Sammelbecken (1) angeordnet ist und daß die Verschlußeinrichtung (28) durch einen im Sammelbecken (1) angeordneten Deckel (29) gebildet ist, gegen den das Aufnahmegefäß (13) durch ein Stellglied (33) unter Herbeiführung einer Abdichtung anhebbar ist.

3. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmegefäß (13) ortsfest oder feststellbar im Sammelbecken (1) angeordnet ist, und daß die Verschlußeinrichtung (28) durch einen beweglich im Sammelbecken (1) angeordneten Deckel (56) gebildet ist, der mittels des Stellgliedes unter Herbeiführung einer Abdichtung auf die Überlaufkante (22) des Aufnahmegefäßes (13) absenkbar ist.

4. Trennvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmegefäß (13) einen Boden (15) besitzt, von dem die ein flexibles Zwischenstück (19) enthaltende Ablaufleitung (16) mit dem Raum außerhalb des Sammelbeckens (1) verbunden ist und daß das Aufnahmegefäß (13) während des Trennvorgangs durch Auftriebskräfte der Flüssigkeiten (40, 41) in einem vorgegebenen Schwebezustand haltbar ist.

5. Trennvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Deckel (29) eine Führungsbuchse (26) für eine senkrechte Führungsstange (25) zugeordnet ist, die einerseits mit dem Aufnahmegefäß (13) und andererseits mit dem Stellglied (33) verbunden ist.

6. Trennvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (33) einen Hebel (34) mit einem ortsfesten Gelenk (38) und einen Hubantrieb (35) aufweist und daß der Hebel (34) mit der Führungsstange (25) in Verbindung steht und zusammen mit dem Aufnahmegefäß (13) von einem Hubantrieb (35) anhebbar ist.

7. Trennvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Aufnahmegefäßes (13) ein Sensor (62) angeordnet ist, durch den die Lage einer Grenzfläche (63) zwischen den geschichteten Flüssigkeiten (40, 41) bestimmbar ist, und daß der Verschlußeinrichtung (28) ein vom Sensor (62) gesteuertes Stellglied (33) zugeordnet ist, durch das die Öffnung (22a) des Aufnahmegefäßes (13) verschließbar ist, sobald die Grenzfläche (63) bei ihrer Aufwärtsbewegung den Sensor (62) aktiviert.

8. Trennvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (62) aus zwei Elektroden (62a, 62b) besteht und durch Unterschiede in der Leitfähigkeit der Flüssigkeiten (40, 41) aktivierbar ist.

9. Trennvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (62) höhenverstellbar angeordnet ist.

10. Trennvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (33) einen Hebel (60) mit einem ortsfesten Gelenk (61) und einen Hubantrieb (59) aufweist und daß der Hebel (60) über eine Führungsstange (57) für den Deckel (56) mit diesem verbunden ist.

11. Trennvorrichtung nach Anspruch 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (34, 60) in Bezug auf das Gelenk (38, 61) ein einarmiger Hebel ist und daß der Hubantrieb (35, 59) zwischen dem Gelenk (38, 61) und der Führungsstange (25, 57) angeordnet ist.

12. Trennvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubantrieb (35, 59) einen Pneumatik-Zylinder (36) mit einer senkrechten Kolbenstange (37) aufweist.

13. Trennvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (29, 56) eine Zarge (30) mit einem unteren Ringflansch (31) aufweist, der mit einem elastomeren Dichtungsring (32) versehen ist.

14. Trennvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (32) aus einem ölfesten Schaumstoff besteht.

15. Trennvorrichtung nach Anspruch 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (29, 56) und der Hubantrieb (35, 59) an einer waagrechten Konsole (27, 58) angeordnet sind, die an einer im Sammelbecken (1) angeordneten Trennwand (6) befestigt sind.

16. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung auf einem Fahrzeug die Verschlußeinrichtung (28) mit einer ferngesteuerten Verriegelungseinrichtung versehen ist, die die Verschlußeinrichtung (28) in ihre Schließstellung bringt, bevor das Fahrzeug in Bewegung setzbar ist.

17. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Aufnahmegefäß (13) abgekehrten Ende des Sammelbeckens (1) eine Vorkammer (51) angeordnet ist, in der sich eine Ablaufeinrichtung (70) mit einem Absperrorgan (72) und einer Überlaufkante (71) befindet, in deren Umgebung ein weiterer Sensor (73) für die Erfassung der dort vorhandenen Grenzfläche (74) zwischen den geschichteten Flüssigkeiten (40, 41) angeordnet ist, und daß dem Absperrorgan (72) ein durch den weiteren Sensor (73) gesteuerter Antrieb (72a) zugeordnet ist, durch den das Absperrorgan (72) in seine Öffnungsstellung bring bar ist, sobald die Grenzfläche (74) bei ihrer Abwärtsbewegung den weiteren Sensor (73) aktiviert.