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Dokumentenidentifikation DE19536310A1 15.05.1996
Titel Trennvorrichtung für geschichtete Flüssigkeiten
Anmelder Kroll Fahrzeugbau GmbH, 46485 Wesel, DE
Erfinder Tomaschweski, Karl-Heinz, 86465 Heretsried, DE;
Hofacker, Karl-Heinz, 46485 Wesel, DE
Vertreter Zapfe, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 63150 Heusenstamm
DE-Anmeldedatum 29.09.1995
DE-Aktenzeichen 19536310
Offenlegungstag 15.05.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.05.1996
IPC-Hauptklasse B01D 17/032
IPC-Nebenklasse C02F 1/40   
Zusammenfassung Bei einer Trennvorrichtung für geschichtete Flüssigkeiten besitzt ein Sammelbecken (1) eine Überlauföffnung (13) für die obere Flüssigkeitsschicht, wobei die Überlauföffnung (13) über eine Ablaufleitung (17) mit einem Raum außerhalb des Sammelbeckens (1) verbunden ist. Um das Eindringen der unteren Flüssigkeit in die Ablaufleitung (17) zu verhindern, ist
a) jenseits der Überlauföffnung (13) in der Ablaufleitung (17) eine Verschlußeinrichtung (15) angeordnet, die oberhalb einer Grenzfläche zwischen den Flüssigkeiten angeordnet ist,
b) im Bereich der Überlauföffnung (13) ein Sensor (20) angeordnet, durch den die Lage der besagten Grenzfläche bestimmbar ist, und
c) die Verschlußeinrichtung (15) durch den Sensor (20) und ein Stellglied (16) in der Weise ansteuerbar, daß die Verschlußeinrichtung (15) betätigt wird, sobald die Grenzfläche bei Veränderung ihrer Höhenlage den Sensor (20) aktiviert oder inaktiviert.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Trennvorrichtung für geschichtete Flüssigkeiten, insbesondere für auf Wasser schwimmende Kohlenwasserstoffe, mit einem Sammelbecken, in dem eine Überlauföffnung für die obere Flüssigkeitsschicht angeordnet ist, wobei die Überlauföffnung über eine 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 ölhaltigen 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 4344 352.4 (später: DE-OS 43 44 352) beschrieben ist.

Bei der dort beschriebenen Anlage ist innerhalb des Sammelbehälters ein Aufnahmegefäß mit einer Überlaufkante vorgesehen, die mit einer vorgegebenen Höhendifferenz aus dem Wasserspiegel hervorragt, 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 Betriebsbeginn und bei Anstieg des Wasserspiegels, z. B. durch zu wenig Öl auf dem Wasser (die Dichteunterschiede sind relativ gering) besteht hierbei die Gefahr, daß Wasser in das Aufnahmegefäß eindringt und von hier in einen nur für das Öl vorgesehenen Sammeltank gelangt.

Bei mobilen Anlagen ergibt sich hierbei das weitere Problem, daß durch Fahrzeugbewegungen, z. B. durch einen Bremsvorgang, auch Wasser über die Überlaufkante in das Aufnahmegefäß eintritt und von hier aus in den Sammeltank gelangt. Selbst wenn zwischen dem Aufnahmegefäß und dem Sammeltank ein Absperrventil angeordnet ist, das während der Fahrt geschlossen wird, gelangen immer noch viele Liter Wasser in das Aufnahmegefäß und dessen senkrechte Ablaufleitung, die das leichtere Öl verdrängen und beim Öffnen des Absperrventils in den Sammeltank fließen. Der Grund hierfür ist das Speichervolumen im Aufnahmegefäß und in der Ablaufleitung, aus denen das Wasser nicht zurückfließen kann.

Der Verschluß des Aufnahmegefäßes durch einen Deckel ist zwar möglich, jedoch muß dann bei Inspektions- und Wartungsarbeiten an den beweglichen Teilen das Sammelbecken ausgebaut werden, ein Vorgang, der kostenintensiv ist. Außerdem ist die Deckelanordnung aufwendig, wenn der Deckel angetrieben ist, und störanfällig, wenn der Aufnahmebehälter über eine flexible Leitung schwimmend aufgehängt ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Trennvorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, bei der mit einfachsten Mitteln weder durch einen zu hohen Wasserspiegel noch durch Fahrzeugbewegungen Wasser in den Sammeltank eintreten kann.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs beschriebenen Trennvorrichtung erfindungsgemäß dadurch, daß

  • a) in Strömungsrichtung jenseits der Überlauföffnung in der Ablaufleitung eine Verschlußeinrichtung angeordnet ist, die oberhalb einer vorgegebenen Grenzfläche zwischen den geschichteten Flüssigkeiten angeordnet ist, derart, daß ein Speichervolumen für Flüssigkeit zwischen der Überlauföffnung und der Verschlußeinrichtung kleinstmöglich ist,
  • b) im Bereich der Überlauföffnung ein Sensor angeordnet ist, durch den die Lage der besagten Grenzfläche bestimmbar ist und
  • c) die Verschlußeinrichtung durch den Sensor und ein Stellglied in der Weise ansteuerbar ist, daß die Verschlußeinrichtung für die Ablaufleitung betätigt wird, sobald die besagte Grenzfläche bei Veränderung ihrer Höhenlage den Sensor aktiviert oder inaktiviert.


Die Schaltung ist dabei so getroffen, daß die Verschlußeinrichtung geschlossen wird oder bleibt, wenn das Wasser den -Sensor berührt und durch seine Leitfähigkeit den Sensor aktiviert, und daß die Verschlußeinrichtung geöffnet wird oder bleibt, wenn der aktive Teil des Sensors Öl (oder auch Luft) meldet. Die Verschlußeinrichtung wird z. B. geschlossen, wenn das Wasser, von unten kommend, den Sensor erreicht.

Durch die äußerst einfach und robust aufgebaute erfindungsgemäße Lösung können sich keine größeren Wassermengen hinter der Überlauföffnung sammeln, und etwa dort eingedrungene geringe Wassermengen laufen in das Sammelbecken zurück. Solange der Sensor Wasser meldet, bleibt die Verschlußeinrichtung geschlossen. Erst dann, wenn der Sensor Kohlenwasserstoffe oder Luft meldet, wird die Verschlußeinrichtung geöffnet. Die Steuerung erfolgt automatisch, sofern die Steueranordnung nicht durch übergeordnete Befehle - beispielsweise während der Fahrt - blockiert ist und die Verschlußeinrichtung geschlossen hält. Wasser gelangt also allenfalls in vernachlässigbaren Mengen in den Sammeltank.

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.

Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die Verschlußeinrichtung außerhalb des Sammelbeckens angeordnet ist. Auf diese Weise befinden sich im Sammelbecken keine beweglichen Teile, so daß zu Inspektions- und Wartungszwecken ein Ausbau des Sammelbeckens nicht erforderlich wird.

Um die Vorrichtung gegenüber Querneigungen eines Fahrzeugs unempfindlich zu machen, ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Überlauföffnung im Bereich der senkrechten Längs-Mittenebene des Sammelbehälters angeordnet ist.

Die Überlauföffnung kann dabei unmittelbar in einer Stirnwand des Sammelbeckens angeordnet sein, die am stromabwärtsseitigen Ende des Sammelbeckens angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, die Überlauföffnung am Ende eines im wesentlichen waagrechten Rohres anzuordnen, das von einer Stirnwand des Sammelbeckens nach innen ragt. Der Rückfluß etwa bis zur Verschlußeinrichtung vorgedrungener geringer Wassermengen wird dadurch begünstigt, daß das Rohr von außen nach innen schwach geneigt angeordnet ist.

Die Verwendung des besagten Rohres ist dann besonders zweckmäßig, wenn beim Vorhandensein einer üblichen Kaskade zwischen der Trennvorrichtung und dem stromabwärtsseitigen Ende des Sammelbeckens das Rohr entgegen der Strömungsrichtung bis vor die Kaskade geführt ist.

Schließlich ist es im Zuge einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, wenn an dem der Kaskade abgekehrten Ende des Sammelbeckens eine Vorkammer angeordnet ist, in der sich eine weitere Überlauföffnung mit einer dieser zugeordneten Verschlußeinrichtung befindet, wenn in der Umgebung dieser Überlauföffnung ein weiterer Sensor für die Erfassung der dort vorhandenen Grenzfläche zwischen den geschichteten Flüssigkeiten angeordnet ist, und wenn schließlich der Verschlußeinrichtung ein Stellglied zugeordnet ist, das durch den weiteren Sensor derart steuerbar ist, daß die Verschlußeinrichtung in ihre Öffnungsstellung bringbar ist, sobald die Grenzfläche bei ihrer Abwärtsbewegung das Sensorsignal ändert. Auf diese Weise können übermäßige Ölmengen, die ein 3-Phasentrenner nicht verarbeiten kann und auch nicht verarbeiten muß, unter Umgehung des 3-Phasentrenners direkt in den Sammeltank geleitet werden. Meldet der Sensor dann wieder Wasser, so wird diese Verschlußeinrichtung geschlossen, und der 3- Phasentrenner tritt wieder in Funktion. Für die Bauelemente in der Vorkammer können alle bisher und in der Detailbeschreibung erläuterten Bauprinzipien verwendet werden.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn bei Anordnung der Vorrichtung auf einem Fahrzeug die Verschlußeinrichtung mit einer ferngesteuerten Verriegelungseinrichtung versehen ist, die die Verschlußeinrichtung in ihre Schließstellung bringt, bevor das Fahrzeug in Bewegung setzbar ist.

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

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 5 näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 das rechte Ende von Fig. 5 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in stark vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 die Verschlußeinrichtung nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, jedoch in geschlossener Stellung,

Fig. 4 die Verschlußeinrichtung nach Fig. 1, jedoch in geöffneter Stellung zur Erläuterung des Funktionsablaufs, und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen 3-Phasentrenner mit der Trennvorrichtung und mit elektrischen Steuerkreisen und Ventilen.

In Fig. 1 ist ein Sammelbecken 1 dargestellt, das als oben offener, schlanker, quaderförmiger Behälter ausgebildet ist, in dem sich hier nur teilweise dargestellt, eine weitere Trennvorrichtung "T" 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 "T" 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 Fig. 1 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 Sammeltank 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 4 und der Trennwand 7 andererseits bestimmte Flüssigkeitsspiegel ein.

Im quaderförmigen Hohlraum des Sammelbeckens zwischen dem 3-Phasentrenner "T" und der Trennwand 6 ist etwa in der Mitte des oberen Bereichs eine Überlauföffnung 13 angeordnet, die durch das schräg abgeschnittene Ende eines Rohres 14 gebildet wird, das flüssigkeitsdicht unter einem Winkel von etwa 2 bis 5 Grad schräg nach oben durch die Trennwand 6 und durch die Stirnwand 4 hindurchgeführt ist. Die Trennwand 7 besitzt in der Mitte der Überströmkante 10 eine nicht gezeigte halbkreisförmige Ausnehmung, die dicht mit der Unterseite des Rohres 14 verbunden ist, so daß die Überströmkante 10 aus zwei gleichlangen waagrechten Teilabschnitten besteht, deren gedachte Verlängerung sich rechtwinklig mit der Rohrachse schneidet. Das Rohr 14 kann auch in der Ebene der Trennwand 6 stumpf abgeschnitten sein.

Außerhalb des Sammelbeckens 1 ist im Verlauf des Rohres 14 eine als Absperrschieber ausgebildete Verschlußeinrichtung 15 mit einem ferngesteuerten Stellglied 16 angeordnet, von der eine Fortsetzung 17 des Rohres 14 zu einem nicht gezeigten Sammeltank führt. Die tiefste Stelle der Überlauföffnung 13 liegt unterhalb der tiefsten Stelle der Verschlußeinrichtung 15, aber jedenfalls nicht darüber. Auch die Ablaufleitung 12 ist mit einer solchen Verschlußeinrichtung 18 mit einem ferngesteuerten Stellglied 19 versehen.

Im Bereich vor der Überlauföffnung 13 ist ein Sensor 20 angeordnet, dessen unterer Teil (im Kästchen 11) in Fig. 2 vergrößert dargestellt ist. Der aktive Teil des Sensors 20 besteht aus den unteren Enden zweier senkrechter metallischer Elektroden 21 und 22, die mit Ausnahme einer freiliegenden Länge von etwa 1 bis 2 cm auf dem größten Teil ihrer Länge bis über den höchstmöglichen Stand eines Flüssigkeitsspiegels von Isolierstoffumhüllungen 23 und 24 umgeben sind. Mittels der freiliegenden Enden wird die elektrische Leitfähigkeit der jeweiligen, dazwischen befindlichen Flüssigkeit erfaßt und damit auch die Lage einer Grenzfläche zwischen den beiden Flüssigkeiten, die unterschiedliche Leitfähigkeiten besitzen.

Die Elektroden 21 und 22 sind an ihren oberen Enden in einer Elektrodenhalterung 25 befestigt, die mittels einer Gewindespindel 26 höhenverstellbar ist. Die Elektroden sind über eine Leitung 27 mit einem Schaltglied 28 verbunden, das über eine Leitung 29 das Stellglied 16 ansteuert (siehe auch Fig. 5). Die Ansteuerung kann auf elektrischem oder pneumatischem Wege erfolgen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen nun die Funktionsweise der Vorrichtung: Der Wasseranteil der während des Betriebes dem Sammelbecken zugeleiteten Flüssigkeit läuft auf beiden Seiten des Rohres 14 ständig über die Überströmkante 10 ab. Der Kohlenwasserstoffanteil (Öl) steigt im 3-Phasentrenner "T" an die Oberfläche auf und sammelt sich dort als Schicht. Der Flüssigkeitsspiegel 30 der Kohlenwasserstoffschicht 32 liegt über dem Flüssigkeitsspiegel des Wassers 33, der gleichzeitig die Grenzfläche 31 zwischen den Flüssigkeiten bildet.

Bei dem Zustand gemäß Fig. 3 hat die Dicke der Ölschicht 32 bedenklich abgenommen, was zu einem Anstieg der Grenzfläche 31 geführt hat. Das leitfähige Wasser hat jedoch den Sensor 20 erreicht und überflutet, so daß die Verschlußeinrichtung 15 geschlossen wurde. Weder Wasser noch Öl können jetzt durch das Rohr 14 austreten. Allenfalls kann weiter zulaufendes Wasser über die Überlaufkante 10 der Kaskade 2 abfließen.

Bei dem Zustand gemäß Fig. 4 hat sich die Dicke der Ölschicht wieder vergrößert, so daß die Grenzfläche 31 durch Wasserabfluß über die Überlaufkante 10 der Kaskade 2 wieder nach unten verlagert wurde, allerdings nicht in dem Maße wie die Dicke der Ölschicht zugenommen hat, da das Öl leichter ist als das Wasser. Auch kann der Wasserspiegel wegen der Überlaufkante 10 nicht beliebig weit absinken. Dadurch ist aber der aktive Teil des Sensors 20 ins nicht leitfähige Öl gelangt, wodurch die Verschlußeinrichtung 15 wieder geöffnet wird. Etwa im Rohr 14 befindliches Wasser (siehe Fig. 3) ist vorher restlos in das Sammelbecken 1 zurückgeflossen und tritt nicht in den Sammeltank über.

Analoge Vorgänge ergeben sich auch bei Veränderungen der Fahrzeuglage, sei es durch Schrägstellung oder Brems- und Beschleunigungsvorgänge. Zwar ist beim Fahren ohnehin der Zugang zum Sammeltank verschlossen; beim Stande der Technik kann aber Wasser, das sich bereits jenseits einer Überlauföffnung oder Überlaufkante befindet, nicht mehr in das Sammelbecken zurückfließen, sondern gelangt nach dem Öffnen des Ventils bei Fahrzeugstillstand unweigerlich in den Sammeltank.

Aus den vorstehend erläuterten Zusammenhängen ergibt sich auch die räumliche Zuordnung des Sensors 20 zur Überlauföffnung 13:

Der aktive Teil des Sensors muß um ein geringes Maß, das von Sicherheitsüberlegungen abhängt, unter der tiefsten Stelle der Überlauföffnung 13 angeordnet sein, und jenseits der Überlauföffnung 13 sollte sich kein nicht absperrbares Volumen befinden, in das merkliche Wassermengen eintreten können.

In Fig. 5 sind gleiche Teile oder Teile mit gleicher Funktion wie in dem 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 "T", die aus einer Reihenanordnung von quaderförmigen Trennkammern 36 bis 40 besteht, in denen Pakete V-förmiger Trennelemente 41 angeordnet sind, deren Scheitellinien nach oben gerichtet und mit Durchtrittsöffnungen für die leichte Phase (Kohlenwasserstoffe) versehen sind. Die Trennkammern 36 bis 40 besitzen keine Stirn- und Zwischenwände, sind also in Strömungsrichtung durchgehend. 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 36 bis 38, sind mit je einem Bodenventil 42 versehen, das durch je einen Antrieb 43 betätigbar ist. Die Trennkammern 39 und 40 sind durch Blindflansche 44 verschlossen, können aber mit Bodenventilen nachgerüstet werden. Die Bodenventile werden durch eine Zentralsteuerung 45 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 42 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.

Im Sammelbecken 1 ist auf der Eintrittsseite des 3-Phasen-Gemischs eine Vorkammer 46 angeordnet, deren Einbauteile und Funktion nachstehend noch näher erläutert werden. In der Vorkammer 46 befindet sich gleichfalls eine Überlauföffnung 47, die durch das Ende eines nahezu waagrechten Rohres 48 gebildet wird und die durch eine Verschlußeinrichtung 49 absperrbar ist. Die Anordnung entspricht derjenigen am anderen Ende des Sammelbeckens 1.

Auch in diesem Falle ist im Bereich der Überlauföffnung 47 ein Sensor 50 angeordnet, der zur Erfassung der dort vorhandenen Grenzfläche 51 zwischen den geschichteten Flüssigkeiten 32 und 33 dient. Der Sensor 50 besteht auch in diesem Falle aus zwei Elektroden, die in eine Elektrodenhalterung 52 eingeführt sind. Wie ergänzend aus Fig. 5 hervorgeht, ist der Sensor 50 über eine Leitung 53 mit einem weiteren Schaltglied 54 verbunden, das über eine weitere Steuerleitung 55 den Antrieb 56 der Verschlußeinrichtung 49 betätigt. Dadurch wird erreicht, daß die Verschlußeinrichtung 49 in ihre Öffnungsstellung gebracht wird, sobald die besagte Grenzfläche 51 bei ihrer Abwärtsbewegung den Sensor 50 erreicht bzw. aktiviert. Bezüglich der Ausbildung des Sensors 50 wird auf die Fig. 1 und 2 verwiesen.

Der Vorkammer 46 wird das zu trennende Gemisch über eine Steigleitung 57 zugeführt, in der sich ein Absperrventil 58 mit einem Antrieb 59 befindet. Das obere Ende der Steigleitung 57 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 46 angeordnete Sensor 50 hat folgende Aufgabe:

Beim Ansaugen eines mehrphasigen Gemischs, das einen größeren Anteil an Kohlenwasserstoffen enthält, beispielsweise mehr als 50 Volumensprozent, würde die 3-Phasen-Trennvorrichtung überlastet, und zwar insbesondere dann, wenn es sich um Kohlenwasserstoffe hoher Viskosität handelt. In diesem Falle würde die Grenzfläche 51 zwischen den beiden Flüssigkeiten zumindest in der ersten Trennkammer 36 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 "T" mit größeren Mengen an hochviskosen Ölen hätte auch eine Störung des Abfließvorganges an der Überlaufkante 10 zur Folge.

Im Normalbetrieb ist die 3-Phasen-Trennvorrichtung mit Wasser gefüllt, auf dem allenfalls eine dünne Schicht von 2 bis 4 cm Dicke eines Kohlenwasserstoffes schwimmt. Bei der Aufnahme stark ölhaltiger Gemische nimmt nun der Abstand der Grenzfläche 51 von dem ursprünglichen Flüssigkeitsspiegel sehr schnell zu, bis die Grenzfläche 51 - von oben her - den Sensor 50 erreicht. In diesem Augenblick wird über das Schaltglied 54 und die Steuerleitung 55 das Absperrorgan 49 geöffnet, und die sogenannte Leichtphase wird über die Ablaufleitung 60 zu einem nicht dargestellten Sammeltank abgezogen. Nimmt der Ölanteil in dem Gemisch wieder ab, so steigt die Grenzfläche 51 wieder an. Sobald die Grenzfläche 51 den Sensor 50 wieder erreicht, wird das Absperrorgan 49 wieder geschlossen, so daß nunmehr das gesamte Gemisch durch die 3-Phasen-Trennvorrichtung hindurchgeschickt wird. Der aktive Teil des Sensors 50 ist jedenfalls deutlich tiefer angeordnet als derjenige des Sensors 20.


Anspruch[de]
  1. 1. Trennvorrichtung für geschichtete Flüssigkeiten (32, 33), insbesondere für auf Wasser schwimmende Kohlenwasserstoffe, mit einem Sammelbecken (1), in dem eine Überlauföffnung (13, 47) für die obere Flüssigkeitsschicht (32) angeordnet ist, wobei die Überlauföffnung (13, 47) über eine Ablaufleitung (17, 60) mit einem Raum außerhalb des Sammelbeckens (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. a) in Strömungsrichtung jenseits der Überlauföffnung (13, 47) in der Ablaufleitung (17, 60) eine Verschlußeinrichtung (15, 49) angeordnet ist, die oberhalb einer vorgegebenen Grenzfläche (31, 51) zwischen den geschichteten Flüssigkeiten (32, 33) angeordnet ist, derart, daß ein Speichervolumen für Flüssigkeit zwischen der Überlauföffnung (13, 47) und der Verschlußeinrichtung (15, 49) kleinstmöglich ist,
    2. b) im Bereich der Überlauföffnung (13, 47) ein Sensor (20, 50) angeordnet ist, durch den die Lage der besagten Grenzfläche (31, 51) bestimmbar ist und
    3. c) die Verschlußeinrichtung (15, 49) durch den Sensor (20, 50) und ein Stellglied (16, 56) in der Weise ansteuerbar ist, daß die Verschlußeinrichtung (15, 49) für die Ablaufleitung (17, 60) betätigt wird, sobald die besagte Grenzfläche (31, 51) bei Veränderung ihrer Höhenlage den Sensor (20, 50) aktiviert oder inaktiviert.
  2. 2. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (20, 50) aus zwei Elektroden (21, 22) besteht und durch Unterschiede in der Leitfähigkeit der Flüssigkeiten (32, 33) aktivierbar oder inaktivierbar ist.
  3. 3. Trennvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (20, 50) höhenverstellbar ist.
  4. 4. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung (15, 49) außerhalb des Sammelbeckens (1) angeordnet ist.
  5. 5. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlauföffnung (13, 47) im Bereich der senkrechten Längs- Mittenebene des Sammelbeckens (1) angeordnet ist.
  6. 6. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlauföffnung (13) in einer Stirnwand (4) des Sammelbeckens (1) angeordnet ist, die am stromabwärtsseitigen Ende des Sammelbeckens (1) angeordnet ist.
  7. 7. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlauföffnung (13, 47) am Ende eines im wesentlichen waagrecht verlaufenden Rohres (14, 48) angeordnet ist, das von einer Stirnwand (4) des Sammelbeckens (1) nach innen ragt.
  8. 8. Trennvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (14, 48) von außen nach innen schwach geneigt angeordnet ist.
  9. 9. Trennvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorhandensein einer Kaskade (2) zwischen einer 3-Phasen- Trennvorrichtung (7) und dem stromabwärtsseitigen Ende des Sammelbeckens (1) das Rohr (14) entgegen der Strömungsrichtung bis vor die Kaskade (2) geführt ist.
  10. 10. Trennvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 und nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Kaskade (2) abgekehrten Ende des Sammelbeckens (1) eine Vorkammer (46) angeordnet ist, in der sich eine Überlauföffnung (47) mit einer dieser zugeordneten Verschlußeinrichtung (49) befindet, und daß in der Umgebung dieser Überlauföffnung (47) ein Sensor (50) für die Erfassung der dort vorhandenen Grenzfläche (51) zwischen den geschichteten Flüssigkeiten (32, 33) angeordnet ist, und daß der Verschlußeinrichtung (49) ein Stellglied (56) zugeordnet ist, das durch den Sensor (50) derart steuerbar ist, daß die Verschlußeinrichtung (49) in ihre Öffnungsstellung bringbar ist, sobald die Grenzfläche (51) bei ihrer Abwärtsbewegung das Sensorsignal ändert.
  11. 11. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung auf einem Fahrzeug die Verschlußeinrichtung (15, 49) mit einer ferngesteuerten Verriegelungseinrichtung versehen ist, die die Verschlußeinrichtung (15, 49) in ihre Schließstellung bringt, bevor das Fahrzeug in Bewegung setzbar ist.






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