CH648490A5 - Trenneinrichtung fuer ein fluessigkeitsgemisch, das auch feststoffe enthalten kann. - Google Patents

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Trenneinrichtung zur Ausscheidung einer Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsgemisch, das auch Feststoffe enthalten kann, zu schaffen, dit trotz einfachem Aufbau weitgehend an die betrieblichen Erfordernisse angepasst werden kann und die leicht zu reinigen ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung gelöst, wie sie im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 charakterisiert ist.

Bei einer solchen Einrichtung ist der Filterkörper rasch austauschbar und kann in jedem Einzelfall durch entsprechende Formgebung und Wahl der Materialdicke den Betriebsbedingungen bestens angepasst werden. Der Filtereinsatz ist leicht zu reinigen, was durch eine einfache Vorrichtung auch innerhalb der Einrichtung, ohne ihn ausbauen zu müssen, erfolgen kann. Die rasche Austausch- bzw. Reinigungsmöglichkeit der Filter setzt die notwendigen Stillstandszeiten der Einrichtung herab, die gute Anpassungsmöglichkeit erhöht ihre Standzeit. Durch ihren konstruktiv einfachen und übersichtlichen Aufbau ist sie billiger als vergleichbare Aggregate für den gleichen Zweck.

In der beigefügten Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und Einzelheiten dazu schematisch dargestellt, die nachstehend näher beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Einrichtung, wobei in der linken und rechten Hälfte je eine Variante für den einen Bauteil dargestellt ist;

Fig. 2 bis 4 verschiedene Ausführungen des Filterkörpers und des Filtereinsatzes in Draufsicht.

Nach Fig. 1 weist die Einrichtung den Betonbehälter 1 auf, der aufgestellt, aber auch ganz oder teilweise in den Erdboden versenkt sein kann. Das Zulaufrohr 2, durch welches das Flüssigkeitsgemisch eintritt, mündet in die Blechwanne 3, deren geneigter Boden 4 in eine entsprechende Vertiefung

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im Boden des Behälters 1 passt. Aus dem Innenraum 5 des Behälters 1 führt das Ablaufrohr 6 nach aussen.

In der Mitte der Blechwanne 3 ist das Zentralrohr 7 angeordnet. Es ist mit der Stützplatte 8 starr verbunden, z.B. verschweisst, über die es sich an der Wanne 3 dichtend abstützt. Die Deckplatte 9 ist entlang dem Zentralrohr 7 dichtend verschiebbar. Der Filterkörper 10 ist zwischen der Stützplatte 8 und der Deckplatte 9 eingeklemmt, von deren Um-bördelungen er an seinem Platze fixiert ist.

Unterhalb der Stützplatte 8 ist das Zentralrohr 7 mit den Eintrittsöffnungen 11 versehen, zwischen der Stützplatte 8 und der Deckplatte 9 mit den Durchtrittsöffnungen 12.

Noch höher oben weist das Zentralrohr 7 die Austrittsöffnungen 13 auf, die derart angeordnet sind, dass sie oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 14 im Behälter 1 ausmünden. In der rechten Hälfte der Fig. 1 ist der Flüssigkeitsspiegel bei Stillstand der Einrichtung dargestellt; er befindet sich ungefähr auf der Höhe des inneren Scheitelpunktes des Ablaufrohres 6.

Innerhalb des Zentralrohres 7 - und dieses ganz ausfüllend - ist der Filtereinsatz 15 vorgesehen, für den vorzugsweise ein Seil-Mop benützt wird, doch können auch deren mehrere für einen Filtereinsatz vorgesehen werden, wie weiter unten noch beschrieben wird. Der Filtereinsatz 15 ist am Deckel 16 aufgehängt und durch das Gewicht 17 gespannt. Oberhalb des Filtereinsatzes, aber noch im Zentralrohr 7, ist die Quetschvorrichtung 18 angebracht.

Zum Betrieb der Einrichtung wird das Flüssigkeitsgemisch, das aus mindestens zwei Flüssigkeiten unterschiedlichen spezifischen Gewichts besteht, durch das Zulaufrohr 2 der Blechwanne 3 zugeführt. Es ist dazu keine Pumpe nötig, denn die Praxis hat gezeigt, dass eine Zulaufhöhe von ca. 100 mm WS für eine genügende Durchsatzmenge ausreicht. Das gesamte zugeführte Gemisch fliesst aus der Blechwanne 3 von unten und durch die Eintrittsöffnungen 11 in das Zentralrohr 7 und muss somit zumindest einen Teil des Filtereinsatzes 15 axial zum Zentralrohr durchströmen. Damit das Gemisch nicht zu rasch wieder das Zentralrohr und somit auch den Filtereinsatz verlassen kann, beginnen die Durchtrittsöffnungen 12 erst ein Stück oberhalb der Stützplatte 8.

Der Filtereinsatz 15 besteht aus einem Wirkstoff, der zur auszuscheidenden leichteren, Flüssigkeit eine grössere Benet-zungsfahigkeit als zur schwereren Flüssigkeit aufweist. Geht es darum, aus einem Wasser - Kohlenwasserstoffe - Gemisch die Kohlenwasserstoffe auszuscheiden, so haben sich Polypropylen und Polytetrafluoräthylen (Teflon) als Filtereinsatz bestens bewährt.

Im Filtereinsatz 15 scheiden sich grössere Tropfen sowie Anhäufungen der leichteren Flüssigkeit ab. Diese Abschei-dungen wandern im Filtereinsatz oder, wenn sie sich ablösen, entlang der Wand des Zentralrohres 7 nach oben und treten durch die Austrittsöffnungen 13 aus.

Das verbleibende, bereits weitgehend gereinigte Flüssigkeitsgemisch fliesst aus dem Zentralrohr 7 durch die Durch-trittsöffnungen 12 zur Innenseite des Filterkörpers 10. Bei dessen Durchströmung erfolgt eine weitere Abtrennung noch vorhandener leichterer Flüssigkeit, während die schwerere Flüssigkeit in den freien Raum 5 des Behälters 1 austritt und unter Kommunikationswirkung durch das Ablaufrohr 6 abfliesst, z. B. in einen Sammelbehälter oder in eine Kanalisationsanlage.

Der das Zentralrohr 7 umgebende Filterkörper 10 ist aus einer Matte gebildet und besteht ebenfalls aus einem Wirkstoff, welcher zur auszuscheidenden, leichteren Flüssigkeit eine grössere Benetzungsfähigkeit als zur schwereren Flüssigkeit besitzt. Es kann jeweils der gleiche Wirkstoff wie für den Filtereinsatz 15 verwendet werden. Beim Anströmen des Filterkörpers 10 mit dem aus dem Zentralrohr 7 austretenden, verbliebenen Flüssigkeitsgemisch lagern sich noch mitgeführte kleine Tröpfchen der leichteren Flüssigkeit sowie in der schwereren Flüssigkeit fein dispergierte leichtere Flüssigkeit vor allem an der inneren Wandung, aber auch innerhalb des Wirkstoffes ab, während die nun gereinigte, schwerere Flüssigkeit, wie schon erwähnt, durch die Filtermatte hindurchtritt. Durch Koalision bilden sich immer grösser werdende Tropfen der leichteren Flüssigkeit, die, sobald ihre Auftriebskraft gross genug ist, sich ablösen oder im Wirkstoff nach oben wandern. Sie werden von der Deckplatte 9 aufgefangen, gelangen bei einer Ausführung gemäss der rechten Hälfte der Fig. 1 durch die obersten Durchtrittsöffnungen 12 wieder in den Filtereinsatz 15 und von da, zusammen mit den im Filtereinsatz abgeschiedenen Gemischanteilen, durch die Austrittsöffnungen 13 nach aussen. Die an der Oberfläche des Behälterinhalts sich bildende schwimmende Schicht ausgeschiedener Flüssigkeit wird von Zeit zu Zeit abgeschöpft.

Die Austrittsgeschwindigkeit der gereinigten Flüssigkeit aus dem Filterkörper 10 und ihre Strömungsgeschwindigkeit im Behälter 1 ist nur gering. Die Oberfläche mit der darauf schwimmenden abgeschiedenen Flüssigkeit ist daher frei von Durchwirbelungen, wozu auch die tiefliegende Eintrittsöffnung des Ablaufrohres 6 beiträgt. Eine neuerliche Vermischung der beiden Flüssigkeiten findet somit nicht mehr statt. Für den Fall jedoch, dass trotzdem ein Auffangen der abgeschiedenen Flüssigkeit schon innerhalb der Einrichtung erwünscht ist, hat sich eine einfache konstruktive Massnahme bewährt, die in der linken Hälfte der Fig. 1 dargestellt ist.

Die Deckplatte 9 ist mit einer hochgezogenen Seitenwand versehen, wodurch sie zum Flüssigkeitssammler 19 wird. Ferner ist sie von den Durchströmöffnungen 20 durchbrochen. Zu Beginn des Betriebes füllt sich der Flüssigkeitssammler 19 entweder mit dem aus dem Filtereinsatz 15 austretenden, vorgereinigten Flüssigkeitsgemisch oder mit der schwereren Flüssigkeit, die bereits den Filterkörper 10 durchströmt hat, je nachdem, ob die Durchströmöffnungen 20 mit dem Räume innerhalb oder ausserhalb des Filterkörpers 10 in Verbindung stehen, was jedoch auf die Wirkungsweise ohne Einfluss ist. Die in der vorbeschriebenen Weise abgeschiedene leichtere Flüssigkeit strömt nun entweder direkt durch die Öffnungen 20 oder durch die Austrittsöffnungen 13 in den Flüssigkeitssammler 19, wo sie, schwimmend auf der darin enthaltenen Flüssigkeit, das Polster 21 bildet. Je dicker dieses Polster wird, desto mehr der anderen, im Flüssigkeitssammler vorhandenen Flüssigkeit drückt es durch sein zunehmendes Gewicht durch die Öffnungen 20 nach unten heraus. Wird die leichtere Flüssigkeit abgeschöpft, so strömt die andere Flüssigkeit nach und füllt den Flüssigkeitssammler wieder auf.

Bei der Demontage wird zuerst die leichtere Flüssigkeit weitgehend entfernt und dann zur Gewichtsverringerung der Flüssigkeitssammler angehoben, damit die andere Flüssigkeit teilweise ablaufen kann, doch nicht so weit, dass das noch verbliebene Polster der leichteren Flüssigkeit auch nach unten ausfliessen könnte. Dann werden die Durchströmöffnungen 20 mit Stopfen oder mit Rohren, die von oben in die Öffnungen 20 eingeschraubt werden und so einen Ausfluss verhindern, verschlossen. Die Montage erfolgt sinngemäss in der umgekehrten Reihenfolge.

Diese Ausführung hat ausserdem den Vorteil, dass die Wandung des Behälters 1 nicht mit der ausgeschiedenen Flüssigkeit in Berührung kommt, ein sonst gegebenenfalls notwendiger, besonderer Oberflächenschutz der Wandung ist daher nicht notwendig.

Verschiedene Ausführungsformen des Filterkörpers 10 sind in den Fig. 2 bis 4 dargestellt. Er ist jeweils durch eine Filtermatte aus einem Wirkstoff mit den schon genannten

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Eigenschaften gebildet. Gemäss Fig. 2 ist er sternförmig, was zu einer grossen Durchtrittsfläche und somit zu einer kleinen Durchströmgeschwindigkeit des zu filternden Flüssigkeitsgemisches führt. Nach Fig. 3 ist die Filtermatte als einfache Spirale den Umfang entlang geführt. Durch entsprechende Wahl der Windungsanzahl kann ein beinahe beliebiger Reinheitsgrad der hindurchtretenden Flüssigkeit erreicht werden. Die Fig. 4 zeigt eine andere Spiralenform; durch Verteilung über den ganzen zur Verfügung stehenden Querschnitt wird auch hier eine grössere Durchtrittsfläche erzielt. Selbstverständlich kann bei allen drei Ausführungen auch die Mattendicke variiert werden, wodurch der Ausscheidungsgrad, allerdings auch der Durchflusswiderstand beeinflusst werden.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist das Zentralrohr 7 vom Filtereinsatz 15, der z.B. ein einzelner Seil-Mop sein kann, ganz ausgefüllt. Nach Fig. 3 sind als Filtereinsatz mehrere Seil-Mops 22 parallel zueinander im Zentralrohr 7 angeordnet. In Fig. 4 ist ein Filtereinsatz gezeigt, wie er vor allem in grossen Geräten zur Anwendung kommt. Es sind auch hier mehrere Seil-Mops 22 parallel zueinander vorgesehen, doch sind sie ringförmig entlang der Wandung des Zentralrohres 7 angeordnet und lassen den Raum 23 in der Mitte frei. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass nicht das ganze Flüssigkeitsgemisch durch den untersten Teil des Filtereinsatzes strömen muss und diesen Teil durch die Ablagerungen verhältnismässig rasch verlegen könnte, sondern das Gemisch kann im zentralen freien Raum 23 innerhalb der Seil-Mops hochsteigen und sich von hier aus über die ganze Höhe des Filterkörpers 10 verteilen. Verständlicherweise muss der obere Teil des freien Raumes 23 durch weiteres Filtermaterial ausgefüllt sein, damit nicht unfiltriertes Flüssigkeitsgemisch bis zu den Austrittsöffnungen 13 gelangen kann.

Ein Austausch des Filterkörpers 10 zwecks Anpassung an die betreffenden Betriebsbedingungen ist einfach durchführbar. Der Deckel 16 wird entfernt, die Deckplatte 9 oder, bei einer anderen Ausführung, der ganze Flüssigkeitssammler 19 werden abgezogen und der Filterkörper kann herausgenommen werden. Er ist so steif, dass er nicht nur selbsttragend, sondern auch einem grösseren Anpressdruck der Deckplatte 9 standhält. Auf diese Weise ist eine Anpassung der Einrichtung an wechselnde Betriebsbedingungen leicht und rasch möglich.

Sind in dem zu behandelnden Flüssigkeitsgemisch auch Feststoffe enthalten, so werden die gröberen Anteile bereits vor dem Zulauf zur Einrichtung in einem Sand- oder in einem Schlammfang abgetrennt. Die von der Strömung noch mitgeführten oder im Flüssigkeitsgemisch schwebenden, fein verteilten Feststoffe gelangen in den Filtereinsatz 15 und werden dort zusammen mit dem auszuscheidenden Gemischanteil festgehalten. Diese schlammartigen Rückstände sind zu schwer, um nach oben zu wandern, sie bleiben im Einsatz haften. Dieser muss daher in Zeitabständen, z. B. alle Monate, gereinigt werden. Dies kann durch Ausbau des Filtereinsatzes ausserhalb des Behälters 1 geschehen, doch ist es betrieblich einfacher und rationeller, die Reinigung innerhalb desselben vorzunehmen.

Für diesen Zweck ist die Quetschvorrichtung 18 vorgesehen. Sie kann beispielsweise aus einer Engstelle, einem kreuzgeschlitzten Abstreifer oder aus zwei Presswalzen bestehen. Wird der Filtereinsatz hindurchgezogen, so werden die angesammelten Rückstände ausgequetscht, fliessen nach unten ab, wie durch den Pfeil 24 angedeutet ist, und sammeln sich am Boden 4 der Blechwanne 3, von wo sie gelegentlich entfernt werden. Das Gewicht 17 zieht den Filtereinsatz wieder nach unten in seine Betriebslage.

Die Quetschvorrichtung kann auch so ausgebildet sein, dass sie beweglich und von aussen betätigbar ist. Der Filtereinsatz bleibt dann an Ort und Stelle und die Vorrichtung wird pressend über ihn geführt. Die Wirkung ist die gleiche wie vorher. In beiden Fällen soll jedoch die Quetschvorrichtung leicht demontierbar sein, um bei Bedarf den Filtereinsatz rasch auswechseln zu können.

Besteht der Filtereinsatz aus ringförmig angeordneten Seil-Mops 22 gemäss Fig. 4, so genügt bereits ein Schütteln des Einsatzes, um eine weitgehende Reinigung desselben zu erreichen.

Zur Reinigung des Filtereinsatzes kann auch eine Spülvorrichtung verwendet werden, deren Spülwirkung durch Beimischung von Detergentien oder anderen Additiven zur Spülflüssigkeit noch erhöht wird. Die Spülvorrichtung kann auch mit der Quetschvorrichtung 18 kombiniert sein, was einen besonders hohen Reinigungsgrad ergibt. - Selbstverständlich können alle genannten Reinigungsvorrichtungen auch ausserhalb des Behälters 1 angeordnet sein.

Die beschriebene Einrichtung wird üblicherweise zylindrisch gestaltet sein, doch kann sie auch andere Formen aufweisen, wenn dies aus den Erfordernissen heraus zweckmässig ist. Sie kann praktisch für alle Flüssigkeitsgemische verwendet werden, wenn sich ein brauchbares Filtermaterial mit den notwendigen Eigenschaften dafür finden lässt. Ferner ist sie auch zur Ausscheidung eines schwereren Gemischanteils verwendbar (z. B. von Kohlenwasserstoffen, die schwerer als Wasser sind), doch ist dann eine zweckentsprechende Anpassung der in Fig. 1 dargestellten Ausführung notwendig.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

648490 PATENTANSPRÜCHE

1. Trenneinrichtung zur Ausscheidung einer Flüssigkeit aus einem aus mindestens zwei Flüssigkeiten unterschiedlichen spezifischen Gewichts bestehenden, gegebenenfalls auch Feststoffe enthaltenden Flüssigkeitsgemisch, insbesondere aus einem Wasser - Kohlenwasserstoffe - Gemisch, ein Filtermaterial enthaltend, das zur auszuscheidenden, leichteren Flüssigkeit eine grössere Benetzungsfähigkeit als zur restlichen Flüssigkeit aufweist, gekennzeichnet durch ein vom Gemisch vorwiegend axial durchströmtes Zentralrohr (7), welches einen Filtereinsatz (15) enthält, an welchem sich im Gemisch vorhandene Feststoffe sowie grössere Tropfen und Anhäufungen der auszuscheidenden Flüssigkeit aus dem durchströmenden Gemisch anlagern, durch einen das Zentralrohr umgebenden, auswechselbaren Filterkörper (10), durch welchen das verbliebene Gemisch hindurchtritt, wobei noch mitgeführte Tröpfchen der auszuscheidenden Flüssigkeit und in der restlichen Flüssigkeit dispergiert enthaltene auszuscheidende Flüssigkeit sich abscheiden, während die restliche Flüssigkeit nach dem Durchtritt durch den Filterkörper (10) abströmt, und durch Mittel zur Reinigung des Filtereinsatzes (15).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtereinsatz (15) im Zentralrohr (7) aus mindestens einem Seil-Mop (22) besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 2 mit mehreren Seil-Mops als Filtereinsatz, dadurch gekennzeichnet, dass die Seil-Mops (22) im Zentralrohr (7) ringförmig und parallel zueinander angeordnet sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtereinsatz (15) durch ein Gewicht (17) gespannt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkörper (10) sternförmig um das Zentralrohr (7) angeordnet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkörper (10) spiralförmig um das Zentralrohr (7) angeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtereinsatz (15) und der Filterkörper (10) aus dem gleichen Material bestehen.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Filtermaterialien aus Polypropylen oder aus Polytetrafluoräthylen besteht.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zur Reinigung des Filtereinsatzes (15) innerhalb der Einrichtung.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine im Zentralrohr (7) angeordnete, relativ zum Filtereinsatz (15) verschiebbare Quetschvorrichtung (18).

11. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine im Zentralrohr (7) angeordnete Spülvorrichtung.

12. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Deckplatte (9) zur Abdeckung des Filterkörpers (10), die als Flüssigkeitssammler (19) ausgebildet ist.

Die Verschmutzung von Wasser durch Kohlenwasserstoffe wie Lösungsmittel, Mineralöle oder Treibstoffe tritt verhältnismässig häufig auf. Diese Gefahr ist z. B. bei Garagen, Öllagern, Umschlag- und Flugplätzen besonders gross, von denen Kraft- oder Brennstoff nicht nur in das Grundwasser,sondern auch in vorbeifliessende Gewässer gelangen kann. Ähnliche Probleme treten in der chemischen Industrie auf, wo naturgemäss auch andere Stoffe vorkommen und die Abscheidung einzelner Komponenten aus einem Flüssigkeitsgemisch erwünscht oder erforderlich ist. Es sind dafür verschiedenartige Filter bekannt.

Diese Abscheidung wird noch um einen Grad schwieriger, wenn auch Feststoffe im Flüssigkeitsgemisch enthalten sind, weil dadurch die flüssigkeitsdurchlässigen Poren im Filtermaterial rasch verlegt werden. Die Behandlung eines solchen verunreinigten Gemisches wird daher meistens in zwei Geräten bzw. Stufen vorgenommen: erst Reinigung des Gemisches von den Feststoffen, dann Abscheidung der einen Gemischkomponente.

Es ist auch eine Trenneinrichtung für Feststoffe enthaltende Flüssigkeitsgemische bekannt (Schweiz. Patent Nr. 475 169), in welcher die gröberen Feststoffe absinken können und gesammelt werden, während die im Flüssigkeitsgemisch schwebenden Feststoffe zusammen mit den kleinen Tröpfchen des leichteren, abzuscheidenden Gemischanteils sich in einem Koagulationseinsatz ablagern, welcher einen Wirkstoff mit grosser Oberfläche enthält, der zum leichteren Gemischanteil eine grössere Affinität als zum schwereren Gemischanteil aufweist. Falls eine noch grössere Reinheit des verbleibenden Gemischanteils notwendig ist, wird ein weiteres Filter nachgeschaltet, um auch den fein dispergier-ten, leichteren Gemischanteil abzuscheiden.

Diese Einrichtung erfüllt ihre Aufgabe, doch ist eine individuelle Anpassung an den jeweiligen Betriebsfall nur in engen Grenzen möglich. Durch die konstruktive, etwas aufwendige und entsprechend teure Gestaltung der Einrichtung ist der Strömungsquerschnitt des Koagulationseinsatzes und des Filters und damit die Strömungsgeschwindigkeit durch diese beiden Bauteile festgelegt und es ist nicht einfach, den grobkörnigen Wirkstoff des Einsatzes zu reinigen, was ausserdem eine längere Stillstandszeit verursacht.