DE1102949B - Filtrier- und Entwaesserungsgeraet fuer fluessige Kohlenwasserstoffe - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es sind Filtrier- und Entwässerungsgeräte für flüssige Kohlenwasserstoffe bekannt, die aus Koaleszer und Separator bestehen. Die bekannten Geräte dieser Art sind in der Regel langgestreckte, für waagerechten Einbau bestimmte Gefäße, mit einem einzigen großen und rotationssymmetrischen Filterkörper. Infolge ihrer großen Ausdehnung in einer Richtung sind sie sehr sperrig und unhandlich. Ein weiterer Nachteil dieser Geräte ist darin zu sehen, daß Zu- und Abfluß in der Nähe ihrer Enden oder zumindest auf ihrer Länge verteilt angeordnet sind, so daß die Leitungsführung ebenfalls viel Platz beansprucht. Die Verwendung eines großen Filterkörpers ist häufig unwirtschaftlich, denn wenn sich nur ein Teil des Körpers mit Verunreinigungen zusetzt, was die Regel ist, muß der ganze Filterkörper ausgewechselt werden. Überdies sind die Filterkörper recht kompliziert aufgebaut, weil sie alle Filtervorgänge gleichzeitig ausführen müssen.

Die Erfindung lehrt, wie diesen Nachteilen abgehol fen werden kann.

Das Filtrier- und Entwässerungsgerät nach der Erfindung für flüssige Kohlenwasserstoffe, bestehend aus Koaleszer und Separator, zeichnet sich dadurch aus, daß das im wesentlichen senkrechte, von unten nach oben durchflossene zylindrische Gehäuse durch Zwischenboden in übereinanderliegende Kammern unterteilt ist, die durch mehrere um ein zentrales, durchgehendes Auslaßrohr angeordnete Durchbrechungen miteinander in Verbindung stehen, an die auswechselbare Koaleszer- und Separatorkerzen angeschlossen sind, durch die das Filtergut von außen nach innen bzw. umgekehrt fließen muß, und daß ein Zulauf für das Filtergut sowie getrennte Abläufe für Wasser und Kohlenwasserstoffe, Prallbleche und ein Entlüftungsventil sowie an sich bekannte Steuerorgane vorgesehen sind.

Ein Filtrier- und Entwässerungsgerät mit vorstehend beschriebenem Aufbau ist gedrungen, beansprucht eine kleine Grundfläche und ist nicht an die waagerechte Montage gebunden. Es bedarf insbesondere keiner langgestreckten Strömungsbahn. Der Ein- und Auslaß können unmittelbar nebeneinander angeordnet werden, wodurch die Leitungsführung vereinfacht wird. Das Gerät ist vor allem für den Einbau in Fahrzeugen vorteilhaft. Unter weiteren Vorteilen ergibt sich noch der, daß einzelne unbrauchbar gewordene Filterkerzen leicht ausgewechselt werden können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen erfährt das Gerät nach der Erfindung dadurch, daß die Durchbrechungen der Zwischenboden Rohrstücke enthalten, an die ein- oder beidseitig Filter- oder Koaleszerelemente angeschlossen sind. Bei Ausführung des Gerätes mit drei Kammern enthält die unterste, schmutzFiltrier- und Entwässerungsgerät
für flüssige Kohlenwasserstoffe

Anmelder:

PurOlator Products, Inc.,
Rahway, N. J. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Rathmann, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Neue Mainzer Str. 40-42

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 12. November 1954

Julius Paul Kovacs, Westfield, N. J. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

fangende Filterkerze und die mittlere den Wasserablauf. Die Koaleszerkerzen bestehen zweckmäßig aus Filterwerkstoff und einer damit unmittelbar verbundenen Koaleszerschicht, die eine homogene Mischung unterschiedlicher Fasern (Faserdurchmesser von 0,5 bis 1,5 μ, Faserlänge von 0,5 bis 3 mm, Schichtstärke von 0,05 bis 2 mm) enthalten.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Achsenschnitt durch die neue Filtriereinrichtung,

Fig. 2 ein Schaubild einer Koaleszerkerze,

Fig. 3 einen Teilschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2 und

Fig. 4 einen Achsenschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Filtereinrichtung.

Das Filter- oder Entwässerungsgerät 11 nach der Fig. 1 besteht aus einem das Gehäuse bildenden Zylindermantel 12_, der unter einem Deckel 15 eine Trennplatte 14 trägt. Im unteren Teil des Gehäuses ist eine zweite Trennplatte 19 vorgesehen. Es ist also in drei Kammern unterteilt, von denen die obere Kammer 20 von der Trennplatte 14 und dem Deckel 15 begrenzt ist, die Mittelkammer 21 zwischen den beiden Platten 14_J 19 liegt und die untere Kammer 22 von der Platte 19 und dem Boden 23 des Gehäuses 12 begrenzt wird.

Der Boden 23 hat einen Einlaßstutzen 24. Der Mantel 12 ist von einem Mittelrohr 25 durchsetzt, das in ein Loch des Bodens 23 eingeschweißt oder sonstwie befestigt ist, die Kammern 22., 21 durchläuft und in

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einem Loch 26 der Platte 14 mündet. Das Rohr 25 ist schicht sind dabei so stark, daß sie die Mittelschicht

ebenfalls mit den beiden Platten 14, 19 verschweißt wirksam stützen und aussteifen, da die Mischungen in

und geht unterhalb des Bodens 23 in einen Auslaß- gewissen Flüssigkeiten zum Auseinanderfallen neigen

krümmer 27 über. oder bei starkem Durchfluß aufgeteilt werden.

Über der Mündung des Einlaßstutzens 24 sitzt am 5 An der oberen Trennplatte sind wieder Filterkerze η

Mittelrohr 25 ein Prallblech 28. An der Unterseite der 51 befestigt, die auch je aus Filtermantel und Innen-

Platte 19 sind eine Reihe Filterkerzen 29 mittels rohr bestehen. Die Filterkerze 51 ist mittels einer

Kragen 30 abnehmbar befestigt. In dem Beispiel sind Feder zwischen der Platte 14 und einer Zwischenplatte

nur zwei dieser Kurven wiedergegeben. 55 gehalten, die von Stehbolzen der Platte 14 getragen

Die Kerzen 29 bestehen aus an sich bekannten Zick- io und mit Löchern 55 a \'ersehen ist. Das Filterinnenrohr

zack-Zellulosefilterkörpern, die mit Harz imprägniert steht mit einer Bohrung der Platte 14 in Verbindung

,sind. Sie haben einen äußeren Filtermantel 31 und ein und vermittelt somit den Durchgang zu der oberen

inneres Lochrohr 32, das einen Durchlaß 33 der Platte Abteilung 20. Der Filtermantel entspricht dem Mantel

19 durchsetzt. Die Durchlässe 33 stehen mit der Mün- 31, ist jedoch mit einem Silikonüberzug versehen, so

dung 34 von Rohren 35 in Verbindung, die die Filter- 15 daß er Wasser zurückhält.

kerzen 36 einer zweiten Reinigungsstufe tragen. Auch Von der Zwischenplatte 19 geht ein durch sie hin-

diese Kerzen bestehen aus einem Filtermantel und durchgeführtes Ablaßrohr 59 aus, dessen obere Mün-

einem Mittelrohr. Sie sind durch zwischen ihrer oberen dung durch ein Prallblech 61 abgedeckt ist und das an

Stirnfläche und einer Zwischenplatte 40 angeordnete einen Ablaß 62 unter dem Boden 23 angeschlossen ist,

Federn 39 gehalten. Die Zwischenplatte 40 ist von 20 der ein Ventil 63 aufweist.

Stehbolzen der Trennplatte 19 getragen und mit Auch in den Auslaßkrümmer 27 ist ein gesteuertes

Löchern 43 versehen. Sie liegt zentrisch um das Ventil 64 eingeschaltet, das selbsttätig den Auslaß

Mittelrohr 25, ist aber an diesem nicht befestigt. regelt. Die beiden Ventile 63, 64 sind durch Schläuche

Die Zahl der Filter- oder Separator- und Koaleszer- an ein Steuerorgan 65 angeschlossen,
kerzen richtet sich natürlich, unabhängig von dieser 25 Nahe dem oberen Ende der Kammer 21 ist von ihr Darstellung, nach der Durchsatzmenge und der Art ein Rohr 68 abgezweigt, während von ihrem unteren der zu behandelnden Emulsion. Die Ausbildung dieser Ende ein Rohr 70 ausgeht. Die beiden Rohre 68, 70 Filterkörper 36 ergibt sich im einzelnen aus den Fig. 2 führen zu den beiden Seiten einer von dem Steuerglied und 3. Jeder Körper besteht aus einem dreischichtigen 65 aufgenommenen Membran 65. Das Steuerglied 65 Filterstoff, der in Zickzackform od. dgl. Windungen 30 liegt dabei etwa in der Höhe des nur waagerecht vergelegt ist. Die Innen- und die Außenschicht 47 bzw. 49 laufenden Rohres 70.

bestehen in üblicher Weise aus mit Harz imprägnier- Der Deckel 15 trägt noch ein Entlüftungsventil 73. tem Zellulosematerial, wie es für den Filtermantel 29 Zum Auswechseln der Filterkerzen wird der Deckel verwendet ist. Sie haben die Doppelaufgabe, Schmutz- 15 abgenommen. Es kann dann die Platte 14 mit der teilchen zurückzuhalten und die Mittelschicht 48 zu 35 von ihr getragenen Zwischenplatte 55 und den Filterstützen. Die drei Schichten 47 bis 49 sind zur Schaf- kerzen 51 herausgehoben werden. Dann läßt sich die fung einer größtmöglichen Oberfläche gefaltet um ein Zwischenplatte 55 von dem Stehbolzen 56 lösen und Mittelrohr50 gelegt, von einem Rohr46 eingeschlossen mit den Federn abnehmen, so daß die Filterkerzen 51 und an den Stirnflächen durch Scheiben 44, 45 abge- durch neue Kerzen ersetzt werden können,
deckt. 40 Nach Abnahme der Zwischenplatte 14 können auch

Die den Zusammenfluß bewirkende Mittelschicht 48 die Muttern der Stehbolzen 41 gelöst werden, um die besteht aus einem Blatt, das aus verschiedenen Faser- Zwischenplatte 43 mit den Federn 39 zum Auswechseln mischungen zusammengesetzt ist. Versuche haben er- der Filterkerzen 36 abziehen zu können, worauf auch geben, daß dabei Faserstärken von V2 bis 1 ¹It μ im die Filterkerzen 29 der ersten Stufe ausgewechselt Durchmesser und V2 bis 3 mm Länge bei einer Schicht- 45 werden können. Dabei werden nur die eigentlichen stärke von 0,5 bis 20 mm zu den besten Ergebnissen Filterkerzen 29 bzw. 36 von den Kragen 30 bzw. den führen. Es können dabei Mischungen aus Zellulose- Zwischenrohren 35 abgenommen,
fasern (Holz, Baumwolle oder Viskose), Glas, Asbest, Die Abwandlung nach der Fig. 4 entspricht im Polyamidfasern, Polyesterfasern oder anderen Kunst- wesentlichen derjenigen nach der Fig. 1. Die Innenfasern, beispielsweise aus Polyäthylen oder Vinylen, 5° einrichtung enthält jedoch nur zwei Filterstufen. Die verwendet werden. Diese Fasern können dabei in den erste Stufe besteht aus den Filterkerzen 36, die zwiverschiedensten Zusammenstellungen in bekannter sehen einer Lochplatte 121 und der Trennwand 109 Weise zu Blättern oder Bahnen zusammengefügt sein. angeordnet sind. Die Lochplatte 121 ist von Stehbolzen

Als Beispiele von Mischungen werden genannt: ^{der T}f ™^{wand 1}^⁰⁹ gftoagai und mit einem Loch-

55 mantel 123 versehen, der jedoch nicht bis zur Irenn-

1. Asbestfasern 20% _wand 109 reicht. Der Mantel 123 umgibt die Filter-Zellulosefasern 80°/» kerzen 36, die mit der unteren Kammer 112 durch

2. Glasfasern 50 % - - ~ " öffnungen 124 in der Trennwand 109 in Verbindung

Baumwollfasern 25% stehen. Die Öffnungen nehmen auf Rohren 120 die

Holzfasern 25 % &° Mittelrohre der Filterkerzen 36 auf, die dabei durch

3. Glasfasern 25% Federn 125 gehalten sind.

Asbestfasern 25 % Zum Trennen von Wasser aus einer Wasser-Brenn-

Zellulosefasern 50% stoff-Emulsion wird die Flüssigkeit durch den Einlaß

4. Polyamidfasern 50% ²⁴ (^Fi^ ^X) ^{der unteren} Kammer 22 zugeführt und

Zellulosefasern 50% ⁵^ ^tr^t ^{mer au}^ die Prallplatte 28, die die Flüssigkeit

allseits ablenkt und eine Wirbelung verhindert. Die

Mit diesen und anderen Mischungen verschiedener Flüssigkeit tritt durch die Packungen 31 in die Filter-Fasern wird ein weitaus besserer Zusammenfluß der elemente 29 ein und verläßt diese durch die gelochten Wasserteilchen erreicht als mit Schichten, die nur aus Mittelrohre 32. Größere Verunreinigungen werden einer Faserart bestehen. Die Außen- und die Innen- 70 durch die Filterpackungen 31 zurückgehalten. Die

Flüssigkeit gelangt dann durch die Teile 33, 34 in die Filterkerzen 36 und tritt durch die Filterkerzen in die Kammer 21. Beim Durchgang durch die drei Schichten 47, 48, 49 der Packung der Kerzen 36 beginnt die Absonderung des Wassers.

Die Schicht 47 (Fig. 3) hält diejenigen Verunreinigungen fest, die durch die Filterelemente 29 hindurchgegangen sind.

Bei der Berührung der Flüssigkeit mit der Mittelschicht 48 werden die feinen Wasserteilchen zum Zusammenfluß zu größeren Wassertropfen gebracht. Diese Wassertropfen treten dann zusammen mit dem Brennstoff durch die Schicht 48 und die Außenschicht 49, wobei die Wassertropfen sich von der restlichen Flüssigkeit absondern. Die Außenschicht 49 dient in erster Linie zum Stützen der Mittelschicht 48, hält aber ebenfalls noch vorhandene Verunreinigungen zurück. Mit dem Anstieg der Flüssigkeit in der Kammer 21 sinken die schwereren Wassertropfen nach unten, während der leichtere Flüssigkeitsanteil oben schwimmt und durch die Löcher 43 der Platte 40 sowie die Löcher 55 α der Platte 55 zu den Filterkerzen 51 der dritten Stufe ansteigt. Wenn auch in der zweiten Filterstufe der Großteil des Wassergehaltes in dem unteren Bereich der Abteilung angesammelt ist, so können noch kleinere Mengen von Wasserteilchen in dem Brennstoff zurückgeblieben sein. Beim Durchgang der Flüssigkeit durch die Packungen der Filterkerzen 51 werden diese Wasserteilchen durch die Silikonimprägnierung zurückgehalten und sinken in der Flüssigkeit nach unten, wo sie sich mit dem im unteren Teil der Kammer 21 versammelten Wasser vereinigen. Die vom Wasser befreite Flüssigkeit steigt in die obere Kammer 20 und gelangt in das Mittelrohr 25 und damit in den Ablaß 27.

Das am Boden der mittleren Kammer 21 angesammelte Wasser gelangt in das Rohr 59, wobei das Prallblech 61 das Entstehen eines Soges verhindert, durch den möglicherweise der andere Flüssigkeitsbestandteil ebenfalls in das Rohr 59 gezogen werden könnte. Das Wasser fließt dann über das Auslaßrohr 62 und das Ventil 63 ab.

Bei normalem Arbeiten der Einrichtung ist das Ventil 63 zunächst durch das Steuerglied 65 geschlossen gehalten, da die in den Leitungen 68, 70 stehenden Flüssigkeiten die Membran 72 in der Grundstellung halten. Sobald sich jedoch am Boden der Kammer 21 Wasser ansammelt, belastet dieses durch die Leitung 70 die Membran 72 von unten und biegt diese nach oben aus, wodurch das Ventil 63 über den einen Schlauch geöffnet wird und den Wasserabfluß freigibt. Mit weiterem Anstieg des Wassers in der Kammer 21 wird die Membran 72 weiter ausgebogen, so daß der Flüssigkeitsauslaß 64 über den anderen Schlauch geschlossen wird, bis der Wasserspiegel wieder auf eine normale Höhe abgesunken ist. Die Ausbildung der Ventile 63, 64 bildet nicht Gegenstand der Erfindung. Sie ist daher auch nicht näher erläutert. Es handelt sich um durch Federn in der Schließlage gehaltene Ventile, die von dem Steuerglied 65 entgegen der Schließwirkung der Federn geöffnet werden.

Die Abwandlung nach der Fig. 4 wird vorteilhaft dann verwendet, wenn das Problem der Absonderung von Verunreinigungen keine Rolle spielt. Die Emulsion gelangt durch den Einlaß in die untere Kammer und wird durch die Prallplatte abgelenkt. Sie tritt dann in die Rohre 120 und gelangt von diesen in die Filterkerzen 36, in denen die Trennung in der gleichen AVeise wie in den Filterelementen der zweiten Stufe nach der Fig. 1 erfolgt. Die etwa vorhandenen Verunreinigungen werden in der Hauptsache von der Innenschicht 47 zurückgehalten, während der Rest hiervon in den Schichten 48 und 49 hängenbleibt. Die Mittelschicht 48 bewirkt auch hier den Zusammenfluß der Wasserteilchen, bevor die Flüssigkeit in die Abteilung gelangt. Der Mantel 123 hat die Aufgabe, die Flüssigkeit nach dem Zusammenfluß der Wasserteilchen nach unten abzuleiten, so daß sich das Wasser leichter am Boden der Abteilung 111 ansammelt. Der leichtere Flüssigkeitsanteil steigt nach oben und gelangt durch die Filterelemente 126, von denen die restlichen Wasserteilchen zurückgehalten werden. Die von dem Wasser befreite Flüssigkeit gelangt in die obere Abteilung 110 und von dort durch das Rohr 115 in den Auslaß.

Die Einrichtung ist einfach im Aufbau und trennt sicher verschiedenartige Flüssigkeiten voneinander, insbesondere wenn diese in einer Emulsion vorliegen. Dies wird in erster Linie durch die Verwendung einer Filterschicht erreicht, die die schwereren Flüssigkeitsteilchen zum Zusammenfluß zu größeren Tropfen bringt, die sich dann in dem leichteren Flüssigkeitsbestandteil absetzen und leicht abgezogen werden können. Etwa noch zurückgebliebene Teilchen der schwereren Flüssigkeit werden von der anderen Flüssigkeit durch einen in der Einrichtung dem Zusammenflußfilter nachgeschalteten hydrophoben Trennkörper zurückgehalten und abgesondert.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Filtrier- und Entwässerungsgerät für flüssige Kohlenwasserstoffe, bestehend aus Koaleszer und Separator, dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen senkrechte, von unten nach oben durchflossene zylindrische Gehäuse durch Zwischenboden in übereinanderliegende Kammern unterteilt ist, die durch mehrere um ein zentrales, durchgehendes Auslaßrohr angeordnete Durchbrechungen miteinander in Verbindung stehen, an die auswechselbare Koaleszer- und Separatorkerzen angeschlossen sind, durch die das Filtergut von außen nach innen bzw. umgekehrt fließen muß, und daß ein Zulauf für das Filtergut sowie getrennte Abläufe für Wasser und Kohlenwasserstoffe, Prallbleche und ein Entlüftungsventil sowie an sich bekannte Steuerorgane vorgesehen sind.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen der Zwischenboden Rohrstücke enthalten, an die ein- oder beidseitig Filter- oder Koaleszerelemente angeschlossen sind.

3. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2 mit drei Kammern, dadurch gekennzeichnet, daß die unterste schmutzfangende Filterkerzen und die mittlere den Wasserablauf enthält.

4. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koaleszerkerzen aus Filterwerkstoff und einer damit unmittelbar verbundenen Koaleszerschicht bestehen, die eine homogene Mischung unterschiedlicher Fasern (Faserdurchmesser von 0,5 bis 1,5 μ, Faserlänge von 0,5 bis 3 mm, Schichtstärke von 0,05 bis 2 mm) enthalten.

5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht aus einem Blatt harzgetränkten Filterpapiers besteht, daß die Koaleszerschicht zwischen Filterschichten liegt und daß diese Schichten als Ringzylinder mit axial gerichteten Faltkanten ausgebildet sind.

6. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zentralen Auslaßrohr (25, 115) Tragplatten (40, 55) befestigt sind, die durch von den Zwischenböden abstehende Stützbolzen (41, 56) gehalten werden und die die freien Enden der an den Zwischenböden oder den Verbindungsrohren befestigten Kerzen halten.

7. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zentralen Auslaßrohr (25, 115) in der unteren Einlaßkammer eine Prall- oder Ablenkplatte (28, 118) über der Einlaßöffnung (24,114) befestigt ist.

8. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Koaleszerkerzen innerhalb des Gehäuses von einem Zylindermantel umschlossen sind, dessen Deckfläche ebenfalls geschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 855 695, 709 089; französische Patentschrift Nr. 1 069 591; USA.-Patentschrift Nr. 2 555 607; britische Patentschrift Nr. 752 029.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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