DE2313910C2 - Verfahren zum Bestimmen des Ölgehalts von kleine Ölmengen enthaltendem Wasser und Vorrichtung zur Durchführung desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Be

stimmen des ölgehaits von kleine ölmengen enthaltendem Wasser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf eine Vorrichtung zur Durchführung desselben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5. Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des ölgehaits von kleine Ölmengen enthaltendem Wasser der eingangs genannten Art sind aus der US-PS 30 61 723 bekannt Hierbei wird eine vorbestimmte Menge ölhaltigen Wassers durch eine vorbe- stimmte Fläche eines Filtermaterials zur Kc-"!zentrierung des ölgehaits geleitet und der ölgehalt wird fotoelektrisch aus dem Filtermateria! nach dem Durchgang der vorbestimmten Menge ölhaltigen Wassers bestimmt Als Filtermaterial wird ein solches Material als geeignet angesehen, dai die zur Bestimmung des ölgehaits dienende Probe auf dem Flächenbereich des Filtermaterials zu absorbieren vermag. Demnach soll das Filtermaterial nicht nur öl, sondern auch im gleichen Umfang das Wasser bei einer ölhaltigen Wassermenge

M absorbieren, so daß die Konzentrierung im wesentlichen nur auf das Absorptionsvermögen des FiltermateriaJs für Wasser und öl beruht Zur fotoelektrischen Bestimmung des ölgehaits wird beim Verfahren und der Vorrichtung nach der US-PS 30 61 723 eine Lichtquelle verwendet, die ultraviolettes Licht liefert, mit dem ein bestimmter Bereich des Filtermaterials bestrahlt wird. Hierdurch wird eine Fluoreszenzerscheinung erzeugt, die mit Hilfe einer ««sprechenden Fotodiode auswertbar ist Aufgrund der unterschiedlichen Fluoreszenzei- genschaften von Wasser und öl wird dann der ölgehalt ermittelt und bestimmt Die Anwendung dieses bekannten Verfahrens und die Durchführung desselben erfordert eine Probenentnahme, mit deren Hilfe eine Oberprüfung auf ölverschmutzungen im Wasser erfolgen soll. Diese entnommene Probe wird dann in die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und zur Bestimmung des Ölgehaits eingesetzt Auch ist es beim Verfahren zur Bestimmung des ölgehaits nach dem Stand der Technik wichtig, daß die Probe weitgehend frei von Feststoffen ist, da diese Feststoffe die Fluoreszenzerscheinungen stark beeinflussen und ändern. Somit ergeben sich beim Verfahren nach dem Stand der Technik nicht nur Schwierigkeiten hinsichtlich der Feststoffe, die sich ebenfalls an dem Filtermaterial ablagern kön nen und die Genauigkeit des ermittelten Meßwertes für den ölgehalt stark nachteilig beeinflussen, sondern das bekannte Verfahren ist auch nur chargenweise, d. h. intermittierend, durchführbar. Ferner ist es aus der Literaturstelle »Vom Wasser«, Bd 21, 1954, S. 18b, 187 und 192 bis 195, bekannt, den ölgehalt von Wasser auf der Basis von Fluoreszenzerscheinungen zu bestimmen, wobei die unterschiedlichen Fluoreszenzeigenschaften von Wasser und öl genutzt werden. Auch hierzu werden Proben entnommen, so daß sich nur der Ölgehalt von einzelnen Proben gesondert ermitteln läßt

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Oberwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten und Nachteile ein Verfahren und eine Vorrich- tung zur Durchführung desselben zur Bestimmung des ölgehaits von kleine ölmengen enthaltendem Wasser zu schaffen, die kontinuierlich und zuverlässig selbst kleine ölmengen erfassen und den ölgehalt äußerst genau und auf möglichst einfache Weise zuverlässig be stimmen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit den Maßnahmen im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst In vorrichtungstechnischer Hinsicht sind die wesentlichen

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Merkmale zur Lösung der Aufgabe im Kennzeichen des Anspruchs 5 angegeben.

Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen wiedergegeben.

Bei der Erfindung wird ein Filtermaterial verwendet, das öl schnell und vollständig absorbiert und für Wasser sehr durchlässig ist Somit absorbiert beim erfindungn gemäßen Verfahren das Filtermaterial im wesentlichen nur öl, so daß die öl enthaltende, vorbestimmte Flüssigkeitsmenge hinsich'üch ihres Ölgehalts direkt durch das Filtermaterial konzentriert — und zwar sehr stark konzentriert — wird, da das Filtermaterial im wesentlichen nur öl absorbiert. Hierdurch bedingt ist der vom Filtermaterial nicht absorbierte Überschuß im wesentlichen frei von öl, so daß er unmittelbar wieder abgeleitet und zu den eigentlichen wasserführenden Einrichtungen zurückgeleitet werden kann. Somit wird nach der Erfindung sichergestellt, daß nicht nur der ölgehalt zuverlässig durch die hohe Konzentrierung des Öls mit Hilfe des Filtermaterials bestimmt werden kann, sondern daß das durchgeleitete Wasser auch gleichzeitig vom Öl nahezu vollständig befreit wird, so daß Schaden, bedingt durch den ölgshalt, wirksam vermieden werde-;, können. Auch wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die Farbveränderung des öl absorbierenden Filtermaterials ermittelt, die unmittelbar eine Meßgröße für den ölgehalt darstellt Die Bestimmung des ölgehalts auf der Basis der Farbveränderung des Filtermaterials hängt ursächlich mit den Eigenschaften des bei der Erfindung verwendeten Filtermaterials zusammen, da das Filtermaterial im wesentlichen nur Öl absorbiert Nur die absorbierte ölmenge beeinflußt die Farbveränderung, so daß diese Farbveränderung unmittelbar ein Maß für den ölgehalt zur Bestimmung desselben darstellt

Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich kontinuierlich, d. h. ohne die Verwendung einer Probenentnahme, ausführen und die Vorrichtung läßt sich daher kontinuierlich betreibea Durch diese kontinuierliche Ermittlung und Erfassung des ölgehalts lassen sich auch Tendenzen hinsichtlich einer Zunahme oder Abnahme des ölgehalts bei c'3m ölhaltigen Wasser ermitteln, so daß man schon frühzeitig entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten kann. Durch die kontinuierliche Durchführung und die unmittelbare Ermittlung des ölgehalts basierend auf der Farbveränderung des Filtermaterials werden bei der Erfindung auch Zeitverzögerungen bei der Bestimmung des ölgehalts vermieden, die bei der Anwendung einer Probeentnahme in Kauf genommen werden müssen.

Da das Verfahren nach der Erfindung kontinuierlich durchführbar ist und die Verrichtung kontinuierlich betreibbar ist, eignen sie sich speziell zur Anwendung auf solchen Gebieten, bei denen eine ständige Überwachung des Wassers hinsichtlich des ölgehalts aus Gründen von Schaden der Maschinenanlage oder von Umweltbelastungen erforderlich ist Somit können das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung auch an Bord von Schiffen, in Industrieanlagen und bei solchen Anwendungsgebieten eingesetzt werden, bei denen große Wassermengen umgewälzt werden, die häufig aufgrund von gesetzlichen Vorschriften hinsichtlich des Vorhandenseins von Öl überwacht und kontrolliert werden müssen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung können selbst kleine ölmengen bis zu etwa 10 ppm im Wasser bestimmen. Beim Verfahren nach Anspruch 2 wird das ölhaltige Wasser zweimal in entgegengesetzten Strömungsrichtungen durch das Filtermaterial geleite, ;:.m den Großteil der Rost- und sonstigen Feststoffteilchen abzuführen, so üaB das Filtermaterial durch Absorption im wesentlichen nur das öl fe-iii'isHi, um eine möglichst genaue Bestimmung des ölgehete n?.s?. der ölmenge zu ermöglichea

Wie im Anspruch 3 angegeben, wird als Filtermaterial zwecknsääig ein dünnes Band aus Polypropylenwolle verwendet Anspruch 4 gibt ein Verfahren an, bei dem die Strö mungsmenge in einem Leitungsrohr gemessen wird, die möglicherweise mit öl verunreinigtes Wasser führt, wobei die Bestimmung des ölgehalis in Abhängigkeit von der durchgehenden Strömungsmenge duidigefuhrt werden kann.

In den Ansprüchen 5 bis 7 sind die Merkmale für die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläu tert Darin zeigen

F i g. 1 eine Vorrichtung zur Bestimmung des ölgehalts von kleine ölmengen enthaltende»« Wasser, die in einem Gehäuse untergebracht ist und die beispielhaft für die Anwendung bei einem Schiff bestimmt ist,

Fig.2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. l.und

F i g. 3 eine schematische Ansicht dar Vorrichtung in Anwendung auf eine Rohrleitung, die hinsichtlich des Ölgehalts des durchgehenden Wassers zu überwachen ist

Die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung zum Bestimmen des Ölgehalts von kleine Ölmengen enthaltendem Wasser ist beispielsweise für Schiffe bestimmt und in einem Gehäuse 1 untergebracht, das mit einem Einlaß 2 und

einem Auslaß 3 versehen ist Da das auf den ölgehalt zu überprüfende Wasser, das durch eine Schiffsleitung an Bord eines Schiffes geht, mit einem bestimmten Volumen pro Zeiteinheit durchgeleitet werden muß, welches von der Leitungsgröße, der Durchlaufzeit und derglei chen abhängig ist, gelangt ein Großteil des Wassers di rekt zum Auslaß 3. Eine kleine vorbestimmte und auf Öl zu prüfende Wassermenge wird über die Leitungsabzweigung 4 abgezweigt, die so beschaffen ist, daß Feststoffteilchen aufgrund ihrer dynamischen Kraft vorwie- gend von dem Hauptstrom mitgeführt werdan und nicht in der abgezweigten Wassermenge enthalten sind. Die zur Bestimmung des ölgehalts abgezweigte Wassermenge wird mit Hilfe einer Pumpe 5 mit konstantem Verdrängungsvolumen, wie einer Drehkolbenpumpe, in einen Prüfraum 37 geleitet

Im Prüfraum 37 wird die von unten eingeleitete Wassermenge mit einer konstanten, relativ kleinen Geschwindigkeit durch ein Rohr 6 mit quadratischem Querschnitt von unten in Aufströmung durch ein Filter band 7 geführt Die Wassermenge tritt in ein Gehäuse 8 ein und wird dann in entgegengesetzter Richtung, d. h. nach einer Strömungsrichtur.gsumlenkung von 180°, nochmals von oben durch das Filterband 7 geleitet. Danach strömt die Wassermenge frei in den Prüfraum 37

ab und wird als nicht absorbierbarer Überschuß mit Hilfe einer Rückführungspumpe 5' ausgeleitet.

Das Filterband 7 besteht hauptsächlich aus dicht gesponnener Polypropylenwolle, wie einer dünnen homogenen Matte aus Polypropylenwolle, und ist so be-

schaffen, daß öl schnell und vollständig absorbiert wird und die für Wasser seh" durchlässig ist. Feststoffteilchen wie Rost, Erde, Sand usw. bleiben beim Durchgang durch das Filterband 7 in der ersten Strömungsrichtung

an seiner Oberfläche, d. h. an der Unterseite des Filterbandes, haften und werden beim Durchgang in Gegenrichtung durch Abspülen entfernt. Das öl aber bleibt im Filterband zurück.

Unmittelbar nach der Filtrierstelle durchläuft das Filterband 7 eine Meßeinrichtung zur Bestimmung des ölgehalts mittels einer Fotozelle 15. Diese weist eine untere Hülse 9, die oben durch eine Glasscheibe 10 abgeschlossen und unten mit einer Glühlampe 11 als Lichtquelle in einer Fassung 12 versehen ist. Über dem Filterband 7 ist in ähnlicher Weise eine Hülse 13 mit einer Glasscheibe 14 angeordnet. Im Innern der Hülse 13 befindet sich eine fotoelektrische Zelle 15. Die obere Hülse 13 ist beweglich und liegt unter Federkraft an dem Filterband 7 an.

Das Filterband 7 ist auf einer Spule 16 aufgewickelt, die auf einer Achse 17 frei drehbar gelagert ist. Das Filterband 7 wird über Führungsrollen 18 und durch eine Dichtung 19 in den Priifraiim 37 geführt. Hinter der fotoelektrischen Zelle 15 tritt das Filterband 7 durch eine Dichtung 20 und wird dann über eine Rolle 21 und zwischen drei motorisch angetriebenen Rollen 22 zu einer weiteren Spule 23 zum Aufwickeln geführt Die motorisch angetriebenen Rollen 22 werden von einem Elektromotor 24 über einen Kettentrieb 25 und ein Schnekkengetriebe 26 so angetrieben, daß sich das Filierband 7 mit einer konstanten, zweckmäßigerweise einer niedrigen Geschwindigkeit bewegt Die Spule 23, auf die das Filterband 7 im Anschluß an den Prüfraum 37 aufgewikkelt wird, wird von einem Riemen 27 angetrieben, der auf einer Antriebsscheibe 28 frei schlupfen kann, so daß das Filterband 7 stetig aufgewickelt wird, obwohl infolge der Veränderung des Durchmessers des auf der Spule 23 befindlichen Bandwickels die Winkelgeschwindigkeit geändert werden muß. Die vorstehend genannten Bauteile 18, 21, 22, 24, 26 bilden die Transporteinrichtung für das Filterband 7.

Gemäß F i g. 3 wird eine Leitung 45 kontinuierlich hinsichtlich des ölgehalts überwacht Die Probenahme erfolgt dadurch, daß mit Hilfe eines Pitot-Rohrs 29 eine vorbestimmte Wassermenge abgezweigt wird, die von einer Pumpe 30, zweckmäßigerweise einer Drehkolbenpumpe, in eine mit der Prüfeinrichtung verbundene Rohrschlange gefördert wird Es muß eine größere Wassermenge als erforderlich gefördert werden, damit in einer Leitung für eine Anlage auf einem Schiff die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit des Wassers erreicht wird. Das überschüssige Wasser wird im Kreislauf geführt und von einer anderen Pumpe 31 wieder in die zu überwachende Leitung 45 zurückgeleitet Dadurch wird gewährleistet, daß die Wassermenge in der Prüfleitung im wesentlichen vom hydrostatischen Druck in der zu überwachenden Leitung 45, d. h. dem Tiefgang des Schiffes, unabhängig ist Der nach der Prüfung anfallende, vom Filtermaterial nicht absorbierte Überschuß wird auch in die Rücklaufleitung zurückgeleitet. Da die zur Rückführung dienende Pumpe 31 eine größere Förderleistung als die Pumpe 30 an der Zuleitungsseite hat, ist gewährleistet, daß der nicht absorbierte Überschuß kontinuierlich zurückgeleitet wird.

Zur Aufrechterhaltung des Druckes sind fecerbelastete Ventile 32 und 33 vorgesehen, welche die zur Abzweigung der vorbestimmten Wassermenge dienende Leitung geschlossen halten, wenn die Vorrichtung zum Bestimmen des ölgehalts nicht in Betrieb ist, wobei die Drücke ausgeglichen sind.

Um zu gewährleisten, daß die Vorrichtung zur Bestimmung des ölgehalts in Betrieb ist, wenn Wasser abgezweigt wird, ist zweckmäßigerweise ein weiteres Pitot-Rohr 34 vorgesehen, das einen Druckschalter 35 betätigt. Dieser Druckschalter 35 schaltet die Vorrichtung zur Bestimmung des ölgehalts ein, wenn die Flüssigkeit in der zu überwachenden Leitung 45 mit einer vorbestimmten Strömungsmenge fließt Wenn kein Flüssigkeitsstrom vorhanden ist, schaltet sich die Vorrichtung zur Bestimmung des ölgehalts ab.

Zur Anzeige der in der Vorrichtung noch vorrätigen Filtetbandmenge dient ein weiteres Fotoelement 30, das mit e'w.r Verstärkungs- und Anzeigeschaltung verbunden ist Diese spricht auf die Lichtstärke des Lichts an, das auf das Fotoelement 30 fällt, wenn zwischen ihm und der Lichtquelle kein Filterband 7 vorhanden ist Infolge einer Perforation in dem Filterband 7 wird ein Signal erzeugt, wenn noch eine Bandlänge für einen bestimmten Zeitraum, z. B. für eine Stunde, vorhanden ist Danach brennt eine Signallampe dauernd.

Die elektrische Einrichtung zum Auswerten des Signals der fotoelektrischen Zelle 15 arbeitet auf bekannte Weise und besteht aus einem Verstärker, einer auf ppm öl geeichten Skala und einer Warnsignaleinrichtung, die anspricht, wenn der obere Grenzwert überschritten wird. Es wird ein Ausgangssignal erzeugt, das einem kontinuierlich arbeitenden Schreiber zugeführt wird und in Verbindung mit der Steuerung von Pumpen, Absperrorganen usw. ein fortgesetztes Herauspumpen

von Wasser mit zu hohem ölgehalt verhindert

Das Filterband läßt sich mit einem Farbstoff tränken, der öllöslich, aber wasserunlöslich ist, so daß infolge des Ausfällens des Farbstoffs des Filterbandes auch eine Bestimmung bei raffinierten Ölprodukten möglich ist, die

so weniger färbende Stoffe enthalten, weil die schwersten Bestandteile des Rohöls entfernt sind

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zum Bestimmen des ölgehaits von kleine ölmengen enthaltendem Wasser, bei dem eine vorbestimmte Menge ölhaltigen Wassers durch eine vorbestimmte Räche eines Filtermaterials zur Konzentrierung des ölgehaits geleitet wird und der ölgehalt fotoelektrisch aus dem Filtermaterial nach Durchgang der vorbestimmten Menge ölhaltigen Wassers bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet,

   daß ein Filtermaterial verwendet wird, weiches Ol schnell und vollständig absorbiert und für Wasser sehr durchlässig ist, so daß das Wasser im wesentlichen rein und als von dem Filtermaterial nicht absorbierter Überschuß abgeführt wird, und daß zur fotoelektrischen Bestimmung des ölgehaits die Farbveränderung des öiabsc-Herenden Filtermaterials gemessen und die Meßgröße der Farbveränderung &},s Maß für den ölgehalt dient

   Z Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das ölhaltige Wasser zweimal in entgegengesetzten Strömungsrichtungen durch das Filtermaterial derart geleitet wird, daß der größere Teil der Rost- und sonstigen Feststoffteilchen abgeführt wird, während das öl am Filtermaterial zurückbleibt

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein dünnes Band aus Polypropylenwolle als Filtermaterial verwendet wird.

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmenge in einem Leitungsrohr, das iiiöglicherweise mit öl verunreinigtes Wasser führt, gemessen wird und daß in Abhängigkeit von dieser ί :römungsmenge die Einrichtungen zur Bestimmung des ölgehaits ein- und ausgeschaltet werden.

   5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Konzentrierungseinrichtung für den ölgehalt in Form eines Filterbands mit vorbeheizter Fläche und einer Meßeinrichtung zur Bestimmung des ölgehaits des konzentrierten Gemisches mittels einer Fotozelle, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Filterband (T) öl schnell und vollständig absorbieren kann und für Wasser sehr durchlässig ist, und

   daß die fotoelektrische Zelle (15) zur Ermittlung der Farbveränderung des Filterbands (7) nach der ölabsorption ausgebildet ist

   6. Vorrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet,

   daß ein Prüfraum (37) vorhanden ist, der mit einer Pumpe (5, 30) mit konstantem Verdrängungsvolumen verbunden ist, und

   daß das Filterband (7) auf einer Spule (16) aufgewikkelt ist und sich nach dem Durchgang durch den Prüfraum (37) auf eine zweite Spule (23) aufwickelt

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Transporteinrichtung (24,18, 21, 22, 26) für das Filterband (7) vorgesehen ist, die mit konstanter Geschwindigkeit arbeitet