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VERFAHREN ZUR REINIGUNG DIELEKTRISCHER FL2SSIG-
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KEITEN VON MECHANISCHEN BEIMISCHUNGEN UND EIN-RICHTUNG FÜR DESSEN
VERWIRKLICHUNG Die vorliegende Erfindung betrifft die Reinigung der Flüssigkeiten,
insbesondere Verfahren zur Reinigung dielektrischer Flüssigkeiten von mechanischen
Beimischungen und Einrichtungen für deren Verwirklichung.
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Am vorteilhaftesten kann die vorliegende Erfindung bei der Feinstreinigung
von dielektrischen Flüssigkeiten wie z.B.
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Kraftstoff für Strahltriebwerke und Verbrennungsmotoren, s HydraulikSlüssigkeiten
und Schmieröle eingesetzt werden.
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Bekannt ist ein Verfahren zur Reinigung dielektrischer Flüssigkeiten
von mechanischen Beimischungen durch zwangsläufige Verschiebung der zu behandelnden
Flüssigkeit in einem elektrischen Gleichstromfeld, das durch Elektroden erzeugt
wird.
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Nach diesem Verfahren wird die zu behandelnde Flüssigkeit in einer
Richtung verschoben, die im wesentlichen parallel zur Wirkungsfläche der Elektroden
verläuft.
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Bekannt sind auch Einrichtungen zur Verwirklichung des erwähnten
Verfahrens zur Reinigung dielektrischer Flüssigkeiten von mechanischen Beimischungen
(s. z.B. US-PS 3 445 376), in deren Hohlgehäuse, das eine Eintritts- und eine Austrittsöffnung
für den Durchfluß der zu behandelnden Flüssigkeit aufweist, ein Paket Blächenelektroden
Platz findet, die abwechselnd an ungleichnamige Potentiale einer Hochspannungsgleichstromquelle
angeschlossen sind.
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Bei den bekannten Einrichtungen ist das Elektrodenpaket derart im
Gehäuse untergebracht, daß die zu behandelnde Flüssigkeit während ihrer Reinigung
im wesentlichen parallel zur Wirkungsfläche der Elektroden, die ein elektrisches
Gleichstromfeld erzeugen, m Elektrodenzwischenraum fließt.
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Unter dem Einfluß dieses Feldes wandern die in der zu behandelnden
Flüssigkeit enthaltenen geladenen Teilchen zur Wirkungsfläche der Elektroden und
sammeln sich an dieser als Niederschlag an.
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Zum besseren Halten dieses Niederschlags wird dabei der Elektrodenzwischenraum
mit einem porösen dielektrischen Werkstoff, z,B. Porolon,teilweise oder zur Gänze
gefüllt.
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Der Hauptnachteil des bekannten Verfahrens zur Reinigung dielektrischer
Flüssigkeiten von mechanischen Beimischungen und der Einrichtungen für dessen Verwirklichung
besteht
darin, daß sich die zu behandelnde Flüssigkeit im wesentlichen
parallel zur Niederschlagsfläche der Elektroden im Elektrodenzwischenraum bewegt.
Infolgedessen sind die an den Elektroden bereits abgesetzten Teilchen der mechanischen
Beimischungen der Staudruckkraft des Flüssigkeitsstromes ausgesetzt, und ein gewisser
Teil von ihnen kann mit diesem Strom ausgeschwemmt werden, was den Reinigungsgrad
und die Reinigungsfeinheit der zu behandelnden Flüssigkeit vermindert und die Schlammkapazität
der Einrichtung herabsetzt.
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Hier und ferner wird unter Schlammkapazität das Volumen bzw. die
Masse der mechanischen Beimischungen verstanden, die sich in der Einrichtung vor
dem Rückgang ihrer durch die Anforderungen des technologischen Prozesses vorgesehenen
Leistungsdaten angesammelt haben.
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Außerdem erhöht der Durchfluß der zu behandelnden Flüssigkeit durch
den porösen Werkstoff den hydraulischen Widerstand der bekannten Einrichtungen und
erfordert also erhöhten Energieaufwand für die Bewegung der Flüssigkeit. Durch Vorhandensein
des porösen Werkstoffes ist auch eine unvertretbare Zunahme von Außenabmessungen
und Gewicht der Einrichtungen bedingt.
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Es ist ebenfalls zu beachten, daß die Regenerierung der bekannten
Einrichtungen zur Reinigung von dielektrischen Flüssigkeiten einen arbeitsaufwendigen
Vorgang darstellt, der teilweise Demontage und Spülung jeder Einrichtung mit Auswechselung
von ihren einzelnen Elementen, z.B. Porolonzwischenlagen, umfaßt.
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Es ist Zweck der vorliegenden Erfindung, die erwähnten Nachteile
zu beseitigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung
dielektrischer Flüssigkeiten von mechanischen Beimischungen und eine Einrichtung
für dessen Verwirklichung zu schaffen, die die Möglichkeit bieten, die Teilchen
der mechanischen Beimischungen an der Wirkungsfläche der Elektroden festzuhalten,
was höheren Reinigungsgrad und höhere Reinigungsfeinheit zu gewährleisten, die Schlammkapazität
der Einrichtung zu erhöhen und ihren hydraulischen Widerstand herabzusetzen vermag.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Reinigung
dielektrischer Flüssigkeiten von mechanischen Beimischungen durch zwangsläufige
Verschibung der zu behandelnden Flüssigkeit in einem durch Elektroden erzeugten
elektrischen Gleichfeld gelöst, bei dem die zu behandelnde Flüssigkeit in einer
Richtung bewegt wird, die im wesentlichen senkrecht zur Wirkungsfläche der Elektroden
verläuft.
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Diese Aufgabe wird auch durch eine Einrichtung zur Verwirklichung
des erwähnten Verfahrens gelöst, in deren Hohlgehäuse, das eine Eintritts- und eine
Austrittsöffnung für den Durchfluß der zu behandelnden Flüssigkeit aufweist, ein
Paket Flächenelektroden Platz findet, die in ihrer Aufeinanderfolge an ungleichnamige
Potentiale einer Hochspannungsgleichstromquelle angeschlossen sind, bei der erfindungsgemäß
die Elektroden Durchgangsöffnungen aufweisen, und das
ganze Elektrodenpaket
derart im Gehäuse untergebracht ist, daß die zu behandelnde Flüssigkeit während
ihrer Reinigung die erwähnten Öffnungen in den Elektroden passiert.
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Diese Lösung gestattet es, die Bewegungsgeschwindigkeit der zu behandelnden
Flüssigkeit längs der Wirkungsfläche der Elektroden und damit Kräfte, die die an
der Wirkungsfläche der Elektroden bereits abgesetzten Teilchen der mechanischen
Beimischungen ablösen, zu vermindern und folglich den anschließenden Austrag dieser
Teilchen durch den gereinigten Flüssigkeitsstrom herabzusetzen.
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Alle oben aufgezählten Vorteile des erwähnten Verfahrens und der
Einrichtung für dessen Verwirklichung werden einen höheren Reinigungsgrad und eine
höhere Reinigungsfeinheit, wesentlich größere Schlaminkapazität der Einrichtung
gewährleisten und ihren hydraulischen Widerstand herabsetzen.
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Es ist zweckmäßig, wenn die Öffnungen der benachbarten Elektroden
einander gegenüber angeordnet sind, und wenn zwischen den Elektroden Längstrennwände
aus dielektrischem Werkstoff angebracht sind, die derart angeordnet sind, daß sich
im Elektrodenpaket Längskanäle mit Quervertiefungen zwischen den Elektroden bilden,
in denen sich die Teilchen von mechanischen Beimischungen im Reinigungsvorgang ansammeln.
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Durch Vorhandensein von Zängstrennwänden zwischen den Elektroden
wird die Strömung der zu behandelnden Flüssigkeit längs der Niederschlagsfläche
der Elektroden beseitigt und das Halten der Teilchen von mechanischen Beimischungen
an
dieser in den Quervertiefungen der Längskanäle begünstigt.
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Nachstehend wird eine von möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fig.
1 in schematischer Darstellung eine Gesamtansicht der Einrichtung zur Reinigung
dielektrischer Flüssigkeiten von mechanischen Beimischungen (Perspektivansicht mit
Teilschnitt), Fig. 2 Stelle llSlt in Fig. 1 (in vergrößirtem Maßstab).
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Das Verfahren zur Reinigung dielektrischer Flüssigkeiten von mechanischen
Beimischungen besteht in zwangsläufiger Verschiebung der zu behandelnden Flüssigkeit
in einem durch die Elektroden erzeugten elektrischen Gleichstromfeld.
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Erfindungsgemäß wird die zu behandelnde Flüssigkeit in einer Richtung
bewegt, die im wesentlichen senkrecht zur Niederschlagsfläche der Elektroden verläuft.
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Als Ergebnis dieser Lösung werden die an der Elektrodenoberfläche
ausgefüllten Teilchen der mechanischen Beimischungen nicht mit dem zu behandelnden
Flüssigkeitsstrom ausgeschwemmt.
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Das läßt sich dadurch erklären, daß sich die ausgefällten Verunreinigungsteilchen
außerhalb der Bewegung des Hauptstromes der zu behandelnden Flüssigkeit befinden
und einer viel geringeren Staudruckkraft ausgesetzt sind als bei der Bewegung der
Flüssigkeit in der zur Niederschlagsfläche
der Elektroden parallelen
Richtung.
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Die Einrichtung zur Reinigung dielektrischer Flüssigkeiten nach dem
erwähnten Verfahren enthält ein hermetisch geschlossenes Hohlgehäuse 1 (Fig. 1),
das einen zylinderförmigen Mantelschuß 2 mit Flanschen aufweist, an denen Abschlußdeckel
3 und 4 befestigt sind.
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Einer dieser Deckel 3 weist eine (nicht dargestellte) Eintrittsöffnung
auf, die den Hohlraum des Gehäuses 1 mit einem Einlaufstutzen 5 zur Förderung der
zu behandelnden Flüssigkeit verbindet.
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Der zweite Deckel 4 des Gehäuses 1 weist eine Austrittsöffnung auf,
die den Hohlraum des Gehäuses 1 mit einem Auslaufstutzen 6 verbindet, durch den
die gereinigte Flüssigkeit in einen Aufnahmebehälter einläuft (nicht dargestellt).
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Der Auslaufstutzen 6 steht mit einem Schwimmerventil 7 zur Entlüftung
des Hohlraums des Gehäuses 1 in Verbindung.
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Im Hohlraum des Gehäuses 1 ist in seinem zylinderförmigen Mantelschuß
2 ein Paket Flächenelektroden 8 in Form runder Platten angebracht, die aus stromleitendem
Werkstoff ausgeführt und parallel zueinander angeordnet sind.
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Während der Arbeit der Einrichtung sind die Elektroden 8 abwechselnd
an ungleichnamige Potentiale einer (nicht dargestellten) Hochspannungsgleichstromquelle
angeschlossen.
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Erfindungsgemäß weist jede Elektrode 8 Durchgangsöffnungen 9 auf,
und das ganze Paket Flächenelektroden 8 ist derart im Gehäuse 1 untergebracht, daß
die zu behandelnde Flüssigkeit
während ihrer Reinigung die erwähnten
Öffnungen 9 in den Elektroden 8 passiert. Die Öffnungen 9 jeder Elektrode 8 sind
als parallel zueinander verlaufende Schlitze ausgeführt und in den benachbarten
Elektroden 8 einander gegenüber angeordnet.
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Zwischen den benachbarten Elektroden 8, im wesentlichen in der Mitte
zwischen ihren benachbarten Öffnungen, sind Längstrennwände 10 aus dielektrischem
Werkstoff, z.B. aus elektroteehnischem Isolationsgummi angeordnet.
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Gemeinsam mit den Elektroden 8 und ihren Öffnungen 9 bilden diese
Trennwände 10 im Elektrodenpaket 8 Längskanäle 11 (Fig. 2) mit Quervertiefungen
12, wobei jede von ihnen durch die Niederschlagsflächen 13 von zwei benachbarten
Elektroden 8 und die Längstrennwand 10 zwischen den Elektroden gebildet ist. In
diesen Vertiefungen 12 sammeln sich die Teilchen 14 von mechan.schen Beimischungen
während der Bewegung der zu behandelnden Flüssigkeit durch die Kanäle 11 an den
Niederschlagsflächen 13 der Elektroden 8 an.
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Es wurde experimentell bewiesen, daß das Verhältnis der Breite "s"
der Längskanäle 11 zum Abstand "b" zwischen den Elektroden 8 zweckmäßigerweise innerhalb
0,6 bis 1,5 und das Verhältnis der Größe "h" der Quervertiefung 12 in den Kanälen
11 zum Abstand "b" zwischen den Elektroden 8 innerhalb 0,6 bis 1,2 gewählt wird.
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Es ist zweckmäßig, die Niederschlagsfläche 1 der Elektroden 8, zumindest
jede zweite, und die Oberfläche der Schlitze
9 in diesen mit einer
Schicht 15 Elektroisolierstoff, z.B.
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elektrotechnischem Lack, zu überziehen, was die Umladung der abgesetzten
teilchen 14 und den Stromdurchgang zwischen den Elektroden 8 ausschließen wird.
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Von beiden Stirnflächen ist das zusammengebaute Elektrodenpaket 8
mit Scheiben 16 (Fig. 1) aus Elektroisolierstoff begrenzt, die das Paket im Mantelschuß
2 des Gehäuses 1 der Einrichtung zentrieren.
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Das Elektrodenpaket 8, montiert mit den Längstrennwänden 10 und Zentrierscheiben
16, ist mindestens mittels zweier Stiftschrauben 17 mit Schraubenmuttern 18. zusammengespannt.
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Auf den Stiftschrauben 17 sind zwischen den Elektroden 8 Scheiben
19 aus Elektroisolierstoff montiert, deren Stärke der der Längstrennwände 10 gleich
ist.
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Beide Stiftschrauben 17 dienen gleichzeitig zur Zuführung des Stromes
an die Elektroden 8, wobei eine der Stiftschrauben an positives und die zweite an
negatives Potential einer Hochspannungsgleichstromquelle gelegt ist. Je-de Elektrode
8 weist zwei Rundlöcher mit verschiedenen Durchmessern auf, wobei der Durchmesser
des kleineren Loches in der Elektrode 8 dem der Stiftschraube 17 zur Verwirklichung
ihres Elektrokontaktes gleich ist.
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Die Aufeinanderfolge von Plus- und Minuselektroden 8 wird bei der
Zusammenstellung des Pakets erreicht.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung zur Reinigung dielektrischer Flüssigkeiten
ist wie folgt.
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Vor Beginn der Reinigung muß die Einrichtung derart eingestellt werden,
daß die Austrittsöffnung im Deckel 4 ihres Gehäuses 1 die obere Endlage einnimmt,
um die volle Füllung des Hohlraums des Gehäuses 1 der Einrichtung mit der zu behandelnden
Flüssigkeit zu gewährleisten.
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Die zu behandelnde Flüssigkeit wird zwangsläufig mit Hilfe einer
(nicht dargestellten) Pumpe durch den Einlaufstutzen 5 und die Eintrittsöffnung
im Deckel 3 des Gehäuses 1 der Einrichtung ihrem Hohlraum zugeführt und strömt nach
dem Durchfluß durch die Längskanäle 11 im Elektrodenpaket 8 durch die Austrittsöffnung
und den Stutzen 6 im Deckel 4 des Gehäuses 1 aus dem Gehäuse 1 und in den Aufnahmebehälter
ein.
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Der Lauf der zu behandelnden Flüssigkeit in der Einrichtung ist in
Fig. 1 und 2 mit Pfeilrichtung "a" bezeichnet.
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Nachdem der Hohlraum des Gehäuses 1 der Einrichtung voll mit der
zu behandelnden Flüssigkeit gefüllt ist, werden die Elektroden 8 andie Hochspannungsquelle
angeschlossen. Dabei tritt eine Potentialdifferenz zwischen den benachbarten Elektroden
8 auf, und in den Längskanälen 11 entsteht ein inhomogenes elektrisches Feld. Unter
dem Einfluß dieses Feldes werden die in der zu behandelnden Flüssigkeit enthaltenen
geladenen Teilchen der mechanischen Beimischungen (während der Bewegung der Flüssigkeit
durch die Längskanäle 11) in die Quervertiefungen 12 der Kanäle zwischen den Elektroden
8 mitgerissen und an ihren Niederschlagsflächen 13 gefällt.
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Durch das Vorhandensein einer Schicht 15 aus Elektroisolierstoff
an
den Niederschlagsflächen 13 der Elektroden 8 ist die Umladung der abgesetzten Teilchen
14 der mechanischen Beimischungen und der Strom-Durchschlag zwischen den Elektroden
8 ausgeschlossen.
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Dadurch, daß die Ausfällung der Teilchen 14 von mechanischen Beimischungen
(Verunreinigungen) in den Vertiefungen 12 der Kanäle 11 stattfindet, ist die Möglichkeit
ihrer Ausschwemmung mit dem Hauptstrom der zu behandelnden Flüssigkeit praktisch
ausgeschlossen, was den Feinheitsgrad der Reinigung erhöht und den Hauptvorteil
der vorliegenden Erfindung bildet.
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Durch eine große Anzahl der Quervertiefungen 12 in den Längskanälen
11 des Elektrodenpakets 8 wird außerdem eine hohe Schlammkapazität der Einrichtung
gewährleistet, und die Zunahme der Querabmessungen der Längskanäle 11 setzt ihren
hydraulischen Widerstand herab.
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Hoher R inigungsgrad und hohe Reinigungsfeinheit sowie große Schlammkapazität
der Einrichtung bieten die Möglichkeit, Außenabmessungen und Gewicht der Einrichtung
zur Reinigung dielektrischer Flüssigkeiten zu vermindern, während geringer hydraulischer
Widerstand eine Voraussetzung für den Einbau dieser Einrichtungen in Saugleitungen
von Pumpenanlagen schafft.
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Im einzelnen wurde während der Prüfungen der erfindungsgemäß ausgeführten
Einrichtung eine absolute Reinigungsfeinheit gleich 2 mkm erhalten, während die
Konzentration-an Verunreinigungen in der Flüssigkeit,z.B. in Kerosin, sich in
einem
Durchfluß durch die Einrichtung von 90 bis 0,5 mg/l vermindert hatte.
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L e e r s e i t e