DE3002694A1

DE3002694A1 - Vorrichtung zum trennen von zwei fluessigkeiten und zur rueckgewinnung einer der beiden

Info

Publication number: DE3002694A1
Application number: DE19803002694
Authority: DE
Inventors: Yolande Drapeau
Original assignee: BAUMARD ANNIE
Current assignee: BAUMARD ANNIE
Priority date: 1979-01-25
Filing date: 1980-01-25
Publication date: 1980-08-07
Also published as: FR2447352B1; GB2041231B; GB2041231A; FR2447352A1

Description

Vorrichtung zum Trennen von zwei Flüssigkeiten und zur Rückgewinnung einer der beiden

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von zwei Flüssigkeiten und zur Rückgewinnung einer der beiden Flüssigkeiten.

Beispielsweise in den beiden französischen Patentschriften 2 203 400 und 2 203 401 ist bereits ein Verfahren zur Rückgewinnung einer Flüssigkeit beschrieben, insbesondere eines Mineralöles, das auf die Oberfläche einer anderen Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, ausgebreitet ist? in diesen beiden Patentschriften ist außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens erläutert, die ein durchgehendes, bewegliches Organ hat, das mit der rückzugewinnenden Flüssigkeit benetzt werden kann und dessen unterer Teil in das zu behandelnde Flüssigkeitsgemisch eintaucht, während der herausragende Teil an einem Reinigungskörper reibt, unter dem eine Sammelrinne für die von dem beweglichen Organ herausgeförderte Flüssigkeit angeordnet ist, die von dem Reinigungskörper abtropft.

In diesen Patentschriften ist erläutert, daß das bewegliche Organ wenigstens eine Rotationsoberfläche hat, die zu einem oder mehreren Teilen gehört, die auf einer horizontalen, drehbaren Welle angeordnet sind und von dieser in Bewegung versetzt werden. Nach diesen Patentschriften kann das bewegliche

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Organ ein Band/eine Reihe von kreisförmigen Scheiben oder ein Zylinder sein; obwohl jede Ausführungsform dieses beweglichen Organes seine ihm eigenen Vor- und Nachteile hat, scheinen die kreisförmigen, ebenen Scheiben die beste Ausführung darzustellen.

Unterdessen hat sich das folgende, überraschende Phänomen herausgestellt: Wenn man bei den bekannten Vorrichtungen zum Trennen und Rückgewinnen von Flüssigkeiten gemäß den beiden erwähnten Patentschriften anstelle der ebenen, kreisförmigen Platten bewegliche Organe verwendet, die aus zwei Kegelstümpfen bestehen, welche an ihren großen Basisflächen miteinander gepaart sind, können bei sonst gleichbleibenden Bedingungen wesentlich größere Mengen von Flüssigkeiten zurückgewonnen werden.

Diese Feststellung ist deshalb überraschend, weil man bei einer logischen Analyse dieses Phänomens zugeben muß, daß die mitgerissene und zurückgewonnene Flüssigkeitsmenge nur von der Fläche des beweglichen Organes abhängen sollte, die während der Versuchsdauer mit der abzuscheidenden Flüssigkeit in Berührung war; diese Feststellung gilt für sonst gleichbleibende Bedingungen und insbesondere für die gleichen, zu trennenden Flüssigkeiten und denselben Werkstoff,aus dem die Oberfläche des oder der beweglichen Elemente besteht.

Gemäß der Erfindung ist die Vorrichtung zum Trennen und Rück-

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gewinnen von Flüssigkeit dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Organe zum Extrahieren aus einer Reihe von Elementen bestehen, von denen wenigstens eine (Stirn-) Seite kegelstumpfförmig ist. Vorzugsweise bestehen diese Elemente aus je zwei Kegelstümpfen, die an ihren großen Basisflächen miteinander gepaart sind.

Unter Kegelstumpf soll hier jede konische Drehfläche verstanden werden, deren eingeschlossener Winkel an der Spitze kleiner als 180° ist. Die Kegelstümpfe sind an ihren großen Basisflächen durch zwei Ebenen begrenzt, die miteinander gepaart sind, während sie an ihrer kleineren Grundseite zu den Basisflächen parallele Oberflächen haben, wenn das bewegliche Organ rechtwinklig auf der Rotationsachse befestigt ist. Überraschenderweise wurde gefunden, daß unter sonst gleichbleibenden Bedingungen (insbesondere bei gleichem Material und gleicher Fläche des beweglichen Teils) die Trennausbeute (d.h., die Menge des extrahierten Öles) bei kegelstumpf förmigen Elementen größer ist als bei den bekannten Elementen, die beispielsweise Scheiben oder Zylinder sind. Diese Verbesserung ist nachweisbar, sobald im Verhältnis zur Scheibe der Winkel an der Spitze der konischen Fläche etwa zwischen 160° und 170° beträgt und sobald er im Verhältnis zum Zylinder etwa 10° beträgt. Offenbar liegt das Optimum für die Winkel in der Größenordnung von 90°. Tatsächlich hängt dieses Optimum von den Eigenschaften der zu trennenden Flüssigkeiten ab; so wurde beispielsweise in dem häufigsten

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Fall, in dem öl von der Wasseroberfläche getrennt werden soll, festgestellt, daß man umsomehr bestrebt ist, kegelstumpfförmige Flächen mit einem kleinen spitzen Winkel zu verwenden, je viskoser das öl ist.

Zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Vorrichtung in vielen Anwendungsfällen wurde festgestellt, daß es vorteilhaft ist, wenn die beweglichen Organe an ihrer Außenfläche Rillen aufweisen.

Dabei werden mit Rillen alle Züge und Einprägungen verstanden, die eine bestimmte Länge und bezüglich der gesamten Oberfläche des beweglichen Organes eine bestimmte Tiefe aufweisen.

Die Rillen, die bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung vorgesehen sind, sind an die Eigenschaften der abzutrennenden Flüssigkeiten angepaßt. Es soll angenommen werden, daß ein Mineralöl abgetrennt werden soll, das auf der Oberfläche von Wasser schwimmt; die Tiefe und die Breite dieser Rillen müssen an die Werkstoffe angepaßt sein, die die· Oberfläche des beweglichen Organes bilden, genauer an das Bindevermögen dieses Materials für öl einerseits und für Wasser andererseits, sowie an die Viskosität des Öles. Die Breite und die Tiefe der Rillen muß so gewählt werden, daß das bewegliche Organ, das in das Flüssigkeitsgemisch eintaucht, mit vollständig gefüllten Rillen wieder auftauchen kann, ohne das Wasser

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dabei zu bewegen. Im allgemeinen geben einige vorher angestellte Versuche mit einem beweglichen Organ Aufschluß, das eine Oberfläche aus einem bestimmten Material hat und in das Gemisch aus öl und Wasser,das behandelt werden soll, eintaucht, um die besten Abmessungen (Breite und Tiefe) der Rillen zu finden, die in die Oberfläche des beweglichen Organes eingearbeitet werden sollen. Versuche haben gezeigt, daß man bei einem sehr viskosen öl breite und tiefe Rillen einsetzt, während zum Abtrennen eines wenig viskosen Öles die Verwendung von Rillen geringer Breite und verhältnismäßig geringer Tiefe vorzuziehen ist.

Es ist selbstverständlich, daß die Länge der Rillen auf der nutzbaren Oberfläche des beweglichen Organs so groß wie möglich sein soll.

Die Anordnung der Rillen auf dem beweglichen Organ hat im Prinzip wenig Bedeutung. Es wurde jedoch festgestellt, daß es vorteilhaft ist, wenn die Rillen rechtwinklig zur Oberfläche der Flüssigkeit verlaufen, in die sie eintauchen und herauskommen, so daß sie in einer zur Rotationsachse der beweglichen Organe rechtwinkligen Ebene liegen.

Da erfindungsgemäß bewegliche Elemente verwendet werden, deren Oberfläche Rillen aufweist, wird es am günstigsten sein, zum Abwischen der Oberfläche dieser beweglichen Elemente

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ein gut verformbares, elastisches Material zu verwenden, beispielsweise Gummi oder vorzugsweise sogar Schaumstoff, der gegen die abzuwischende Fläche gedrückt wird.

Wenn die abzutrennende Flüssigkeit zu dickflüssig ist, ist es wünschenswert, die Viskosität beim Kontakt dieser Flüssigkeit mit der Oberfläche der beweglichen Elemente zu verringern. Das einfachste Verfahren zur Verringerung der Viskosität besteht darin, die beweglichen Elemente (oder nur deren Oberfläche) aufzuheizen; diese Aufheizung kann elektrisch, durch Dampf oder jedes andere bekannte Mittel erfolgen.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein bewegliches Element gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Stirnansicht des beweglichen Elementes der Fig. 1; Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung gemäß

der Erfindung und
Fig. 4 einen Schnitt in der Ebene IV-IV der Fig. 3.

Fig. 1 zeigt im Schnitt ein bewegliches Element gemäß der Erfindung; dieses Element besteht aus zwei flachen Kegelstumpf en 1 und 2, die an ihrer großen Basisfläche 3 miteinander verschweiß: sind.

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Die Kegelstümpfe 1 und 2 sind durch zwei ebene Flächen 5 und 6 begrenzt. Eine Antriebswelle ist mit 7 bezeichnet=

Beim Einsatz eines derartigen Elementes ist die "aktive" Oberfläche des Elementes durch eine kegelstumpfförmige Fläche gebildet; das hat den Vorteil, daß man diese ganze Fläche einsetzen kann (indem man das bewegliche Element in das von öl bedeckte Wasser so weit eintaucht, daß das öl den Pegel H hat), weil die Oberfläche der behandelten Flüssigkeit noch weit genug von der Antriebswelle 7 entfernt ist.

Fig. 2 zeigt die Vorderansicht eines beweglichen Elementes gemäß der Erfindung. In dieser Figur erkennt man die Antriebswelle 7, eine ebene Endfläche 5 eines Kegelstumpfes sowie den kegelstumpfförmigen Teil 1 des Elementes; in diesen kegelstumpf for mi gen Teil sind konzentrische Rillen von etwa 1,5 mm Breite und 1 mm Tiefe eingearbeitet, welche sich bei der Abtrennung von Schmieröl von der Wasseroberfläche als sehr wirksam erwiesen haben.

Die Oberfläche der beweglichen Elemente gemäß der Erfindung muß aus einem Werkstoff bestehen, der bezüglich einer der Flüssigkeiten· (zu der, die mitgenommen und rückgewonnen werden soll) ein Bindevermögen aufweist und die andere Flüssigkeit abstößt. Wenn man Erdölprodukte von Wasser trennen will, auf dem diese ausgebreitet sind, wird man beispielsweise bewegliche Elemente aus Polyester oder aus PVC ver-

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wenden; es ist jedoch auch möglich, metallische Werkstoffe oder solche Werkstoffe, deren Oberfläche metallisiert ist, zu verwenden, wobei diese Metalle ein Bindevermögen für öle. haben und Wasser zurückstoßen sollen.

In den Fig. 3 und 4 ist eine vorteilhafte Vorrichtung schematisch dargestellt.

Diese Vorrichtung besitzt zwei Antriebswellen 7 und 7', die mit einer bestimmten Geschwindigkeit, die frei wählbar ist, angetrieben werden, beispielsweise zwischen 2 und 120 Umdrehungen/Minute, vorzugsweise zwischen 5 und 50 Umdrehungen/ Minute. Die Antriebswellen 7 drehen sich in entgegengesetzter Richtung und treiben jeweils eine bestimmte Anzahl axial nebeneinander angeordneter, beweglicher Elemente 1 und Γ an, die weiter oben beschrieben worden sind. Zum Antrieb der beiden Antriebswellen 7 sind nicht dargestellte Moren vorgesehen.

Die Anordnung ist auf einem Rahmen befestigt, der seinerseits mit Schwimmern 8 ausgerüstet ist. Auf dem Rahmen ist ein Gehäuse 9 vorgesehen, das in Fig. 4 schematisch dargestellt ist und das so angeordnet ist, daß im Betrieb das Wasser nicht in den Auffangbehälter für öl eindringen kann, mit dem die Vorrichtung ausgerüstet ist, selbst dann nicht, wenn die Wasseroberfläche durch Wellen, Plätschern oder dergleichen bewegt ist.

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Schließlich sind an der Vorrichtung zwei Abstreifer 10 und 10' sowie ein Auffangbehälter 11 vorgesehen; der Auffangbehälter 11 kann auch durch ein einfaches Rohr ersetzt werden, an das eine Pumpe angeschlossen ist, die die Kohlenwasserstoffe in einen Behälter am Ufer oder in einem folgenden Schiff fördert.

Die Vorrichtungen gemäß der Erfindung können insbesondere eingesetzt werden, um unerwünschte Flüssigkeiten abzuscheiden, die in Häfen, Klärbecken oder selbst im Meer vorhanden sind. Ganz allgemein kann eine Vorrichtung oder können mehrere Vorrichtungen gemäß der Erfindung auf einer Flüssigkeitsfläche, die gereinigt werden soll, mit einer bestimmten Geschwindigkeit entlangbewegt werden; zur Bewegung kann beispielsweise ein Schiff dienen, an dessen Bug die Vorrichtung bzw. die Vorrichtungen befestigt sind. Zwischen der Vorrichtung und dem Schiff wird im allgemeinen eine Reservoir-Sperre angeordnet, die beispielsweise aus einer metallischen Platte in Kegelform oder Kreisbogenform besteht, wobei die konkave Seite in Bewegungsrichtung zeigt; diese Platte ist mit einem Teil eingetaucht und ragt mit dem anderen Teil aus der Flüssigkeit heraus. Dank dieser Sperre werden die leichten Flüssigkeiten, die auf der flüssigen Masse schwimmen, gesammelt und durch die "hinteren Messer" der Vorrichtung gemäß der Erfindung abgesondert.

Selbstverständlich kann ein und dasselbe Schiff mit mehreren

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Anordnungen, bestehend aus der Vorrichtung gemäß der Erfindung und den Sperren, ausgerüstet sein, die sowohl am ■ Bug als auch an den Seiten des Schiffes vorgesehen sein können.

In dem besonderen Fall, in dem man beispielsweise auf See oder in Hafenzonen die Trennung von Kohlenwasserstoffen aus dem Wasser durchführen will, ist es oftmals erwünscht, zusammen mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung und eventuell mit ' dem Sperre-Reservoir den Einbau von Mitteln vorzusehen, die Gräser und schwimmende Algen entfernen, welche die Funktion der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung beeinträchtigen könnten. Zur Entfernung dieser Gräser und Algen benutzt man vorzugsweise eine Einrichtung mit einer Achse, die etwas unter der Wasseroberfläche liegt und Spitzen aufweist, die im Uhrzeigersinn rotieren, so daß sie dabei die Gräser erfassen und auf einer umlaufenden Matte ablagern.

Nachstehend werden die bei der Rückgewinnung von Petro-Kohlenwasserstoffen (öl), die auf einer Wasseroberfläche ausgebreitet sind, erzielten Ergebnisse erläutert. Es wurden drei Vorrichtungen verwendet, deren Antriebswelle jeweils bei 40 Umdrehungen/Minute rotierte. Die Antriebswelle der ersten Vorrichtung trieb einen Vollzylinder, die der zweiten Vorrichtung eine Scheibe und die der dritten Vorrichtung ein aus zwei konischen Elementen zusammengesetztes Organ gemäß der Erfindung.

Die Kegelstümpfe hatten jeweils einen spitzen Winkel von 130° und eine große Basisfläche (die mit der gegenüberliegenden

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Basisfläche des anderen Kegelstumpfes vereinigt ist) von 30, 50, 60 und 100 cm Durchmesser. Die einzelnen Extraktionsorgane (Zylinder, Scheiben, Kegelstümpfe) waren alle aus Polyvinylchlorid und hatten eine glatte Oberfläche.

Die Vergleichsergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle enthalten:

Organ

Oberfläche der eingesetzten Organe (cm²)

Ausgeschiedenes Öl (l/min)

Zylinder
Scheibe
Konus 0 30

1.527,20 1.413,00 1.130,50

0,80 0,80 1 ,70

Zylinder
Scheibe
Konus 0 50

3.014,40 3.925,00 2.669,00

1 ,60 1 ,70 4,00

Konus 0 60
Konus 0 100

5.652,00 15.700,00

7,62 23,53

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Leerseite

Claims

21, rue Georges Clemenceau, Velluire 85770 VIX, Frankreich Vorrichtung zum Trennen von zwei Flüssigkeiten und zur Rückgewinnung einer der beiden Beanspruchte Priorität: 25.Januar 1979 Frankreich Nr. 79 01957 Ansprüche

1. Vorrichtung zum Trennen von Flüssigkeiten und zur Rückgewinnung einer der abgetrennten Flüssigkeiten, insbesondere zur Rückgewinnung von auf Wasser ausgebreiteten ölen, wobei mit dem Gemisch der Flüssigkeiten ein Teil der Ohsrflache mindestens eines

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POSTSCHECKKONTO: MÖNCHEN 50175-8» · BANKKONTO: DEUTSCHE BANK A. Q., MÖNCHEN, LEOPOLDSTRASSE 71, KONTO-NUMMER 60/53 784

rotierenden Organs, beispielsweise einer Scheibe, in Berührung gebracht wird und dieses Organ aus einem Werkstoff besteht, der ein physikalisches Bindevermögen für die rückzugewinnende Flüssigkeit hat, wobei anschließend die von der Oberfläche des rotierenden Organs mitgenommene Flüssigkeit durch Abstreifen wiedergewonnen wird, dadurch gekennzeichnet , daß das Organ aus einem oder mehreren, einheitlichen Elementen (1,2) besteht, von denen wenigstens eine Seite kegelstumpfformig ist und die um eine Achse (7) in Rotation versetzbar sind, welche durch die gedachte Spitze der Kegelstümpfe verläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Oberfläche der Kegelstümpfe (1,2) Rillen eingearbeitet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfförmigen Elemente (1,2) mit Einrichtungen zu deren Aufheizung ausgerüstet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente aus je zwei Kegelstümpfen (1,2) bestehen, die an ihren großen Basisflachen (3) miteinander gepaart sind.

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