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Trenn- und Reinigungseinrichtung für ein Flüssigkeitsgemisch, das
auch Feststoffe enthalten kann.
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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.
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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.
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Es ist auch eine Trenn- und Reinigungseinrichtung für Feststoffe enthaltende
Flüssigkeitsgemische bekannt (Schweiz. Fatent Nr. 475169), in welcher die gröberen
Feststoffe absinken können und gesammelt werden, während die im Flüssigkeitsgemisch
schwebenden
Feststoffe zusammen mit den kleinen Tröpfchen des leichteren, absuscheidenden 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 dispergierten, leichteren Gemischanteil abzuscheiden.
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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 Strömungsquerschnftt# 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.
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Der Erfindung. liegt die Aufgabe zugrunde, eine Trenn- und Reinigungseinrichtung
zur Ausscheidung einer Flüssigkeit aus einem Flüssigkeftsgemiscfr, das auch Feststoffe
enthalten kann, zu schaffen, die trotz einfachem Aufbau weitgehend an die betriebl-iehen
Erfordernisse angepasst werden kann und die leicht zu reinigen ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung gelöst, wie sie im Kennzeichen
des Patentanspruchs 1 charakterisiert ist.
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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 i#inrichtung, 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.
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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.
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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 im Boden des Behälters 1 passt.
Aus dem Innenraum 5 des Behälters 1 führt das Ablaufrohr 6 nach aussen.
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In der Mitte der Blechwanne 3 ist das Zentralrohr 7 angeordnet.
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Es ist mit der Stützplatte 8 starr verbunden, z0B0 verschweisst, über
die es sich an der Wanne 3 dichtend abstützt.
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Die Deckplatte 9 ist entlang dem Zentralrohr 7 dichtend verschiebbar0
Der Filterkörper 10 ist zwischen der Stützplatte 8 und der Deckplatte 9 eingeklemmt,
von deren Umbördelungen er an seinem Platze fixiert ist.
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Unterhalb der Stützplatte 8 ist das Zentralrohr 7 mit den Eintrittsöffnungen
11 ersehen9 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 Fig01 ist der Flüssigkeitsspiegel bei Stillstand der Einrichtung
dargestellt; er befindet sich ungefähr auf der Höhe des inneren Scheitelpunktes
des Ablaufrohres 6.
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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 werden9 wie weiter
unten noch beschrieben wird0 Der Filtereinsatz 15 ist am Deckel 16 aufgehängt und
durch das Gewicht 17 gespannt. Oberhalb des Filtereinsatzes 9 aber noch im Zentralrohr
7 9 ist die Quetschvorrichtung 18 angebracht0 Zum Betrieb der Einrichtung wird das
Flüssigkeitsgemisch, p 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 Filtereinasatz verlassen kann, beginnen die Durchtrittsöffnungen
12 erst ein Stück oberhalb der Stützplatte 8.
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Der Filtereinsatz 15 besteht aus einem Wirkstoff, der zur leichteren,
auszuscheidenden Flüssigkeit eine grössere Affinität 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.
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Im Filtereinsatz 15 scheiden sich grössere Tropfen sowie Anhäufungen
der leichteren Flüssigkeit ab. Diese Abscheidungen wandern im Filtereinsatz oder,
wenn sie sich ablösen, entlang der Wand des Zentralrohres 7 nach oben und treten
durch die Austrittsöffnungen 13 aus.
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Das verbleibende, bereits weitgehend gereinigte Flüssigkeitsgemisch
fliesst aus dem Zentralrohr 7 durch die Durchtrittsöffnungen 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 abfliesst9 zoBo 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 auszuscheidenden9 leichteren
Flüssigkeit eine grössew re Affinität als zur schwereren Flüssigkeit besitzt Es
kann jeweils der gleiche Wirkstoff wie für den Filtereinsatz 15 verwendet werden0
Beim Anströmen des Filterkörpers 10 mit dem aus dem Zentralrohr 7 austretenden,
verbliebenen Flüssigkeitsgemisch lagern sich noch mitgeführte kleine Tröpfchen der.
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leichteren Flüssigkeit sowie in der schwereren Flüssigkeit fein dispergierte
leichtere Flüssigkeit vor allem an der inneren Wandung aber auch innerhalb des Wirkstoffes
abg während die nun gereinigte, schwerere Flüssigkeit, wie schon erwähnt, durch
die Filtermatte hindurchtritt0 Durch Koalision bilden sich immer grösser werdende
Tropfen der leichteren Flüssigkein 9 die 3 sobald ihre Auftriebskraft gross genug
ist, sich ablösen oder im Wirkstoff nach oben wandern Sie werden von der Deckplatte
9 aufgefangen9 gelangen bei einer Ausführung gemäss der rechten Hälfte der Fig01
durch die obersten Durchtrittsöffnungen 12 wieder in den Filtereinsatz 15 und von
da9 zusammen mit den im Filtereinsatz abgeschiedenen Gemischanteilen9 durch die
Austrittsöffnungen 13 nach aussene Die an der Oberfläche des Behälterinhalts sich
bildende schwimmende Schicht ausgeschiedener Flüssigkeit wird von Zeit zu Zeit abgeschöpft.
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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.
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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 äus 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 Raume 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.
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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 Flüssigkeftssammler angehoben, damit die andere Flüssigkeit teilweise ablaufen
kann9 doch nicht so weit, dass das noch vertliebene Polster der leichteren Flüssigkeit
auch nach unten ausfliessen konnte.I)aiin werden die Durchströmöffnungen 20 mit
Stopfen oder mit Rohren, die von oben in die Öffnungen 20 eingeschraubt werden und
so einen Ausfluss verhindern9 verschlossen. Die Montage erfolgt sinngemäss in der
umgekehrten Reihenfolge.
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Diese Ausführung hat ausserdem den Vorteil, dass die Wandung des Behälters
1 nicht mit der ausgeschiedenen Flüssigkeit in Beruhrung kommt, ein sonst gegebenenfalls
notwendiger, besonderer Oberflächenschutz der Wandung ist daher nicht notwendig.
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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 Eigenschaften gebildet. Gemäss Fig.2 ist er sternförmig, was
zu einer grossen Durchtrittsfläche und somit zu einer kleinen Durchströmgeschwindigkeit
des zu filternden Flüssigkeitsgemisches führte 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 Fig04 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.
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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 Röhre des Filterkörpers 10 0 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.
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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 standhält0 Auf diese Weise ist eine Anpassung der Einrichtung an wechselnde
Betriebsbedingungen leicht und rasch mögliche Sind in dem zu behandelnden Flüssigkeitsgemisch
auch Feststoffe fe 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 wandern9 sie bleiben im Einsatz haften. Dieser muss daher in Zeitabständen,
z.30 alle Monate, gereinigt werden. Dies kann durch Ausbau des Filtereinsatzes ausserhalb
des Behälters 1 geschehen, doch ist es betrieblich einfacher und rationeller, die
Reinigung inner--halb desselben vorzunehmen.
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Für diesen Zweck ist die Quetschvorrichtung 18 vorgesehen Sie kann
beispielsweise aus einer Engstelle, einem kreuzgeschlitzten Abstreifer oder aus
zwei Fresswalzen bestehen. Wird der Filtereinsatz hindurchgezogen9 so werden die
angesammelten Rückstände ausgequetscht, fliessen nach unten ab9 wie durch den Pfeil
24 angedeutet ist, und sammeln sich am Boden 4 der Blechwanne 39 von wo sie gelegentlich
entfernt werden. Das Gewicht 17 zieht den Filtereinsatz wieder nach unten in seine
Betriebslage0 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.
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In beiden Fällen soll jedoch die Quetschvorrichtung leicht demontierbar
sein, um bei Bedarf den Filtereinsatz rasch auswechseln zu können.
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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.
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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.
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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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L e e r s e i t e