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Verfahren zum Trennen von Flüssigkeiten von unterschiedlichem spezifischen
Gewicht. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Trennen von Flüssigkeiten von unterschiedlichem spezifischen Gewicht aus Gemischen
und eignet sich besonders zur ZViedergeiiznnung von öl aus einem Gemisch von öl
und Wasser. Doch ist das Verfahren und die Vorrichtung auch auf andere Gemische
anwendbar. Es gibt bereits Verfahren zum Trennen von derartigen Flüssigkeitsgemischen,
welch letztere in eine Trennungskammer, und zwar in der Richtung nach aufwärts,
eingeführt werden; in dieser
Kammer vollzieht sich die Trennung
durch das natürliche Mittel der Eigenschwere der Flüssigkeitsteilchen, indem aus
der nach aufwärts gerichteten Strömung des Gemisches die leichteren die ihnen durch
die hydraulische Druckkraft verliehene Energie dazu benutzen sollen, um allmählich
an die Oberfläche aufzuschwimmen, während die schwereren Teilchen verlangsamt werden
und in der spezifisch. leichteren umgebenden Gemischmasse sinken, so daß sie an
dem unteren Teil der Kammer gesammelt werden können. Bei diesen bekannten Verfahren
kann jedoch die Trennung in der angegebenen Weise nicht richtig erfolgen, indem
entweder der Abfluß an dem unteren Ende der Trennungskammer an einer einzigen, z.
B. mittleren Stelle am Bodenteil bewirkt wird, wodurch die Bewegung der unteren
Schichten und die zentral nach abwärts gerichteten Strömungen der mittleren Schichten
ein zur Trennung erforderliches ruhiges Fließen dieser letzteren stören oder ein
selbsttätiges Sammeln und Abfließen der leichteren Flüssigkeit nicht ermöglicht
ist, indem das Gemisch zu nahe der Oberfläche einfließt und Wirbelströmungen verursacht.
In beiden Verfahrensarten ist die Trennung zwar genügend, um z. B. die Wiedergewinnung
von Öl in Motoren, nicht aber um das abfließende Wasser vollständig fett-oder ölfrei
zu machen. Diese Verfahren sind bei Anlagen nicht verwendbar, z. B. in Häfen und
Flüssen, wo nur ein vollständig entöltes Wasser aus den Schiffen und Fabrikanlagen
zum Ablaufen kommen darf. Das Verfahren gemäß Erfindung vermeidet die Strömungen
innerhalb der Trennungskammer, welche die ruhige Absonderung der schwereren Teilchen
von den leichteren durch Schwerkraft beeinflussen, dadurch, daß das einfließende
Gemisch in die Trennungskammer im wesentlichen in der durch den Massenmittelpunkt
der Flüssigkeit gehenden Ebene, vorzugsweise in den Mittelpunkt selbst, zugeführt
wird, während die schwerere Flüssigkeit gleichmäßig an dem unteren Rande oder Umfang
der Kammer und die leichtere Flüssigkeit gleichmäßig an dem oberen Rande derselben
selbsttätig abgeführt werden, so daß andere Strömungen als gleichmäßig nach aufwärts
oder nach abwärts vermieden werden. Dadurch kann die Trennung in sehr wesentlichem
Teil der Kammer erfolgen, wodurch die Leistung und die Reinheit der Flüssigkeit
erhöht werden.
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Abb. i ist ein lotrechter Schnitt durch eine zur Ausführung des Verfahrens
dienende Vorrichtung.
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Abb. 2 ist ein lotrechter Schnitt einer zweiten Ausführungsform.
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Abb.3 ist ein lotrechter Schnitt in größerein Maßstabe durch ein Ventil
für die Steuerung des Wasserausflusses.
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Abb. q. ist ein lotrechter 'Schnitt ainer weiteren Ausführungsform.
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Mit Bezug auf Abb. i und 2 ist A ein kegelstumpfförmiger Behälter,
welcher die Trennungskammer Al bildet, die mit einem Beobachtungsglas A° und einem
Deckel A'3 versehen ist. Auf das obere Ende des Behälters A ist ein aufrecht gehendes
Rohrgehäuse B aufgesetzt, an dessen oberem Ende ein ringförmiger Trog BI mit dem
Ausfluß B2 befestigt ist. Das offene obere Ende B3 des Rohrgehäuses B bildet das
Ölwehr, und für dessen Höheneinstellung kann ein einstellbarer Ring vorgesehen sein,
welcher an dem Gehäuse B angeordnet und in der eingestellten Lage durch eine Klemmschraube
festgestellt wird.
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Cl ist eine Muffe, welche an dem oberen Ende des Gehäuses B befestigt
ist. Durch diese Muffe Cl wird ein Schlangenrohr C zum Erwärmen der leichteren Flüssigkeit
gestützt, welches innerhalb des Rohrgehäuses B angeordnet ist, wobei das Ventil
C2 zur Einführung des Dampfes dient. D, ist das Einführungsrohr für das Gemisch,
welches von dem Vorratsbehälter Dl in die Trennungskammer Al führt, und an dessen
unterem Ende ist in bestimmter Entfernung eine gekrümmte, schüsselförmige Ablenkungsplatte
D2
angeordnet. Die Ablenkungsplatte D,2 ist vorteilhaft von solcher Form und
Bemessung (Durchmesser), daß der einfließende Gemischstrom durch die letztere nach
aufwärts durch die mittlere Zone der Trennungskammer Al gerichtet wird. Die Ausmündungsstelle
des Rohres D in die Kammer ist derart, daß diese Stelle im wesentlichen in dem Massenmittelpunkt
der Flüssigkeit liegt.
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Ein einstellbarer Ring D3 an dem Rohr D dient zur lotrechten Einstellung
des Einflußendes des Rohres D in der Kammer Al. Der Ring D3 stützt sich auf die
Muffe Cl, welche an dem Gehäuse B befestigt ist, und ein Sammelrohr und Abflußrohr
E für die schwerere Flüssigkeit in Form eines Ringes, welcher mit Lochungen Ex versehen
ist, ist in dem unteren Teil der Trennungskammer Al angeordnet und mit dem mittleren
Rohr EI durch ein diametral verlaufendes Querrohr X verbunden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. i führt das Rohr E'2 von dem
Rohr El zu einem in entsprechender Höhe angeordneten Behälter F, welcher mit einem
Ausflußwehr F1 versehen ist, wobei das letztere derart angeordnet ist, daß die Wassersäule
in dem Rohr E'= die Wassersäule und die übergelagerte Ölsäule in der Trennungskammer
A und dem Gehäuse B ausgleicht. Der Behälter
F wird von einem Arm
G an dem Rohrgehäuse B gestützt.
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Die Ausführungsform gemäß Abb. 2 ist der beschriebenen ähnlich mit
Ausnahme der Steuerung für den Ausfluß des getrennten Wassers. In Abb. 2 ist H die
Schwimmerkammer, welche durch das Rohr Hl mit der Trennungskammer .41 in Verbindung
steht. Das Ausflußrohr E3 ist mit einer Ventilkammer J (Abb. 3) versehen,
welche ein Ventil Jl auf dem Sitz J2 besitzt, wobei das Ventil mit einem sickernden
Kolben Jx verbunden ist. Ein Fortsatz J3 des Ventils J ist mit Öffnungen J4 und
einem Kugelventil J5 versehen, welches normal auf seinem Sitz J',' durch die Stange
H° gehalten wird, die an dem Drehhebel H3 angeschlossen ist, welcher mit dem Schwimmer
H4 in der Kammer H
zusammenwirkt.
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Bei der Vorrichtung gemäß Abb. i geht das Wasser in das Rohr E, die
Leitung El und steigt durch das Rohr E= zum Behälter F'. Ein weiterer Zusatz des
Gemisches verursacht, daß der Ölspiegel im Gehäuse B und der Wasserspiegel im Behälter
F steigen, wobei das Öl über das Wehr B3 und das Wasser über das Wehr F1 überfließt.
Auf diese Weise wird ein stetiges Gleichgewicht in der Vorrichtung erhalten, wobei
der Wasserspiegel in der Trennungskammer an der Verbindungsstelle der Wassermasse
und der Ölsäule im wesentlichen annähernd an der Verbindungsstelle des Behälters
-A und des Behälters B
konstant bleibt, während die relativen Säulen des ausfließenden
Öls und Wassers dem Verhältnis von Öl und '\Vasser in dem einfließenden Gemisch
entsprechen.
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Bei der Ausführungsform gemäß Abb. 2 steigt das Wasser von der Trennungskammer
Al durch das Rohr Hl zur Schwimmerkammer H. Der Wasserausfluß durch die Ventilkammer
J wird normal geschlossen gehalten, weil das Wasser von dem Bodenteil der Trennung
skammer Al durch das Rohr E3 in die Ventilkammer J geht und durch den losen Kolben
J-1: sickert, wobei das Ventil J1 auf seinem Sitz J2 durch Schwerkraft so lange
gehalten wird, wie das Gewicht des Schwimmers H4 das Kugelventil J3 auf seinem Sitz
mittels der Stange H2 drückt.
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Wenn das Gemisch in die Trennungskammer geliefert wird, steigt der
Spiegel vom Wasser und vom Öl, wobei das Öl durch das Wehr B3 überfließt und der
Schwimmer H4 in der Kammer H steigt, so daß die Stange H= gehoben und das
Kugelventil Ji durch den Druck des Wassers in der Kammer J gehoben wird. Von der
oberen Seite des Kolbens Jx entweicht das Wasser durch die üffnungen J4, wodurch
das Ventil J1 durch den Druck des Wassers an der Unterseite des i Kolbens Jx gehoben
wird und infolgedessen das Wasser durch den Ventilausfluß ausfließt.
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!Wenn der Wasserspiegel in der Schwimmer-; kammer H sich gesenkt hat,
so wird die öffnung JO durch das Kugelventil Ja geschlossen, und das Ventil J1 legt
sich an seinen Sitz an und die Ventilöffnung wird geschlossen.
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In Abb. -. ist die Vorrichtung gezeigt, welche dem doppelten Zweck
dient, und zwar erstens dem Aufrechterhalten des ausgeglichenen Verhältnisses der
Öl- und Wassermasse in der Vorrichtung und zweitens der Entfernung von geringen
Spuren des Öls, welche in dem ausfließenden Wasser nach der Behandlung in der Trennungskammer
verbleiben. Bei dieser Vorrichtung ist der kegelförmige Behälter I( und das Rohrgehäuse
L in dem Außenbehälter M angeordnet, wobei der kegelförmige Behälter I( am
Boden offen und im Abstand von dem Boden des Behälters M ist. Das Rohrgehäuse L
ist mit einem Dampfmantel L' und ferner mit der Schlange L2 i ausgestattet; der
ringförmige Behälter L3, I welcher das Ölwehr L¢ umgibt, besitzt einen geneigten
Boden L' und den ölauslaß L6 an dem unteren Teil. Kegelförmige Schilder N und O
sind vorgesehen, welch letzteres oben in einem aufrecht stehenden zylindrischen
Teil Cl endigt, wodurch eine ringförmige öffnung Q gebildet wird, welche mit dem
ringförmigen Durchgang Ml in Verbindung steht, der zu dem 'Vasserwehr M-" führt,
dessen Höhe in bezug auf das Ölwehr L4 derart angeordnet ist, daß das ausgeglichene
Verhältnis der entsprechenden Flüssigkeitssäulen erhalten wird. Ein zylindrisches
Gehäuse P bildet eine ringförmige Kammer, in welche das an dem Wehr 412 ausfließende
Wasser eingeht, wobei ein durch Ventil gesteuerter Wasserausfluß Pl vorgesehen ist.
Das Gemisch wird durch das Rohr I(1 eingeführt und fließt in die Trennungskammer
außerhalb des i Rohrgehäuses L, anstatt durch die Ölsäule wie in Abb. i und a hindurchzugehen.
Das Öl steigt durch die Wassermasse im Behälter I(, und das Wasser geht stetig in
den Außenbej hälter M_, wobei die Stromgeschwindigkeit sich j infolge der größeren
Kapazität des Behälters kl vermindert. Die zurückbleibenden Spuren von Öl steigen
zu der Unterseite der Bodenplatte L5 und können, wenn angesammelt, in den Behälter
L3 durch Öffnen des Ventils L von Zeit zu Zeit durchfließen. Das ;Nasser fließt
durch-'die ringförmige Öffnung Q und den Durchgang Ml und überfließt schließlich
das Wehr M-2. Wenn gewünscht, kann eine entsprechende Thermostatsteuerung für !
die dem Öl oder der leichteren Flüssigkeit zugeführte Wärme vorgesehen sein, nachdem
dasselbe von dem Wasser oder der schwereren Flüssigkeit getrennt wurde.
Die
Vorrichtung kann ebenfalls an Bord von Schiffen benutzt werden, da die Rollbewegungen
des Schiffes ohne Einfluß sind, indem infolge der verhältnismäßig geringen Oberfläche
an dem offenen Ende der Ölkammer diejenige Menge von Öl, welche durch das Rollen
des Schiffes über das Ölwehr ausgespritzt wird, sehr gering ist und die Wirkung
der ausgeglichenen Säulen nicht stören kann.
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Beim Beginn des Betriebes wird die Vorrichtung zuerst mit Wasser gefüllt,
z. B. bis zum Boden des rohrförmigen Gehäuses, und das letztere wird mit Öl gefüllt,
welches den ölverschluß bildet. Dann wird das zu trennende Gemisch nach aufwärts
in die Wassermasse gerichtet, und das Öl steigt in das Rohrgehäuse und überfließt
das Ölwehr, wobei die weitere Trennung selbsttätig erfolgt.