WO2012004201A1 - Phasentrennvorrichtung - Google Patents

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WO2012004201A1
WO2012004201A1 PCT/EP2011/061126 EP2011061126W WO2012004201A1 WO 2012004201 A1 WO2012004201 A1 WO 2012004201A1 EP 2011061126 W EP2011061126 W EP 2011061126W WO 2012004201 A1 WO2012004201 A1 WO 2012004201A1
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WO
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phase
phase separation
container
outlet
weir
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/061126
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Inventor
Ronald SCHLÜTER
Original Assignee
Mahle International Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/0208—Separation of non-miscible liquids by sedimentation
    • B01D17/0214—Separation of non-miscible liquids by sedimentation with removal of one of the phases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/04—Breaking emulsions
    • B01D17/045—Breaking emulsions with coalescers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/08—Thickening liquid suspensions by filtration
    • B01D17/10—Thickening liquid suspensions by filtration with stationary filtering elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/0024—Inlets or outlets provided with regulating devices, e.g. valves, flaps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/24—Feed or discharge mechanisms for settling tanks
    • B01D21/245—Discharge mechanisms for the sediments

Definitions

  • the present invention relates to a phase separation device for separating at least two liquid phases of different density from a liquid phase mixture.
  • liquids are used, for example for cooling, lubrication and cleaning.
  • these working fluids circulate in fluid circuits.
  • the use of liquids may cause contamination.
  • filter devices for example, solid impurities can be removed from the liquids.
  • Phase separators can be used to remove liquid contaminants.
  • oily contaminants can be removed from water or aqueous impurities from oil by means of a phase separator.
  • phase separation devices are used in industrial cleaning processes, in which production goods are cleaned with the aid of water to which a cleaning agent has been added. In order to be able to separate the water again from oily impurities.
  • phase separation device can, for example, work with at least one phase separation element to which the liquid phase mixture is fed on the inlet side and the outlet side is arranged in a container.
  • the exit side of the phase separation element is formed, for example, by the outer surface of a phase separation material of the phase separation element which is exposed to the interior of the container.
  • the phase separation material through which the phase mixture can flow has an increased attraction force or holding force for one of the phases of the phase mixture.
  • the phase separation material withdraws the one phase from the phase mixture.
  • Within the phase separation material it comes thereby to an accumulation of the excreted phase.
  • the smallest droplets are combined to form larger droplets and droplets which reach the outer surface of the phase separation material, that is to say the outer exit side of the phase separation element.
  • these droplets and droplets are sufficiently large, they can detach from the phase separation element so that they also enter the interior of the container and are then within the other phase of the phase mixture. A new phase mixture does not take place at first. Rather, the different density of the phases causes a gravity phase separation, so that the lighter phase collects on top of the heavier phase. Within the phase separation device, it is now possible to evacuate or evacuate the lighter phase on the surface and / or to evacuate the heavy phase from below.
  • the at least two differently heavy or differently dense liquid phases are present as an emulsion.
  • a suitable phase separation material By means of a suitable phase separation material, the confluence of droplets of the emulsion into a coherent phase can be effected in the respective phase separation element. This process can also be called coalescence. Accordingly, the phase separation elements are usually so-called coalescers.
  • the present invention is now concerned with the problem of providing for a phase separation device of the type mentioned an improved embodiment, which is characterized in particular by a high efficiency and / or by a simple structure. Furthermore, a high degree of flexibility is to be achieved in order to be able to easily adapt the phase separation device to different separation tasks. According to the invention, this problem is solved by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
  • the invention is based on the general idea of arranging two weirs in the interior of the container between the at least one phase separation element and a heavy-phase outlet through which at least one phase of greater density can be discharged from the container, namely an underflowable weir and an overflowable weir.
  • the overflowable weir is arranged in the container between the underflowable weir and the heavy phase outlet, so that the heavier phase starting from the at least one phase separation element must first underflow the sauströmbare weir and then the overflowable weir must overflow to get to the heavy phase outlet.
  • the Schwerphasenauslass can z. B. enforce a container wall.
  • the drain has at least one overflow edge over which the light phase can overflow from the container interior into the drain.
  • the at least one overflow edge of the drain is located in the same height range in which there is also an overflow end of the overflowable weir. This ensures that the overflow edge is always in the range of the light phase, so that no heavy phase enters the drain.
  • the overflow of the overflowable weir defines the maximum height of the heavy phase in the container interior by its position between the underflowable weir and the heavy phase outlet.
  • the heavy phase arrives at the side away from the overflow weir.
  • the at least one overflow edge is then appropriately adjusted in terms of their height in the container so that in this case no liquid, so no heavy phase enters the drain.
  • the light phase lowers the light phase to heavy phase separation level by the weight of the light phase relative to the overflow end of the overflow weir.
  • the surface of the light phase rises above the level of the overflow end of the overflowable weir and consequently also above the level of the at least one overflow edge, so that the light phase can enter the drain via the at least one overflow edge.
  • the at least one overflow edge is preferably arranged substantially at the same height as the overflow end of the overflowable weir. It can be positioned slightly higher than the overflow of the overflow weir to avoid the entry of heavy phase into the process even in the absence of a light phase.
  • the at least one overflow edge in the container interior is above the at least one phase separation element.
  • the weirs are configured rectilinear, so that they have horizontal ends.
  • the weirs may extend parallel to each other.
  • the overflow edge may be suitably designed rectilinear and extend horizontally, optionally a parallel alignment may be provided to at least one of the weirs.
  • the drain or at least the at least one overflow edge can be arranged adjustable in height in the container. This makes it possible during operation of the phase separation device, to tune the height of the overflow edge to the layer thickness of the light phase, such that on the one hand as much as possible Phase can be removed and on the other hand, the removal of heavy phase can be avoided by thechtphasenauslass.
  • the drain can be fluidly connected to the light phase outlet via a flexible connecting element.
  • the light phase outlet on the container stationary, so to install stationary, while the process in the container mobile, so it can be arranged adjustable.
  • the light phase outlet passes through a container wall.
  • the flexible connector can compensate for the varying distances between drain and light phase outlet.
  • the connecting element can be designed so that it can be changed elastically with respect to its length.
  • the connecting element is a corrugated tube. It is also possible to move the connecting element bent between the outlet and the light phase outlet and to make it elastic in terms of bending loads.
  • the connecting element may be formed by a flexurally elastic hose, which is laid between drain and light phase outlet, for example, S-shaped. As a result, the connecting element can easily compensate for changes in distance between drain and light phase outlet.
  • the phase mixture passes exclusively through the at least one phase separation element into the interior of the container. This ensures that the entire phase mixture supplied to the container must pass through the respective phase separation element before it enters the container interior, so that the phase separation is assisted in the entire phase mixture supplied.
  • the light phase outlet can be arranged below the overflow end of the overflowable weir. As a result, unwanted gas bubbles can escape from the light phase, for example due to the increased static pressure, before the light phase emerges from the container at the light phase outlet.
  • the light phase outlet is arranged above an underflow end of the underflowable weir and / or below the heavy phase outlet. Both measures illustrate the increased flexibility of the design presented here with regard to the positioning of the individual outlets.
  • the light phase outlet is arranged stationary on the container. This measure simplifies the stationary integration of the phase separation device into a corresponding hydraulic system, the liquid of which is to be treated with the aid of the phase separation device.
  • an end of the underflowable weir remote from the underflow end of the underflowable weir may be above the overflow end of the overflowable weir. This ensures that the underflowable weir is not overflowed so that only the heavy phase is located on the side of the undercurrent weir facing away from the at least one phase separation element. Appropriately, this upper end of the undercurrent weir then also above the at least one Ü overflow edge of the process.
  • the overflowable weir is expediently designed and arranged in the container such that liquid, ie as a rule the heavy phase, can only be removed by flow of the overflow reaches the Schwerphasenauslass.
  • an end of the overflowable weir remote from the overflow end of the overflowable weir may extend to a bottom of the container.
  • the overflowable weir expediently closes off at the side and at the bottom with the container, so that the overflowable weir can only be overcome at its overflow end.
  • a holder for mounting the at least one phase separation element can be arranged in the container.
  • the respective phase separation element can be positioned optimally in the container interior, so that in particular the entire usable surface of the phase separation material is available.
  • such a holder can be readily designed so that it is particularly easy to assemble and disassemble the respective phase separation element. This makes it possible, in particular, to easily exchange used phase separation elements.
  • different phase separation elements can easily be mounted on the holder, for example in order to adapt the phase separation device to different separation tasks.
  • this holder for the respective phase separation element can have a connection flange on which the assembled phase separation element is axially supported and which has an inlet region which fluidly connects the mixture inlet to the inlet side of the respective phase separation element.
  • the holder for the respective phase separation element has a cover on which the mounted phase separation element is axially supported on a side remote from the connection flange and which is fastened to the connection flange through the phase separation element.
  • the respective phase separation element can be arranged lying in the container.
  • the respective phase separation element has a rectilinear shape so as to extend along a longitudinal axis.
  • this longitudinal axis of the phase separation element extends with respect to a horizontal plane in an angular range of ⁇ 30 °.
  • this longitudinal axis preferably extends substantially parallel to the horizontal plane. Due to the horizontal arrangement of the container requires only a comparatively small overall height, whereby the phase separation device is relatively compact builds.
  • phase separation element an embodiment in which it is designed as a cylindrical body is preferred.
  • the phase separation material is then arranged in a ring and surrounds a cavity which forms the entrance side of the phase separation element.
  • the respective phase separation element can be designed as a coalescer.
  • a bottom of the container in the region of the at least one phase separation element may have a sediment receiving recess.
  • the sequence or light phase sequence can preferably be configured as a skimmer.
  • a skimmer To realize the process of this z. B. have a closed end and open top U-profile. In a bottom of the U-profile can then be arranged an opening which is connected to thechtphasenauslass. The legs of the U-profile form at their ends remote from the bottom of the U-profile ends each have an overflow edge.
  • a height adjustment device which has a carrier fastened to the container, at least one holder attached to the outlet, and at least one set screw which connects the carrier to the holder.
  • the adjusting screw can be actuated manually in order to set the height of the sequence manually.
  • a motor actuation of the screw can be provided.
  • a corresponding servomotor can then be actuated by actuating corresponding switches for raising or lowering the sequence.
  • a corresponding controller communicates on the one hand with said sensors and on the other hand with said servomotor.
  • the process is configured as a drainage channel, which extends in particular parallel to the overflowable weir and / or parallel to the underflowable weir.
  • Fig. 3 is a plan view of the phase separation device with the cover removed.
  • a phase separation device 1 comprises a container 2, a mixture inlet 3, a light phase outlet 4, a heavy phase outlet 5 and at least one phase separation element 6.
  • the phase separation device 1 serves to separate at least two liquid phases of different density from a liquid phase mixture ,
  • an aqueous cleaning liquid is used to deoilate components in the course of a production, whereby the cleaning liquid is enriched with oils.
  • the mixture of cleaning fluid and entrained oils forms a phase mixture of at least two liquid phases.
  • the aqueous cleaning liquid forms a main phase, while the entrained oils form a secondary phase, which is to be separated by means of the phase separation device 1 from the main phase.
  • the phases have different densities, which allows the use of the phase separation device 1.
  • the container 2 encloses a container interior 7 or a container interior 7.
  • the container 2 has a side wall 8, which encloses the container interior 7 laterally, and a bottom 9, which bounds the container interior 7 from below. Further, the container 2 has an open top 10, which is closed in Figures 1 and 2 with a lid 1 1.
  • the lid 1 1 has a handle 12, which simplifies the manual attachment and removal of the lid 1 1.
  • the phase mixture 13 indicated by an arrow can be supplied to the container 2.
  • the mixture inlet 3 passes through the side wall 8.
  • the respective phase mixture 13 can now pass exclusively through the phase separation elements 6 into the interior of the container 7.
  • phase separation elements 6 are arranged in the container 2. It is clear that more or less than three phase separation elements 6 can be provided.
  • the respective phase separation element 6 is fluidically connected on the inlet side to the mixture inlet 3. On the outlet side, the respective phase separation element 6 is fluidically connected to the container interior 7.
  • the respective phase separation element 6 has in the embodiments shown here in each case a cylindrical annular body 14, which consists of a phase separation material. As it flows through, the phase separation material of the phase separation body 14 carries the droplets of the secondary phase entrained in the main phase together and allows the outlet side then separate delivery of the main phase and the minor phase.
  • the latter encloses in each case an inlet space 15 to which the phase mixture 13 is supplied.
  • An inner side 16 of the phase separation body 14 facing the inlet space 14 forms the inlet side of the respective phase separation element 6, which is also designated 16 below.
  • a side facing away from the inlet 15 and the container interior 7 facing or exposed outside 17 of the Phasentrennpersperman 14 forms the exit side of the respective phase separation element 6, which is also denoted by 17 below.
  • the fluidic connection between the mixture inlet 3 and the inlet side 16 of the respective phase separation element 6 takes place in the example via a mixture feed 18, which connects the mixture inlet 3 in parallel with all the phase separation elements 6.
  • the light phase outlet 6 serves to discharge at least one phase of lower density from the container 2. This is the secondary phase 19, which emerges from the light phase outlet 4 in accordance with an arrow.
  • the light phase outlet 6 passes through the side wall 8 in the example.
  • the heavy phase outlet 5 is fluidly connected to the container interior 7 and serves to discharge at least one phase of greater density from the container 2. This is the heavier main phase 20, which is discharged according to an arrow.
  • the heavy phase outlet 5 passes through the side wall 8 in the example.
  • the mixture inlet 3, the light phase outlet 4 and the heavy phase outlet 5 are connected to respective infeed and outfeed lines, respectively.
  • a corresponding conveyor for example, an eccentric screw, be arranged.
  • the light-phase outlet 4 and the heavy-phase outlet 5 are arranged in a stationary manner on the container 2 in the example.
  • the phase separation device 1 also has two weirs in the container 2, namely an underflowable weir 21 and an overflow weir 22.
  • the underflowable weir 21 is arranged in the container 2 between the respective phase separation element 6 and the heavy phase outlet 5.
  • the understrombare weir 21 has an underflow end 23, which must be underflowed by the main phase 20 in order to overcome the understrombare weir 21. Remote from the downstream end 23, the underflowable weir 21 has another or upper end 24.
  • the overflowable weir 22 is arranged in the container 2 between the underflowable weir 21 and the heavy phase outlet 5.
  • the overflowable weir 22 has an overflow end 25 which must be overflowed by the heavier main phase 20 to overcome the overflowable weir 22.
  • a further or lower end 26 of the overflowable weir 22 remote from the overflow 25 extends as far as the bottom 9 of the container 2.
  • the overflow end 25 is positioned above the heavy phase outlet 5 in the container 2 and above the respective phase separation element 6.
  • the heavy-phase outlet 5 is likewise positioned above the phase-separation elements 6 in or on the container 2.
  • the light phase outlet 4 is arranged below the overflow end 25 of the overflowable weir 22 and above the underflow end 23 of the underflowable weir 21 on the container 2. Furthermore, here is the positi- tion of the outlets 4, 5 selected so that thechtphasenauslass4 is disposed below the Schwerphasenauslasses 5 on the container 2.
  • the respective weir 21, 22 extends in the transverse direction of the container 2 through the entire container interior 7 and thus in each case to the two longitudinally extending wall sections of the container wall 8. Accordingly, the underflowable weir 21 can only be bypassed by undercurrents of the underflow end 23.
  • the upper end 24 of the underflowable weir 21 is located above the maximum expected liquid level.
  • the überströmbare weir 22 closes in the example at its lower end 26 close to the bottom 9 and is accordingly only by overflow of its overflow end 25 can be overcome.
  • the phase separation device 1 also has a drain 27, which is fluidically connected to the light phase outlet 4.
  • the drain 27 has at least one overflow edge 28, via which the lighter secondary phase 19 can overflow from the container interior 7 into the drain 27.
  • the drain 27 is arranged in the container 2 on a side facing away from the overflow weir 22 side of the underflowable weir 21 and thus on the same side as the at least one phase separation element 6.
  • the positioning of the drain 27 in the container 2 takes place so that the respective overflow edge 28 and the overflow 25 are in the same height range 29, which is indicated in Fig. 1 by a curly bracket.
  • Preferred is the configuration indicated in FIG. 1, in which the respective overflow edge 28 and the overflow end 25 in the container 2 have substantially the same height.
  • a corresponding contour line 30 is shown here interrupted.
  • the sequence 27 is expediently designed in the manner of a skimmer.
  • An inlet 31 to the heavy phase outlet 5 is arranged in the container 2 below the overflow end 25. In the example, it is arranged directly on the side wall 8, but may also be located at the inlet of a line, the outlet of which is connected to the heavy phase outlet 5.
  • the weirs 21, 22 are formed by flat, flat, plate-shaped body, in particular by sheets. This results in straight edges for the ends 23, 24, 25, 26. It is clear that the weirs 21, 22 in principle may also have a different geometry.
  • the upper end 24 of the underflowable weir 21 is located in the container 2 above the respective overflow edge 28 and above the overflow end 25th
  • the drain 27 or at least the respective overflow edge 28 may be arranged in the container 2 adjustable in height.
  • a corresponding height adjustability is indicated in FIG. 1 by a double arrow 32.
  • the drain 27 comprises a U-profile 33, which is closed at its longitudinal ends and is open at the top.
  • the phase separation device 1 here comprises a height adjustment device 34, by means of which the height of the outlet 27 in the container 2 is adjustable.
  • the height adjustment device 34 comprises, for example, a carrier 35 fastened to the container 2, at least one holder 36 fastened to the outlet 27, here on the U-profile 33, and at least one adjusting screw 37 which connects the carrier 35 to the respective holder 36.
  • the height of the drain 27 can be adjusted relative to the container 2.
  • its U-profile 33 of the drain 27 is configured in the example as a drainage channel, which extends in the example parallel to the overflowable weir 22 and the underströmbaren weir 21.
  • the drain 27 is fluidically connected to the light phase outlet 4 via a flexible connecting element 38.
  • the connecting element 38 is designed as a corrugated hose whose length can be changed elastically.
  • the connecting element 38 then only has to be flexurally elastic in order to be able to compensate for changes in distance between the drain 27 and the light phase outlet 4.
  • a special embodiment is also indicated, which allows automatic height adjustment of the sequence 27.
  • the height adjustment device 34 is equipped with an actuator 39, which is indicated here only with a broken line.
  • the actuator 39 acts to adjust the height of the drain 27 together with this.
  • the screw 37 can be driven to rotate in one direction and in the other direction of rotation.
  • a controller 40 is provided, which is connected via a control line 41 to the actuator 39 and which is connected via a signal line 42 to a sensor 43.
  • the sensor 43 is designed and / or arranged such that it can detect a phase separation plane which forms during operation of the phase separation device 1 between the heavier main phase 20 and the lighter, floating secondary phase 19.
  • the controller 40 may now adjust the height of the drain 27 depending on the height of said phase separation plane.
  • the phase separation device 1 is here also equipped with a holder 44, which is arranged in the container 2 and serves for mounting the respective phase separation element 6.
  • the holder 44 integrates the functionality of the mixture feed.
  • the feeder 18 is integrated in the holder 44.
  • the holder 44 comprises a connection flange 45 for each phase separation element 6.
  • the respective phase separation element 6 is axially supported on the respective connection flange 45.
  • the respective connection flange 45 has centrally an inlet region 46 which fluidly connects the inlet side 16 of the respective phase separation element 6 with the mixture inlet 3.
  • the inlet region 46 is equipped with a plurality of inlet openings 47, which on the one hand are open to the respective inlet space 15 and, on the other hand, are connected to the inlet 18.
  • the axial support of the respective phase separation element 4 on the connection flange 45 is expediently carried out via a seal 48.
  • the holder 44 also has a cover 49 for each phase separation element 6.
  • the respective phase separation element 6 is axially supported on a side facing away from the respective connection flange 45 side.
  • a seal 50 it is expedient to use a seal 50.
  • the respective cover 49 is fastened to the respective connection flange 45 through the respective phase separation element 6.
  • a tie rod 51 is used which is screwed into the respective connection flange 45, which passes through the respective cover 49 in a corresponding passage opening 52 and which is braced on a side facing away from the connection flange 45 by means of a nut 53.
  • phase separation elements 6 are arranged lying in the container.
  • the phase separation material from which the phase separation bodies 14 are formed expediently coalesces the secondary phase 19, so that the respective phase separation element 6 is preferably designed as a coalescer.
  • the bottom 9 has a sediment receiving depression 54, which is positioned in the region of the respective phase separation element 6.
  • a sediment outlet 55 is connected to the bottom of the sediment receiving depression 45 and can be controlled, for example, by means of an outlet valve 56 in order to discharge sediment as required.
  • the overflowable weir 22 separates in the container 2 a subspace 57 from the container interior 7, with which the inlet 31 of the heavy phase outlet 5 communicates. For maintenance purposes, this subspace 57 must be able to be emptied.
  • an idle pipe 58 is arranged on the bottom 9, which can be opened as needed.
  • a connecting piece 59 is provided, which can be used, for example, for connecting a pressure sensor.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Phasentrennvorrichtung (1) zum Trennen von zumindest zwei flüssigen Phasen (19, 20) unterschiedlicher Dichte aus einem Phasengemisch (13), umfassend einen Behälter (2), einen Gemischeinlass (3) zum Zuführen des Phasengemischs (13), ein Phasentrennelement (6), das im Behälter (2) angeordnet ist, eintrittsseitig mit dem Gemischeinlass (3) fluidisch verbunden ist und austrittsseitig mit einem Behälterinneren (7) fluidisch verbunden ist, einen Leichtphasenauslass (4) zum Abführen wenigstens einer Phase (19) kleinerer Dichte, einen mit dem Behälterinneren (7) fluidisch verbundenen Schwerphasenauslass (5) zum Abführen wenigstens einer Phase (20) größerer Dichte, ein unterströmbares Wehr (21), das im Behälter (2) zwischen dem Phasentrennelement (6) und dem Schwerphasenauslass (5) angeordnet ist, ein überströmbarens Wehr (22), das im Behälter (2) zwischen dem unterströmbaren Wehr (21) und dem Schwerphasenauslass (5) angeordnet ist und dessen Überströmende (25) oberhalb des Phasentrennelements (6) liegt, einen Ablauf (27), der mit dem Leichtphasenauslass (4) fluidisch verbunden ist, der eine Überlaufkante (28) aufweist, über welche die leichte Phase (19) in den Ablauf (27) überlaufen kann, und der im Behälter (2) an einer vom überströmbaren Wehr (22) abgewandten Seite des unterströmbaren Wehrs (21) so angeordnet ist, dass sich die eine Überlaufkante (28) im Höhenbereich (29) des Überströmendes (25) des befindet, und einen unterhalb des Überströmendes (25) des überströmbaren Wehrs (22) angeordneten Zulauf (31) zum Schwerphasenauslass (5).

Description

Phasentrennvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Phasentrennvorrichtung zum Trennen von zumindest zwei flüssigen Phasen unterschiedlicher Dichte aus einem flüssigen Phasengemisch.
In vielen Bereichen der Technik kommen Flüssigkeiten zum Einsatz, beispielsweise zum Kühlen, zum Schmieren und zum Reinigen. Bevorzugt zirkulieren diese Arbeitsflüssigkeiten in Flüssigkeitskreisen. Bei der Verwendung der Flüssigkeiten kann es zu Verunreinigungen derselben kommen. Mit Hilfe von Filtereinrichtungen lassen sich beispielsweise feste Verunreinigungen aus den Flüssigkeiten entfernen. Zum Entfernen flüssiger Verunreinigungen können Phasentrennvor- richtungen zum Einsatz kommen. Beispielsweise können mit Hilfe einer Phasentrennvorrichtung ölige Verunreinigungen aus Wasser oder wässrige Verunreinigungen aus Öl entfernt werden. Besonders interessant sind derartige Phasen- trennvorrichtungen bei industriellen Reinigungsprozessen, bei denen Produktionsgüter mit Hilfe von Wasser, dem ein Reinigungsmittel zugegeben ist, gereinigt werden. Um nun das Wasser wieder von öligen Verunreinigungen trennen zu können, kommen Phasentrennvorrichtungen zum Einsatz.
Eine derartige Phasentrennvorrichtung kann beispielsweise mit wenigstens einem Phasentrennelement arbeiten, dem eintrittsseitig das flüssige Phasengemisch zugeführt wird und das austrittsseitig in einem Behälter angeordnet ist. Die Austrittsseite des Phasentrennelements ist dabei beispielsweise durch die dem Behälterinneren ausgesetzte äußere Oberfläche eines Phasentrennmaterials des Phasentrennelements gebildet. Das vom Phasengemisch durchströmbare Pha- sentrennmaterial besitzt für eine der Phasen des Phasengemischs eine erhöhte Anziehungskraft oder Haltekraft. Somit entzieht das Phasentrennmaterial dem Phasengemisch die eine Phase. Innerhalb des Phasentrennmaterials kommt es dabei zu einer Ansammlung der ausgeschiedenen Phase. Dabei werden kleinste Tröpfchen zu größeren Tröpfchen und Tropfen vereint, die zur äußeren Oberfläche des Phasentrennmaterials, also zur Außenaustrittsseite des Phasentrenn- elements gelangen. Bei hinreichender Größe dieser Tröpfchen und Tropfen können diese sich vom Phasentrennelement lösen, so dass sie ebenfalls in das Behälterinnere gelangen und sich dann innerhalb der anderen Phase des Phasen- gemischs befinden. Eine erneute Phasenmischung findet dabei zunächst nicht statt. Vielmehr sorgt die unterschiedliche Dichte der Phasen für eine schwerkraftbedingte Phasentrennung, so dass sich die leichtere Phase oben auf der schwereren Phase sammelt. Hier bietet sich nun innerhalb der Phasentrennvorrichtung die Möglichkeit, die leichtere Phase an der Oberfläche abzusaugen bzw. zu evakuieren und/oder die schwere Phase von unten bzw.zu evakuieren.
Beim flüssigen Phasengemisch sind die wenigstens zwei unterschiedlich schweren bzw. unterschiedlich dichten flüssigen Phasen als Emulsion vorhanden. Mit Hilfe eines geeigneten Phasentrennmaterials kann im jeweiligen Phasentrennelement das Zusammenfließen von Tröpfchen der Emulsion zu einer kohärenten Phase bewirkt werden. Dieser Vorgang kann auch als Koaleszenz bezeichnet werden. Dementsprechend handelt es sich bei den Phasentrennelementen in der Regel um sogenannte Koaleszer.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich nun mit dem Problem, für eine Phasentrennvorrichtung der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine hohe Effizienz und/oder durch einen einfachen Aufbau auszeichnet. Ferner soll eine hohe Flexibilität erzielt werden, um die Phasentrennvorrichtung einfach an unterschiedliche Trennaufgaben adaptieren zu können. Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, im Behälterinneren zwischen dem wenigstens einen Phasentrennelement und einem Schwerphase- nauslass, durch den wenigstens eine Phase größerer Dichte aus dem Behälter abführbar ist, zwei Wehre anzuordnen, nämlich ein unterströmbares Wehr und ein überströmbares Wehr. Dabei ist das überströmbare Wehr im Behälter zwischen dem unterströmbaren Wehr und dem Schwerphasenauslass angeordnet, so dass die schwerere Phase ausgehend von dem wenigstens einen Phasentrennelement zunächst das unterströmbare Wehr unterströmen muss und anschließend das überströmbare Wehr überströmen muss, um zum Schwerphasenauslass zu gelangen. Hierdurch wird eine zuverlässige Trennung der beiden Phasen erreicht. Der Schwerphasenauslass kann z. B. eine Behälterwand durchsetzen. Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, einen Ablauf mit einem Leichtphasenauslass fluidisch zu verbinden, wobei der Leichtphasenauslass zum Abführen wenigstens einer Phase kleinerer Dichte aus dem Behälter dient. Der Ablauf weist zumindest eine Überlaufkante auf, über welche die leichte Phase vom Behälterinneren in den Ablauf überlaufen kann. Von besonderer Bedeutung für die Erfindung ist nun, dass sich die wenigstens eine Überlaufkante des Ablaufs im selben Höhenbereich befindet, in dem sich auch ein Überströmende des überströmbaren Wehrs befindet. Hierdurch ist sichergestellt, dass sich die Überlaufkante stets im Bereich der leichten Phase befindet, so dass keine schwere Phase in den Ablauf gelangt. Das Überströmende des überströmbaren Wehrs definiert durch seine Position zwischen dem unterströmbaren Wehr und dem Schwerphasenauslass die maximale Höhe der schweren Phase im Behälterinneren. Falls keine leichte Phase auf der schweren Phase aufschwimmt, erreicht die schwere Phase an der vom überströmbaren Wehr abgewandten Seite des un- terströmbaren Wehrs diese maximale Höhe. Die wenigstens eine Überlaufkante ist zweckmäßig dann hinsichtlich ihrer Höhe im Behälter so eingestellt, dass in diesem Fall keine Flüssigkeit, also keine schwere Phase in den Ablauf gelangt. Sobald sich im Betrieb der Phasentrennvorrichtung die leichte Phase oben auf der schweren Phase ansammelt, senkt die leichte Phase die Trennebene zwischen leichter Phase und schwerer Phase durch das Gewicht der leichten Phase gegenüber dem Überströmende des überströmbaren Wehrs ab. Gleichzeitig steigt jedoch die Oberfläche der leichten Phase über das Niveau des Überströmendes des überströmbaren Wehrs an und folglich auch über das Niveau der wenigstens einen Überlaufkante an, so dass die leichte Phase über die wenigstens eine Überlaufkante in den Ablauf gelangen kann.
Die wenigstens eine Überlaufkante ist vorzugsweise im Wesentlichen auf derselben Höhe angeordnet wie das Überströmende des überströmbaren Wehrs. Sie kann geringfügig höher positioniert sein als das Überströmende des überströmbaren Wehrs, um auch bei fehlender leichter Phase den Eintritt von schwerer Phase in den Ablauf zu vermeiden. Jedenfalls befindet sich die wenigstens eine Überlaufkante im Behälterinneren oberhalb des wenigstens einen Phasentrenn- elements. Zweckmäßig sind die Wehre geradlinig ausgestaltet, so dass sie horizontale Enden besitzen. Zweckmäßig können sich die Wehre parallel zueinander erstrecken. Auch die Überlaufkante kann zweckmäßig geradlinig ausgestaltet sein und sich horizontal erstrecken, wobei optional eine parallele Ausrichtung zu wenigstens einem der Wehre vorgesehen sein kann.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der Ablauf oder zumindest die wenigstens eine Überlaufkante hinsichtlich der Höhe einstellbar im Behälter angeordnet sein. Hierdurch ist es während des Betriebs der Phasentrennvorrichtung möglich, die Höhe der Überlaufkante auf die Schichtdicke der leichten Phase abzustimmen, derart, dass einerseits möglichst viel leichte Phase abgeführt werden kann und dass andererseits das Abführen schwerer Phase durch den Leichtphasenauslass vermieden werden kann.
Beispielsweise kann der Ablauf über ein flexibles Verbindungselement fluidisch mit dem Leichtphasenauslass verbunden sein. Somit ist es möglich, den Leichtphasenauslass am Behälter ortsfest, also stationär anzubringen, während der Ablauf im Behälter mobil, also verstellbar angeordnet werden kann. Z. B. durchsetzt der Leichtphasenauslass eine Behälterwand. Das flexible Verbindungselement kann die variierenden Abstände zwischen Ablauf und Leichtphasenauslass ausgleichen. Beispielsweise kann das Verbindungselement so ausgestaltet sein, dass es hinsichtlich seiner Länge elastisch verändert werden kann. Beispielsweise handelt es sich beim Verbindungselement um einen Wellschlauch. Ebenso ist es möglich, das Verbindungselement zwischen dem Ablauf und dem Leichtphasenauslass gebogen zu verlegen und hinsichtlich Biegebelastungen elastisch auszugestalten. Beispielsweise kann das Verbindungselement durch einen biegeelastischen Schlauch gebildet sein, der zwischen Ablauf und Leichtphasenauslass zum Beispiel S-förmig verlegt ist. Hierdurch kann das Verbindungselement Abstandsänderungen zwischen Ablauf und Leichtphasenauslass einfach kompensieren.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Phasengemisch ausschließlich durch das mindestens eine Phasentrennelement hindurch in das Behälterinnere gelangt. Hierdurch ist sichergestellt, dass das gesamte dem Behälter zugeführte Phasengemisch durch das jeweilige Phasentrennelement hindurchtreten muss, bevor es in das Behälterinnere gelangt, so dass die Phasentrennung im gesamten zugeführten Phasengemisch unterstützt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der Leichtphasenauslass unterhalb des Überströmendes des überströmbaren Wehrs angeordnet sein. Hierdurch können beispielsweise aufgrund des erhöhten statischen Drucks unerwünschte Gasblasen aus der Leichtphase austreten, bevor die Leichtphase am Leichtphasenauslass aus em Behälter austritt.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher der Leichtphasenauslass oberhalb eines Unterströmendes des unterstrombaren Wehrs und/oder unterhalb des Schwerphasenauslasses angeordnet ist. Beide Maßnahmen verdeutlichen die erhöhte Flexibilität der hier vorgestellten Konstruktion hinsichtlich der Positionierung der einzelnen Auslässe.
Ferner kann bei einer anderen Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Leichtphasenauslass ortsfest am Behälter angeordnet ist. Diese Maßnahme vereinfacht die stationäre Einbindung der Phasentrennvorrichtung in ein entsprechendes Hydrauliksystem, dessen Flsüssigkeit mit Hilfe der Phasetrennvorrichtung aufbereitet werden soll.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform kann ein vom Unterströmende des unterstrombaren Wehrs entferntes Ende des unterstrombaren Wehrs oberhalb des Überströmendes des überströmbaren Wehrs liegen. Hierdurch ist sichergestellt, dass das unterströmbare Wehr nicht überströmt wird, so dass sich auf der vom wenigstens einen Phasentrennelement abgewandten Seite des unterstrombaren Wehrs nur die schwere Phase befindet. Zweckmäßig liegt dieses obere Ende des unterstrombaren Wehrs dann auch oberhalb der wenigstens einen Ü- berlaufkante des Ablaufs.
Das überströmbare Wehr ist zweckmäßig so ausgestaltet und im Behälter angeordnet, dass Flüssigkeit, also in der Regel die Schwere Phase, nur durch Über- strömen des Überströmendes zum Schwerphasenauslass gelangt. Gemäß einer einfachen Ausführungsform kann sich ein vom Überströmende des überströmbaren Wehrs entferntes Ende des überströmbaren Wehrs bis zu einem Boden des Behälters erstrecken. Zweckmäßig schließt das überströmbare Wehr seitlich und am Boden mit dem Behälter dicht ab, so dass das überströmbare Wehr nur an seinem Überströmende überwindbar ist.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann im Behälter eine Halterung zur Montage des wenigstens einen Phasentrennelements angeordnet sein. Mit Hilfe einer derartigen Halterung lässt sich das jeweilige Phasentrennelement optimal im Behälterinneren positionieren, so dass insbesondere die gesamte nutzbare Oberfläche des Phasentrennmaterials zur Verfügung steht. Darüber hinaus kann eine derartige Halterung ohne Weiteres so konzipiert werden, dass es besonders einfach ist, das jeweilige Phasentrennelement zu montieren und zu demontieren. Hierdurch ist es insbesondere möglich, verbrauchte Phasentrennelemente einfach zu tauschen. Ferner lassen sich an der Halterung einfach unterschiedliche Phasentrennelemente montieren, beispielsweise um die Phasentrennvorrichtung an unterschiedliche Trennaufgaben anzupassen.
Entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung kann diese Halterung für das jeweilige Phasentrennelement einen Anschlussflansch aufweisen, an dem das montierte Phasentrennelement axial abgestützt ist und der einen den Gemisch- einlass mit der Einlassseite des jeweiligen Phasentrennelements fluidisch verbindenden Zulaufbereich aufweist. Mit Hilfe eines derartigen Anschlussflansches vereinfacht sich die Montage des jeweiligen Phasentrennelements, da er eine Doppelfunktion übernimmt. Zum einen dient er zürn Halten des Phasentrennelements und zum anderen erfolgt durch ihn die Zuleitung des Phasengemischs. Der Gemischeinlass kann zweckmäßig eine Behälterwand durchsetzen. Optional kann außerdem vorgesehen sein, dass die Halterung für das jeweilige Phasentrennelement einen Deckel aufweist, an dem das montierte Phasentrenn- element an einer vom Anschlussflansch abgewandten Seite axial abgestützt ist und der durch das Phasentrennelement hindurch am Anschlussflansch befestigt ist. Hierdurch wird eine besonders raumsparende Möglichkeit zur Fixierung des jeweiligen Phasentrennelements an der Halterung aufgezeigt.
Zweckmäßig kann das jeweilige Phasentrennelement im Behälter liegend angeordnet sein. Beispielsweise besitzt das jeweilige Phasentrennelement eine geradlinige Form, so dass es sich entlang einer Längsachse erstreckt. Bei liegender Anordnung erstreckt sich diese Längsachse des Phasentrennelements bezüglich einer Horizontalebene in einem Winkelbereich von ± 30°. Bevorzugt erstreckt sich diese Längsachse jedoch im Wesentlichen parallel zur Horizontalebene. Durch die liegende Anordnung benötigt der Behälter nur eine vergleichsweise kleine Gesamthöhe, wodurch die Phasentrennvorrichtung vergleichsweise kompakt baut.
Bevorzugt wird für das jeweilige Phasentrennelement eine Ausführungsform, bei der es als zylindrischer Körper ausgestaltet ist. Das Phasentrennmaterial ist dann ringförmig angeordnet und umhüllt einen Hohlraum, der die Eintrittsseite des Phasentrennelements bildet. Insbesondere kann das jeweilige Phasentrennelement als Koaleszer ausgestaltet sein.
Entsprechend einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann ein Boden des Behälters im Bereich des wenigstens einen Phasentrennelements eine Sedimentaufnahmevertiefung aufweisen. Hierdurch können sich schwerere Verunreinigungen, insbesondere Festkörper, die bei der Phasentrennung im Behälterinneren anfallen, sedimentieren, also schwerkraftbedingt absinken und sich in der Sedimentaufnahmevertiefung ansammeln. Zweckmäßig kann nun an die Sedi- mentaufnahmevertiefung ein Sedimentauslass zum Austrag von Sediment angeschlossen sein.
Der Ablauf oder Leichtphasenablauf kann vorzugsweise als Skimmer ausgestaltet sein. Zur Realisierung des Ablaufs kann dieser z. B. ein endseitig verschlossenes und oben offenes U-Profil aufweisen. In einem Boden des U-Profils kann dann eine Öffnung angeordnet sein, die mit dem Leichtphasenauslass verbunden ist. Die Schenkel des U-Profils bilden an ihren vom Boden des U-Profils entfernten Enden jeweils eine Überlaufkante.
Zum Verstellen der Höhe des Ablaufs kann eine Höheneinstelleinrichtung vorgesehen sein, die einen am Behälter befestigten Träger, zumindest einen am Ablauf befestigten Halter und zumindest eine Stellschraube aufweist, die den Träger mit dem Halter verbindet. Durch Drehen der Stellschraube kann nun die Höhe des Ablaufs relativ zum Behälter eingestellt werden. Die Stellschraube lässt sich insbesondere manuell betätigen, um die Höhe des Ablaufs manuell einstellen zu können. Grundsätzlich kann jedoch auch eine motorische Betätigung der Stellschraube vorgesehen sein. Ein entsprechender Stellmotor kann dann durch Betätigen entsprechender Schalter zum Anheben bzw. zum Absenken des Ablaufs betätigt werden. In Verbindung mit einer entsprechenden Sensorik, die beispielsweise die Höhenlage der Phasentrennebene zwischen leichter Phase und schwerer Phase detektiert, kann beispielsweise eine automatische Höheneinstellung des Ablaufs realisiert werden. Eine entsprechende Steuerung kommuniziert hierzu einerseits mit besagter Sensorik und andererseits mit besagtem Stellmotor.
Zweckmäßig ist der Ablauf als Ablaufrinne ausgestaltet, die sich insbesondere parallel zum überströmbaren Wehr und/oder parallel zum unterströmbaren Wehr erstreckt. Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Phasentrennvorrichtung,
Fig. 2 einen Querschnitt der Phasentrennvorrichtung,
Fig. 3 eine Draufsicht der Phasentrennvorrichtung bei entferntem Deckel.
Entsprechend den Figuren 1 -3 umfasst eine Phasentrennvorrichtung 1 einen Behälter 2, einen Gemischeinlass 3, einen Leichtphasenauslass 4, einen Schwer- phasenauslass 5 und zumindest ein Phasentrennelement 6. Die Phasentrennvorrichtung 1 dient zum Trennen von zumindest zwei flüssigen Phasen unterschiedlicher Dichte aus einem flüssigen Phasengemisch. Beispielsweise wird eine wässrige Reinigungsflüssigkeit zum Entölen von Bauteilen im Rahmen einer Produktion verwendet, wodurch die Reinigungsflüssigkeit mit Ölen angereichert wird. Das Gemisch aus Reinigungsflüssigkeit und mitgeführten Ölen bildet beispielsweise ein Phasengemisch aus wenigstens zwei flüssigen Phasen. Die wässrige Reinigungsflüssigkeit bildet dabei eine Hauptphase, während die mitgeführten Öle eine Nebenphase bilden, die mit Hilfe der Phasentrennvorrichtung 1 aus der Hauptphase abgetrennt werden soll. Die Phasen besitzen unterschiedliche Dichten, was die Verwendung der Phasentrennvorrichtung 1 ermöglicht.
Der Behälter 2 umschließt einen Behälterinnenraum 7 bzw. ein Behälterinneres 7. Der Behälter 2 besitzt eine Seitenwand 8, die das Behälterinnere 7 seitlich ein- fasst, und einen Boden 9, der das Behälterinnere 7 von unten begrenzt. Ferner besitzt der Behälter 2 eine offene Oberseite 10, die in den Figuren 1 und 2 mit einem Deckel 1 1 verschlossen ist. Der Deckel 1 1 besitzt einen Handgriff 12, der das manuelle Anbringen und Entfernen des Deckels 1 1 vereinfacht.
Über den Gemischeinlass 3 kann das durch einen Pfeil angedeutete Phasengemisch 13 dem Behälter 2 zugeführt werden. Der Gemischeinlass 3 durchsetzt im Beispiel die Seitenwand 8. Das jeweilige Phasengemisch 13 kann nun auschließ- lich durch die Phasentrennelemente 6 hindurch in das Behälterinnere 7 gelangen.
Im Beispiel sind genau drei Phasentrennelemente 6 im Behälter 2 angeordnet. Es ist klar, dass auch mehr oder weniger als drei Phasentrennelemente 6 vorgesehen sein können. Das jeweilige Phasentrennelement 6 ist eintrittsseitig mit dem Gemischeinlass 3 fluidisch verbunden. Austrittsseitig ist das jeweilige Phasentrennelement 6 mit dem Behälterinneren 7 fluidisch verbunden. Das jeweilige Phasentrennelement 6 weist bei den hier gezeigten Ausführungsformen jeweils einen zylindrischen Ringkörper 14 auf, der aus einem Phasentrennmaterial besteht. Bei seiner Durchströmung führt das Phasentrennmaterial des Phasen- trennkörpers 14 die in der Hauptphase mitgeführten Tröpfchen der Nebenphase zusammen und ermöglicht austrittsseitig dann eine getrennte Abgabe der Hauptphase und der Nebenphase.
Im Beispiel des ringförmigen Phasentrennkorpers 14 umschließt dieser jeweils einen Eintrittsraum 15, dem das Phasengemisch 13 zugeführt wird. Eine dem Eintrittsraum 14 zugewandte Innenseite 16 des Phasentrennkorpers 14 bildet die Eintrittsseite des jeweiligen Phasentrennelements 6, die im Folgenden ebenfalls mit 16 bezeichnet. Eine vom Eintrittsraum 15 abgewandte und dem Behälterinneren 7 zugewandte bzw. ausgesetzte Außenseite 17 des Phasentrennkorpers 14 bildet dabei die Austrittsseite des jeweiligen Phasentrennelements 6, die im Folgenden ebenfalls mit 17 bezeichnet wird. Die fluidische Verbindung zwischen Gemischeinlass 3 und der Eintrittsseite 16 des jeweiligen Phasentrennelements 6 erfolgt im Beispiel über eine Gemischzuführung 18, die den Gemischeinlass 3 parallel mit allen Phasentrennelementen 6 verbindet.
Der Leichtphasenauslass 6 dient zum Abführen wenigstens einer Phase kleinerer Dichte aus dem Behälter 2. Hierbei handelt es sich um die Nebenphase 19, die entsprechend einem Pfeil aus dem Leichtphasenauslass 4 austritt. Der Leichtphasenauslass 6 durchsetzt im Beispiel die Seitenwand 8.
Der Schwerphasenauslass 5 ist mit dem Behälterinneren 7 fluidisch verbunden und dient zum Abführen wenigstens einer Phase größerer Dichte aus dem Behälter 2. Hierbei handelt es sich um die schwerere Hauptphase 20, die gemäß einem Pfeil abgeführt wird. Der Schwerphasenauslass 5 durchsetzt im Beispiel die Seitenwand 8.
Es ist klar, dass im Betrieb der Phasentrennvorrichtung 1 der Gemischeinlass 3, der Leichtphasenauslass 4 und der Schwerphasenauslass 5 mit entsprechenden zuführenden bzw. abführenden Leitungen verbunden sind. Zweckmäßig kann dann in der jeweiligen zuführenden Leitung, die dann an den Gemischeinlass 3 angeschlossen ist, eine entsprechende Fördereinrichtung, beispielsweise eine Exzenterschneckenpumpe, angeordnet sein. Ferner sind der Leichtphasenauslass 4 und der Schwerphasenauslass 5 im Beispiel ortsfest am Behälter 2 angeordnet.
Die Phasentrennvorrichtung 1 weist im Behälter 2 außerdem zwei Wehre auf, nämlich ein unterströmbares Wehr 21 und ein überströmbares Wehr 22. Das unterstrombare Wehr 21 ist im Behälter 2 zwischen dem jeweiligen Phasentrenn- element 6 und dem Schwerphasenauslass 5 angeordnet. Das unterstrombare Wehr 21 besitzt ein Unterströmende 23, das von der Hauptphase 20 unterströmt werden muss, um das unterstrombare Wehr 21 zu überwinden. Entfernt vom Unterströmende 23 besitzt das unterstrombare Wehr 21 ein weiteres oder oberes Ende 24.
Das überströmbare Wehr 22 ist im Behälter 2 zwischen dem unterströmbaren Wehr 21 und dem Schwerphasenauslass 5 angeordnet. Das überströmbare Wehr 22 besitzt ein Überströmende 25, das von der schwereren Hauptphase 20 überströmt werden muss, um das überströmbare Wehr 22 zu überwinden. Ein vom Überströmende 25 entferntes weiteres oder unteres Ende 26 des ü- berströmbaren Wehrs 22 erstreckt sich im Beispiel bis zum Boden 9 des Behälters 2. Das Überströmende 25 ist oberhalb des Schwerphasenauslasses 5 im Behälter 2 positioniert und oberhalb des jeweiligen Phasentrennelements 6 angeordnet. Im gezeigten Beispiel ist der Schwerphasenauslass 5 ebenfalls oberhalb der Phasentrennelemente 6 im bzw. am Behälter 2 positioniert.
Der Leichtphasenauslass 4 ist im Beispiel unterhalb des Überströmendes 25 des überströmbaren Wehrs 22 und oberhalb des Unterströmendes 23 des unterströmbaren Wehrs 21 am Behälter 2 angeordnet. Außerdem ist hier die Positi- onierung der Auslässe 4, 5 so gewählt, dass der Leichtphasenauslass4 unterhalb des Schwerphasenauslasses 5 am Behälter 2 angeordnet ist.
Das jeweilige Wehr 21 , 22 erstreckt sich in der Querrichtung des Behälters 2 durch das gesamte Behälterinnere 7 und somit jeweils zu den beiden längsverlaufenden Wandabschnitten der Behälterwand 8. Dementsprechend ist das un- terströmbare Wehr 21 nur durch Unterströmen des Unterströmendes 23 umgehbar. Hierzu befindet sich das obere Ende 24 des unterströmbaren Wehrs 21 o- berhalb des maximal erwarteten Flüssigkeitspegels. Das überströmbare Wehr 22 schließt im Beispiel an seinem unteren Ende 26 dicht mit dem Boden 9 ab und ist dementsprechend nur durch Überströmen seines Überströmendes 25 überwindbar.
Die Phasentrennvorrichtung 1 weist außerdem einen Ablauf 27 auf, der mit dem Leichtphasenauslass 4 fluidisch verbunden ist. Der Ablauf 27 besitzt zumindest eine Überlaufkante 28, über welche die leichtere Nebenphase 19 vom Behälterinneren 7 in den Ablauf 27 überlaufen kann. Der Ablauf 27 ist im Behälter 2 auf einer vom überströmbaren Wehr 22 abgewandten Seite des unterströmbaren Wehrs 21 und somit auf der gleichen Seite wie das wenigstens eine Phasen- trennelement 6 angeordnet. Die Positionierung des Ablaufs 27 im Behälter 2 erfolgt dabei so, dass sich die jeweilige Überlaufkante 28 und das Überströmende 25 im selben Höhenbereich 29 befinden, der in Fig. 1 durch eine geschweifte Klammer angedeutet ist. Bevorzugt ist dabei die in Fig. 1 angedeutete Konfiguration, bei welcher die jeweilige Überlaufkante 28 und das Überströmende 25 im Behälter 2 im Wesentlichen dieselbe Höhe besitzen. Eine entsprechende Höhenlinie 30 ist hier unterbrochen dargestellt. Der Ablauf 27 ist zweckmäßig nach Art eines Skimmers ausgestaltet. Ein Zulauf 31 zum Schwerphasenauslass 5 ist im Behälter 2 unterhalb des Überströmendes 25 angeordnet. Er ist im Beispiel unmittelbar an der Seitenwand 8 angeordnet, kann sich jedoch auch am Eintritt einer Leitung befinden, deren Austritt mit dem Schwerphasenauslass 5 verbunden ist.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform sind die Wehre 21 , 22 durch ebene, flache, plattenförmige Körper, insbesondere durch Bleche, gebildet. Hierdurch ergeben sich geradlinige Kanten für die Enden 23, 24, 25, 26. Es ist klar, dass die Wehre 21 , 22 grundsätzlich auch eine andere Geometrie besitzen können. Das obere Ende 24 des unterströmbaren Wehrs 21 befindet sich im Behälter 2 oberhalb der jeweiligen Überlaufkante 28 und oberhalb des Überströmendes 25.
Der Ablauf 27 oder zumindest die jeweilige Überlaufkante 28 kann im Behälter 2 hinsichtlich der Höhe einstellbar angeordnet sein. Eine entsprechende Höhenein- stellbarkeit ist in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil 32 angedeutet. Im hier gezeigten Beispiel umfasst der Ablauf 27 ein U-Profil 33, das an seinen Längsenden verschlossen ist und oben offen ist. Die Phasentrennvorrichtung 1 umfasst hier eine Höheneinstelleinrichtung 34, mit deren Hilfe die Höhe des Ablaufs 27 im Behälter 2 einstellbar ist. Hierzu umfasst die Höheneinstelleinrichtung 34 beispielsweise einen am Behälter 2 befestigten Träger 35, zumindest einen am Ablauf 27, hier am U-Profil 33, befestigten Halter 36 und zumindest eine Stellschraube 37, die den Träger 35 mit dem jeweiligen Halter 36 verbindet. Durch Drehen der Stellschraube 37 kann die Höhe des Ablaufs 27 relativ zum Behälter 2 eingestellt werden. Durch sein U-Profil 33 ist der Ablauf 27 im Beispiel als Ablaufrinne ausgestaltet, die sich im Beispiel parallel zum überströmbaren Wehr 22 bzw. zum unterströmbaren Wehr 21 erstreckt.
Zur Realisierung der Hohenverstellbarkeit ist der Ablauf 27 über ein flexibles Verbindungselement 38 fluidisch mit dem Leichtphasenauslass 4 verbunden. Im Bei- spiel ist das Verbindungselement 38 als Wellschlauch ausgestaltet, dessen Länge elastisch verändert werden kann. Alternativ ist es ebenso möglich, das Verbindungselement 38 so zu verlegen, dass es zwischen seinen Enden zumindest einen Bogen aufweist. Beispielsweise kann es S-förmig verlegt werden. Das Verbindungselement 38 muss dann nur biegeelastisch sein, um Abstandsänderungen zwischen Ablauf 27 und Leichtphasenauslass 4 ausgleichen zu können.
In Fig. 1 ist außerdem eine spezielle Ausführungsform angedeutet, die eine automatische Höheneinstellung des Ablaufs 27 ermöglicht. Hierzu ist die Höheneinstelleinrichtung 34 mit einem Stellantrieb 39 ausgestattet, der hier nur mit unterbrochener Linie angedeutet ist. Der Stellantrieb 39 wirkt zur Höhenverstellung des Ablaufs 27 mit diesem zusammen. Im Beispiel kann mit Hilfe des Stellantriebs 39 die Schraube 37 in der einen und in der anderen Drehrichtung drehend angetrieben werden. Ferner ist eine Steuerung 40 vorgesehen, die über eine Steuerleitung 41 mit dem Stellantrieb 39 verbunden ist und die über eine Signalleitung 42 mit einer Sensorik 43 verbunden ist. Die Sensorik 43 ist so ausgestaltet und/oder angeordnet, dass sie eine Phasentrennebene detektieren kann, die sich im Betrieb der Phasentrennvorrichtung 1 zwischen der schwereren Hauptphase 20 und der leichteren, aufschwimmenden Nebenphase 19 ausbildet. Die Steuerung 40 kann nun die Höhe des Ablaufs 27 abhängig von der Höhe besagter Phasentrennebene einstellen.
Die Phasentrennvorrichtung 1 ist hier außerdem mit einer Halterung 44 ausgestattet, die im Behälter 2 angeordnet ist und zur Montage des jeweiligen Phasen- trennelements 6 dient. Die Halterung 44 integriert dabei gleichzeitig die Funktionalität der Gemischzuführung. Mit anderen Worten, die Zuführung 18 ist in die Halterung 44 integriert. Im Beispiel umfasst die Halterung 44 für jedes Phasentrennelement 6 einen Anschlussflansch 45. Am jeweiligen Anschlussflansch 45 ist das jeweilige Phasentrennelement 6 axial abgestützt. Der jeweilige Anschlussflansch 45 weist zentral einen Zulaufbereich 46 auf, der die Einlassseite 16 des jeweiligen Phasentrennelements 6 mit dem Gemischeinlass 3 fluidisch verbindet. Der Zulaufbereich 46 ist hierzu mit mehreren Zulauföffnungen 47 ausgestattet, die einerseits zum jeweiligen Einlassraum 15 offen sind und andererseits an den Zulauf 18 angeschlossen sind. Die axiale Abstützung des jeweiligen Phasentrennelements 4 am Anschlussflansch 45 erfolgt zweckmäßig über eine Dichtung 48.
Die Halterung 44 weist außerdem für jedes Phasentrennelement 6 einen Deckel 49 auf. An diesem Deckel 49 ist das jeweilige Phasentrennelement 6 an einer vom jeweiligen Anschlussflansch 45 abgewandten Seite axial abgestützt. Auch hier kommt zweckmäßig eine Dichtung 50 zum Einsatz. Der jeweilige Deckel 49 ist durch das jeweilige Phasentrennelement 6 hindurch am jeweiligen Anschlussflansch 45 befestigt. Beispielsweise wird hierzu jeweils ein Zuganker 51 verwendet, der in den jeweiligen Anschlussflansch 45 eingeschraubt ist, der den jeweiligen Deckel 49 in einer entsprechenden Durchgangsöffnung 52 durchsetzt und der an einer vom Anschlussflansch 45 abgewandten Seite mit Hilfe einer Mutter 53 verspannt ist.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform sind die Phasentrennelemente 6 im Behälter liegend angeordnet. Das Phasentrennmaterial, aus dem die Phasentrenn- körper 14 gebildet sind, bewirkt zweckmäßig eine Koaleszenz der Nebenphase 19, so dass das jeweilige Phasentrennelement 6 bevorzugt als Koaleszer ausgestaltet ist.
Der Boden 9 weist im gezeigten Beispiel eine Sedimentaufnahmevertiefung 54 auf, die im Bereich des jeweiligen Phasentrennelements 6 positioniert ist. An die- se Sedimentaufnahmevertiefung 45 ist unten ein Sedimentauslass 55 angeschlossen, der beispielsweise mit Hilfe eines Auslassventils 56 gesteuert werden kann, um bedarfsabhängig Sediment auszutragen.
Das überströmbare Wehr 22 trennt im Behälter 2 einen Teilraum 57 vom Behälterinneren 7 ab, mit dem der Zulauf 31 des Schwerphasenauslasses 5 kommuniziert. Für Wartungszwecke muss dieser Teilraum 57 entleert werden können. Hierzu ist im Beispiel ein Leerlaufstutzen 58 am Boden 9 angeordnet, der bedarfsabhängig geöffnet werden kann.
Im Bereich des Gemischeinlasses 3 ist ein Anschlussstutzen 59 vorgesehen, der beispielsweise zum Anschließen eines Drucksensors verwendet werden kann.

Claims

Ansprüche
1 . Phasentrennvorrichtung zum Trennen von zumindest zwei flüssigen Phasen (19, 20) unterschiedlicher Dichte aus einem Phasengemisch (13),
- mit einem Behälter (2),
- mit einem Gemischeinlass (3) zum Zuführen des Phasengemischs (13) zum Behälter (2),
- mit mindestens einem Phasentrennelement (6), das im Behälter (2) angeordnet ist, das eintrittsseitig mit dem Gemischeinlass (3) fluidisch verbunden ist und das austrittsseitig mit einem Behälterinneren (7) fluidisch verbunden ist,
- mit einem Leichtphasenauslass (4) zum Abführen wenigstens einer Phase (19) kleinerer Dichte aus dem Behälter (2),
- mit einem mit dem Behälterinneren (7) fluidisch verbundenen Schwerpha- senauslass (5) zum Abführen wenigstens einer Phase (20) größerer Dichte aus dem Behälter (2),
- mit einem unterströmbaren Wehr (21 ), das im Behälter (2) zwischen dem wenigstens einen Phasentrennelement (6) und dem Schwerphasenauslass (5) angeordnet ist,
- mit einem überströmbaren Wehr (22), das im Behälter (2) zwischen dem unterströmbaren Wehr (21 ) und dem Schwerphasenauslass (5) angeordnet ist und dessen Überströmende (25) oberhalb des wenigstens einen Phasen- trennelements (6) liegt,
- mit einem Ablauf (27), der mit dem Leichtphasenauslass (4) fluidisch verbunden ist, der zumindest eine Überlaufkante (28) aufweist, über welche die leichte Phase (19) vom Behälterinneren (7) in den Ablauf (27) überlaufen kann, und der im Behälter (2) an einer vom überströmbaren Wehr (22) abgewandten Seite des unterströmbaren Wehrs (21 ) so angeordnet ist, dass sich die zumindest eine Überlaufkante (28) im Höhenbereich (29) des Überströmendes (25) des überströmbaren Wehrs (22) befindet,
- mit einem unterhalb des Überströmendes (25) des überströmbaren Wehrs (22) angeordneten Zulauf (31 ) zum Schwerphasenauslass (5).
2. Phasentrennvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ablauf (27) oder die wenigstens eine Überlaufkante (28) hinsichtlich der Höhe einstellbar im Behälter (2) angeordnet ist.
3. Phasentrennvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ablauf (27) über ein flexibles Verbindungselement (38) fluidisch mit dem Leichtphasenauslass (4) verbunden ist.
4. Phasentrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Phasengemisch (13) ausschließlich durch das mindestens eine Pha- sentrennelement (6) hindurch in das Behälterinnere (7) gelangt.
5. Phasentrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Leichtphasenauslass (4) unterhalb des Überströmendes (25) des ü- berströmbaren Wehrs (22) angeordnet ist.
6. Phasentrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass der Leichtphasenauslass (4) oberhalb eines Unterströmendes (23) des un- terströmbaren Wehrs (21 ) angeordnet ist.
7. Phasentrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Leichtphasenauslass (4) unterhalb des Schwerphasenauslasses (5) angeordnet ist.
8. Phasentrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Leichtphasenauslass (4) ortsfest am Behälter (2) angeordnet ist.
9. Phasentrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein vom Unterströmende (23) des unterstrombaren Wehrs (21 ) entferntes Ende (24) des unterstrombaren Wehrs (21 ) oberhalb des Überströmendes (25) des überströmbaren Wehrs (22) liegt.
10. Phasentrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein vom Unterströmende (23) des unterstrombaren Wehrs (21 ) entferntes Ende (24) des unterstrombaren Wehrs (21 ) oberhalb der wenigstens einen Überlaufkante (28) des Ablaufs (27) liegt.
1 1 . Phasentrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass das überströmbare Wehr (22) einen Teilraum (57) vom übrigen Behälterin- neeren (7) trennt, wobei der Schwerphasenauslass (5) mit diesem Teilraum (57) fluidisch verbunden ist.
12. Phasentrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Behälter (2) eine Halterung (44) zur Montage des wenigstens einen Pha- sentrennelements (6) angeordnet ist.
13. Phasentrennvorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Halterung (44) für das jeweilige Phasentrennelement (6) einen Anschlussflansch (45) aufweist, an dem das montierte Phasentrennelement (6) axial abgestützt ist und der einen den Gemischeinlass (3) mit der Einlassseite (16) des jeweiligen Phasentrennelements (6) fluidisch verbindenden Zulaufbereich (46) aufweist.
14. Phasentrennvorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Halterung (44) für das jeweilige Phasentrennelement (6) einen Deckel (49) aufweist, an dem das montierte Phasentrennelement (6) an einer vom Anschlussflansch (45) abgewandten Seite axial abgestützt ist und der durch das Phasentrennelement (6) hindurch am Anschlussflansch (45) befestigt ist.
15. Phasentrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass das wenigstens eine Phasentrennelement (6) im Behälter (2) liegend angeordnet ist.
16. Phasentrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass das wenigstens eine Phasentrennelement (6) als zylindrischer Körper (14) ausgestaltet ist.
17. Phasentrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass das wenigstens eine Phasentrennelement (6) als Koaleszer ausgestaltet ist.
18. Phasentrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Boden (9) des Behälters (2) im Bereich des wenigstens einen Phasen- trennelements (6) eine Sedimentaufnahmevertiefung (54) aufweist.
19. Phasentrennvorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass an die Sedimentaufnahmevertiefung (54) ein Sedimentauslass (55) zum Austrag von Sediment angeschlossen ist.
20. Phasentrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ablauf (27) als Skimmer ausgestaltet ist.
21 . Phasentrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ablauf (27) ein endseitig verschlossenes und oben offenes U-Profil (33) aufweist.
22. Phasentrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet,
dass eine Höheneinstelleinrichtung (34) zur Höheneinstellung des Ablaufs (27) einen am Behälter (2) befestigten Träger (35), zumindest einen am Ablauf (27) befestigten Halter (36) und zumindest eine den Träger (35) mit dem Halter (36) verbindende Stellschraube (37) aufweist, so dass durch Drehen der Stellschraube (37) die Höhe des Ablaufs (27) relativ zum Behälter (2) einstellbar ist.
23. Phasentrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ablauf (27) als Ablaufrinne ausgestaltet ist, die sich insbesondere parallel zum überströmbaren Wehr (22) und/oder zum unterstrombaren Wehr (21 ) erstreckt.
24. Phasentrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Höheneinstelleinrichtung (34) einen Stellantrieb (39) zum Verstellen der Höhe des Ablaufs (27) relativ zum Behälter (2), eine Sensorik (23) zum De- tektieren einer Trennebene zwischen der leichteren Phase (19) und der schwereren Phase (20) im Behälterinneren (7) und eine Steuerung (40) aufweist, die abhängig von der Höhenlage der Trennebene den Stellantrieb (39) zum Einstellen der Höhe des Ablaufs (27) betätigt.
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