DE19525806C2 - Leichtflüssigkeitsabscheider - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Leichtflüssigkeitsabschei­ der zum Abscheiden von Leichtflüssigkeit aus einem Ge­ misch aus Leicht- und Schwerflüssigkeit.

Die üblichen Leichtflüssigkeitsabscheider enthalten eine Abscheidekammer, in der Leichtflüssigkeit (Öl) auf der Schwerflüssigkeit (Wasser) aufschwimmt. Durch Ver­ schließen des selbsttätigen Abschlusses am Schwerflüs­ sigkeitsablauf steigt bei weiterem Zulaufen von Flüs­ sigkeitsgemisch der Pegel in der Abscheidekammer an, wobei die aufschwimmende Leichtflüssigkeit in einen Schacht gelangt. Ist dieser Schacht voll, dann kann bei weiterer Zufuhr Leichtflüssigkeit aus der Abdeckung des Leichtflüssigkeitsabscheiders herausgedrückt werden. Bei undichten Schachtaufbauten dringt die Leichtflüs­ sigkeit direkt in das Erdreich ein.

Aus WO 90/14874 ist ein Leichtflüssigkeitsabscheider bekannt, bei dem die in der Abscheidekammer aufschwim­ mende Leichtflüssigkeit in eine Überlaufkammer abgeführt wird. Von dieser Überlaufkammer führt ein senk­ rechter Durchlaß in einen Leichtflüssigkeitstank. Bei Schwankungen des Pegelstandes in der Überlaufkammer wird jeweils die in der Überlaufkammer aufschwimmende Leichtflüssigkeit in den zum Tank führenden Durchlaß hochgedrückt. Bei einem Rückstau vom Schwerflüssig­ keitsablauf her oder bei über die Abscheiderdimension hinausgehender Zulaufmenge gelangt Schwerflüssigkeit in den zum Leichtflüssigkeitstank führenden Durchlaß. Die Leichtflüssigkeit schwimmt auf dieser Schwerflüssigkeit auf und wird dadurch in die Abscheidekammer zurückge­ führt.

Aus DE 40 22 587 A1 ist ein Leichtflüssigkeitsabscheider bekannt, der im Abscheideraum einen Schwimmer aufweist, dessen spezifisches Gewicht kleiner als dasjenige von Wasser, jedoch größer als dasjenige der Leichtflüssig­ keit ist, und der somit an der Grenzfläche zwischen Leichtflüssigkeit und Schwerflüssigkeit schwimmt. Dieser Schwimmer verschließt, wenn der Schwerflüssigkeitsstand unter einen vorbestimmten Pegel absinkt, ein zum Schwer­ flüssigkeitsauslaß führendes Ventil, so daß der Leicht­ flüssigkeitsabscheider außer Funktion gesetzt wird, bis die Leichtflüssigkeit, die sich in großem Maße angesam­ melt hatte, abgepumpt worden ist. Hier stellt sich je­ doch nicht das Problem, einen Leichtflüssigkeitstank im Falle eines Rückstaus gegen das Eindringen von Schwer­ flüssigkeit zu sichern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leicht­ flüssigkeitsabscheider mit Leichtflüssigkeitstank zu schaffen, der im Falle eines Kanalrückstaus verhindert, daß Schwerflüssigkeit in solchem Maße in den Leichtflüssigkeitstank einfließt, daß sie Leichtflüssigkeit aus diesem verdrängt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Nach der Erfindung ist in dem zum Leichtflüssigkeitstank führenden Durchlaß ein pegelgesteuertes Ventil angeord­ net, das bei gefülltem Leichtflüssigkeitstank den Zulauf zum Durchlaß absperrt. Hierdurch wird vermieden, daß bei vollem Leichtflüssigkeitstank weitere Schwerflüssigkeit zuläuft, die die aufschwimmende Leichtflüssigkeit aus dem Tank bzw. dem Durchlaß wieder herausdrücken würde. Bei Kanalrückstau in den Abscheider hinein kann sich also der Flüssigkeitsspiegel in der Abscheidekammer erhöhen, ohne daß Flüssigkeit in den Leichtflüssigkeitstank abläuft. Wenn der Kanalrück­ stau beendet ist, kann der Leichtflüssigkeitstank ent­ leert werden. Dabei öffnet infolge des absinkenden Flüssigkeitsstandes im Tank das Ventil wieder, so daß der Leichtflüssigkeitsabscheider sofort wieder be­ triebsbereit ist.

Vorzugsweise besteht das pegelgesteuerte Ventil aus einem Ventilsitz und einem Schwimmer. Der Ventilsitz ist mit einer ölbeständigen Runddichtung versehen. Wenn sich der Schwimmer bei steigendem Pegel zunächst leicht gegen den Ventilsitz gelegt hat, kann zunächst noch Schwerflüssigkeit den Schwimmer passieren. Mit zuneh­ mendem Flüssigkeitsstand im Tank erhöht sich jedoch der Dichtungseffekt durch den Schwimmer infolge der Auf­ triebserhöhung. Die Leichtflüssigkeit bleibt dann im Tankbereich eingesperrt. Sie ist von allen Oberflächen eliminiert und kann ohne separate Entsorgung nicht auf­ steigen, d. h. auch nicht in den Kanal bzw. Schwerflüs­ sigkeitsablauf abfließen.

Die Erfindung ist generell anwendbar bei Leichtflüssig­ keitsabscheidern, die nur eine Abscheidekammer enthal­ ten, wobei der zu einem Leichtflüssigkeitstank führende Durchlaß unmittelbar in der Abscheidekammer enthalten ist. Sie ist aber mit Vorteil auch bei komplexeren Leichtflüssigkeitsabscheidern anwendbar, die außer der Abscheidekammer eine Überlaufkammer enthalten, wobei die Leichtflüssigkeit aus der Überlaufkammer heraus nach oben in den zum Tank führenden Durchlaß abgedrückt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh­ rungsbeispiels.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Leichtflüssig­ keitsabscheiders,

Fig. 2 eine Draufsicht aus Richtung des Pfeiles II von Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III von Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV von Fig. 2 und

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V von Fig. 2.

Der Leichtflüssigkeitsabscheider weist einen Behälter 10 auf, der hier zylindrisch ausgebildet und mit ver­ tikaler Achse aufgestellt ist. In den Behälter 10 führt seitlich ein Zulauf 11 hinein, aus dem das Gemisch aus Schwerflüssigkeit und Leichtflüssigkeit in den Behälter 10 strömt. An den Zulauf 11 ist ein Ventil 12 ange­ schlossen, das bei Anwachsen des Pegelstandes über ei­ nen Grenzwert den Zulauf sperrt. Von dem Ventil 12 fließt das Gemisch zunächst in eine Absetzkammer 13, in der sich Feststoffe (Schlamm) absetzen können. Wenn die Absetzkammer 13 voll ist, strömt das Gemisch über die Oberkante 14 der Absetzkammer ## in die Abscheidekammer 15. Von der Abscheidekammer 15, die sich über die ge­ samte Höhe des Behälters erstreckt, führen ein Haupt­ strömungsweg 16 und ein Nebenströmungsweg 17 zu dem Schwerflüssigkeitsablauf 18, der aus der Seitenwand des Behälters 10 als Rohr herausführt. Die Leichtflüssig­ keit verbleibt im Behälter 10, und zwar in dem Leicht­ flüssigkeitstank 19, in den sie durch einen senkrechten schachtartigen Durchlaß 20 und einen daran anschließen­ den horizontalen Kanal 21 gelangt.

Der Hauptströmungsweg 16 und der Nebenströmungsweg 17 verlaufen durch einen Einsatz hindurch, der in der obe­ ren Behälterhälfte vorgesehen ist und der unten durch eine Bodenwand 22 begrenzt ist.

Der Hauptströmungsweg 16 führt zunächst unter einer vorderen Tauchwand 23 hindurch und dann über eine Ein­ laufschwelle 24 hinweg in eine Koaleszenzkammer 25. Die Koaleszenzkammer 25 ist von einer Tauchwand 26 be­ grenzt, die von der Schwerflüssigkeit unterströmt wird. Hinter der Tauchwand 26 befindet sich die Aus­ laufschwelle 27, die bis zur Bodenwand 22 reicht und deren Oberkante 28 von der Schwerflüssigkeit überströmt wird. Die Auslaufschwelle 27 enthält eine Kerbe 29 zur Ermöglichung einer Durchflußmöglichkeit unterhalb der Oberkante 28 in die angrenzende Ablaufkammer 30, die durch eine Bodenwand 31 begrenzt ist, welche auf der­ selben Höhe liegt wie die Unterkante des Schwerflüssig­ keitsablaufs 18. Die Schwerflüssigkeit, die die Ober­ kante 28 überströmt oder die Kerbe 29 durchströmt, läuft also durch den Schwerflüssigkeitsablauf 18 aus dem Behälter 10 heraus.

Die Oberkante der Einlaufschwelle 24 liegt tiefer als die Unterkante der Kerbe 29. Daher wird der tiefstmög­ liche Schwerflüssigkeitsstand in dem Hauptströmungsweg 16 und in der Abscheidekammer 15 durch die Höhe der Unterkante der Kerbe 29 bestimmt. Wasser, das sich un­ terhalb der Kerbe 29 befindet, kann aus dem Behälter nicht ablaufen.

Der Nebenströmungsweg 17 verläuft seitlich neben dem Hauptströmungsweg 16. Er beginnt mit einem Leichtflüs­ sigkeitseinlaß 33, der als langgestreckter horizontaler Schlitz in der horizontalen Oberwand 34 der Überlauf­ kammer 35 ausgebildet ist. Der Leichtflüssigkeitseinlaß 33 ist durch eine Tauchwand 36 begrenzt, so daß die in die Überlaufkammer 35 von oben her einfließende Flüs­ sigkeit zunächst nach unten geführt wird.

In der Überlaufkammer 35, die durch die Bodenwand 22 etwa auf halber Höhe des Behälters 10 nach unten hin begrenzt wird, sammelt sich die Schwerflüssigkeit un­ ten, während die Leichtflüssigkeit aufschwimmt. Die Überlaufkammer 35 ist allseitig geschlossen und in ihr befindet sich der senkrechte Durchlaß 20, der vertikal durch die gesamte Höhe der Überlaufkammer hindurchgeht und über die Oberwand 34 hinausragt. Unmittelbar an den Durchlaß angrenzend ist ein Steigrohr 37 vorgesehen, das über die Oberwand 34 aufsteigt und in das aus der Überlaufkammer 35 Leichtflüssigkeit hochgedrückt werden kann. Die Oberkante der das Steigrohr 37 gegen den Schacht 20 abgrenzenden Wand bildet den Leichtflüssigkeitsablauf 38, der in den oben offenen Schacht 20 hin­ einführt. Oberhalb des Leichtflüssigkeitsablaufs 38 befindet sich der Leichtflüssigkeitsüberlauf 39. Der Leichtflüssigkeitsüberlauf 39 verbindet den oberen Be­ reich der Abscheidekammer 15 unmittelbar mit dem Innern des Durchlaß 20, so daß bei einer dicken Leichtflüssig­ keitsschicht in der Abscheidekammer 15 ein Teil dieser Schicht über den Leichtflüssigkeitsüberlauf 39 direkt in den Schacht 20 und von dort in den Leichtflüssig­ keitstank 19 fließen kann.

Der Leichtflüssigkeitsablauf 38 liegt höher als der Leichtflüssigkeitseinlauf 33, der wiederum höher liegt als die Einlaufschwelle 24 und die Auslaufschwelle 27. Der Leichtflüssigkeitsüberlauf 39, der die Abscheide­ kammer 15 mit dem Schacht 20 verbindet, liegt noch hö­ her als der Leichtflüssigkeitsablauf 38, der die Über­ laufkammer 35 über das Steigrohr 37 mit dem Durchlaß 20 verbindet. Der Leichtflüssigkeitsablauf 38 und der Leichtflüssigkeitsüberlauf 39 sind höhenverstellbar, um ihre Höhe den jeweiligen Erfordernissen anpassen zu können.

Von dem unteren Bereich der Überlaufkammer 35 erstreckt sich ein Kanal 40 in Form eines Rohres in den unteren Bereich des Behälters 10, der unterhalb der Bodenwand 22 liegt. Der Kanal 40 verläuft im Innern eines Tauch­ rohrs 41, das am unteren Ende geschlossen ist und sich im wesentlichen über die gesamte Höhe des Behälters 10 erstreckt. Das Tauchrohr 41 ist an seinem oberen Ende mit einer Belüftungsöffnung 42 versehen, die auch eine Reinigung des Tauchrohrs erlaubt. Aus dem unteren Be­ reich der Überlaufkammer 35 gelangt Schwerflüssigkeit zunächst in den Kanal 40 und dann in das Tauchrohr 41. Das Innere des Tauchrohrs 41 ist mit einem Schwerflüs­ sigkeitsdurchlaß 43 verbunden, der als umgekehrt U-för­ miger Siphon ausgebildet ist. Der Schwerflüssigkeits­ durchlaß 43 ist ein U-förmiges Rohr, dessen einer Schenkel vertikal im oberen Bereich des Tauchrohrs 41 verläuft und dort offen ist und dessen anderer Schenkel in die Ablaufkammer 30 hineinragt. Die obere Quer­ strecke des Schwerflüssigkeitsdurchlasses 43 bildet das Knie des Siphons. Dieses Knie 44 liegt über der Ober­ wand 34, jedoch tiefer als der Leichtflüssigkeitsüber­ lauf 38. Nur dann, wenn der Flüssigkeitsstand im Tauch­ rohr 41 eine solche Höhe erreicht hat, daß das Knie 44 des Schwerflüssigkeitsdurchlasses 43 gefüllt ist, läuft Wasser durch den Schwerflüssigkeitsdurchlaß 43 in die Ablaufkammer 30. Diese Wasserströmung läuft so lange, bis der einlaufseitige Schenkel 45 des Siphons Luft ansaugt, also der Flüssigkeitsstand im Tauchrohr 41 bis unter den Schenkel 45 abgesunken ist. Wenn dies der Fall ist, ist auch der Flüssigkeitsstand in der Über­ laufkammer 35 bis etwa zur gleichen Höhe abgesunken. Auf diese Weise wird die Überlaufkammer 35 in einem Zuge teilweise entleert, nachdem sie vollgelaufen ist. Durch den tief reichenden Kanal 40 und das Tauchrohr 41 wird sichergestellt, daß in keinem Fall Leichtflüssig­ keit in das Tauchrohr 41 gelangen kann. Selbst wenn die Überlaufkammer 35 über ihre gesamte Höhe Leichtflüssig­ keit enthält, kann Leichtflüssigkeit nicht außerhalb des Kanals 40 in das Tauchrohr 41 gelangen.

Unterhalb der Ablaufkammer 30 befindet sich eine Hilfs­ kammer 19a, die mit dem Leichtflüssigkeitstank 19 in Verbindung steht und dessen Aufnahmekapazität erhöht.

Der Querschnitt des Durchlasses 20 erweitert sich nach unten hin. An der engsten Stelle, etwa auf Höhe der Oberwand 34, befindet sich das pegelgesteuerte Ventil 50, das aus einem kugelförmigen Schwimmer 51 und einem im Durchlaß 20 angeordneten Ventilsitz 52 besteht. Nor­ malerweise schwimmt der Ventilkörper 51 auf der Leicht­ flüssigkeit (Fig. 5). Im Falle eines Kanalrückstaus steigt der Flüssigkeitsstand im gesamten Abscheider an, wobei sowohl Leichtflüssigkeit als auch Schwerflüssig­ keit in den Durchlaß 20 gelangen kann. Wenn der Durch­ laß 20 bis oben hin mit Flüssigkeit gefüllt ist, ver­ schließt das Ventil 50 diesen Durchlaß, so daß weiteres Nachströmen von Flüssigkeit vermieden wird. Dadurch wird verhindert, daß im Durchlaß 20 aufschwimmende Leichtflüssigkeit nach oben hin in die Abscheidekammer 15 oder die Überlaufkammer 35 verdrängt wird.

Dadurch, daß der Durchlaß 20 sich zum Ventilsitz 52 hin verjüngt, wird erreicht, daß der Schwimmer 51 trichter­ förmig gegen den Ventilsitz 52 geführt wird. Anderer­ seits ist der Kanalquerschnitt unterhalb des Ventilsit­ zes so groß, daß er durch den Schwimmer 51 nicht wesentlich eingeschränkt wird.

Der Leichtflüssigkeitsabscheider arbeitet wie folgt:
Das Flüssigkeitsgemisch fließt über den Zulauf 11 in die Absetzkammer 13 und läuft von dort in die Abscheidekammer 15 über. In der Abscheidekammer 15 stellt sich ein Flüssigkeitsstand ein, der etwa auf gleicher Höhe liegt wie die Unterkante der Kerbe 29. Im Falle eines Kleinstmengenzulaufs fließt Schwerflüssig­ keit ausschließlich über den Hauptströmungsweg 16, wobei die Leichtflüssigkeit aufschwimmend in der Ab­ scheidekammer 15 verbleibt. Die Schwerflüssigkeit fließt durch die Kerbe 29 der Auslaufschwelle 27 ab. Sollte sich in der Abscheidekammer 15 so viel Leicht­ flüssigkeit angesammelt haben, daß der Leichtflüssig­ keitsstand über den Leichtflüssigkeitseinlaß 33 hinaus­ geht, so fließt Leichtflüssigkeit in die Überlaufkammer 35 hinein.

Bei stärkerem Flüssigkeitszulauf reicht die Kerbe 29 für den Schwerflüssigkeitsablauf nicht aus. In diesem Fall strömt Schwerflüssigkeit über die Oberkante 28 der Auslaufschwelle 27. Durch den erhöhten Flüssigkeits­ stand in der Abscheidekammer 15 gelangen Schwer- und Leichtflüssigkeit durch den Leichtflüssigkeitseinlaß 33 in die Überlaufkammer 35. In dieser steigt der Pegel so weit an, daß die aufschwimmende Leichtflüssigkeit über den Leichtflüssigkeitsablauf 38 in den Schacht 20 abge­ drückt wird. Gleichzeitig steigt der Schwerflüssig­ keitsstand im Tauchrohr 41, bis der Schwerflüssigkeits­ durchlaß 43 aktiv wird. Dann erfolgt eine Entleerung aus dem Tauchrohr 41 in die Ablaufkammer 30, bis der Flüssigkeitsstand in der Überlaufkammer 35 auf ein re­ lativ niedriges Niveau abgesunken ist und die Überlauf­ kammer neue Flüssigkeit aus dem Leichtflüssigkeitsein­ laß 33 aufnehmen kann.

Fließt bei einem Ölunfall sehr viel Leichtflüssigkeit in den Abscheider, dann übersteigt die Leichtflüssig­ keit den Leichtflüssigkeitsüberlauf 39, wodurch Leicht­ flüssigkeit unmittelbar von der Abscheidekammer 15 in den Leichtflüssigkeitstank 19 gelangt.

Anstelle des siphonartigen Schwerflüssigkeitsdurchlas­ ses 43 kann auch ein Schwerflüssigkeitsdurchlaß vorge­ sehen sein, der ein schwimmergesteuertes, normalerweise geschlossenes Ventil enthält, das den Schwerflüssig­ keitsdurchlaß öffnet, wenn der Flüssigkeitsstand in der Überlaufkammer 35 einen vorbestimmten Maximalpegel er­ reicht hat und ihn dann für eine vorgegebene Zeit oder bis zum Erreichen eines Minimalpegels offenhält. Auch mit einem solchen Ventil wird erreicht, daß der Pegel­ stand in der Überlaufkammer 35 sich von Zeit zu Zeit verringert, damit die Überlaufkammer neue Leichtflüs­ sigkeit durch den Leichtflüssigkeitseinlaß 33 aufnehmen kann, und danach der Pegelstand erhöht wird, um Leicht­ flüssigkeit durch den Leichtflüssigkeitsablauf 38 in den Leichtflüssigkeitstank 19 abzudrücken.

Claims (4)

1. Leichtflüssigkeitsabscheider mit einer Abscheidekammer (15), die direkt oder über eine Überlaufkammer (35) mit einem Leichtflüssigkeitsablauf (38) verbunden ist, und mit einem Leichtflüssigkeitstank (19), in den ein vom Leichtflüssigkeitsablauf (38) kommender Durchlaß (20) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Durchlaß (20) ein pegelgesteuertes Ventil (50) angeordnet ist, das bei gefülltem Durchlaß (20) den Zulauf zum Durchlaß (20) sperrt.

2. Leichtflüssigkeitsabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das pegelgesteuerte Ventil (50) aus einem Schwimmer (51) und einem Ventilsitz (52) besteht, and daß der Querschnitt des Durchlasses (20) sich unterhalb des Ventilsitzes (52) erweitert.

3. Leichtflüssigkeitsabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaufkammer (35) mit der Abscheidekammer (15) über einen Leichtflüssigkeitseinlaß (33) verbunden ist und deren Oberwand (34) tiefer liegt als der Leichtflüssigkeitsablauf (38), wobei von der Überlaufkammer (35) ein Steigrohr (37) zu dem Leichtflüssigkeitsablauf (38) führt.

4. Leichtflüssigkeitsabscheider nach einem der An­ sprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Abscheidekammer (15) ein Leichtflüssigkeitsüber­ lauf (39) unmittelbar zu dem Durchlaß (20) führt.