DE2458147A1

DE2458147A1 - Verfahren und geraet zur entfernung einer fluessigkeitsschicht von der wasseroberflaeche

Info

Publication number: DE2458147A1
Application number: DE19742458147
Authority: DE
Inventors: Jacques Pichon
Original assignee: Cegelec SA
Current assignee: Cegelec SA
Priority date: 1973-12-11
Filing date: 1974-12-09
Publication date: 1975-06-12
Also published as: GB1472663A; BE822629A; CA1054532A; IT1030877B; DE2458147B2; DK141535C; ES432800A1; DE2458147C3; NL7416149A; FR2253879A1; FR2253879B1; YU326074A; JPS56106B2; CH589180A5; JPS5091169A; DK642074A; AT334835B; DK141535B; ATA963874A

Description

ANB Dipl.-Ing. Jürgen WEINMILLER

PATENTASSESSOR O / CT O 1 / *7

SOSPl GmbH 245814/

80OO München 80

Zeppelinstr. S3 .

SOCIETE GENERAEE DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES ET

MECANIQUES ALSTHOM

38, avenue Kleber, 75784 PARIS CEDEX 16 (Frankreich)

VERFAHREN UND GERÄT ZUR ENTFERNUNG EINER FLÜSSIGKEITSSCHICHT VON DER WASSEROBERFLÄCHE

Die Erfindung hat zum Gegenstand ein Verfahren und Gerät zur Entfernung einer Schicht von umweltverschmutzenden Stoffen von einer Wasseroberfläche.

In der deutschen Offenlegungsschrift No 2 149 171 ist ein Verfahren beschrieben, das darin besteht, mit Hilfe eines von einem Schiff gezogenen oder geschobenen oder in einer Wasserströmung unbewegten Geräts mit alleiniger Wirkung der relativen Geschwindigkeit eine geeignet dicke Wasserschicht mit darauf schwimmende« Verschmutzungsstoff einzufangen und diese relative

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Geschwindigkeit dazu zu verwenden, das Wasser und die verschmutzende Flüssigkeit tangential in eine oder mehrer· Zyklonkammern einzuleiten, diese Kammern mit Wasser und verschmutzendem Stoff vollkommen zu füllen und den Inhalt in Rotation zu versetzen. Dadurch wird eine Wirbelzone erzeugt, mit der die verschmutzende Flüssigkeit im mittleren axialen Bereich konzentriert wird, von wo aus sie durch ein axial angeordnetes Rohr, das die Zykloakammer durch den Deckel verläßt, entfernt wird, während das zentrifugierte Wasser vom verschmutzenden Stoff befreit durch die untere Zyklonspitze abgeführt wird.

Dieses Verfahren beruht auf der Verwendung der relativen Geschwindigkeit des Geräts in bezug auf die zu reinigende . Wasseroberfläche und arbeitet daher umso besser, je höher die Geschwindigkeit ist.

In bestimmten Ausführungsformen weist das bekannte Gerät an seiner Vorderseite eine Schöpfkelle auf, die über eine geeignete Breite hinweg Wasser und Verschmutzungsstoff aufnimmt und nach Art eines Überlaufs arbeitet.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Entfernung von auf einer schwereren Flüssigkeit schwimmenden Stoffschichten mit Hilfe eines Geräts, das<in bezug auf die zu reinigende Flüssigkeitsoberfläche keinerlei Relativbewegung besitzt, d.h., mit einem unbewegten Gerät an der Oberfläche einer praktisch strömungsfreien Flüssigkeit.

Wenn man sich bei solch einem Gerät damit begnügt, die Zuführung von zu reinigender Flüssigkeit in das unbewegte Gerät durch eine am unteren Ausgang der Zyklonkammer angeordnete Saugpumpe zu bewirken, wobei die vordere Schöpfkelle eingetaucht

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bleibt, so stellt man fest, daß nach kurzer Zelt nur noch Wasser in den Zyklon gelangt, während der leichtere verschmutzende Stoff an der Oberfläche bleibt und sich aufgrund der Unbewegtheit des Geräts nicht ansammelt, während bei einem Gerät, das mit Hilfe der Relativgeichwindigkeit arbeitet, sich der verschmutzende Stoff jenseits der Schöpfkelle oberhalb des Zykloneingangs ansammelt und eine ausreichende Dicke erreicht, so daß er durch den Eingang eintreten kann.

Versuche haben gezeigt, daß es notwendig ist, die Speisung des Zyklons ausgehend von einer Schwelle vorzunehmen, die jederzeit eine reißende Dauerströmung hervorruft, bei der sich in Strömungsrichtung vor dem Zykloneingang ein hydraulischer Wechselsprung bildet, dessen konstantes Niveau unter der Ebene der Wasseroberfläche liegt.

Die Aufrechterhaltung dieser reißenden Strömung mit auf einem vorbestimmten Niveau stabilisiertem Wechselsprung, unabhängig von den Arbeitsbedingungen des Geräts an der Wasseroberfläche (Wellen, Wirbel, usw.), kann mit Hilfe einer Einlaßdurchsatzregelung des Zyklons erreicht werden.

Diese Einlaßdurchsatzregelung des Zyklons kann erreicht werden entweder durch Steuerung des Durchsatzes der Pumpe an der oberen oder unteren Zyklonöffnung mit Hilfe einer Vorrichtung, die das Niveau des zuvor auf einen bestimmten Wert festgelegten Wechselsprungs feststellt, oder durch einen oder mehrere Wassereinlässe mit geeignetem Querschnitt in einer Wandung des Geräts unterhalb der Wasseroberfläche.

Die sich durch diese zusätzlichen Einlasse ergebende Wasserströmung gleicht automatisch die Einlaßdurchsatzunterschiede

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-U des Zyklons aus, um den Wechselsprung auf der zuvor festgelegten Höhe zu halten, da der Durchsatz dieser Einlasse in jedem Augenblick abhängt vom Druckunterschied zwischen dem Innenraum des
Geräts und der äußeren Umgebung; diese Druckdifferenz ist direkt an das Niveau des Wechselsprungs gebunden.

Andererseits muß bei sehr starken Wellentälern, die die
Schwelle vollkommen freilegen können, vermieden werden, daß Luft in den Zyklon gelangt, durch die sein Betrieb unterbrochen und
erheblich gestört würde.

Dieser Nachteil kann mit Hilfe der vorgenannten Wassereinlässe oder der Niveaufeststellung behoben werden.

Oberhalb der Schwelle kann eine Profilleitwand angeordnet werden, die den Eintritt der Flüssigkeit in das Gerät erleichtert.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, in einer
geeigneten Dicke an einer Wasseroberfläche Wasser und darauf
schwimmende verunreinigende Stoffe mit Hilfe einer Schwelle aufzufangen, deren freies Ende in der Nähe der Wasseroberfläche liegt und die in die Einlaßöffnung eines Zyklons mündet, derart daß diese Schwelle eine kontinuierliche reißende Strömung mit der Bildung
eines Wechselsprungs oberhalb des Zykloneinlasses erzeugt, wobei das Einströmen in den Zyklon mit Hilfe eines am unteren Zyklonende angebrachten Saugmittels erzeugt wird, das den Zyklon vollkommen füllt und das Wasser mit der verunreinigenden Flüssigkeit in
Rotation versetzt und durch Zentrifugierung trennt, wobei die
verunreinigende Flüssigkeit in einer mittleren axialen Zone
konzentriert wird, von wo aus sie mit Hilfe eines weiteren Saugmittels durch ein in der Achse liegendes und durch den Deckel

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verlaufendes RoTir entfernt wird, während das von den Verxmreinigungen befreite Wasser durch das am unteren Ausgang des Zyklons vorhandene Saugmittel entfernt wird, wobei Einlaßdurchsatzmittel für den Zyklon vorgesehen sind, damit einerseits der Wechselsprung stabilisiert und andererseits Lufteintritt in den Zyklon bei tiefen Wellentälern verhindert wird.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele eines dieses Verfahren anwendenden Geräts zum Abschöpfen von in einem Wasserbecken auf der Wasseroberfläche schwimmenden Stoffen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben.

Pig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Geräts.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Variante des erfindungsgemäßen Geräts.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Geräts.

In Fig. 1 sind eine ebene senkrechte Wandung 1 und eine dieser gegenüberliegende senkrechte Wandung 3 zu sehen. Die Wandung 3 ist Teil eines Keils 2 und weist eine gekrümmte Innenfläche auf, die vor einem Zyklon 4 mit der Wandung 1 zusammenläuft; das Ganze wird mit Hilfe von hier nicht dargestellten Schwimmern in einer bestimmten Eintauchtiefe an der zu reinigenden Wasseroberfläche gehalten, auf der eine Schicht verunreinigender Flüssigkeit 5, beispielsweise Rohöl, schwimmt.

Zwischen den beiden zusammenlaufenden Wandungen 1 und 3 liegt eine Schwelle 6, deren freies Ende 7 leicht unterhalb der

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verunreinigenden Schicht liegt und die tangential im unteren Bereich eines Exngangsschlitzes 8 des Zyklons 4 mündet.

Das Eindringen der Flüssigkeit in den Zyklon 4 durch die tangential unterhalb der freien Oberfläche angeordneten Eingangsschlitze 8, wodurch der Zyklon bis zu seinem Deckel 20 gefüllt wird, und die Rotation der Flüssigkeit im Innern des Zyklonkörpers, durch den die Trennung des verunreinigenden Stoffs vom Wasser erreicht werden soll, werden durch eine Pumpe in einer Leitung 17 hervorgerufen, die an den unteren Ausgang des Zyklons angeschlossen ist.

Auf der Einlaßschwelle 6 des Zyklons muß eine kontinuierliche reißende Strömung mit der Bildung eines hydraulischen Wechselsprungs 11 unterhalb des freien Niveaus der Wasseroberfläche erzeugt werden, der oberhalb des Einlaßschlitzes 8 auf einer konstanten Niveauhöhe stabilisiert wird.

Die Stabilisierung dieses Wechselsprungs wird durch einen zusätzlichen tangentialen Einlaß 12 erreicht, der direkt mit dem Umgebungswasser in Verbindung steht und dessen Durchsatz, der von der Höhe des oberhalb des Wechselsprungs 11 vorhandenen äußeren Flüssigkeitsniveaus abhängt, sich in Abhängigkeit von der durch den Einlaß 6 eintretenden Flüssigkextsmenge anpaßt, so daß automatisch die Schwankungen der Niveauhöhe des Wechselsprungs 11 ausgeglichen werden.

Andererseits könnte der Einlaß 7 der Schwelle bei sehr tiefen Wellentälern momentan nicht von Wasser bedeckt sein, so daß entlang der Schwelle 6 keine Flüssigkeit in den Zyklon gelangen würde, der somit Luft ansaugen würde und in seiner Arbeitsweise unterbrochen würde.

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Mit Hilfe dees zusätzlichen Flüssigkeitseinlasses 12 im unteren Zyklonbereich kann dieser Nachteil behoben werden, da dieser Einlaß direkt mit der Außenflüssigkeit in Verbindung steht und so stets automatisch den Zyklon mit Wasser versorgt.

Im Innern des Zyklons bildet sich unter der Saugwirkung der Pumpe 9 eine Wirbelströmunsgzpne, die durch ihre Rotation eine Konzentration 13 der verunreinigenden Flüssigkeit im zentralen axialen Bereich hervorruft; diese verunreinigende Flüssigkeit, die fast vollkommen vom Wasser befreit ist, wird mit Hilfe einer Pumpe 15 durch ein zentralgeführtes Rohr 14 angesaugt, das durch den Deckel 20 des Zyklons verläuft und über die Leitung 16 in den Vorratsbehälter führt.

Das Wasser sammelt sich im unteren Bereich des Zyklons und wird durch die Pumpe 9 angesaugt und durch die Leitung 19 in das umgebende Wasser abgegeben.

Die automatische Regelung des Einlaßdurchsatzes des Zyklons, die durch die zusätzliche Wassereinlaßöffnung 12 erreicht wird, könnte in einer Variante durch einen Niveauhöhendetektor des Wechselsprungs 11 erzielt werde, der die Leistung der einen der beiden Pumpen 9 bzw. 15 so steuert, daß dieser Wechsels-prung eine gewünschte konstante Niveauhöhe beibehält.

Oberhalb der Schwelle 6 könnte eine Leitwand 21 mit geeigneter Form hinzugefügt werden, wie es Fig. 2 zeigt, damit das Eindringen der Flüssigkeit in den Zyklon verbessert wird. Der Wechselsprung 11 bildet sich dann bei der Berührung mit dieser Leitwand 21.

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Die Anordnungen gemäß den Figuren 1 und 2 sind für eine Wasseroberflächenreinigung unter beengten Verhältnissen vorteilhaft, beispielsweise in Häfen zwischen Schiffskörpern oder anderen Hindernissen.

Die Wandungen 1 und 3 können auch fortgelassen werden; dann hätte man eine den Zyklon kreisförmig umgebende Schwelle 22, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, mit senkrechten Leitwänden 23, die tangential zum Zyklonkörper 4 verlaufen und die Flüssigkeit den Einlaßöffnungen 24 des Zyklons zuleiten. Das Gerät wird durch hier nicht dargestellte Schwimmer in einer bestimmten Eintauchtiefe gehalten. Diese Geräteanordnung ist günstig für die Reinigung von ausgedehnten hindernisfreien Flächen.

Als Variante können die zusätzlichen Wassereinlässe zur automatischen Regelung des Einlaßdurchsatzes in den Zyklon aus Öffnungen 25 im unteren Bereich der Schwelle 22 gebildet werden.

Unter schwierigen Arbeitsbedingungen auf bewegten

Wasserflächen, bei denen insbesondere tiefe Wellentäler entstehen, die für kurze Zeit den tangentialen Einlaß des Zyklons aus dem Wasser heraustreten und Luft in den Zyklon gelangen lassen können, wodurch dieser teilweise oder gänzlich betriebsunfähig werden könnte, kann das Gerät mit Vorrichtungen versehen werden, die in der Offenlegungsschrift 2 353 338 beschrieben sind.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1 4 Verfahren zur Entfernung von auf einer schwereren Flüssigkeit schwimmenden Flüssigkeitsschichten, dadurch gekennzeichnet, daß in einer geeigneten Dicke an einer Wasseroberfläche Wasser und darauf schwimmende verunreinigende Stoffe mit Hilfe einer Schwelle (6) aufgefangen werden, deren freies Ende (7) in der Nähe der Wasseroberfläche liegt und die in die Einlaßöffnung (8) eines Zyklons (4) mündet, wobei diese Schwelle eine kontinuierliche reißende Strömung mit der Bildung eines Wechselsprungs (11) oberhalb des Zyklonseinlasses erzeugt, und das Einströmen in den Zyklon mit Hilfe eines am unteren Zyklonende angebrachten Saugmittels (9) erzeugt wird, das den Zyklon vollkommen füllt und das Wasser mit der verunreinigenden Flüssigkeit in Rotation versetzt und durch Zentrifugierung trennt, wobei die verunreinigende Flüssigkeit in einer mittleren axialen Zone konzentriert wird, von wo aus sie mit Hilfe eines weiteren Saugmittels (15) durch ein in der Achse liegendes und durch den Deckel verlaufendes Rohr (14) entfernt wird, während das von den Verunreinigungen befreite Wasser durch das am unteren Ausgang des Zyklons vorhandene Saugmittel (9) entfernt wird, wobei Einlaßdurchsatzregelmittel für den Zyklon vorgesehen sind.

2 - Gerät zur Anwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Schwelle (6) besitzt, die in die Einlaßöffnung (8) eines Zyklons (4) mündet und zwischen zwei senkrechten, zur Einlaßöffnung (8) zusammen-

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laufenden Wandungen (1) und (3) angeordnet ist, wobei der Zyklon aus einer Kammer mit senkrechter Achse besteht, die eine zylindrische Wandung aufweist, die mit der Einlaßöffnung versehen ist, durch die das Wasser und die verunreinigende Flüssigkeit in die Kammer eintreten, ferner einen oberen Deckel (20) aufweist, durch den axial ein Rohr (14) zu einer Pumpe (15) führt, und schließlich eine untere Wandung aufweist, durch die ein Rohr (17) zu einer Saugpumpe (9) führt, wobei die Saugpumpe (9) im zentralen Zyklonbereich eine die verunreinigende Flüssigkeit vom Wasser trennende Zentrifugalwirkung erzeugt, und die verunreinigende Flüssigkeit mit Hilfe der Pumpe (15) nach oben und das von der verunreinigenden Flüssigkeit befreite Wasser mit Hilfe der Saugpumpe (9) nach unten entfernt werden, und daß Mittel zur Einlaß-Durchflußregelung vorgesehen sind.

3 - Gerät zur Anwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Schwelle (22) besitzt, die die Form einer einen Zyklon ringförmig umgebenden Wandung aufweist und mit senkrechten tangential zum Zyklonkörper verlaufenden und die Flüssigkeit den Einlaßöffnungen (24) des Zyklons zuführenden Leitwänden (23) versehen ist, wobei der Zyklon aus einer Kammer mit senkrechter Achse besteht, die eine zylindrische Wandung aufweist, die mit der Einlaßöffnung versehen ist, durch die das Wasser und die verunreinigende Flüssigkeit in die Kammer eintreten, ferner einen oberen Deckel (20) aufweist, durch den axial ein Rohr (14) zu einer Pumpe (15) führt, und schließlich eine untere Wandung aufweist, durch die ein Rohr (17) zu einer Saugpumpe (9) führt, wobei die Saugpumpe (9) im zentralen Zyklon-

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bereich eine die verunreinigende Flüssigkeit vom Wasser trennende Zentrifugalwirkung erzeugt, und die verunreinigende Flüssigkeit mit Hilfe der Pumpe (15) nach oben und das von der verunreinigenden Flüssigkeit befreite Wasser mit Hilfe der Saugpumpe (9) nach unten entfernt werden, und daß Mittel zur Einlaß-Durchflußregelung vorgesehen sind.

4 - Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennze ichnet, daß über der Schwelle (6) eine Leitwand (21) angebracht ist.

5 - Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Regelung des Einlaßdurchflusses des Zyklons aus zusätzlichen in einer Wandung (4, 22) des Geräts vorgesehenen Wassereinlässen (12, 25) bestehen, die direkt mit dem Umgebungswasser in Verbindung stehen.

6 - Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennze ichnet, daß die zusätzlichen Wassereinlässe aus tangential im Zyklonkörper (4) angeordneten Wassereinläufen (12) gebildet werden.

7 - Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Wassereinlässe aus im unteren Bereich der Schwelle (22) des Geräts vorgesehenen Wassereinlässen (25) gebildet werden.

8 - Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennze ichnet, daß die Mittel zur Regelung der Einlaßdurchflußregelung des Zyklons aus einem Niveauhöhendetektor eines Wirbels (11) gebildet werden, durch den die Leistung einer der beiden Pumpen (9, 15) des Zyklons gesteuert wird.

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