СЕПАРАТОР ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ ЛЕГКОЙ ЖИДКОСТИ И ВОДЫ, А ТАКЖЕ СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ ЛЕГКОЙ ЖИДКОСТИ И ВОДЫ
DEVICE FOR SEPARATION OF MIX OF LIGHT FLUID AND WATER AND METHOD TO THIS END

Изобретение относится к сепаратору для разделения смеси легкой жидкости и воды согласно п.1 формулы изобретения и к способу разделения смеси легкой жидкости и воды согласно п.14 формулы изобретения.
Сепараторы легких жидкостей повсеместно применяются там, где легкие жидкости, чаще всего масла и бензины, нельзя сливать в коммунальную канализационную сеть или в водосборный колодец и, соответственно, их нужно улавливать.
Принцип действия прежних коалесцентных сепараторов основан на схеме, что мелкие капли легкой жидкости, влекомые потоком сточных вод, прилипают к мелкоячеистой сетке или пене, которая действует как коалесцентный материал, и там сливаются в крупные капли. Такие довольно крупные масляные капли при достаточной подъемной силе (размере) всплывают вверх. Проточный коалесцентный материал, существующий, например, в форме мелкопористых вспененных холстов или мелкоячеистой проволочной сетки, дает большую поверхность, и к тому же олеофильные свойства поверхности коалесцентного материала способствуют прилипанию мельчайших масляных капель. Таким образом обеспечена поверхность для коалесценции.
Недостаток таких традиционных коалесцентных сепараторов с мелкопористыми фильтрами состоит в том, что они, наряду с содержащимися в сточной воде легкими жидкостями, фильтруют также взвешенные вещества и мелкие частицы шлама. Поскольку эти вещества оседают также на каплях легкой жидкости, отделяющихся в коалесцентном элементе, то они оседают на поверхности коалесцентного элемента. Для предотвращения засорения коалесцентного элемента и вследствие этого сбоя в работе сепаратора, коалесцентные элементы должны с периодическими интервалами подвергаться трудоемкой очистке. Это вызывает высокие эксплуатационные расходы для такого сепаратора.
В основу изобретения положена задача разработать сепаратор, который технически простым образом разделяет смесь легкой жидкости и воды.
Эта задача решена посредством сепаратора согласно п.1 формулы изобретения и способу согласно п.14 формулы изобретения.
Прежде всего, эта задача решена посредством сепаратора, расположенного в имеющем круглое или эллиптическое поперечное сечение резервуаре со стенкой резервуара, для разделения смеси легкой жидкости и воды, например загрязненной нефтепродуктами воды, содержащего: расположенный на первой стороне резервуара входной патрубок с входным дефлектором, который направляет поданную смесь вниз и делит на две по существу равные первые части потока, выходной патрубок с выходной трубой, круглую или эллиптическую обтекаемую стенку с внутренней стороной стенки и наружной стороной стенки, причем обтекаемая стенка проходит по меньшей мере по половине полной окружности, предпочтительно по меньшей мере по трем четвертям полной окружности, и имеет отверстие, которое обращено к противоположной входному патрубку второй стороне резервуара, причем обтекаемая стенка образует между наружной стороной обтекаемой стенки и стенкой резервуара два проточных канала с двух противоположных сторон стенки резервуара соответственно от входного патрубка ко второй стороне резервуара, причем в проточных каналах соответственно одна из обеих первых частей потока подается от входного патрубка ко второй стороне резервуара вдоль стенки резервуара, причем обе первых части потока на второй стороне резервуара сталкиваются и вновь соединяются по существу с противоположными направлениями течения, и расположенные в обоих проточных каналах перфорированные элементы, через которые протекают обе первые части потока.
Существенный пункт изобретения состоит в организации потока смеси в сепараторе. Смесь делится на части потока, и они сталкиваются по существу с противоположными направлениями течения. Этот процесс может также повторяться. Преимуществом сепаратора согласно изобретению является то, что время гидравлического удержания смеси в сепараторе может быть сокращено. Другим преимуществом является то, что представленный сепаратор без мелкопористых фильтров и без дополнительной ступени вторичной очистки соблюдает требуемые в EN 858 параметры процесса для коалесцентного сепаратора согласно стандартному методу испытаний. Прежде всего, не нужны такие фильтрационные материалы, как, например, пенополиуретан, проволочное полотно и т.п. Благодаря этому снижаются расходы на очистку сепаратора, и в значительной мере предотвращается засорение сепаратора и за счет этого сбои в работе. Таким образом, снижаются эксплуатационные расходы для сепаратора. Кроме того, вследствие прохождения смеси в сепараторе оптимально используется объем сепаратора. Вследствие этого объем сепаратора можно уменьшить. Вследствие столкновения обеих первых частей потока на второй стороне сепаратора возникает вращающийся поток, который понижает результирующую скорость течения по направлению к выходному патрубку. Вследствие снижения скорости течения мелкие отложения могут лучше оседать, а масляные капли легче подниматься.
В первом варианте осуществления выходной патрубок расположен по существу на той же высоте, что и входной патрубок. Предпочтительно здесь то, что вследствие прохождения через сепаратор смесь и вода по существу не теряют высоты. Следовательно, сепаратор можно подключить к существующей трубопроводной сети технически простым способом.
По меньшей мере, соответственно первый из перфорированных элементов расположен по направлению течения соответствующей первой части потока в соответствующем проточном канале таким образом, что часть первого перфорированного элемента находится выше нижней кромки входного патрубка для образования вращающегося потока соответствующей первой части потока между находящейся выше нижней кромки входного патрубка частью первого перфорированного элемента и входным патрубком. Вследствие этого выше нижней кромки входного патрубка в полости между входным патрубком и первым перфорированным элементом образуется вращающийся поток. Благодаря вращающемуся потоку в этом месте уже происходит сепарация значительных количеств легкой жидкости, которые собираются в этой области.
В другом варианте осуществления на выходном патрубке, прежде всего на выходной трубе выходного патрубка, расположены обтекаемые элементы для повторного разделения вновь соединившихся первых частей потока на две по существу равные вторые части потока и для направления обеих вторых частей потока через соответственно зону сужения и от второй стороны вдоль внутренней стороны стенки обтекаемой стенки по направлению к первой стороне резервуара, причем обе вторые части потока по существу с противоположными направлениями течения на внутренней стороне стенки обтекаемой стенки сталкиваются и вновь соединяются на первой стороне резервуара. Благодаря потоку вдоль внутренней стороны стенки обтекаемой стенки, а также вращению потока или частей потока и возникающего вследствие этого явного удлинения пути течения достигается дальнейшая сепарация легкой жидкости от воды. Благодаря зонам сужения скорость частей потока в этих местах повышается. Такое повышение скорости потока обеспечивает, что мелкие осадки и масляные капли отрываются от выходного патрубка, так что в значительной степени предотвращается засорение или закупорка выходного патрубка. К тому же вследствие встречи вторых частей потока скорость течения снова уменьшается, в результате чего отложение осадков и всплывание масла усиливаются.
В другом варианте осуществления на отверстии в обтекаемой стенке в качестве продолжения обтекаемой стенки расположены обтекаемые элементы для создания вращающегося потока обеих первых частей потока и/или обеих вновь соединившихся первых частей потока на второй стороне резервуара, для повторного разделения вновь соединившихся первых частей потока на две по существу равные вторые части потока и для направления обеих вторых частей потока через соответственно зону сужения и от второй стороны вдоль внутренней стороны стенки обтекаемой стенки по направлению к первой стороне резервуара, причем обе вторые части потока по существу с противоположными направлениями течения на внутренней стороне стенки обтекаемой стенки сталкиваются и вновь соединяются на первой стороне резервуара. Обтекаемые элементы в качестве продолжения обтекаемой стенки облегчают возникновение вращающихся потоков в задней зоне и способствуют ему. Посредством усиления завихряющихся потоков путь течения смеси еще более удлиняется, вследствие чего сепарация легкой жидкости от воды усиливается. Также посредством усиления завихряющихся потоков скорость течения по направлению к выходному патрубку еще больше снижается, благодаря чему осаждение мелких осадков, а также всплывание мелких масляных капель усиливаются. Благодаря потоку вдоль внутренней стороны стенки обтекаемой стенки, а также вращению потока или частей потока и возникающего вследствие этого явного удлинения пути течения достигается дальнейшая сепарация легкой жидкости от воды. Благодаря зонам сужения скорость частей потока повышается. Такое повышение скорости потока обеспечивает, что мелкие осадки и масляные капли отрываются от выходного патрубка, так что в значительной степени предотвращается засорение или закупорка выходного патрубка. К тому же вследствие встречи вторых частей потока скорость течения снова уменьшается, в результате чего отложение осадков и всплывание масла усиливаются.
В еще одном варианте осуществления на отверстии в обтекаемой стенке расположены обтекаемые элементы для повторного разделения вновь соединившихся первых частей потока на две по существу равные вторые части потока для направления доли обеих вторых частей потока через соответственно зону сужения и от второй стороны вдоль внутренней стороны стенки обтекаемой стенки по направлению к первой стороне резервуара и для направления доли соответствующих вторых частей потока ниже обтекаемых элементов, причем, по меньшей мере, доли обеих вторых частей потока по существу с противоположными направлениями течения на внутренней стороне стенки обтекаемой стенки сталкиваются и вновь соединяются на первой стороне резервуара. Благодаря потоку вдоль внутренней стороны стенки обтекаемой стенки, а также вращению потока или частей потока и возникающего вследствие этого явного удлинения пути течения достигается дальнейшая сепарация легкой жидкости от воды. Благодаря зонам сужения скорость частей потока повышается. Такое повышение скорости потока обеспечивает, что мелкие осадки и масляные капли отрываются от выходного патрубка, так что в значительной степени предотвращается засорение или закупорка выходного патрубка. К тому же вследствие того, что часть направляется ниже вдоль обтекаемых элементов, путь течения смеси еще более удлиняется. За счет этого достигается улучшенная сепарация легкой жидкости от воды. К тому же вследствие встречи, по меньшей мере, с долями вторых частей потока скорость течения снова уменьшается, в результате чего отложение осадков и всплывание масла усиливаются.
Выходной патрубок может быть расположен по существу посередине резервуара. Преимущество этого состоит в том, что смесь проходит одинаковый путь течения независимо от того, как направляются вторые части потока.
Сепаратор может быть выполнен по существу зеркально симметрично относительно плоскости, проходящей через входной патрубок и выходной патрубок. За счет этого обеспечивается, что пути течения для обеих первых частей потока соответственно имеют равную длину и что пути течения для обеих вторых частей потока соответственно имеют равную длину. Таким образом обеспечивается равномерная сепарация легкой жидкости от воды в разных частях потока.
В следующем варианте осуществления вокруг выходного патрубка расположен, прежде всего круглый, прямоугольный или эллипсоидальный, фильтр грубой очистки. Фильтр грубой очистки предотвращает вынос из сепаратора волокон, веток и т.д. За счет этого в значительной степени предотвращается засорение выходного патрубка и выходной трубы грубыми загрязнениями.
В последующем варианте осуществления, по меньшей мере, поверхность перфорированных элементов, и/или обтекаемых элементов, и/или внутренней, и/или наружной стороны стенки обтекаемой стенки состоит из олеофильного материала, прежде всего полиэтилена высокой плотности (ПЭВП). Преимущество этого в том, что присоединение легкой жидкости на соответствующих поверхностях повышается и за счет этого улучшается образование крупных капель легкой жидкости. Крупные капли легкой жидкости быстрее поднимаются на поверхность смеси или воды, чем мелкие капли легкой жидкости. Таким образом, вследствие этого повышается мощность сепаратора.
По меньшей мере, часть соответствующего проточного канала в направлении дна резервуара может быть ограничена ограничительным элементом. Вследствие принудительной подачи смеси легкой жидкости и воды в соответствующем проточном канале мощность сепаратора заметно повышается. Вследствие небольшого поперечного сечения в части соответствующего проточного канала скорость течения смеси повышается, и отложение твердых веществ в этой части соответствующего проточного канала в значительной степени предотвращается.
На дне резервуара может быть расположен шламосборник для захвата и сбора грубого шлама и/или тяжелых осадков. За счет этого достигается, что твердые вещества также могут отделяться в сепараторе от смеси легкой жидкости, воды и твердого вещества и собираться в сепараторе. За счет этого достигается, что дальнейшего разделения такой смеси, например в отдельном резервуаре, не требуется. Кроме того, благодаря шламосборнику на дне резервуара обеспечивается, что на характеристику потока смеси в остальной части резервуара почти не влияет накопление твердых веществ на дне резервуара.
В еще одном варианте осуществления по меньшей мере один из перфорированных элементов и/или обтекаемых элементов простирается только по части высоты резервуара.
За счет этого характеристика потока смеси в резервуаре улучшается. Помимо этого, достигается, что твердые вещества смеси могут лучше оседать.
Изобретение решено также посредством способа разделения смеси легкой жидкости и воды, например загрязненной нефтепродуктами воды, в сепараторе с внутренней полостью и наружной полостью, содержащего следующие шаги: подача смеси через входной патрубок на первой стороне сепаратора, разделение смеси на две примерно равные первые части потока, протекание обеих первых частей потока через несколько перфорированных элементов в двух расположенных в наружной полости проточных каналах, вновь соединение обеих первых частей потока на противоположной первой стороне второй стороне сепаратора за счет столкновения обеих первых частей потока по существу с противоположными направлениями течения, повторное разделение смеси обеих вновь соединившихся первых частей потока на две по существу равные вторые части потока и подача обеих вторых частей потока во внутреннюю полость по направлению к входному патрубку, вновь соединение, по меньшей мере, долей обеих вторых частей потока во внутренней полости на первой стороне сепаратора за счет столкновения, по меньшей мере, долей обеих вторых частей потока по существу с противоположными направлениями течения, и отведение воды из внутренней полости через выходной патрубок.
Преимущество этого заключается в том, что время гидравлического удержания смеси в сепараторе может быть сокращено. Выгодно также, что снижаются расходы на очистку сепаратора и в значительной мере предотвращается засорение сепаратора и за счет этого сбои в работе. Таким образом, эксплуатационные расходы снижаются. Другим преимуществом является то, что представленный сепаратор без мелкопористых фильтров и без дополнительной ступени вторичной очистки соблюдает требуемые в EN 858 параметры процесса для коалесцентного сепаратора согласно стандартному методу испытаний. Кроме того, оптимально используется объем сепаратора. Вследствие этого объем сепаратора можно уменьшить. Вследствие столкновения обеих первых частей потока на второй стороне сепаратора возникает вращающийся поток, который за короткое время понижает результирующую скорость течения по направлению к выходному патрубку. Благодаря снижению скорости течения мелкие отложения могут оседать, а мелкие масляные капли всплывать. Благодаря потоку вдоль внутренней стороны стенки обтекаемой стенки, а также вращению потока или частей потока и возникающему вследствие этого явному удлинению пути течения достигается дальнейшая сепарация легкой жидкости от воды. Благодаря зонам сужения скорость частей потока повышается. Такое повышение скорости потока обеспечивает, что мелкие осадки и масляные капли отрываются от выходного патрубка, так что в значительной степени предотвращается засорение или закупорка выходного патрубка. К тому же вследствие встречи вторых частей потока скорость течения снова уменьшается, в результате чего отложение осадков и всплывание масла усиливаются.
Предпочтительные варианты осуществления следуют из дополнительных пунктов формулы изобретения. Далее изобретение подробнее поясняется с помощью чертежей примеров осуществления, на которых показаны:
фиг.1 - вид сверху на вариант осуществления сепаратора согласно изобретению,
фиг.2 - вид сбоку на вариант осуществления сепаратора согласно изобретению из фиг.1,
фиг.3 - другой вид сбоку на вариант осуществления сепаратора согласно изобретению из фиг.1 и фиг.2,
фиг.4 - вид сверху с характеристикой потока смеси в варианте осуществления сепаратора согласно изобретению из фиг.1-3,
фиг.5 - вид сверху на другой вариант осуществления сепаратора согласно изобретению,
фиг.6 - вид сверху на другой вариант осуществления сепаратора согласно изобретению,
фиг.7 - вид сбоку на другой вариант осуществления сепаратора согласно изобретению из фиг.6,
фиг.8 - другой вид сбоку на другой вариант осуществления сепаратора согласно изобретению из фиг.6 и фиг.7,
фиг.9 - вид сверху с характеристикой потока смеси в другом варианте осуществления сепаратора согласно изобретению из фиг.6-8,
фиг.10 - вид сверху на другой вариант осуществления сепаратора согласно изобретению,
фиг.11 - вид сверху на другой вариант осуществления сепаратора согласно изобретению,
фиг.12 - вид сбоку на другой вариант осуществления сепаратора согласно изобретению из фиг.11,
фиг.13 - другой вид сбоку на другой вариант осуществления сепаратора согласно изобретению из фиг.11 и фиг.12,
фиг.14 - вид сверху с характеристикой потока смеси в другом варианте осуществления сепаратора согласно изобретению из фиг.11-13,
фиг.15 - вид сверху на другой вариант осуществления сепаратора согласно изобретению,
фиг.16-18 - виды сверху других вариантов осуществления сепаратора согласно изобретению.
В дальнейшем описании для одинаковых и имеющих одинаковую функцию деталей использованы одинаковые ссылочные обозначения.
На фиг.1 показан вид сверху на первый вариант осуществления сепаратора 50 согласно изобретению. Сепаратор 50 имеет в поперечном сечении эллиптическую форму. Сепаратор 50 содержит в себе входной патрубок 1, через который смесь легкой жидкости и воды, или смесь легкой жидкости, воды и шлама, или смесь легкой жидкости, воды и твердого вещества подается в резервуар сепаратора 50. Легкая жидкость может представлять собой, например, масло и/или бензин.
Поданная смесь посредством входного дефлектора 60 прямо на входном патрубке 1 на первой стороне 50 сепаратора 52 нагнетается вниз, т.н. в направлении дна резервуара сепаратора 50. Здесь поданная смесь вследствие формы входного дефлектора 60 должна разделиться на две части 75, 75′ потока. Оба отверстия входного дефлектора 60 имеют величину около 220 мм от нижней кромки входного дефлектора.
В сепараторе 50 расположена обтекаемая стенка 80, которая в поперечном сечении имеет по существу такую же форму, что и резервуар или стенка 17 резервуара сепаратора 50. Обтекаемая стенка 80 содержит в себе внутреннюю сторону 5 стенки и наружную сторону 4 стенки. Обтекаемая стенка 80 занимает примерно ¾ полной окружности, т.е. около 270°, и имеет за счет этого отверстие 83. При прохождении по обтекаемой стенке 80 на протяжении около 270° отверстие, таким образом, имеет угол около 90°. Отверстие 83 обращено к противоположной входному патрубку 1 второй стороне 53 сепаратора 50.
Между обтекаемой стенкой 80 и стенкой 17 резервуара на двух противоположных сторонах резервуара образовано по проточному каналу 70, 71. После разделения смеси на две первых части 75, 75′ потока посредством входного дефлектора 60 обе первые части 75, 75′ потока подаются соответственно по первому проточному каналу 70 и по второму проточному каналу 71 от входного патрубка 1 ко второй стороне 53 резервуара вдоль стенки 17 резервуара. Направление течения первой части 75 потока проходит в верхней половине фиг.1 в первом проточном канале 70 по существу по часовой стрелке. В нижней половине фиг.1 направление течения первой части 75′ потока во втором проточном канале 71 проходит по существу против часовой стрелки.
В проточных каналах 70, 71 расположены соответственно несколько перфорированных элементов 9-12, например перфорированные листы. Перфорированные элементы 9-12 соответственно имеют диаметр перфорационных отверстий около 40 мм. Возможны большие и меньшие диаметры перфорационных отверстий. Возможно также, что различные перфорированные элементы 9-12 имеют различные диаметры перфорационных отверстий. Перфорированные элементы 9-12 имеют соответственно большое количество перфорационных отверстий. Перфорационные отверстия имеют между собой расстояния соответственно в горизонтальном и вертикальном направлении около 15 мм.
Обе первых части 75, 75′ потока в соответствующем проточном канале 70, 71 полностью протекают по меньшей мере через оба первых перфорированных элемента 9, 10. Через остальные перфорированные элементы 11, 12 протекают, по меньшей мере, доли первой части 75, 75′ потока. Перфорированные элементы 9-12 укреплены соответственно на наружной стороне 5 обтекаемой стенки 80 и на стенке 17 резервуара. Возможно также, что перфорированные элементы 9-12 укреплены на верхней стороне сепаратора 50 или на вспомогательной направляющей, которая проходит непосредственно выше перфорированных элементов 9-12.
Оба первых перфорированных элемента 9, 10 соприкасаются с наружной стороной стенки 4 обтекаемой стенки 80 и образуют между собой в плане согласно фиг.1 угол около 65°. Третий перфорированный элемент 11 находится в соответствующем проточном канале 70, 71 на некотором расстоянии от обоих первых перфорированных элементов 9, 10. Угол третьего перфорированного элемента 11 относительно направления течения смеси в соответствующем проточном канале 70, 71 больше, чем соответствующий угол первого из обоих перфорированных элементов 9, 10.
Четвертый перфорированный элемент 12 расположен на большем расстоянии от третьего перфорированного элемента 11 по сравнению с расстоянием от третьего перфорированного элемента 11 до второго перфорированного элемента 10. Угол четвертого перфорированного элемента 12 относительно направления течения первой части 75, 75′ потока соответственно больше, чем соответствующий угол третьего перфорированного элемента 11 и первого и второго перфорированных элементов 9, 10. Перфорированные элементы 9-12 имеют соответственно увеличивающуюся длину от входного патрубка 1 вдоль направления течения смеси.
На второй стороне 53 резервуара расположена задняя зона 3 сепарации, в которой обе первые части 75, 75′ потока сталкиваются по существу с противоположными направлениями течения и таким образом соединяются. Обе первые части 75, 75′ потока и соединившиеся первые части 75, 75′ потока образуют один или несколько вращающихся потоков в этой задней зоне 3 сепарации.
Эта задняя зона 3 сепарации 3 находится по существу между отверстием 83 обтекаемой стенки 80 и второй стороной 53 сепаратора 50. Из этой задней зоны 3 сепарации 3 соединившиеся первые части 75, 75′ потока текут во внутреннюю полость 2 резервуара, которая находится между внутренних сторон 5 обтекаемой стенки 80. Между наружных сторон 4 стенки и стенкой 17 резервуара находится наружная полость 45 резервуара.
Кроме того, сепаратор содержит в себе выходной патрубок 14 с выходным трубопроводом 15. Выходной патрубок 14 находится по существу посередине резервуара или между серединой резервуара и второй стороной 53 сепаратора 50. На выходном патрубке 14 с двух противоположных сторон выходного патрубка 14 расположено соответственно по одному обтекаемому элементу 6. Обтекаемые элементы 6 образуют между собой угол около 130°. Благодаря обоим обтекаемым элементам 6 образуется соответственно по зоне 7, 7′ сужение между обтекаемыми элементами 6 и обтекаемой стенкой 80 на отверстии 83 обтекаемой стенки 80.
Благодаря обтекаемым элементам 6 соединившиеся первые части 75, 75′ потока снова разделяются на две примерно равные вторые части 76, 76′ потока. Смесь протекает в форме двух вторых частей 76, 76′ потока через зоны 7, 7′ сужения и большими долями мимо выходного патрубка 14. Обе вторые части 76, 76′ потока направляются обтекаемым элементом 6 главным образом вдоль внутренней стороны 5 обтекаемой стенки 80 по направлению к первой стороне 52 резервуара или по направлению к входному патрубку 1.
На внутренней стороне 5 обтекаемой стенки 80 на первой стороне 52 резервуара вторые части 76, 76′ потока сталкиваются и вновь соединяются по существу с противоположными направлениями течения. Здесь также могут возникать вращающиеся потоки. Отсюда смесь течет в направлении второй стороны 53 сепаратора 50 по направлению к выходному патрубку 14. Вокруг выходного патрубка 14 расположен круглый грязеуловитель 18. Грязеуловитель может иметь также прямоугольную или эллипсоидальную форму. Возможны другие формы.
Сепаратор 50 выполнен по существу зеркально симметрично относительно плоскости, проходящей через входной патрубок 1 и выходной патрубок 14.
На фиг.2 показан вид сбоку варианта осуществления сепаратора 50 согласно изобретению из фиг.1. Точечные линии между отдельными рисунками поясняют пространственные отношения между деталями в отдельных видах. Смесь течет через входной патрубок 1 на находящийся ниже нижней кромки 65 входного патрубка 1 входной дефлектор 60 и в резервуар. Проточный канал 70, 71 в области от первой стороны резервуара 52 и входного патрубка 1 до второго перфорированного элемента 10 закрыт снизу ограничительным элементом 19, например листом днища. Эта закрытая снизу область соответствует примерно одной трети соответствующего проточного канала 70, 71.
Верхняя часть по меньшей мере обоих первых перфорированных элементов 9, 10 находится выше нижней кромки 65 входного патрубка 1. Вследствие этого между входным патрубком 1 и первым перфорированным элементом 9 или первыми перфорированными элементами 9, 10 в области выше нижней кромки 65 входного патрубка 1 образуется вращающийся поток. В области 8 вследствие вращающегося потока крупные масляные капли собираются и остаются в этой области 8. Существенной сепарации твердых веществ в области 8 не происходит.
После второго перфорированного элемента 10 проточные каналы 70, 71 соответственно открыты вниз, так что смесь может поступать также через находящуюся ниже остальных перфорированных элементов 11, 12 область. Вследствие этого сечение потока смеси возрастает, из-за чего скорость течения уменьшается. Таким образом способные к осаждению твердые вещества могут легко оседать в этой открытой вниз области.
Перфорированные элементы 9-12 простираются только по части высоты сепаратора 50. Таким образом смесь может протекать также ниже третьего и четвертого перфорированных элементов 11, 12.
Под перфорированными элементами 9-12 расположен шламосборник 16. Шламосборник 16 занимает всю ширину сепаратора 50. Возможно также, что шламосборник 16 занимает только часть ширины сепаратора 50. В шламосборнике 16 могут оседать и накапливаться твердые вещества. Характеристика потока легкой жидкости и твердых веществ обозначена на фиг.2 указывающими наискось вверх и наискось вниз стрелками. Благодаря олеофильному материалу перфорированных элементов 9-12, предпочтительно полиэтилену высокой плотности (ПЭВП), мелкие масляные капельки объединяются в более крупные капли и всплывают на поверхности воды или смеси. Полиэтиленом высокой плотности (ПЭВП) называют полиэтилен со слабо разветвленными полимерными цепочками и потому с высокой плотностью. Возможны другие виды олеофильных или липофильных материалов. Возможно также, что сами перфорированные элементы 9-12 состоят из неолеофильного материала и только окрашены олеофильным материалом или же имеют покрытие из олеофильного материала.
На фиг.3 показан другой вид сбоку на вариант осуществления сепаратора согласно изобретению из фиг.1 и фиг.2. В виде сбоку на фиг.3 показана главным образом внутренняя полость 2 сепаратора 50. Четко виден по существу цилиндрический грязеуловитель 18, расположенный по существу вокруг цилиндрического выходного патрубка 14. Метка «0-WSP» обозначает высоту, на которую подается смесь (так называемый нулевой уровень воды). Выходной патрубок 14 или выходная труба 15 выходного патрубка 14 находятся по существу на той же высоте, что и входной патрубок 1. На фиг.3 обтекаемая стенка 80, а также обтекаемый элемент 6 не показаны.
Выходной патрубок 14 содержит в себе проходящий ниже фильтра 18 грубой очистки фитинг 30, выполненный в форме сифона или U-образно. Выходной патрубок 14 находится большей частью ниже рабочего уровня смеси. Поскольку легкая жидкость, прежде всего масло, в значительной мере отделяется сепаратором от воды, легкая жидкость большей частью всплывает в воде. Таким образом, через выходной патрубок 14 и U-образный фитинг 30, который проходит от нижнего конца выходного патрубка 14 или грязеуловителя 18 в форме сифона, по существу отводится только вода. Легкая жидкость остается в сепараторе 50.
От фитинга 30 отведенная вода поступает в выходной трубопровод 15 и выводится из сепаратора 50, например, в канализацию. В выходном патрубке 14 может находиться поплавок (не показан), имеющий такую удельную плотность, что плавает в воде и на ее поверхности, но не в масле или его поверхности. Таким образом, поплавок в выходном патрубке 14 опускается, если на выходном патрубке 14 или на воде находится слишком много масла. Вследствие опускания поплавок перекрывает выходной патрубок 14.
На фиг.4 показан вид сверху с характеристикой потока смеси в варианте осуществления сепаратора согласно изобретению из фиг.1-3. Характеристика потока смеси для круглого резервуара показана стрелками. Характеристика потока примерно на 15 см ниже рабочего уровня воды показана на фиг.4, выходная труба 15 не изображена.
Смесь через входной патрубок 1 на первой стороне 52 сепаратора 50 поступает в резервуар. После разделения смеси на две по существу равные первые части 75, 75′ потока вода подается через два проточных канала 70, 71. В области между входным патрубком 1 и первым перфорированным элементом 9 в верхней зоне выше нижней кромки 65 входного патрубка 1 образуется вращающийся поток, вследствие чего крупные масляные капли отделяются от воды уже здесь.
Обе первых части 75, 75′ потока направляются обтекаемой стенкой 80 и стенкой 17 резервуара в заднюю зону 3 сепарации. В этой области 3 обе первых части 75, 75′ потока по существу с противоположными направлениями течения сталкиваются и соединяются. При этом могут образоваться несколько вращающихся потоков. Из этой задней зоны 3 сепарации смесь поступает во внутреннюю полость 2 сепарации. Благодаря обтекаемым элементам 6 смесь, состоящая из соединившихся первых частей 75, 75′ потока, снова разделяется на две примерно равные вторые части 76, 76′ потока. Эти обе вторые части 76, 76′ потока проходят через соответственно зону 7, 7′ сужения и подаются вдоль внутренней стороны 5 обтекаемой стенки 80 по направлению к входному патрубку 1. На внутренней стороне 5 обтекаемой стенки 80 на первой стороне 52 резервуара обе вторые части 76, 76′ потока сталкиваются и вновь соединяются по существу с противоположными направлениями течения. Отсюда смесь снова течет от входного патрубка 1 по направлению ко второй стороне 53 сепаратора 50, и вода через фильтр грубой очистки 18 течет в выходной патрубок 14.
На фиг.5 показан вид сверху на первый вариант осуществления сепаратора 50 согласно изобретению. Сепаратор 50 на фиг.5 выполнен очень похожим на сепаратор 50 на фиг.1-4. Однако сепаратор 50 в показанном на фиг.5 варианте осуществления в поперечном сечении является круглым. Выходной патрубок 14 по сравнению с показанным на фиг.1-4 вариантом осуществления удален дальше от середины сепаратора 50 и сдвинут ко второй стороне 53.
Входной патрубок 1 имеет ширину около 210 мм. Два первых перфорированных элемента 9, 10 расположены соответственно на расстоянии около 445 мм от входного патрубка 1. Расстояние перфорированных элементов 9-12 относится соответственно к расстоянию между центром входного патрубка 1 на стенке 17 резервуара и точкой на наружной стороне 4 обтекаемой стенки 80, в которой соответствующий перфорированный элемент 9-12 соприкасается с обтекаемой стенкой 80. Третий перфорированный элемент 11 расположен на расстоянии около 690 мм. Четвертый перфорированный элемент 12 расположен на расстоянии около 850 мм.
Расстояния перфорированных элементов 9-12 от центра входного патрубка 1 до точки на стенке 17 резервуара, в которой соответствующий перфорированный элемент 9-12 соприкасается со стенкой 17 резервуара, соответственно составляют около 445 мм, около 770 мм, около 1060 мм и около 1275 мм. Перфорированные элементы 9-12 имеют высоту около 600 мм и ширину примерно до 200 мм. Перфорационные отверстия имеют между собой расстояния соответственно в горизонтальном и вертикальном направлении около 15 мм.
Выходной патрубок 14 находится на расстоянии около 855 мм от входного патрубка 1. Длина обтекаемого элемента 6 составляет около 200 мм. Отверстие 83 обтекаемой стенки 80 имеет в поперечном сечении ширину около 450 мм. Проточные каналы 71, 71′ соответственно имеют ширину около 250 мм. Расстояние между верхней кромкой входного патрубка 1 и верхним краем шламосборника 16 составляет около 800 мм. Между верхним краем шламосборника 16 и нижним краем выходного патрубка 14 или нижним краем фильтра 18 грубой очистки расстояние составляет около 225 мм. Диаметр фильтра 18 грубой очистки или выходного патрубка 14 составляет около 300 мм. Расстояние между фильтром 18 грубой очистки и стенкой 17 резервуара на второй стороне 53 сепаратора 50 составляет около 450 мм. Фильтр 18 грубой очистки имеет перфорационные отверстия с промежуточным расстоянием в горизонтальном и в вертикальном направлении около 15 мм. Входной патрубок 1, а также главный грязеуловитель 18 имеют расстояние до крышки сепаратора 50 по меньшей мере 660 мм. Возможны другие размеры и расстояния. Сепаратор представляет собой коалесцентный сепаратор согласно европейскому стандарту EN 858 с содержанием углеводородов менее 5 мг/л в выходном патрубке согласно экспериментальной конструкции в соответствии с DIN EN 858.
На фиг.6 показан вид сверху на первый вариант осуществления сепаратора 50 согласно изобретению. Показанный на фиг.6 вариант осуществления отличается от показанного на фиг.1-4 варианта осуществления главным образом размещением обтекаемых элементов 6 и расположением вторых перфорированных элементов 10.
Обтекаемые элементы 6 расположены на концах обтекаемой стенки 80, т.е. на отверстии 83 обтекаемой стенки 80. Они соответственно образуют угол около 90° с четвертым перфорированным элементом 12. Обтекаемые элементы 6 направляют частичный поток смеси из задней зоны 3 сепарации в выходной патрубок 14. Благодаря зонам 7, 7′ сужения, которые образованы обтекаемыми элементами 6 и вертикальным фитингом 30 от выходного патрубка 14 к выходному трубопроводу 15 и которые сильно уменьшают прямой приток к выходному патрубку, получается идущий вниз, ниже обтекаемых элементов 6 поток. Поток вниз или вверх изображен на фиг.9 посредством кружков с внутренней точкой или без такой точки, т.е. посредством пустого кружка. Доля смеси, которая направляется ниже обтекаемых элементов 6, течет по обращенной к внутренней полости 2 стороне обтекаемых элементов 6 во внутреннюю полость 2 и распределяется в ней. Соответственно частичный поток смеси течет вдоль внутренней стенки 5 обтекаемой стенки 80, а частичный поток смеси течет прямо в выходной патрубок 14. Вследствие такого рода организации потока в задней зоне 3 сепарации и во внутренней полости 2 сепаратора достигается, что, с одной стороны, вся смесь или ее существенный частичный поток должны проходить по очень длинному пути течения.
Обтекаемая стенка 80 занимает немного больше, чем примерно половину полной окружности, т.е. около 190°, и имеет, таким образом, отверстие 83. При прохождении по обтекаемой стенке 80 на протяжении около 190° отверстие, таким образом, имеет угол около 80°. Отверстие 83 обращено к противоположной входному патрубку 1 второй стороне 53 сепаратора 50.
Второй перфорированный элемент 10 образует угол около 65° относительно первого перфорированного элемента 9. Возможны большие или меньшие углы. Оба перфорированных элемента 9, 10 образуют гидравлическое сопротивление для обеих первых частей 75, 75′ потока. На фиг.7 показан вид сбоку другого варианта осуществления сепаратора 50 согласно изобретению из фиг.6. Отличие от показанного на фиг.2 варианта осуществления в том, что в показанном на фиг.7 варианте осуществления соответствующий проточный канал 70, 71 от входного патрубка 1 до четвертого перфорированного элемента 12 вниз закрыт или ограничен ограничительным элементом 19. Таким образом, грубый шлам, который частично осаждается уже в этих направляющих каналах 70, 71, после конца прохождения попадает прямо в расположенный внизу шламосборник 16. Следующая часть мелкого шлама оседает в задней зоне 3 сепарации и также попадает в шламосборник 16. Часть мелкого шлама оседает также во внутренней зоне 3 сепарации, прежде всего, в месте, в котором сталкиваются и соединяются обе вторые части 76, 76′ потока. Вследствие этого скорость потока падает, и твердые вещества могут легче оседать.
На фиг.8 дан другой вид сбоку на другой вариант осуществления сепаратора 50 согласно изобретению из фиг.6 и фиг.7.
На фиг.9 показан вид сверху с характеристикой потока смеси в другом варианте осуществления сепаратора 50 согласно изобретению из фиг.6-8. Характеристика потока смеси от входного патрубка 1 до отверстия 83 обтекаемой стенки 80 по существу соответствует показанному на фиг.4 варианту осуществления. В задней зоне 3 сепарации сталкиваются обе первых части 75, 75′ потока.
Через зоны 7, 7′ сужения, образованные между фитингом 30 выходного патрубка 14 и обоими обтекаемыми элементами 6, смесь течет во внутреннюю полость 2 сепаратора 50. Вследствие такого сужения сечения потока доля второй части 76, 76′ потока направляется вниз и протекает под обтекаемыми элементами 6. По обращенной к внутренней полости 2 стороне обтекаемых элементов 6 эта доля снова течет вверх. Доля этой части потока и смеси, которая протекла через зоны 7, 7′ сужения, течет прямо к выходному патрубку 14. Другая доля части потока течет вдоль внутренней стенки 5 обтекаемой стенки 80 по направлению к входному патрубку 1 или к первой стороне 52 сепаратора 50. На внутренней стороне 5 обтекаемой стенки 80 на первой стороне 52 сепаратора 50 эти доли вторых частей 76, 76′ потока сталкиваются и вновь соединяются по существу с противоположными направлениями течения. Эта соединившаяся доля смеси поступает отсюда к выходному патрубку 14.
На фиг.10 показан вид сверху на следующий вариант осуществления сепаратора 50 согласно изобретению. Показанный на фиг.10 вариант осуществления сепаратора 50 согласно изобретению отличается от показанного на фиг.6 варианта осуществления тем, что резервуар в поперечном сечении является круглым и что обтекаемая стенка 80 в поперечном сечении образует часть окружности.
Два первых перфорированных элемента 9, 10 расположены соответственно на расстоянии около 290 мм от входного патрубка 1. Расстояние перфорированных элементов 9-12 относится соответственно к расстоянию между центром входного патрубка 1 на стенке 17 резервуара и точкой на наружной стороне 4 обтекаемой стенки 80, в которой соответствующий перфорированный элемент 9-12 соприкасается с обтекаемой стенкой 80. Третий перфорированный элемент 11 расположен на расстоянии около 490 мм. Четвертый перфорированный элемент 12 расположен на расстоянии около 650 мм.
Расстояния перфорированных элементов 9-12 от центра входного патрубка 1 до точки на стенке 17 резервуара, в которой соответствующий перфорированный элемент 9-12 соприкасается со стенкой 17 резервуара, соответственно составляют около 290 мм, около 470 мм, около 680 мм и около 860 мм. Перфорированные элементы 9-12 имеют высоту около 560 мм и ширину примерно до 200 мм.
Выходной патрубок 14 находится на расстоянии около 470 мм от входного патрубка 1. Отверстие 83 обтекаемой стенки 80 имеет в поперечном сечении ширину около 615 мм. Проточные каналы 71, 71′ соответственно имеют ширину около 145 мм. Расстояние между верхней кромкой входного патрубка 1 и верхним краем шламосборника 16 составляет около 920 мм. Входной патрубок 1, а также главный грязеуловитель 18 имеют расстояние до крышки сепаратора 50 по меньшей мере 410 мм. Возможны другие размеры или же расстояния.
На фиг.11 показан вид сверху на другой вариант осуществления сепаратора 50 согласно изобретению. В этом варианте осуществления обтекаемые элементы 6 расположены как продолжение обтекаемой стенки 80 на обтекаемой стенке 80 и на отверстии 83 обтекаемой стенки 80. Выходной патрубок 14 расположен между центром резервуара сепаратора 50 и входным патрубком 1.
Обтекаемая стенка 80 занимает немного больше, чем примерно половину полной окружности, т.е. около 200°, и имеет, таким образом, отверстие 83. При прохождении по обтекаемой стенке 80 на протяжении около 200° отверстие, таким образом, имеет угол около 160°. Отверстие 83 обращено к противоположной входному патрубку 1 второй стороне 53 сепаратора 50.
На фиг.12 показан вид сбоку на другой вариант осуществления сепаратора согласно изобретению из фиг.11. Ограничительный элемент 19 заканчивается уже после первого перфорированного элемента 9. Однако возможно также, что ограничительный элемент 19 заканчивается в направлении течения только после второго перфорированного элемента 10.
На фиг.13 показано, что в этом варианте осуществления расстояние между нижней кромкой 65 входного патрубка 1 или входного дефлектора 60, а также нижней кромкой выходного патрубка 14 или фитинга 30 выходного патрубка 14 и шламосборником 16 больше, чем в показанных до этого вариантах осуществления. Однако входной патрубок 1 и выходной патрубок 14 находятся по существу на одинаковой высоте.
На фиг.14 дан вид сверху с характеристикой потока смеси в другом варианте осуществления сепаратора согласно изобретению из фиг.11-13. Смесь двумя первыми частями 75, 75′ потока, как и в показанных до этого вариантах осуществления, течет от входного патрубка 1 к задней зоне 3 сепарации. Вследствие размещения обтекаемых элементов 6 здесь возникают один или несколько вращающихся потоков. Через образованные обтекаемыми элементами 6 зоны 7, 7′ сужения вторые части 76, 76′ потока, которые примерно равны по величине и образованы из соединившейся смеси, протекают во внутреннюю полость 2 сепаратора 50. Здесь они протекают вдоль внутренней стороны 4 обтекаемой стенки 80 к входному патрубку 1 или к первой стороне 52 сепаратора 50. Здесь обе вторые части 76, 76′ потока с по существу противоположными направлениями течения снова сталкиваются и соединяются. Отсюда смесь течет по направлению к выходному патрубку 14.
На фиг.15 показан вид сверху на еще один вариант осуществления сепаратора 50 согласно изобретению. Сепаратор 50 имеет в поперечном сечении круглую форму. Обтекаемая стенка 80 также имеет круглую форму. Выходной патрубок 14 и фильтр грубой очистки 18, расположенный вокруг выходного патрубка 14, находятся ближе к входному патрубку 1, чем к центру сепаратора 50.
Перфорированные элементы 9-12 расположены в других позициях, чем в показанных ранее вариантах осуществления. Расположенный по направлению течения соответствующих первых частей 75, 75′ потока первый перфорированный элемент 9 находится примерно на 1/10 полной окружности, если смотреть от входного патрубка 1. Расстояние между входным патрубком 1 и первым перфорированным элементом 9 соответствует по существу расстоянию между вторым перфорированным элементом 10 и первым перфорированным элементом 9. Второй перфорированный элемент 10 имеет больший угол к направлению течения соответствующей первой части 75, 75′ потока. На другом расстоянии, которое соответствует расстоянию между первым 9 и вторым 10 перфорированными элементами, расположен третий перфорированный элемент 11. Он имеет соответственно примерно такой же угол, что и второй перфорированный элемент к направлению течения первой части 75, 75′ потока. Четвертый перфорированный элемент 12 расположен примерно на таком же расстоянии от третьего перфорированного элемента 11, что и третий перфорированный элемент 11 от второго перфорированного элемент 10, и имеет больший угол к направлению течения первой части 75, 75′ потока, чем соответственно первых три перфорированных элемента 9-11.
Входной патрубок имеет ширину около 280 мм. Перфорированный элемент 9 расположен на расстоянии около 600 мм от входного патрубка 1. Расстояние перфорированных элементов 9-12 относится соответственно к расстоянию между центром входного патрубка 1 на стенке 17 резервуара и точкой на наружной стороне 4 обтекаемой стенки 80, в которой соответствующий перфорированный элемент 9-12 соприкасается с обтекаемой стенкой 80. Второй перфорированный элемент 10 расположен на расстоянии около 805 мм. Третий перфорированный элемент 11 расположен на расстоянии около 1070 мм. Четвертый перфорированный элемент 12 расположен на расстоянии около 1340 мм.
Расстояния перфорированных элементов 9-12 от центра входного патрубка 1 до точки на стенке 17 резервуара, в которой соответствующий первый, второй и четвертый перфорированные элементы 9, 10, 12 соприкасаются со стенкой 17 резервуара, соответственно составляют около 760 мм, около 1345 мм и около 1910 мм. Перфорированные элементы 9-12 имеют высоту около 670 мм и ширину примерно до 550 мм. Перфорационные отверстия имеют между собой расстояния соответственно в горизонтальном и вертикальном направлении около 15 мм.
Выходной патрубок 14 находится на расстоянии около 630 мм от входного патрубка 1. Отверстие 83 обтекаемой стенки 80 имеет в поперечном сечении ширину около 680 мм. Проточные каналы 71, 71′ соответственно имеют ширину около 380 мм. Фильтр грубой очистки 18 имеет диаметр около 268 мм. Возможны другие размеры и расстояния.
На фиг.16-18 показаны виды сверху других вариантов осуществления сепаратора 18 согласно изобретению.
На фиг.16 сепаратор 50 имеет в поперечном сечении прямоугольную форму. Выходной патрубок 14 расположен между центром сепаратора 50 и второй стороной 53 сепаратора. Имеющий форму сифона или U-образный фитинг 30 выходного патрубка 14 частично проходит возле верхней кромки шламосборника 16, который расположен на уровне одной пятой высоты сепаратора 50. Длина сепаратора (внутренний размер) на фиг.16 составляет около 1500 мм.
На фиг.17 сепаратор 50 имеет в поперечном сечении примерно квадратную форму. Выходной патрубок 14 расположен по существу посередине между первой стороной 52 и второй стороной 53 сепаратора. Имеющий форму сифона или U-образный фитинг 30 выходного патрубка 14 частично проходит возле верхней кромки шламосборника 16, который расположен на уровне нижней трети высоты сепаратора 50. Длина сепаратора (внутренний размер) на фиг.17 составляет около 1000 мм.
На фиг.18 сепаратор 50 имеет в поперечном сечении вытянутую прямоугольную форму. Выходной патрубок 14 расположен вблизи входного патрубка 1, т.е. расстояние выходного патрубка 14 до входного патрубка 1 явно меньше, чем расстояние выходного патрубка 14 до центра сепаратора 50. Имеющий форму сифона или U-образный фитинг 30 выходного патрубка 14 частично проходит возле верхней кромки шламосборника 16, который очень мал или вовсе отсутствует. Длина сепаратора (внутренний размер) на фиг.18 составляет около 2200 мм.
Здесь следует отметить, что все вышеописанные части сами по себе и в любом сочетании, прежде всего изображенные на чертежах подробности, обладают существенными признаками изобретения. Их модификации знакомы специалисту.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1
входной патрубок
2
внутренняя полость сепарации
3
задняя зона 3 сепарации
4
наружная сторона обтекаемой стенки
5
внутренняя сторона обтекаемой стенки
6
обтекаемые элементы
7, 7′
зона сужения
8
зона сепарации крупных масляных капель
9
первый перфорированный элемент по направлению течения
10
второй перфорированный элемент по направлению течения
11
третий перфорированный элемент по направлению течения
12
четвертый перфорированный элемент по направлению течения
14
выходной патрубок
15
выходной трубопровод
16
шламосборник
17
стенка резервуара
18
фильтр грубой очистки
19
ограничительный элемент (лист днища)
30
фитинг от выходного патрубка к выходному трубопроводу
45
наружная полость сепарации
50
сепаратор
52
первая сторона резервуара
53
вторая сторона резервуара
60
входной дефлектор
65
нижняя кромка входного патрубка
70
первый проточный канал
71
второй проточный канал
75, 75′
первые части потока
76, 76′
вторые части потока
80
обтекаемая стенка
83
отверстие обтекаемой стенки