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WO2008155095A2 - Verfahren und vorrichtung zum trennen von einzelnen flüssigkeiten eines flüssigkeitsgemisches - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum trennen von einzelnen flüssigkeiten eines flüssigkeitsgemisches Download PDF

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WO2008155095A2
WO2008155095A2 PCT/EP2008/004878 EP2008004878W WO2008155095A2 WO 2008155095 A2 WO2008155095 A2 WO 2008155095A2 EP 2008004878 W EP2008004878 W EP 2008004878W WO 2008155095 A2 WO2008155095 A2 WO 2008155095A2
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liquid
rotation
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Werne & Thiel GbR
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    • B04B1/14—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with discharging outlets in the plane of the maximum diameter of the bowl with periodical discharge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
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    • C10G33/00—Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils
    • C10G33/06—Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils with mechanical means, e.g. by filtration

Definitions

  • the invention relates to a method for separating individual liquids of a liquid mixture, in particular for separating an oil / water mixture, wherein the liquid mixture is supplied to a rotating container, and a device therefor.
  • mineral oil separators which are used for the purification of wastewater, wherein the waste water consists of a mixture of water and mineral light liquids such as gasoline, oil or other hydrocarbons.
  • a coalescing filter cartridge which consists of a permeable through the waste container whose walls are interspersed with a plurality of openings and which is filled with a plurality of plastic hollow bodies, which are each equipped on all sides with flow openings. It has been found that such a design of the filter area substantially contributes to a high coalescence efficiency.
  • separators are also known, which work with centrifugal drums, as shown for example in DE 20 2005 001 539 U1.
  • separators are a variety of lamellar internals or plate packages, which separate the individual liquids of different densities and perform corresponding outlets.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device of the type mentioned above, with which in a continuous manner and Way and as simple as possible, but very efficient, liquids of different densities can be separated from each other.
  • the liquid mixture is supplied to the rotating container between outlets for the separate liquids.
  • the liquid mixture is also set before entering the rotating container in rotation, said rotational speed of the liquid mixture as it enters the
  • the container rotates about a rotation axis, in the region of which outlets for one liquid are provided and these outlets are provided with further outlets for the other liquid.
  • a separation of higher density liquid e.g., water
  • a lower density liquid e.g., oil
  • the introduction of the liquid mixture is preferably carried out between these two outlets.
  • a ring is provided, which is arranged around the axis of rotation of the container.
  • the liquid mixture passes through two branch lines, which communicate with a central stub.
  • the stub is connected to an appropriate source for the liquid mixture.
  • the liquid mixture then preferably exits under pressure from the ring through corresponding holes and into the container interior, where the liquid mixture can be divided into the two liquids.
  • a tube is provided in the axis of rotation of the container, which also has holes. These holes form outlets for the liquid from the container interior into an axial recess, from which in turn then the separated liquid is forwarded.
  • the above-mentioned stub for the supply of the liquid mixture also runs in the axis of rotation, as well as the pipe.
  • Figure 1 is a plan view of an inventive device for separating individual liquids of a liquid mixture with a transparent container
  • Figure 2 shows a cross section through the device according to Figure 1 along line H - Il.
  • an apparatus according to the invention for separating individual liquids of a liquid mixture has a container 1 which can rotate about a rotation axis A.
  • the container 1 is transparent, so that its interior can be detected.
  • a tube 2 which extends in the longitudinal direction of the axis of rotation A. This tube 2 may be fixed. But there is also the possibility that it rotates together with the container 1 about the axis of rotation A.
  • the tube 2 encloses an axial recess 3, which is closed at the top by a plug 4.
  • the axial recess 3 communicates with the container interior 5 via outlets 6, so that oil 8 separated from, for example, water 7 can be removed through the outlets 6 and the axial recess 3, as indicated by the arrows 9.
  • outlets 11 are also provided in a container outer wall 10, wherein both the outlets 6 and the outlets 11 may be covered with corresponding slides or valves. These are not shown for clarity.
  • a feeder 12 for a
  • This feeder 12 has a stub 13, which is divided into two branches 14.1 and 14.2.
  • the branch lines 14.1 and 14.2 lead to a ring 15, which is located in the interior of the container 1 and also the axis of rotation A orbits.
  • this ring 15 is disposed between the outlets 6 for the oil 8 and the outlets 11 for the water 7.
  • In this ring 15 are a plurality of holes 16, from which the liquid mixture can escape into the container interior 5. This is also indicated by corresponding arrows.
  • the three elements container 1, tube 2 and feeding device 12 are not shown in detail, but commercially offset in rotation about the axis of rotation A. This happens, for example, with 300 revolutions per minute.
  • a liquid mixture for example, an oil / water emulsion
  • the liquid accumulates at a lower density (in the present embodiment, the oil) centrally around the Pipe 2, while the liquid with higher density (in the present embodiment, the water) strives to the outside and the container can leave 5 through the outlets 11.
  • the oil 8 leaves the container interior 5 through the outlets 6 and the axial recess 3 in the tube 2.
  • the flow rate of the device is preferably controlled by appropriate slide valves or valves, which can also be done automatically, in which case the valves or valves corresponding sensors are assigned in the interior of the container.
  • the automatic control by the valves and valves also takes place when separating color different substances by viewing window on the container or by a suitable turbulence sensor.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Trennen von einzelnen Flüssigkeiten (7, 8) eines Flüssigkeitsgemisches, insbesondere zum Trennen eines Öl-/Wassergemisches, wobei das Flüssigkeitsgemisch einem rotierenden Behälter (1) zugeführt wird, soll das Flüssigkeitsgemisch dem rotierenden Behälter (1) zwischen Auslässen (6, 11) für die voneinander getrennten Flüssigkeiten (7, 8) zugeführt werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von einzelnen Flüssigkeiten eines Flüssigkeitsgemisches
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von einzelnen Flüssigkeiten eines Flüssigkeitsgemisches, insbesondere zum Trennen eines Öl-/Wassergemisches, wobei das Flüssigkeitsgemisch einem rotierenden Behälter zugeführt wird, sowie eine Vorrichtung hierfür.
Stand der Technik
In vielen, vor allem industriellen Bereichen, müssen Flüssigkeitsgemische getrennt werden. Bekannt sind vor allem sogenannte Mineralölabscheider, welche zur Reinigung von Abwasser eingesetzt werden, wobei das Abwasser aus einem Gemisch von Wasser und mineralischen Leichtflüssigkeiten wie Benzin, Öl oder anderen Kohlenwasserstoffen besteht. Hier ist beispielsweise aus der DE 199 16 880 A1 eine Koaleszenzfilterpatrone bekannt, die aus einem durch das Abwasser durchströmbaren Behältnis besteht, dessen Wandungen mit einer Vielzahl von Öffnungen durchsetzt sind und welches mit einer Vielzahl von Kunststoffhohlkörpern gefüllt ist, die jeweils allseitig mit Durchströmungsöffnungen ausgestattet sind. Es hat sich gezeigt, dass eine derartige Ausbildung des Filterbereiches zu einem hohen Koaleszenzwirkungsgrad wesentlich beiträgt.
Des weiteren ist beispielsweise aus der DE 198 37 670 A1 eine Flüssigkeitsabscheider-Anlage bekannt, die als Schwerkraftabscheide-Einheit arbeitet. Dies benötigt jedoch erhebliche Zeit, da sich nur infolge der Schwerkraft die dichtere Flüssigkeit von der Flüssigkeit mit der geringeren Dichte trennen muss.
Des weiteren gibt es Vorrichtungen, mit denen die oben schwimmende Flüssigkeit mit geringerer Dichte von der anderen Flüssigkeit abgesaugt oder abgenommen wird. Eine derartige Vorrichtung beschreibt die DE 197 21 494 A1. Dort ist ein Ölanteil-Rückgewinnungsabschnitt vorgesehen, der eine Rückgewinnungsöffnung hat, die geringfügig oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Rohflüssigkeit in dem Trenntank angeordnet ist. Das Öl wird durch eine Abstreifeinrichtung, die in einer der Rückgewinnungsöffnung gegenüberliegenden Position entlang dem Flüssigkeitsspiegel bewegbar vorgesehen ist, von dem Wasser quasi abgeschabt.
Bekannt sind aber auch Separatoren, die mit Schleudertrommeln arbeiten, wie beispielsweise in der DE 20 2005 001 539 U1 dargestellt. In diesen Separatoren befinden sich eine Vielzahl von lamellenartigen Einbauten oder Tellerpaketen, welche die einzelnen Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte voneinander trennen und entsprechenden Ausläufen zuführen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der oben genannten Art zu schaffen, mit denen auf kontinuierliche Art und Weise und möglichst einfach, jedoch sehr effizient, Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte voneinander getrennt werden können.
Lösung der Aufgabe Zur Lösung der Aufgabe führt, dass das Flüssigkeitsgemisch dem rotierenden Behälter zwischen Auslässen für die voneinander getrennten Flüssigkeiten zugeführt wird.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Flüssigkeit mit geringerer Dichte radial in Richtung auf die Rotationsachse hin wandert, während die Flüssigkeit mit höherer Dichte radial nach aussen infolge der Zentrifugalkraft des rotierenden Behälters abgedrängt wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Flüssigkeitsgemisch vor dem Eintritt in den rotierenden Behälter ebenfalls in Rotation versetzt, wobei diese Rotationsgeschwindigkeit des Flüssigkeitgemisches beim Eintritt in den
Behälter, ebenfalls wieder bevorzugt, etwa der Rotationsgeschwindigkeit des
Behälters selbst entspricht. Damit entsteht zwischen dem eingebrachten
Flüssigkeitsgemisch und der Flüssigkeit bzw. dem Flüssigkeitsgemisch, welches sich bereits in dem Behälterinneren befindet, keine Relativbewegung, so dass die Flüssigkeit auch bei hoher Drehzahl des Behälters quasi steht. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass es innerhalb des Behälters zu keiner
Verwirbelung kommt. Hierdurch entsteht auch kein Schaum, der die Trennung der Flüssigkeiten behindern würde. Auch die Reibungsverluste zwischen den einzelnen Elementen sind äusserst gering.
Das gesamte Verfahren ist kontinuierlich, denn je nach eingebrachtem Flüssigkeitsgemisch trennt sich laufend die Flüssigkeit mit geringerer Dichte nach innen von der Flüssigkeit mit höherer Dichte, die nach aussen gedrückt wird. Auch die Abfuhr bzw. das Ablassen der entsprechenden getrennten Flüssigkeiten erfolgt kontinuierlich. Hierzu sind entsprechende Auslässe vorgesehen, wobei diese mit Schiebern, Ventilen od. dgl. belegt sein können. Hierdurch kann die Durchlaufgeschwindigkeit des Flüssigkeitsgemisches gesteuert werden, wozu gegebenenfalls auch noch entsprechende Sensoren vorgesehen sind.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung ist vor allem wichtig, dass der Behälter um eine Rotationsachse dreht, in deren Bereich Aulässe für die eine Flüssigkeit vorgesehen sind und diesen Auslässen gegenüberliegend weitere Auslässe für die andere Flüssigkeit vorgesehen sind. Beim Rotieren des Behälters findet infolge der Zentrifugalkraft eine Trennung von Flüssigkeit mit höherer Dichte (z.B. Wasser) von einer Flüssigkeit mit geringerer Dichte (z.B. Öl) statt. Dies geschieht aber horizontal, wobei das Öl von dem Wasser zur Rotationsachse hin gedrückt wird. Dort kann es dann durch die Auslässe, welche nahe der Rotationsachse vorgesehen sind, abgeführt werden. Das Wasser dagegen wird nach aussen gedrückt und kann dort den Behälter durch entsprechende Auslässe verlassen.
Das Einbringen des Flüssigkeitsgemisches erfolgt bevorzugt zwischen diesen beiden Auslässen. Hierzu ist ein Ring vorgesehen, der um die Rotationsachse des Behälters angeordnet ist. In das Innere des Ringes gelangt das Flüssigkeitsgemisch über zwei Zweigleitungen, die mit einer zentralen Stichleitung in Verbindung stehen. Die Stichleitung ist an eine entsprechende Quelle für das Flüssigkeitsgemisch angeschlossen.
Das Flüssigkeitsgemisch tritt dann bevorzugt unter Druck aus dem Ring durch entsprechenden Bohrungen aus und in das Behälterinnere ein, wo das Flüssigkeitsgemisch in die beiden Flüssigkeiten aufgeteilt werden kann.
Zum Zwecke der Abführung der sich in der Mitte des Behälters ansammelnden Flüssigkeit mit geringerer Dichte, ist in der Rotationsachse des Behälters ein Rohr vorgesehen, das ebenfalls Bohrungen aufweist. Diese Bohrungen bilden Auslässe für die Flüssigkeit aus dem Behälterinneren in eine Axialausnehmung, von der aus wiederum dann die abgetrennte Flüssigkeit weitergeleitet wird. Um die Baugrösse der gesamten Einrichtung so gering wie möglich zu halten, verläuft die oben erwähnte Stichleitung für die Zuführung des Flüssigkeitsgemisches ebenfalls in der Rotationsachse, ebenso wie das Rohr.
Figurenbeschreibung
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Figur 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Trennen von einzelnen Flüssigkeiten eines Flüssigkeitsgemisches mit einem durchsichtigen Behälter;
Figur 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäss Figur 1 entlang Linie H - Il.
Gemäss den Figuren 1 und 2 weist eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Trennen von einzelnen Flüssigkeiten eines Flüssigkeitsgemisches einen Behälter 1 auf, welcher um eine Rotationsachse A rotieren kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Behälter 1 durchsichtig, so dass auch sein Inneres erkannt werden kann. Im Inneren des Behälters 1 befindet sich vor allem ein Rohr 2, welches in Längsrichtung der Rotationsachse A verläuft. Dieses Rohr 2 kann feststehend ausgebildet sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass es zusammen mit dem Behälter 1 um die Rotationsachse A rotiert.
Das Rohr 2 umschliesst eine Axialausnehmung 3, die nach oben durch einen Stopfen 4 verschlossen ist. Im Bereich des Behälterinneren 5 steht die Axialausnehmung 3 über Auslässe 6 mit dem Behälterinneren 5 in Verbindung, so dass von beispielsweise Wasser 7 abgetrenntes Öl 8 durch die Auslässe 6 und die Axialausnehmung 3, wie dies durch die Pfeile 9 angedeutet ist, abgeführt werden kann.
Zum Abführen des Wassers 7 sind in einer Behälteraussenwand 10 ebenfalls Auslässe 11 vorgesehen, wobei sowohl die Auslässe 6 als auch die Auslässe 11 mit entsprechenden Schiebern oder Ventilen belegt sein können. Diese sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Auf dem Rohr 2 bzw. dem Stopfen 4 sitzt eine Zufuhreinrichtung 12 für ein
Flüssigkeitsgemisch auf. Diese Zufuhreinrichtung 12 weist eine Stichleitung 13 auf, die sich in zwei Zweigleitungen 14.1 und 14.2 aufteilt. Die Zweigleitungen 14.1 und 14.2 führen zu einem Ring 15, der sich im Inneren des Behälters 1 befindet und ebenfalls die Rotationsachse A umkreist. Dabei ist dieser Ring 15 zwischen den Auslässen 6 für das Öl 8 und den Aulässen 11 für das Wasser 7 angeordnet. In diesem Ring 15 befinden sich eine Vielzahl von Bohrungen 16, aus denen das Flüssigkeitsgemisch in das Behälterinnere 5 ausdringen kann. Auch dies ist durch entsprechende Pfeile angedeutet.
Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Die drei Elemente Behälter 1 , Rohr 2 und Zufuhreinrichtung 12 werden auf nicht näher gezeigte Weise, jedoch handelsüblich in Rotation um die Rotationsachse A versetzt. Dies geschieht beispielsweise mit 300 Umdrehungen pro Minute.
Nunmehr wird ein Flüssigkeitsgemisch, beispielsweise eine Öl-/Wasseremulsion, durch die Stichleitung 13 und die Zweigleitungen 14.1 und 14.2 dem Ring 15 zugeführt. Dies geschieht bevorzugt unter Druck.
Das Flüssigkeitsgemisch tritt aus den Bohrungen 16 des Ringes 15 in das Behälterinnere 5 aus, wobei hier das Flüssigkeitsgemisch infolge der Rotation der Zufuhreinrichtung 12 und des Behälters 1 auch bei hohen Drehzahlen quasi „steht". Eine Bewegung entsteht nur von innen nach aussen und umgekehrt, wie beim normalen Absenken einer schweren Flüssigkeit aufgrund der Schwerkraft. In dem Behälter 1 selbst entstehen keine Verwirbelungen (Trägheitskräfte), es entsteht auch keine Schaumbildung und es bestehen wesentlich weniger Reibungsverluste.
Infolge dieser Anordnung und Kinematik sammelt sich die Flüssigkeit mit geringerer Dichte (im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Öl) zentral um das Rohr 2, während die Flüssigkeit mit höherer Dichte (im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Wasser) nach aussen strebt und das Behälterinhere 5 durch die Auslässe 11 verlassen kann. Das Öl 8 verlässt das Behälterinnere 5 durch die Auslässe 6 und die Axialausnehmung 3 in dem Rohr 2.
Die Durchlaufgeschwindigkeit der Vorrichtung wird bevorzugt durch entsprechende Schieber oder Ventile gesteuert, was auch automatisch geschehen kann, wobei in diesem Fall den Schiebern bzw. Ventilen entsprechende Sensoren im Inneren des Behälters zugeordnet sind. Die automatische Steuerung durch die Schieber und Ventile erfolgt auch bei Trennung farbunterschiedlicher Stoffe durch Sichtfenster an dem Behälter oder durch eine geeignete Trübungssenorik.
DR. PETER WEISS & DIPL-FORSTW. PETRA ARAT
Patentanwälte European Patent Attorney
Aktenzeichen: P 3731 /PCT Datum: 17.06.2008 AR/AR
Bezugszeichenliste
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Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Trennen von einzelnen Flüssigkeiten (7, 8) eines Flüssigkeitsgemisches, insbesondere zum Trennen eines
Öl-/Wassergemisches, wobei das Flüssigkeitsgemisch einem rotierenden Behälter (1) zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Flüssigkeitsgemisch dem rotierenden Behälter (1) zwischen Auslässen (6, 11) für die voneinander getrennten Flüssigkeiten (7, 8) zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsgemisch vor dem Eintritt in den rotierenden Behälter (1) ebenfalls in Rotation versetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsgemisches beim Eintritt in den Behälter (1) in etwa der Rotationsgeschwindigkeit des Behälters (1) entspricht.
4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet," dass die Flüssigkeit (8) mit geringerer Dichte zum Rotationsmittelpunkt des Behälters (1) und .die Flüssigkeit (7) mit höherer Dichte radiah vom Rotationsmittelpunkt des Behälters (1) weg nach aussen wandert.
5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsgemisch dem Behälter (1) unter Druck zugeführt wird.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Durchlaufgeschwindigkeit des Flüssigkeitsgemisches bzw. der Flüssigkeiten durch Veränderung der Weite der Auslässe (6, 11) gesteuert wird.
7. Vorrichtung zum Trennen von einzelnen Flüssigkeiten (7, 8) eines Flüssigkeitsgemisches, insbesondere zum Trennen eines Öl-/Wassergemisches, mittels einem rotierenden Behälter (1), in welchen zumindest ein Einlass (16) für das Flüssigkeitsgemisch einmündet, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) um eine Rotationsachse (A) dreht, in deren Bereich Auslässe (6) für die eine Flüssigkeit (8) vorgesehen sind, und diesen Auslässe (8) gegenüberliegend weitere Auslässe (11) für die andere Flüssigkeit (7) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, das sich der Einlass (16) für das Flüssigkeitsgemisch zwischen den beiden Auslässen (6,11) befindet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Einlass (16) für das Flüssigkeitsgemisch in dem Behälter (1) in einem Ring (15) befindet.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (15) um eine Rotationsachse (A) des Behälters (1) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (15) rohrförmig ausgestaltet ist, wobei das Innere des Rohres über zumindest zwei Zweigleitungen (14.1 , 14.2) mit einer zentralen Stichleitung (13) und über diese mit einer Quelle für das Flüssigkeitsgemisch in Verbindung steht.
12. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Rotationsachse (A) des Behälters (1) ein Rohr (2) verläuft, welches im Bereich des Behälterinneren (5) die Auslässe (6) für die eine Flüssigkeit (8) aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslässe (6) in eine Axialausnehmung (3) des Rohres (2) einmünden.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stichleitung (13) und die Axialausnehmung (3) des Rohres (2) in einer Flucht entlang der Rotationsachse (A) verlaufen.
15. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Auslässe (11) für die Flüssigkeit (7) mit höherer Dichte in einer Behälteraussenwand (10) befinden.
16. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslässe (6, 11) mit Schieber, Ventilen od. dgl. Absperrorganen belegt sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass den Absperrorganen zur automatischen Steuerung Sensoren, beispielsweise auch eine geeignete Trübungssensorik, zugeordnet sind.
PCT/EP2008/004878 2007-06-19 2008-06-18 Verfahren und vorrichtung zum trennen von einzelnen flüssigkeiten eines flüssigkeitsgemisches Ceased WO2008155095A2 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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Publication Number Publication Date
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