DE1231672B - Verfahren zum Klassieren von in einer Fluessigkeit aufgeschwemmten festen Partikelchen sowie Hydrozyklon zum Ausfuehren des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Klassieren von in einer Fluessigkeit aufgeschwemmten festen Partikelchen sowie Hydrozyklon zum Ausfuehren des VerfahrensInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
- B04C5/14—Construction of the underflow ducting; Apex constructions; Discharge arrangements ; discharge through sidewall provided with a few slits or perforations
- B04C5/16—Construction of the underflow ducting; Apex constructions; Discharge arrangements ; discharge through sidewall provided with a few slits or perforations with variable-size outlets from the underflow ducting
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- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
- B04C5/08—Vortex chamber constructions
- B04C5/107—Cores; Devices for inducing an air-core in hydrocyclones
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Landscapes
- Cyclones (AREA)
Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL;
BOId
Deutsche KL: 12 d-1/01
Nummer: 1231 672
Aktenzeichen: M 41397IV a/12 d
Anmeldetag: 30. April 1959
Auslegetag: 5. Januar 1967
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Klassieren von in einer Flüssigkeit aufgeschwemmten
festen Partikelchen von unterschiedlicher Größe bzw. unterschiedlichem spezifischem Gewicht mit Hilfe
eines Hydrozyklons, bei dem längs der Achse des Hydrozyklons ein in seinen Abmessungen veränderlicher
gasförmiger Kern erzeugt und während des Verfahrens aufrechterhalten wird. Weiterhin betrifft
die Erfindung ein Hydrozyklon zum Ausführen des neuen Verfahrens, bei dem ein Gaszuleitungsrohr in
der Längsachse des Zyklons angeordnet ist.
Es ist bei Hydrozyklonen bekannt, in den beim Betrieb längs der Achse entstehenden flüssigkeitsfreien
Raum ein Gas zur Erzeugung eines in seinen Abmessungen veränderlichen Kernes einzuführen
und diesen Kern während des Trennungsverfahrens aufrechtzuerhalten. Bei einem bekannten Hydrozyklon
mündet ein Gaszuführungsrohr gleichachsig mit der Zyklonachse am unteren, verengten oder am
oberen Ende oder an beiden Enden des Zyklons, so daß sich das Gas entlang der Achse ausbreiten kann.
Bei dieser Anordnung ist es jedoch schwierig, die Verhältnisse im Zyklon genau genug zu steuern und
vor allem die Arbeitsweise stabil zu halten. Zur Abhilfe ist es bekannt, in der Achse des Zyklon einen
sich durch den Zyklon erstreckenden festen Stab anzuordnen, der von einer Schicht eines am Ende des
Stabes in den Hydrozyklon eingeführten Gases bedeckt ist. Der Stab soll dabei zur Führung der Gasschicht
dienen. Auch hier ist es schwierig, den Gaskern unter allen Bedingungen ausreichend stabil zu
halten. Man hat daher schon einen sich entlang der Achse erstreckenden aufblasbaren Hohlkörper verwendet,
dessen Innerem ein Gas zugeführt wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, mit dem die
Verhältnisse im Inneren des Hydrozyklons wesentlich einfacher und zuverlässiger gesteuert und stabilisiert
werden können, als dies mit den bisherigen Verfahren möglich war.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Gas an einer im Bereich der Mitte
des Kernes liegenden Stelle zugeführt wird. Durch die Einführung des Gases direkt im Bereich des Zentrums
des flüssigkeitsfreien Kernes werden wesentlich stabilere Verhältnisse erreicht. Außerdem lassen sich
mit einfachen Mitteln die Verhältnisse in diesem Bereich leicht beeinflussen und steuern.
Dieses Ergebnis läßt sich noch weiter dadurch verbessern, daß man gemäß einer Weiterbildung des
erfindungsgemäßen Verfahrens die Konsistenz der als Unterlauf abgehenden Aufschlämmung durch Ände-
Verfahren zum Klassieren von in einer Flüssigkeit aufgeschwemmten festen Partikelchen sowie
Hydrozyklon zum Ausführen des Verfahrens
Hydrozyklon zum Ausführen des Verfahrens
Anmelder:
Charles Augustus McClure,
Malvern, Pa. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls
und Dr. E. v. Pechmann, Patentanwälte,
München 9, Schweigerstr. 2
und Dr. E. v. Pechmann, Patentanwälte,
München 9, Schweigerstr. 2
Als Erfinder benannt:
Alfred Gerald Gilbert,
Bridgeville, Pa. (V. St. A.)
Alfred Gerald Gilbert,
Bridgeville, Pa. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 1. Mai 1958
rung des Querschnitts des Unterlaufs steuert. Dadurch lassen sich Gaskern und Konsistenz des Unterlaufs
leicht optimal abstimmen. Man verfährt vorteilhafterweise dabei so, daß man durch Vergrößerung
der Querschnittsfläche des Unterlaufs über das übliche Maß hinaus zunächst einen sprühregenartigen
Austritt des Unterlaufs einstellt und dann durch allmähliche Verkleinerung der Querschnittsfläche des
Unterlaufs eine Verdickung des abgehenden Unterlaufs bewirkt.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Hydrozyklon zu schaffen, mit dessen Hilfe sich das
Verfahren gemäß der Erfindung auf einfache Weise in der Praxis verwirklichen läßt. Zu diesem Zweck
sieht die Erfindung vor, daß sich das Gaszuleitungsrohr entlang der Zyklonachse durch die Mündung
eines Austrittskanals für den Überlauf erstreckt, im Bereich zwischen den Enden des Zyklonbehälters
Austrittsöffnungen aufweist und in Richtung der Behälterachse feststellbar verschiebbar angeordnet ist.
Dabei läßt sich die Stelle, an der das Gas im Zentrum eingeführt wird, auf einfache Weise durch Verschieben
des Zuleitungsrohres einstellen. Vorteilhafterweise ist in dem kegelförmigen Teil des unteren Auslasses
des Zyklons ein kegelförmiger Regelkörper axial verschiebbar angeordnet, mit dessen Hilfe sich
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der Querschnitt des Unterlaufs leicht auf den ge- werden kann. Es hat sich gezeigt, daß auf Grund
wünschten Wert einstellen läßt. dieser Anordnung in dem Wirbel eine nahezu lami-
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schema- nare Strömung entsteht und die Entwicklung einer
tischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbei- unkontrollierbaren Turbulenz unterbunden wird. Die
spielen erläutert. 5 Einstellung der Verhältnisse wird dabei so vorge-
F i g. 1 zeigt in Seitenansicht einen gemäß der Er- nommen, daß die inneren Schichten des Wirbels,
findung ausgebildeten Hydrozyklon; welche die feineren und leichteren Teile der Auf-
F i g. 2 zeigt den Zyklon gemäß F i g. 1 im Längs- schlämmung enthalten, gerade noch bis an die Mün-
schnitt, wobei der Schnitt entlang der Schnittlinie 4-4 dung des Stutzens 54 reichen und durch diesen und
der F i g. 1 geführt ist; io den Auslaß 71 als Überlauf austreten. Der die
F i g. 3 ist ein Querschnitt entlang der Schnittlinie gröberen und schwereren Teilchen der Aufschläm-
3-3 der Fig. 1; mung enthaltene Teil des Wirbels tritt durch den
F i g. 4 und 5 zeigen in Seitenansicht bzw. im ringförmigen unteren Auslaß 59 als Unterlauf aus.
Längsschnitt eine Abwandlung des unteren Austritts- Es hat sich weiter gezeigt, daß auf Grund der
endes des Zyklons; 15 neuen Anordnung eine merklich genauere Klassie-
F i g. 6 zeigt eine Abwandlung im oberen Bereich rung als bisher möglich ist. Auch läßt sich das neue
des Zyklons; Verfahren auf Auf schlämmungen anwenden, deren
Fig. 7 zeigt teilweise aufgebrochen eine andere Feststoffgehalt größer als 15% ist.
Ausführungsform eines Zyklons gemäß der Erfin- Der Stutzen 54 und der Austrittsstutzen 35 können
dung. 20 aus verschleißfestem Material hergestellt sein. Auch
Der in den F i g. 1 bis 3 gezeigte Hydrozyklon 30 kann die Kammer 56 mit Kautschuk oder einem
weist ein aus den drei untereinander dicht ver- anderen elastischen dauerhaften Material ausgekleidet
schraubten Teilen 31,32 und 33 bestehendes Ge- sein. Statt des einen durchgehenden Rohres 61
häuse auf, das in seinem oberen Teil im wesentlichen können auch zwei von den Enden des Zyklons bis
zylindrisch ist und sich im unteren Teil konisch ver- 25 in das Zentrum der Kammer 56 ragende Rohre vor-
jüngt. Der obere Teil 31 des Gehäuses ist gegenüber gesehen sein, die neben ihrer Mündungsöffnung noch
dem mittleren Gehäuseteil 32 mit Flansch 43 durch weitere seitliche Austrittsöffnungen für das Gas oder
eine Trennplatte 42 abgeteilt, die in ihrer Mitte einen die Luft haben können.
zur Gehäuseachse koaxialen, nach unten fast bis zum Um die Stabilität der Verhältnisse in der Trenn-Beginn
des konischen Abschnitts ragenden Stutzen 54 30 kammer weiterzuverbessern, ist es zweckmäßig, die
trägt. Von der durch die Platte 42 abgeteilten Ge- Konsistenz des Unterlaufs zu kontrollieren und einhäusekammer
geht ein mit Anschluß 72 versehener zustellen. Eine Möglichkeit hierzu ist in den F i g. 4
Auslaß 71 für den Überlauf aus. In den zylindrischen und 5 angedeutet. Diese zeigen den Zyklon im BeAbschnitt
des mittleren Gehäuseteils 32 mündet bei reich der ringförmigen Austrittsstelle des Unterlaufs.
75 tangential die Zuführungsleitung 76 in den eigent- 35 Nach diesem Ausführungsbeispiel ist ein Regelkörper
liehen Trennraum 56 des Zyklons. 90 mit einer zylindrischen Basis 87 und einer einen
Am unteren Ende des konischen unteren Teils 33 sehr schlanken Konus 88 bildenden Umfangsfläche
des Gehäuses ist ein Austrittsmundstück 35 mit Hilfe vorgesehen, der von unten konzentrisch in den ring-
eines Klemmringes 48 befestigt. förmigen Auslaß 59 hineinragt. Dieser Regelkörper
Entlang der Gehäuseachse erstreckt sich ein Gas- 40 ist axial verschieblich angeordnet, so daß der freie
oder Luftzuführungsrohr 61, das durch die Stirnwand Durchtrittsquerschnitt des Ringspaltes 59 feinfühlig
des oberen Gehäuseteils 31 mit Hilfe einer Stopf-, eingestellt werden kann. Zu diesem Zweck kann der
buchse 52, 53 hindurchgefühlt ist und unter Bildung Regelkörper 90 auf dem Luftzuführungsrohr 61 vervon
ringförmigen Durchlässen 55 bzw. 59 durch den schiebbar gelagert und mit Hilfe einer Feststell-Stutzen
54 und das Austrittsmundstück 35 ragt. Das 45 schraube 89 in einer bestimmten Höhenlage fixierbar
Rohr 61 ist mit Hilfe eines am unteren Ende des sein. Der Regelkörper läßt sich daher zusammen mit
unteren Gehäuseteils 33 befestigten Bügels 81 in dem Rohr 61 oder unabhängig von diesem axial vereiner
Muffe 82 axial verschiebbar geführt und mittels schieben.
einer Madenschraube 83 in beliebiger Höhenstellung Mit dieser Anordnung läßt sich die Austrittsfixierbar.
Das Zuführungsrohr 61 weist in seinem in 50 geschwindigkeit des Unterlaufs auch bei größeren
der Trennkammer 56 liegenden Bereich eine oder Feststoffgehalten leicht einstellen. Eine Überladung
mehrere Austrittsöffnungen 65 auf, durch die das des Zyklons läßt sich damit auf jeden Fall vermeiden,
über die Öffnung 63 zugeführte Gas in die Trenn- Bei Inbetriebnahme des Zyklons läßt man den Regelkammer
austreten kann. Die Austrittsstelle liegt etwa körper zunächst außer Wirkung und stellt den Zulauf
im Zentrum der Trennkammer, und ihre genaue Lage 55 so ein, daß der Unterlauf zunächst in Form eines
kann durch Verschieben des Rohres 61 eingestellt Sprühregens austritt. Erst dann schiebt man den
werden. Regelkörper langsam in den Austrittsspalt ein, um
Die Aufschlämmung wird über das Rohr 76 tan- die Austrittsöffnung zu verengen und eine merkliche
gential in die Trennkammer 56 eingeführt und bildet Verdickung des Unterlaufs zu erreichen. Durch die
einen Wirbel. Der dabei entstehende flüssigkeitsfreie 60 Führung des Regelkörpers auf dem koaxialen Gas-Kern
wird durch das Vorhandensein des festen zen- rohr 61 wird auf einfache Weise eine genaue zentralen
Rohres 61 ohnehin schon stabilisiert. Die Sta- irische Einführung des Regelkörpers gewährleistet,
bilität und die Ausbildung des Kernes wird aber ganz Bei der Verwendung eines Regelkörpers nach
wesentlich dadurch unterstützt, daß dem Kern etwa F i g. 4 und 5 kann man auch auf eine untere Fühin
seinem Zentrum Gas oder Luft in vorbestimmter 65 rung des Gasrohres 61 verzichten und gemäß F i g. 6
Menge zugeführt wird, wobei die Zuführungsstelle das Rohr im oberen Gehäuseteil 9 des Zyklons verunter
Anpassung an die optimalen Verhältnisse auf schiebbar und mittels Schraube 93 feststellbar aneinfache
Weise längs der Zyklonachse verschoben ordnen. Hierbei erfolgt eine selbsttätige Zentrierung
des Rohres 61 im unteren Auslauf 59 durch die Strömung.
Bei Verwendung eines Regelkörpers im Austritt des Unterlaufs lassen sich Aufschlämmungen so verarbeiten,
daß der Unterlauf einen Feststoffgehalt von 40 bis 50 Volumprozent, ja sogar bis zu
60 Volumprozent fester Anteile aufweist.
Eine Verstellung des Regelkörpers zusammen mit einer Verstellung des Luft- oder Gaszuführungsrohres
ist in vielen Fällen vorteilhaft, da die Austrittsöffnungen 65 bei einer Verdickung des Unterlaufs
zweckmäßigerweise mehr nach oben verschoben werden.
An Stelle eines im unteren Teil konischen Zyklons kann auch ein zylindrischer Zyklon mit den Merkmalen
der Erfindung versehen werden. Solche zylindrischen Zyklone werden allein verwendet oder auch
häufig einem Zyklon gemäß Fig. 1 bis 3 zur Vorklassierung
vorgeschaltet. Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter zylindrischer Hydrozyklon ist in F i g. 7
dargestellt. Der Zyklon 130 weist ein zweiteiliges Gehäuse 131,132 mit Flanschen 141,143 auf, dessen
Teile durch eine Trennscheibe 142 voneinander getrennt sind. Diese Scheibe trägt einen nach unten
ragenden Stutzen 154. Die Stutzen 172 mit Auslaß 171 und 176 mit Einlaß 175 für den Überlauf bzw.
für die Zuführung der Aufschlämmung sind ähnlich angeordnet wie beim Beispiel der F i g. 1 bis 3. Der
Auslauf 177 im Stutzen 178 für den Unterlauf liegt jedoch entsprechend der zylindrischen Form des
Wirbels am Gehäuseumfang. Mit 163 ist das Gaszuführungsrohr bezeichnet, das mit Stopfbuchsen
152,158 abgedichtet ist und im Gehäuseinnenraum liegende Austrittsöffnungen 165 aufweist. Die
Arbeitsweise ist die gleiche wie bei dem Zyklon gemäß F i g. 1 bis 3.
Claims (6)
1. Verfahren zum Klassieren von in einer Flüssigkeit aufgeschlämmten festen Partikelchen
von unterschiedlicher Größe bzw. unterschiedlichem spezifischem Gewicht mit Hilfe eines
Hydrozyklon, bei dem längs der Achse des Hydrozyklons ein in semen Abmessungen veränderlicher
gasförmiger Kern erzeugt und während des Verfahrens aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas
an einer im Bereich der Mitte des Kernes liegenden Stelle zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Konsistenz der als
Unterlauf abgehenden Aufschlämmung durch Änderung seiner Querschnittsfläche variiert bzw.
einstellt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Vergrößerung der
Querschnittsfläche des Unterlaufs über das übliche Maß zunächst einen sprühregenartigen
Austritt des Unterlaufs einstellt und dann durch allmähliche Verkleinerung der Querschnittsfläche
des Unterlaufs eine Verdickung des abgehenden Unterlaufs bewirkt.
4. Hydrozyklon zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Gaszuleitungsrohr in
seiner Längsachse, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Gaszuleitungsrohr (61 bzw. 163) über
die ganze Länge des Behälters entlang der Zyklonachse und durch die Mündung eines Austrittskanals
(54 bzw. 154) für den Überlauf erstreckt, im Bereich des Behälters Austrittsöffnungen
(65 bzw. 165) aufweist und in Richtung der Behälterachse feststellbar verschiebbar angeordnet
ist.
5. Hydrozyklon nach Anspruch 4, bei dem sich der im wesentlichen zylindrische Behälter in
seinem unteren Bereich kegelförmig verjüngt und sich an dem kegelförmigen Teil der untere Auslaß
gleichachsig anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß ein kegelförmiger Regelkörper (90) in dem
unteren Auslaß axial verschiebbar angeordnet ist.
6. Hydrozyklon nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkörper auf dem Gaszuleitungsrohr
verschiebbar geführt und unterstützt ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1057135;
französische Zusatzpatentschriften Nr. 64 522,
092;
britische Patentschriften Nr. 507 412, 774 406.
Französische Patentschrift Nr. 1057135;
französische Zusatzpatentschriften Nr. 64 522,
092;
britische Patentschriften Nr. 507 412, 774 406.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
609 750/283 12.66 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US893764XA | 1958-05-01 | 1958-05-01 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1231672B true DE1231672B (de) | 1967-01-05 |
Family
ID=22217322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEM41397A Pending DE1231672B (de) | 1958-05-01 | 1959-04-30 | Verfahren zum Klassieren von in einer Fluessigkeit aufgeschwemmten festen Partikelchen sowie Hydrozyklon zum Ausfuehren des Verfahrens |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
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FR (1) | FR1227539A (de) |
GB (1) | GB893764A (de) |
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US4090956A (en) * | 1976-09-02 | 1978-05-23 | Wilmot Engineering Co. | Hydrocyclone |
IT1152915B (it) * | 1982-10-18 | 1987-01-14 | Prominco Srl | Apparecchio per la separazione di miscele di solidi, in particolare miscele di minerali, in almeno tre prodotti di differente peso specifico |
EP0135242A3 (de) * | 1983-08-12 | 1987-06-24 | HARRISONS & CROSFIELD (AUSTRALIA) LTD. | Hydrozyklone |
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- 1959-04-16 GB GB13049/59A patent/GB893764A/en not_active Expired
- 1959-04-30 DE DEM41397A patent/DE1231672B/de active Pending
- 1959-04-30 FR FR793751A patent/FR1227539A/fr not_active Expired
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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