DE3007819C2 - Hydrozyklon - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydrozyklon zur Reinigung von Flüssigkeiten, insbesondere des Speisewassers für hydraulische Aniriebsmotoren von Beregnungsgeräten mit einem an ein trichterförmiges Gehäuse tangential.angeschlossenen oberen Zulauf für die zu reinigende Flüssigkeit, einem in das Gehäuse zentral hineinragenden Überlauf für die gereinigte Flüssigkeit und einem an der engsten Stelle des Gehäuses angeschlossenen Absetzbehälter, der zur Aufnahme fester Bestandteile, oder Verunreinigungen der Flüssigkeit dient und mit einer Entleerungsleiiung versehen ist, deren Querschnitt kleiner ist als derjenige der ah'den Zulauf angeschlossenen Speiseleiiiing. Unter der Wirkung der Zentrifugalkraft der tangential eingeführten Flüssigkeil setzen sich die spezifisch schwereren Feststoffe an der trichterförmigen Gehäusewand ab und fallen nach unten, wogegen die spezifisch leichteren Teile der Flüssigkeit im minieren Gehäusebereich verbleiben und von dort nach oben über den Überlauf ausgetragen werden.

Hydrozyklone mit geschlossenem Absetzbehälter werden Verbrauchern vorgeschaltet, deren Betrieb einen bestimmten Druck erfordert, wobei das Arbeitsmedium keine Verunreinigungen enthalten darf, da sonst die Funktion beeinträchtigt werden könnte.

Verunreinigungen in der Flüsigkeit, deren spezifisches Gewicht größer als das des Trägermediums ist, werden in den u/iter dem Gehäuse angeordneten Absetzbehälter abgeschieden.

Ein Nachteil eines bekannten Hydrozyklons besteht ,gdarin, daß der Absetzbehälter, je nach Verschmutzungsgrad der Flüssigkeit, in kürzeren oder längeren ^Abständen entleert werden muß, Wird der Absetzbehäl-' ter nicht rechtzeitig entleert, erlischt seine Reinigungs-,funktion und die ungereinigte Flüssigkeit gelangt zum Verbraucher, wodurch es zu Beschädigungen kommen kann.

Ein Anwendungsbeispiel für den Hydrozyklon ist der Antrieb von Beregnungsmaschinen durch einen druckwasserbetätig^en Kolbenmotor. Das Antriebswasser wird dabei vom Beregnungswasser abgezweigt, welches »je nach Gebiet mehr oder weniger verschmutzt ist Die • Verunreinigungen (z.B. Sand) werden durch den zwischengeschalteten Hydrozyklon abgeschieden. Eine Aufsichtsperson muß das Beregnungsgerät in bestimmten Abständen kontrollieren und den Absetzbehälter vom Hydrozyklon abnehmen und entleeren.

Aus der DE-OS 25 58 324 ist ein Hydrozyklon zur Entsandung und Faserentfernung bei der Behandlung von Abwasser vor der Zentrifugierung bekannt, wobei -an den einen geneigten rohrförmigen Unterlaufauslaß ein Ventil angeschlossen ist, mit dessen Hilfe ein Sickerfluß erreicht werden kann. Das Ventil bedeutet jedoch einen zusätzlichen Materialaufwand und kann leicht zu Verstopfungen führen, so daß der rohrförmige Unterlaufauslaß händisch vom Sand befreit werden muß.

Andererseits ist in dem Buch »Grundoperationen chemischer Verfahrenstechnik« (1978), Abb. 67, bei einem Multihydrozyklon ein verengtes Ausflußrohr dargestellt. Da dessen lichte Weite etwa halb so groß wie die der Speiseleitung ist, muß mit einem empfindlichen Wasserverlust bei diesem Zyklon gerechnet werden, der dort keine Rolle spielen mag, bei einem Zyklon aber, der z. B. mit einem hydraulischen Antriebsmotor für Beregnungsgeräte zusammenarbeitet, untragbar wäre.

Schließlich zeigt das DE-GM 73 38 753 ein fahrbares Gerät zum Beregnen und Versprühen von Flüssigkeiten mit einem hydraulischen Antriebsmotor. Eine Reinigung des dem Kolbenmotorkreislauf zuzuführenden Wassers ist bei diesem bekannten Gerät jedoch nicht vorgesehen. *ΐ$

Aufgabe der Erfindung ist es daher, den eingangs erwähnten Hydrozyklon so weiter auszugestalten, daß ein allzu großer Wasserverlust hintangehalten und die allenfalls erlforderlichen Entleerungsintervalle wesentlich vergrößert werden.

Die Erfindung löst di'pse Aufgabe in erster Linie dadurch, daß das Querschnittsverhältnis zwischen Speiseleitung und Entleerungsleitung eiwa 70 bis 120 :1 lsi und daß die Entleerungsieiiung an die Auspuffleitung eines Verbrauchers, /.. B. eines hydraulisch angetriebe- ο nen Kolbenmotors eines Beregnungsgeräies angeschlossen ist, wobei der Verbraucher, d. h. der Kolbenmotor, mit Druckwasscr vom Überlauf des Hydrozyklons über eine Leitung versorgt ist. Über die so beschaffene Entleerungsleitung ist während des Einsatzes des Hydrozyklons eine stetige Abfuhr von Verunreinigungen aus der durchgeschleusten Flüssigkeit möglich, wobei der dabei auftretende Flüssigkeitsverlust kaum ins Gewicht fällt.

Durch den Anschluß der Entleerungsleitung an die Auspuffleitung des Verbrauchers ergibt sich infolge des in der Auspuffleitung noch immer vorhandenen Druckes der abzuführenden Flüssigkeit eine gewisse Bremswirkung auf die die Verunreinigungen enthaltende _t Flüssigkeit in der Entleerungsleitung, wodurch eine -'weitere Reduktion des Flüssigkeitsverlustes erzielbar ist.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, daß die Entleerungsleitung im Absetzbehälter durch ein Sieb mit einer Maschenweite oder Lochgröße angeschlossen ist, die etwa der kleinsten lichten Weite der Entleerungsleitung entspricht. Damit ist sichergestellt, daß alle Verunreinigungen, weiche die Entleerungsleitung passieren können, abgeführt werden, wobei nur größere Feststoffteile im Absetzbehälter verbleiben, dessen ,händische Entleerung nur in großen Zeitabständen !durchgeführt werden muß.

Ein anderer erfindungsgemäßer Vorschlag ist dadurch gekennzeichnet, daß im Boden des Absetzbehäl-

■ ;ters ein Ansatzrohrstück für die Entleerungsleitung J5

befestigt ist, daß auf das Ansatzrohrstück im Absetzbehälter eine Siebwendel (Schraubenfeder) aufgesteckt oder aufgeschraubt ist und daß die Siebwendel oben mit einer Kappe verschlossen ist und einen Windungsabsland aufweist, der etwa der kleinsten lichten Weite der ■ Entleerungsleitung entspricht. Die Schraubenfeder ersetzt das zuerst genannte Sieb mit der vorteilhaften Wirkung, daß in die Entleerungsleitung nur Feststoffe einer bestimmten Größe gelangen, so daß eine .Verstopfung der Leitung vermieden wird. Andererseits "werden Feststoffteilchen, die zwischen den Schrauben-' windungen eingeklemmt worden sind, durch ständige Bewegungen der Schraubenfeder infolge der im Absetzbehälter vorhandenen Turbulenz von selbst wieder befreit und fallen in letzteren zurück.

Aus der DE-OS 20 03 996 ist ein Hydrozyklon zum •Trennen von Suspensionen fester Partikeln, beispielsweise von Schlammsuspensionen, in eine schwere und eine leichte Fraktion bekannt. Bei dieser bekannten Einrichtung ist ein Querschnittsverhältnis zwischen der Speiseleitung und Entleerungsleitung von etwa 1 :1, im günstigsten Fall 2 :1, nicht jedoch mindestens 70 : I, mit

■ den entsprechenden Vorteilen vorgesehen. Der Strom der schweren Fraktion wird durch den Auslaß so gesteuert, daß eine Blockierung der Steuervorrichtung durch Ansammlung fester Partikel verhindert wird. Als Mittel· hierzu dient eine besonders ausgebildete Scheibe, die die Verbindung zum Auslaß freigeben oder unterbrechen kann. Da auch die grobe (schwere) Fraktion zu dem gleichen Auslaß transportiert wird, findet ein großer Wasserverlust statt, was bei Verwendung eines solchen Hydrozyklons in Verbindung mit einer Beregnungsvorrichtung ein. großer Nachteil wäre.

Die Erfindung besteht ferner darin, daß die Windungsrichtung der Siebwendel — in Strömungsrichlung gesehen — entgegengesetzt zur Wirbc-Irichtung der Flüssigkeit im Absetzbebiilter verläuft. Durch diese einfache Maßnahme wird das Herausspülen von Teiiclien, ζ B. Sandkörnern, aus den Windungszwischenräumen wesentlich erleichtert.

Schließlich besteht die Erfindung auch darin, daß der Absetzbehälter an der Unterseite des Hydrozyklons durch Verschraubung oder Klemmschnel'verschlüsse unter Zwischenschaltung einer Dichtung gehalten ist und gegebenenfalls aus durchsichtigem Material besteht. Durch diese Maßnahmen kann die notwendige händische Entleerung rasch durchgeführt und der Zeitpunkt hierfür durch eine optische Kontrolle leicht festgestellt werden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 die Verbindung eines erfindungsgemäßen Hydrozyklons mit einem Verbraucher schematisch und .: F i g. 2 einen an einen Hydrozyklon angeschlosssenen ; Absetzbehälter in Vorderansicht und teilweise aufgeschnitten.

Der an sich bekannte Hydrozyklon 1 hat trichterförmige Gestalt, wobei oben ein tangentialer Zulauf mit Speiseleitung 2 für die zu reinigende Flüssigkeit und ein zentraler in das Gehäuse 1 eintauchender Überlauf 3 angeordnet sind, der die gereinigte Flüssigkeit über eine Leitung 4 zum hydraulischen Verbraucher 5 unter Druck fördert, welcher Verbraucher z. B. ein Kolbenmotor für den Antrieb der Schlauchtrommel einer Beregnungsmaschine sein kann. Der Verbraucher 5 weist eine Auspuffleitung 6 auf, in welcher die gebrauchte Flüssigkeit mit einem gewissen Druck ,entweder auf das freie Feld abgeführt oder einem kleinen Regner zugeführt wird.

Unterhalb des trichterförmigen Gehäuses 1 ist ein Absetzbehälter 7 befestigt, der erfindungsgemäß eine Entleerungsleitung 8 besitzt, v/elche in die Auspuffleitung 6 des Verbrauchers 5 mündet und die abgeschiedenen Feststoffteile zusammen mit einer bestimmten kleinen Flüssigkeitsmenge ununterbrochen abführt.

Infolge des Druckabfalles im Verbraucher 5 (Kolbenmotor) herrscht in der Auspuffleitung 6 ein wesentlich geringerer Druck als im Hydrozyklon 1, so daß Verunreinigungen durch die Entleerungs- und Auspuffleitung 8, 6 ins Freie befördert werden. Durch die Anordnung der Entleerungsleitung 8 entsteht im Zyklon 1 ein geringer Wasserverlust, dessen Wert hauptsächlich vom Querschnitt der Entleerungsleitung 8 einerseits und vom Druckabfall im Verbraucher 5 anderseits abhängt. Der Querschnitt der Entleerungsleitung 8 darf daher nicht beliebig groß sein.

Bei einem Querschnittsverhältnis von etwa 70 bis 120 :1 zwischen Zulaufleitung 2 und Entleerungsleitung 8 wird eine günstige Wirkung bei minimalem Wasserverlust erzieh.

Um ein Verstopfen der Entleerungsleitung 8 durch etwaige größere Verunreinigungen zu verhindern, kann im Absetzbehälter 7 ein Siebkörper angeordnet sein, dessen Öffnungen etwa dem kleinsten Querschnitt in der Entleerungsleitung 8 entsprechen. Eine größtmögliche Anzahl von Öffnungen wird durch die Verwendung einer sogenannten Siebwendel 9, die die Form einer Schraubenfeder hat, erhalten, wobei der Windungsabstand 10 dem kleinsten Durchmesser 11 der Entleerungsleitung 8 entspricht. Größere Schmutzteilchen» werden im Absetzbehälter 7 gesammelt. Da der größte

Anteil der Schmutzteilchen (Sand) die Windungen 9 passiert, werden die Entleerungsintervalle für den Absetzbehälter 7 wesentlich vergrößert.

Die Siebwendel 9 ist oben mit einer Kappe \2 verschlossen. Unten ist die Siebwendel 9 auf ein im Boden des Absetzbehälters 7 angeordnetes Ansatzrohrstück 13 aufgesteckt oder aufgeschraubt und so in der Lage, hin- und hergehende Bewegungen auf Grund der im Absetzbehälter 7 vorhandenen Turbulenz auszuführen. Allenfalls in der Siebwendel 9 steckengebliebene Verunreinigungen können dabei wieder befreit werden und in den Absetzbehälter 7. zurückfallen^ pie Steigung der Windungen'.der Siebwendel-9^:ist 'zweckmäßig so ,gewählt, daß sie — in StrömungSrichiung gesehen — zur

Wirbelrichtung 14 entgegengesetzt verläuft. Auch durch diese Maßnahme wird das Herausspülen von größeren Sandkörnern od. dgl. aus den Zwischenräumen der Siebwendel unterstützt. Anderseits wird damit ein stetiges Hochwirbeln der Feststoffe im Absetzbehälter 7 begünstigt

Der z. B. aus Plexiglas od. dgl. bestehende Abseizbehälter 7 kann vom Hydrozyklon 1 zwecks händischer Entleerung leicht und rasch abgenommen werden, wenn er entweder durch eine Schraubverbindung oder, wie Fig.2 zeigt, durch Schjiellverschlüsse 15, 16,an dem Hydrozyklon ;l:befestigifist. Dabei ist-eiffbichtungsring ^zwischengescnaltet. , --

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hydrozyklon zur Reinigung von Flüssigkeilen, insbesondere des Speisewassers für hydraulische Antriebsmotor von Beregnungsgeräten mit einem an ein trichterförmiges Gehäuse tangential angeschlossenen oberen Zulauf für die zu reinigende Flüssigkeit, einem in das Gehäuse zentral hineinragenden Überlauf für die gereinigte Flüssigkeil und einem an der engsten Stelle des Gehäuses angeschlossenen Absetzbehälter, der zur Aufnahme fester Bestandteile oder Verunreinigungen der Flüssigkeit dient und mit einer Entleerungsleitung versehen ist, deren Querschnitt kleiner ist als derjenige der an den Zulauf angeschlossenen Speiseleitung, dadurch gekennzeichnet, daß das Querschnitlsverhältnis zwischen Speiseleitung (2) und Entleerungsleitung (8) etwa 70 bis 120 :1 ist und daß die Entleerungsleitung (8) an die 2" Auspuffleitung (6) eines Verbrauchers (5), z. B. eines ,. 'hydraulisch angetriebenen Kolbenmotors eines ' ''Beregnungsgerätes, angeschlossen ist, wobei der Verbraucher (5), d. h. der Kolbenmotor, mit Druckwasser vom Oberlauf (3) des Hydrozyklons (1) über eine Leitung (4) versorgt ist (F i g. 1).

2. Hydrozyklon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entleerungsleitung (8) im Absetzbehälter (7) durch ein Sieb mit einer Maschenweite oder Lochgröße abgeschlossen ist, die etwa der kleinsten lichten Weite der Entleerungsleitung (8) entspricht.

3. Hydrozyklon nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden des Absetzbehälters (7) ein Ansatzrohrstück (13) für die Entleerungsleiftung (8) befestigt ist, daß auf das Ansatzrohrstück

(13) im Absetzbehälter (8) eine Siebwendel (9) (Schraubenfeder) aufgesteckt ist und daß die iüebwendel (9) oben mit einer Kappe (12) abgeschlossen ist und einen Windungsabstand (10) .,aufweist, der etwa der kleinsten lichten Weite (11) der Entleerungsleitung (8) entspricht (Fig. 2).

4. Hydrozyklon nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungsrichtung der Siebwendel (9) entgegengesetzt zur Wirbelrichtung

(14) der Flüssigkeit im Absetzbehälter (7) verläuft (Fig.2).

5. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Absetzbehälter (7) an der Unterseite des Hydrozyklons (1) durch Verschraubung oder Klemmschnellverschlüsse (15, 16) unter Zwischenschaltung einer Dichtung (17) gehalten ist und gegebenenfalls aus durchsichtigem Material besteht.

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