DE4118639A1 - Hydrozyklon-abscheider - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydrozyklon-Abscheider zur Ab­ scheidung fester Teilchen aus einer Trägerflüssigkeit, der aus einem Gehäuse mit tangentialem Einlauf für die zu se­ parierende Flüssigkeit, einem Einlaufzylinder und einem diesem nachgeordneten, sich nach unten verjüngenden zyklon­ artigen Raumes mit unterem Auslauf für den ausgeschiedenen Feststoffanteil besteht. Der oberhalb dieses zyklonartigen Raumes befindliche Einlaufzylinder mit tangentialem Einlauf wird nach oben hin durch einen Deckel abgeschlossen, der einen oberen Auslauf für die separierte Flüssigkeit auf­ weist.

Hydrozyklone dieser Art werden in der Aufbereitungs- und Verfahrenstechnik eingesetzt, wobei auf eine tangential in den Einlaufzylinder einströmende zu separierende Flüssigkeit Fliehkräfte wirksam werden und diese in Rotationsbewegung versetzen. Entlang der Innenwandung des nach unten sich ver­ jüngenden zyklonartigen Raumes werden die in der Flüssigkeit enthaltenen spezifisch schwereren Teilchen in spiraligen Bahnen zu einer unteren Austrittsöffnung geleitet und abge­ führt. Die von Festteilchen weitgehend gereinigte Flüssig­ keit wird nach oben umgelenkt und über einen oberen Auslauf abgeführt. Es ist bekannt, solche Hydrozyklon-Abscheider Wellenabdichtungen, insbesondere Gleitringdichtungen, vorzu­ schalten, wodurch deren Lebensdauer um ein Vielfaches ver­ längert werden kann, zumal der Abscheidegrad der Feststoffe bei Hydrozyklonen in Abhängigkeit von dem Korngrößenbereich zwischen 95 und 98% liegen kann.

Für einen optimalen Einsatz bekannter Hydrozyklon-Abscheider ist es erforderlich, entsprechend den jeweiligen Betriebsbe­ dingungen unterschiedlich große Hydrozyklon-Abscheider zu verwenden, um insbesondere beim Einsatz bei Gleitring­ dichtungen in Pumpen den Volumenstrom durch den Abscheider und durch die Dichtung (Wellendichtung bzw. Gleitring­ dichtung) so gering wie möglich zu halten, um den Förder­ strom der Pumpe dadurch nicht zu sehr zu reduzieren. Der Einsatz von Hydrozyklon-Abscheidern bekannter Art mit unterschiedlicher Größe ist herstellungsmäßig verhältnis­ mäßig teuer und in der Vorratshaltung sowie in montage­ technischer Hinsicht aufwendig.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Hydrozyklon-Abschei­ der zu schaffen, der unter Beibehaltung seiner konstruktiven Grundbauteile eine optimale Separierung in Abhängigkeit von der Belastung der Trägerflüssigkeit mit Festbestandteilen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einem Hydrozyklon-Abscheider mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Hauptanspruches erfindungs­ gemäß dadurch gelöst, daß der Deckel zur Aufnahme von aus­ tauschbaren Einsatzhülsen mit unterschiedlichen Innendurch­ messern ausgebildet ist. Hierdurch ist es möglich, ein und denselben Hydrozyklon-Abscheider mit unveränderten Ein- und Austrittsbohrungen, unverändertem tangentialen Einlauf für die zu separierende Flüssigkeit, gleichbleibendem Einlauf­ zylinder mit zyklonartigem Raum und gleich ausgebildetem Abschlußdeckel mit oberem Auslauf für die zu separierende Flüssigkeit für verschiedene Einsatzfälle mit optimalem Wirkungsgrad einzusetzen, und zwar beispielsweise bei Flüssigkeiten verschiedenen spezifischen Gewichtes, unter­ schiedlich großer Durchflußmenge oder Verschmutzungsgrad bzw. verschiedener Korngröße der auszuscheidenden Fest­ stoffpartikel, unterschiedlicher Viskosität. Hierzu bedarf es lediglich des Austausches der erfindungsgemäß vorge­ sehenen Einsatzhülse gegen eine andere Einsatzhülse, die entsprechend den jeweils vorliegenden Betriebsbedingungen ausgebildet und bemessen ist. Der Austausch einer Einsatz­ hülse gegen eine andere ist einfach in der Montage, da lediglich der Deckel des Hydrozyklon-Abscheiders mit seiner Verschraubung abgenommen und nach Austausch der Einsatzhülse wieder aufgeschraubt zu werden braucht. Der Hauptvorteil aber liegt darin, daß jeweils nur eine Standardausführung eines Hydrozyklon-Abscheiders erforderlich ist, wodurch Her­ stellkosten und Lagerhaltung gesenkt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die je­ weilige Einsatzhülse mit einem oberen Abschnitt in einer Lagerhülse gehaltert, die in eine Bohrung des Deckels ein­ gesetzt ist. Dabei kann der Innendurchmesser des oberen Abschnittes der Lagerhülse dem Außendurchmesser des zuge­ hörigen Abschnittes jeder auswechselbaren Einsatzhülse angepaßt sein. Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Ausbildung eines Hydrozyklon-Abscheiders mit austauschbaren Einsatzhülsen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei­ bung eines Ausführungsbeispieles.

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt des Zyklon-Abscheiders in seiner lotrechten Gebrauchslage,

Fig. 2 zeigt eine auswechselbare Einsatzhülse mit unter­ schiedlicher Durchgangsbohrung für eine andere Durchflußmenge als in Fig. 1.

Der in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel dargestellte Hydrozyklon-Abscheider 1 hat ein Gehäuse 2 mit dem zyklon­ artigen Raum 5, das im Ausführungsbeispiel die nach unten zu konisch verjüngte Innenwandung des Gehäuses bildet. Der zyklonartige Raum 5 kann auch als getrennter Einsatz in dem Gehäuse 2 vorgesehen sein. Auf das obere Teil des Gehäuses ist vorzugsweise mittels Schraubgewinde 26 ein Deckel 4 aufgesetzt, wobei zwischen Deckel 4 und oberem Gehäuse­ abschnitt die Dichtung 25 vorgesehen ist. Der Deckel 4 enthält die Bohrung 9, die einen tangentialen Einlauf 8 in den Einlaufzylinder 3 des Deckels 4 bildet. Über Zulauf­ leitung 27, die mit dem Einlauf 8 durch die Schraubver­ bindung 12, 13 verschraubt ist, gelangt die zu separierende Flüssigkeit in den tangentialen Einlauf 8 und wird im Ein­ laufzylinder 3 in Rotation versetzt. Die so rotierende Flüssigkeit bewegt sich entlang der konischen Innenwand des zyklonartigen Raums 5 nach unten, wobei Festkörperbestand­ teile infolge der einwirkenden Fliehkräfte im Rotations­ wirbel an die konische Innenwand gelangen und wegen ihrer größeren Dichte nach unten in einen Teilstrom gelangen, der über den unteren Auslauf 6 zum Saugstutzen der Pumpe zu­ rückgeführt wird. Der Abscheideffekt ist um so größer, je größer sich die Dichte der Festbestandteilchen von der der Spülflüssigkeit unterscheidet und je höher der Differenz­ druck zwischen dem Druck im Bereich des Einlaufs 8 und dem unteren Auslauf 6, also dem Druck an der Saugseite der nicht näher dargestellten Pumpe, ist. In der Zeichnung ist der Anschluß mit abgebrochener Leitung zum Saugstutzen der Pumpe mit 14 bezeichnet. 12′ ist die lösbare Verschraubung, mit der der Saugstutzen an dem unteren Teil des Gehäuses unter Zwischenschaltung der Dichtung 15 befestigt ist.

Der auf das Gehäuse 2 unter Zwischenlage der Dichtung 25 mittels Gewinde 26 aufgeschraubte Deckel 4 mit Einlauf­ zylinder 3 und tangentialem Einlauf 8 weist erfindungsgemäß eine auswechselbare Einsatzhülse 16 auf, die im Ausführungs­ beispiel in den Einlaufzylinder bis zum oberen größten Quer­ schnitt des zyklonartigen Raumes hineinragt. Sie ist gegen andere Einsatzhülsen, beispielsweise mit unterschiedlichem Innendurchmesser 17, je nach den vorliegenden Betriebsbe­ dingungen, nämlich der Größe des Durchsatzvolumens, der Viskosität der zu separierenden Flüssigkeit usw., aus­ tauschbar. Hierzu wird die auswechselbare Einsatzhülse 16 mit ihrem Innendurchmesser 17 von einer Lagerhülse 18 ge­ haltert, die in einer Bohrung des Deckels 4 unter Zwischen­ schaltung der Dichtungen 10 sitzt. Jede auswechselbare Ein­ satzhülse 16 ist beim Ausführungsbeispiel mit einem oberen Gewindeabschnitt 20 in der Lagerhülse 18 gehalten, die bei­ spielsweise in der Bohrung 19 des Deckels 4 eingeschraubt sein kann. Vorteilhaft ist der Innendurchmesser des oberen Abschnittes 18′ der Lagerhülse 18 dem Außendurchmesser des zugehörigen Abschnittes jeder auswechselbaren Einsatzhülse 16 angepaßt, so daß ein und dieselbe Lagerhülse 18 für Einsatzhülsen mit unterschiedlich großer Innenbohrung 17 verwendbar ist. In ihrem mittleren Bereich kann die Ein­ satzhülse 16 mit einem Bund 21 versehen sein, der in einer ihm angepaßten Ausnehmung 22 des Deckels 4 liegen kann. Unterhalb dieses möglichen Bundes 21 sind an der auswechsel­ baren Einsatzhülse 16 Flächen 29 eingearbeitet, um eine De- und Montage der Einsatzhülse 16 mit der Lagerhülse 18 prob­ lemlos zu gewährleisten. Oberhalb des Deckels 4 hat die Lagerhülse 18 eine Auslaufbohrung 7, deren Durchmesser vorzugsweise dem größten Durchmesser einer austauschbaren Einsatzhülse 16 entspricht, wodurch gleichfalls gewähr­ leistet sein soll, daß ein und dieselbe Lagerhülse 18 für verschiedene Einsatzhülsen 16 verwendet werden kann. Die Dichtung 10 zwischen auswechselbarer Lagerhülse 18 und dem Deckel 4 kann vorzugsweise eine Metallringdichtung sein, jedoch ist selbstverständlich jede andere Ausbildung dieser Dichtung in Form und Werkstoff, ebenso wie auch der übrigen Dichtungen des Hydrozyklon-Abscheiders, möglich. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lagerhülse 18 in zweckmäßiger Weise als Mehrkant-, nämlich als Sechskant­ schraube ausgebildet. Im Bedarfsfall kann die austauschbare Einsatzhülse 16 in ihrem unteren, im Einlaufzylinder 3 befindlichen Abschnitt 16′ auch mit einem unterschiedlich großen Außendurchmesser versehen sein, um beispielsweise in bestimmten Fällen die Größe des tangentialen Einlaufes und damit die Rotationsverhältnisse beim Einlauf der zu se­ parierenden Flüssigkeit in den Einlaufzylinder 3 in ge­ wünschter Weise zu beeinflussen.

Da die im Hydrozyklon-Abscheider auftretenden Fliehkräfte sowie die Separierungswirkung außer der Rotations­ geschwindigkeit auch der Schwerkraft unterliegt, ist seine Einbaulage - wie gezeichnet - stets lotrecht. Die Zufuhr­ leitung 27 auf der Druckseite des Hydrozyklon-Abscheiders, die von der Anschlußverschraubung 24 abgehende Entnahme­ leitung 28, die den gereinigten Flüssigkeitsstrom beispiels­ weise zu einer Gleitringdichtung führt, sowie die an den unteren Auslauf 6 über den Anschluß 13 zum Saugstutzen der Pumpe zurückführende Leitung mit den separierten Feststoff­ teilchen sollen möglichst geradlinig und so kurz wie möglich zur Erzielung optimaler Wirkungsverhältnisse des Hydro­ zyklon-Abscheiders gehalten werden. Die in Fig. 2 darge­ stellten auswechselbaren Einsatzhülsen 16 sind Ausführungs­ beispiele; sie können jede geeignete den Konstruktions­ gegebenheiten des Hydrozyklon-Abscheiders bzw. den Be­ triebsbedingungen entsprechende Raumform haben.

Claims (8)

1. Hydrozyklon-Abscheider zur Abscheidung fester Teilchen aus einer Trägerflüssigkeit, bestehend aus einem Gehäuse (2) mit tangentialem Einlauf (8) für die zu separierende Flüssigkeit und einem Einlaufzylinder (3) sowie einem diesem nachgeordneten, sich nach unten verjüngenden zyklonartigen Raum (5) mit unterem Auslauf (6) für den ausgeschiedenen Feststoffanteil und einem den Einlauf­ zylinder (3) nach oben abschließenden Deckel (4) mit oberem Auslauf (7) für die separierte Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (4) zur Aufnahme austauschbarer Einsatzhülsen (16), die mit unterschied­ lichen Innendurchmessern (17) ausgebildet sind.

2. Hydrozyklon-Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede auswechselbare Ein­ satzhülse (16) mit einem oberen Abschnitt (20) in einer Lagerhülse (18) gehaltert ist, die in eine Bohrung (19) des Deckels (4) eingesetzt ist.

3. Hydrozyklon-Abscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des oberen Abschnittes (18′) der Lagerhülse (18) dem Außen­ durchmesser des zugehörigen Abschnittes jeder aus­ wechselbaren Einsatzhülse (16) angepaßt ist.

4. Hydrozyklon-Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Einsatzhülsen (16) in ihrem mittleren Bereich einen Bund (21) haben, der einer ihm angepaßten Ausnehmung (22) im Deckel (4) zugeordnet ist.

5. Hydrozyklon-Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (18) oberhalb des Deckels (4) eine Auslaufbohrung (7) aufweist, deren Durchmesser vorzugsweise dem größten Durchmesser einer austauschbaren Einsatzhülse (16) entspricht.

6. Hydrozyklon-Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der auswechselbaren Einsatzhülse (16) und dem Deckel (4) mindestens eine Dichtung (10), vorzugsweise in Form eines Dichtringes, vorgesehen ist.

7. Hydrozyklon-Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (18) als Mehrkant-, vorzugsweise Sechskantschraube ausgebildet ist.

8. Hydrozyklon-Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzhülsen (16) in ihrem in den Einlaufzylinder (3) ragenden Abschnitt (16′) unterschiedlich große Außendurchmesser aufweisen.