WO2023208708A1 - Hydrocyclone for cleaning a fibre suspension - Google Patents

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WO2023208708A1
WO2023208708A1 PCT/EP2023/060261 EP2023060261W WO2023208708A1 WO 2023208708 A1 WO2023208708 A1 WO 2023208708A1 EP 2023060261 W EP2023060261 W EP 2023060261W WO 2023208708 A1 WO2023208708 A1 WO 2023208708A1
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WO
WIPO (PCT)
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separation cone
marking
hydrocyclone
separation
cone
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/060261
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German (de)
French (fr)
Inventor
Elmar Ott
Sven EISENHAUER
Original Assignee
Voith Patent Gmbh
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Publication date
Application filed by Voith Patent Gmbh filed Critical Voith Patent Gmbh
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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D5/00—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
    • D21D5/18—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor with the aid of centrifugal force
    • D21D5/24—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor with the aid of centrifugal force in cyclones
    • 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
    • B04C11/00—Accessories, e.g. safety or control devices, not otherwise provided for, e.g. regulators, valves in inlet or overflow ducting
    • 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
    • B04C5/02—Construction of inlets by which the vortex flow is generated, e.g. tangential admission, the fluid flow being forced to follow a downward path by spirally wound bulkheads, or with slightly downwardly-directed tangential admission
    • B04C5/06—Axial inlets

Definitions

  • the invention relates to a hydrocyclone for cleaning a fiber suspension.
  • the hydrocyclone has an inlet at an upper end and a contaminant discharge at a lower end.
  • Hydrocyclones known as heavy part cleaners are used to separate heavy parts in the size of 0.1-3 mm from the fiber suspension. Heavy particles are more dense than water and therefore do not float. Heavy particles with a density of 2 grams/cm 3 and above and a diameter of 0.1 mm can be easily separated using a hydrocyclone. The smaller the heavy particles and the smaller the difference in density compared to water, the heavier the heavy particles can be separated in a hydrocyclone.
  • the heavy particles are also referred to as contaminants.
  • contaminants in addition to heavy parts, there are also light parts, which are also referred to as contaminants.
  • Such heavy parts have a harmful influence in the paper manufacturing process.
  • the term contaminants refers solely to the heavy parts.
  • Hydrocyclones have the task of separating heavy particles as contaminants in the size of 0.1 - 3 mm from the fiber suspension in order to prevent the harmful effects of heavy particles on the paper manufacturing process.
  • heavy particles can be present in the fiber suspension.
  • heavy parts include sand, glass splinters, tiny metal parts, metal dust, heavy plastics, rubber parts, silicone parts, soot, bone splinters, rust particles and paint splinters.
  • the separation of heavy particles from the fiber suspension works via centrifugal forces.
  • the centrifugal forces act on the introduced hydrocyclone Fiber suspension.
  • the fiber suspension is introduced into the hydrocyclone under pressure tangentially at the inlet nozzle of the head piece.
  • the inlet diameter narrows to a nozzle. The lower the inlet material density, the better the separation efficiency.
  • the inlet pressure is converted into flow velocity in the nozzle. This causes the fiber network to be torn open after the nozzle and heavy parts can be removed from the fiber network. The heavy parts react to centrifugal forces and are pressed against the wall of the hydrocyclone.
  • abrasion-resistant materials such as ceramics
  • ceramics are particularly cost-intensive.
  • such materials are often very sensitive and there is a risk of tearing during assembly and processing.
  • a hydrocyclone for cleaning a fiber suspension is known from US 2009/0025899. Measures are proposed which make it possible to easily determine whether a breakthrough has occurred in the housing. Furthermore, the housing wall can be easily checked to see whether it still has sufficient strength so that there is no risk of a breakthrough. If the thickness of the housing wall is so small due to abrasion that there is a risk of breakthroughs, the housing or a housing part must be replaced. This is achieved by at least the lower housing part or a casing surrounding it being made of a transparent or a transparent material, in particular made of a transparent or a transparent plastic material. Due to the transparency or translucency of the casing, it is always possible to see whether a breakthrough has occurred.
  • hydrocyclones which have chambers outside of the separation chamber, with a leak flowing into these outer chambers and not emerging from the hydrocyclone.
  • the outer chambers can fill with suspension and operation can even continue, as described in DE 29 46 157.
  • DE 31 19 663 describes a hydrocyclone with an outer chamber that covers a weakening of the hydrocyclone.
  • the weakening provides a predetermined breaking point to make it easier to locate and repair a breakthrough.
  • a hydrocyclone for separating abrasive contaminants from a liquid is known from EP 429 919.
  • the hydrocyclone comprises a substantially conical separation chamber having an outer wall which is subject to wear on its inner surface due to the abrasive contaminants and wherein the hydrocyclone is provided with a section of reduced wall thickness.
  • This section with reduced wall thickness is intended for the formation of a wear opening in order to simplify the localization of wear.
  • the wear openings are arranged vertically on one side of the hydrocyclone. To close a leak localized in this way, the wear openings in the outer surface of the outer wall are designed in such a way that a sealing member for closing the wear opening passes through the wear opening can be held. The leakage can be stopped by using a sealing device.
  • a hydrocyclone with an inner replaceable coating is known from WO 2019/180549.
  • the thickness of the coating is recorded by an ultrasonic sensor. If no section of the inner coating has a thickness that exceeds a predetermined limit, a service signal is issued via the control unit.
  • the invention is based on the object of improving the operational reliability of hydrocyclones used as heavy parts cleaners.
  • the object is achieved by a separation cone for a hydrocyclone with the features according to claim 1 and solved by a hydrocyclone according to claim 10 and a method for operating the hydrocyclone according to claim 13.
  • the invention is characterized in that the separation cone is provided with a wear indicator which extends axially over at least a portion of the separation cone for detecting the wall thickness of the separation cone by reflecting radiation.
  • the inner contour of the deposition cone can be detected by the reflection of radiation. This makes it possible to detect wear on the separation cone. Maintenance can be scheduled early, which can prevent leaks.
  • the separation cone can also be used and replaced as a spare part, making it easy to retrofit hydrocyclones with a wear indicator.
  • the separation cone tapers in the direction of its axial extent. Hydrocyclones with separation cones can be arranged both vertically and horizontally.
  • the wear indicator comprises a marking.
  • the marking makes it easier to determine the wall thickness.
  • the marking is arranged on the outer surface of the separation cone.
  • the marking of the wear indicator itself is therefore not subject to wear. It has proven to be advantageous to capture an image of the marking in reflection. This allows a contour of the inner surface of the separation cone to be captured.
  • Such a wear indicator reliably and easily provides an indication of wear by detecting the wall thickness.
  • the separation cone is at least partially transparent.
  • the wall thickness can be determined particularly easily by recording an image of the marking, for example a mirror image or shadow image. This simple type of determination is a particularly cost-effective solution. It is even possible for the human eye to detect it, which is a particularly favorable variant.
  • a radiation source can be provided, with the radiation being reflected on the inner surface of the deposition cone.
  • a sensor can be provided to record the reflected radiation. This makes a particularly precise image possible. Pulsed or clocked irradiation is also possible, which makes it possible to specifically minimize interference signals.
  • a colored marking in particular has proven to be advantageous as a marking. In particular, contrasting colors compared to the color of the suspension have proven to be suitable. Signal colors such as red are particularly good.
  • a partially transparent red marking forms a mirror image that is easily visible to the human eye.
  • a plurality of markings are provided at different vertical heights of the separation cone in order to detect wear at different heights.
  • the marking and/or an image of the marking can be recorded and a wear situation can be recognized early on by a control or by personnel based on the image.
  • a radiation source is provided for irradiating the marking of the wear indicator. This makes it possible to determine wear under constant conditions. Radiation that is not visible to the eye can also be used, which allows the wall thickness and thus wear to be reliably determined through illumination or incident light.
  • the material used for the deposition cone and the radiation source can also be coordinated with one another, so that good contour detection of the inner contour of the deposition cone is possible based on the radiation reflected on the inner surface.
  • it can be provided to move a marking with a light source and a detector around the cone in order to record a complete image of the inner contour and thus of the wear.
  • FIG. 1 schematic representation of a hydrocyclone with a transparent separation cone
  • Fig. 2 Separation cone with line marking before use
  • Fig. 3 Separation cone with line marking with wear
  • Fig. 4 Separation cone with solid-colored marking as a wear indicator
  • a hydrocyclone 1 is shown in Figure 1. Suspension to be cleaned is fed to the hydrocyclone 1 via an inlet 3. This is done over the head 5 of the hydrocyclone 1 Suspension passed into a main body 7. The suspension flows through the head 5 in a ring shape into a main body 7. The ring flow 17 is shown by arrows. A central flow is shown by arrows 19.
  • the main body 7 is connected to a separation cone 9.
  • the separation cone 9 is made of a transparent material and has a wear indicator 31.
  • the separation cone 9 could also be formed in one piece with the main body.
  • the wear indicator includes a marking 33.
  • the separation cone 9 is connected at its lower end to a lower outlet 11.
  • An overflow, also referred to as heavy part reject 21, is discharged via the lower outlet 11.
  • the lower outlet 11 is provided with a feed 25 for backwash water 27.
  • the flow visible in the separation cone can also be used to adjust the flow of the backwash water. Incipient constipation can also be detected early.
  • the separation cone is imaged so that remote diagnosis is also possible.
  • heavy particles can be present in the fiber suspension.
  • heavy parts include sand, glass splinters, tiny metal parts, metal dust, heavy plastics, rubber parts, silicone parts, soot, bone splinters, rust particles and paint splinters.
  • Heavy particles are more dense than water and therefore do not float.
  • Heavy particles with a density of 2 grams/cm 3 and above and a diameter of 0.1 mm can be separated very easily.
  • the separation of heavy particles from the fiber suspension works via centrifugal forces, with the centrifugal forces in the hydrocyclone acting on the suspension introduced.
  • the fiber suspension is introduced into the hydrocyclone under pressure tangentially at the inlet nozzle of the head piece.
  • the inlet diameter narrows to a nozzle.
  • the inlet material density should not exceed 2.5%. The lower the inlet material density, the better the separation efficiency.
  • the inlet pressure is converted into flow velocity in the nozzle. This causes the fiber network to be torn open after the nozzle and the heavy parts can be removed from the fiber network. The heavy parts react to centrifugal forces and are pressed against the inner surface 39, also referred to as the wall, of the hydrocyclone 1.
  • a spiral-shaped flow also known as annular flow 17, forms on the inner wall of the hydrocyclone 9.
  • the flow is directed downwards in a spiral into the separation cone 7. During this, the fibers free of heavy parts arrive in the middle area and form the core flow 19.
  • the core flow 19 reaches the upper outlet 15, see the flow arrows 19 in Fig. 1.
  • the upper outlet 15 represents the acceptance material discharge 23.
  • a marking 33 attached to the outer surface 38 of the transparent separation cone 9 is shown here only as an example.
  • the marking of the wear device is mirrored on the inner surface 39, 39 'see Figure 2 and Figure 4, of the separation cone 9.
  • the marking 33 in particular colored marking in strip form, is now reflected on the inner surface 39 of the reduced wall thickness 37.
  • the wall thickness 37 becomes smaller and smaller in individual sections.
  • the inner colored marking of the mirror image 34 comes closer and closer to the outer colored marking 33.
  • the space between the colored markings 31 and its mirror image shows the remaining wall thickness 37.
  • the separation cone 9 should be replaced at a distance of 1-2 mm.
  • the reflection can also be seen when wear occurs when the material of the separation cone 9 becomes cloudy or when the inner surface 39 is roughened on the inner surface 39. This also means that the Könen material remains partially transparent until the separation cone 9 is completely worn through. A reflection on the inner surface of 50% of the radiation irradiated onto the cone is sufficient if viewed with the human eye. When using a sensor, the reflected portion and the reflected intensity may be significantly lower.
  • an exchange can be planned and carried out. Since wear is to be expected particularly in the lower, tapered region of the separation cone 9, a marking 33 of the wear indicator 31 is positioned in the lower region, at least in the lower third of the separation cone 9. Here, the marking 33 extends over at least 20 cm of the axial height of the separation cone 9.
  • several markings 33 arranged spaced apart in the circumferential direction can be provided, not shown.
  • Several markings spaced apart in the vertical direction can also be provided. Since wear will occur more frequently, particularly in the lower area, and can also occur very selectively, there are several markings, particularly in the lower third of the separation cone Wear indicator provided. An inner surface showing noticeable wear is marked 39'.
  • FIG 2 an embodiment of a separation cone 9 is shown.
  • the separation cone consists of a transmitting material.
  • the marking 33 of the wear indicator 31 is applied, for example glued, to the outer surface 38.
  • a mirror image 34 of the marking 33 can be seen on the inner surface. This mirror image 34 can also be recorded by the image capture 43. If the marking itself is not partially transparent, a shadow image of the marking 33 for determining the wall thickness forms on the inner surface 39. In particular, a partially transparent red marking is easy to see, since red represents a good contrast to the fiber suspension in the separation cone.
  • markings 33 with an at least partially axial course can be provided as markings for the wear indicator.
  • the markings can have the following forms:
  • the above-mentioned marking 33 or markings of the wear indicator 31 can have the following attachment options:
  • - Marking may be recessed
  • - Marking can be or will be applied directly to the surface.
  • - Marking can be created by sticking foils and thicker molded parts.
  • - Markings can be in the form of one or more partial coloring of the separation cone.
  • the marking can have the following color scheme:
  • the marking can be designed in color, all known colors can be used, color contrasts to the color of the are particularly suitable
  • the marking can be transparent in color.
  • three grooves with a depth of 0.3 mm can be made in the transparent separation cones. These grooves can be colored. The color-transparent marking in the grooves serves as the basis for the wear indicator 31.
  • Method for detecting wear in a separation cone 9 of a hydrocyclone 1 can provide the step of attaching a marking to the hydrocyclone if no marking is yet present.
  • the wall thickness can be recorded by the marking itself and changing it or changing the mirror image of the marking. If the wall thickness falls below a predetermined level, a signal is output. It may be sufficient that a fall below the predetermined wall thickness is detected in only one area of the detected area. In order to minimize the number of incorrect signals, it can be provided that a minimum extent of a minimum detected wall thickness 37 must be recorded before a signal to indicate a wear state of the deposition cone 9 is generated.
  • a colored marking can be made there on the outer surface 38 of the Separation cone 9 can be pulled into this position using a waterproof pen, for example. This means that wear detection is also possible at this position. This can be done by staff in particular as part of an inspection.
  • an image sensor can be provided, by means of which an image capture of the marking 33 is carried out on request and/or automatically at predetermined time intervals.
  • the signals are evaluated in a controller 41. If a predetermined limit value is consistently undershot at a position and/or over a predetermined distance and/or over a predetermined period of time, a signal to initiate an exchange is output by the controller 41.
  • a radiation source 45 the radiation of which is reflected on the inner surface 39 of the deposition cone 9.
  • the reflected radiation is then recorded by a detector/image capture 43.
  • the radiation and material of the deposition cone should be well coordinated with one another in order to display the inner surface through the reflected radiation. Interfering radiation can be eliminated through pulsed irradiation.
  • a plastic can be used as the material for the transparent part of the separation cone 9. Glass can also be used.
  • the separation cone 9 is assigned an image capture 43 and a controller 41.
  • a radiation source 45 is assigned to the separation cone 9.
  • the image capture 43 records the marking 33 of the wear indicator 31 and determines the wall thickness over at least a portion of the axial extent of the separation cone 9.
  • the radiation source 45 can also be used to use radiation that is not visible to the human eye and is reflected on the inner surface.
  • the control outputs a signal to indicate a wear situation.
  • predetermined limit values are stored in the control. These limit values may depend on the material of the separation cone and lead times to be planned for maintenance. In the case of using radiation that is not visible to the eye, transparent refers to a material that is transparent to this radiation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

The invention relates to a separation cone for a hydrocyclone and to a hydrocyclone. The separation cone has an upper open end for receiving suspension and a lower open end for removing a heavy-part reject. The lower open end has a smaller diameter than the upper open end. The lower open end can be connected to a lower outlet (11) of a hydrocyclone. The separation cone is provided with a wear indicator (31) which extends axially at least over a partial section of the separation cone for detecting the wall thickness of the separation cone by reflecting radiation.

Description

Hydrozyklon zur Reinigung einer Fasersuspension Hydrocyclone for cleaning a fiber suspension
Die Erfindung betrifft einen Hydrozyklon zur Reinigung einer Fasersuspension. Der Hydrozyklon weist einen Einlauf an einem oberen Ende und eine Störstoffabführung an einem unteren Ende auf. The invention relates to a hydrocyclone for cleaning a fiber suspension. The hydrocyclone has an inlet at an upper end and a contaminant discharge at a lower end.
Als Schwerteilcleaner bezeichnete Hydrozyklone werden eingesetzt, um Schwerteile, in der Größenordnung von 0,1-3 mm aus der Fasersuspension abzuscheiden. Schwerteile haben eine größere Dichte als Wasser, und schwimmen daher nicht. Schwerteile ab einer Dichte von 2 Gramm/cm3 und einer Größe von 0,1 mm Durchmesser sind durch einen Hydrozyklon gut abscheidbar. Umso kleiner die Schwerteile, und je geringer der Dichteunterschied zu Wasser, umso schwerer können die Schwerteile in einem Hydrozyklon abgeschieden werden. Hydrocyclones known as heavy part cleaners are used to separate heavy parts in the size of 0.1-3 mm from the fiber suspension. Heavy particles are more dense than water and therefore do not float. Heavy particles with a density of 2 grams/cm 3 and above and a diameter of 0.1 mm can be easily separated using a hydrocyclone. The smaller the heavy particles and the smaller the difference in density compared to water, the heavier the heavy particles can be separated in a hydrocyclone.
Die Schwerteile werden auch als Störstoffe bezeichnet. Allerdings gibt es neben den Schwerteilen auch Leichtteile, die ebenfalls als Störstoffe bezeichnet werden. In dem Papierherstellungsprozess haben derartige Schwerteile einen schädlichen Einfluss. Im Folgenden bezieht sich die Bezeichnung Störstoffe hier allein auf die Schwerteile. The heavy particles are also referred to as contaminants. However, in addition to heavy parts, there are also light parts, which are also referred to as contaminants. Such heavy parts have a harmful influence in the paper manufacturing process. In the following, the term contaminants refers solely to the heavy parts.
Speziell bei der Altpapieraufbereitung können sehr viele verschiedene Arten von Schwerteilen in der Fasersuspension vorhanden sein. Hydrozyklone haben die Aufgabe Schwerteile als Störstoffe in der Größenordnung von 0,1 -3 mm aus der Fasersuspension abzuscheiden, um die schädlichen Einflüsse der Schwerteile auf den Papierherstellungsprozess zu verhindern. Especially when processing waste paper, many different types of heavy particles can be present in the fiber suspension. Hydrocyclones have the task of separating heavy particles as contaminants in the size of 0.1 - 3 mm from the fiber suspension in order to prevent the harmful effects of heavy particles on the paper manufacturing process.
Speziell bei der Altpapieraufbereitung können sehr viele verschiedene Arten von Schwerteilen in der Fasersuspension vorhanden sein. Beispielhaft sind als Schwerteile Sande, Glassplitter, kleinste Metallteile, Metallstaub, schwere Kunststoffe, Gummiteile, Silikonteile, Ruß, Knochensplitter, Rostpartikel, Farbsplitter zu nennen. Especially when processing waste paper, many different types of heavy particles can be present in the fiber suspension. Examples of heavy parts include sand, glass splinters, tiny metal parts, metal dust, heavy plastics, rubber parts, silicone parts, soot, bone splinters, rust particles and paint splinters.
Die Abscheidung von Schwerteilen aus der Fasersuspension funktioniert über Zentrifugalkräfte. Die Zentrifugalkräfte wirken im Hydrozyklon auf die eingebrachte Fasersuspension. Zur Erzeugung der Zentrifugalkräfte wird die Fasersuspension tangential am Einlaufstutzen des Kopfstückes mit Druck in den Hydrozyklon eingebracht. Dabei verengt sich der Einlaufdurchmesser zu einer Düse. Umso niedriger die Einlaufstoffdichte, umso besser ist die Abscheideeffizienz. In der Düse wird der Einlaufdruck in Strömungsgeschwindigkeit umgewandelt. Dadurch wird das Fasernetzwerk nach der Düse aufgerissen und Schwerteile können aus dem Fasernetzwerk herausgelöst werden. Die Schwerteile reagieren auf Zentrifugalkräfte und werden an die Wandung des Hydrozyklons gedrückt. The separation of heavy particles from the fiber suspension works via centrifugal forces. The centrifugal forces act on the introduced hydrocyclone Fiber suspension. To generate the centrifugal forces, the fiber suspension is introduced into the hydrocyclone under pressure tangentially at the inlet nozzle of the head piece. The inlet diameter narrows to a nozzle. The lower the inlet material density, the better the separation efficiency. The inlet pressure is converted into flow velocity in the nozzle. This causes the fiber network to be torn open after the nozzle and heavy parts can be removed from the fiber network. The heavy parts react to centrifugal forces and are pressed against the wall of the hydrocyclone.
Auf Grund der Wendel im Kopfstück bildet sich eine spiralförmige Strömung an der Wandung des Hydrozyklons. Die Strömung wird spiralförmig nach unten in den Abscheidekonus geleitet. Im Abscheidekonus werden die Schwerteile aufkonzentriert, und als Reject zusammen mit einem Anteil an Fasern ausgeschleust. Due to the helix in the head piece, a spiral flow forms on the wall of the hydrocyclone. The flow is directed downwards in a spiral into the separation cone. The heavy particles are concentrated in the separation cone and discharged as rejects together with a portion of fibers.
Auf Grund der Aufkonzentration und der abrassiven Wirkweise der Schwerteile im Abscheidekonus findet hier ein Verschleiß an der inneren Oberfläche statt. Der Abrieb kann bis zum kompletten Durchschleißen des Abscheidekonus erfolgen. Es kann im schlimmsten Fall eine Leckage entstehen. Due to the concentration and abrasive action of the heavy parts in the separation cone, wear occurs on the inner surface. The abrasion can occur until the separation cone is completely worn through. In the worst case scenario, a leak can occur.
Der Einsatz von besonders abriebfesten Materialien, wie z.B. Keramik, ist besonders kostenintensiv. Hinzu kommt, dass derartige Materialen häufig sehr empfindlich sind und die Gefahr des Reißens bei der Montage und Verarbeitung besteht. The use of particularly abrasion-resistant materials, such as ceramics, is particularly cost-intensive. In addition, such materials are often very sensitive and there is a risk of tearing during assembly and processing.
Aus der US 2009/0025899 ist ein Hydrozyklon zur Reinigung einer Fasersuspension bekannt. Es werden Maßnahmen vorgeschlagen, durch welche es ermöglicht wird, in einfacher Weise festzustellen, ob beim Gehäuse ein Durchbruch aufgetreten ist. Des Weiteren kann die Gehäusewand in einfacher Weise dahingehend überprüft werden, ob sie noch eine hinreichende Stärke aufweist, sodass keine Gefahr eines Durchbruches besteht. Ist die Dicke der Gehäusewand infolge der Abrasionen schon so gering, dass die Gefahr von Durchbrüchen besteht, so muss das Gehäuse oder ein Gehäuseteil ersetzt werden. Dies wird dadurch erzielt, dass zumindest der unteren Gehäuseteil oder eine diese umgebende Ummantelung aus einem transparenten oder einem durchsichtigen Material, insbesondere aus einem transparenten bzw. einem durchsichtigen Kunststoffmatenal, hergestellt ist. Aufgrund der Transparenz bzw. der Durchsichtigkeit der Ummantelung ist jederzeit ersichtlich, ob ein Durchbruch aufgetreten ist. Aufgrund der Transparenz bzw. der Durchsichtigkeit der Wand des Gehäuses bzw. der Gehäuseteile kann deren Dicke durch gelegentliche Inspektion festgestellt werden. Bei Verwendung einer transparenten Ummantelung ist ersichtlich, wenn ein Durchbruch bereits aufgetreten ist. Das verschlissene Teil ist dann zu ersetzen. Allerdings ist die Ausführung mit einer Ummantelung kostenintensiver aufgrund der zusätzlichen Ummantelung. A hydrocyclone for cleaning a fiber suspension is known from US 2009/0025899. Measures are proposed which make it possible to easily determine whether a breakthrough has occurred in the housing. Furthermore, the housing wall can be easily checked to see whether it still has sufficient strength so that there is no risk of a breakthrough. If the thickness of the housing wall is so small due to abrasion that there is a risk of breakthroughs, the housing or a housing part must be replaced. This is achieved by at least the lower housing part or a casing surrounding it being made of a transparent or a transparent material, in particular made of a transparent or a transparent plastic material. Due to the transparency or translucency of the casing, it is always possible to see whether a breakthrough has occurred. Due to the transparency or translucency of the wall of the housing or the housing parts, their thickness can be determined through occasional inspection. When using a transparent jacket, it is visible when a breakthrough has already occurred. The worn part must then be replaced. However, the version with a jacket is more expensive due to the additional jacket.
Beim Stand der Technik sind Hydrozyklone bekannt, die außerhalb von der Trennkammer Kammern aufweisen, wobei eine Leckage in diese äußeren Kammern fließt und nicht aus dem Hydrozyklon austritt. Die äußeren Kammern können sich mit Suspension füllen und der Betrieb kann sogar fortgesetzt werden, wie in der DE 29 46 157 beschrieben. In the prior art, hydrocyclones are known which have chambers outside of the separation chamber, with a leak flowing into these outer chambers and not emerging from the hydrocyclone. The outer chambers can fill with suspension and operation can even continue, as described in DE 29 46 157.
Die DE 31 19 663 beschreibt einen Hydrozyklon mit einer äußeren Kammer, die eine Schwächung des Hydrozyklons überdeckt. Durch die Schwächung wird eine Sollbruchstelle bereitgestellt, um einen Durchbruch leichter lokalisieren und reparieren zu können. DE 31 19 663 describes a hydrocyclone with an outer chamber that covers a weakening of the hydrocyclone. The weakening provides a predetermined breaking point to make it easier to locate and repair a breakthrough.
Aus der EP 429 919 ist eine Hydrozyklon zum Trennen von abrasiven Verunreinigungen von einer Flüssigkeit, bekannt. Der Hydrozyklon umfasst eine im wesentlichen konische Trennkammer mit einer Außenwand, die auf ihrer Innenfläche aufgrund der abrasiven Verunreinigungen einem Verschleiß unterworfen ist und wobei der Hydrozyklon mit einem Abschnitt mit reduzierter Wandstärke versehen ist. Dieser Abschnitt mit reduzierter Wandstärke ist für eine Ausbildung von Verschleißöffnung vorgesehen, um eine Lokalisierung eines Verschleißes zu vereinfachen. Die Verschleißöffnungen sind vertikal an einer Seite des Hydrozyklons angeordnet. Für ein Verschließen eines so lokalisierten Lecks sind die Verschleißöffnungen in der Außenfläche der Außenwand so ausgebildet, dass ein Dichtglied zum Verschließen der Verschleißöffnung durch die Verschleißöffnung gehalten werden kann. Die Leckage kann durch Verwendung einer Dichteinrichtung gestoppt werden. A hydrocyclone for separating abrasive contaminants from a liquid is known from EP 429 919. The hydrocyclone comprises a substantially conical separation chamber having an outer wall which is subject to wear on its inner surface due to the abrasive contaminants and wherein the hydrocyclone is provided with a section of reduced wall thickness. This section with reduced wall thickness is intended for the formation of a wear opening in order to simplify the localization of wear. The wear openings are arranged vertically on one side of the hydrocyclone. To close a leak localized in this way, the wear openings in the outer surface of the outer wall are designed in such a way that a sealing member for closing the wear opening passes through the wear opening can be held. The leakage can be stopped by using a sealing device.
Aus der WO 2019/180549 ist ein Hydrozyklon mit einer inneren ersetzbaren Beschichtung bekannt. Die Dicke der Beschichtung wird durch einen Ultraschall- Sensor aufgenommen. Wenn kein Abschnitt der inneren Beschichtung eine Dicke aufweist, die einen vorbestimmten Grenzwert übertrifft, so wird über die Control Einheit ein Service Signal ausgegeben. A hydrocyclone with an inner replaceable coating is known from WO 2019/180549. The thickness of the coating is recorded by an ultrasonic sensor. If no section of the inner coating has a thickness that exceeds a predetermined limit, a service signal is issued via the control unit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Betriebssicherheit von als Schwerteilcleaner eingesetzten Hydrozyklonen zu verbessern. The invention is based on the object of improving the operational reliability of hydrocyclones used as heavy parts cleaners.
Die Aufgabe wird durch einen Abscheidekonus für einen Hydrozyklon mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst und durch ein Hydrozyklon nach Anspruch 10 und einem Verfahren zum Betrieb des Hydrozyklons gemäß Anspruch 13 gelöst. The object is achieved by a separation cone for a hydrocyclone with the features according to claim 1 and solved by a hydrocyclone according to claim 10 and a method for operating the hydrocyclone according to claim 13.
Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen genannt. Further advantageous features are mentioned in the dependent claims.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Abscheidekonus mit einer sich zumindestens über einen Teilabschnitt des Abscheidekonus axial erstreckenden Verschleißanzeige für eine Erfassung der Wandstärke des Abscheidekonus durch Reflexion von Strahlung versehen ist. Insbesondere kann die innere Kontur des Abscheidekonus durch die Reflexion von Strahlung erfasst werden. Dadurch kann ein Verschleiß des Abscheidekonus erkannt werden. Eine Wartung kann frühzeitig eingeplant werden, wodurch eine Leckage verhindert werden kann. The invention is characterized in that the separation cone is provided with a wear indicator which extends axially over at least a portion of the separation cone for detecting the wall thickness of the separation cone by reflecting radiation. In particular, the inner contour of the deposition cone can be detected by the reflection of radiation. This makes it possible to detect wear on the separation cone. Maintenance can be scheduled early, which can prevent leaks.
Durch die Erfassung des Verschleißes wird es möglich, auch leichter verschleißende Materialien, wie z.B. Kunststoffe einzusetzen. Das kann sich vorteilhaft auf die Herstellkosten auswirken. Der Abscheidekonus kann auch als Ersatzteil eingesetzt und ersetzt werden, wodurch Hydrozyklone mit einer Verschleißanzeige auf einfache Weise nachgerüstet werden können. Der Abscheidekonus verjüngt sich in Richtung seiner axialen Erstreckung. Hydrozyklone mit Abscheidekonen können sowohl vertikal als auch horizontal angeordnet werden. By recording wear, it becomes possible to use materials that wear more easily, such as plastics. This can have an advantageous effect on manufacturing costs. The separation cone can also be used and replaced as a spare part, making it easy to retrofit hydrocyclones with a wear indicator. The separation cone tapers in the direction of its axial extent. Hydrocyclones with separation cones can be arranged both vertically and horizontally.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Verschleißanzeige eine Markierung umfasst. Durch die Markierung wird eine Ermittlung der Wandstärke erleichtert. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft herausgestellt in Abhängigkeit von der Markierung selbst oder einem Abbild der Markierung die Wandstärke zu ermittelt. Die Markierung ist auf der äußeren Oberfläche des Abscheidekonus angeordnet. Somit wird die Markierung der Verschleißanzeige selbst keinem Verschleiß unterzogen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt ein Abbild der Markierung in Reflexion zu erfassen. Dadurch kann eine Kontur der inneren Oberfläche des Abscheidekonus erfasst werden. Eine derartige Verschleißanzeige liefert zuverlässig und auf einfache Weise eine Anzeige des Verschleißes durch Detektion der Wandstärke. In a preferred embodiment it is provided that the wear indicator comprises a marking. The marking makes it easier to determine the wall thickness. In particular, it has proven to be advantageous to determine the wall thickness depending on the marking itself or an image of the marking. The marking is arranged on the outer surface of the separation cone. The marking of the wear indicator itself is therefore not subject to wear. It has proven to be advantageous to capture an image of the marking in reflection. This allows a contour of the inner surface of the separation cone to be captured. Such a wear indicator reliably and easily provides an indication of wear by detecting the wall thickness.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Abscheidekonus zumindestens teilweise transparent ist. Dadurch kann zum einen die Wandstärke besonders einfach durch Erfassung eines Abbildes der Markierung, z.B. Spiegelbild oder Schattenbild, ermittelt werden. Diese einfache Art der Ermittlung ist eine besonders kostengünstige Lösung. Es ist sogar eine Erfassung durch das menschliche Auge möglich, was eine besonders günstige Variante darstellt. Darüber hinaus ist es möglich, auch die Strömung in dem Abscheidekonus einzusehen, was sich vorteilhaft auf eine Ermittlung von Störfällen und eine Vermeidung von Störfällen auswirkt. In vorteilhaften Ausführungsvananten kann vorgesehen sein eine Strahlungsquelle vorzusehen, wobei die Strahlung an der inneren Oberfläche des Abscheidekonus reflektiert wird. Dabei kann ein Sensor zur Aufnahme der reflektierten Strahlung vorgesehen sein. Dadurch ist ein besonders exaktes Abbild möglich. Auch eine gepulste oder getacktet Bestrahlung ist möglich, wodurch es mögliche wird, gezielt Störsignale zu minimieren. Es hat sich als Markierung insbesondere eine farbige Markierung als vorteilhaft herausgestellt. Insbesondere Kontrastfarben im Vergleich zu der Farbe der Suspension haben sich als geeignet herausgestellt. Besonders gut sind Signalfarben, wie z.B. rot. Eine teils transparente rote Markierung bildet ein für das menschliche Auge gut erkennbares Spiegelbild aus. In one embodiment it is provided that the separation cone is at least partially transparent. As a result, on the one hand, the wall thickness can be determined particularly easily by recording an image of the marking, for example a mirror image or shadow image. This simple type of determination is a particularly cost-effective solution. It is even possible for the human eye to detect it, which is a particularly favorable variant. In addition, it is also possible to view the flow in the separation cone, which has an advantageous effect on identifying and avoiding incidents. In advantageous embodiments, a radiation source can be provided, with the radiation being reflected on the inner surface of the deposition cone. A sensor can be provided to record the reflected radiation. This makes a particularly precise image possible. Pulsed or clocked irradiation is also possible, which makes it possible to specifically minimize interference signals. A colored marking in particular has proven to be advantageous as a marking. In particular, contrasting colors compared to the color of the suspension have proven to be suitable. Signal colors such as red are particularly good. A partially transparent red marking forms a mirror image that is easily visible to the human eye.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Markierung der Verschleißanzeige auf der äußeren Oberfläche des Abscheidekonus vorzusehen. Dadurch kann auch im Nachgang eine derartige Markierung vorgesehen werden. Hinzu kommt, dass dadurch die Markierung vor Abrieb und Verschleiß geschützt ist. Ein Nachrüsten oder eine Bedarfsbedingte Anordnung einer Verschleißanzeige wird dadurch besonders einfach und kostengünstig möglich. It has proven to be advantageous to provide the marking of the wear indicator on the outer surface of the separation cone. This means that such a marking can also be provided afterwards. In addition, this protects the marking from abrasion and wear. This makes retrofitting or arranging a wear indicator as needed particularly easy and cost-effective.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt mehrere Markierungselemente vorzusehen, um auch eine räumlich verteilte Verschleißerfassung durchführen zu können. Es hat sich insbesondere gezeigt, dass Verschleiß sehr punktuell auftreten kann. Ist nur eine vertikal angeordnete Markierung vorgesehen, so kann dennoch eine Leckage auftreten, wenn der Verscheiß aufgrund von Einströmung und Störstoffen vermehrt in einem Bereich, insbesondere in einem beschränkten Bereich in Umfangsrichtung, auftritt. It has proven to be advantageous to provide several marking elements in order to be able to carry out spatially distributed wear detection. It has been shown in particular that wear can occur very selectively. If only one vertically arranged marking is provided, a leak can still occur if the wear occurs increasingly in one area, in particular in a limited area in the circumferential direction, due to inflow and foreign matter.
In einer Ausführungsvariante sind eine Mehrzahl von Markierungen in unterschiedlicher vertikaler Höhe des Abscheidekonus vorgesehen, um eine Verschleiß auf unterschiedlichen Höhen zu erfassen. In one embodiment variant, a plurality of markings are provided at different vertical heights of the separation cone in order to detect wear at different heights.
Es kann vorgesehen sein, Es hat sich als besonders kostengünstig herausgestellt einen Abscheidekonus aus einem zumindestens teilweise transparenten Kunststoff vorzusehen. Das wirkt sich vorteilhaft auf die Herstellkosten und auch auf die Erhaltungskosten aus. Darüber hinaus kann eine Inspektion mit dem menschlichen Auge möglich sein, was von der Beleuchtungssituation abhängt. Durch einen Austausch von herkömmlichen Abscheidekonen gegen jeweils einen erfindungsgemäßen Abscheidekonus kann eine Nachrüstung im Rahmen von Wartungen vorgenommen werden. It can be provided that it has proven to be particularly cost-effective to provide a separation cone made of an at least partially transparent plastic. This has an advantageous effect on the manufacturing costs and also on the maintenance costs. In addition, human eye inspection may be possible, depending on the lighting situation. By replacing conventional separation cones with a separation cone according to the invention, retrofitting can be carried out as part of maintenance.
Für eine Fernwartung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt eine Bilderfassung vorzusehen. Dadurch kann die Markierung und/oder ein Abbild der Markierung erfasst werden und durch eine Steuerung oder durch Personal anhand des Bildes eine Verschleißsituation frühzeitig erkannt werden. Eine Wartung kann so frühzeitig eingeplant werden. Besonders bevorzugt ist eine Strahlungsquelle für eine Bestrahlung der Markierung der Verschleißanzeige vorgesehen. Dadurch ist eine Verschleißbestimmung unter gleichbleibenden Bedingungen möglich. Auch können für das Auge nicht sichtbare Strahlung eingesetzt werden, die gegenüber durch Beleuchtung oder einfallendes Licht eine sichere Bestimmung der Wandstärke und damit des Verschleißes erlauben. Auch kann das für den Abscheidekonus verwendete Material und die Strahlungsquelle aufeinander abgestimmt sein, so dass eine gute Konturerfassung der inneren Kontur des Abscheidekonus anhand der an der inneren Oberfläche reflektierten Strahlung möglich ist. For remote maintenance, it has proven to be advantageous to provide image capture. As a result, the marking and/or an image of the marking can be recorded and a wear situation can be recognized early on by a control or by personnel based on the image. This means maintenance can be planned early on. Particularly preferably, a radiation source is provided for irradiating the marking of the wear indicator. This makes it possible to determine wear under constant conditions. Radiation that is not visible to the eye can also be used, which allows the wall thickness and thus wear to be reliably determined through illumination or incident light. The material used for the deposition cone and the radiation source can also be coordinated with one another, so that good contour detection of the inner contour of the deposition cone is possible based on the radiation reflected on the inner surface.
In einer Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, eine Markierung mit einer Lichtquelle und einem Detektor um den Konus zu verfahren, um ein komplettes Abbild der inneren Kontur und damit des Verschleißes aufzunehmen. In one embodiment variant, it can be provided to move a marking with a light source and a detector around the cone in order to record a complete image of the inner contour and thus of the wear.
Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Further advantageous features of the invention are explained using exemplary embodiments with reference to the drawings.
Fig. 1 schematische Darstellung eines Hydrozyklones mit einem transparenten Abscheidekonus Fig. 1 schematic representation of a hydrocyclone with a transparent separation cone
Fig. 2 : Abscheidekonus mit Strichmarkierung vor Nutzung Fig. 2: Separation cone with line marking before use
Fig. 3 : Abscheidekonus mit Strichmarkierung mit Verschleiß Fig. 3: Separation cone with line marking with wear
Fig. 4 : Abscheidekonus mit durchgefärbter Markierung als Verschleißanzeige Fig. 4: Separation cone with solid-colored marking as a wear indicator
In Figur 1 ist ein Hydrozyklon 1 gezeigt. Dem Hydrozyklon 1 wird über einen Einlauf 3 zu reinigende Suspension zugeführt. Über den Kopf 5 des Hydrozyklons 1 wird die Suspension in einen Hauptkörper 7 geleitet. Durch den Kopf 5 strömt die Suspension ringförmig in einen Hauptkörper 7. Die Ringströmung 17 ist durch Pfeile dargestellt. Eine Mittenströmung ist durch die die Pfeile 19 dargestellt. A hydrocyclone 1 is shown in Figure 1. Suspension to be cleaned is fed to the hydrocyclone 1 via an inlet 3. This is done over the head 5 of the hydrocyclone 1 Suspension passed into a main body 7. The suspension flows through the head 5 in a ring shape into a main body 7. The ring flow 17 is shown by arrows. A central flow is shown by arrows 19.
Der Hauptkörper 7 ist mit einem Abscheidekonus 9 verbunden. Der Abscheidekonus 9 ist aus einem transparenten Material und weist eine Verschleißanzeige 31 auf. Der Abscheidekonus 9 könnte mit dem Hauptkörper auch einstückig ausgebildet sein. Die Verschleißanzeige umfasst eine Markierung 33. Der Abscheidekonus 9 ist an seinem unteren Ende mit einem unteren Auslauf 11 verbunden. Über den unteren Auslauf 11 wird ein Überlauf, auch als Schwerteilrejekt 21 bezeichnet, abgeführt. Der untere Auslauf 11 ist mit einer Zuführung 25 für Rückspülwasser 27 versehen. Zur Einstellung des Flusses des Rückspülwassers kann auch die in dem Abscheidekonus sichtbare Strömung herangezogen werden. Auch kann eine sich anbahnende Verstopfung frühzeitig erkannt werden. Der Abscheidekonus wird bildlich erfasst, so dass auch eine Ferndiagnose möglich ist. The main body 7 is connected to a separation cone 9. The separation cone 9 is made of a transparent material and has a wear indicator 31. The separation cone 9 could also be formed in one piece with the main body. The wear indicator includes a marking 33. The separation cone 9 is connected at its lower end to a lower outlet 11. An overflow, also referred to as heavy part reject 21, is discharged via the lower outlet 11. The lower outlet 11 is provided with a feed 25 for backwash water 27. The flow visible in the separation cone can also be used to adjust the flow of the backwash water. Incipient constipation can also be detected early. The separation cone is imaged so that remote diagnosis is also possible.
Speziell bei der Altpapieraufbereitung können sehr viele verschiedene Arten von Schwerteilen in der Fasersuspension vorhanden sein. Beispielhaft sind als Schwerteile Sande, Glassplitter, kleinste Metallteile, Metallstaub, schwere Kunststoffe, Gummiteile, Silikonteile, Ruß, Knochensplitter, Rostpartikel, Farbsplitter zu nennen. Especially when processing waste paper, many different types of heavy particles can be present in the fiber suspension. Examples of heavy parts include sand, glass splinters, tiny metal parts, metal dust, heavy plastics, rubber parts, silicone parts, soot, bone splinters, rust particles and paint splinters.
Schwerteile haben eine größere Dichte als Wasser, und schwimmen daher nicht.Heavy particles are more dense than water and therefore do not float.
Schwerteile ab einer Dichte von 2 Gramm/cm3 und einer Größe von 0,1 mm Durchmesser sind sehr gut abscheidbar. Umso kleiner die Schwerteile, und je geringer der Dichteunterschied zu Wasser, umso schwerer können die Schwerteile in einem Hydrozyklon abgeschieden werden. Heavy particles with a density of 2 grams/cm 3 and above and a diameter of 0.1 mm can be separated very easily. The smaller the heavy particles and the smaller the difference in density compared to water, the heavier the heavy particles can be separated in a hydrocyclone.
Die Abscheidung von Schwerteilen aus der Fasersuspension funktioniert über Zentrifugalkräfte, wobei die Zentrifugalkräfte im Hydrozyklon auf die eingebrachte Suspension wirken. Zur Erzeugung der Zentrifugalkräfte wird die Fasersuspension tangential am Einlaufstutzen des Kopfstückes mit Druck in den Hydrozyklon eingebracht. Dabei verengt sich der Einlaufdurchmesser zu einer Düse. Damit die Funktion des Hydrozyklons und eine gute Abscheideeffizienz für Schwerteile gewährleistet ist, sollte die Einlaufstoffdichte 2,5% nicht überschreiten. Umso niedriger die Einlaufstoffdichte, umso besser ist die Abscheideeffizienz. The separation of heavy particles from the fiber suspension works via centrifugal forces, with the centrifugal forces in the hydrocyclone acting on the suspension introduced. To generate the centrifugal forces, the fiber suspension is introduced into the hydrocyclone under pressure tangentially at the inlet nozzle of the head piece. The inlet diameter narrows to a nozzle. To ensure the function of the hydrocyclone and good separation efficiency for heavy particles, the inlet material density should not exceed 2.5%. The lower the inlet material density, the better the separation efficiency.
In der Düse wird der Einlaufdruck in Strömungsgeschwindigkeit umgewandelt. Dadurch wird das Fasernetzwerk nach der Düse aufgerissen und die Schwerteile können aus dem Fasernetzwerk herausgelöst werden. Die Schwerteile reagieren auf Zentrifugalkräfte und werden an die innere Oberfläche 39, auch als Wandung bezeichnet, des Hydrozyklons 1 gedrückt. The inlet pressure is converted into flow velocity in the nozzle. This causes the fiber network to be torn open after the nozzle and the heavy parts can be removed from the fiber network. The heavy parts react to centrifugal forces and are pressed against the inner surface 39, also referred to as the wall, of the hydrocyclone 1.
Auf Grund der Wendel im Kopfstück bildet sich eine spiralförmige auch als Ringströmung 17 bezeichnete Strömung an der inneren Wandung des Hydrozyklons 9 aus. Die Strömung wird spiralförmig nach unten in den Abscheidekonus 7 geleitet. Während dessen gelangen die schwerteilfreien Fasern im Mittenbereich und bildet die Kernströmung 19. Die Kernströmung 19 gelangt zum oberen Auslass 15, siehe dazu die Strömungspfeile 19 in Fig. 1. Der obere Auslass 15 stellt die Gutstoffabführung 23 dar. Due to the helix in the head piece, a spiral-shaped flow, also known as annular flow 17, forms on the inner wall of the hydrocyclone 9. The flow is directed downwards in a spiral into the separation cone 7. During this, the fibers free of heavy parts arrive in the middle area and form the core flow 19. The core flow 19 reaches the upper outlet 15, see the flow arrows 19 in Fig. 1. The upper outlet 15 represents the acceptance material discharge 23.
Durch eine Verschleißanzeige 31 des Abscheidekonuses 9 ist es möglich zum einen verschleißbehaftete Werkstoffe für den Abschiedekonus 9 einzusetzen und zum anderen durch eine Erfassung des Verschleißes eine rechtzeitige Wartung und/oder Austausch zu gewährleisten. By means of a wear indicator 31 of the separation cone 9, it is possible, on the one hand, to use wear-prone materials for the separation cone 9 and, on the other hand, to ensure timely maintenance and/or replacement by recording the wear.
Im Folgenden wird das Grundprinzip der Verschleißanzeige 31 beschrieben. The basic principle of the wear indicator 31 is described below.
Hier ist nur exemplarisch eine auf der äußeren Oberfläche 38 des transparenten Abscheidekonus 9 angebrachten Markierung 33 gezeigt. Die Markierung der Verschleißeinrichtung wird je nach Betrachtungsposition auf der inneren Oberfläche 39, 39' siehe Figur 2 und Figur 4, des Abscheidekonus 9 gespiegelt. Beim Verschleißen des Abscheidekonus 9 verringert sich die Wandstärke 37 des Abscheidekonus 9. Die Markierung 33, insbesondere farbliche Markierung in Streifenform, wird nun an der inneren Oberfläche 39 der verringerten Wandstärke 37 gespiegelt. Bei zunehmendem Verschleiß wird die Wandstärke 37 in einzelnen Abschnitten immer geringer. Dadurch nähert sich die innere farbige Markierung des Spiegelbildes 34 immer mehr der äußeren farbigen Markierung 33 an. Der Zwischenraum zwischen der farbigen Markierungen 31 und seines Spiegelbildes zeigt die noch vorhandene Wandstärke 37 an. Bei einer Distanz von 1-2 mm sollte der Abscheidekonus 9 ausgewechselt werden. A marking 33 attached to the outer surface 38 of the transparent separation cone 9 is shown here only as an example. Depending on the viewing position, the marking of the wear device is mirrored on the inner surface 39, 39 'see Figure 2 and Figure 4, of the separation cone 9. As the separation cone 9 wears, the wall thickness 37 of the separation cone 9 decreases. The marking 33, in particular colored marking in strip form, is now reflected on the inner surface 39 of the reduced wall thickness 37. As wear increases, the wall thickness 37 becomes smaller and smaller in individual sections. As a result, the inner colored marking of the mirror image 34 comes closer and closer to the outer colored marking 33. The space between the colored markings 31 and its mirror image shows the remaining wall thickness 37. The separation cone 9 should be replaced at a distance of 1-2 mm.
Die Spiegelung ist auch bei auftretendem Verschleiß bei einer Eintrübung des Materials des Abscheidekonus 9 bzw. bei einer aufgerauten inneren Oberfläche 39 auf der inneren Oberfläche 39 erkennbar. Auch damit bleibt eine teilweise Transparenz des Könen-Materials bis zum kompletten Durchschleißens des Abscheidekonus 9 erhalten. Dabei ist eine Reflexion an der inneren Oberfläche von 50% der auf den Konus eingestrahlten Strahlung ausreichend, sofern eine Betrachtung mit dem menschlichen Auge erfolgt. Bei einem Einsatz eines Sensors darf der reflektierte Anteil und die reflektierte Intensität deutlich geringer sein. The reflection can also be seen when wear occurs when the material of the separation cone 9 becomes cloudy or when the inner surface 39 is roughened on the inner surface 39. This also means that the Könen material remains partially transparent until the separation cone 9 is completely worn through. A reflection on the inner surface of 50% of the radiation irradiated onto the cone is sufficient if viewed with the human eye. When using a sensor, the reflected portion and the reflected intensity may be significantly lower.
In Abhängigkeit von der erfassten Wandstärke 37 des Abscheidekonus 9 kann ein Austausch geplant und durchgeführt werden. Da insbesondere in dem unteren konisch zulaufenden Bereich des Abscheidekonus 9 mit Verschleiß zu rechnen ist, ist in dem unteren Bereich, mindestens in dem unteren Drittel des Abscheidekonus 9 eine Markierung 33 der Verschleißanzeige 31 positioniert. Hier erstreckt sich die Markierung 33 über mindestens 20 cm der axialen Höhe des Abscheidekonus 9. Um auch radial unterschiedlich verteilte Verschleißsituationen zu erfassen können mehrere in Umfangsrichtung beabstandet angeordnete Markierungen 33 vorgesehen sein, nicht dargestellt. Auch können mehrere in vertikaler Richtung beabstandete Markierungen vorgesehen sein. Da ein Verschleiß insbesondere in dem unteren Bereich vermehrt auftreten wird und auch sehr punktuell auftreten kann, sind insbesondere in dem unteren Drittel des Abscheidekonus mehrere Markierungen der Verschleißanzeige vorgesehen. Eine einen merklichen Verschleiß aufweisende innere Oberfläche ist mit 39' gekennzeichnet. Depending on the recorded wall thickness 37 of the separation cone 9, an exchange can be planned and carried out. Since wear is to be expected particularly in the lower, tapered region of the separation cone 9, a marking 33 of the wear indicator 31 is positioned in the lower region, at least in the lower third of the separation cone 9. Here, the marking 33 extends over at least 20 cm of the axial height of the separation cone 9. In order to detect wear situations that are distributed radially differently, several markings 33 arranged spaced apart in the circumferential direction can be provided, not shown. Several markings spaced apart in the vertical direction can also be provided. Since wear will occur more frequently, particularly in the lower area, and can also occur very selectively, there are several markings, particularly in the lower third of the separation cone Wear indicator provided. An inner surface showing noticeable wear is marked 39'.
Bei der in Figur 2 ist eine Ausführung eines Abscheidekonus 9 dargestellt. Der Abscheidekonus besteht aus einem transmittierenden Material. Die Markierung 33 der Verschleißanzeige 31 ist auf der äußeren Oberfläche 38 aufgebracht, z.B. aufgeklebt. An der inneren Oberfläche ist ein Spiegelbild 34 der Markierung 33 erkennbar. Diese Spiegelbild 34 kann auch durch die Bilderfassung 43 aufgenommen werden. Ist die Markierung selbst nicht teilweise transparent, so bildet sich an der inneren Oberfläche 39 ein Schattenbild der Markierung 33 für die Bestimmung der Wandstärke. Insbesondere eine teilweise transparente rote Markierung ist gut zu erkennen, da rot einen guten Kontrast zu der Fasersuspension in dem Abscheidekonus darstellt. In Figure 2, an embodiment of a separation cone 9 is shown. The separation cone consists of a transmitting material. The marking 33 of the wear indicator 31 is applied, for example glued, to the outer surface 38. A mirror image 34 of the marking 33 can be seen on the inner surface. This mirror image 34 can also be recorded by the image capture 43. If the marking itself is not partially transparent, a shadow image of the marking 33 for determining the wall thickness forms on the inner surface 39. In particular, a partially transparent red marking is easy to see, since red represents a good contrast to the fiber suspension in the separation cone.
Als Markierung der Verschleißanzeige können mehrere Markierungen 33 mit einem zumindestens teilweise axialen Verlauf vorgesehen sein. Several markings 33 with an at least partially axial course can be provided as markings for the wear indicator.
Die Markierungen können dabei folgende Formen aufweisen: The markings can have the following forms:
- Eine gerade Linie - A straight line
- Eine schräge Linie - A slanted line
- Eine wellenförmige Linie - A wavy line
- eine Punktereihe - a row of points
- Aufgebrachte Formen wie Dreiecke, Rechtecke, Spezialformen - Applied shapes such as triangles, rectangles, special shapes
- Schriftzüge und Schriftzeichen - Lettering and characters
Die oben genannte Markierung 33 oder Markierungen der Verschleißanzeige 31 können folgende Anbringungsmöglichkeiten aufweisen: The above-mentioned marking 33 or markings of the wear indicator 31 can have the following attachment options:
- Markierung kann vertieft eingebracht sein - Marking may be recessed
- Markierungen kann aufgesetzt angebracht sein oder werden - Markings can be or will be attached
- Markierung kann direkt auf die Oberfläche aufgebracht sein oder werden. - Marking can be or will be applied directly to the surface.
- Markierung kann durch Aufkleben von Folien und dickeren Formteilen erstellt werden. - Markierungen können in Form einer oder mehreren partielle Einfärbung des Abscheidekonus ausgebildet sein. - Marking can be created by sticking foils and thicker molded parts. - Markings can be in the form of one or more partial coloring of the separation cone.
Die Markierung kann folgende Farbgestaltung aufweisen: The marking can have the following color scheme:
- Vertiefungen oder Erhöhungen können ohne zusätzliche Farbgestaltung ausgeführt werden. - Depressions or elevations can be made without additional color design.
- Die Markierung kann farblich gestaltet sein, dafür können alle bekannten Farbtöne Verwendung finden, besonders geeignet sind farbliche Kontraste zu der Farbe der- The marking can be designed in color, all known colors can be used, color contrasts to the color of the are particularly suitable
Suspension. Suspension.
- Zur besseren Sichtbarmachung können Farbenmaterialien eingesetzt werden. - Colored materials can be used for better visibility.
- Die Markierung kann farblich transparent ausgebildet sein. - The marking can be transparent in color.
Es können beispielsweise bei einem Ausführungsbeispiel, nicht dargestellt, in den transparenten Abscheidekonen drei Nuten mit einer Tiefe von 0,3 mm eingebracht sein. Diese Nuten können farblich ausgelegt sein. Die farblich transparente Markierung in den Nuten dient als Basis für die Verschleißanzeige 31 . For example, in one embodiment, not shown, three grooves with a depth of 0.3 mm can be made in the transparent separation cones. These grooves can be colored. The color-transparent marking in the grooves serves as the basis for the wear indicator 31.
Verfahren zur Erkennung eines Verschleißes bei einem Abscheidekonus 9 eines Hydrozyklons 1 kann den Schritt einer Anbringung einer Markierung auf dem Hydrozyklon vorsehen, sofern noch keine Markierung vorhanden ist. Durch die Markierung selbst und deren Veränderung oder die Veränderung des Spiegelbildes der Markierung kann die Wandstärke erfasst werden. Bei Unterschreitung einer vorbestimmten Wandstärke ist eine Ausgabe eines Signals vorgesehen. Dabei kann es ausreichend sein, dass auch nur in einem Bereich des erfassten Bereiches eine Unterschreitung der vorbestimmten Wandstärke erkannt wird. Um die Anzahl der fehlerhaften Signale zu minimieren kann vorgesehen sein, dass eine Mindesterstreckung einer minimalen erfassten Wandstärke 37 erfasst sein muss, bevor ein Signal zur Anzeige eines Verschleißzustandes des Abscheidekonus 9 erzeugt wird. Method for detecting wear in a separation cone 9 of a hydrocyclone 1 can provide the step of attaching a marking to the hydrocyclone if no marking is yet present. The wall thickness can be recorded by the marking itself and changing it or changing the mirror image of the marking. If the wall thickness falls below a predetermined level, a signal is output. It may be sufficient that a fall below the predetermined wall thickness is detected in only one area of the detected area. In order to minimize the number of incorrect signals, it can be provided that a minimum extent of a minimum detected wall thickness 37 must be recorded before a signal to indicate a wear state of the deposition cone 9 is generated.
Besteht der Verdacht eines massiven Verschleißes an einer unerwarteten Position, so kann eine farbliche Markierung dort an der äußeren Oberfläche 38 des Abscheidekonus 9 z.B. mit einem wasserfesten Stift, in dieser Position gezogen werden. Damit ist dann auch an dieser Position eine Verschleißerkennung möglich. Das kann insbesondere im Rahmen einer Sichtung vom Personal vorgenommen werden. If there is suspicion of massive wear in an unexpected position, a colored marking can be made there on the outer surface 38 of the Separation cone 9 can be pulled into this position using a waterproof pen, for example. This means that wear detection is also possible at this position. This can be done by staff in particular as part of an inspection.
Darüber hinaus kann ein Bildaufnehmer vorgesehen sein, mittels dessen eine bildliche Erfassung der Markierung 33 auf Veranlassung und/oder automatisch in fest vorbestimmten Zeitabständen vorgenommen wird. Die Signale werden in einer Steuerung 41 ausgewertet. Wird ein vorbestimmter Grenzwert an einer Position und/oder über eine vorbestimmte Distanz und/oder über eine vorbestimmte Zeitdauer anhaltend unterschritten, so wird ein Signal für eine Veranlassung eines Austausches von der Steuerung 41 ausgegeben. In addition, an image sensor can be provided, by means of which an image capture of the marking 33 is carried out on request and/or automatically at predetermined time intervals. The signals are evaluated in a controller 41. If a predetermined limit value is consistently undershot at a position and/or over a predetermined distance and/or over a predetermined period of time, a signal to initiate an exchange is output by the controller 41.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, eine Strahlungsquelle 45 vorzusehen, deren Strahlung an der inneren Oberfläche 39 des Abscheidekonus 9 reflektiert wird. Die reflektierte Strahlung wird dann von einem Detektor /Bilderfassung 43 aufgenommen. Dadurch kann die Kontur der inneren Oberfläche 39 des Abscheidekonus und die Dicke der Wand des Abscheidekonus erfasst werden. Bei einer derartigen Ausführung sollten Strahlung und Material des Abscheidekonus gut aufeinander abgestimmt werden für eine Darstellung der inneren Oberfläche durch die reflektierte Strahlung. Durch gepulste Bestrahlung kann Störstrahlung eliminiert werden. Alternatively, it can also be provided to provide a radiation source 45, the radiation of which is reflected on the inner surface 39 of the deposition cone 9. The reflected radiation is then recorded by a detector/image capture 43. This allows the contour of the inner surface 39 of the separation cone and the thickness of the wall of the separation cone to be recorded. In such an embodiment, the radiation and material of the deposition cone should be well coordinated with one another in order to display the inner surface through the reflected radiation. Interfering radiation can be eliminated through pulsed irradiation.
Als Material für den transparenten Teil des Abscheidekonus 9 kann ein Kunstsoff eingesetzt werden. Darüber hinaus ist auch Glas verwendbar. A plastic can be used as the material for the transparent part of the separation cone 9. Glass can also be used.
Dem Abscheidekonus 9 ist eine Bilderfassung 43 und eine Steuerung 41 zugeordnet. Darüber hinaus ist dem Abscheidekonus 9 eine Strahlungsquelle 45 zugeordnet. Durch die Bilderfassung 43 wird die Markierung 33 der Verschleißanzeige 31 aufgenommen und die Wandstärke über zumindestens einen Abschnitt der axialen Erstreckung des Abscheidekonus 9 ermittelt. Dabei kann mittels der Strahlungsquelle 45 auch ein für das menschliche Auge nicht sichtbare Strahlung verwendet werden, die an der inneren Oberfläche reflektiert wird. In Abhängigkeit von der ermittelten Wandstärke wird von der Steuerung ein Signal zur Anzeige einer Verschleißsituation ausgegeben. Dafür sind in der Steuerung vorbestimmte Grenzwerte hinterlegt. Diese Grenzwerte können von dem Material des Abscheidekonus und einzuplanenden Vorlaufzeiten für eine Wartung abhängen. Im Fall der Verwendung einer für das Auge nicht sichtbaren Strahlung bezieht sich transparent auf eine für diese Strahlung transparentes Material. The separation cone 9 is assigned an image capture 43 and a controller 41. In addition, a radiation source 45 is assigned to the separation cone 9. The image capture 43 records the marking 33 of the wear indicator 31 and determines the wall thickness over at least a portion of the axial extent of the separation cone 9. The radiation source 45 can also be used to use radiation that is not visible to the human eye and is reflected on the inner surface. Depending on the determined Wall thickness, the control outputs a signal to indicate a wear situation. For this purpose, predetermined limit values are stored in the control. These limit values may depend on the material of the separation cone and lead times to be planned for maintenance. In the case of using radiation that is not visible to the eye, transparent refers to a material that is transparent to this radiation.
Bezugszeichenliste
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Reference symbol list
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Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Abscheidekonus (9) für einen Hydrozyklon (1), wobei der Abscheidekonus (9) ein oberes offenes Ende für die Aufnahme von Suspension aufweist und ein unteres offenes Ende für die Abführung eines Schwerteilrejektes aufweist und wobei das untere offene Ende einen kleineren Durchmesser als das obere offene Ende aufweist und das untere offene Ende mit einem unteren Auslauf (11) eines Hydrozyklones verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheidekonus (9) mit einer sich zumindestens über einen Teilabschnitt des Abscheidekonus (9) axial erstreckenden Verschleißanzeige (31 ) für eine Erfassung der Wandstärke (37) des Abscheidekonuses (9) durch Reflexion von Strahlung versehen ist. 1. Separation cone (9) for a hydrocyclone (1), wherein the separation cone (9) has an upper open end for receiving suspension and a lower open end for the removal of a heavy part reject and wherein the lower open end has a smaller diameter than has the upper open end and the lower open end can be connected to a lower outlet (11) of a hydrocyclone, characterized in that the separation cone (9) has a wear indicator (31) which extends axially at least over a partial section of the separation cone (9). a detection of the wall thickness (37) of the separation cone (9) is provided by reflection of radiation.
2. Abscheidekonus nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißanzeige (31 ) zumindestens eine Markierung (33) auf der äußeren Oberfläche (38) des Abscheidekonus (9) umfasst. 2. Separation cone according to claim 1, characterized in that the wear indicator (31) comprises at least one marking (33) on the outer surface (38) of the separation cone (9).
3. Abscheidekonus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheidekonus (9) zumindestens teilweise transparent ist. 3. Separation cone according to claim 1 or 2, characterized in that the separation cone (9) is at least partially transparent.
4. Abscheidekonus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (33) eine farbige Markierung ist, vorzugsweise farbig transparent, insbesondere in roter Farbe. . 4. Separation cone according to one of the preceding claims, characterized in that the marking (33) is a colored marking, preferably colored transparent, in particular in red color. .
5. Abscheidekonus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (37) durch Reflexion von Strahlung an der innen Oberfläche (39) des Abscheidekonus (9) erfasst wird. 5. Separation cone according to one of the preceding claims, characterized in that the wall thickness (37) is detected by reflection of radiation on the inner surface (39) of the separation cone (9).
6. Abscheidekonus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (33) auf oder im Bereich der äußeren Oberfläche (38) des Abscheidekonus (9) angebracht oder aufgebracht ist, so dass die Markierung keinem Verschleiß unterworfen ist. 6. Separation cone according to one of the preceding claims, characterized in that the marking (33) is attached or applied on or in the area of the outer surface (38) of the separation cone (9), so that the marking is not subject to wear.
7. Abscheidekonus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (33) für die Erzeugung eines Spiegelbildes an der inneren Oberfläche (39) des Abscheidekonus (9) vorgesehen ist. 7. Separation cone according to one of the preceding claims, characterized in that the marking (33) is provided for producing a mirror image on the inner surface (39) of the separation cone (9).
8. Abscheidekonus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (33) mehrere Markierungselemente umfasst, die in Umfangsrichtung des Abscheidekonus (9) verteilt angeordnet sind. 8. Separation cone according to one of the preceding claims, characterized in that the marking (33) comprises a plurality of marking elements which are arranged distributed in the circumferential direction of the separation cone (9).
9. Abscheidekonus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheidekonus (9) aus einem Kunststoff besteht. 9. Separation cone according to one of the preceding claims, characterized in that the separation cone (9) consists of a plastic.
10. Hydrozyklon (1 ) mit einem Einlauf (3) für die Zuführung von Fasersuspension und einem unteren Auslauf (11 ) und einem oberhalb vom unteren Auslauf (11 ) angeordneten Abscheidekonus, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheidekonus (9) ein Abscheidekonus (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist. 10. Hydrocyclone (1) with an inlet (3) for feeding fiber suspension and a lower outlet (11) and a separation cone arranged above the lower outlet (11), characterized in that the separation cone (9) is a separation cone (9) according to one of the preceding claims.
11 . Hydrozyklon (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Abscheidekonus (9) eine Bilderfassung (43) für eine bildliche Erfassung einer Reflexion eines Abbildes der Markierung (33) für eine Detektion des Verschleißanzeiges (31 ) vorgesehen ist. 11. Hydrocyclone (1) according to claim 10, characterized in in that the separation cone (9) is provided with an image capture (43) for an image capture of a reflection of an image of the marking (33) for a detection of the wear indicator (31).
12. Hydrozyklon (1 ) nach einem der Ansprüche 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Strahlungsquelle (45) für eine Bestrahlung der Markierung (33) der Verschleißanzeige (31 ) des Abscheidekonus (9) vorgesehen ist. 12. Hydrocyclone (1) according to one of claims 10 or 11, characterized in that a radiation source (45) is provided for irradiating the marking (33) of the wear indicator (31) of the separation cone (9).
13. Verfahren zum Betrieb eines Hydrozyklons (1 ) mit einem Abscheidekonus (9) zur Reinigung einer Fasersuspension, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheidekonus (9) mit einer Verschleißanzeige (31 ) versehen ist und die Wandstärke (37) des Abscheidekonus (9) während des Betriebes erfasst wird, wobei durch die erfassten Werte der Wandstärke (37) bei Unterschreitung eines vorbestimmten Wertes an mindestens einer Stelle ein den Verschleiß erkannt wird und wobei die erfassten Werte der Wandstärke vorzugsweise einer Steuerung (41 ) zugeführt werden und durch die Steuerung bei einer Unterschreitung automatisiert ein den Verschleiß anzeigendes Signal erzeugt . 13. A method for operating a hydrocyclone (1) with a separation cone (9) for cleaning a fiber suspension, characterized in that the separation cone (9) is provided with a wear indicator (31) and the wall thickness (37) of the separation cone (9) during of operation, whereby the recorded values of the wall thickness (37) detect wear at at least one point when the value falls below a predetermined value, and the recorded values of the wall thickness are preferably fed to a controller (41) and by the controller at a If the limit falls below the threshold, a signal indicating wear is automatically generated.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Bilder vom Abscheidekonus (9) durch eine Bilderfassung (43) erfasst werden und einer Steuerung (41 ) zugeführt werden und in der Steuerung (41 ) eine minimale Wandstärke des Abscheidekonus (9) ermittelt wird. 14. The method according to claim 13, characterized in that images of the separation cone (9) are captured by an image capture device (43) and are fed to a control (41) and a minimum wall thickness of the separation cone (9) is determined in the control (41). .
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (37) des Abscheidekonus (9) in vorbestimmten Zeitabständen erfasst wird. 15. The method according to one of claims 13 or 14, characterized in that the wall thickness (37) of the separation cone (9) is recorded at predetermined time intervals.
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