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Die Erfindung betrifft eine Hydrozyklonanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Hydrozyklone sind aus dem Stand der Technik in verschiedensten Ausführungsformen bekannt. Sie dienen insbesondere zur Isolierung von Stärke durch ein Zentrifugieren einer Suspension aus Stärke und anderen Kartoffelkomponenten in Wasser. Die Suspension wird tangential in einen konischen Innenraum eines Behältnisses geleitet, in welchem sie rotiert, wobei sich durch die dabei auftretende Zentrifugalwirkung die zugeleitete Suspension in eine leichtere und eine schwerere Phase trennt, die getrennt abgeleitet werden. Vorrichtungen der gattungsgemäßen und erfinderischen Art können aber auch für andre Aufgaben, so für andere Stärkeverarbeitungen oder zur Klassierung von Mineralien genutzt werden.
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Eine gattungsgemäße Hydrozyklonanordnung, die insbesondere für Verarbeitung von Stärke geeignet ist, offenbart die
EP 0070816 B1 . Nach dieser gattungsgemäßen Schrift wird jeweils eine Mehrzahl von Einzelzyklonen aus Einzelröhrchen, die in einen Block eingesetzt werden, zu einer Art Modul zusammengestellt, die durch eine vielteilige Halterung mit einer Hydraulikanordnung mit relativ massiven Abdeckplatten zu einer übergeordneten Hydrozyklonanordnung zusammengefasst werden, um die hohen Drücke aufzunehmen, unter welchen die zu verarbeitende Suspension zum Erzielen einer genügend großen Zentrifugalwirkung zugeleitet werden muß.
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Die gattungsgemäße Hydrozyklonanordnung weist damit einen relativ aufwendigen und komplizierten Aufbau auf, der sich in hohe Herstellkosten niederschlägt. Die gattungsgemäße Hydrozyklonanordnung ist zudem auch nur relativ kompliziert zu reinigen, denn sie besteht aus vielen Teilen, an welchen sich Verunreinigungen anlagern können. Zudem ist die Montage und Demontage der Hydrozyklonanordnung relativ schwierig und zeitaufwendig.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, diese Probleme zu mindern bzw. zu lösen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
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Eine Anlage aus Hydrozyklonmodulen erfindungsgemäßer Art kann besonders schnell und gründlich gereinigt werden. Insbesondere werden die Einzelröhrchen, die nach dem Stand der Technik in einen Block gesetzt werden, eingespart, da die Trennräume der Einzel-Hydrozyklone direkt in einem oder mehreren Basisblöcken ausgebildet sind.
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Der Begriff des Basisblockes umfasst dabei einerseits massive Blöcke, in welchen die Trennräume sowie ggf. Zu- und Abläufe ausgebildet wurden, beispielsweise durch Bohren, Fräsen oder Erodieren, aber auch Basisblöcke bzw. Basiseinheiten, in den ein oder vorzugsweise mehrere Trennräume mittels eines Gießvorganges ausgebildet worden sind. Damit wird die Teilevielfalt verringert. Die daraus resultierende verbesserte Reinigungswirkung verringert die Gefahr einer Kontamination. Die einzelnen Hydrozyklonmodule sind zudem leicht austauschbar. Derart sind besonders – aber nicht nur – Stärkesuspensionen gut verarbeitbar. Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Vielzahl, d. h. vier oder mehr, beispielsweise zehn, der Trennräume direkt in jeweils einem der Basisblöcke ausgebildet sind, da derart die Teilevielfalt besonders deutlich verringert und die Reinigungswirkung optimiert wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Anlage aus mehreren Hydrozyklonanordnungen;
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2 eine perspektivische Ansicht eines im Vergleich zu 1 vergrößert dargestellten Abschnittes einer Hydrozyklonanordnung;
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3a eine Seitenansicht einer Anlage aus mehreren Hydrozyklonanordnungen;
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3b eine Frontansicht der Anlage aus 3 und eine Draufsicht auf ein Hydrozyklonmodul;
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4a, b eine Seitenansicht einer Anlage aus mehreren Hydrozyklonanordnungen und eine Draufsicht auf diese Anlage;
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5a–d verschiedene Ansichten und Schnittansichten durch einen Hydrozyklon-Basisblock eines Hydrozyklons;
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5e eine Schnittansicht eines Überlaufkopfes eines Hydrozyklons;
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6 eine Schnittansicht durch ein Hydrozyklonmodul;
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7 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführung eines Basisblocks eines Hydrozyklonmoduls;
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8 eine perspektivische Ansicht eines Teilbereiches der Anordnung aus 7.
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1 zeigt eine Ansicht einer Anlage aus mehreren Hydrozyklonanordnungen erfindungsgemäßer Art, wobei jede der Hydrozyklonanordnungen wenigstens eines oder mehrere, vorzugsweise eine Vielzahl von Hydrozyklonmodulen 1 aufweist, von denen eines in 6 dargestellt ist.
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Jedes Hydrozyklonmodul 1 bildet danach wiederum eine vormontierbare bzw. vormontierte Einheit aus wenigstens zwei oder mehr Hydrozyklonen 2.
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Die Hydrozyklone 2 weisen jeweils einen Basisblock 3 auf und einen auf den Hydrozyklon-Basisblock 3 aufgesetzten Kopf 4.
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Der Basisblock 3 – siehe 5 – ist vorzugsweise als Metallblock oder als Block aus anderem Material wie Keramik oder Kunststoff ausgebildet, in welchem wiederum die Kontur wenigstens eines (direkt, d. h. ohne ein zusätzlich in den Block eingesetztes Röhrchen) Hydrozyklon-Trennraumes 5 oder mehrerer Hydrozyklon-Trennräume 5 ausgebildet ist, beispielsweise dadurch, dass in dem Basisblock als Ausgangswerkstück ein Trennraum 5 ausgearbeitet wird, was z. B. mittels Laser oder Erodierverfahren oder dgl. erfolgen kann, wenn der Block aus Metall besteht. Alternativ kann der Basisblock auch gegossen werden, wobei beim Gießvorgang direkt die Trennräume mit im Basisblock gegossen werden (siehe 7 und 8). Der „Block” muß dabei nicht quaderförmig sein sondern kann auch eine materialsparendere Formgebung aufweisen (siehe wiederum 7 und 8).
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Jeder der Trennräume 5 ist konisch ausgebildet und weist an seinem Ende größeren Durchmessers einen tangentialen Zulauf 19 (5a) auf. Der Trennraum 5 ist an seinen gegenüberliegenden Enden offen ausgebildet, d. h., er durchsetzt vollständig den Basisblock 2 (5, 6).
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Der Basisblock 3 liegt mit seinem einen Ende an einem Unterlaufrohr 6 an, welches hier einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
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Das Unterlaufrohr 6 weist eine Bohrung 7 auf, welche mit dem Ende geringeren Durchmessers des Trennraums 5 fluchtet. Der Basisblock 3 und das Unterlaufrohr 6 greifen formschlüssig ineinander, was dadurch realisiert wird, dass ein Ansatz 9 in einem Bohrungsabschnitt 10 größeren Durchmessers in der Rohrwandung des Unterlaufrohres 6 eingreift, wobei der Bohrungsabschnitt 10 an einem Bund in die Durchgangsbohrung 7 übergeht.
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Der Kopf 4 ist ebenfalls von einer Bohrung 8 durchsetzt, die eine konische Form hat.
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Der Kopf 4 und der Basisblock 3 greifen ebenfalls formschlüssig ineinander, was hier dadurch realisiert wird, dass ein Ansatz 11 in einen Bohrungsabschnitt 12 im Basisblock 3 eingreift, der mit dem Trennraum 5 fluchtet bzw. diesen an der Seite mit dem größeren Durchmesser begrenzt.
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Im montierten Zustand fluchtet die Bohrung 8 mit dem Trennraum. Derart wird ein Ablauf bzw. es wird eines Absaugeinrichtung an dieser Seite des Trennraumes 5 realisiert, da die Bohrung 8 einen kleineren Durchmesser aufweist als der Trennraum 5 an seinem Ende größeren Durchmessers.
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Der Kopf 4 liegt ferner an seiner vom Basisblock 3 abgewandten Seite an einem Oberlaufrohr 13 an. Der Kopf 4 und das Oberlaufrohr 13 greifen formschlüssig ineinander, was hier dadurch realisiert wird, dass ein Ansatz 14 in einen Bohrungsabschnitt 15 einer Bohrung 16 des Oberlaufrohrs 13 eingreift. Das Oberlaufrohr 13 hat vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt.
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Der Basisblock 3 weist einen seitlichen Ansatz 36 auf, mit welchem er an einem Zulaufrohr 17 mit hier rechteckiger Formgebung anliegt. Der Ansatz 36 und das Zulaufrohr 17 greifen ebenfalls formschlüssig ineinander. Das Zulaufrohr 17 weist ferner eine Bohrung 18 in seiner Seitenwand auf, welche in den tangentialen Zulauf 19 in den Trennraum 5 mündet.
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Die Anordnung ist spiegelsymmetrisch, d. h. das Zulaufrohr 17 weist an seinen beiden gegenüberliegenden Seiten jeweils in spiegelsymmetrischer Anordnung einen der Hydrozyklone mit dem Basisblock 3 und dem Kopf 4 auf, wobei diese Elemente an dem Unterlaufrohr 6 und dem Oberlaufrohr 13 anliegen.
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Zwischen den aneinander liegenden Elementen Basisblock 3, Kopf 4, Unterlaufrohr 6, Oberlaufrohr 13 und/oder dem Zulaufrohr 17 können jeweils Dichtungen 39 – Dichtringe – im Bereich der aneinander liegenden Flächen angeordnet oder ausgebildet sein, um die Dichtigkeit zu optimieren.
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In axialer Richtung des Zulaufrohres 17 bzw. der beiden Unterlaufrohre 6 und der beiden Oberlaufrohre 13 sind mehrere – im dargestellten Beispiel zehn – der Doppel-Hydrozyklonanordnungen angeordnet. Es können dabei mehrere der Trennräume in einen einzigen Basisblock 3 und einen einzigen Kopf 4 eingearbeitet werden oder es werden jeweils Einzel-Basisblöcke und Einzel-Basisköpfe gefertigt.
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Die Einzelteile der Mehrzahl aus Doppel-Hydrozyklonen werden jeweils mittels einer Spanneinrichtung bzw. Klammereinrichtung 20 mit einer entsprechend großen Anpresskraft zusammen gespannt.
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Die Klammereinrichtung 20 weist dazu hier beispielhaft einen ersten Träger 21 auf und einen zweiten Träger 22, die jeweils an den von den Hydrozyklonen abgewandten Außenwandungen der beiden Oberlaufrohre 13 und der beiden Unterlaufrohre 6 anliegen.
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Die beiden Träger 21, 22 erstrecken sich seitlich über die Doppel-Hydrozyklone hinaus. Sie sind im Bereich von Bohrungen von Schraubbolzen 23, 24 durchsetzt, auf welche Mutter 25, 26 aufgeschraubt sind.
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Mittels der Mutter 25, 26 können die Träger 21, 22 aufeinander zu bewegt werden, so dass die Elemente Oberlaufrohr 6, Kopf 4, Basisblock 3 und Unterlaufrohr 13 zusammengepresst werden (X Richtung).
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Eine derartige Spanneinrichtung ist konstruktiv einfach aufgebaut und dennoch besonders funktionssicher. Sie erlaubt zudem eine schnelle Montage und Demontage. In der hierzu senkrechten Richtung werden mit zwei weiteren Trägern 27, 28 und wenigstens einem weiteren Schraubbolzen 29 und zwei Mutter 30, 31 die beiden Basisblöcke 3 gegen das, mittige Zulaufrohr 17 gepresst.
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Derart wird eine weitere Spanneinrichtung gebildet. Es ist auch denkbar, weitere Spanneinrichtungen an den Hydrozyklonmodulen vorzusehen.
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Mit den zwei Spanneinrichtungen werden die Elemente der Doppel-Hydrozyklone in zwei zueinander senkrechten Richtungen X und X zusammengepresst, um eine genügende Druckdichtigkeit der Anordnung zu realisieren.
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Die Basisblöcke 3 können Ansätze, Ausnehmungen, Stege oder dgl. aufweisen, an welchen sich die Träger abstützen.
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Eine Vielzahl der Doppel-Hydrozyklonmodule wird – beispielsweise an übergeordneten Trägern 32 – zusammengefasst, um die Hydrozyklonanordnung auszubilden (1).
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Dabei münden die Unterlaufrohre 6 und die Oberlaufrohre 14 jeweils in übergeordneten Ablaufleitungen 33, 37 zur Ableitung der voneinander getrennten Phase und die Zulaufrohre münden in ein übergeordnetes Zulaufrohr 34, in welches eine Pumpe 35 geschaltet ist, um das Schleudergut mit einem genügend hohen Druck in den Hydrozyklon leiten zu können.
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Im Betrieb wird das zu verarbeitende fließfähige Produkt mit der Pumpe 35 durch die sich verzweigende Zuleitung 34 in das wenigstens eine bzw. die Zulaufrohr(e) 17 geleitet, aus dem/denen es jeweils durch die Bohrungen 18 in den tangentialen Zulauf 19 und in die Trennräume 5 der Einzel-Hydrozyklone eintritt, in die Flüssigkeit umläuft und sich aufgrund der Zentrifugalwirkung in zwei Phasen aufteilt, die durch die Oberleitung und die Unterleitung abgeleitet werden.
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Der besondere Vorteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, dass die einzelnen Hydrozyklonmodule 1 und insbesondere auch die einzelnen Hydrozyklone nur aus sehr wenigen Teilen bestehen, nämlich dem Basisblock 3, dem Kopf 4 und ggf. Dichtungen. Den Hydrozyklonmodulen 1 sind dann wiederum das Zulaufrohr 17 sowie die beiden Unterlaufrohre 6 und die beiden Oberlaufrohre 13 zugeordnet.
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Da die Anordnung nur aus wenigen Teilen besteht, kann sie besonders gut und gründlich gereinigt werden, denn durch die wenigen Teile – insbesondere durch einen Verzicht auf Röhrchen und dgl. – werden schwer zu reinigende Winkel und dgl. weitestgehend vermieden.
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7 und 8 zeigen eine weitere Variante eines Basisblocks eines Hydrozyklonmoduls.
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Dieser Basisblock ist nicht als massiver Block ausgebildet, in welchem die Trennräume der Hydrozyklone ausgebildet sind, sondern als Gussteil 50. Dieses Gussteil ist derart ausgestaltet, dass durch das gegossene Material mehrere konische Bereiche 40 ausgebildet werden, welche als die Trennräume 5 verwendet werden bzw. welche die Trennräume bilden. Die Trennräume 5 liegen in einer fluchtenden Reihe und sind über zwischen den Trennräumen liegende stegartige Zwischenwände 41 miteinander verbunden. Zur Versteifung der Konstruktion können stegartige, wandartige Rippen 42, 43 an den Außenmänteln der konischen Bereiche 40 und/oder an den Zwischenwänden 41 ausgebildet sein, welche sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Moduls erstrecken. Hier sind beispielhaft drei der Rippen 42, 43 im mittleren axialen Bereich der Trennräume an deren Außenmantel angegossen.
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Es sind ferner eine Basiswand 44 und eine Oberwand 45 am Gussteil 50 ausgebildet, die zur Anlage an das Unterlaufrohr 6 und das Oberlaufrohr 13 dienen, wobei die Basiswand eine oder mehrere Ringnuten 46 aufweisen, um jeweils die Anlagebereiche zu den Rohren 6 mit einer darin eingelegten (hier nicht dargestellten) abzudichten.
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Zum Zulaufrohr 17 hin ist auch direkt ein rohrartiger Ansatzbereich als Zulauf 47 an die Trennräume angegossen bzw. an diesen ausgebildet, welcher den tangentialen Zulauf in den jeweiligen Trennraum bildet. Der rohrartige Ansatzbereich 47 kann auch als Doppelrohr mit zwei konzentrischen Wandungen 47a, b ausgebildet sein, die vorzugsweise eine leicht unterschiedliche axiale Länge aufweisen und die dazu dienen, die Verbindung zum Zulaufrohr 17 zu bilden. Da das Innenrohr 47b des Doppelrohres axial etwas über das Außenrohr 47a vorsteht, wird in diesem Bereich eine besonders dichte Anlage zum Zulaufrohr 17 realisierbar.
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Es werden zwei der Gussteile 50 benötigt, um in einer Anordnung nach Art der 6 die dortigen Basisblöcke 30 zu ersetzen bzw. als die Basisblöcke zu fungieren.
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Es ist dabei auch denkbar, den Kopf 4 als ein entsprechendes, korrespondierendes Gussteil auszubilden (hier nicht dargestellt). Das Gussteil 50 kann als der Basisblock besonders materialsparend hergestellt werden. Zudem ist das Gussteil 50 als einstückiges Teil ebenfalls besonders leicht montierbar und demontierbar und kann auch auf einfache Weise gut gereinigt werden.
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Die Gussteile 50 weisen entsprechende Funktionskonturen wie Zapfen oder Ausnehmungen auf, um im Übergangs- und Anlagebereich zum Unterlaufrohr 6, zum Oberlaufrohr 13 und zum Zuleitungsrohr 17 die Basisblöcke der 6, die aus einem massiven Vollmaterialblock gefertigt wurden, zu ersetzen. Mit den Zapfen 49 wird der Eingriff in die entsprechenden Rohr 6, 17 gewährleistet, mit der Ausnehmung 50 eine Öffnung für die Köpfe, die dazu dienen, im Trennraum 5 eine obere radiale Wand auszubilden, damit sich im Trennraum 5 in der rotierenden Suspension eine Trennzone ausbilden kann und um eine leichtere Phase aus dem Zentrum ins Oberrohr 13 abzuleiten.
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Es wird wenigstens ein Trennraum 5, vorzugsweise werden aber mehrere Trennräume 5, in jeweils einem vorzugsweise gegossenen Basisblock bzw. hier einer Basiseinheit ausgebildet. Nach 7 sind zehn der Trennräume 5 je Basisblock vorgesehen, die zu zwei Gruppen zu je fünf Trennräumen zusammengefasst sind. Zwischen diesen zweimal fünf Trennräumen sind Wanddurchbrüche 48 vorgesehen, welche es erleichtern, eine Klammervorrichtung bzw. Spannvorrichtung aus Mutter und Trägern oder dgl. an einer Einheit nach Art der 6 mit Basiseinheiten(-blöcken) nach Art der 7 oder 8 anzubringen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydrozyklonmodul
- 2
- Hydrozyklone
- 3
- Basisblock
- 4
- Kopf
- 5
- Trennraum
- 6
- Unterlaufrohr
- 7
- Bohrung
- 8
- Bohrung
- 9
- Ansatz
- 10
- Bohrungsabschnitt
- 11
- Ansatz
- 12
- Bohrungsabschnitt
- 13
- Oberlaufrohr
- 14
- Ansatz
- 15
- Bohrungsabschnitt
- 16
- Bohrung
- 17
- Zulaufrohr
- 18
- Bohrung
- 19
- Zulauf
- 20
- Klammereinrichtung
- 21
- Träger
- 22
- Träger
- 23, 24
- Schraubbolzen
- 25, 26
- Mutter
- 27, 28
- Träger
- 29
- Schraubbolzen
- 30, 31
- Mutter
- 32
- Träger
- 33
- Ablaufleitungen
- 34
- Zulaufrohr
- 35
- Pumpe
- 36
- Ansatz
- 37
- Ablaufleitung
- 39
- Dichtungen
- 40
- konischer Bereich
- 41
- Zwischenwände
- 42, 43
- Rippen
- 44
- Basiswand
- 45
- Oberwand
- 46
- Ringnuten
- 47
- Zulauf-Ansatzbereich
- 48
- Wanddurchbrüche
- 50
- Gussteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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