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Hydrozyklon zur Naßaufbereitung von wichtedifferenziertem Material
Die Erfindung betrifft einen Hydrozyklon zur Naßaufbereitung von wichtedifferenziertem
Material mit einer bikonischen Trennkammer und tangentialem Trübezulauf.
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Es ist bereits eine Vorrichtung zur Naßaufbereitung bekannt, die ein
Trenngefäß enthält, welches ein Zuleitungsrohr zum Einleiten von Flüssigkeit, von
unten und einen überlauf für Flüssigkeit und Trenngut sowie eine weitere Zuleitung
zur Einleitung von Flüsigkeit in einer Höhe zwischen dem Boden des Gefäßes und.
dem überlauf enthält, ferner Vorrichtungen zur Aufgabe von Trenngut mit oder ohne
Flüssigkeit in einer Höhe oberhalb der zweitgenannten Zuleitung und schließlich
Vorrichtungen, die, wenn der Flüssigkeitsdruck der unten in das Gefäß eingeleiteten
Flüssigkeit einen vorbestimmten Wert überschreitet, bewirken, daß diese Flüssigkeit
bzw. ein Teil derselben umgeleitet und in Höhe der zweitgenannten Zuleitung in das
Gefäß eingespeist wird.
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Beim Betrieb der bekannten Vorrichtung mit Feinkohlentrübe hat sich
als nachteilig -herausgestellt, daß die Aufgabeleistung von der Austragleistung
der feinen Berge beeinflußt werden kann, und der Erfindung liegt daher die Schaffung
einer verbesserten Vorrichtung als Aufgabe zugrunde.
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Die Lösung geschieht nach der Erfindung durch einen Hydrozyklon entsprechend
der eingangs genannten Gattung, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Zyklon einen
unteren konischen und/oder zylindrischen Teil mit zusätzlichen tangentialen Wasserzuläufen
sowie einen weiteren, durch den Zyklonunterlauf gerichteten aufsteigenden Wasserzulauf
aufweist und je eine Regelvorrichtung für den aufsteigenden Wasserstrom bezüglich
Wassermenge und Wasserdruck vorgesehen ist. Mit dieser Ausbildungsweise ist die
Wirkung verbunden, daß im Zyklonunterlauf eine verstärkte Kraft zum Ausscheiden
der Berge vorherrscht, wodurch sich der Vorteil ergibt, daß die Leistung der Anlage
gesteigert werden kann.
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Weitere erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes, welches in der
Zeichnung schematisch dargestellt ist. Es zeigt F i g. 1 den Hydrozyklon in seiner
Gesamtanordnung, F i g. 1 A einen Querschnitt durch den Hydrozyklon nach der Linie
A-A in F i g. 1, F i g. 2 einen senkrechten Längsmittenschnitt durch ein Hydrozyklongefäß
von abgewandelter Ausbildungsweise. Wie aus F i g. 1 und 1 A ersichtlich, tritt
das aufzubereitende Gut tangential durch einen Stutzen 1
in den Hydrozyklon
ein und wird dann in einer spiralenförmigen Bahn längs einer zylindrisch-konischen
Wand 3, 3 A, 4 des Zyklongehäuses nach unten geführt. Ein bevorzugter Winkel zwischen
den geneigten Wänden des konischen Abschnittes 3 A des Gehäuses ist etwa 90°. Der
konische Abschnitt 4 hat verhältnismäßig steile Wände und reicht bis zum
unteren Teil des Gehäuses. An seinem unteren Ende weist der Abschnitt
4 einen vorzugsweise mindestens dreimal so großen Durchmesser auf wie der
Zyklon-Unterlauf 5, durch den hindurch die Berge aus dem Zyklon austreten. Die Verbindung
zwischen dem konischen Abschnitt 4 und dem Unterlauf 5 wird durch ein Rohr 6 hergestellt,
das zylindrisch oder nach unten konisch zulaufend sein kann. Der konische Abschnitt
4 und das Rohr 6 bilden gemeinsam den unteren Teil des Zyklons und weisen eine axiale
Länge auf, die nicht kleiner ist als der Durchmesser im Bereich des Anschlusses
an den konischen Abschnitt 3 A.
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Der Unterlauf 5 ist mit einer Kammer 7 verbunden, in die ein Rohr
8 mündet. Durch dieses Rohr 8 wird Wasser in regelbarer Menge aus einem Behälter
10 mit konstantem Flüssigkeitsspiegel und mit einer Öffnung 9 zugeleitet,
wobei sich der Druck dieses Wassers durch senkrechtes Verschieben eines überlaufs
11 regulieren läßt. Das vom überlauf 11 kommende Wasser fließt in
einen Waschwasserbehälter 53. Eine Lochplatte 12 im Behälter 10 dient zur Dämpfung
von Wasserbewegungen im Behälter oberhalb
der Öffnung 9. Das aus
dieser austretende Wasser fließt durch ein Auslaßrohr 13 in das Rohr 8, an welches
ein aufsteigendes Rohr 14 angeschlossen ist, in dem ein weiteres Rohr 15
teleskopartig geführt wird. Die Abdichtung zwischen den beiden konzentrisch angeordneten
Rohren 14 und 15 erfolgt durch eine Dichtung 16. Die Teleskoprohre
14 und 15 sind gegeneinander längsverschieblich, und das Rohr 15 endet
oben als Überlauf 18 in einer Kammer 17, von der aus ein Rohr 19 nach
unten geführt ist.
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Die Verbindungen zur Rohrleitung 8 gewährleisten, daß die zugeführte
Waschwassermenge gesteuert wird durch die Öffnung 9 und die Verstellung des Überlaufes
11 und daß der Spiegel des Waschwassers im Unterlauf 5 einen steuerbaren
Höchstwert hat, der durch Verschieben des Rohres 15 in der Dichtung 16 festgesetzt
wird.
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Während des Betriebes wird das Wasser dem Rohr 6 des Zyklons von einer
besonderen Zuführung her durch eine Rohrleitung 51 zugeführt, die so angeordnet
ist, daß das Wasser in das Rohr 6 tangential eintritt. Vorzugsweise wird das Wasser
durch die Rohrleitung 51 in geringer Menge, jedoch mit einem verhältnismäßig
hohen Druck zugeführt.
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Eine Pumpe 31 fördert Wasser und zurückgehaltenes Gut durch
eine Rohrleitung 32 zu einem Zyklon 46, der die Feststoffe in einer verhältnismäßig
konzentrierten Trübe durch den Unterlauf und das Wasser nach oben durch eine Leitung
50 zu dem Behälter 10 mit konstantem Spiegel fließen läßt. Der Überlauf vom
Behälter 10 durch den Überlauf 11
strömt durch eine Rohrleitung
52 zu dem Waschwasserbehälter 53, der ebenfalls Wasser durch die Rohrleitung
19 aus der überlaufkammer 17 empfängt. Eine Pumpe 55 saugt Wasser durch eine
Leitung 54 aus dem Behälter 53 und speist es durch ein Rohr 56 in
einen Zyklon 57 ein. Dieser läßt zurückgehaltene Feststoffe und Wasser durch den
Unterlauf abfließen und das Wasser aus dem oberen Teil durch ein Rohr
58 zum Behälter 10 laufen.
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In F i g. 2 ist schematisch eine Schnittansicht eines Teils eines
etwas anders ausgebildeten Trenngefäßes dargestellt, wobei entsprechende Teile die
gleichen Bezugszeichen tragen wie in F i g. 1. Der Strom von Feststoff und Flüssigkeit
tritt tangential ein und strömt zwischen der Außenwand 3 und einer zylindrischen
Innenwand 59 und anschließend zwischen dem konischen Abschnitt
3 A und einer konischen Innenwand 60 nach unten. Eine innere Kammer
35
wird durch eine zylindrische Wand 61 und einen ringförmigen Kragen 37 gebildet,
und dadurch ergibt sich ein vollkommen geschlossener Raum zwischen den Wänden 59,
60, 61 und einem flanschartigen Ring 62. Der Auslaßteil 4 des Behälters ist unterhalb
der Abschnitte 3 und 3 A angeordnet.
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Die Menge von Waschwasser, die dem senkrechten Rohr 13 aufgegeben
wird, welches mit der Rohrleitung 8 verbunden ist, wird durch Wahl einer
geeigneten Größe der Öffnung 9 und Verstellung des einstellbaren Überlaufs 11 reguliert,
so daß die Wassermenge dazu ausreicht, den Bedarf der Pumpe 31 zu erfüllen und zusätzlich
durch Aufwärtsströmen im Unterlauf 5 auszureichen, um einen abwärts gerichteten
Strom von Rückhalt durch den Unterlauf 5
im wesentlichen zu verhindern.
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Kohle und Berge, die gemeinsam mit dem Waschwasser durch die Zuleitung
1 in den Zyklon eingeführt werden, werden so getrennt, daß die Berge sich unterhalb
der Kohle absondern. Die Berge bilden dabei - insbesondere, wenn es sich um Feinkorn
handelt - eine verhältnismäßig dichte Trübe im Abschnitt 4 und im Rohr
6. Abgesehen vielleicht von verhältnismäßig grobem Gut, können die Berge
nur dann durch den Unterlauf 5 absinken, wenn der Flüssigkeitsdruck der Trübe ausreicht,
den Druck des Stromes im Rohr 8 ganz oder im wesentlichen zu neutralisieren.
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Die Bergeaustragmenge durch den Unterlauf 5 ist abhängig von mehreren
Faktoren, und zwar von der Querschnittsfläche des Unterlaufes 5, dem Flüssigkeitsdruck
im Zyklon und den Druckverhältnissen im Rohr B. Die Querschnittsfläche des Unterlaufes
5 wird vorzugsweise höchstens so groß bemessen, daß ein zum Zurückhalten der Feinberge
ausreichender Aufwärtsstrom durch den Unterlauf 5 im Rohr 6 gewisse setzvorgangsähnliche
Schaukelbewegungen entstehen läßt. Um diesen bevorzugten Zustand zu erhalten, muß
die Querschnittsfläche des Unterlaufes 5 wesentlich kleiner sein als jene des Rohrs
6; sie soll vorzugsweise höchstens ein Neuntel der Querschnittsfläche des Rohrs
6 betragen. Dies setzt jedoch der Vergrößerung der Querschnittsfläche des Unterlaufes
5 und damit der Erhöhung des Bergeaustrags durch diesen eine bestimmte Grenze. Eine
Erhöhung des Flüssigkeitsdrucks im Zyklon läßt sich nun dadurch erreichen, daß die
Schichthöhe der Feinbergesuspension im unteren Teil des Zyklons vergrößert wird.
Vom Gesichtspunkt einer wirksamen Kohlenwäsche aus gesehen, darf diese Schichthöhe
jedoch nur so weit vergrößert werden, als gewährleistet ist, daß keine Berge aus
dieser Schicht vom aufwärts gerichteten Kohlestrom erfaßt und oben aus dem Zyklon
herausgeführt werden. Ein Merkmal der Erfindung besteht deshalb darin, daß der zur
Aufnahme, der Feinbergesuspension vorgesehene Abschnitt es Zyklons im Verhältnis
zu seinem Durchmesser lang ist, so daß zum Austragen der Berge durch den Unterlauf
5 mit einem verhältnismäßig hohen Flüssigkeitsdruck gearbeitet werden kann und die
Gefahr verringert ist, daß durch die Höhe der Bergeschicht im Zyklon auch Teile
aus den oberen Lagen der Feinbergesuspension zusammen mit reiner Kohle ausgetragen
werden-Bei einer nicht dargestellten abgewandelten Ausführungsform ist das Rohr
8 nicht an eine mit Pegelsteuerung versehene Überlaufkammer, sondern mit den Teilen
14, 15,18 und 19 an zwei derartige Kammern angeschlossen, von denen die eine
Vorrichtungen enthält, mit denen die umzuleitende Wassermenge wesentlich reduziert
oder ganz abgesperrt werden kann. Diese zum Absperren oder Drosseln des umgeleiteten
Wasserstroms dienenden Vorrichtungen können von Hand oder automatisch betätigt werden.
Die den Wasserdruck im Rohr 8 steuernden Teile 14 bis 19 sind so eingestellt, daß
die Überläufe 18 in verschiedener Höhe liegen, wobei die tiefere Einstellung für
die Drucksteuerung mit einer Vorrichtung zum Absperren oder Drosseln des vom Rohr
8 kommenden Umleitungswassers bestimmt ist. Es wurde gefunden, daß eine Erhöhung
des Drucks im Rohr 8 dann zweckmäßig ist, wenn die Bergeaufgabe in den Zyklon in
kleinen Mengen erfolgt, wenn mit der Wäsche begonnen wird oder wenn die Zuführung
von Rohkohle eingestellt wird. Wenn für eine der Umleitungskammern eine Steuerung
von Hand vorgesehen ist, so kann das Bedienungspersonal
diese nach
freier Wahl verwenden. Wenn mit automatischem Betrieb gearbeitet wird, wird die
Absperr- oder Drosselvorrichtung für die Umleitung von einer nicht dargestellten
pegelbetätigten Vorrichtung bekannter Bauart gesteuert, die auf Veränderungen des
Pegelstandes in einer Kammer anspricht, die mit einem Anschluß in Verbindung steht.
Die Anordnung ist so eingerichtet, daß die Umleitung sich öffnet, wenn der Flüssigkeitsspiegel
in der Kammer eine vorbestimmte Höhe erreicht oder überschreitet, und daß sich dabei
der Druck im Rohr 8 verringert und gleichzeitig der Bergeaustrag durch den Unterlauf
5 entsprechend verstärkt.
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Das Öffnen der Umleitung der pegelbetätigten Überlaufkammer 17, die
auf den niedrigeren Stand eingestellt ist, bewirkt nicht unmittelbar einen Abfall
des im Rohr 8 herrschenden Drucks auf den Druck der bis zum überlauf reichenden
Wassersäule, da die Flüssigkeit eine bestimmte Zeit zum Durchlauf durch die Kammer
und durch die Rohre 14 und 15 benötigt, wodurch eine gewisse Verzögerung
bewirkt wird. Nur wenn der im Zyklon herrschende Flüssigkeitsdruck - wie er sich
im Pegel der Kammer widerspiegelt - über eine Mindestzeit hinaus die vorbestimmte
Höhe erreicht oder überschreitet, wird der Druck im Rohr 8 auf jenen Wert vermindert,
der sich aus der entsprechenden überlaufstellung im niedrigeren der beiden überlaufbehälter
17 ergibt. Diese Verzögerung bewirkt, daß sich der im Rohr 8 herrschende Druck in
einem Bereich verändert, der dem Unterschied in der Einstellung der beiden Überläufe
18 in den beiden Kammern 17 entspricht. Jenen Zustand ausgenommen, bei dem die Bergezuführung
in den Zyklon größer ist als der maximale Austrag durch den Unterlauf 5, der dann
gegeben ist, wenn der im Rohr 8 herschende Druck jenem der Wassersäule bis zum niedrigsten
der beiden Überläufe 1.8 entspricht, wird somit erreicht, daß der Flüssigkeitsdruck
im Zyklon im wesentlichen konstant bleibt. Die Bergeaustragmenge paßt sich dadurch
der Bergeaufgabemenge an, daß der Druck im Rohr 8 in jenem Bereich variiert, der
sich aus dem Unterschied der Wassersäulen bis zu den beiden Überläufen 18 ergibt.
Um die Ansprechzeit bei der automatischen Regelung des Drucks im Rohr 8 verändern
zu können, was durch eine Regulierung der Druckveränderung beim Öffnen der Umleitung
des niedrigeren Behälters 17 erreicht wird, sind vorzugsweise Vorrichtungen eingebaut,
mit denen sich die Durchlaufmenge der durch den Behälter umgeleiteten Flüssigkeit
regeln läßt. Zu diesen Vorrichtungen gehört eine Blendenscheibe, ein Regelventil
oder eine sonstige Einrichtung für die Durchlaufbeschränkung in einem der beiden
Rohre 14 oder 15. Wahlweise ist die Möglichkeit gegeben, einen Behälter
in ähnlicher Weise wie den Behälter 33 an das Rohr anzuschließen, so daß das größere
Flüssigkeitsvolumen die Ansprechzeit verlängert. Wahlweise können auch Vorkehrungen
getroffen werden, um die Ansprechzeit der Vorrichtungen zu verändern, die den Durchfluß
durch das Umleitungsventil jenes pegelbetätigten Überlaufbehälters 17 steuern, der
in der niedrigeren Lage angeordnet ist.
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Ferner ist die Möglichkeit gegeben, den Druck im Rohr 8 nach Maßgabe
des Flüssigkeitsdrucks im Zyklon mit anderen als den beschriebenen Vorrichtungen
zu verändern. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß eine Relaisvorrichtung
eingebaut wird, die bei Veränderungen des Flüssigkeitsdruckes im Zyklon eine pegelbetätigte
Einzelkammer 17 anhebt oder senkt oder einen überlauf 18 hebt oder senkt,
der in einem feststehenden pegelbetätigten Behälter angeordnet ist.