DE19521741C2 - Durchlaufabscheider mit zwei Stufen zum Abtrennen von Feststoffteilchen aus einer strömenden Flüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchlaufabscheider mit zwei Stufen zum Abtrennen von Feststoffteilchen aus ein er strömenden Flüssigkeit mittels eines Zentrifugal- Abscheiders als Hauptabscheider A und eines nachgeschalteten Filters als Fein­ abscheider B, sowie ein Verfahren zum Abtrennen von Feststoffteilchen aus ei­ ner strömenden Flüssigkeit, besonders aus einem Kreislauf von permanent ma­ gnetisch behandeltem Wasser mittels eines solchen Durchlaufabscheiders.

Aus der Druckschrift WO 91/12209 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Wasser in einem Kühlsystem bekannt, bei denen das zur Ver­ hinderung der Bildung von Verkrustungen magnetisch behandelte Wasser zur Abscheidung von Feststoffteilchen durch einen Zentrifugal-Abscheider zurück zur Kühlanlage strömt, während ein kleiner Teil des Wassers durch einen in ei­ nem geschlossenen Nebenkreis angeordneten Filter strömt und stromaufwärts von der Pumpe des Hauptkreislaufs in diesen zurückgeführt wird.

Bei dieser Anordnung ist nachteilig, daß im Hauptkreislauf stets nur ein Teil der Feststoffe abgeschieden wird und somit eine höhere Pumpenleistung erforderlich und Gefahr von Verschleiß und Verstopfung der Pumpe gegeben ist, welche durch die Einspeisung eines Teilstroms von durch den Filter weiter gereinigtem Wasser nicht völlig behoben werden kann.

Die DE 33 41 281 A1 zeigt einen Flüssigkeitsfilter, in dem zwei Arten von Filtern verwendet werden, nämlich einen Filter mit Filtereinsätzen und ein als Zyklon bezeichnetes Filter, bei dem die Abscheidung durch Zentrifugalkraft und/oder durch Massenträgheit erfolgt. Der vorgenannte Flüssigkeitsfilter muß ausgesprochen häufig durch Rückspulen des Feinfilters ge­ reinigt werden, um einem Verstopfen des Filters vorzubeugen. Weiterhin hat er einen komplizierten und teuren Aufbau.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Durch­ laufabscheider der eingangs angegebenen Art so weiterzubil­ den, daß in ihm Feststoffteilchen im wesentlichen vollständig aus einer im Kreislauf strömenden Flüssigkeit abge­ schieden werden, ohne daß die Pumpenleistung erhöht werden muß, wobei durch einfache und kompakte Bauweise in einem Aggregat ein kostengünstiger und sicherer Betrieb erreicht wird und das Aggregat auch der Saugseite der För­ derpumpe vorgeschaltet sein kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Durchlaufabscheider gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 14 zum Abscheiden von Feststoffen aus einer strömenden Flüssigkeit unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Durchlauf­ abscheiders. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen an­ gegeben.

Die Erfindung wird erläutert durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die sich auf die beigefügte Zeichnung bezieht.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Ansicht des erfindungsgemäßen Durchlaufabschei­ ders, von der offenen Seite des längs einer vertikalen Mittelebene aufge­ schnittenen Durchlaufabscheiders.

Fig. 2 zeigt schematisch den Durchlaufabscheider der Fig. 1 mit weggebrochener Vorderwand.

Wie gezeigt, besteht der Durchlaufabscheider aus dem Hauptabscheider A und dem darauf angeflanschten Feinabscheider B mit Rückspüleinrichtung.

Der Hauptabscheider A weist einen im ganzen zylindrischen senkrecht stehen­ den Außenkessel 1 mit einem horizontalen Flansch 13a auf, der an dem ent­ sprechenden Flansch 13b des darüber angeordneten Feinabscheiders B unter Zwischenschaltung einer Dichtung (nicht gezeigt) durch Schraubbolzen 13c dicht befestigt ist. Der untere Teil des Außenkessels 1 bildet einen kegelförmi­ gen Absetztrichter 2, der mit einem Ventil 3 für den Feststoffaustrag verbunden ist. Der Kessel ist vorzugsweise aus Edelstahl gefertigt. Im Außenkessel 1 ist in einem Abstand d von dessen Innenwand 4 ein im ganzen zylindrischer Innenkessel 5 gehalten, der oben durch eine Deckelwand 6 und unten durch eine Bodenwand 7 geschlossen ist und dessen Seitenwand 8 von Bohrungen und Schlitzen 9 durchsetzt ist. Im oberen Teil des Innenkessels 5 mündet vor­ zugsweise tangential ein horizontales Flüssigkeits-Zuleitungsrohr 10, das an der Wand des Außenkessels befestigt ist und diese durchsetzt und beispielsweise mit der Flüssigkeitsableitung einer Verdampfer- oder Kühlanlage verbunden ist, die mit magnetisch behandeltem Wasser im Kreislauf gespeist wird. Um einen einfachen Ausbau des Innenkessels 5 durch Herausheben nach Abheben des Feinabscheiders B zu ermöglichen, ist das Zuleitungsrohr 10 geteilt; seine aneinanderstoßenden Teile sind unter Zwischenschaltung einer Dichtung durch eine Schraubmuffe oder Flanschverbindung 10a zusammengehalten.

Der Hauptabscheider A weist ferner ein Flüssigkeits-Ableitungsrohr 11 auf, das vom unteren Bereich des Innenkessels 5 zum Einlaßrohr 12 des über dem Hauptabscheider angeordneten Feinabscheiders B führt, wobei das Rohr 11 oberhalb des Innenkessels 5 in einer Steckmuffe 11a endet, die als Sitz für das entsprechende rohrförmige Ende des Flüssigkeitseinlaßrohrs 12 dient, so daß der Feinabscheider B nach Lösen der die Flansche 13a, 13b verbindenden Schraubbolzen 13c als ganzes abgehoben werden kann.

Die Seitenwand 8 des Innenkessels 5 ist mit über ihre Fläche verteilten Bohrung­ en oder Schlitzen 9 versehen, und im Inneren des Innenkessels 5 sind Leitvor­ richtungen, beispielsweise Leitbleche 22 an der Innenwand des Innenkessels oder vorzugsweise an dem im Innenkessel koaxial angeordneten senkrechten Flüssigkeits-Ableitungsrohr 11 angebracht, die schneckenförmig verlaufen, so daß der im Innenkessel strömenden Flüssigkeit eine Kreiselbewegung aufge­ zwungen wird, welche dazu führt, daß Feststoffteilchen radial nach außen ge­ tragen werden und aus dem Innenkessel durch die in dessen Seitenwand 8 im ganzen Bereich dieser Seitenwand ausgebildete Bohrungen oder Schlitze 9 in den Außenkessel 1 austreten und sich in diesem im kegelförmigen Absetztrich­ ter 2 absetzen. Sie können dann vom Absetztrichter durch das periodisch ge­ öffnete Feststoff-Austrag-Ventil 3, das vorzugsweise ein Kugelventil ist, ausge­ tragen werden.

Das Flüssigkeits-Ableitungsrohr 11 mündet im Einlaßrohr 12 des im ganzen zy­ lindrischen Feinabscheiders B, der sich zum Hauptabscheider A hin trichterför­ mig erweitert und mit gleicher Achse über diesem angeordnet und durch einen horizontalen Flansch 13b mit dem Flansch 13a des Hauptabscheiders A verbunden ist. Im Abscheiderkessel 14 des Feinabscheiders B führt ein Leitblech 21, das sich vom Einlaßrohr 12 trichterförmig erweitert, zur Innenwand des Abscheiderkessels 14, der von hier stromabwärts einen geringeren Durchmesser als an seinem Flansch 13b hat und in diesem verjüngten zylindrischen Abschnitt von der Wand nach innen vorspringend Einbauten, nämlich kastenförmige Hohlkörper 33 aufweist, welche mit ihren stromaufwärts liegenden Seiten eine sich trichterförmig nach oben öffnende Querwand 34 und mit ihren stromabwärts liegenden Seiten einen sich trichterförmig nach unten öffnenden Zwischenboden 28 bilden, wobei die Querwand 34 im tiefsten Bereich des Trichters eine Filter-Zulauf-Öffnung 30a und der Zwischenboden 28 dieser gegenüber eine Filter-Zulauf-Öffnung 30b aufweisen, welche durch das Verbindungsrohr 30c verbunden sind, das von den senkrechten Wänden der kastenförmigen Hohlkörper 33 gebildet wird. Ferner ist im tiefsten Bereich des Zwischenbodens 28 eine Öffnung 29 als Mündung eines Rückspülableitungsrohrs 19 ausgebildet, das sich im unteren Bereich des Feinabscheiders B zu dessen Achse hin und weiter axial bis in den Hauptabscheider A erstreckt.

Stromabwärts vom Zwischenboden 28 erstreckt sich über den Querschnitt des Feinabscheiders B ein horizontal zwischen Flanschen 31a, 31b angeordnetes Filter oder Sieb 15. Im oberen Teil des Abscheiderkessels 14 mündet stromab­ wärts vom Filter 15 eine Rückspülzuleitung 17 mit einem zugehörigen Absperr- Ventil 18, das periodisch betätigbar ist, wodurch die gesamte Fläche des Filters 15 durch Rückspülung beaufschlagbar ist. Schließlich weist der Feinabscheider­ kessel 14 einen Flüssigkeitsauslaß 16 auf, der mit dem Einlaß einer die strö­ mende Flüssigkeit im Kreis fördernden Pumpe (nicht gezeigt) verbunden ist. Im Feinabscheiderkessel 14 führt das Rückspülableitungsrohr 19 vom Zwischen­ boden 28 nach außen zu einem Ablaßventil 20, das im gezeigten Ausführungs­ beispiel gleichzeitig das Feststoff-Austrag-Ventil 3 ist. Aus Gründen der kompak­ ten Bauweise und gegenseitigen Versteifung ist das Rückspülableitungsrohr 19 koaxial durch das Flüssigkeit-Ableitungs-Rohr 11 im Innenkessel 5 geführt und durchsetzt die Bodenwand 7 des Innenkessels sowie eine Wand des Absetz­ trichters 2. Aus Gründen der einfacheren Fertigung und Montage ist das Rück­ spül-Ableitungsrohr 19 mit mehreren Abschnitten ausgebildet, wobei der aus dem Feinabscheider B in den Hauptabscheider A reichende oberste Abschnitt im oberen Bereich des Innenkessels 5 in einer Steckmuffe 19a des folgenden im In­ neren des Innenkessels 5 koaxial verlaufenden und dessen Boden 7 durchset­ zenden Rohrabschnitts sitzt, dessen unteres Ende wiederum in einer Steckmuffe 19a des letzten Rohrabschnitts sitzt, der durch die Wand des Außenkessels 1 nach außen geführt ist.

Der Innenkessel 5 weist schließlich noch eine Deckelwand 6 mit Bohrungen 32 auf, durch die Luft- oder Gasblasen in den darüber befindlichen mit Wasser ge­ füllten Raum des Feinabscheiderkessels 14 gelangen können, der sich unterhalb der Leitbleche 21 befindet. Auf der Deckelwand 6 des Innenkessels 5 ist ferner eine im ganzen kegelstumpfförmige, nach außen bis zum Innenrand des Flan­ sches 13a reichende Blechschürze 26 befestigt, die an ihrem oben, in Richtung auf den Feinabscheider liegenden Teil mit Randausnehmungen oder Löchern 27 versehen ist, durch welche Luft- oder Gasblasen aus dem Raum zwischen Außen- und Innenkessel nach oben in den Feinabscheiderkessel 14, und zwar in den Raum unterhalb des Leitblechs 21, und weiter durch Randausnehmungen oder Löcher 21a in dem an die Wand des Feinabscheiderkessels 14 angrenzenden obersten Bereich des Leitblechs 21 weiter nach oben in den Feinabscheiderkessel 14 und zum Auslaß 16 gelangen können.

Im Betrieb werden aus der von der (nicht gezeigten) Pumpe im Kreis geförderten Flüssigkeit Feststoffteilchen zunächst im Hauptabscheider A abgetrennt und ein noch verbleibender geringer Rest der Feststoffteilchen vom Filter 15 zurückge­ halten, so daß die gereinigte Flüssigkeit zur Pumpe zurückströmt und ein Ver­ schleiß und Verstopfung derselben verhindert wird.

Von der Pumpe gelangt die strömende Flüssigkeit beim hier betrachteten Aus­ führungsbeispiel durch eine permanent magnetische Wasserbehandlungs-Vor­ richtung zu einer Verdampfer- oder Kühlanlage, wo sich Feststoffteilchen im strömenden Wasser abscheiden, und von dort wieder zum Flüssigkeitszulei­ tungsrohr 10.

Wenn sich im Absetztrichter 2 eine gewisse Menge feinkörniger Feststoffteil­ chen angesammelt hat, werden diese durch das Feststoff-Austrag-Ventil 3 abge­ lassen, wobei während dieser Zeit die Pumpe ausgeschaltet sein kann.

Die Reinigung des Filters 15 erfolgt durch eine Rückspülung, wobei das Absperr- Ventil 18 geöffnet wird, um durch die Rückspülzuleitung 17 das Filter 15 zu­ rückzuspülen. Die Rückspülflüssigkeit mit den vom Filter abgelösten Feststoff­ teilchen gelangt durch das Rückspülableitungsrohr 19 zum Feststoff-Austrag- Ventil 20, das im gezeigten Fall das mehrere Funktionen erfüllende Austrag- Ventil 3 sein kann. Die Rückspülung soll periodisch jeweils nur für kurze Zeitdauer erfolgen, und während dieser Zeit muß die Förderpumpe abgeschaltet sein, um den Rückspülstrom durch das Filter zu ermöglichen.

Der erfindungsgemäße Durchlaufabscheider ist robust und kompakt aufgebaut und ermöglicht einen störungsfreien Dauerbetrieb der angeschlossenen Ver­ dampfer- oder Kühlanlagen, Wärmetauscher, Heißwasserbereiter oder derglei­ chen. Die Wartung des Durchlaufabscheiders bietet keine Schwierigkeiten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist leicht steuerbar und betriebssicher.

Bezugszeichenliste

A Hauptabscheider
B Feinabscheider
1 Außenkessel
2 Absetztrichter
3 Ventil Feststoffaustrag
4 Innenwand des Außenkessels
5 Innenkessel
6 Deckelwand
7 Bodenwand
8 Seitenwand
9 Bohrungen/Schlitze
10 Flüssigkeits-Zuleitungsrohr
10a Schraubmuffe (Quetschmanschette)
11 Flüssigkeits-Ableitungsrohr
11a Steckmuffe
12 Einlaßrohr des Feinabscheiders
13a, b Flansche,
13c Schraubbolzen
14 Feinabscheiderkessel
15 Filter
16 Flüssigkeitsauslaß
17 Rückspülzuleitung
18 Absperrventil
19 Rückspülableitungsrohr
19a Steckmuffe
20 Ablaßventil (Feststoffaustrag)
21 Leitblech,
21a Randausnehmung, Löcher
22 Leitbleche
23 Träger
24 Bohrungen der Deckelwand 6
26 Blechschürze
27 Randausnehmung, Löcher
28 Zwischenboden
29 Mündung der Rückspülableitung
30a, b Filter-Zulauföffnung
30c Verbindungsrohr
31a, b Flansche
32 Bohrung der Deckelwand
33 kastenförmiger Hohlkörper
34 Querwand

Claims (15)

1. Durchlaufabscheider mit zwei Stufen zum Abtrennen von Feststoffteilchen aus einer strömenden Flüssigkeit mittels eines Zentrifugal-Abscheiders als Hauptabscheider (A) und eines nachgeschalteten Filters als Feinabscheider (B), wobei der Hauptabscheider (A) die folgenden Merkmale aufweist:

• Aa) einen Außenkessel (1), dessen unterer Teil einen Absetztrichter (2) bildet, der mit einem Ventil (3) für den Feststoffaustrag verbunden ist;
• Ab) einen im Außenkessel (1) gehaltenen Innenkessel (5), wobei eine Seitenwand (8) des Innenkessels (5) von Bohrungen oder Schlitzen (9) durchsetzt ist;
• Ac) ein Flüssigkeits-Zuleitungsrohr (10), das die Wand des Außenkessels (1) durchsetzt und im oberen Teil des Innenkessels (5) mündet;
• Ad) ein Flüssigkeits-Ableitungsrohr (11) das vom unteren Bereich des Innenkessels (5) zum Abscheider (B) führt;

und wobei der Feinabscheider (B) die folgenden Merkmale aufweist:

• Ba) einen Abscheiderkessel (14) mit einem Flüssigkeitseinlaßrohr (12), einem Filter (15) und einem Flüssigkeitsauslaß (16) für die strömende Flüssigkeit;
• Bb) eine stromabwärts vom Filter, bezogen auf die strömende Flüssigkeit, im Abscheiderkessel mündende Rückspül-Zuleitung (17);
• Bc) eine stromaufwärts vom Filter, bezogen auf die strömende Flüssigkeit, im Abscheiderkessel (14) mündendes Rückspülableitungsrohr (19), das zu einem Ventil (20) führt, durch welches mit Feststoffteilchen beladene Rückspülflüssigkeit ausbringbar ist.

2. Durchlaufabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er die folgenden Merkmale aufweist:

• - der Außenkessel (1) hat eine im ganzen zylindrische Form und steht senkrecht;
• - der Absetztrichter (2) hat eine Kegelform;
• - der Innenkessel (5) hat eine im ganzen zylindrische Form, ist im Außenkessel (1) koaxial in einem Abstand (d) von dessen Innenwand (4) lösbar gehalten und ist weiterhin oben durch eine Deckelwand (6) und unten durch eine Bodenwand (7) geschlossen;
• - das Flüssigkeits-Zuleitungsrohr (10) verläuft horizontal, ist an der Wand des Außenkessels (1) befestigt und ist im Bereich zwischen Außenkessel (1) und Innenkessel (5) geteilt, wobei die aneinanderstoßenden Teile durch eine Schraubmuffe (10a) dicht und lösbar miteinander verbunden sind;
• - das Flüssigkeits-Ableitungsrohr (11) führt zum Einlaßrohr (12) des Feinabscheiders (B);
• - die Rückspül-Zuleitung (17) weist ein Absperrventil (18) auf.

3. Durchlaufabscheider nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeits-Zuleitungsrohr (10) im Innenkessel (5) des Hauptabscheiders (A) tangential derart mündet, daß die strömende Flüssigkeit im Innenkessel (5) eine Kreiselströmung ausbildet.

4. Durchlaufabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenkessel (5) Leitvorrichtungen angeordnet sind, die der einströmenden Flüssigkeit eine Kreiselbewegung verleihen.

5. Durchlaufabscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtungen schneckenförmig verlaufende Leitbleche (22) sind, die an der Innenwand des Innenkessels (5) oder einem in diesem koaxial angeordneten Träger (23) angebracht sind.

6. Durchlaufabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinabscheider (B) über dem Hauptabscheider (A) angeordnet ist.

7. Durchlaufabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinabscheider (B) eine im ganzen zylindrische Form hat, mit gleicher Achse wie der Hauptabscheider (A) über diesem angeordnet und mittels Flanschen (13a, 13b) abnehmbar auf diesem befestigt ist.

8. Durchlaufabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeits-Ableitungsrohr (11) im Innenkessel (5) koaxial verläuft und mit dem Flüssigkeits-Einlaßrohr (12) des Feinabscheiders (B) lösbar verbunden ist.

9. Durchlaufabscheider nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückspülableitungsrohr (19) koaxial in dem Flüssigkeits-Ableitungsrohr (11) verläuft und durch die Bodenwand (7) des Innenkessels (5) und in der Nähe des Ventils (3) für den Feststoffaustrag durch den kegelförmigen Absetz- Trichter (2) nach außen zum Ablaßventil (20) geführt ist, wobei das Rückspülableitungsrohr (19) aus mindestens zwei lösbar miteinander verbundenen Abschnitten besteht, so daß es mit dem Innenkessel (5) vom Außenkessel (1) trennbar ist.

10. Durchlaufabscheider nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckelwand (6) des Innenkessels (5) Bohrungen (32) aufweist und durch eine radial und schräg aufwärts nach außen bis zum Flansch (13a) des Feinabscheiderkessels (14) reichende, mit Randausnehmungen oder Löchern (27) versehene Blechschürze (26) verlängert ist.

11. Durchlaufabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zylindrischen Abschnitt des Abscheiderkessels (14) des Feinabscheiders (B) durch von dessen Wand ausgehende kastenförmige Hohlkörper (33) ein im ganzen trichterförmiger Zwischenboden (28) gebildet ist, der an seinem tiefsten Punkt die Mündung (29) des Rückspülableitungsrohrs (19) und in seiner übrigen Fläche mindestens eine Öffnung (30b) für den Durchtritt der strömenden Flüssigkeit zum Filter (15) aufweist.

12. Durchlaufabscheider nach den Ansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeits-Ableitungsrohr (11) im Innenkessel (5) als Träger für die schneckenförmig verlaufenden Leitbleche (22) dient.

13. Durchlaufabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (3) und/oder das Ventil (20), die zum Feststoffaustrag dienen, als Kugelventile ausgebildet und mit Steuervorrichtungen verbunden sind.

14. Verfahren zum Abscheiden von Feststoffen aus einer strömenden Flüssigkeit, besonders aus permanent magnetisch behandeltem Wasser, unter Verwendung eines Durchlaufabscheiders nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Feststoffen beladene Flüssigkeit durch das Einleitungsrohr (10) in den Innenkessel (5) des Hauptabscheiders (A) eingeleitet und dort in eine abwärts gerichtete Kreiselbewegung versetzt und vom Bodenbereich des Innenkessels durch ein Flüssigkeits-Ableitungsrohr (11) zu einem Filter (15) im Feinabscheider (B) und weiter zu einem Flüssigkeits-Auslaß (16) geführt wird, wobei Feststoffteilchen durch die Zentrifugalkraft der Strömung durch Löcher (9) in der Wand des Innenkessels (5) in den unteren Teil des Außenkessels (1) des Hauptabscheiders (A) gelangen und dort periodisch durch ein Ventil (3) abgelassen werden, während vom Filter (15) im Feinabscheider (B) zurückgehaltene Feststoffteilchen durch eine periodische Rückspülung durch ein Rückspül- Ableitungsrohr (19) mit einem Ablaßventil (20) nach außen abgeführt werden, das während der Rückspülung geöffnet wird, wobei die Einleitung von strömender Flüssigkeit in den Hauptabscheider (A) während des periodischen Ablassens von Feststoffteilchen durch das Ventil (3) und der periodischen Rückspülung bei geöffnetem Rückspülventil (20) unterbrochen wird.