DE202008010816U1

DE202008010816U1 - Zyklonabscheider mit Abstreifvorrichtung

Info

Publication number: DE202008010816U1
Application number: DE202008010816U
Authority: DE
Original assignee: Burgmann Industries GmbH and Co KG
Current assignee: EagleBurgmann Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2008-08-05
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2018-08-06
Also published as: WO2010015330A2; WO2010015330A3

Abstract

Zyklonabscheider zur Trennung von Feststoffen aus einem mit Feststoffen versetzten, insbesondere einer wässrigen Zellstofflösung, umfassend
– einen trichterförmigen Abscheidebereich (20),
– einen Einlass (21) zum Zuführen des Mediums in den trichterförmigen Abscheidebereich (20),
– einen ersten Auslass (22), welcher an einem oberen Bereich des Zyklonabscheiders angeordnet ist, um feststofffreies Medium abzuführen,
– einen zweiten Auslass (23), welcher an einem unteren Bereich des Zyklonabscheiders angeordnet ist, um Feststoffe aus dem Zyklonabscheider abzuführen,
– einen Filter (25), welcher am ersten Auslass (22) angeordnet ist, und
– eine Abstreifvorrichtung (26), welche am Filter (25) angeordnet ist, um Feststoffe, welche am Filter (25) herausgefiltert wurden, kontinuierlich zu entfernen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zyklonabscheider mit einer Abstreifvorrichtung sowie eine Gleitringdichtungsanordnung mit einer Sperrfluidvorrichtung, welche Fluid aus dem Zyklonabscheider verwendet.
Zyklonabscheider sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Zyklonabscheider dienen im Allgemeinen dazu, aus einem mit Feststoffen versetzten Medium eine Trennung der Feststoffe und des restlichen Mediums, z. B. einer Flüssigkeit, zu ermöglichen. Die bekannten Zyklonabscheider weisen dabei üblicherweise einen Einlass zum Zuführen des mit Feststoffen versetzten Mediums, einen ersten Auslass, welcher an einem oberen Bereich des Zyklonabscheiders angeordnet ist, um von Feststoffen gereinigtes Medium abzuführen, und einen zweiten Auslass, welcher an einem unteren Teil des Zyklonabscheiders angeordnet ist, um Feststoffe abzuführen. Derartige Zyklonabscheider haben sich grundsätzlich bewährt. Es kann jedoch nicht vollständig ausgeschlossen werden, dass sich noch kleinere Mengen Feststoff im Medium befinden und über den ersten, oberen Auslass mit abgeführt werden. Je nach Anwendungsfall ist es somit notwendig, gegebenenfalls noch weitere Schritte zur Trennung der noch in geringer Anzahl vorhandenen Feststoffanteile aus dem abgeführten Medium auszuführen. Dies kann beispielsweise durch Hintereinanderschalten mehrerer Zyklonabscheider oder auch durch den Einsatz einer anderen Abscheidevorrichtung, wie z. B. einem Filter, ausgeführt werden. Dies erfordert jedoch einen erhöhten baulichen Aufwand und führt somit zur Verteuerung derartiger Anlagen. Die Verwendung von Filtern hat darüber hinaus den Nachteil, dass in Abhängigkeit von den vorhandenen Feststoffen im Medium sich die Filter zusetzen können. Somit ist es notwendig, dass derartige Filter gegebenenfalls in gewissen Abständen ausgetauscht oder gereinigt werden müssen.
Beispielsweise bei Anwendungen in der Papierindustrie, in denen eine Zellstofflösung gefördert werden muss, werden Pumpenanordnungen mit Gleitringdichtungen verwendet. Hierbei schlägt die DE 10 2005 045 850.5 U1 vor, zur Bereitstellung eines Sperrfluids Zellstofflösung von einer Druckseite einer Pumpe zu entnehmen und durch einen Filter zu führen und dann der Gleitringdichtung zuzuführen. Hierbei set zen die in der Zellstofflösung enthaltenen Fasern den Filter jedoch in relativ kurzer Zeit zu, so dass ein Filteraustausch vorgenommen werden muss.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zyklonabscheider bereitzustellen, welcher bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine exzellente Trennung eines Feststoffs aus einem mit Feststoffen versetzten Medium ermöglicht und dabei einen minimalen Wartungsaufwand aufweist. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gleitringdichtungsanordnung bereitzustellen, welche mit einem Sperrfluid aus einem Zyklonabscheider versorgt wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Zyklonabscheider mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. eine Gleitringdichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 7 gelöst. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Der erfindungsgemäße Zyklonabscheider mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass er sicherstellen kann, dass keine Feststoffe aus einem mit Feststoffen versetzten Medium in ein vom Zyklonabscheider abgezogenes Sperrmedium gelangen kann. Das Sperrmedium wird dabei an einem ersten Auslass abgeführt, welcher an einem oberen Bereich des Zyklonabscheiders angeordnet ist. Am ersten Auslass ist dabei ein Filter angeordnet und an der in Strömungsrichtung durch den Filter vor dem Filter liegenden Seite ist eine Abstreifvorrichtung vorgesehen. Die Abstreifvorrichtung entfernt dabei kontinuierlich Feststoffe, welche vom Filter herausgefiltert wurden und an diesem hängen geblieben sind. Dadurch wird ein Zusetzen des Filters verhindert und es können lange Wartungsintervalle realisiert werden. Da der Filter ständig gereinigt wird, kann ein relativ feines Filtergewebe verwendet werden und ein sehr großer Feststoffanteil herausgefiltert werden. Dies stellte eine hohe Reinheit des abgezogenen Mediums sicher.
Die Abstreifvorrichtung umfasst besonders bevorzugt mehrere Flügel, welche in einer im Zyklonabscheider ausgebildeten Strömung angeordnet sind. Dadurch wird die Abstreifvorrichtung durch das strömende Medium angetrieben, so dass kein separater Antrieb für die Abstreifvorrichtung notwendig ist. Hierdurch kann eine besonders kostengünstige Lösung mit einfachem Aufbau für eine kontinuierliche Entfernung von Feststoffen vom Filter realisiert werden.
Die erfindungsgemäße Gleitringdichtungsanordnung umfasst einen erfindungsgemäßen Zyklonabscheider mit Filter und Abstreifvorrichtung sowie einen Sperrfluidraum, welcher mit dem ersten Auslass des Zyklonabscheiders verbunden ist. Dadurch kann gereinigtes Medium in den Sperrfluidraum zugeführt werden und als Sperrfluid verwendet werden. Die Gleitringdichtungsanordnung kann dabei eine einfache Gleitringdichtung oder eine doppelt wirkende Gleitringdichtungsanordnung mit zwei separaten Gleitringdichtungen sein. Bei zwei separaten Gleitringdichtungen ist der Sperrfluidraum vorzugsweise in Axialrichtung zwischen den beiden Gleitringdichtungen angeordnet. Besonders bevorzugt weist der Sperrfluidraum auch einen Auslassanschluss auf, aus welchem das Sperrfluid abgeführt werden kann, so dass eine kontinuierliche Zirkulation des Sperrfluids im Bereich der Gleitringdichtungsanordnung sichergestellt werden kann. Hierdurch kann zusätzlich eine Kühlung der Gleitringdichtungsanordnung durch ständig strömendes Sperrfluid verwirklicht werden. Ohne den separaten Auslassanschluss würde nur eine minimale Zirkulation erreicht, da eine Leckage im Bereich der Gleitringdichtungen nur wenige Tropfen pro Minute umfasst.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematische Schnittansicht einer Pumpenanordnung mit einem erfindungsgemäßen Zyklonabscheider und einer erfindungsgemäßen Gleitringdichtungsanordnung,
2 eine vergrößerte Detailansicht des Zyklonabscheiders von 1, und
3 eine schematische Draufsicht auf eine Abstreifvorrichtung des Zyklonabscheiders von 1 und 2.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ein Zyklonabscheider 2 gemäß der Erfindung beschrieben, welcher in einer Pumpenanordnung 1 verwendet wird. Die Pumpenanordnung 1 dient zur Förderung von Zellstofflösung, wie sie beispielsweise in der Papierindustrie verwendet wird. Die Pumpenanordnung 1 umfasst neben einem Zyklonabscheider 2 eine Pumpe 3 mit einem Gehäuse 3a und einer Vielzahl von Pumpenflügeln 3b, sowie eine Antriebswelle 17, auf welcher die Pumpenflügel 3b angeordnet sind. Die Antriebswelle 17 ist mit einem Antrieb (nicht dargestellt) verbunden. Zur Abdichtung der Antriebswelle 17 ist eine Gleitringdichtungsanordnung 4 mit einer ersten Gleitringdichtung 5 und einer zweiten Gleitringdichtung 6 vorgesehen. In Axialrichtung X-X ist zwischen den beiden Gleitringdichtungen 5, 6 ein Sperrfluidraum 7 angeordnet. Der Sperrfluidraum 7 wird, wie nachfolgend noch im Detail beschrieben, mit einem Sperrfluid beaufschlagt, um zu verhindern, dass Zellstofflösung aus dem Pumpenraum in die Umgebung austritt.
Die Pumpe 3 weist, wie in 1 gezeigt, einen Saugbereich 10 und einen Druckbereich 11 auf. In 1 ist durch den Pfeil A eine Ansaugung von Zellstofflösung angedeutet und der Pfeil B deutet eine Abfuhr der Zellstofflösung aus der Pumpe an. Am Druckbereich 11 ist eine erste Leitung 8 vorgesehen, welche einen Teil der Zellstofflösung aus dem Druckbereich 11 zum Zyklonabscheider 2 führt. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist die Leitung 8 mit einem Einlass 21 des Zyklonabscheiders 2 verbunden. Der Zyklonabscheider 2 weist ferner einen ersten Auslass 22 und einen zweiten Auslass 23 sowie einen trichterförmigen Abscheidebereich 20 auf. An einem oberen Bereich des Zyklonabscheiders 2 ist der erste Auslass 22 angeordnet und an einem unteren Bereich am Ende des trichterförmigen Abscheidebereichs 20 der zweite Auslass 23. Durch den ersten Auslass 22 wird von Fasern gereinigte Flüssigkeit abgeführt. Über den zweiten Auslass 23 werden Fasern und die Restflüssigkeit abgeführt. In 1 bezeichnet der Pfeil C die Strömungsrichtung der Zellstofflösung vom Druckbereich 11 zum Zyklonabscheider 2, der Pfeil D bezeichnet die Strömungsrichtung der im Zyklonabscheider 2 gereinigten Flüssigkeit aus dem ersten Auslass 22 und der Pfeil E bezeichnet die Strömungsrichtung der abgeschiedenen Fasern mitsamt der Restflüssigkeit aus dem zweiten Auslass 23. Vom zweiten Auslass 23 führt eine Leitung (nicht dargestellt) wieder zurück zum Saugbereich 10 der Pumpe 3. Der erste Auslass 22 ist ferner mittels einer zweiten Leitung 9 mit dem Sperrfluidraum 7 der Gleitringdichtungsanordnung 4 verbunden. Somit wird die von den Fasern gereinigte Zellstofflösung als Sperrfluid für die doppelt wirkende Gleitringdichtungsanordnung 4 verwendet.
Um zu verhindern, dass Fasern in den Sperrfluidraum 7 gelangen und eventuell die Funktion der Gleitringdichtungsanordnung beeinträchtigen können, erfolgt erfindungsgemäß zuerst eine Trennung von Flüssigkeit und Fasern im Zyklonabscheider 2. Wie aus 1 ersichtlich ist, wird dabei über den ersten Auslass 22 dann die derart gereinigte Flüssigkeit abgezogen. Um vollständig sicher zu sein, dass keinerlei Fasern in der Flüssigkeit enthalten sind, ist erfindungsgemäß ferner ein Filter 25 vor dem ersten Auslass 22 angeordnet. Wie aus der vergrößerten Ansicht von 2 ersichtlich ist, ist der erste Auslass 22 an einem rohrförmigen Endbereich 24, welcher in den inneren Bereich des trichterförmigen Abscheidebereich 20 vorsteht, ausgebildet. Die Öffnung des rohrförmigen Endbereichs 24 ist mittels des Filters 25 abgedeckt. Zwischen dem Filter 25 und dem rohrförmigen Endbereich 24 ist ferner noch eine Dichtung 32 vorgesehen. Der Filter 25 ist mittels einer Muffe 33 befestigt, wobei die Muffe 33 auf den rohrförmigen Endbereich 24 aufgeschraubt ist. Hierzu ist der Endbereich 24 mit einem Außengewinde versehen.
Um zu verhindern, dass der Filter 25 durch Fasern o. Ä. zugesetzt wird, ist ferner eine Abstreifvorrichtung 26 vorgesehen. Die Abstreifvorrichtung 26 umfasst eine Vielzahl von Flügeln 27 sowie vier Abstreifer 28, welche fest mit den Flügeln 27 verbunden sind. Ferner umfasst die Abstreifvorrichtung 26 eine Mittelachse 29, welche an einem ersten Lager 30 im Bereich des Flügels 25 und einem zweiten Lager 31 im Inneren des ersten Auslasses 22 gelagert ist. Die Abstreifvorrichtung 26 ist dadurch frei drehbar gelagert und die vier Abstreifer 28 befinden sich mit der in Strömungsrichtung vor dem Filter 25 liegenden Seite des Filters in Kontakt. Wenn die Abstreifvorrichtung gedreht wird, streifen somit die Abstreifer 28 an der Oberfläche des Filters 25 entlang und entfernen dadurch Fasern, welche am Filter 25 hängen geblieben sind. Die erfindungsgemäße Abstreifvorrichtung 26 braucht dabei keinen separaten Antrieb, da die Vielzahl der Flügel 27 in der Strömung im trichterförmigen Abscheidebereich 20 angeordnet sind.
Wie aus 2 ersichtlich ist, wird die vom Druckbereich 11 zugeführte Zellstofflösung tangential in den trichterförmigen Abscheidebereich 20 geleitet, so dass sich eine spiralförmige Wandströmung am trichterförmigen Abscheidebereich 20 ergibt. Hierbei liegen die Flügel 27 direkt im Bereich der Wandströmung, so dass durch die Strömung eine Rotation der Abstreifvorrichtung 26 erreicht wird. Da die Flügel 27 fest mit den Abstreifern 28 verbunden sind, beginnt sofort mit einer Rotation auch eine Säuberung des Filters 25 über die Abstreifer 28. Somit muss kein separater Antrieb für die Abstreifvorrichtung vorgesehen werden und trotzdem kann im Betrieb kontinuierlich eine Reinigung des Filters 25 durch die Abstreifer 28 erreicht werden.
Somit kann zur Trennung der Fasern von der Flüssigkeit der Zellstofflösung neben dem Zyklonabscheider 3 auch ein Filter 25 verwendet werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass Fasern den Filter 25 zusetzen. Zwar wird durch das Antreiben der Abstreifvorrichtung durch die Strömung der Strömung etwas Energie entzogen, jedoch wirkt sich dies nicht negativ auf die Abscheideleistung des Zyklonabscheiders 2 aus. Erfindungsgemäß kann somit eine besonders einfach und kompakt aufgebaute Abstreifvorrichtung 26 bereitgestellt werden, welche im Betrieb mittels der Strömung im Zyklonabscheider 2 angetrieben werden kann und für eine kontinuierliche Reinigung des Filters 25 sorgt.
Somit kann bei der Gleitringdichtungsanordnung 4 ein Sperrfluid zugeführt werden, welches aus dem Produktstrom entnommen ist und mittels des Zyklonabscheiders 2 und des Filters 25 frei von Reststoffen, insbesondere Fasern, ist. Durch die kontinuierliche Reinigung des Filters kann insbesondere ein Filter mit einer sehr kleinen Maschenbreite verwendet werden, so dass eine effektive Filterung des als Sperrfluid verwendeten Mediums möglich ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005045850 U1 [0003]

Claims

Zyklonabscheider zur Trennung von Feststoffen aus einem mit Feststoffen versetzten, insbesondere einer wässrigen Zellstofflösung, umfassend – einen trichterförmigen Abscheidebereich (20), – einen Einlass (21) zum Zuführen des Mediums in den trichterförmigen Abscheidebereich (20), – einen ersten Auslass (22), welcher an einem oberen Bereich des Zyklonabscheiders angeordnet ist, um feststofffreies Medium abzuführen, – einen zweiten Auslass (23), welcher an einem unteren Bereich des Zyklonabscheiders angeordnet ist, um Feststoffe aus dem Zyklonabscheider abzuführen, – einen Filter (25), welcher am ersten Auslass (22) angeordnet ist, und – eine Abstreifvorrichtung (26), welche am Filter (25) angeordnet ist, um Feststoffe, welche am Filter (25) herausgefiltert wurden, kontinuierlich zu entfernen.
Zyklonabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstreifvorrichtung (26) eine Vielzahl von Flügeln (27) aufweist, welche in einer im trichterförmigen Abscheidebereich (20) ausgebildeten Strömung angeordnet sind, um die Abstreifvorrichtung mittels der Strömung anzutreiben.
Zyklonabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel der Abstreifvorrichtung (26) nahe dem Einlass (21) am Wandbereich des trichterförmigen Abscheidebereichs angeordnet ist.
Zyklonabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstreifvorrichtung (26) eine Welle (29) umfasst, welche mittels eines ersten Lagers (30) am Filter (25) und mittels eines zweiten Lagers (31) im ersten Auslass (22) gelagert ist.
Zyklonabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Auslass (22) einen in den trichterförmigen Abscheidebereich (20) vorstehenden rohrförmigen Endbereich (24) aufweist und der Filter (25) am freien Ende des rohrförmigen Endbereichs (24) angeordnet ist.
Zyklonabscheider nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (25) mittels einer Muffe (33) am rohrförmigen Endbereich (24) befestigt ist.
Gleitringdichtungsanordnung, umfassend einen Zyklonabscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen Sperrfluidraum (7), wobei der Sperrfluidraum (7) mit einem ersten Auslass (22) des Zyklonabscheiders (2) verbunden ist, um mit einem Sperrmedium versorgt zu werden.
Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 7, umfassend eine erste Gleitringdichtung (5) und eine zweite Gleitringdichtung (6), wobei der Sperrfluidraum (7) in Axialrichtung zwischen der ersten Gleitringdichtung (5) und der zweiten Gleitringdichtung (6) angeordnet ist.
Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrfluidraum (7) ferner einen Auslass aufweist, über den das Sperrfluid abführbar ist.
Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass des Sperrfluidraums (7) mit einem Saugbereich (10) einer Pumpenanordnung (1) verbunden ist.