DE2942099A1

DE2942099A1 - Hydrozyklon

Info

Publication number: DE2942099A1
Application number: DE19792942099
Authority: DE
Inventors: Günter 4330 Mülheim Taege
Original assignee: SCHAUENBURG MASCH
Current assignee: SCHAUENBURG MASCH
Priority date: 1979-10-18
Filing date: 1979-10-18
Publication date: 1981-04-30
Also published as: DE2942099C2

Description

Hydrozyklon
Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen Hydrozyklon für die Fraktionierung von suspendierten Feststoffen, insbes.
Sand, - mit Trübeeinlaufeinrichtung, Konusgehäuse, Überlaufeinrichtung, an die Konusspitze angeschlossener, kreisförmiger Zyklonaustragöffnung und Unterlauftausche, wobei die Unterlauftasche eine im Querschnitt kreisförmige Unterlauftascheneintrittsdüse und eine daran angeschlossene, aus weichelastischen Platten gebildete Erweiterungskammer aufweist, deren Platten einen durch das Grobgut aufdrückbaren Spaltaustritt bilden. - Die beschriebenen Funktionseinheiten sind im allgemeinen selbständige Bauteile, die nach den Regeln des Apparatebaus vereinigt sind. Konusgehäuse, Konusspitze, Zyklonaustragdüse und Überlauf sind dabei koaxial mit vertikaler Achse angeordnet.
Bei den bekannten gattungsgemäßen Hydrozyklonen (DE-PS 11 44 211) ist die kreisförmige Zyklonaustragöffnung identisch mit der ebenfalls kreisförmigen Unterlauftascheneintrittsdüse. Die Unterlauftascheneintrittsdüse ist unmittelbar an die Zyklonaustragöffnung angeschlossen. Dabei funktioniert die Unterlauftasche in besonderer Weise. Es erfolgt eine automatische Einstellung des sog.
Unterlaufs. Bei entsprechender Feststoffkonzentration im Einlauf wird die Grobfraktion, d. h. das Grobgut, üblicherweise wässrig aus der Zyklonaustragöffnung in die Unterlauftasche ausgetragen.
Der Trübestrahl zerteilt sich in der Erweiterungskammer infolge der ihm noch innewohnenden Zentrifugalkräfte, so daß die Aufprallenergie dieses Strahls auf die weichelastischen Platten nicht mehr ausreicht, um den Spaltaustritt zu öffnen. Im unteren Teil der Erweiterungskammer wird das Grobgut gesammelt, bis der sich aufbauende statische Druck den Spaltaustritt öffnet. Durch Einstellung der elastischen Eigenschaften der den Spaltaustritt bildenden Platten und durch Einstellung des Durchmessers des Zyklonaustrags lassen sich die unterschiedlichsten Betriebsbedingungen berücksichtigen. Die Erweiterungskammer ist so geformt, daß der Spaltaustritt durch den üblicherweise im Hydrozyklon herrschenden Unterdruck gehalten werden kann. Die Schließwirkung wird durch die Saugwirkung einer besonderen Uberlaufleitung ggf. unterstützt.
Um die für jeden Bedarfsfall notwendige praktische Einstellung des Untedrucks zu erreichen, ist im allgemeinen in die Leitung des Überlaufs ein Regelventil eingebaut. Der Trennschnitt ist bei der bekannten Ausführungsform jedoch durch die Auslegung insgesamt bestimmt und zum Zwecke der Anpassung an unterschiedliche Aufbereitungsaufgaben betriebsmäßig nicht ohne weiteres einstellbar.
Andererseits verlangt die Praxis häufig solche Einstellungen und insbes. die Verschiebung des Trennschnittes zu gröberen Trennkorngrößen.
Zum Zwecke der Einstellung des Trennschnittes sind bei einem gattungsfremden Hydrozyklon ohne Unterlauftasche besondere Maßnahmen bekannt (DE-OS 26 22 880). Hier wird oberhalb der Zyklonaustragöffnung eine Schlammfüllung aufgestaut und der Abstand zwischen dem Pegel dieser aufgestauten Schlammfüllung und der Unterkante des Überlaufs auf eine bestimmte Füllhöhe der Schlammfüllung eingeregelt, die der gewünschten Trennkorngröße umgekehrt proportional sein soll. Das macht aufwendige regeltechnische Maßnahmen erforderlich und verlangt zur Funktionssicherheit zumeist außerdem eine besondere Gestaltung des Ronusgehäuses durch Anordnung von einer oder mehreren ringförmig umlaufenden Staustufen zwischen Zyklonauslauf und Überlauf. Alle Querschnitte eines so eingerichteten Hydrozyklons sind nach wie vor kreisförmig.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugnnde, einen gattungsgemäßen Hydrozyklon so weiter auszubilden, daß unter Verzicht auf aufwendige regeltechnische Maßnahmen und unter Verzicht auf die Anordnung besonderer Staustufen eine Trennschttteinstellung und insbes. eine Trennschnittverschiebung zu gröberen Trennkorngrößen möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß zwischen Zyklonaustragöffnung und Unterlauftasche eine Trennschnitteinstelldüse angeordnet ist, die einen ellipsenförmigen Querschnitt aufweist sowie mit Übergangs stücken kontinuierlich einerseits an die Zyklonaustragöffnung, andererseits an die Unterlauftascheneintrittsdüse angeschlossen ist, ud daß zum Zwecke der Trennschnitteinstellung der ellipsenförmige Querschnitt verstellbar ist. Ellipsenförmig meint nicht nur im mathematischen strengen Sinne Ellipsen sondern auch ovale und weiter entartete Ausführungsformen, wie sie sich beispielsweise bei einem Quetschventil ergeben. - Ein Hydrozyklon funktioniert grundsätzlich nach den Regeln der Hydrodynamik und nach deren klassischen Wirbelsätzen. Seine vertikale Achse ist folglich eine ausgezeichnete Achse, seine mathematischen Probleme lassen sich in Zylinderkoordinaten mit Zylinderfunktionen und Resselfunktionen beschreiben. Das ist der Grund, weshalb nach der herrschenden Baulehre alle horizontalen Querschnitte eines Hydrozyklons Kreisquerschnitte sind. Das gilt auch für die vorstehend beschriebene gattungsfremde Ausführungsform mit regeltechnischer Trennschnitteinstellung. Die Erfindung bricht insoweit mit der herrschenden Baulehre, als ein im Querschnitt ellipsenförmiges Element als Stellglied für die Trennschnitteinstellung eingesetzt und mit der Unterlauftasche kombiniert wird. Die Wandungen der ellipsenförmigen Querschnittsflächen der Trennschnitteinstelldüse definieren in bezug auf die vorstehend angedeutete Physik der Zusammenhänge gleichsam artfremde Randbedingungen. Diese bewirken in Verbindung mit den Ubergangsstücken eine Störung des in die Unterlauftasche eintretenden Strahls, welche jedoch überraschenderweise kontrollierbar und einstellbar ist. Diese kontrollierbare und mit der Verstellung des ellipsenförmigen Querschnittes einstellbare Störung ergibt in Kombination mit der stabilisierenden Funktion der Unterlauftasche das überraschende Ergebnis der definierten Trennschnitteinstellung.
Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten der Ausbildung und Gestaltung. Eine Ausführungsform der Erfindung, die sich durch Einfachheit und Funktionssicherheit auszeichnet, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschnitteinstelldüse als Schlauchabschnitt (aus Gummi oder Kunststoff) ausgeführt ist, der in seinem mittleren Längenbereich durch einander gegenüberliegende Einstellelemente ellipsenförmig verformt ist.
Die Einstellelemente können über Stelltriebe, im einfachsten Falle über Schraubspindeln, verstellbar sein. Zu besonders definierten Verhältnissen kommt man dann, wenn die Zyklonaustragöffnung sowie die Unterlauftascheneintrittsdüse und damit bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Schlauchabschnitt im nicht verformten Zustand gleichen Innendurchmesser aufweisen. Falls eine hohe Einstellgenauigkeit für die Trennschnitteinstellung verlangt wird, empfiehlt esich eine Ausführungsform, bei der zur Verstellung der Trennschnitteinstelldüse verhältnismäßig große Stellwege erforderlich sind. Das erreicht man dadurch, daß die lange Achse des ellipsenförmigen Querschnittes in der Trennschnitteinstelldüse mit der Achse des Spaltaustrittes an der Unterlauftasche in einer Ebene liegen. Sollen verhältnismäßig kurze Stellwege verwirklicht werden, so empfiehlt es sich umgekehrt, die Anordnung so zu treffen, daß die kurze Achse des ellipsenförmigen Querschnittes in der Trennschnitteinstelldüse mit der Achse des Spaltaustrittes der Unterlauftasche in einer Ebene liegt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.
Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 die Ansicht eines erfindungsgemäßen Hydrozyklons, Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 stark vergrößertem Maßstab den Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach Fig. 1, teilweise aufgebrochen Fig. 3 einen Horizontalschnitt B-B durch den Gegenstand nach Fig.1 Fig. 4 im Maßstab der Fig. 2 und 3 die Unterlauftasche aus dem Gegenstand nach Fig. 1, aufgebrochen und Fig. 5 den Vertikalschnitt C-C durch den Gegenstand nach Fig. 4.
Der in den Figuren dargestellte Hydrozyklon ist für die Fraktionierung von suspendierten Feststoffen, insbes. Sand, bestimmt.
- Zum grundsätzlichen Aufbau gehören eine Trübeeinlaufeinrichtung 1, ein Konusgehäuse 2, eine überlaufeinrichtung 3, eine an die Konusspitze 4 angeschlossene kreisförmige Zyklonaustragöffnung 5 und eine Unterlauftasche 6.
Im Ausführungsbeispiel besitzt die Trübeeinlaufeinrichtung 1 einen Einlaufkasten 7, in den ein Trübeeinlaufstutzen 8 im wesentlichen tangential einmündet. Auf diesen Einlaufkasten 7 ist ein Überlaufkasten 9 aufgesetzt, der den eigentlichen überlauf 10 trägt.
Die Unterlauftasche 6 besitzt eine im Querschnitt kreisförmige Unterlauftascheneintrittsdüse 11 und eine daran angeschlossene, aus weichelastischen Platten 12 gebildete Erweiterungskammer 13.
Die Platten 12 bilden einen durch das Grobgut aufdrückbaren Spaltaustritt 14.
Zwischen der Zyklonaustragöffnung 5 und der Unterlauftasche 6 ist eine Trennschnitteinstelldüse 15 angeordnet. Wie sich insbes. aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 2 und 3 ergibt, weist diese einen ellipsenförmigen Querschnitt auf. Dieser ellipsenförmige Querschnitt ist jedoch mit Ubergangsstücken 16, 17 kontinuierlich einerseits an die kreisförmige Zyklonaustragöffnung 5, andererseits an die ebenfalls kreisförmige Unterlauftascheneintrittsdüse 11 angeschlossen. Zum Zwecke der Trennschnitteinstellung ist der ellipsenförmige Querschnitt verstellbar, wie es in Fig. 3 strichpunktiert angedeutet ist.
Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Trennschnitteinstelldüse 15 als Schlauchabschnitt aus Gummi oder Kunststoff ausgeführt, der in seinem mittleren Längenbereich durch einander gegenüberliegende Einstellelemente 18 ellipsenförmig verformt ist. Die Zyklonaustragöffnung 5 sowie die Unterlauftascheneintrittsdüse 11 und damit auch der unverformte Schlauch besitzen gleichen Innendurchmesser.
Im Ausführungsbeispiel ist diejenige Ausführungsform der Erfindung dargestellt worden, bei der die lange Achse der Ellipse in der Trennschnitteinstelldüse 15 mit der Achse des Spaltaustrittes 14 der Unterlauftasche 6 richtungsgemäß übereinstimmt. Man könnte die Anordnung insoweit jedoch auch umgekehrt treffen, so daß sich die lange Achse des ellipsenförmigen Querschnittes mit der Achse des Spaltaustritts 14 an der Unterlauftasche 6 kreuzförmig schneidet.

Claims

Ansprüche: (1. Hydrozyklon für die Fraktinnierung von suspendierten Feststoffen, insbes. Sand, - mit Trübeeinlaufeinrichtung, Konusgehäuse, Überlaufeinrichtung, an die Konusspitze angeschlossener kreisförmiger Zyklonaustragöffnung und Unterlauftasche, wobei die Unterlauftasche eine im Querschnitt kreisförmige Unterlauftascheneintrittsdüse und eine daran angeschlossene, aus weichelastischen Platten gebildete Erweiterungskammer aufweist, deren Platten einen durch das Grobgut aufdrückbaren Spaltaustritt bilden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen Zyklonaustragöffnung (5) und Unterlauftasche (6) eine Trennschnitteinstelldüse (15) angeordnet ist, die einen ellipsenförmigen Querschnitt aufweist sowie mit Übergangsstücken (16, 17) kontinuierlich einerseits an die Zyklonastragöffnung (5), andererseits an die Unterlauftascheneintrittsdüse (11) angeschlossen ist, und daß der ellipsenförmige Querschnitt verstellbar ist.
2. Hydrozyklon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschnitteinstelldüse (15) als Schlauchabschnitt ausgeführt ist, der in seinem mittleren Längenbereich durch einander gegen-Uberliegende Einstellelemente (18) ellipsenförmig verformt ist.
3. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zyklonaustragöffnung (5) sowie die Unterlauftasheneintrittsdüse (11) und damit der Schlauchabschnitt gleichen Innendurchmesser aufweisen.
4. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lange Achse des ellipsenförmigen Querschnittes in der Trennschnitteinstelldüse (15) mit der Achse des Spaltaustrittes (14) der Unterlauftasche (6) in der gleichen Ebene liegt.
5. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kurze Achse des ellipsenförmigen Querschnittes in der Trennschnitteinstelldüse (15) mit der Achse des Spaltaustrittes der Unterlauftasche (6) in der gleichen Ebene liegt.