DE2953260C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrfach-Hydrozyklonvorrichtung mit einem geschlossenen Gehäuse mit einer Zuführeinlaßkammer und einem Paar von im Abstand angeordneten Entleerungskammern, einer Mehrzahl von einzelnen, horizontal und radial angeordne­ ten Zyklonen, die in dem Gehäuse konzentrisch übereinander an­ geordnet und jeweils aus einem kegelstumpfförmigen Körper mit einer Hauptkammer gebildet sind, die an ihren gegenüberliegen­ den Enden mit im Abstand angeordneten Zyklon-Unterlauf- und Oberlauföffnungen versehen ist, die sich zu je einer Entlee­ rungskammer in dem Gehäuse hin öffnen, und eine abnehmbare Tauchrohreinrichtung in der oberlaufauslaßseitigen Öffnung je­ des Zyklons vorgesehen ist.

Eine solche Zykloneinrichtung ist aus der US-PS 32 61 467 be­ kannt. Im bekannten Fall sind die einzelnen Zyklone in zylin­ drischen Wandungen angeordnet, die sich über die wesentliche Höhe des Gehäuses erstrecken und die Zyklone in Löchern auf­ nehmen. Zu Abdichtungszwecken sind diese Zylinderwände aus einem weichen Material gebildet, z. B. Gummi, oder es sind die einzelnen Wände durchgreifende Dichtungen vorgesehen. Wenn ab­ genutzte oder defekte Zyklone ausgebaut und durch neue ersetzt werden müssen, muß die bekannte Zyklonvorrichtung über längere Zeit abgeschaltet werden. Außerdem ist das Herstellungsverfah­ ren von der Technik her komplex und auch teuer. Zum Austauschen der Zyklone muß das gesamte äußere Gehäuse nach oben abgezogen werden, so daß ein Raum mit einer Höhe gleich der doppelten Höhe der Zyklonvorrichtung erforderlich ist. Ohne die Heraus­ nahme praktisch sämtlicher Zyklone kann man auch nicht an die mittige Kammer gelangen. Geht man von einem praktischen Bei­ spiel mit 400 Zyklonen in einer Vorrichtung aus, dann müssen 400 Löcher für die Zyklone maßgetreu und für gute Abdichtungs­ möglichkeiten erstellt werden, und auch die Zyklone müssen sehr genau maßhaltig hergestellt werden, wenn sie in den insgesamt 800 Löchern passend eingesetzt werden. Man erkennt die aufwen­ dige Herstellung einer solchen Zyklonvorrichtung.

Auch aus der FR-OS 22 61 813 ist ein Mehrfach-Hydrozyklon be­ kannt, bei dem einzelne Zyklone in vorgeformten Zyklonblöcken einstückig miteinander ausgebildet sind. Die einzelnen Zyklo­ ne erstrecken sich aber vertikal und zur vertikalen Hauptlängs­ achse des Gehäuses parallel. Lediglich zwei Blöcke von kreis­ förmig vertikal verlaufenden Zyklonen befinden sich im Gehäuse, in dessen mittlerer Höhe der Ablauf angeordnet ist. Jeweils am Ende oben und unten des zylinderförmigen Gehäuses sind Ablauf­ leitungen für die Überlauffraktion angeordnet. Die beiden Zy­ klonblöcke sind durch ein in der mittleren Höhe angeordnetes, großes Einsatzstück vollständig voneinander getrennt und im wesentlichen starr zueinander gehalten.

Bei den Mehrfach-Hydrozyklonen nach der DE-AS 11 76 613 sind zwei Gehäuse fest miteinander verschraubt und wirkungsmäßig voneinander isoliert. In jedem Gehäuse befinden sich axial übereinander drei Baugruppen, deren jede mehrere Hydrozyklone besitzt, die vertikal wie bei der vorstehend beschriebenen und bekannten Vorrichtung parallel zur Hauptlängsachse des Gesamt­ aufbaues verlaufen. Diese Zyklone sind in Löchern in Begren­ zungsplatten gelagert, welche durch Mutterbolzen starr zusam­ mengehalten sind. Zwischen den übereinander angeordneten Bau­ gruppen befinden sich Kammern.

Aus der US-PS 35 59 811 ist eine Zentrifugalpumpe mit mehreren Schichten von Zyklonen gezeigte, die jeweils zwischen benach­ barten Pumpenlaufrädern bezüglich der Axialantriebswelle ra­ dial verlaufen. Der tangentiale Einlaß befindet sich jeweils am breiten Ende des Zyklons, der einzeln für jede Pumpkammer abgedichtet durch Spezialteile angebracht ist.

Aus der US-PS 33 35 860 ist eine Mehrfach-Hydrozyklonvorrich­ tung bekannt, in welcher Zyklonscheiben hintereinander aufge­ reiht sind. Jede Zyklonscheibe ist aber von einem gesonderten Gehäuse mit Einlässen und Auslässen so versehen, daß die An­ einanderreihung der Scheiben nur über eine parallel zum Stapel der Zyklonscheiben angeordnete, komplizierte Leitungsführung möglich ist.

Zwei axial hintereinander und vertikal übereinander angeordne­ te Zyklonscheiben sind auch aus der US-PS 26 71 560 bekannt. Die Zyklone verlaufen dort aber vertikal und parallel zur Hauptlängsachse des die beiden Scheiben verbindenden, mehrtei­ ligen Gehäuses. Die Leitungsführung erfolgt über den radial mittigen Zulauf mit entsprechenden Auslässen am jeweiligen En­ de einer der zwei Zyklonscheiben.

Bei allen Mehrfach-Hydrozyklonvorrichtungen der oben beschrie­ benen Veröffentlichungen ist entweder die Wartung schwierig, die Herstellungskosten sind hoch, Veränderungsmöglichkeiten der Vorrichtung hinsichtlich Kapazität oder Reparatur sind nicht oder nur mit großem Aufwand möglich, die Betriebssicher­ heit ist bei einigen Vorrichtungen mangelhaft, oder es treten mehrere oder alle der genannten Nachteile gemeinsam bei der bekannten Vorrichtung auf.

Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Mehrfach- Hydrozyklonvorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art so zu verbessern, daß sie einfacher zu warten ist, hinsichtlich der Gesamtkosten günstiger und dennoch betriebssicher ist, wo­ bei sogar vertikale Ausdehnungen und Kontraktionen der Schei­ benstapel aufgefangen werden sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ein­ zelnen Zyklone in vorgeformten Zyklonscheiben mit einstückig miteinander ausgebildeten Trägerteilen zusammengefaßt gebildet sind, daß die Zyklonscheiben ineinander verschachtelt und mit­ einander abdichtend aufeinander stapelbar sind und daß eine leicht lösbare Einrichtung vorgesehen ist, welche die Zyklon­ scheiben unter Zulassen einer Vertikalbewegung relativ zuein­ ander und ohne Beeinträchtigung der Abdichtung untereinander in der verschachtelten Stellung hält.

Mit der neuen Mehrfach- Hydrozyklonvorrichtung können Feststoffe behandelt werden, die in flüssigen Suspensionen enthalten sind, insbesondere für die Behandlung von Stärke bzw. Stärkemehl, Papierpulpe und Mineral­ erzschlämme. Die Vorrichtung eignet sich für die Eindickung flüssiger Suspensionen oder für die Klassifizierung suspendier­ ter Feststoffe in bestimmte Fraktionen. Die Vielzahl der Zy­ klone sind in einer gemeinsamen Ebene in Form einer Scheibe gemeinsam mit entsprechenden Trägerteilen geformt und angeord­ net, wobei die vorgeformten Teile aufeinander stapelbar, in­ einander verschachtelbar und gegeneinander abdichtbar sind. Durch die Abdichtung erfolgt von selbst die Bildung getrennter Kammern für die Beschickung von Feststoffe enthaltenden Flüs­ sigkeiten bzw. das Abziehen getrennter Fraktionen, ohne zu­ sätzliche Kammern oder Abschnitte vorzusehen. Für die Abdich­ tung zweier kompletter Zyklonscheiben gegeneinander sind nur zwei Dichtungen nötig, nämlich eine für eine im Zentrum ange­ ordnete Kammer und eine für eine äußere Kammer, wobei eine da­ zwischenliegende Kammer gleichzeitig mit abgedichtet wird.

Die Stapelbarkeit reduziert mit Vorteil drastisch den Zeitauf­ wand sowohl für den Aufbau der Vorrichtung als auch bei den Wartungsarbeiten. Die Zyklonscheiben sind austauschbar, und die Vorrichtung kann sogar durch Hinzufügen oder Wegnehmen von Zy­ klonscheiben beliebig erweitert und verkleinert werden.

Durch die erwähnte leicht lösbare Einrichtung können die auf­ einander gestapelten Zyklonscheiben in Grenzen vertikale Bewe­ gungen ausführen. Dies erfolgt beispielsweise durch eine federn­ de Lagerung der Festhalteeinrichtungen. Die Dichtungen sind da­ bei ohne weiteres so ausgestaltet, daß sie auch bei einer leichten vertikalen Verschiebung der Teile gegeneinander noch wirksam abdichten. Durch die Möglichkeit der leichten vertika­ len Verschiebung kann der Ausdehnung und auch Kontraktion der verschiedenen Teile entsprechend den auftretenden Druck- und Temperaturänderungen Rechnung getragen werden.

Die Herstellungs- und Montagekosten verringern sich insbeson­ dere durch die standardisierten Teile, die auch bei unter­ schiedlichen Systemen mit unterschiedlichen Größen verwendet werden können. Man kann mit den Merkmalen der neuen Erfindung die Anzahl der unterschiedlichen Bauelemente gering halten und damit ein Bausteinsystem vorsehen, mit welchem die Betriebska­ pazität leicht verändert werden kann, wobei in den verschieden­ sten Aufbauten die Dichtungen immer gleich zuverlässig wirken. Dadurch ergeben sich Vorteile bei der Normierung der Bauteile und auch für die Verringerung der Gesamtkosten. Die einzelnen Zyklonscheiben brauchen nicht in besonderer Weise mit den je­ weils benachbarten Scheiben verschraubt oder anderweitig an diesen befestigt werden, vielmehr gelingt dies mit der leicht lösbaren Einrichtung mit einer Druckplatte und Federeinrich­ tung, wie in den Unteransprüchen beschrieben ist.

Der Aufbau ist besonders zweckmäßig, wenn erfindungsgemäß jede Zyklonscheibe ein vorgeformtes kreisförmiges Stützteil aufweist mit einer inneren Nabe und einem äußeren Randteil, welche durch viele einstückig gebildete und radial verlaufende, im Abstand angeordnete Zyklone miteinander verbunden sind, die äußeren Randteile der gestapelten Zyklonscheiben von den Wänden des Ge­ häuses im Abstand derart angeordnet sind, daß die äußere Ent­ lerrungskammer in dem Gehäuse vorgesehen ist, die innere Ent­ leerungskammer durch die aufeinandergestapelten Nabenteile der Zyklonscheiben gebildet sind, die Zuführeinlaßkammer zwischen den Entleerungskammern zwischen den Zyklonen vorgesehen ist, im Abstand angeordnete Unterlauf- und Überlauföffnungen in jedem Zyklon vorgesehen sind, die sich jeweils zu einer Entleerungs­ kammer öffnen, und eine Einstelleinrichtung auf den Scheiben derart vorgesehen ist, daß die Scheiben konzentrisch aufeinan­ dergestapelt gehalten sind.

Neben anderen vorteilhaften Merkmalen, die in Unteransprüchen beschrieben sind und die Vorrichtung gemäß der Erfindung vor­ teilhaft weiter ausgestalten, ist unter anderem auch für den jeweiligen Zyklon eine Tauchrohreinrichtung in Form eines Stopfens beschrieben, bei welcher der Stopfen mit einem Füh­ rungsteil zur Verhinderung einer Abwärtsbewegung gebildet ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vor­ liegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungs­ formen der Erfindung darstellen. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Mehrfach-Hydrozyklon­ vorrichtung, wobei Teile des äußeren Gehäuses und der ineinandergeschachtelten Zyklonscheiben abgebrochen dargestellt sind, um Teile des inneren Aufbaues der Vorrichtung zu zeigen,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Vorrichtung der Fig. 1,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 der Fig. 2,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Zyklonscheibe, wobei zur Dar­ stellung des Inneren derselben Teile abgebrochen sind,

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 der Fig. 5,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der oberen und unteren Platten der Zyklonanordnung,

Fig. 8 eine vergrößerte Schnittansicht der Radialteile ver­ schiedener gestapelter Zyklonscheiben unter Darstel­ lung von Teilen des Aufbaues,

Fig. 9 eine Endansicht von der Linie 9-9 der Fig. 8 aus un­ ter Darstellung der Einrichtung zum Verriegeln der Tauchrohreinrichtungen in Position,

Fig. 10 eine vergrößerte abgebrochene Querschnittsansicht des oberen Teils der Vorrichtung der Fig. 1 unter Darstel­ lung von Einzelheiten einer leicht lösbaren Einrichtung zum Festhalten der Zyklonscheiben,

Fig. 11 eine Schnittansicht entlang der Linie 11-11 der Fig. 12,

Fig. 11a eine Schnittansicht entlang der Linie 11a-11b der Fig. 12,

Fig. 12 eine Schnittansicht entlang der Linie 12-12 der Fig. 8,

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht der Druckplatte der Fig. 10,

Fig. 14 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wobei Teile des Gehäuses der Vorrichtung ab­ gebrochen sind, um das Innere derselben zu zeigen,

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht der Druckplatte und der Basisplatte der Zyklonscheibenanordnung der Fig. 14 und

Fig. 16 eine vergrößerte Ansicht des oberen Teiles der Vorrich­ tung der Fig. 14 unter Darstellung von Einzelheiten der Druckplattenanordnung.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine erste Ausführungsform einer Mehr­ fachhydrozyklonvorrichtung 14 gezeigt. Diese weist ein zylin­ drisches Stahlgehäuse 15, einen Deckel 16 für das Gehäuse 15 und eine Basisanordnung 17 auf, auf welcher das Gehäuse 15 mon­ tiert ist. Um den Umfang des Deckels 16 herum (Fig. 2) und um das Gehäuse 15, an welchem Klemmteile 21 mittels Verschrau­ bungen 23 befestigt sind, sind kreisförmige Flansche 19 vorge­ sehen. Ähnlich sind kreisförmige Flansche 24 (Fig. 2) am oberen Umfang der Basisanordnung 17 und unten am Gehäuse 15 vorgesehen, an dem andere Klemmteile 21 befestigt und durch zusätzliche Verschraubungen 23 am Platz gehalten sind. Eine Stützbasis 25 für die Vorrichtung 14 hat die Form einer umgekehrten Platte, welche an der Basisanordnung 17 befestigt ist und an einer Halterung, wie z. B. einen ebenen Teil 26, durch Schrauben 22 befestigt sein kann.

Mehrere Lagen von Mehrfachzyklonen, insbesondere zu einer Ein­ heit zusammengebauten Zyklonscheiben 27 (Fig. 1 und 2), wei­ sen jeweils eine Vielzahl von einzelnen Zyklonen 28 auf, die in dem Gehäuse 15 gestapelt angeordnet sind. Ein Beschickungs­ einlaß 30 ist in der Basisanordnung 17 vorgesehen, um eine einen Feststoff enthaltende flüssige Suspension durch eine innere Beschickungskammer 32 in das Gehäuse 15 einzuführen, während ein Feinstoffauslaß 33 in der Basisanordnung 17 ange­ ordnet ist, um den Feinstoffauslaß aus einer äußeren Überlauf­ kammer 34 aufzunehmen, die zwischen dem Außenumfang der Zyklon­ scheiben 27 und der Innenwand des Gehäuses 15 angeordnet ist. Ein mittiger oder Zentralauslaß 35 in der Basisanordnung 17 nimmt die Unterlauffraktionen aus einer Unterlaufkammer 36 in den Zyklonscheiben 27 auf.

Jede Zyklonscheibe 27, von denen z. B. eine in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, ist vorgeformt. Sie ist aus einem Kunststoffmate­ rial, wie z. B. Nylon, geformt. Jede Scheibe 27 weist ein mitti­ ges Nabenteil 37 und einen äußeren Umfangsrand 38 auf. Die Zy­ klone 28 sind einstückig in der Scheibe 27 geformt und erstrec­ ken sich speichenförmig von der Nabe 37 radial zum Rand 38. Die Zyklone 28 haben allgemein die Gestalt eines Zylinders und weisen ein längliches konisches Teil auf, welches an einer Zyklonunterlauföffnung 39 im Nabenteil 37 mündet. Das gegen­ überliegende oder Basisende jedes Zyklones 28 endet in einer vergrößerten Oberlauföffnung 41 im Rand 38 neben einem Schlitz 42 (Fig. 8 und 12), der im Boden des Zyklons 28 geformt ist.

Eine Tauchrohreinrichtung 43 weist entfernbare, vorgeformte Kunststoff-Steckteile auf und ist jeweils in der Oberlauföff­ nung 41 im Zyklon 28 angebracht. Wie man in den Fig. 8, 9 und 12 sieht, weist jede Tauchrohreinrichtung 43 ein vorderes Spitzenteil 44 auf, das sich in den zylindrischen Teil des Zyklones 28 neben einem darin gebildeten Beschickungseinlaß 45 erstreckt. Eine innere Zyklonauslaßöffnung 46 in der Tauch­ rohreinrichtung 43 verläuft von dem Spitzteil 44 zur äußeren Überlaufkammer 34. Der Boden jeder Tauchrohreinrichtung 43 sitzt in dem Schlitz 42 im Zyklon 28, wobei sich die (in Fig. 8, 12 linke) Vorderkante der Tauchrohreinrichtung 43, die mit einem diagonalen Vorsprung 47 versehen ist, in dieselbe Ebene erstreckt, und zwar von einer zylindrischen Führungsverlänge­ rung 48 her, die auf der Vorderfläche der Tauchrohreinrichtung 43 unter dem Spitzteil 44 gebildet ist. Der Vorsprung 47 ragt teilweise in den Beschickungseinlaß 45 hinein und ergänzt und erhält dessen Gestaltung, während sich die zylindrische Füh­ rungsverlängerung 48 in den Zyklon 28 erstreckt, um die Tauch­ rohreinrichtung 43 richtig anzuordnen und ihre Abwärtsbewegung zu verhindern.

Die Tauchrohreinrichtungen 43 sind mittels Verriegelungsplat­ ten 49 am Zyklon 28 befestigt (Fig. 8 und 9). Jede Verriege­ lungsplatte 49 weist eine mittige Öffnung 50 auf, die über den hervorragenden Endteil der Tauchrohreinrichtung 43 gepaßt ist, wobei gegenüberliegende Enden 51 der Verriegelungsplatte 49 in gekerbten Teilen angeordnet sind, die in auf der äußeren Oberfläche des Randes 38 gebildeten Vorsprüngen 52 gebildet sind. Die Tauchrohreinrichtungen 43 sind vom Zyklon 28 und der Zyklonscheibe 27 abnehmbar bzw. entfernbar vorgesehen, und zwar durch Einführen eines Schraubendreherendes in eine Öffnung 53 und Drehen der Verriegelungsplatte 49 in Uhrzeigerrichtung, wenn man von Fig. 9 blickt, um die gegenüberliegenden Enden 51 der Vorsprünge 52 freizumachen, und dann durch Zurückziehen der Tauchrohreinrichtung 45 aus der Oberlauföffnung 41 im Zyklon 28.

Ineinanderschachtelungseinrichtungen (Fig. 6) sind auf jeder Zyklonscheibe 27 vorgesehen, um eine Scheibe 27 auf der anderen in Stellung zu bringen. Zu diesem Zweck ist ein Bodenumfangs­ flansch 37 a des Nabenteils 37 mit einem mit "d ¹" bezeichneten Durchmesser versehen, und zwar größerer Länge als der mit "d ²" bezeichneten Durchmesser eines oberen Umfangsflansches 37 b des Nabenteils 37. Auf diese Weise kann die Zyklonscheibe 27 oben auf die benachbarte, darunter befindliche Scheibe im Sta­ pel aufgesetzt werden. Ein der Dichtung dienender O-Ring 54 ist in der kreisförmigen Leitung 55 vorgesehen (Fig. 8), welche durch die ineinandergeschachtelten Nabenteile 37 benachbarter Zyklonscheiben 27 gebildet ist. In ähnlicher Weise ist das obe­ re Teil des äußeren Umfangsrandes 38 jeder Zyklonscheibe 27 mit einem treppenförmigen oder nach einwärts abgestuften Flansch 57 versehen, auf welchem ein unterer Randteil 58 der dem Umfangsrand 38 nächsten obersten Scheibe 27 im Stapel sitzt. Ein O-Dichtring 54 ist auch in einer kreisförmigen Leitung 59 zwischen dem Stufenflansch 57 und dem Rand 58 der ineinander­ geschachtelten Scheiben vorgesehen, um die Abdichtung der Be­ schickungskammer 32 gegenüber der Überlaufkammer 34 bzw. der Unterlaufkammer 36 zu vervollständigen. Um eine Drehung der Zyklonscheiben 27 gegeneinander zu verhindern, sind (in Fig. 9 gezeigte) vorsprungartige Ansätze 60 auf dem Stufenflansch 57 jedes Umfangsrandes 38 vorgesehen, die in Positionierkerben 61 im unteren Randteil 58 des Umfangsrandes 38 der nächsten höch­ sten Scheibe in der Anordnung eingelegt werden.

Die gestapelten Zyklonscheiben 27 sitzen auf einer geformten Bodenplatte 62 (Fig. 2 und 7), die auf einer äußeren Randober­ fläche 63 der Basisanordnung 17 angeordnet ist. Die Bodenplatte 62 ist mit einer Nabe 64 versehen, die zur Unterlaufkammer 36 hin offen ist. Auf dieser Nabe 64 sitzt das untere Nabenteil 37 der nächstunteren Zyklonscheibe 27 in der Scheibenanordnung (Fig. 2). Der Umfangsrand 38 der letztgenannten, nächstunteren Zyklonscheibe 27 sitzt auf einem Rand 66 der Bodenplatte 62, die durch Rippen 65 mit der Nabe 64 verbunden ist. An der Nabe 64 und der Randfläche 63 sind entsprechende Dicht-O-Ringe 54 vorgesehen, um sicherzustellen, daß die im Abstand befindli­ chen Kammern 32, 34 und 36 gegeneinander abgedichtet sind.

Eine obere in Flucht befindliche Platte 68 (Fig. 7 und 10) ist oben auf den Zyklonscheiben vorgesehen und sitzt auf deren oberster Scheibe 27. Die obere Platte 68 hat eine ähnliche Ge­ stalt wie die Scheiben 27 und weist eine Nabe 69 und einen durch Rippen 71 verbundenen äußeren Rand 70 auf. Die Nabe 69 und der Rand 70 sitzen ineinandergeschachtelt auf der Nabe 37 und dem Umfangsrand 38 der oberen Zyklonscheibe 27. O-Ringe 54 sind um die Nabe 69 und den Rand 70 vorgesehen, um die Kammern 32, 34, 36 gegeneinander abzudichten.

Wie schon erwähnt, sollen die gestapelten Zyklonscheiben 27 in Position gehalten werden und es soll eine begrenzte, vertikale Relativbewegung der gestapelten Scheiben 27 während des Be­ triebes der Vorrichtung 14 gegeneinander erlaubt sein, ohne daß die Dichtigkeit zerstört wird. Diese begrenzte Vertikal­ bewegung zwischen benachbarten Scheiben 27 erfolgt beispiels­ weise infolge bestimmter thermischer Feuchtigkeits­ ausdehnungsfaktoren der Kunststoffmasse einer Zyklonscheibe 27. Zu diesem Zweck sind Druckplatteneinrichtungen am obersten Teil des Gehäuses 15 vorgesehen und diese weisen eine zylindrische Metalldruckplatte 73 auf (Fig. 2, 10 und 13), welche auf der geformten oberen Platte 68 des Zyklonaufbaues sitzt. Ein Na­ benteil 74 der Druckplatte 73 ist ohne Durchlässe bzw. unper­ foriert und weist ein kreisförmiges, aufrechtes, zylindrisches Flanschteil 76 auf, dessen Wandteile sich teleskopartig in einen zylindrischen Abschnitt 78 erstrecken, der vom Deckel 16 der Vorrichtung 14 herabhängt, um ein Gehäuse 79 für eine schraubenförmige Druckfeder 80 zu bilden. Der äußere Umfang der unteren Fläche des Deckels 16 ist mit einem hängenden Wandteil 82 versehen, gegen welches die Umfangsoberfläche des Randes 83 der Druckplatte 73 angeordnet ist, welche durch Rip­ pen 75 mit der Nabe 74 verbunden ist. Die O-Ringe 54 sind auch um den Umfang des Randes 83 vorgesehen, um den Deckel 16 gegen die Überlaufkammer 34 abzudichten, sowie um das zylindrische Flanschteil 76 der Nabe 74 herum, um das Gehäuse 79 gegen die Beschickungskammer 32 abzudichten.

Eine Stange 85 ist an der Druckplatte 73 befestigt und mit einem mit Gewinde versehenen Teil versehen, welches sich nach außer­ halb des Deckels 16 erstreckt. Eine Einstellmutter 86 ist um die Stange 85 geschraubt und in eine Halterung 88 oben am Dec­ kel 16 angeordnet. Eine entfernbare Schutzkappe 89 ist über der Halterung 88 angeordnet. Die Feder 80 liegt im Gehäuse 79 um die Stange 85 herum. Ihr unteres Ende liegt gegen die Druck­ platte 73 an, und ihr gegenüberliegendes Ende liegt gegen die untere Fläche des Deckels 16 an. Wie man versteht, drückt das Einstellen der Mutter 86 die Feder 80 zusammen bzw. entlastet diese, um den gewählten Druck zu erhalten, der dazu notwendig ist, die Zyklonscheiben 27 in der Stapelanord­ nung zu halten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform, wie sie in den Fig. 1 bis 10 veranschaulicht ist, werden zehn Zyklonscheiben 27 ver­ wendet, deren jede mit vierundzwanzig Zyklonen 28 versehen sind, so daß sich eine Vorrichtung mit 240 Zykloneinheiten ergibt. Im Betrieb der Vorrichtung 14 wird eine Feststoffe ent­ haltende flüssige Suspension unter Druck den Zyklonscheiben 27 durch den Beschickungseinlaß 30 in der Basisanordnung 17 zuge­ führt und von dort nach oben in das Gehäuse 15 zur Beschickungs­ kammer 32, wobei die flüssige Suspension in die Zyklone 28 durch die darin befindlichen tangentialen Beschickungseinlässe 45 eintritt. Die Drehkraft der in die Zyklone 28 eintretenden Beschickung ist so, daß die leichtere oder Überlauffraktion mit den Feinteilchen in der Suspension aus den Zyklonen 28 durch die Tauchrohreinrichtungen 43 zu der äußeren Überlauf­ kammer 34 und nach außerhalb der Vorrichtung 14 durch den Fein­ stoffauslaß 33 austritt. Gleichzeitig tritt die schwerere Frak­ tion oder der Unterlauf durch die Zyklonunterlauföffnungen 39 der Zyklone 28 zur Unterlaufkammer 36 und nach außerhalb des Gehäuses 15 durch den Zentralauslaß 35 aus.

Im Betrieb der Vorrichtung 14 verwendet die Druckplatte 73 die Kraft, die sich aus dem Beschickungsdruck der Flüssigsuspension ergibt, um die gestapelten Zyklonscheibn 27 in der zu­ sammengebauten Lage zu halten, und zwar durch Einleitung einer Axialkraft oben auf den Zyklonstapel gegen den hohen Beschic­ kungsdruck. Die nach unten auf die Druckplatte 73 wirkenden Kräfte haben eine Anfangskraft der Feder 80 und eine effektive Kraft, die sich aus dem Beschickungsdruck ergibt. Zwischen den Rippen 75 in der Druckplatte 73 vorgesehene Öffnungen 81 erlauben den Eintritt des Beschickungsfließmittels in den Be­ reich des Deckels 16 und üben einen zusätzlichen Druck oben auf die Platte 73 aus. Der hohe Beschickungsdruck wirkt über einen ausreichend großen Bereich oben auf der Druckplatte 73, um die Kraft zu übersteigen, welche durch die Drücke am Boden der Platte 73 entwickelt werden, und liefert somit einen effek­ tiven Abwärtsdruck und einen Trieb nach unten. Zusätzliche, oben in der Vorrichtung 14 wirkende Kräfte weisen den Überlauf- und Unterlauffließmitteldruck von der Kammer 34 und 36 zusätz­ lich zu dem Beschickungsdruck des Fließmittels in der Beschic­ kungskammer 32 auf. Die vorliegende Anordnung erlaubt die Steuerung dieser Faktoren, während gleichzeitig eine schwache Ausdehnung oder eine gewisse Bewegung zwischen benachbarten Zyklonscheiben 27 möglich ist, die von Zeit zu Zeit entspre­ chend den Temperaturveränderungen, den inneren Drücken und ähnlichen Faktoren erfolgt, jedoch ohne Beeinträchtigung der Abdichtung zwischen den Kammern. Im Betrieb der Vorrichtung 14 können die Einstellmutter 86 und ihre Halterung 88 auf der Stange 85 frei mit der Druckplatte 73 steigen, und zwar wäh­ rend jeder vorgenannten Ausdehnung oder Bewegung der Scheiben 27.

Bei den gestapelt angeordneten Zyklonscheiben 27 ruft die von der Druckplatte 73 auf die Scheiben ausgeübte Axialkraft ein Zusammendrücken der Dicht-O-Ringe 54 hervor, welche in den Lei­ tungen 55 und 59 zwischen benachbarten Scheiben 27 angeordnet sind. Die vertikalen Seitenwände der Leitungen 55 und 59 haben solche Maße, daß ein Eingriff mit benachbarten Oberflächen der O-Ringe 54 möglich ist und eine kontinuierliche, radiale Um­ fangsdichtkraft in der durch den Pfeil A in Fig. 1 gezeigten Richtung erfolgt.

Außerdem wird oben und unten am Gehäuse 15 eine Axialkraft auf die O-Ringe 54 zwischen der Druckplatte 73 und der oberen Plat­ te 68 und auf die O-Ringe 54 zwischen der Bodenplatte 62 und der oberen Randoberfläche 63 der Basis 17 ausgeübt, um Axial­ dichtungen in derjenigen Richtung zu bewirken, die durch den Pfeil B gezeigt ist (Fig. 2 und 10). Infolge dieser Dichtanord­ nung ist die Leckage der konzentrischen Kammern 32, 34 und 36 in wirksamer und wirtschaftlicher Weise verhindert.

In den Fig. 14 bis 16 ist eine andere Ausführungsform der Vor­ richtung gezeigt, wobei die Druckplatteneinrichtung und die Gehäuseanordnung modifiziert sind. In diesen Figuren sind ent­ sprechende Bezugszahlen für gleiche Aufbauteile, wie oben be­ schrieben, verwendet.

Die Mehrfachhydrozyklonvorrichtung ist auch bausteinartig ein­ setzbar, wobei zusätzliche Zyklonscheiben 27 hinzugefügt oder von der Anordnung weggenommen werden können, um ihre Betriebs­ kapazität zu erhöhen oder zu verringern. Zu diesem Zweck ist eine Mehrfachhydrozyklonvorrichtung 90 (Fig. 14) mit zusätzli­ chen Gehäuseabschnitten 81 und 92 versehen, die auf dem Gehäu­ se 15 befestigt sind. Die Gehäuseabschnitte 91 und 92 haben passende obere und untere Flansche 19, 24, die durch Klemmtei­ le 21 und Verschraubungen 23 aneinander befestigt sind. Auf diese Weise werden dreißig zusätzliche Zyklonscheiben 27 zu der Zyklonanordnung hinzugefügt, so daß sich insgesamt dreißig Scheiben 27 oder 720 Gesamtzyklone 28 ergeben, wodurch sich eine Maschine mit größeren Trennmöglichkeiten ergibt. Die Gehäuse­ abschnitte 91, 92 und die darin befindlichen Zyklonscheiben 27 können je nach den speziellen Bedürfnissen des Benutzers leicht hinzugefügt oder herausgenommen werden, oder es können einzel­ ne Zyklonscheiben 27 ersetzt werden.

In der Vorrichtung 90 ist eine Zugschraube 95 als zusätzliche Einrichtung vorgesehen, um die Zyklonscheiben 27 gestapelt zu halten. Die Zugschraube 95 besteht aus drei Abschnitten 96, 97 und 98. Der Abschnitt 98 hat ein offenes Ende 99, welches über Zapfen 101 einer Bodenplatte 102 gepaßt ist, und ist an diesem mittels eines Führungsstiftes 103 lösbar befestigt. In gleicher Weise sind der Abschnitt 97 am Abschnitt 96 und der Abschnitt 98 am Abschnitt 97 lösbar angebracht.

Die Druckplatteneinrichtungen für die Vorrichtung 90 weisen eine Druckplatte 105 ähnlich der Druckplatte 73 auf, mit Aus­ nahme der Tatsache, daß ihre Nabe 106 verstärkt ist, damit sich der Zugschraubenabschnitt 96 durch eine darin befindliche Öffnung 107 erstrecken kann. Ein Gehäuse 109 für die Druckfe­ der 80 ist zylindrisch und ist an den Wänden des Deckels 16 an­ gebracht, z. B. durch Schweißen an der darin befindlichen Öff­ nung. Ein Kreisflanschteil 111 der Nabe 106 ist für eine Gleit­ bewegung gegen die Wände des Gehäuses 109 angeordnet. Eine Druckstange 112 ist oben auf der Druckplatte 105 befestigt und mit einem länglichen Durchgang 113 versehen, durch welchen sich der Zugschraubenabschnitt 96 erstreckt. Eine Halterung 114 für die Zugschraube 95 ist an den Umfangsflächen des zylindrischen Gehäuses 109 befestigt, wobei sich der Zugschrau­ benabschnitt 96 und die Stange 112 durch darin befindliche Öff­ nungen 115, 116 erstrecken und die Zugschraube 95 durch eine Mutter 117 in Stellung festgelegt ist.

Die Druckfeder 80 ist um die Stange 112 herum angeordnet, ein Ende derselben steht mit dem Boden der Halterung 114 in Ein­ griff, und das gegenüberliegende Ende liegt gegen die Druck­ platte 105 an. Eine einstellbare Sperrmutter 118 ist um das mit Gewinde versehene Ende der Stange 112 vorgesehen, um die Feder 80 mit Vorsprung zu versehen, wobei sich die Stange 112 und die Druckplatte 105 während des Betriebes der Vorrichtung 40 gemäß der vorstehend beschriebenen Bewegung der Zyklon­ scheiben 27 frei nach oben auf der Zugschraube 95 bewegen können.

Claims (20)

1. Mehrfach-Hydrozyklonvorrichtung (14) mit einem geschlosse­ nen Gehäuse (15) mit einer Zuführeinlaßkammer (30, 32) und einem Paar von im Abstand angeordneten Entleerungskammern (33, 34, 36), einer Mehrzahl von einzelnen, horizontal und radial angeordneten Zyklonen (28), die in dem Gehäuse (15) konzentrisch übereinander angeordnet und jeweils aus einem kegelstumpfförmigen Körper mit einer Hauptkammer gebildet sind, die an ihren gegenüberliegenden Enden mit im Abstand angeordneten Zyklon-Unterlauf- (39) und Oberlauföffnungen (46) versehen ist, die sich zu je einer Entleerungskammer (36, 34) in dem Gehäuse (15) hin öffnen, und eine abnehmbare Tauchrohreinrichtung (43) in der oberlaufauslaßseiti­ gen Öffnung (46) jedes Zyklons (28) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Zyklone (28) in vorgeform­ ten Zyklonscheiben (27) mit einstückig miteinander ausgebil­ deten Trägerteilen zusammengefaßt gebildet sind, daß die Zyklonscheiben (27) ineinander verschachtelt und miteinander abdichtend aufeinander stapelbar sind und daß eine leicht lösbare Einrichtung vorgesehen ist, welche die Zyklonscheiben (27) unter Zulassen einer Vertikal­ bewegung relativ zueinander und ohne Beeinträchtigung der Abdichtung untereinander in der verschachtelten Stellung hält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zyklonscheibe (27) ein vorgeformtes kreisförmiges Stütz­ teil aufweist mit einer inneren Nabe (37) und einem äußeren Randteil (38), welche durch eine Vielzahl von einstückig geformten und radial verlaufenden, im Abstand angeordneten Zyklonen (28) miteinander verbunden sind, die äußeren Rand­ teile (38) der getapelten Zyklonscheiben (27) von den Wän­ den des Gehäuses (15) im Abstand derart angeordnet sind, daß die äußere Kammer (34) in dem Gehäuse (15) vorgesehen ist, die innere Kammer (36) durch die aufeinandergestapelten Nabenteile (37, 64) der Zyklon­ scheiben (27) gebildet sind, die Beschickungskammer (32) zwischen den Entleerungskammern (34, 36) zwischen den Zyklo­ nen (28) vorgesehen ist, im Abstand angeordnete Unterlauf und Öffnungen (33, 35, 39, 46) in jedem Zyklon (28) vorgesehen sind, die sich jeweils zu einer Kam­ mer (34, 36) öffnen, eine Einstelleinrichtung auf den Scheiben (27) derart vorgesehen ist, daß die Schei­ ben (27) konzentrisch aufeinander gestapelt gehalten sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung Flanschteile (37 a, 37 b, 57) auf der Nabe (37) und den äußeren Randteilen (58) aufweist und daß jede Zyklonscheibe (27) mit ausgewählter Gestaltung zur Ineinanderschachtelung mit der Nabe (37) und den Rand­ teilen (58) der direkt darüber und darunter angeordneten Scheiben (27) des Stapels gebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Flanschteile (37 a, 37 b, 57) im Abstand befindliche zylindrische Leitungen (55, 59) vorsehen und O-Ringe (54) innerhalb dieser Leitun­ gen (55, 59) unter radialer Abdichtung der Beschickungskammer (32) und der im Abstand angeordneten Kammern (34, 36) voneinander angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Ansätze (60) auf dem äußeren Rand (38) der Zyklonscheiben (27) und Kerben (61) im äußeren Rand (38) der nächst benachbarten Scheibe (27) in dem Zyklonsta­ pel zur Verhinderung einer Drehbewegung der verschachtelten Scheiben (27) gebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das zylindrische Gehäuse (15) auf einem Basisteil (17) befestigt ist, das mit einem Beschickungs­ einlaß (30) und im Abstand befindlichen Ausläs­ sen (33, 35) versehen ist, die jeweils mit der zentralen Beschickungskammer (32) und den im Abstand davon befindli­ chen Kammern (34, 36) in dem Gehäuse (15) in Verbindung stehen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einrichtung zum Halten der Zy­ klonscheiben (27) in gestapelter Position eine Druckplatte (73) aufweist, die oben auf dem Stapel der Zyklonscheiben (27) angebracht ist, ferner eine Feder (80) aufweist, die mit der Druckplatte (73) in Eingriff steht, und eine Ein­ richtung für die Einstellung der Spannung der Feder (80) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zyklonscheiben (27) aus Kunststoff vorgeformt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (80) eine Kompressionsfeder ist und die Ein­ richtung zum Einstellen der Spannung der Feder (80) für eine begrenzte Vertikalbewegung der Zyklonscheiben (27) zueinander ausgestaltet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Beschickungskammer (32) konzentrisch zu den Kammern (34, 36) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Tauchrohreinrichtungen (43) Stopfen aufweisen, die zur Anordnung des Stopfens in dem Zy­ klon (28) mit einem Führungsteil (48) zur Verhinderung einer Abwärtsbewegung des Stopfens gebildet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein tangentialer Beschickungseinlaßka­ nal (45) in jedem Zyklon (28) gebildet ist und daß sich diagonale Vorsprünge (47) von dem Führungsteil (48) des Stopfens in einer Ebene damit erstrecken, so daß sie sich teilweise unter Vervollständigung der Gestaltung des Beschickungseinlasses (45) in die Beschickungseinlaß­ kanäle (45) erstrecken.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Klemmteile zum Halten der Tauchrohreinrichtungen (43) in Position in den Zyklon­ teilen (28) vorgesehen sind und eine Platte (49), die über einem Ende der Tauchrohreinrichtung (43) angebracht ist, sowie eine Einrichtung aufweisen, welche am äuße­ ren Rand (38) der Zyklonscheiben (27) zum Arretieren der im Abstand befindlichen Enden der Klemmteile gebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung in dem Stopfen an gegenüberliegenden Enden zu dem Zyklon (28) bzw. der Überlaufkammer (34) hin offen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein tangentialer Beschickungseinlaß­ kanal (45) in den Zyklonen (28) gebildet ist, die stopfen­ förmige Tauchrohreinrichtung (43) im Rand (38) einer Zyklonscheibe (27) an der Basis eines Zyklons (28) einge­ führt ist, daß eine Leitung an ihren jeweils gegen­ überliegenden Enden zu den Zyklonen (28) und der Öffnung offen ist, jeder Stopfen mit einem vorderen Führungsteil (48) für die Anordnung des Stopfens in dem Zyklon (28) und für die Verhinderung einer Abwärtsbe­ wegung des Stopfens aufgebaut ist, und daß ein diago­ naler Vorsprung (47) in dem Einlaß angeord­ net ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Stopfen in der Ober­ lauföffnung (41) jedes Zyklons (28) eingeführt ist und daß auf der Nabe (37) und den Randteilen (38) Einstellein­ richtungen vorgesehen sind mit Flanschteilen (37 a, 37 b, 57) zum Ineinanderschachteln der Scheiben (27) und aufein­ ander sowie in Flucht und konzentrisch gestapelt.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinandergeschachtelten Flansche (37 a, 37 b, 57) der Naben (37) und der Randteile (38) Ab­ standswandteile aufweisen, welche Leitungen (55, 59) um den Rand (38) und die Nabe (37) vorsehen, und daß inner­ halb dieser Leitungen (55, 59) Dichtringe (54) vorgesehen sind und die Wandteile Maße für einen Eingriff mit den Dichtringen (54) unter radialer Kompression der Dichtringe in ineinandergeschachtelter Lage der Scheiben (27) haben.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (73) ein zylindrisches und metallisches Teil aufweist und daß die Dichtringe (54) zwischen der Platte (73) und den Zyklonscheiben (27) vor­ gesehen sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressionsfeder (80) für den Eingriff mit der Druck­ platte (73) und für eine vorgewählte Axial­ kraft in dieser vorgesehen ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeich­ net, daß eine einstellbare Mutter (86) außerhalb des Ge­ häuses (15) für das Einstellen der Spannung der Kompres­ sionsfeder (80) vorgesehen ist.