DE3240723A1 - Hydrozyklon - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen bei der Aufbereitung
• von Suspensionen zur Abscheidung von unerwünschten Bestandteilen verwendbaren Hydrozyklon oder Cleaner mit einer einen tangentialen Einlaßstutzen aufweisenden zylindrischen Abscheidekammer, in der einlaßseitiq eine Oberlaufdüse zentral angeordnet ist, und einer eine Unterlaufdüse bildenden konischen Abscheidekammer, die einen Auslaßstutzen aufweist, wobei wenigstens die beiden Abscheidekammern durch rohrförmige Gußteile aus einem durch die aktivierte anionische Polymerisation von monomerem Laurinlactam hergestellten Gußpolyamid gebildet sind.
• Bei den Hydrozyklonen oder Cleanern der vorgenannten Art erfährt der über den Einlaßstutzen in die zylindrische Abscheidekammer tangential unter Druck zugeführte Materialstrom eine starke Wirbelbewegung um die gemeinsame Achse der beiden Abscheidekammern, so daß die unerwünschten Bestandteile des Materialstroms durch die wirksamen Fliehkräfte eine Abscheidung in spiralförmigen. Bahnen längs der Innenwand erfahren und somit über den Auslaßstutzen kontinuierlich abgeführt werden können. In der konischen Abscheidekammer erfährt der Materialstrom andererseits eine Umlenkung zurück zu der einlaßseitigen Oberlaufdüse, wobei er für den Austritt nur noch mit den Bestandteilen angereichert ist, die als Folge einer zu geringen Masse der durch die Unterlaufdüse bewirkten Umlenkung des Materialstromes folgen können. Aufgrund dieses Arbeitsprinziss haben solche Hydrozyklone oder Cleaner, die meistens in einer Piehrfachanordnung parallelgeschaltet betrieben werden, einen sehr großen Anwendungsbereich bei der Aufbereitung von Rohstoffen, die häufig unterschiedlich behandelt werden müssen.
• Daher ergeben sich für diese Hydrozvklonen oder Cleaner unter prinzipieller Beibehaltung dieser Arbeitsweise auch entsprechend unterschiedliche Bauformen, die meistens angekoppelt sind an die Auswahl eines bestimmten Werkstoffes, der für den jeweiligen Rohstoff maximale Standzeiten für diese Hydrozyklone oder Cleaner versericht.
• Gemäß einer Ubersicht in der Zeitschrift "Keramische Zeitschrift", 25. Jg. Nr.1,1973,5.20 bis 28, können solche Hydrozyklone oder Cleaner für eine Anwendung in der chemischen Industrie aus gegebenenfalls mit Glasfasern verstärktem Polyporpylen oder auch aus Edelstahl bestehen.
• Weiterhin haben sich dabei auch Polycarbonat und Polyacetal als geeignet erwiesen. Für die Mineralaufbereitung, bei der die chemische Korrosion weniger kritisch ist als der mechanische Verschli#'ß, erweisen -sich dagegen gummielastische Kunststoffe, wie insbesondere die unter dem geschützten Warenzeichen Vulkollan bekannten Kunststoffe, als geeigneter. Besonders für die Reinigung von Altoapiersuspensionen werden neuerdings auch im Spritzgußverfahren hergestellte Cleaner aus Polyamid verwendet, wobei zuletzt auch Versuche mit Cleanern, die als rohrförmige Gußteile aus einem durch die aktivierte anionische Polymerisation von monomerem Laurinlactam hergestellten Gußpolyamid gefertigt waren, die gewünschten längeren Standzeiten ergaben. Dieses spezielle Gußnolyamid zeichnet sich besonders aus durch eine geringe -Wasseraufnahme, eine hohe Dimensionsstabilität und Maßhaitigkeit, eine überragende Gleitverschleißfestigkeit und Chemikalienbeständigkeit sowie allgemein bessere Festiqkeitswerte als andere Polyamide, wobei seine Verarbeitung als relativ dünnflüssige Schmelze auch kompliziertere Bauformen solcher Cleaner unter Verwendung entsprechender Gießformen und Gießkerne einfach herstellen läßt. Bei dem Einsatz dieser Cleaner hat sich jedoch der Nachteil gezeigt, daß bei der Anwesenheit auch von Metallteilen in den Altsaniersusnensionen an bestimmten Wandbereichen der beiden Abscheidekammern ein rascherer mechanischer Verschleiß aufgetreten ist, soinsbesondere in den primären Äbscheidungszonen der zylindrischen Abscheidekammer und an den Umlenkzonen der Unterlaufdüse, so daß solche örtlich schadhaft gewordenen Cleaner vorzeitig ausgetauscht werden mußten. Es ist daher auch anzunehmen, daß sich dieses Gußolyamid nicht ohne weiteres für die Aufbereitung von Rohstoffen eignet, die im Vergleich zu solchen Altsapiersussensionan einen wesentlich größeren Anteil an verschleißfördernden Materialien enthalten.
• Der Erfindung liegt die aufgabe zugrunde, einen Hydrozyklon oder Cleaner der eingangs genannten Art bereitzustellen, der bei einer verlängerten Standzeit einen breiteren Anwenungsbereich als nur für die bis jetzt untersuchte Aufbereitung von Altpapiersuspensionen findet und beissielsweise auch zur Aufbereitung von Rohstoffen verwendet werden kann, die wie die Mineralaufbereitung einen besonderen mechanischen und/oder chemischen Verschleißschutz erfordern.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch qelöst, daß bei einem Hydrozyklon oder Cleaner der eingangs genannten Art wenigstens die einem erhöhten Verschleiß unterliegenden Wandbereiche der beiden Abscheidekammern aus einer mit dem Gußpolyamid umgossenen Hülse aus einem gegenüber dem Gußpolyamid verschleißfesteren Werkstoff, wie insbesondere einer aus Oxydkeramik bestehenden Hülse, gebildet sind.
• Es wird damit ein Hydrozyklon oder Cleaner erhalten, bei dem durch die Integrierung solcher verschleißfesterer Hülsen in einer Anordnung an den besonders verschleißanfälligen Stellen längere Standzeiten erreichbar sind. Die Integrierung der Hülsen in die rohrförmigen Gußteile der beiden Abscheidekamnern ist dabei wegen der unter Gießbedingungen relativ dünnflüssigen Schmelze des Gußpolvamids völlig erohlemlos und erfordert nur eine mehr oder weniger maßgenaue Fertigung des zylindrischen und/oder konischen Verlaufs der Innenwand der Hülsen, damit sie für das Umgießen mit dem Gußpolyamid auf einen dabei verwendeten Dorn aufgeschoben werden können. Andere Abmessungen der Hülsen sind dagegen für dieses Umgießen mit dem Gußpolyamid ohne Interesse, wobei gleichzeitig gilt, daß die Hülsen zweckmäßig einen unregelmäßig geformten und beispielsweise mit einer stärkeren Riffelung versehenen Außenmantel haben sollten, um damit eine entsprechend verbesserte Verankerung in dem Gußpolyamid zu erhalten.
• Indem solche Hülsen mit dem GuBpolyamid umgossen sind, werden sie damit auch gegen de ständigen Stoßbeanspruchungen durch die an der Innenwand -der beiden Abscheidekammern abgeschiedenen Materialteilchen besser geschützt, wobei örtlich überhöhte Stoßbeanspruchungen eine gleichmäßige Verteilung über den Umfang der Hülsen erfahren. Diese gleichmäßige Verteilung kann dadurch gefördert werden, daß gemäß einer Ausbildung der Erfindung jede Hülse mit einer aus einem schwingungsdämofenden, gummielastischen Werkstoff betehenden Gußeinlage hinterfüttert wird. Auch die zusätzliche Integrierung solcher gummielastischer Gußeinlagen ist für die Herstellung der erfindungsgemäßen Hydrozyklone oder Cleaner problemlos, denn es müssen dafür nur die Hülsen vor ihrem Umgießen mit dem Gußpolyamid beispielsweise mit einem übergeschobenen Schlauch aus einem gummielastischen Werkstoff, wie Polyurethan oder Silikonkautschuk, versehen werden, wobei an den ausgewählten Werkstoff nur die Forderung zu stellen ist, daß er den maßgeblichen Schmèlztemseraturen des Gußpolyamids, die bei etwa 160 bis 1900C liegen, für die Dauer der Verfestigung der Schmelze standhält.
• Die Herstellung der Hydrozyklone oder Cleaner ist nicht an bestimmte Bauformen gebunden. Weil'die Schmelze des Gußpolyamids relativ dünnflüssig ist, können damit praktisch alle gängigen Bauformen hergestellt werden, wobei es selbstverständlich auch möglich ist, beispielsweise an der Innenwand der Unterlaufdüse beson##dere Führunqsrinnen für die abgeschiedenen Materialteilchen auszubilden. Auch erlaubt es die einfache Vergießbarkeit des Gußcolyamids, neben den zu einer Erhöhung der Verschleißfestigkeit beitragenden Hülsen weitere separat gefertigte Bauteile gleichartig zu integrieren, um damit Hydrozyklone oder Cleaner in einer Bauform bereitzustellen, welche für einen bestimmten Rohstoff eine optimale Aufbereitung ergibt. Selbstverständlich ist es möglich, die beiden Abscheidekammern entweder als senarate oder als einheitliche Gußteile herzustellen, wobei es wiederum durch die relativ dünnflüssige Schmelze des Gußnolyamids auch möglich ist, die Einlaß- und Auslaßstutzen entweder einstückig mit der jeweiligen Abscheidekammer auszubilden oder sie bei einer senar-aten Fertigung durch ein Umgießen mit dem Gußnolyamid gleichartig wie die Hülsen zu integrieren.
• Die Zeichnung zeigt schematisch einen Längsschnitt durch einen Hydrozyklon oder Cleaner gemäß Erfindung. Dieser umfaßt eine zylindrische Abscheidekammer 1 mit einem nicht dargestellten tangentialen Einlaßstutzen sowie einer zentral angeordneten Uberlaufdüse und eine konische Abscheidekammer 2, die einen ebenfalls nicht dargestellten Auslaßstutzen aufweist. Die besonders verschleißanfälligen Bereiche der Innenwand dieser beiden Abscheidekammern 1 und 2 sind durch Hülsen 3 und 4 aus Oxydkeramik gebildet, wobei die Mantelfläche dieser Hülsen, wie für die Hülse 3 gezeigt, stärker geriffelt sein kann, während ihre Innenwand eine dem Verlauf der beiden Abscheidekammern 1 und 2 an den Stellen folgende Formgebung aufweist, die als besonders verschleißanfällig durch diese Hülsen 3 und 4 geschützt werden sollen. Die Hülsen 3 und 4 sind senarat gefertigte Teile, die nach der Anordnung auf einem Dorn mit einem durch aktivierte anionische Polymerisation von monomerem Laurinlactam hergestellten Gußpolyamid umgossen werden. Die Aufbereitung dieses Gußnolyamids ist beisnielsweise in der US-PS 3 793 255 beschrieben und kann dahin vorteilhaft abgewandelt werden, daß die relativ dünnflüssiqe Schmelze des Gußpolyamids noch vor der Polvmerisation mit Zusatzstoffen modifiziert wird. Mögliche Zusatzstoffe sind beispielsweise Verstärkungsmittel, wie Glasfasern oder Glaskugeln, Füllstoffe-, wie Kieselgur oder Metallpulver, sowie Gleitmittel, wie Graphit oder Molybdänsulfat. Die relativ dünnflüssige Schmelze des Gußnolyamids erlaubt dabei auch die Ausbildung beistielsweise von Führungsrippen 5 längs der Innenwand der konischen Abscheidekammer 2, womit diese Innenwand für eine spezielle Bauform solcher Hydrozyklone ode Cleaner auch eine von einem kreisförmigen Querschnitt abweichende unregelmäßige Formgebung erhalten kann. Weiterhin ist es, wie für die Hülse 4 gezeigt, möglich, die Hülsen mit einer aus einem schwingungsdämpfenden, gummielastischen Werkstoff bestehenden Gußeinlage 6 zu hinterfüttern, die beisPielsweise aus einem über die Hülsen vor dem Umgießen übergeschobenen Schlauch aus Polyurethan oder Silikonkautschuk oder auch aus einem elastomeren Kunststoff beteht, der dabei aber eine gegenüber den maßgebLichen Schmelztemperaturen des Gußpolyamids von etwa 1'6C bis 1900C höhere Temteraturbeständiqkeit aufweisen muß. Solche qummielastischen Gußeinlagen 6 verbessern die Stoß festigkeit der Hülsen 3 und 4 und ergeben damit länge-re Standzeiten, die im übrigen auch dadurch noch gefördert werden können, daß die gefährdeten Wandbereiche der beiden Abscheidekammern 1 und 2, wie mit der gestrichelten Umrißlinie 7 gezeigt, dicker ausgebildet werden. Zusätzlich oder ersatzweise zu den schwingungsd.ämpftend-wirkenden gummielastischen Gußeinlagen 6 können auch-Gußeinlagen aus einem wärmeisolierenden Material,wie wiePolymethakrylat oder einem Hartschaumkunststoff, vorgesehen sein, um damit für Anwendungsbereiche, bei denen mit der höheren Temperaturfestigkeit des Gußpolyamid#s grundsätzlich beherrschbare höhere Temperaturen zur Diskussion stehen, jede Wärmeabstrahlung nach außen auf ein Minimum zu reduzieren.
• Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß sich die vorliegende Erfindung nicht nur speziell für die Hydrozyklonen oder Cleaner der angegebenen Gattung eignet.
• Vielmehr ist die Erfindung generell auch für andere Armaturen, so insbesondere Rohrkrümmer und Drehschieber bzw. Kugel- oder Kükenhähne, anwendbar, bei denen ähnliche, örtlich zu einem erhöhten Verschleiß neigende Strömungsverhältnisse eines durchströmenden Mediums vorliegen. Anstelle einer Oxydkeramik können dabei dann auch Sintermetalle, so insbesondere Silizium- und Wolframkarbid, als gegenüber dem Gußpolyamid verschleißfestere Werkstoffe in Betracht kommen.
• Leerseite

Claims (6)

1. P a t e n t a n s O r ü c h e 1. Hydrozyklon (Cleaner) mit einer einen tangentialen Einlaßstutzen aufweisenden zylindrischen Abscheidekammer in der einlaßseitig eine Oberlaufdüse zentral anqeordnet ist, und einer eine Unterlaufdüse bildenden konischen Abscheidekammer, die einen Auslaßstutzen aufweist, wobei wenigstens die beiden Abscheidekammern durch rohrförmige Gußteile aus einem durch die aktivierte anionische Polymerisation von monomerem Laurinlactam hergestellten Gußpolyamid gebildet sind, dadurch q e -k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens die einem erhöhten Verschleiß unterliegenden Wandbereiche der beiden Abscheidekammern aus einer mit dem Gußpolyamid umgossenen Hülse aus einem gegenüber dem Gußpolyamid verschleißfesteren Werkstoff, wie insbesondere einer aus Oxydkeramik bestehenden Hülse, gebildet sind.
2. 2. Hydrozyklon nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die beiden Abscheidekammern an ihren einem erhöhten Verschleiß unterliegenden Wandbereichen eine gegenüber den übrigen Wandbereichen grö-Bere Wandstärke aufweisen.
3. 3. Hydrozyklon nach Anspruch 1 o der 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß jede Hülse mit einer aus einem schwingungsdämpfenden, gummielastischen Werkstoff bestehenden Gußeinlage hinterfüttert ist.
4. 4. Hydrozyklon nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gußeinlagen aus einem über jede Hülse vor dem Umgießen übergeschobenen Schlauch gebildet sind.
5. 5. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Gußpolyamid mit Verstärkungsmitteln, wie Glasfasern oder Glaskugeln, mit Füllstoffen, wie Kieselgur oder Metallculver, mit Gleitmitteln, wie Graphit oder Molybdänsulfat, oder mit anderen, vor der Polymerisation zugesetzten Zusatzstoffen, modifiziert ist.
6. 6. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Gußpolyamid mit einer umgossenen Einlage aus einem wärmeisolierenden Material, wie Polymethakrylat oder einem Hartschaumkunststoff versehen ist.