DE3240723C2 - Hydrozyklon - Google Patents

Abstract

Bei einem eine zylindrische und eine konische Abscheidekammer aufweisenden Hydrozyklon oder Cleaner sind die verschleißanfälligeren Bereiche der Innenwand durch aus Oxydkeramik bestehenden Hülsen gebildet, die mit einem durch die aktivierte anionische Polymerisation von monomerem Laurinlactam hergestellten Gußpolyamid umgossen sind und mit einer aus einem schwingungsdämpfenden, gummielastischen Werkstoff bestehenden Gußeinlage hinterfüttert sein können.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen bei der Aufbereitung von Suspensionen zur Abscheidung von unerwünschten Bestandteilen verwendbaren Hydrozyklon mit einer einen tangentialen Einlaßstutzen aufweisenden zylindrischen Abscheidekammer, in der einlaßseitig eine Überlaufdüse 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 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 Arbeitsprinzips haben solche Hydrozyklone, die meistens in einer Mehr- fachanordnung parallelgeschaUet betrieben werden, einen sehr großen Anwendungsbereich bei der Aufbereitung von Rohstoffen, die häufig unterschiedlich behandelt werden müssen. Daher ergeben sich für diese Hydrozyklonen unter prinzipieller Beibehaltung dieser Ar- beitsweise auch entsprechend unterschiedliche Bauformen, die meistens angekoppelt sind an die Auswahl eines bestimmten Werkstoffes, der für den jeweiligen Rohstoff maximale Standzeiten für diese Hydrozyklone verspricht

Gemäß einer Obersicht in der Zeitschrift »Keramische Zeitschrift«, 25. Jg. Nr. 1,1973, S. 20 bis 28, können solche Hydrozyklone für eine Anwendung in der chemischen Industrie aus gegebenenfalls mit Glasfasern verstärktem Polypropylen oder auch aus Edelstahl beste- hen. 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 Verschleiß, erweisen sich dagegen gummielastische Kunststoffe, wie insbesonde re die unter dem geschützten Warenzeichen Vulkollan bekannten Kunststoffe, als geeigneter. Besonders für die Reinigung von Altpapiersuspensionen wurden neuerdings auch im Spritzgußverfahren hergestellte Hydrozyklone aus Polyamid verwendet, wobei zuletzt auch Versuche mit Hydrozyklonen, 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 Gußpolyamid zeichne* sich besonders aus durch eine geringe Wasseraufnahme, eine hohe Dimensionsstabilität und Maßhal tigkeit, eine überragende Gleitverschleißfestigkeit und Chemikalienbeständigkeit sowie allgemein bessere Festigkeitswerte als andere Polyamide, wobei seine Verar- beitung als relativ dünnflüssige Schmelze auch komplizierte Bauformen solcher Hydroryklone unter Verwendung entsprechender Gießformen und Gießkerne einfach herstellen läßt Bei dem Einsatz dieser Hydrozyklone hat sich jedoch der Nachteil gezeigt, daß bei der

so Anwesenheit auch von Metallteilen in den Altpapiersus pensionen an bestimmten Wandbereichen der beiden AbschciuekaiTifnern ein rascherer mechanischer Verschleiß aufgetreten ist, so insbesondere in den primären Abscheidungszonen der zylindrischen Abscheidekam mer und an den Umlenkzonen der Unterlaufdüse, so daß solche örtlich schadhaft gewordenen Hydrozyklone vorzeitig ausgetauscht werden mußten. Es ist daher auch anzunehmen, daß sich dieses Gußpolyamid nicht ohne weiteres für die Aufbereitung von Rohstoffen eig net, die im Vergleich zu solchen Altpapiersuspensionen einen wesentlich größeren Anteil an verschleißfördcrnden Materialien enthalten.

Zur Ergänzung der in der vorerwähnten Zeitschrift vermittelten Übersicht sind nach der US-PS 31 36 723 auch Hydrozyklone bekannt bei denen die mit einer Metallhülse gebildete Abscheidekammer für einen verbesserten Schutz mit einer aus Oxidkeramik bestehenden Hülse ausgekleidet ist. Für die Verwendung solcher

Keramikhülsen als Verschleißschutz ist aus der GB-PS 15 09 217 bekannt, daß sie als Folge der relativ großen Härte des keramischen Werkstoffes besonders resistent beispielsweise gegenüber der Schleifwirkung· von Sandteilchen sind, jedoch andererseits den Nachteil aufweisen, daß sie gerade wegen dieser großen Härte nur wenig stoßfest sind und daher leicht brechen können, weshalb bei der Herstellung solcher Hydrozyklone bisher auch nach Lösungen geforscht wurde, wie diese Keramikhülsen eine einfach austauschbare, praxisnahe Verwendung und Anordnung erfahren können. Aus der DE-OS 23 61 556 sind dann auch noch Hydrozyklone bekannt, die mit wenigstens zwei Materialschichten, näm -lieh einer aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehenden Innenschicht und einer mit einem duroplastischen, vorzugsweise mit Glasfasern verstärkten Kunststoff bestehenden Außenschicht, gebildet sind, welches Prinzip mit weiteren Abwandlungen auch bei den noch aus der US-PS 29 74 684 bekannten Hydrozyklonen angewendet ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hydrozyklon der eingangs genannten Art bereitzustellen, der für einen breiten Anwendungsbereich eine verlängerte Standzeit mit der Verwirklichung von Maßnahmen erreichen läßt die herstellerseitig einfach zu verwirklichen sind und anwenderseitig keine vorzeitige Auswechslung von Einzelteilen erfordern, um damit eine im Einzelfall zu kurze Standzeit ohne einen vollständigen Austausch eines schadhaften Hydrozyklon zu verlängern. Bezüglich des Anwendungsbereichs ist dabei außer an die bis jetzt nur untersuchte Aufbereitung von Altpapiersuspensionen auch beispielsweise an die Aufbereitung von Rohstoffen gedacht, die wie die Mineralaufbereitung einen besonderen mechanischen und/ oder chemischen Verschleißschutz erfordern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß bei einem Hydrozyklon der eingangs genannten Art wenigstens die einem erhöhten Verschleiß unterliegenden Wandbereiche der beiden Abscheidekammern aus mit dem Gußpolyamid umgossenen Hülsen gebildet sind, die aus einem gegenüber dem Gußpolyamid verschleißfesteren Werkstoff, wie Oxidkeramik, bestehen, und daß jede Hülse mit einer aus einem schwingungsdämpfenden, gummielastischen Werkstoff bestehenden Gußeinlage hinterfüttert ist

Es wird damit ein Hydrozyklon erhalten, bei dem durch die Integrierung solcher verschleißfesterer Hülsen in einer Anordnung an den besonders verschleißanfälligen Stellen längere Standzeiten erreichtbar sind. Die Integrierung der Hülsen in die rohrförmigen Gußteile der beiden Abscheidekammern ist dabei wegen der unter Gießbedingungen relativ dünnflüssigen Schmelze des Gußpolyamids völlig problemlos 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 Gußpolyamid umgössen sind, werden sie damit auch gegen die 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 wird dadurch gefördert daß jede Hülse mit einer aus einem schwingungsdämpfenden, gummielastischen Werkstoff bestehenden Gußeinlage hinterfüttert ist Die zusätzliche Integrierung solcher gummielastischer Gußeinlagen ist für die Herstellung der Hydrozyklone problemlos, denn es müssen dafür nur die

ίο 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 Schmelztemperaturen des Gußpolyamids, die bei etwa 160 bis 190⁰C liegen, für die Dauer der Verfestigung der Schmelze standhält.

Die Herstellung der Hydrozyklone 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 besondere Führungsrippen für die abgeschiedenen Materialteil chen auszubilden. Auch erlaubt es die einfache Vergieß- barkeit des Gußpolyamids, neben den zu einer Erhöhung der Verschleißfestigkeit beitragenden Hülsen weitere separat gefertigte Bauteile gleichartig zu integrieren, um damit Hydrozyklone in einer Bauform bereitzu- stellen, welche für einen bestimmten Rohstoff eine optimale Aufbereitung ergibt Selbstverständlich ist es möglich, die beiden Abscheidekammern entweder als separate oder als einheitliche Gußteile herzustellen, wobei es wiederum durch die relativ dünnflüssige Schmelze des Gußpolyamids auch möglich ist, die Einlaß- und Auslaßstutzen entweder einstückig mit der jeweiligen Abscheidekammer auszubilden oder sie bei einer separaten Fertigung durch ein Umgießen mit dem Gußpolyamid gleichartig wie die Hülsen zu integrieren.

Die Zeichnung zeigt schematisch einen Längsschnitt durch einen Hydrozyklon gemäß Erfindung. Dieser umfaßt eine zylindrische Abscheidekammer 1 mit einem nicht dargestellten tangentialen Einlaßstutzen sowie einer zentral angeordneten Überlaufdüse und eine koni- sehe 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 die ser 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 separat gefertigte Teile, die nach der Anordnung auf einem Dorn mit einem durch aktivierte anionische Polymerisation vor. monomerem Laurinlactam hergestellten GuDpolyamid umgössen werden. Die Aufbereitung dieses Gußpolya mids ist beispielsweise in der US-PS 37 93 255 beschrie ben und kann dahin vorteilhaft abgewandelt werden, daß die relativ dünnflüssige Schmelze des Gußpolyamids noch vor der Polymerisation mit Zusatzstoffen modifiz^;<=Tt 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 Gußpolyamids erlaubt

dabei auch die Ausbildung beispielsweise von Führungsrippen 5 längs der Innenwand der konischen Abscheidekammer 2, womit diese Innenwand für eine spezielle Bauform solcher Hydrozyklone auch eine von einem kreisförmigen Querschnitt abweichende unregelmäßige Formgebung erhalten kann. Wie für die Hülse 4 gezeigt, sind die Hülsen mit einer aus einem schwingungsdämpfenden, gummielastischen Werkstoff bestehenden Gußeinlage 6 hinterfüttert, die beispielsweise aus einem über die Hülsen vor dem Umgießen überge- ι ο schobenen Schlauch aus Polyurethan oder Silikonkautschuk oder auch aus einem elastomeren Kunststoff besteht, der dabei eine gegenüber den maßgeblichen Schmelztemperaturen des Gußpolyamids von etwa 160 bis !90°C höhere Temperaturbeständigkeit aufweisen muß. Solche gummielastischen GußeinTagen 6 verbessern die Stoßfestigkeit der Hülsen 3 und 4 und ergeben damit längere 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 zu den schwingungsdämpfend wirkenden gummielastischen Gußeinlagen 6 können auch Gußeinlagen aus einem wärmeisolierenden Material, wie Polymethakrylat oder einem Hartschaumkunststoff, vorgesehen sein, um damit für Anwendungsbereiche, bei denen mit der höheren Temperaturfestigkeit des Gußpolyamids grundsätzlich beherrschbare höhere Temperaturen zur Diskussion stehenjede Wärmeabstrahlung nach außen auf ein Minimum zu reduzieren.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß sich die vorliegende Erfindung nicht nur speziell für die Hydrozyklonen 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 auch Sintermetalle, so insbesondere Silizium- und Wolframkarbid, als gegenüber dem Gußpolyamid verschleißfestere Werkstoffe in Betracht kommen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   J. Hydrozyklon mit einer einen tangentialen Einlaßstutzen aufweisenden zylindrischen Abscheidekammer, in der einlaßseitig eine Öberlaufdüse 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 anionisch^ Polymerisation von monomerem Laurinlactam hergestellten Gußpolyamid gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die einem erhöhten Verschleiß unterliegenden Wandbereiche der beiden Abscheidekammern (1, 2) aus mit dem Gußpolyamid urogossenen Hülsen (3, 4) gebildet iind, die aia einem gegenüber dem GuGpolyairJd verschleißfesteren Werkstoff, wie Oxidkeramik, bestehen, und daß jede Hülse (3, 4) mit einer aus einem schwindungsdämpfenden, gummielastischen Werkstoff bestehenden Gußeinlage (6) hinterfüttert ist
2. 2. Hydrozyklon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gußpolyamid mit einer umgossenen Einlage aus einem wärmeisolierenden Material wie Polymethakrylat oder einem Hartschaumkunststoff, versehen ist
3. 3. Hydrozyklon nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußeinlagen (6) aus einem über jede Hülse (3, 4) vor dem Umgießen übergeschobenen Schlauch gebildet sind.
4. 4. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abscheidekammern (1, 2) an ihren einem erhöhten Verschleiß unterliegenden Wandbereichen eine gegenüber den übrigen Wandbereichen größere Wandstärke aufweisen.
5. 5. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gußpolyamid mit Verstärkungsmitteln, wie Glasfasern oder Glasku geln, mit Füllstoffen, wie Kieselgur oder Metallpul ver, mit Gleitmitteln, wie Graphit oder Molybdänsulfat, oder mit anderen, vor der Polymerisation zugesetzten Zusatzstoffen, modifiziert ist.