DE4424460A1 - Hydrozyklon - Google Patents

Description

Die Erfindung geht zunächst aus von einem Hydrozyklon, der aus mehreren, aus Kunststoff bestehenden Teilen zusammenge­ setzt oder zusammensetzbar ist, wobei Mittel zur lösbaren Verbindung der Hydrozyklonteile vorgesehen sind und wobei ferner für eine Abdichtung der o.g. Verbindungen gesorgt ist (Oberbegriff des Anspruches 1). Hierzu ist es bekannt, aus einem Kunststoff, wie Polyurethan, bestehende Hydrozyklon­ teile mittels zweier Schellen zu verbinden und zugleich auch für die Dichtung zu sorgen, wobei diese Schellen von der Seite her über im Querschnitt konisch geformte Schultern der zu verbindenden Hydrozyklonteilenden gelegt und miteinander verschraubt wurden. Hierdurch wurden die einander gegenüber­ liegenden Stirnflächen der Schultern an ihren Randbereichen aneinander gedrückt. Durch die Erfordernis der Schellen und ihrer Verschraubmittel entstanden entsprechende Fertigungs­ kosten. Hinzu kam, daß eine wirksame Dichtfläche nur in einem ringzylindrischen Randbereich der Stirnflächen gebil­ det wurde, während der innerhalb dieses Randbereiches lie­ gende Teil der Dichtflächen von der unter Druck stehenden, zu verarbeitenden Suspension ausgewaschen wird und dadurch Abstände gebildet wurden, insbesondere bei größeren Drücken.

Die Aufgaben- bzw. Problemstellung der Erfindung liegt demgegenüber zunächst darin, bei einem Hydrozyklon gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowohl für eine Reduzierung der Herstellungskosten als zugleich auch für eine Verbesserung der Dichtwirkung zu sorgen.

Hierzu ist, ausgehend vom Oberbegriff des Anspruches 1, zunächst mit der Erfindung vorgesehen, daß zur lösbaren Verbindung ein mit einem Außengewinde versehener Stutzen an einem der zu verbindenden Hydrozyklonteile und ein dazu passendes Innengewinde einer Ausnehmung in dem anderen damit zu verbindenden Hydrozyklonteil vorgesehen sind und daß zur Dichtung die Stirnfläche des Stutzens und eine bei einge­ schraubtem Stutzen daran anliegende, umlaufende Widerlager­ fläche der Ausnehmung dienen, wobei der die Hydrozyklonteile bildende Kunststoff eine Elastizität besitzt. Hiermit werden mehrere Vorteile erreicht. Zunächst werden die Herstellungs­ kosten gegenüber dem eingangs erläuterten Stand der Technik erheblich gesenkt, da die gesondert zu fertigenden und auch umständlich zu montierenden Schellen und deren Verschraub­ mittel entfallen. Der mit dem Gewinde versehene Stutzen und die ein Gewinde tragende Ausnehmung sind mit dem Anfertigen der Hydrozyklonteile aus einem Kunststoff, bevorzugt einem Polyurethan in einem Arbeitsgang (z. B. Gießen) herstellbar. Die erwähnte Elastizität dieses Kunststoffes soll zumindest so groß sein, daß die Stirnfläche des Stutzens und die Widerlagerfläche der Ausnehmung zu einer flächigen , dicht­ enden Anlage kommen, sobald sie mit dem Einschrauben des Stutzens in die Ausnehmung unter Druck aneinander gepreßt werden. Diese Dichtwirkung wird nicht durch den Druck der innerhalb der Hydrozyklonteile vorgesehenen, bzw. diese durchlaufenden Suspension beeinträchtigt. Hierzu ist beson­ ders die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 2 von Vorteil, wonach die beiden vorgenannten Dichtflächen vollflächig aneinander anliegen. Die zum Stand der Technik erläuterten nachteiligen Auswaschungen sind vermieden. Die Hydrozyklonteile nach der Erfindung können bevorzugt aus einem leicht elastischen Polyurethan mit einer Shore-Härte von etwa 40-95 A bestehen (Ansprüche 3 und 4).

Die Erfindung bezieht sich bevorzugt auf einen Hydrozyklon gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 5, bei dem die zu verbindenden Hydrozyklonteile an deren Verbindungsenden flanschartige Schultern aufweisen, deren Stirnflächen bei zusammengesetzten Hydrozyklonteilen einander gegenüberlie­ gen. Diese Schultern entsprechen den Schultern, die eingangs zum Stand der Technik erwähnt wurden und dort die Dichtflä­ chen aufwiesen. In dem Zusammenhang besteht die weitere Aufgabe der Erfindung, bei einem derart ausgestalteten Hydrozyklon die einander gegenüberliegenden Stirnflächen der Schultern zu einer weiteren Funktion auszunutzen. Hierzu ist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 5 vorgesehen, daß diese Stirnflächen der Schultern zusammenwirkende Rast­ mittel aufweisen, die bei verbundenen Hydrozyklonteilen rastend ineinander greifen und die Schultern an einer Rela­ tivverdrehung zueinander in der Ebene der Stirnflächen hindern bzw. sperren, wobei die Rastmittel eine gewisse Elastizität besitzen. Hiermit ist vermieden, daß die Schraubverbindung zweier miteinander gemäß Anspruch 1 ver­ bundener Hydrozyklonteile sich im Verlauf des Betriebs lockert. Dies könnte durch Schwingungen der Hydrozyklonteile aufgrund der sie durchfließenden Suspension geschehen. Eine solche, ungewollte Relativverdrehung wird durch das Inein­ andergreifen der vorgenannten Rastmittel verhindert. Während beim Stand der Technik diesen Stirnflächen der Schultern die Funktion einer Dichtung zugewiesen wurde, erfolgt die Dicht­ funktion gemäß Anspruch 1 durch die Stirnfläche des Stutzens in Verbindung mit einer Widerlagerfläche der Ausnehmung. Somit stehen die Stirnflächen der Schultern zur vorgenannten Verdrehsicherung zur Verfügung. In fertigungstechnischer Hinsicht- besteht hierzu der Vorteil, daß die Rastmittel mit dem Gießen der Hydrozyklonteile mit gegossen werden können, so daß - abgesehen von geringen zusätzlichen Formkosten - keine zusätzlichen Herstellungskosten für eine solche Ver­ drehsicherung anfallen, da die Hydrozyklonteile aus einem zumindest leicht elastischen Werkstoff bestehen (siehe oben). Alternativ können die Rastmittel ihre Elastizität gemäß der Lehre des Anspruches 7 erhalten. Auch dies ist fertigungstechnisch mit einem geringen Aufwand möglich. Eine solche Scheibe kann auf die Stirnfläche der entsprechenden Schulter aufgeklebt werden.

Die Merkmale des Anspruches 9 sind dann von Vorteil, wenn einerseits die Anforderung einer gewissen Elastizität an das Material der Hydrozyklonteile besteht und andererseits aber ein Nachgeben der ineinandergreifenden Gewindegänge des Stutzens und der Ausnehmung beim Ende des Einschraubvorgan­ ges vermieden werden soll. Ein solches Nachgeben kann näm­ lich im Extremfall dazu führen, daß bei entsprechender Schraubkraft die Gewindegänge entgegen der Schraubrichtung um eine Gewindeganghöhe sich zueinander verlagern. Als Alternative zu der vorstehend erläuterten Ausführungsform der Erfindung sind die Merkmale des Anspruches 14 vorgese­ hen, bevorzugt in der Ausführung gemäß Anspruch 15.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen. Außerdem sind weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung den nachstehend erläuterten Ausführungsmög­ lichkeiten der Erfindung, sowie der dazugehörigen Zeichnung zu entnehmen. In der im wesentlichen schematischen Zeichnung zeigt

Fig. 1: ein aus mehreren Hydrozyklonteilen zusammenge­ setzter Hydrozyklon in der Seitenansicht,

Fig. 2: in einem demgegenüber vergrößerten Maßstab eine der Verbindungsstellen zweier Hydrozy­ klonteile im Längsschnitt und noch nicht miteinander verbunden,

Fig. 3: die Verbindungsstelle gemäß Fig. 2, ebenfalls im Schnitt, bei miteinander verschraubten Hydrozyklonteilen,

Fig. 4: eine Ansicht auf eine der Stirnflächen in Richtung der Pfeile IV in Fig. 2,

Fig. 5: eine Draufsicht auf den obersten Hydrozyklon­ teil in der Fig. 1 und zwar gemäß der Linie V-V in Fig. 7,

Fig. 6: einen Schnitt gemäß der Linie VI-VI in Fig. 7,

Fig. 7: einen Schnitt gem. der Linie VII-VII in Fig. 5.

Der in Fig. 1 allgemein mit 1 bezifferte Hydrozyklon besteht in diesem Beispiel aus drei miteinander verbundenen Hydrozy­ klonteilen 2, 3, 4 und 5, die aus einem zumindest leicht elastischen Kunststoff bestehen, bevorzugt aus einem Poly­ urethan gegossen sind. Die Mittel zu ihrer lösbaren Verbin­ dung miteinander und zugleich Abdichtung in den Verbindungs­ bereichen 6 sind näher in den Fig. 2-4 dargestellt und nachfolgend erläutert. Dabei sei als Beispiel angenommen, daß es sich um die Verbindung 6 zwischen den Hydrozyklontei­ len 2, 3 handelt. Es gilt aber auch für die Verbindung 6 zwischen den Hydrozyklonteilen 3, 4 und 5, 2.

Am Ende eines der zu verbindenden Hydrozyklonteile 2 ist ein Stutzen 7 mit angegossen, der ein Außengewinde 8 aufweist. Das damit zu verbindende Ende des anderen Hydrozyklonteiles 3 weist eine Ausnehmung 9 auf, die ein Innengewinde 10 besitzt. Die Gewinde 8, 10 passen zueinander. Durch Ein­ schrauben des Stutzens 7 in die Ausnehmung 9 wird ausgehend von der Position der Teile gemäß Fig. 2 die Verbindungsposi­ tion gemäß Fig. 3 erreicht. In der Position gemäß Fig. 3 liegt die Stirnfläche 11 des Stutzens 8 an einer Widerlager­ fläche 12 am Boden der Ausnehmung 9 an. Der erforderliche Dichtdruck zwischen diesen beiden Dichtflächen 11, 12 wird durch entsprechende Einschraubung des Stutzens 8 in die Ausnehmung 9 geschaffen.

Die miteinander zu verbindenden Enden der Hydrozyklonteile weisen bevorzugt Schultern 13 auf, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Schäfte der Hydrozyklonteile. Hierzu können die Schultern 13, 14 mittels einer konischen Formgebung 15, 16 in die Schäfte übergehen. Die einander gegenüberliegenden Stirnflächen 17, 18 dieser Schultern sind mit zueinander passenden Rastmitteln versehen. Im vorliegen­ den Ausführungsbeispiel dienen als Rastmittel Stege 19, 20, welche aus dem leicht elastischen Polyurethan der Hydrozy­ klonteile mit gegossen sind. Dieses Material hat bevorzugt eine Shore-Härte von 70-95 A. In einer alternativen Aus­ führung können die vorgenannten Stege zusammen mit einer Scheibe aus einem elastischen Werkstoff (beispielsweise Kunststoff oder Gummi) hergestellt und mit den Stirnfläche 17, 18 der Schultern jeweils verklebt werden. Ein solcher Gummi hat bevorzugt eine Shore-Härte von etwa 40 A.

Die vorgenannten Stege 19, 20 verlaufen bevorzugt in Radial­ richtung der Schultern (siehe Fig. 4). Die Stege 19 bzw. 20 sind jeweils voneinander im Abstand 21 auf den Stirnflächen 17, 18 vorgesehen. Der Abstand zwischen der Stirnfläche 17 der Schulter 13 des Hydrozyklonteiles 2 zur Stirnfläche 11 des zugehörigen Gewindestutzens 7, sowie der Abstand der Stirnfläche 18 der Schulter 14 des Hydrozyklonteiles 3 von der Widerlagerfläche 12 der Ausnehmung 9 sind so aufeinander abgestimmt, daß in der endgültigen Verbindungsstellung (siehe Fig. 3) die Stege 19 der Schulter 13 zwischen die Abstände 21 der Stege 20 der Schulter 14 passen, sowie die Stege 20 entsprechend zwischen Abstände der Stege 19. Zum Ende des Einschraubens des Stutzens rasten die Stege 19, 20 aufgrund ihrer Elastizität in die o.g. Positionen ein. Hiermit wird in der endgültigen Betriebsstellung, in welcher die Stirnfläche 11 und die Widerlagerfläche 12 dichtend aneinander liegen, verhindert, daß sich die Schultern 13, 14 und damit die Hydrozyklonteile 2, 3 relativ zueinander in der mit dem Doppelpfeil 22 in Fig. 4 angegebenen Richtung zueinander verdrehen können. Es versteht sich, daß die Rastmittel nicht auf die dargestellten, in radialer Richtung verlaufenden Stege 19, 20 beschränkt sind. Sie können jede andere Form aufweisen, die den Eingriff eines oder mehrerer Rastvorsprünge der Stirnfläche einer der Schultern in eine oder mehrere entsprechende Vertiefungen der Stirnfläche der anderen Schulter ermöglichen.

Falls erwünscht kann eines der ineinandergreifenden Gewinde, bevorzugt das Innengewinde 10 der Ausnehmung 9 Teil eines gesonderten Einsatzes (z. B. Eingußteil) sein, der in Fig. 3 mit der strichpunktierten Linie 23 angedeutet ist. Dieser Teil besteht aus einem härteren Material, z. B. aus einem Polyamid oder sonstigen, geeigneten Materialien, wie Metal­ len, als das Material der Hydrozyklonteile. Er ist innensei­ tig mit dem Gewinde 10 versehen und ist mit dem Hydrozyklon­ teil, hier der Hydrozyklonteil 3, fest verbunden. Diese feste Verbindung kann durch Umgießen des Gewindeeinsatzes 23 mit dem Material des betreffenden Hydrozyklonteiles erreicht werden. Bevorzugt besteht der Einsatz aus einem relativ harten Polyurethan (beispielsweise mit einer Shore-Härte von etwa 90 bis 200 A) und ist mit Hydrozyklonteilen aus einem demgegenüber weniger harten Polyurethan (siehe oben) vergos­ sen. Miteinander vergossene Polyurethane bilden eine prak­ tisch homogene Einheit. Hierdurch wird einer Ausdehnung des Bereiches des Hydrozyklonteiles entgegengewirkt, der das Innengewinde 10 trägt oder aufweist. Ein solches Ausdehnen kann durch den Einschraubvorgang des Stutzens, sowie durch den von der Suspension herrührenden Innendruck bewirkt werden. Als Alternativlösung zu der zuletzt beschriebenen Anordnung kann man die Schultern 14 der eine Ausnehmung 9 aufweisenden Enden der Hydrozyklonteile mit einer Verstär­ kung gegen radial nach außen gerichtete Druckkräfte verse­ hen. Eine solche Verstärkung kann in Form eines Stützringes ausgebildet sein, der entweder in das Material der Schulter eingelassen ist, oder aber die Schulter außenseitig umgibt. Auch hier kann in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung bei Hydrozyklonteilen aus einem Polyurethan wie oben ange­ geben, der Stützring aus einem demgegenüber härteren Poly­ urethan bestehen, z. B. mit einer Shore-Härte von etwa 90 bis 200 A, der mit dem weniger harten Polyurethan der Schulter und damit des Hydrozyklonteiles vergossen ist. Die letztge­ nannte Variante eines die Schulter 14 außenseitig umgebenden Stützringes 33 ist in Fig. 2 rechts durch eine strichpunk­ tierte Linie und eine Kreuzschraffierung angedeutet. Auch hierdurch wird ein Ausweichen des Innengewindes 10 der Schraubverbindung verhindert, das bei Herstellung der be­ treffenden Hydrozyklonteile aus einem elastischen Werkstoff unter Umständen möglich ist.

Fig. 2 rechts zeigt, daß statt des mit dem Stutzen 7 gemäß Fig. 2 links einstückigen Gewindes 8 ein ringzylindrischer Teil 34 aus einem gegenüber dem Stutzenwerkstoff härteren Werkstoff (Stahl, harter Kunststoff, insbesondere harter Polyurethan usw.) vorgesehen sein kann, der mit dem Stutzen 7 verbunden ist, z. B. durch Vergießen oder Umgießen. Um in diesem Falle die Elastizität der Dichtung zwischen der Stirnfläche 11 des Stutzens 7 und der Widerlagerfläche 12 der Ausnehmung 9 zu erhalten, ist die Länge des das Außenge­ winde 8 tragenden bzw. bildenden zylindrischen Ringes 34 kürzer als die Länge des Stutzens 8, so daß in der Ein­ schraubrichtung 35 betrachtet die Stirnfläche 11 des Stut­ zens die Stirnfläche 36 des zylindrischen Ringes überragt.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5, 6 und 7 zeigt den in Fig. 1 oberen Hydrozyklonteil 5 in Verbindung mit dem weite­ ren Hydrozyklonteil 2, der mit einem Zulaufstutzen 24 ver­ sehen ist.

Dem Zulaufstutzen 24 wird gemäß Pfeil 25 die zu verarbeiten­ de Suspension zugeführt. Der zunächst zylindrische Innenraum 26 des Zulaufstutzens 24 geht in einen Zuführungsschlitz 27 über, der etwa tangential in den Innenraum 28 des oberen Bereiches 2′ des Hydrozyklons 2 einläuft. Um dies strömungs­ gerecht zu gestalten, kann der Einlauf an den Zylinder tangential, evolutenförmig, evolventenförmig oder hypo­ zycloid angesetzt werden. Es ist eine entsprechende Leit­ fläche 29 vorgesehen, die zusammen mit ihrer Seitenfläche 30 hier exzentrisch zur Längsmittelachse des Hydrozyklons von der unteren Kante 27′ des Schlitzes 27 ausgehend verläuft und die Suspension in den Innenraum 28 leitet. Ferner ist auch hier eine Widerlagerfläche 12 vorgesehen, auf welche die untere Stirnfläche 11 des Stutzens 7 in der endgültigen Einschraublage dichtend aufliegt. Diese beiden Flächen 12, 11 entsprechen also funktionell den Flächen 12, 11 des Ausführungsbeispieles der Fig. 1 bis 4. Auch hier sind an flanschähnlichen Schultern 31, 32 Rastmittel in Form der Stege 11, 19, 20 vorgesehen. Im einzelnen wird hierzu auf die Beschreibung des Ausführungsbeispieles der Fig. 2-4 verwiesen.

Alle dargestellten und beschriebenen Merkmale, sowie ihre Kombinationen miteinander sind erfindungswesentlich.

Claims (16)

1. Aus mehreren, aus Kunststoff bestehenden Teilen zusam­ mengesetzter oder zusammensetzbarer Hydrozyklon, wobei Mittel zur lösbaren Verbindung der Hydrozyklonteile vorgesehen sind und wobei ferner für eine Abdichtung der o.g. Verbindungen gesorgt ist dadurch gekennzeichnet, daß zur lösbaren Verbindung ein mit einem Außengewinde (8) versehener Stutzen (7) an einem der zu verbindenden Hydrozyklonteile und ein dazu passendes Innengewinde (10) einer Ausnehmung in dem anderen damit zu verbinden­ den Hydrozyklonteil vorgesehen sind und daß zur Dichtung die Stirnfläche (11) des Stutzens (7) und eine bei eingeschraubtem Stutzen (7) daran anliegende, umlaufende Widerlagerfläche (12) der Ausnehmung (9) dienen, wobei der die Hydrozyklonteile bildende Kunststoff eine Ela­ stizität besitzt.

2. Hydrozyklon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (11) und die Widerlager (12) vollflächig aneinanderliegen.

3. Hydrozyklon nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Hydrozyklonteile aus einem elastischen Polyurethan bestehen.

4. Hydrozyklon nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrozyklonteile aus einem Polyurethan mit einer Shore-Härte von etwa 70 bis 95 A bestehen.

5. Hydrozyklon, bei dem die zu verbindenden Hydrozyklontei­ le an ihren miteinander zu verbindenden Enden flanschar­ tige Schultern aufweisen, deren Stirnflächen bei mitein­ ander verbundenen Hydrozyklonteilen einander gegenüber­ liegen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß diese Stirnflächen (17, 18) der Schultern (13, 14) zusammenwirkende Rastmittel (19, 20) aufweisen, die bei verbundenen Hydrozyklonteilen rastend ineinander greifen und die Schultern (13, 14) an einer Relativver­ drehung (22) zueinander in der Ebene der Stirnflächen hindern, wobei das Material der Rastmittel eine gewisse Eigenelastizität hat.

6. Hydrozyklon nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastmittel (19, 20) mit den Schultern (13, 14) und den Hydrozyklonteilen einstückig gegossen sind.

7. Hydrozyklon nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastmittel Teil einer Scheibe aus einem elastischen Werkstoff, z. B. Gummi, sind, die auf die Stirnfläche der zugehörigen Schulter aufgeklebt ist.

8. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Rastmittel in Radialrichtung verlaufende, im Abstand (21) voneinander angeordnete Stege (19, 20) der Stirnflächen (17, 18) der Schultern dienen.

9. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengewinde (10) der Ausnehmung (9) und gegebenenfalls auch das Außengewinde (8) des Stutzens (7) aus einem anderen, härteren Material als das Hydrozyklonmaterial besteht.

10. Hydrozyklon nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengewinde (10) der Ausnehmung (9) Teil eines Einsatzes ist, der mit dem Hydrozyklon fest verbunden ist.

11. Hydrozyklon nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das Außengewinde (8) des Stutzens (7) Teil eines zylindrischen Ringes (34) ist, der mit dem Material des Stutzens (7) fest verbunden ist.

12. Hydrozyklon nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der das Außengewinde aufweisende zylindrischen Ring (34) kürzer als die Länge des Stutzens (7) ist, wobei die Stirnfläche (11) des Stutzens über die Stirnfläche (36) des zylindrischen Ringes (34) in der Einschubrichtung (35) vorragt.

13. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde bzw. Gewindeeinsätze aus einem härteren Material von dem Werkstoff des Hydro­ zyklons umgossen oder umgeben sind.

14. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schultern (14) der eine Ausneh­ mung (9) aufweisenden Enden der Hydrozyklonteile eine Verstärkung gegen radial nach außen gerichtete Druck­ kräfte aufweisen.

15. Hydrozyklon nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Verstärkung in Form eines Stützringes, der entweder in das Material der Schulter eingelassen ist, oder die Schulter außenseitig umgibt (33).

16. Hydrozyklon nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch einen Stützring (33) , der aus einem gegenüber dem Polyurethan der Hydrozyklonteile härteren Polyurethan mit einer Shore-Härte von etwa 90 bis 200 A besteht.