EP0191069A1 - Verhinderung des verschleisses an oberflächen von geräten zur bearbeitung von gemengen in wasser oder feuchtehaltiger luft - Google Patents

Verhinderung des verschleisses an oberflächen von geräten zur bearbeitung von gemengen in wasser oder feuchtehaltiger luft

Info

Publication number
EP0191069A1
EP0191069A1 EP19850904083 EP85904083A EP0191069A1 EP 0191069 A1 EP0191069 A1 EP 0191069A1 EP 19850904083 EP19850904083 EP 19850904083 EP 85904083 A EP85904083 A EP 85904083A EP 0191069 A1 EP0191069 A1 EP 0191069A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wear
heat exchanger
cone
ice
subject
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19850904083
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hassan G. Djawadi
Klaus Janssen
Reiner Labusch
Friedrich Balck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Preussag AG
Preussag AG Metall
Original Assignee
Preussag AG
Preussag AG Metall
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Preussag AG, Preussag AG Metall filed Critical Preussag AG
Publication of EP0191069A1 publication Critical patent/EP0191069A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G53/00—Conveying materials in bulk through troughs, pipes or tubes by floating the materials or by flow of gas, liquid or foam
    • B65G53/34—Details
    • B65G53/52—Adaptations of pipes or tubes
    • B65G53/523—Wear protection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L57/00—Protection of pipes or objects of similar shape against external or internal damage or wear
    • F16L57/06—Protection of pipes or objects of similar shape against external or internal damage or wear against wear

Definitions

  • the invention relates to a method for preventing wear on surfaces of machines and devices for processing batches in water or moisture-containing oil and a device for carrying out such a method.
  • the object of the present invention is therefore to propose a method of the type mentioned at the outset, with which wear phenomena on the surfaces of walls of work areas and machines are avoided without the need to introduce foreign additional substances or materials.
  • the invention it is also possible at the same time to control the formation of the ice layer in such a way that process control takes place in certain sections or parts of the device or machine that are important for carrying out a method, for example by particularly strengthening the ice layer in passage openings such as nozzles or is weakened, as a result of which changes in flow velocity and pressure or throughput occur.
  • temperatures that are required will of course depend on the circumstances, i.e. H. Devices, machines and their operating conditions, but it has been shown that temperatures of up to -20 ° C are sufficient and that in most cases temperatures between -10 and -15 ° C on the device walls are sufficient.
  • coolant per se for example brine or frigen, is suitable as the coolant.
  • the device for carrying out the method now consists in that the equipment and machine parts to be protected against wear are designed as part of a heat exchanger.
  • the heat exchanger can be a jacket or a second wall, that part of the device and the machine '':; ⁇ ⁇ : ⁇ 11. ! : surrounds, whose inner surface is to be protected against wear.
  • this jacket or the resulting cavity is supplied with the coolant, the temperature of this wall part of the device or the machine drops to such an extent that the process water, which flows through the device or the machine in the form of a suspension or a mixture, is noticeable the inner surface, which is to be protected against wear, forms an ice layer.
  • the ice layer can be regulated accordingly by the temperature of the coolant and it only needs to have a small thickness, which in the rarest cases rises beyond a few millimeters. Wear of this ice layer is insignificant because it builds up again and again.
  • a pipe coil or the like can also be placed on the wall part of the device to be protected in the machine. Lay the line that is in good thermal contact with the outer surface of the part of the machine that is to be protected.
  • the material from which the device or the machine is made should be as good a heat conductor as possible, which also applies to the coil or similar guide means, i. H . made of a metal, such as steel or brass or copper. These substances have a high thermal conductivity, whereas the ice layer has a very low thermal conductivity.
  • This practically universally applicable method is an ideal solution for protecting surfaces against wear in devices in which water or moist air is used as transport or Equipment is used.
  • the process can be adapted to a wide variety of devices and machines. It is easy to use and economical compared to the conventional investments that would otherwise be required.
  • Hydrocyclones have been known for many years and are used to separate solids from aqueous suspensions, the suspension being fed under pressure to the so-called entry cylinder of the cyclone via a tangentially arranged inlet opening. The suspension then merges into a cone adjoining the entry cylinder, in which the suspension assumes spiral movements at a considerable speed and moves downwards. As a result of the centrifugal forces that occur, the solids in the suspension are thrown out of the stream, hit the inner surface of the cone, and finally exit the so-called underflow nozzle at the lower end of the cone, while part of the liquid and possibly lighter and / or finer particles and Solid particles rise up the center line of the cone and emerge from an overflow opening.
  • the method according to the invention transferred to such a hydrocyclone, now consists in cooling that part of the hydrocyclion which is subject to wear, by forming a heat exchanger or by being in or having a good heat-conducting connection or being surrounded by it .
  • the heat exchanger is thus arranged such that it surrounds the cone or at least part of the cone and the underflow nozzle, so that when a coolant with a sufficiently low temperature or flow rate is passed through, an ice layer on the inner surface of the cone and, if desired, is formed on the underflow nozzle which is subject to wear.
  • This layer of ice protects the inner surface of the cone against direct contact with the solids which are suspended in the water, so that damage to the metallic surface of the cone Hydrocycling cannot occur because the solids now come into contact with the ice layer. Wear of this layer of ice is insignificant, as it repeatedly forms from the water in which the solids are suspended. Brine or a refrigerant such as Frigen can be used as the coolant.
  • the heat exchanger which surrounds the cone and the discharge end or the underflow nozzle is divided into several sections which can be supplied individually with coolant or with brine, so that the Heat dissipation or cold supply to different parts of the cone and the discharge end can be locally increased or decreased.
  • cooling is particularly strong in the area of the underflow nozzle or the discharge opening, the cross section of which is important for the separation process with regard to the grain fractions to be separated, a particularly thick layer of ice can form.
  • the separation process can be changed by controlling the thickness of the ice layer in the region of the discharge opening in this way. It can therefore at certain times or for certain substances or suspensions during the operation of the.
  • Cross section of the underflow nozzle can be narrowed or expanded at the end of the cone.
  • the ice layer on the inner wall of the cone does not run suddenly or step-wise due to the temperature profile in the wall and water, but rather in the direction of flow of the water slowly and steadily increasing.
  • Ice formation begins within that part of the cone which comes into contact with the coolant or refrigerant, and a relatively thin layer of ice forms, which slowly increases in thickness in the direction of flow of the suspension. So there are favorable flow conditions.
  • the hydrodynamic vacuum generated by the flow like other conditions resulting from the flow process, have no measurable effect on the formation of the ice layer. It is only necessary to ensure that both the water inside the cyclone and the refrigerant flow over the wall of the cone correctly and evenly in the areas in question.
  • the materials used to manufacture the cone and those of the heat exchanger are not of crucial importance because the thermal conductivities of the metals are significantly higher than those of the ice, so that the ice acts as an insulating material on the inside of the cone.
  • the inventive sense it is advantageous in the inventive sense to additionally create heating devices with which the wall temperature ⁇ temperatures of the cone can be brought quickly to temperatures in the region of the O-point, for example, in the absence of additional suspension suspension.
  • the suspension can also be precooled to low degrees.
  • Fig. 1 shows a schematic cross section through a
  • Fig. 2 shows a cross section through part of the cone of
  • FIG. 3 shows a section similar to that of FIG. 2 with a different heat exchanger shape
  • FIG. 4 shows a section similar to that of FIGS. 2 and 3 with a further embodiment of a heat exchanger.
  • FIG. 1 Since a hydrocyclone is a perfectly symmetrical structure, only the left half is shown in FIG. 1, in which the entire hydrocyclone is shown. The right half corresponds to the left half with the exception of the inflow and the overflow, which are only available in each case.
  • 1 consists of the inlet 1, which opens tangentially into the entry cylinder 2.
  • the entry cylinder 2 is closed off at the top by a plate into which a so-called vortex finder 3 opens and one Establishes connection between the entry cylinder and the head piece 4.
  • a vent valve 5 is contained in the head piece 4 and a pipeline 6 which opens into it and functions as an overflow.
  • the cone At the lower end of the entry cylinder 2 is the cone, which is the most essential piece of the hydrocyclic.
  • the cone 7 merges into an underflow nozzle with discharge line 8, which can be controlled in cross-section in known hydrocyclones.
  • the suspension of water and solids to be separated in the hydrocyclone is fed tangentially into the feed cylinder via inlet 1 under high pressure.
  • the actual separation then takes place in the cone 7 ' , "where the denser material is thrown against the inner wall of the cone 7 due to the centrifugal force, which can be quite significant.
  • FIG. 1 The area in which wear can mainly occur in the exemplary embodiment shown is covered in FIG. 1 by the clamp 9.
  • a heat exchanger 10 is arranged, which is represented here by a jacket 11 which, at a certain, substantially uniform distance, the lower end of the cone and discharge line 7 or 8 surrounds and is provided with inlet and drain pipe connections.
  • This jacket or heat exchanger 10 can of course also a considerably larger part of the outer surface of the cone 7 cover . This will essentially depend on the operational requirements and other practical considerations. So if in Fig. 1 the heat exchanger only covers about half of the cone 7 and part of the discharge line 8, it can instead extend up to the connecting flange 14 with the cylinder 2 E ⁇ ntragzy.
  • this heat exchanger is a jacket that surrounds the cone and the discharge line. It can of course also be designed in a different way, for example as shown in FIG. 2.
  • the reference 7 denotes the cone and the reference 8 the discharge line.
  • the heat exchanger 10 here is a tube I T ', which is wound spirally around the desired part of the cone 7 and the discharge line 8 and has an inlet 12 and an outlet 13. It is only essential for such a configuration that the contact with the wall of the cone 7 in the area is designed to be as large as possible and with good heat conductivity.
  • the heat exchanger can also be formed by a rectangular tube which, with one of its surfaces, lies closely against the surface of the cone 7 and the discharge opening 8. Otherwise, all measures can be taken which serve to improve the heat transfer from the exchanger tube to the cone wall and vice versa.
  • the reference number 15 now denotes the layer of ice which forms and which, according to the invention, protects against wear.
  • FIG. 3 Another type of heat exchanger is shown in FIG. 3, namely that there is not a uniform heat exchanger as in FIGS. 1 and 2, but individual, individually controllable exchanges are shear, which here have the reference numerals A, B, C and D, each with inflow and outflow. In this way, the temperatures in the wall of the cone 7 or the discharge line 8 can be controlled according to the desired operating conditions.
  • section C which is of particular importance for the separation function of the hydrocyclion, because it contains the discharge opening of the discharge line and thus determines the grain belt which is discharged, than sections A, B and D, namely, so that a change occurs, ie a reduction in the cross-sectional opening at the discharge end of the cone, so as to influence the separation process.
  • a change occurs, ie a reduction in the cross-sectional opening at the discharge end of the cone, so as to influence the separation process.
  • the wear in the area of section A is only slight, so that here the ice layer to be produced need only have a small thickness and therefore the coolant supply is less strong or the coolant is at lower temperatures have needs.
  • FIG. 4 shows a heat exchanger as in FIG. 2, but only for the sake of simplicity. It can just as well be one according to FIG. 1 or act according to FIG. 3. It is crucial in this illustration that additional heating devices are available. In the example according to FIG. 4, these are provided in the form of heating lines for a liquid heating medium or electrical resistance heating lines and are illustrated by the small circles 16. The power supply takes place at 17 and 18. This form of combination of cooling and heating devices is intended to enable a particularly rapid regulation or control of the ice layer, and it is intended to prevent, in the event of failure to supply suspension via line 1 and a fault of the discharge via line 8, a freezing of the content of the hydrocyclic occurs.
  • the ice layer then acted because of the inherent poor thermal conductivity as an insulating layer, while the thermal conductivity through the metal of the cone and possibly. Pipeline walls is extraordinarily good.
  • the thermal conductivity for ice is, for example, 22 mW / cm / K and that for brass and copper is 970 mW / cm / K and 3900 mW / cm / K. 3, for example, the ice layer in the area of the discharge opening to the discharge line 8 can be particularly controlled, so that the cross-section and thus the separation process of the hydrocyclization can be influenced.
  • the formation of the ice layer and the monitoring of the ice layer formed or its thickness change for the purpose of changing the cross-section of nozzles, for example, is carried out using known measuring devices, for example by means of electrical, optical or other probes which are guided through the cyclone wall and whose measuring signals in turn is coupled to the control of the refrigerant line, so that the control takes place automatically.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Protection Of Pipes Against Damage, Friction, And Corrosion (AREA)
  • Cyclones (AREA)

Description

Verhinderung des Verschleisses an Oberflächen von Geräten zur Bearbeitung von Gemengen in Wasser oder feuchtehaltiger Luft .
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung des Ver¬ schleißes an Oberflächen von Maschinen und Geräten zur Bearbeitung von Gemengen in Wasser oder feuchtehaltiger LuÖ und eine Vorrich¬ tung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Es gibt in der Technik zahlreiche Arbeitsgeräte und Maschinen, die wäßrige Gemenge behandeln oder Gemenge in feuchtehaltiger Luft, sei es bearbeiten, sei es leiten oder regeln. So ist es beispielsweise ein bekanntes Verfahren, wäßrige Feststoffgemenge, also beispiels¬ weise Suspensionen von Sand, Kies, Erzkσnzentraten oder dergleichen durch Leitungen, Düsen oder Blenden oder durch Maschinen, wie Mischer, Hydrozyklone und dergleichen hindurchzuschicken, um ge¬ wisse Prozesse ablaufen zu lassen . Diese Feststoffe treffen aufgrund der ihnen durch das strömende Wasser erteilten Geschwindigkeit oft mit erheblicher Wucht auf die meist aus Eisen oder Stahl bestehenden Wände der Arbeitsgeräte und Maschinen auf. Je nach Art und Natur dieser Feststoffe entstehen an diesen Wänden Abnutzungen oder Ver¬ schleiß, die so beträchtlich sein können, daß in verhältnismäßig kur¬ zer. Zeit die ordnugnsgemäße Funktion des Arbeitsgerätes oder der Ma¬ schine beeinträchtigt wird oder gar verloren geht. Es ist daher erfor¬ derlich, beispielsweise solche Geräte oder Maschinen oder Teile davon in mehr oder weniger regelmäßigen Zeitabständen auszuwechseln. Andererseits ist es bekannt, Oberflächen, die dem Verschleiß unterliegen, durch die Aufbringung zusätzlicher Schichten zu schützen oder mit auswechselbaren sogenannten Verschleißschichten zu versehen . Dies bedeutet jedoch zusätzliche Investition und damit zusätzliche Ver¬ teuerung und Einschränkung des Einsatzes und der Anwendung solcher Geräte und Maschinen. Andererseits ist es in manchen Einrichtungen, beispielsweise dort, wo die besondere Gestalt und Abmessung oder Be¬ messung der Oberfläche eine bestimmte gewünschte Funktion erfüllt, unmöglich, zusätzliche Einbauten vorzunehmen, weil dadurch diese Funktion gestört oder der Strömungs verlauf beeinträchtigt wird. Dies ist beispielsweise der Fall in Düsen wie sie z. B . in Hydrozyklonen Einsatz finden oder in Blenden, wie z. B . Meßblenden. Derartige Ge¬ räte und Einrichtungen verlieren mit einsetzendem und fortschreitendem Verschleiß ihre gewoilte Wirkung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit welchem Verschleißer¬ scheinungen an Oberflächen von Wandungen von Arbeitsgeärten und Maschinen vermieden werden, ohne daß fremde zusätzliche Stoffe oder Materialien eingeführt werden müssen .
Gelöst wird diese Aufgabe durch das in den Ansprüchen beschrie¬ bene Verfahren und die beschriebene Vorrichtung.
Erfindugnsgemäß ist es auch gleichzeitig möglich, die Bildung der Eisschicht so zu steuern, daß in gewissen für die Durchführung eines Verfahrens wichtigen Abschnitten oder Teilen des Gerätes oder der Maschine Prozeßregelung erfolgt,, beispielsweise indem die Eis¬ schicht in Durchlaßöffnungen, wie Düsen, besonders verstärkt oder abgeschwächt wird, wodurch Änderungen in Strömungsgeschwindigkeit und Druck bzw. Durchsatz eintreten .
Vorteilhaft wirkt es sich dabei aus, wenn die Kühlung der in Rede stehenden Teile der Geräte und Maschinen kombiniert wird mit Heizeinrichtungen, damit schnelle Temperaturwechsel vorgenommen wer¬ den, können, die wiederum schnelle Veränderungen in der Dicke der Eisschicht zur Folge haben .
Überraschend hat es sich dabei gezeigt, daß sich infolge der relativ guten Wärmeleitfähigkeit in den Wandmaterialien der Geräte und Maschinen und der relativ schlechten Wärmeleitfähigkeit in der Eis¬ schicht bei gleichmäßiger Kühlung von selbst eine Schicht von gleich¬ mäßiger Dicke ausbildet, so daß die Strömungsverhältnisse durch den Aufbau einer solchen gegen Verschleiß schützenden Eisschicht nicht nachteilig beeinflußt werden .
Die Temperaturen, die erforderlich sind, hängen natürlich von den jeweiligen Umständen, d. h. Geräten, Maschinen und ihren Betriebs¬ verhältnissen ab, aber es hat sich gezeigt, daß Temperaturen von bis zu -20°C durchaus ausreichen und daß man in den meisten Fällen schon mit Temperaturen zwischen -10 und -15°C an den Gerätewänden auskommt.
Als Kühlmittel ist jedes an sich übliche Kühlmittel, beispielsweise Sole oder Frigen, geeignet.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht nun darin, daß die gegen Verschleiß zu schützenden Geräte- und Maschinen¬ teile als Teil eines Wärmeaustauschers ausgestaltet sind.
Der Wärmeaustauscher kann im einfachsten Fall ein Mantel bzw. eine zweite Wand sein, die jenen Teil des Gerätes und der Maschine ' ':; ■ } : ι 11 . ! : umgibt, dessen innere Oberfläche gegen Verschleiß geschützt werden soll. Sobald dieser Mantel oder dieser entstandene Hohlraum mit dem Kühlmittel versorgt wird, fällt die Temperatur dieses Wandteiles des Gerätes oder der Maschine so weit ab, daß sich aus dem Betriebswasser, das in Form einer Suspension oder eines Gemenges durch das Gerät oder die Maschine hindurchströmt, auf der inneren Oberfläche, die ge¬ gen Verschleiß zu schützen ist, eine Eisschicht bildet. Die Eisschicht kann durch die Temperatur des Kühlmittels entsprechend geregelt wer¬ den und sie braucht nur eine geringe Dicke zu haben, die in den sel¬ tensten Fällen über einige Millimeter hinaus ansteigt. Ein Verschleiß dieser Eisschicht ist unbedeutend, weil sie sich immer wieder neu auf¬ baut.
Anstelle des Mantels oder der zweiten Wand, die einen Raum für den Durchstrom des Kühlmittels bildet, kann man auch auf den zu schützenden Wandteil des Gerätes in der Maschine eine Rohrschlange oder dgl . Leitung verlegen, die in gut wärmeleitender Berührung mit der Außenfläche des Teiles der Maschine, der zu schützen ist, steht. Das Material, aus dem das Gerät oder die Maschine hergestellt ist, sollte möglichst gut wärmeleitend sein, was auch für die Rohrschlange oder dergleichen Führungsmittel zutrifft, d. h . aus einem Metall, wie Stahl oder Messing oder Kupfer. Diese Stoffe besitzen eine hohe Wärme¬ leitfähigkeit, wogegen die Eisschicht eine sehr niedrige Wärmeleitfähig¬ keit besitzt.
Dieses praktisch universeil anwendbare Verfahren ist eine ideale Lösung zum Schutz von Oberflächen gegen Verschleiß in solchen Einrich¬ tungen, in denen Wasser oder feuchtehaltige Luft als Transport- oder Betriebsmittel verwendet wird .
Das Verfahren läßt sich an die unterschiedlichsten Geräte und Maschinen anpassen. Es ist einfach in der Anwendung und verglichen mit den sonst erforderlichen Investitionen herkömmlicher Art wirtschaft¬ lich.
In den obigen Ausführungen ist dargelegt, daß das Verfahren für eine Vielzahl von Geräten und Maschinen brauchbar ist.
Um die vorliegende Anmeldung nicht über Gebühr auszudehnen, jedoch verständlich für den Fachmann zu beschreiben, soll nun das er¬ findungsgemäße Verfahren an einer Maschine stellvertretend für alle anderen hier in Frage kommenden Maschinen beschrieben werden, die in der Technik, insbesondere auf dem Gebiet der Klassierung von Kör¬ nungen in suspendierter Form weit gefächerte Anwendung gefunden hat, nämlich am Beispiel eines Hydrozyklons .
Hydrozyklone sind seit vielen Jahren bekannt und dienen der Ab¬ trennung von Feststoffen aus wäßrigen Suspensionen, wobei die Suspen¬ sion über eine tangential angeordnete Einlauföffnung unter Druck dem sogenannten Eintragszylinder des Zyklons zugeführt wird. Die Suspen¬ sion geht dann über in einen sich an den Eintragszylinder anschließen¬ den Konus, in welchem die Suspension spiralförmige Bewegungen mit er¬ heblicher Geschwindigkeit annimmt und sich nach unten bewegt. Durch die aufttretenden Zentrifugalkräfte werden die Feststoffe in der Suspen¬ sion aus dem Strom herausgeschleudert, treffen dabei auf die innere Oberfläche des Konus, um schließlich am unteren Ende des Konus aus der sogenannten Unterlaufdüse auszutreten, während ein Teil der Flüs¬ sigkeit und gegebenenfalls leichtere und/oder feinere Partikel und Feststoffteilchen auf der Mittellinie des Konus nach oben steigen und aus einer Oberlauföffnung austreten .
Bei einem solchen Arbeitsgerät wie dem Hydrozyklon tritt na¬ türlich auf dieser konischen Innenwand ein heftiger Verschleiß auf, der schließlich zur Zerstörung führt, der aber auch den ordnungsge¬ mäßen Betrieb des Hydrozykions beeinträchtigt.
Das erfindungsgemäße Verfahren, übertragen auf einen solchen Hydrozyklon, besteht nun darin, daß man jenes Teil des Hydrozykions, das dem Verschleiß unterliegt, kühlt, und zwar dadurch, daß es einen Wärmeaustauscher bildet oder mit einem solchen in gut wärmeleitender Verbindung steht bzw. umgeben ist. Bei einem Hydrozyklon ist also der Wärmeaustauscher so angeordnet, daß er den Konus oder wenig¬ stens einen Teil des Konus und der Unterlaufdüse umgibt, so daß bei Durchleitung einer Kühlflüssigkeit mit einer hinreichend tiefen Tempera¬ tur oder Strömungsgeschwindigkeit eine Eisschicht auf der inneren Oberfläche des Konus und, falls gewünscht, auf der Unterlaufdüse gebildet wird, die der Abnutzung unterliegt.
Diese Eisschicht, deren Dicke zwischen Bruchteilen eines Milli¬ meters und wenigen Millimetern liegen kann, schützt die innere Ober¬ fläche des Konus gegen eine direkte Berührung mit den Feststoffen, die in dem Wasser suspendiert sind, so daß eine Beschädigung der metallenen Oberfläche des Konus des Hydrozykions nicht eintreten kann, weil die Feststoffe nun mit der Eisschicht in Berührung kommen. Eine Abnutzung dieser Eisschicht ist unbedeutend, da sie sich immer wieder aus dem Wasser, in dem die Feststoffe suspendiert sind, neu bildet. Als Kühlmittel kann Sole oder ein Kältemittel, wie beispielsweise Frigen, verwendet werden . In Verfolg der erfindungsgemäßen Ausbildung des Hydrozykions ist es von Vorteil, wenn der Wärmeaustauscher, der den Konus und das Austragsende bzw. die Unterlaufdüse umgibt, in mehrere Abschnitte ge¬ teilt wird, die individuell mit Kühlmittel oder mit Sole versorgt werden können, so daß die Wärmeabfuhr bzw. Kältezufuhr auf unterschiedliche Teile des Konus und des Austragsendes lokal verstärkt oder vermindert werden kann .
Wird nämlich im Bereiche der Uπterlaufdüse oder der Austrags¬ öffnung, deren Querschnitt für den Trennvorgang hinsichtlich der abzutrennenden Kornfraktionen von Bedeutung ist, besonders stark gekühlt, so kann sich eine besonders dicke Eisschicht bilden. Durch die so steuerbare Regelung der Dicke der Eisschicht im Bereich der Austragsöffnung kann der Trennprozeß verändert werden. Es kann also zu bestimmten Zeiten oder für bestimmte Stoffe oder Suspensionen wäh¬ rend des Betriebes der. Querschnitt der Unterlaufdüse am Ende des Ko¬ nus verengt oder erweitert werden .
Es hat sich dabei als besonders vorteilhaft herausgestellt, daß die Eisschicht sowohl auf der Innenwand des Konus als auch im Bereich der Austragsöffnung und der sich anschließenden Leitung wegen des Temperaturverlaufs in Wandung und Wasser nicht sprunghaft oder stu¬ fenförmig verläuft, sondern in Flußrichtung des Wassers sehr langsam und stetig zunimmt.
So beginnt die Eisbildung innerhalb desjenigen Teiles des Konus, der mit dem Kühl- oder Kältemittel in Berührung kommt, und es bildet sich eine relativ dünne, in Strömungsrichturig der Suspension langsam in der Dicke zunehmende Eisschicht. Es sind also strömungsgünstige Verhältnisse vorhanden . Der durch die Strömung erzeugte hydrodynamische Unterdruck wie sonstige sich aufgrund des Strömungsvorganges ergebende Verhält¬ nisse haben auf die Bildung der Eisschicht keinen meßbaren Effekt. Es ist lediglich dafür zu sorgen, daß sowohl das Wasser im Innern des Zyklons als auch das Kältemittel die Wandung des Konus in den in Frage kommenden Bereichen einwandfrei und gleichmäßig überströmt.
Auch die Materialien, die zur Herstellung des Konus verwendet werden und die des Wärmeaustauschers sind nicht von ausschlaggeben¬ der Bedeutung, weil die Wärmeleitzahlen der Metalle wesentlich über jenen des Eises liegen, so daß das Eis quasi als Dämmstoff auf der Innenseite des Konus wirkt.
Um eine Eisschicht zu erzeugen, die zur Lösung des Problems vollständig ausreicht und die nur wenige Millimeter dick zu sein braucht, ist es nicht erforderlich, Temperaturen zu erzeugen, die wesentlich tie¬ fer liegen als -20°C . Bereits Temperaturen zwischen -10 und -15°C sind völlig ausreichend. Der benötigte Wert hängt ab von der Wasser¬ temperatur, der Strömungsgeschwindigkeit und der gewünschten Eis¬ dicke.
Zum Zwecke der schnelleren und feinfühligeren Regelung der Eisschicht und zur Vermeidung des vollständigen Gefrierens des Inhalts des Hydrozykions, zumindest im Bereich des Konus bei ausbleibendem Zulauf und versagendem Austrag, ist es im erfinderischen Sinn vorteil¬ haft, zusätzlich Heizeinrichturigen zu schaffen, mit denen die Wandtempe¬ raturen des Konus beispielsweise im Falle des Ausbleibens von Zulauf wei¬ terer Suspension schnell auf Temperaturen im Bereiche des O-Punktes gebracht werden können . Zur Erhöhung der Effektivität des Verfahrens kann die Suspen¬ sion auch auf niedrige Grade vorgekühlt sein .
Die Erfindung wird nun an einem Hydrozyklon beispielsweise näher erläutert.
In der Zeichnung stellen dar :
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen
Hydrozyklon gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Teil des Konus des
Hydrozykions nach Fig. 1 mit einer Form des
Wärmeaustauschers, Fig. 3 einen Schnitt ähnlich dem der Fig. 2 mit einer anderen Wärmeaustauscherform und Fig. 4 einen Schnitt ähnlich dem der Fig. 2 und 3 mit einer weiteren Ausbildung eines Wärmeaustauschers.
Da ein Hydrozyklon ein durchaus symmetrisches Gebilde ist, ist in Fig. 1 , in der der gesamte Hydrozyklon dargestellt ist, lediglich die linke Hälfte gezeichnet. Die rechte Hälfte entspricht der linken Hälfte mit Ausnahme des Zulaufs und des Oberlaufs, die nur jeweils einfach vorhanden sind .
In den Fig. 2 bis 4 ist ebenfalls nur ein Teil des symmetrischen Konus mit Austragsöffnung dargestellt, aber unterschiedliche Formen des Wärmeaustauschers. Im einzelnen ist folgendes zu sagen . Der Hydrozyklon nach Fig. 1 besteht aus dem Zulauf 1 , der tangential in den Eintragszylin¬ der 2 einmündet. Der Eintragszylinder 2 ist oben durch eine Platte abge¬ schlossen, in die ein sogenannter Wirbelsucher 3 einmündet und eine Verbindung zwischen dem Eintragszylinder und dem Kopfstück 4 herstellt. In dem Kopfstück 4 ist ein Entlüftungsventil 5 enthalten und eine darin einmündende Rohrleitung 6, die als Oberlauf fungiert .
An das untere Ende des Eintragszylinders 2 schließt sich der Konus an, der das wesentlichste Stück des Hydrozykions ist. Der Konus 7 geht über in eine Unterlaufdüse mit Austragsleitung 8, die bei bekannten Hydrozyklonen im Querschnitt regelbar sein können .
Die in dem Hydrozyklon zu trennende Suspension aus Wasser und Feststoffen wird über den Zulauf 1 unter hohem Druck tangential in den Eintragszylinder eingespeist. Die eigentliche Trennung findet dann statt in dem Konus 7 ',„ wobei das dichtere Material aufgrund der Zentrifugal¬ kraft, die ganz e,rheblich sein kann, gegen die Innenwand des Konus 7 geschleudert wird.
Die leichteren Teile steigen in der Mitte mit dem Oberschußwasser auf, strömen durch den Wirbelsucher 3 hindurch und in das Kopfstück 4 und schließlich durch den Oberlauf 6 ab .
Der Bereich, in dem bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hauptsächlich Verschleiß auftreten kann, ist in Fig. 1 durch die Klam¬ mer 9 erfaßt. In diesem Bereich nun ist auf der Außenseite des Konus 7 und der Austragsleitung 8 ein Wärmeaustauscher 10 angeordnet, der hier durch einen Mantel 1 1 dargestellt ist, der in einem bestimmten im wesent¬ lichen gleichmäßigen Abstand das untere Ende von Konus und Austrags¬ leitung 7 bzw. 8 umgibt und mit Zulauf un Ablaufrohrleitungsanschlüssen versehen ist.
Dieser Mantel bzw. dieser Wärmeaustauscher 10 kann natürlich auch einen erheblich größeren Teil der äußeren Oberfläche des Konus 7 bedecken . Dies wird sich im wesentlichen nach den Betriebserforder¬ nissen und sonstigen praktischen Erwägungen richten. Wenn also in Fig. 1 der Wärmeaustauscher nur etwa die Hälfte des Konus 7 und einen Teil der Austragsleitung 8 erfaßt, so kann er stattdessen auch bis zum Verbindungsflansch 14 mit dem Eϊntragszy linder 2 nach oben reichen.
In Fig. 1 ist dieser Wärmeaustauscher ein Mantel, der den Konus und die Austragsleitung umgibt. Er kann natürlich auch in anderer Weise gestaltet sein, und zwar beispielsweise wie in Fig. 2 gezeigt. Hier bezeichnet wieder das Bezugszeϊchen 7 den Konus und das Bezugszeichen 8 die Austragsleitung. Der Wärmeaustauscher 10 ist hier ein Rohr I T', welches spiralenförmig um den gewünschten Teil des Konus 7 und die Austragsleitung 8 gewickelt ist und einen Zulauf 12 und einen Ablauf 13 besitzt. Wesentlich für eine solche Ausgestaltung ist es nur, daß der Kontakt mit der Wand des Konus 7 in dem Bereich möglichst großflächig und gut wärmeleitend gestaltet ist. Statt eines runden Rohres, beispiels¬ weise aus Kupfer, kann der Wärmeaustauscher auch von einem Rechteck¬ rohr gebildet sein, das sich mit einer seiner Flächen eng an die Ober¬ fläche des Konus 7 und die Austragsöffnung 8 anlegt. Auch sonst kön¬ nen alle Maßnahmen getroffen werden, die der Verbesserung des Wärme¬ überganges von dem Austauscherrohr auf die Konuswand und umgekehrt dient.
In Fig. 2 ist mit dem Bezugszeichen 15 nun die Eisschicht bezeich¬ net, die sich bildet und die erfindungsgemäß vor Verschleiß schützt.
In Fig. 3 ist eine andere Art der Wärmeaustauscherform dargestellt, und zwar ist hier nicht wie in Fig. 1 und 2 ein einheitlicher Wärmeaustau¬ scher vorhanden, sondern es sind einzelne individuell regelbare Austau- scher, die hier die Bezugszeichen A, B, C und D tragen, jeweils mit Zu- und Abfluß . Auf diese Weise können die Temperaturen in der Wand des Konus 7 bzw. der Austragsleitung 8 den gewünschten Betriebsbe¬ dingungen entsprechend gesteuert werden. Es ist also beispielsweise möglich, den Abschnitt C, der für die Trennfunktion des Hydrozykions von besonderer Bedeutung ist, weil er die Austragsöffnung der Austrags¬ leitung enthält und damit das Kornband bestimmt, welches ausgetragen wird, stärker zu kühlen als die Abschnitte A, B und D, und zwar des¬ halb, damit eine Veränderung d. h. eine Verringerung der Querschnitts¬ öffnung am Austragsende des Konus eintritt, um so den Trennvorgang zu beeinflussen . Außerdem kann es durchaus sein, daß im Bereich des Ab¬ schnittes A der Verschleiß nur gering ist, so daß also hier die zu erzeu¬ gende Eisschicht nur geringe Dicke zu haben braucht und deshalb die Kühlmittelzufuhr weniger stark zu sein oder das Kühlmittel geringere Temperaturen zu haben braucht.
Da die Wärmeleitfähigkeit in der Wand des Hydrozykions besonders gut ist und die Wärmeübergänge zwischen Flüssigkeit, also Wasser, im Innern des Hydrozykions und der Obergaπg zwischen Kühlmittel und Wand ' des Konus ebenfalls keine Probleme darstellen, wird sich eine Eisschicht ergeben, die, wie in Fig. 2 gezeigt, über den direkt gekühlten Abschnitt des Konus hinausgeht und dabei nach und nach dünner wird, um schlie߬ lich ganz zu unterbleiben . Es sind also im Innern des Konus günstige Obergänge und damit Strömungsverhältnisse vorhanden .
In Fig. 4 ist wieder ein Wärmeaustauscher gezeigt wie in Fig. 2, jedoch nur der Einfachheit halber. Es kann sich dabei genauso gut um einen solchen nach Fig . 1 oder um einen solchen nach Fig. 3 handeln . Entscheidend bei dieser Darstellung ist, daß zusätzlich Heizeinrichtungen vorhanden sind . Diese sind bei dem Beispiel nach Fig. 4 in Form von Heiz¬ leitungen für ein flüssiges Heizmittei oder elektrische Widerstandsheiz¬ leitungen vorgesehen und durch die kleinen Kreise 16 veranschaulicht . Die Stromzuführung erfolgt bei 17 und 18. Diese Form der Kombination von Kühl- und Heizeinrichtungen soll eine besonders schnelle Regelung bzw. Steuerung der Eisschicht ermöglichen, und sie soll verhindern, daß im Falle des Ausbleibens der Zufuhr von Suspension über die Leitung 1 und einer Störung des Austrages über die Leitung 8 ein Durchfrieren des Inhalts des Hydrozykions eintritt.
Die obige Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Aus¬ gestaltungsform läßt das Betriebs verfahren ohne weiteres erkennen. Wenn also unter Benutzung derHydrozyklonausgestaltung nach Fig. 1 ein Trennvorgang durchgeführt werden soll, so wird mit dem Eintritt der Suspension in den Hydrozyklon oder eine entsprechende Zeit vorher ein Kühlmittel durch den Wärmeaustauscher 10 geleitet, so daß ein Teil des Wassers der Suspension auf der von dem Wärmeaustauscher 10 er¬ faßten Oberfläche im Innern des Konus und der Austragsleitung eine Eisschicht bildet ( 15 in Fig. 2) . Diese Eisbildung beginnt bei 0°C .
Die Eisschicht wirkte dann wegen der ihr innewohnenden schlech¬ ten Wärmeleitfähigkeit als Isolierschicht, während die Wärmeleitfähigkeit durch das Metall des Konus und evtl . Rohrleitungswandungen außer¬ ordentlich gut ist. Die Wärmeleitzahl für Eis beträgt beispielsweise 22 mW/cm/K und die für Messing und Kupfer 970 mW/cm/K bzw. 3900 mW/cm/K . Durch die Ausgestaltung nach Fig. 3 beispielsweise kann im Be¬ reich der Austragsöffnung zur Austragsleitung 8 hin die Eisschicht be¬ sonders gesteuert werden, so daß der Querschnitt und damit der Trenn¬ vorgang des Hydrozykions beeinflußt werden kann.
Die Bildung der Eisschicht und die Überwachung der gebildeten Eisschicht bzw. ihre Dickenveränderung zum Zwecke der Querschnitts¬ änderung von Düsen beispielsweise wird mit an sich bekannten meßtech¬ nischen Einrichtungen durchgeführt, beispielsweise vermittels durch die Zyklonwand hindurchgeführter elektrischer, optischer oder sonstiger Sonden, deren Meßsignale wiederum mit der Steuerung der Kältemittel¬ leitung gekoppelt ist, so daß die Steuerung automatisch erfolgt.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Verhinderung des Verschleißes an Oberflächen von Maschinen und Geräten zur Bearbeitung von Gemengen in Wasser oder feuchtehaltiger Luft, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Verschleiß unterliegenden Wandteile derart gekühlt werden, daß sich auf der dem Verschleiß unterliegenden Oberfläche des Wandteiles aus dem als Be¬ triebsmittel dienenden Wasser eine steuerbare Eisschicht bildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Küh¬ lung der dem Verschleiß unterliegenden Wandteile ein Kältemittel, z. B . Sole, Frigen oder flüssiger Stickstoff, verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung des dem Verschleiß unterliegenden Wandteiles mit einer Heizung zum schnellen Temperaturwechsel kombiniert wird .
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ver¬ mittels einer gesteuerten Veränderung der Eisschichtdicke eine Regelbar¬ keit für Düsen, Meßblenden usw. zusätzlich zum Schutz gegen Ver¬ schleiß erreicht wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das Teil, welches dem Ver¬ schleiß unterliegt, Teil eines Wärmeaustauschers bildet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher ein Mantel ( 11 ) mit Zu- und Ableitungen ( 12, 13) ist oder eine spiralförmig gewundene Rohrschlange ( 1 V) oder Kanäle umfaßt, die parallel zur Strömungsrichtung angeordnet sind und der bzw. die das dem Verschleiß unterliegende Teil des Gerätes oder der Maschine umgeben .
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und. 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wärmeaustauscher oder zusätzlich zum Wärmeaustauscher ( 10) Heizeinrichtungen untergebracht sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereiche der sich bildenden Eisschicht auf den Oberflächen von Teilen der Maschinen und Geräte elektrische, optische oder sonstige Sonden angeordnet sind zum Zwecke der meßtechnischen Erfassung der Eisschichtdicke und mit der Kälteleitung zur automatischen Steuerung gekoppelt sind .
EP19850904083 1984-08-08 1985-07-26 Verhinderung des verschleisses an oberflächen von geräten zur bearbeitung von gemengen in wasser oder feuchtehaltiger luft Withdrawn EP0191069A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3429187 1984-08-08
DE19843429187 DE3429187A1 (de) 1984-08-08 1984-08-08 Verfahren zur verhinderung des verschleisses an oberflaechen von maschinen und geraeten zur bearbeitung von gemengen in wasser oder feuchtehaltiger luft und vorrichtung zur durchfuehrung eines solchen verfahrens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP0191069A1 true EP0191069A1 (de) 1986-08-20

Family

ID=6242601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19850904083 Withdrawn EP0191069A1 (de) 1984-08-08 1985-07-26 Verhinderung des verschleisses an oberflächen von geräten zur bearbeitung von gemengen in wasser oder feuchtehaltiger luft

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0191069A1 (de)
JP (1) JPS61501719A (de)
AU (1) AU4678585A (de)
DE (1) DE3429187A1 (de)
WO (1) WO1986001277A1 (de)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2578003A (en) * 1947-03-26 1951-12-11 Hydrocarbon Research Inc Prevention of erosion by moving solids
US2622937A (en) * 1949-05-31 1952-12-23 Standard Oil Co Prevention of erosion in pipe lines
FR2044936A5 (en) * 1969-05-19 1971-02-26 Wilhelm Hedrich Vakuuman Chilling pumps for abrasive filled resins red - uces wear and fluid seal
DE2758343C2 (de) * 1977-12-27 1979-08-16 Bergwerksverband Gmbh, 4300 Essen Verfahren zur Verringerung der Bewegungswiderstände bei Strebförderern
GB2028461A (en) * 1978-08-16 1980-03-05 Buckell Eng Ltd Pipe Lining
US4340616A (en) * 1980-02-19 1982-07-20 United States Steel Corporation Method for decreasing the wear on a surface

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO8601277A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE3429187A1 (de) 1986-02-20
AU4678585A (en) 1986-03-07
JPS61501719A (ja) 1986-08-14
WO1986001277A1 (fr) 1986-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2510853A1 (de) Kontinuierliches verfahren zum erzeugen einer nichtdendritische primaere festteilchen enthaltenden legierung
DE3505659A1 (de) Schmelz-zerstaeubung mit reduzierter gasstroemung sowie vorrichtung zum zerstaeuben
DE2911113C2 (de) Vorrichtung zum Behandeln einer Wasserlösung eines Abfallsmaterials, das Salz mit Schmelze-Wasser-Explosionseigenschaften enthält
DE2703169C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Metallpulver und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens
EP0109383B1 (de) Verfahren zur Gewinnung der fühlbaren Wärme von Schlacke sowie Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE3787096T2 (de) Schmelz- und raffinierungsverfahren von metallen sowie vorrichtung zur kühlung der verwendeten elektroden.
DE2710072C3 (de) Vorrichtung zur Behandlung von geschmolzenem Metall mit einem hochreaktiven Behandlungsmittel
DE2759205A1 (de) Vorrichtung zum kuehlen von schlacke
DE1583200A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bildung von Schlackenkuegelchen
DE1521195B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Umgießen eines Metallstranges mit einer dicken Schicht eines Metalls mit einem niedrigeren Schmelzpunkt
DE3912385C2 (de)
DE2834792A1 (de) Vorrichtung zur granulierung von schlackenschmelze
DE2726078C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Schlacke o.dgl. von geschmolzenem Metall
DE2844557A1 (de) System zum hersttellen und giessen von fluessigem silicium
DE1943757A1 (de) Vorrichtung zum Kuehlen von teilchenfoermigen festen Stoffen
EP0191069A1 (de) Verhinderung des verschleisses an oberflächen von geräten zur bearbeitung von gemengen in wasser oder feuchtehaltiger luft
DE69419598T2 (de) Abstichverfahren für hochofen
EP0045365B1 (de) Metalleinlauf in Stranggiessvorrichtungen mit bewegten Kokillenwänden
DE2558908C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von festem Schlackengut
DE69224505T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von metallpulver
CH638413A5 (de) Vorrichtung zum zuleiten von metallschmelze aus einem ofen in eine kontinuierlich arbeitende stranggiesskokille.
DE102014107778A1 (de) Segmentierte Auslaufwanne
DE1433543A1 (de) Verfahren zum Frischen von Stahl im umlaufenden Reaktionsmischer
DE1207350B (de) Verfahren und Vorrichtung zum Abziehen von Schmelzen und zur Herstellung von Granalien oder Fasern
DE3419769C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 19860514

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE FR GB IT SE

ITCL It: translation for ep claims filed

Representative=s name: FIAMMENGHI FIAMMENGHI RACHELI

EL Fr: translation of claims filed
17Q First examination report despatched

Effective date: 19870914

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 19880126

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: BALCK, FRIEDRICH

Inventor name: LABUSCH, REINER

Inventor name: DJAWADI, HASSAN, G.

Inventor name: JANSSEN, KLAUS