EP3257588A1 - Zyklonabscheider - Google Patents

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EP3257588A1
EP3257588A1 EP16174095.6A EP16174095A EP3257588A1 EP 3257588 A1 EP3257588 A1 EP 3257588A1 EP 16174095 A EP16174095 A EP 16174095A EP 3257588 A1 EP3257588 A1 EP 3257588A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnetic element
separation
cyclone
cyclone separator
fluid
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Withdrawn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
EP16174095.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Caner Senkal
Mustafa Pekgüzelsu
Hasan Cosan Erdogan
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.)
Bosch Termoteknik Isitma ve Klima Sanayi Ticaret AS
Original Assignee
Bosch Termoteknik Isitma ve Klima Sanayi Ticaret AS
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 Bosch Termoteknik Isitma ve Klima Sanayi Ticaret AS filed Critical Bosch Termoteknik Isitma ve Klima Sanayi Ticaret AS
Priority to EP16174095.6A priority Critical patent/EP3257588A1/de
Publication of EP3257588A1 publication Critical patent/EP3257588A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/08—Vortex chamber constructions
    • B04C5/103—Bodies or members, e.g. bulkheads, guides, in the vortex chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/025—High gradient magnetic separators
    • B03C1/031—Component parts; Auxiliary operations
    • B03C1/033—Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit
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    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/28—Magnetic plugs and dipsticks
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    • B04C9/00—Combinations with other devices, e.g. fans, expansion chambers, diffusors, water locks
    • B04C2009/001—Combinations with other devices, e.g. fans, expansion chambers, diffusors, water locks with means for electrostatic separation

Definitions

  • the invention is based on a cyclone separator for the at least substantial separation of at least one disperse phase from at least one fluid flow, with at least one raw fluid inlet, with at least one clean fluid outlet, with at least one separation space and with at least one magnetic element which is arranged inside the separation space.
  • the magnetic element is at least partially at least substantially helical.
  • a cyclone separator should be understood in this context, in particular a centrifugal separator for liquid and / or gas mixtures.
  • a "disperse phase” is to be understood as meaning a substance and / or substance mixture which is distributed in the fluid stream in the finest form.
  • the disperse phase may in particular be solid and / or liquid.
  • extentensive separation is to be understood in this context, in particular, that the cyclone separator is provided in particular to the at least one disperse Phase at least 75%, preferably at least 85%, and more preferably at least 95% from the at least one continuous fluid flow deposit.
  • provided is intended to be understood in particular specially programmed, designed and / or equipped.
  • an object is intended for a specific function should in particular mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.
  • the cyclone separator is intended to deposit at least one in particular solid disperse phase at least largely from a continuous liquid flow, in particular a water flow.
  • the cyclone separator can be provided in particular for use in a water heater, in particular a boiler.
  • the cyclone separator is provided for an arrangement in a supply line of a water heater.
  • the cyclone separator is provided to separate particles, in particular dirt and / or metal particles, from a fluid flow, in particular a water flow, which is supplied to a water heater.
  • a "crude fluid inlet” is to be understood as meaning, in particular, a supply line which is intended to introduce a crude fluid into the cyclone separator.
  • a "crude fluid” should be understood as meaning, in particular, a fluid to be purified from a disperse phase.
  • a "clean fluid outlet” is to be understood as meaning, in particular, a discharge which is intended to discharge a clean fluid from the cyclone separator.
  • a “pure fluid” is to be understood as meaning, in particular, a fluid which is at least substantially purified of a disperse phase.
  • a "separation space” is to be understood as meaning, in particular, an at least substantially closed space, within which an at least substantial separation of the disperse phase from the crude fluid takes place.
  • the raw fluid flows into the separation chamber via the raw fluid inlet.
  • the inflowing raw fluid is placed within the separation space in a swirling flow.
  • the disperse phase is forced in particular by a centrifugal force acting on it radially outwardly against a wall of the separation space.
  • the separation chamber has, in particular, an inflow region which is provided for putting the inflowing raw fluid into a swirling flow.
  • the inflow region is in particular at least substantially cylindrical.
  • the raw fluid inlet is in particular arranged such that a raw fluid flows at least substantially tangentially into the at least substantially cylindrical inflow region of the separation space. Due to the cylindrical shape and the tangential inflow, the crude fluid is displaced into a swirling flow necessary for the separation of the disperse phase.
  • a guide unit in particular with a plurality of stationary guide elements, in particular a plurality of guide vanes, can be arranged in the inflow area, which are provided to set the crude fluid into a swirl flow.
  • the magnetic element is preferably arranged completely within the separation space.
  • the magnetic element is intended to attract and hold ferromagnetic particles of the disperse phase.
  • the magnetic element is at least substantially completely bypassed by the fluid flow during operation of the cyclone separator.
  • the magnetic element is at least partially at least substantially "helically formed” is to be understood in this context in particular that the magnetic element along its longitudinal direction at least partially wound, in particular with a constant pitch around a mantle of an imaginary cylinder.
  • a "longitudinal extension direction" of an object should in particular be understood to mean a direction which is parallel to a longest edge of a smallest geometric cuboid which just barely surrounds the object.
  • the magnetic element has in particular an at least substantially cylindrical envelope.
  • an "envelope” is to be understood as meaning, in particular, a geometric spatial structure which, at every point, touches exactly one point of an outer contour of the housing and / or which is spanned by the outer contour of the housing.
  • at least substantially cylindrical is to be understood in this context in particular, that a geometry of the envelope deviates less than 25%, preferably less than 10% and more preferably less than 5% of a cylinder geometry.
  • the magnetic element is arranged at least substantially concentrically in the separation chamber.
  • a cyclone separator having improved properties with regard to a deposition of a disperse phase, in particular of ferromagnetic particles of the disperse phase, from a fluid flow can be provided.
  • a helical configuration of the magnetic element an advantageously large contact surface between the fluid flow and the magnetic element can be achieved, whereby an advantageous complete separation of ferromagnetic particles from the fluid flow can be achieved.
  • the magnetic element is formed at least substantially as a plastic magnet.
  • a plastic magnet is to be understood as meaning, in particular, a permanent magnetic magnet element which consists at least to a large extent of a plastic.
  • at least to a large extent is to be understood in this context in particular at least 51%, preferably at least 70% and particularly preferably at least 90%.
  • the magnetic element may comprise at least one carrier element of a non-magnetic plastic, within which a plurality of metallic magnetic particles are distributed.
  • the magnetic element at least to a large extent of a non-metallic plastic with permanent magnetic properties, such as PANiCNQ exist.
  • the separation chamber is at least partially at least substantially cylindrical.
  • the separation space is completely at least substantially cylindrical in shape along its longitudinal extension direction.
  • the magnetic element extends at least substantially over an entire inner clear height of the separation space.
  • an outer diameter of the magnetic element at least substantially corresponds to an inner diameter of the separation space.
  • the magnetic element bears against an inner wall of the separation space in the circumferential direction.
  • a "circumferential direction" should be understood to mean in particular a direction which runs perpendicular to a longitudinal extent of the magnetic element around the magnetic element.
  • the magnetic element has a helical surface which is intended to conduct a raw fluid starting from the raw fluid inlet.
  • a "helical surface” in this context should be understood to mean, in particular, a surface which arises when a half-line, which is perpendicular to an axis, rotates about the axis at a constant speed and at the same time undergoes a parallel displacement at constant speed in the axial direction.
  • the fact that the helical surface is intended to guide a crude fluid is to be understood in particular to mean that the raw fluid introduced into the separation chamber via the raw fluid inlet flows along the helical surface to an end of the separation chamber opposite the raw fluid inlet. In this way, an advantageously long contact time of the fluid flow with the magnetic element can be achieved during a flow through the separation chamber. Furthermore, an advantageous addition of ferromagnetic particles from the fluid flow at the helical surface of the magnetic element can be achieved.
  • the magnetic element has an at least substantially tubular region which is provided to direct a clean fluid to the clean fluid outlet.
  • the helical surface is guided around the tubular area.
  • the tubular region is provided for directing the pure fluid, which is at least largely purified by ferromagnetic particles, against the net fluid flow direction of the raw fluid to the clean fluid outlet.
  • a "net fluid flow direction” is to be understood as meaning, in particular, a direction of a fluid flow of the crude fluid within the separation space resulting from all partial flows of the raw fluid along the helical surface of the magnetic element.
  • the tubular region is formed integrally with the helical surface.
  • one piece should be understood in particular at least materially connected connected, for example, by a welding process, a gluing process, a Anspritzrea and / or another, the skilled person appear useful process, and / or advantageously formed in one piece, such as by a Manufacture from a casting and / or by a production in a one- or multi-component injection molding process and advantageously from a single blank.
  • the tubular region may have a lower magnetic attraction than the helical surface. This allows an advantageous discharge of the clean fluid from the separation chamber.
  • the cyclone separator has at least one access element, which is provided to allow removal and / or cleaning of the magnetic element.
  • the access element can be designed as an access flap or access cover.
  • the access element is closed during normal operation of the DC cyclone.
  • the access element is intended to be opened for cleaning and / or maintenance of the cyclone separator, in particular for cleaning the magnetic element. In this way, an advantageously simple cleaning and / or maintenance can be made possible.
  • a separation system with a plurality of cyclone separators according to the invention wherein the cyclone separators are fluidically connected to one another.
  • the cyclone separators are fluidly connected in series.
  • an advantageously high separation efficiency can be achieved.
  • at least part of the cyclone separators may be fluidically connected to one another in parallel. As a result, an advantageous long service life of the separation system can be achieved.
  • the Zyklonabscheider invention should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the cyclone separator according to the invention may have a number deviating from a number of individual elements, components and units mentioned herein for fulfilling a mode of operation described herein.
  • FIG. 1 shows a cyclone 10a in a perspective partial sectional view.
  • FIG. 2 shows the cyclone 10a in a sectional view.
  • the cyclone separator 10a is provided for the at least substantial separation of at least one disperse phase from at least one fluid flow 12a.
  • the cyclone separator 10a is provided to deposit at least one in particular solid disperse phase at least largely from a continuous liquid stream, in particular a water stream.
  • the cyclone 10 a may be provided for arrangement in a supply line of a water heater, not shown.
  • the cyclone separator 10a is provided to separate particles, in particular dirt and / or metal particles, from the fluid flow 12a, in particular a water flow.
  • the cyclone 10a has a raw fluid inlet 14a and a clean fluid outlet 16a.
  • the cyclone separator 10a has a separation space 18a and a magnetic element 20a disposed within the separation space 18a.
  • the magnetic element 20a is particularly intended to attract and hold ferromagnetic particles of the disperse phase.
  • the magnetic element 20a is at least substantially helical.
  • the magnetic element 20a is formed as a plastic magnet.
  • the magnetic element 20a comprises at least one carrier element of a non-magnetic plastic, within which a plurality of metallic magnetic particles are distributed.
  • the magnetic element 20a at least to a large extent of a non-metallic plastic with permanent magnetic properties, such as PANiCNQ exist.
  • the separation chamber 18a is at least substantially cylindrical.
  • the separation chamber 18a further has an inflow region 32a, which is provided to set a raw fluid 24a flowing in via the raw fluid inlet 14a into a swirl flow 34a. Due to the cylindrical shape of the inflow region 32a, the raw fluid 24a is displaced into the swirling flow 34a necessary for depositing a disperse phase.
  • the disperse phase is forced by a centrifugal force acting on it radially outwardly against a wall of the separation chamber 18a.
  • An outer diameter of the magnetic element 20a corresponds at least substantially to an inner diameter of the separation space 18a.
  • the magnetic member 20a has a helical surface 22a which is provided to guide the raw fluid 24a from the raw fluid inlet 14a. Specifically, the raw fluid 24a introduced into the separation space 18a via the raw fluid inlet 14a flows along the coil surface 22a to an end of the separation space 18a opposite to the raw fluid inlet 14a. Furthermore, the magnetic element 20a has an at least substantially tubular region 26a, which is provided to direct a clean fluid 28a to the clean fluid outlet 16a. In particular, the tubular region 26a is provided for directing the clean fluid 28, which is at least largely purified by ferromagnetic particles, against the net fluid flow direction of the raw fluid 24a to the clean fluid outlet 16a. The helical surface 22a is guided around the tubular portion 26a.
  • the cyclone separator 10a has at least one access element 30a, which is provided to allow removal and / or cleaning of the magnetic element 20a.
  • the access element 30a is exemplified as a releasable bottom member 36a of the separation chamber 18a.
  • the access element 30a is intended to be opened for cleaning and / or maintenance of the separation chamber 18a, in particular for cleaning and / or removal of the magnetic element 20a.
  • FIG. 3 shows a separation system 38a with two cyclone 10a, 40a.
  • the cyclone 10a, 40a are at least substantially identical. However, it is also conceivable separation systems with one of two different number of cyclone 10a, 40a.
  • the cyclone 10a, 40a are fluidically connected to each other.
  • the cyclone 10a, 40a are fluidic connected in series.
  • the clean fluid outlet 16a of the fluidically first cyclone 10a is connected to the raw fluid inlet 14a of the cyclically subsequent cyclone separator 40a.
  • FIG. 4 a further embodiment of the invention is shown.
  • the following descriptions and the drawings are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, with reference in principle also being made to the drawings and / or the description of the other exemplary embodiment with respect to identically named components, in particular with regard to components having the same reference numbers.
  • the letter a is the reference numerals of the embodiment in FIG. 1 readjusted.
  • the letter a is replaced by the letter b.
  • FIG. 4 shows a separation system 38b with two cyclone 10b, 40b.
  • the cyclone 10b, 40b are at least substantially identical. However, it is also conceivable separation systems with one of two different number of cyclone 10b.
  • the cyclone 10b, 40b are fluidically connected to each other.
  • the cyclone 10b are fluidically connected in parallel.
  • the clean fluid outlet 16b and the raw fluid inlets 14b are each fluidically connected to each other.

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Zyklonabscheider zur zumindest weitgehenden Abscheidung zumindest einer dispersen Phase aus zumindest einem Fluidstrom (12a; 12b), mit zumindest einem Rohfluideinlass (14a; 14b), mit zumindest einem Reinfluidauslass (16a; 16b), mit zumindest einem Abscheideraum (18a; 18b) und mit zumindest einem Magnetelement (20a; 20b), welches innerhalb des Abscheideraums (18a; 18b) angeordnet ist. Es wird vorgeschlagen, dass das Magnetelement (20a; 20b) zumindest teilweise zumindest im Wesentlichen schraubenförmig ausgebildet ist.

Description

    Stand der Technik
  • Es ist bereits ein Zyklonabscheider zur zumindest weitgehenden Abscheidung zumindest einer dispersen Phase aus zumindest einem Fluidstrom, mit zumindest einem Rohfluideinlass, mit zumindest einem Reinfluidauslass, mit zumindest einem Abscheideraum und mit zumindest einem Magnetelement, welches innerhalb des Abscheideraums angeordnet ist, vorgeschlagen worden.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einem Zyklonabscheider zur zumindest weitgehenden Abscheidung zumindest einer dispersen Phase aus zumindest einem Fluidstrom, mit zumindest einem Rohfluideinlass, mit zumindest einem Reinfluidauslass, mit zumindest einem Abscheideraum und mit zumindest einem Magnetelement, welches innerhalb des Abscheideraums angeordnet ist.
  • Es wird vorgeschlagen, dass das Magnetelement zumindest teilweise zumindest im Wesentlichen schraubenförmig ausgebildet ist.
  • Unter einem Zyklonabscheider soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Fliehkraftabscheider für Flüssig- und/oder Gasgemische verstanden werden. Unter einer "dispersen Phase" soll in diesem Zusammenhang ein Stoff und/oder Stoffgemisch verstanden werden, welcher in dem Fluidstrom in feinster Form verteilt ist. Die disperse Phase kann insbesondere fest und/oder flüssig sein. Unter einer "weitgehenden Abscheidung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass der Zyklonabscheider insbesondere dazu vorgesehen ist, die zumindest eine disperse Phase zumindest zu 75 %, vorzugsweise zumindest zu 85 % und besonders bevorzugt zumindest zu 95 % aus dem zumindest einem kontinuierlichen Fluidstrom abzuscheiden. Unter "vorgesehen" soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Insbesondere ist der Zyklonabscheider dazu vorgesehen, zumindest eine insbesondere feste disperse Phase zumindest weitgehend aus einem kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom, insbesondere einem Wasserstrom, abzuscheiden. Der Zyklonabscheider kann insbesondere zu einer Verwendung in einem Warmwasserbereiter, insbesondere einem Boiler, vorgesehen sein. Insbesondere ist der Zyklonabscheider zu einer Anordnung in einer Zuleitung eines Warmwasserbereiters vorgesehen. Insbesondere ist der Zyklonabscheider dazu vorgesehen, Partikel, insbesondere Schmutz- und/oder Metallpartikel, aus einem Fluidstrom, insbesondere einem Wasserstrom, welcher einem Warmwasserbereiter zugeführt wird, abzuscheiden.
  • Unter einem "Rohfluideinlass" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Zuleitung verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, ein Rohfluid in den Zyklonabscheider einzuleiten. Unter einem "Rohfluid" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein von einer dispersen Phase zu reinigendes Fluid verstanden werden. Unter einem "Reinfluidauslass" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Ableitung verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, ein Reinfluid aus dem Zyklonabscheider auszuleiten. Unter einem "Reinfluid" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein von einer dispersen Phase zumindest weitgehend gereinigtes Fluid verstanden werden. Unter einem "Abscheideraum" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein zumindest im Wesentlichen geschlossener Raum verstanden werden, innerhalb dessen eine zumindest weitgehende Separation der dispersen Phase von dem Rohfluid erfolgt. Insbesondere strömt das Rohfluid über den Rohfluideinlass in den Abscheideraum ein. Insbesondere wird das einströmende Rohfluid innerhalb des Abscheideraums in eine Drallströmung versetzt. Die disperse Phase wird insbesondere durch eine auf sie wirkende Fliehkraft radial nach außen an eine Wandung des Abscheideraums gezwungen.
  • Der Abscheideraum weist insbesondere einen Einströmbereich auf, welcher dazu vorgesehen ist, das einströmende Rohfluid in eine Drallströmung zu versetzen. Der Einströmbereich ist insbesondere zumindest im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Der Rohfluideinlass ist insbesondere derart angeordnet, dass ein Rohfluid zumindest im Wesentlichen tangential in den zumindest im Wesentlichen zylindrischen Einströmbereich des Abscheideraums einströmt. Durch die zylindrische Form und das tangentiale Einströmen wird das Rohfluid in eine zur Abscheidung der dispersen Phase notwendige Drallströmung versetzt. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Einströmbereich eine Leiteinheit insbesondere mit einer Mehrzahl von feststehenden Leitelementen, insbesondere einer Mehrzahl von Leitschaufeln, angeordnet sein, welche dazu vorgesehen sind, das Rohfluid in eine Drallströmung zu versetzen.
  • Das Magnetelement ist vorzugsweise vollständig innerhalb des Abscheideraums angeordnet. Insbesondere ist das Magnetelement dazu vorgesehen, ferromagnetische Partikel der dispersen Phase anzuziehen und festzuhalten. Insbesondere wird das Magnetelement während eines Betriebs des Zyklonabscheiders zumindest im Wesentlichen vollständig von dem Fluidstrom umströmt. Darunter das Magnetelement zumindest teilweise zumindest im Wesentlichen "schraubenförmig ausgebildet" ist, soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass das Magnetelement entlang seiner Längserstreckungsrichtung zumindest abschnittsweise insbesondere mit einer konstanten Steigung um einen Mantel eines gedachten Zylinders gewunden ist. Unter einer "Längserstreckungsrichtung" eines Objekts soll insbesondere eine Richtung verstanden werden, welche parallel zu einer längsten Kante eines kleinsten geometrischen Quaders ist, welcher das Objekt gerade noch umgibt. Das Magnetelement weist insbesondere eine zumindest im Wesentlichen zylindrische Einhüllende auf. Unter einer "Einhüllenden" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein geometrisches räumliches Flächengebilde verstanden werden, welches in jedem Punkt genau einen Punkt einer Außenkontur des Gehäuses berührt und/oder welches durch Außenkontur des Gehäuses aufgespannt wird. Unter "zumindest im Wesentlichen zylindrisch" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass eine Geometrie der Einhüllenden weniger als 25%, vorzugsweise weniger als 10% und besonders bevorzugt weniger als 5% von einer Zylindergeometrie abweicht. Vorzugsweise ist das Magnetelement zumindest im Wesentlichen konzentrisch in dem Abscheideraum angeordnet.
  • Durch eine derartige Ausgestaltung kann ein Zyklonabscheider mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Abscheidung einer dispersen Phase, insbesondere von ferromagnetischen Partikeln der dispersen Phase, aus einem Fluidstrom bereitgestellt werden. Insbesondere kann durch die schraubenförmige Ausgestaltung des Magnetelements eine vorteilhaft große Kontaktfläche zwischen dem Fluidstrom und dem Magnetelement erreicht werden, wodurch eine vorteilhaft vollständige Separierung von ferromagnetischen Partikeln aus dem Fluidstrom erreicht werden kann.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass das Magnetelement zumindest im Wesentlichen als ein Kunststoffmagnet ausgebildet ist. Unter einem "Kunststoffmagnet" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein permanentmagnetisches Magnetelement verstanden werden, welches zumindest zu einem Großteil aus einem Kunststoff besteht. Unter "zumindest zu einem Großteil" soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest zu 51 %, vorzugsweise zumindest zu 70 % und besonders bevorzugt zumindest zu 90 % verstanden werden. Insbesondere kann das Magnetelement zumindest ein Trägerelement aus einem unmagnetischen Kunststoff umfassen, innerhalb welchem eine Vielzahl von metallischen Magnetpartikeln verteilt angeordnet sind. Alternativ kann das Magnetelement zumindest zu einem Großteil aus einem nichtmetallischen Kunststoff mit permanentmagnetischen Eigenschaften, beispielsweise PANiCNQ, bestehen. Hierdurch kann eine vorteilhaft einfache Formgebung des Magnetelements, beispielswiese mittels eines Spritzgießverfahrens, ermöglicht werden. Ferner kann vorteilhaft auf eine Schutzbeschichtung des Magnetelements verzichtet werden, wodurch ein Herstellungsaufwand und/oder Herstellungskosten vorteilhaft reduziert werden können.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Abscheideraum zumindest teilweise zumindest im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Abscheideraum entlang seiner Längserstreckungsrichtung vollständig zumindest im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich das Magnetelement zumindest im Wesentlichen über eine gesamte innere lichte Höhe des Abscheideraums. Vorzugsweise entspricht ein Außendurchmesser des Magnetelements zumindest im Wesentlichen einem Innendurchmesser des Abscheideraums. Insbesondere liegt das Magnetelement in Umfangsrichtung an einer inneren Wandung des Abscheideraums an. In diesem Zusammenhang soll unter einer "Umfangsrichtung" insbesondere eine Richtung verstanden werden, die senkrecht zu einer Längserstreckung des Magnetelements um das Magnetelement verläuft. Hierdurch kann eine vorteilhafte Abscheidung von ferromagnetischen Partikeln einer dispersen Phase aus einem Fluidstrom erreicht werden. Insbesondere kann eine vorteilhafte Anhaftung der ferromagnetischen Partikel an dem Magnetelement erreicht werden.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Magnetelement eine Wendelfläche aufweist, welche dazu vorgesehen ist, ein Rohfluid ausgehend von dem Rohfluideinlass zu leiten. Unter eine "Wendelfläche" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Fläche verstanden werden, welche entsteht, wenn eine Halbgerade, die auf einer Achse senkrecht steht, sich mit konstanter Geschwindigkeit um die Achse dreht und gleichzeitig eine Parallelverschiebung mit konstanter Geschwindigkeit in Achsenrichtung erfährt. Darunter, dass die Wendelfläche dazu vorgesehen ist, ein Rohfluid zu leiten, soll insbesondere verstanden werden, dass das über den Rohfluideinlass in den Abscheideraum eingeleitete Rohfluid, entlang der Wendelfläche geführt zu einem dem Rohfluideinlass gegenüberliegenden Ende des Abscheideraums strömt. Hierdurch kann eine vorteilhaft lange Kontaktzeit des Fluidstroms mit dem Magnetelement während eines Durchströmens des Abscheideraums erreicht werden. Ferner kann eine vorteilhafte Anlagerung ferromagnetischer Partikel aus dem Fluidstrom an der Wendelfläche des Magnetelements erreicht werden.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass das Magnetelement einen zumindest im Wesentlichen rohrförmigen Bereich aufweist, welcher dazu vorgesehen ist, ein Reinfluid zu dem Reinfluidauslass zu leiten. Vorzugsweise ist die Wendelfläche um den rohrförmigen Bereich herumgeführt. Insbesondere ist der rohrförmige Bereich dazu vorgesehen, das von ferromagentischen Partikeln zumindest weitgehend gereinigte Reinfluid entgegen einer Nettofluidströmungsrichtung des Rohfluids zu dem Reinfluidauslass zu leiten. Unter einer "Nettofluidströmungsrichtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine aus allen Teilströmungen des Rohfluids entlang der Wendelfläche des Magnetelements resultierende Richtung einer Fluidströmung des Rohfluids innerhalb des Abscheideraums verstanden werden. Insbesondere ist der rohrförmige Bereich einstückig mit der Wendelfläche ausgebildet. Unter "einstückig" soll insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden verstanden werden, beispielsweise durch einen Schweißprozess, einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess und/oder einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Prozess, und/oder vorteilhaft in einem Stück geformt verstanden werden, wie beispielsweise durch eine Herstellung aus einem Guss und/oder durch eine Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren und vorteilhaft aus einem einzelnen Rohling. Insbesondere kann der rohrförmige Bereich eine geringere magnetische Anziehungskraft als die Wendelfläche aufweisen. Hierdurch kann eine vorteilhafte Ausleitung des Reinfluids aus dem Abscheideraum erfolgen.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass der Zyklonabscheider zumindest ein Zugangselement aufweist, welches dazu vorgesehen ist, ein Entfernen und/oder Reinigen des Magnetelements zu ermöglichen. Insbesondere kann das Zugangselement als eine Zugangsklappe oder ein Zugangsdeckel ausgebildet sein. Insbesondere ist das Zugangselement während eines Normalbetriebs des Gleichstromzyklons geschlossen. Insbesondere ist das Zugangselement dazu vorgesehen, zu einer Reinigung- und/oder Wartung des Zyklonabscheiders, insbesondere zu einer Reinigung des Magnetelements, geöffnet zu werden. Hierdurch kann eine vorteilhaft einfache Reinigung- und/oder Wartung ermöglicht werden.
  • Ferner wird ein Abscheidesystem mit einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen Zyklonabscheidern vorgeschlagen, wobei die Zyklonabscheider strömungstechnisch miteinander verbunden sind. Vorzugsweise kann zumindest ein Teil der Zyklonabscheider strömungstechnisch seriell miteinander verbunden sein. Hierdurch kann eine vorteilhaft hohe Abscheideleistung erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Teil der Zyklonabscheider strömungstechnisch parallel miteinander verbunden sein. Hierdurch kann eine vorteilhaft lange Standzeit des Abscheidesystems erreicht werden.
  • Der erfindungsgemäße Zyklonabscheider soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann der erfindungsgemäße Zyklonabscheider zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
    • Zeichnung
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Teilschnittdarstellung eines Zyklonabscheiders mit einem schraubenförmigen Magnetelement,
    Fig. 2
    eine Schnittdarstellung des Zyklonabscheiders aus Figur 1,
    Fig. 3
    ein Abscheidesystem mit zwei Zyklonabscheidern gemäß Figuren 1 und 2, welche strömungstechnisch seriell miteinander verbunden sind und
    Fig. 4
    ein Abscheidesystem mit zwei Zyklonabscheidern gemäß Figuren 1 und 2, welche strömungstechnisch parallel miteinander verbunden sind.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Figur 1 zeigt einen Zyklonabscheider 10a in einer perspektivischen Teilschnittdarstellung. Figur 2 zeigt den Zyklonabscheider 10a in einer Schnittdarstellung. Der Zyklonabscheider 10a ist zur zumindest weitgehenden Abscheidung zumindest einer dispersen Phase aus zumindest einem Fluidstrom 12a vorgesehen. Insbesondere ist der Zyklonabscheider 10a dazu vorgesehen, zumindest eine insbesondere feste disperse Phase zumindest weitgehend aus einem kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom, insbesondere einem Wasserstrom, abzuscheiden. Insbesondere kann der Zyklonabscheider 10a zu einer Anordnung in einer Zuleitung eines nicht dargestellten Warmwasserbereiters vorgesehen sein. Insbesondere ist der Zyklonabscheider 10a dazu vorgesehen, Partikel, insbesondere Schmutz- und/oder Metallpartikel, aus dem Fluidstrom 12a, insbesondere einem Wasserstrom, abzuscheiden. Der Zyklonabscheider 10a weist einen Rohfluideinlass 14a und einen Reinfluidauslass 16a auf.
  • Der Zyklonabscheider 10a weist einen Abscheideraum 18a und ein Magnetelement 20a auf, welches innerhalb des Abscheideraums 18a angeordnet ist. Das Magnetelement 20a ist insbesondere dazu vorgesehen, ferromagnetische Partikel der dispersen Phase anzuziehen und festzuhalten. Das Magnetelement 20a ist zumindest im Wesentlichen schraubenförmig ausgebildet. Das Magnetelement 20a ist als ein Kunststoffmagnet ausgebildet. Vorzugsweise umfasst das Magnetelement 20a zumindest ein Trägerelement aus einem unmagnetischen Kunststoff, innerhalb welchem eine Vielzahl von metallischen Magnetpartikel verteilt angeordnet sind. Alternativ kann das Magnetelement 20a zumindest zu einem Großteil aus einem nichtmetallischen Kunststoff mit permanentmagnetischen Eigenschaften, beispielsweise PANiCNQ, bestehen.
  • Der Abscheideraum 18a ist zumindest im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Der Abscheideraum 18a weist ferner einen Einströmbereich 32a auf, welcher dazu vorgesehen ist, ein über den Rohfluideinlass 14a einströmendes Rohfluid 24a in eine Drallströmung 34a zu versetzen. Durch die zylindrische Form des Einströmbereichs 32a wird das Rohfluid 24a in die zur Abscheidung einer dispersen Phase notwendige Drallströmung 34a versetzt. Die disperse Phase wird durch eine auf sie wirkende Fliehkraft radial nach außen an eine Wandung des Abscheideraums 18a gezwungen. Ein Außendurchmesser des Magnetelements 20a entspricht zumindest im Wesentlichen einem Innendurchmesser des Abscheideraums 18a.
  • Das Magnetelement 20a weist eine Wendelfläche 22a auf, welche dazu vorgesehen ist, das Rohfluid 24a ausgehend von dem Rohfluideinlass 14a zu leiten. Insbesondere strömt das über den Rohfluideinlass 14a in den Abscheideraum 18a eingeleitete Rohfluid 24a, entlang der Wendelfläche 22a geführt zu einem dem Rohfluideinlass 14a gegenüberliegenden Ende des Abscheideraums 18a. Ferner weist das Magnetelement 20a einen zumindest im Wesentlichen rohrförmigen Bereich 26a auf, welcher dazu vorgesehen ist, ein Reinfluid 28a zu dem Reinfluidauslass 16a zu leiten. Insbesondere ist der rohrförmige Bereich 26a dazu vorgesehen, das von ferromagentischen Partikeln zumindest weitgehend gereinigte Reinfluid 28 entgegen einer Nettofluidströmungsrichtung des Rohfluids 24a zu dem Reinfluidauslass 16a zu leiten. Die Wendelfläche 22a ist um den rohrförmigen Bereich 26a herumgeführt.
  • Ferner weist der Zyklonabscheider 10a zumindest ein Zugangselement 30a auf, welches dazu vorgesehen ist, ein Entfernen und/oder Reinigen des Magnetelements 20a zu ermöglichen. Das Zugangselement 30a ist beispielhaft als lösbares Bodenelement 36a des Abscheideraums 18a ausgebildet. Insbesondere ist das Zugangselement 30a dazu vorgesehen, zu einer Reinigung- und/oder Wartung des Abscheideraums 18a, insbesondere zu einer Reinigung und/oder Entnahme des Magnetelements 20a, geöffnet zu werden.
  • Figur 3 zeigt ein Abscheidesystem 38a mit zwei Zyklonabscheidern 10a, 40a. Die Zyklonabscheider 10a, 40a sind zumindest im Wesentlichen identisch ausgebildet. Es sind jedoch auch Abscheidesysteme mit einer von zwei abweichenden Anzahl von Zyklonabscheidern 10a, 40a denkbar. Die Zyklonabscheider 10a, 40a sind strömungstechnisch miteinander verbunden. Die Zyklonabscheider 10a, 40a sind strömungstechnisch seriell miteinander verbunden. Der Reinfluidauslass 16a des strömungstechnisch ersten Zyklonabscheiders 10a ist mit dem Rohfluideinlass 14a des strömungstechnisch darauf folgenden Zyklonabscheiders 40a verbunden. Durch die strömungstechnisch serielle Anordnung der Zyklonabscheider 10a, 40a kann eine vorteilhaft hohe Abscheideleistung des Abscheidesystems 38a erreicht werden.
  • In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in Figur 1 nachgestellt. In dem Ausführungsbeispiel der Figuren 4 ist der Buchstabe a durch den Buchstaben b ersetzt.
  • Figur 4 zeigt ein Abscheidesystem 38b mit zwei Zyklonabscheidern 10b, 40b. Die Zyklonabscheider 10b, 40b sind zumindest im Wesentlichen identisch ausgebildet. Es sind jedoch auch Abscheidesysteme mit einer von zwei abweichenden Anzahl von Zyklonabscheidern 10b denkbar. Die Zyklonabscheider 10b, 40b sind strömungstechnisch miteinander verbunden. Die Zyklonabscheider 10b sind strömungstechnisch parallel miteinander verbunden. Der Reinfluidauslass 16b und die Rohfluideinlässe 14b sind jeweils strömungstechnisch miteinander verbunden. Durch die strömungstechnisch parallele Anordnung der Zyklonabscheider 10b, 40b kann eine vorteilhaft hohe Standzeit des Abscheidesystems 38b erreicht werden.

Claims (11)

  1. Zyklonabscheider zur zumindest weitgehenden Abscheidung zumindest einer dispersen Phase aus zumindest einem Fluidstrom (12a; 12b), mit zumindest einem Rohfluideinlass (14a; 14b), mit zumindest einem Reinfluidauslass (16a; 16b), mit zumindest einem Abscheideraum (18a; 18b) und mit zumindest einem Magnetelement (20a; 20b), welches innerhalb des Abscheideraums (18a; 18b) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetelement (20a; 20b) zumindest teilweise zumindest im Wesentlichen schraubenförmig ausgebildet ist.
  2. Zyklonabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetelement (20a; 20b) zumindest im Wesentlichen als ein Kunststoffmagnet ausgebildet ist.
  3. Zyklonabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheideraum (18a; 18b) zumindest teilweise zumindest im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist.
  4. Zyklonabscheider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser des Magnetelements (20a; 20b) zumindest im Wesentlichen einem Innendurchmesser des Abscheideraums (18a; 18b) entspricht.
  5. Zyklonabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetelement (20a; 20b) eine Wendelfläche (22a; 22b) aufweist, welche dazu vorgesehen ist, ein Rohfluid (24a; 24b) ausgehend von dem Rohfluideinlass (14a; 14b) zu leiten.
  6. Zyklonabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetelement (20a; 20b) einen zumindest im Wesentlichen rohrförmigen Bereich (26a; 26b) aufweist, welcher dazu vorgesehen ist, ein Reinfluid (28a; 28b) zu dem Reinfluidauslass (16a; 16b) zu leiten.
  7. Zyklonabscheider zumindest nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendelfläche (22a; 22b) um den rohrförmigen Bereich (26a; 26b) herumgeführt ist.
  8. Zyklonabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest ein Zugangselement (30a; 30b), welches dazu vorgesehen ist, ein Entfernen und/oder Reinigen des Magnetelements (20a; 20b) zu ermöglichen.
  9. Abscheidesystem mit einer Mehrzahl von Zyklonabscheidern (10a; 10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zyklonabscheider (10a; 10b) strömungstechnisch miteinander verbunden sind.
  10. Abscheidesystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Zyklonabscheider (10a) strömungstechnisch seriell miteinander verbunden sind.
  11. Abscheidesystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Zyklonabscheider (10b) strömungstechnisch parallel miteinander verbunden sind.
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