AT506940B1 - Vorrichtung zum abscheiden von feststoffteilchen aus einer trübe - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT506 940B1 2010-01-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Feststoffteilchen aus einer Trübe mit einem von der Trübeflüssigkeit durchströmten Zyklonabscheider, mit einem zylinderförmigen Aufgabebereich, dem eine tangential im Mantel des zylinderförmigen Aufgabebereichs mündende Aufgabeeinrichtung zugehört, mit einem sich zu einem unterlaufseitigen Austragsbereich für angereicherte Trübe hin konisch verjüngenden Mantelabschnitt und mit einem überlaufseitigen Ausströmbereich für die gereinigte Trübe.

[0002] Grundsätzlich soll der Feststoffanteil mit derartigen bekannten Vorrichtungen aus feststoffbeladenen Flüssigkeiten abgeführt werden. Dazu wird die feststoffbeladene Flüssigkeit einem Hydrozyklon zugeführt, wobei die Feststoffe in Folge der Zentrifugalkräfte die Mantelfläche entlang zum Austragsbereich für angereicherte Trübe hinverlagert werden.

[0003] Bei Zyklonabscheidern wird die zu reinigende Trübe unter Pumpendruck tangential in den zylinderförmigen Aufgabebereich des Zyklonabscheiders eingebracht, wobei die einge-brachte Trübe in eine Wirbelströmung versetzt wird. In einem dabei entstehenden abwärts gerichteten Primärwirbel wird in Folge der Zentrifugalkräfte bereits ein Großteil der Feststoffteilchen abgeschieden und die Mantelinnenfläche entlang zum Austragsbereich hin transportiert, wo sich die ausgeschiedenen Feststoffteilchen ansammeln und von wo diese Teilchen gegebenenfalls aus dem Zyklonabscheider ausgebracht werden können. Da sich der Strömungsquerschnitt für die Trübe zum unterlaufseitigen Austragsbereich hin allerdings verkleinert, wird die Hauptmenge der Flüssigkeit zur Umkehr gezwungen und strömt in einem aufwärts gerichteten Sekundärwirbel nach oben durch den überlaufseitigen Ausströmbereich für die gereinigte Trübe. Derartige Zyklonabscheider weisen üblicherweise einen zylinderförmigen Aufgabebereich auf, in dem der Trübe die Rotationsströmung gezwungen wird, ohne eine aufwändige Mechanik vorsehen zu müssen.

[0004] Hydrozyklone haben üblicherweise hohe Durchsatzraten bei kleinem Bauvolumen und sind somit sehr platzsparend einsetzbar, wobei ein Verschleiß einzelner Komponenten aufgrund des üblichen Baukastenprinzips bei entsprechender Gestaltung einfach beherrscht werden kann. Zu diesem Zweck können höher beanspruchte Baugruppen, wie beispielsweise der zylindrische Aufgabeabschnitt, gegebenenfalls als Austauschteil ausgebildet sein, welche Baugruppen mittels üblicher Kupplungen, insbesondere Flanschkupplungen, untereinander verbindbar sind. Als nachteilig hat es sich bei diesen Zyklonabscheidern allerdings erwiesen, dass keine gezielte Anreicherung der Trübe, im Sinne einer vordefinierbaren Anreicherungsrate der Trübe mit Feststoffteilchen, möglich ist und die Dichte der über den Austragsbereich aus dem Zyklonabscheider ausgebrachten und angereicherten Trübe stets von der Zusammensetzung der in den Zyklonabscheider eingebrachten Trübe abhängig ist. Eine Berücksichtigung bzw. ein Ausgleich von gegebenenfalls stark variierenden Dichteschwankungen in der aufgegebenen Trübe und somit auch in der angereicherten Trübe ist somit nicht möglich.

[0005] Ausgehend von einem Stand der Technik der vorgeschilderten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abscheiden von Feststoffteilchen aus einer Trübe derart auszubilden, dass mit möglichst einfachen Mitteln das Auslangen gefunden werden kann und trotzdem eine möglichst gleichbleibende Dichte der angereicherten und auszutragenden Trübe gewährleistet werden kann.

[0006] Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass an den unterlaufseitigen Austragsbereich für angereicherte Trübe ein Ventil angeschlossen ist, dem ein die Dichte der angereicherten Trübe messender Sensor vorgelagert ist.

[0007] Mit dem Vorsehen des die Dichte der angereicherten Trübe messenden Sensors, zusammen mit einem hinsichtlich seiner Durchflussmenge regelbaren Ventil, kann eine vorgegebene Mindestdichte der auszutragenden, angereicherten Trübe dadurch gewährleistet werden, dass der Öffnungswinkel des Ventils in Abhängigkeit der im unterlaufseitigen Austragsbereich für die angereicherte Trübe vorherrschenden Dichte der Trübe eingestellt wird. Erfolgt die Messung in diesem Bereich, also im Wesentlichen nahe dem Auslassventil, kann eine übermäßige 1/4 österreichisches Patentamt AT506 940B1 2010-01-15

Anreicherung von Feststoffanteilen in diesem Bereich vermieden werden. Eine übermäßige Anreicherung hätte gegebenenfalls zur Folge, dass ein Anteil der Feststoffteilchen über den Sekundärwirbel zum Ausströmbereich für die gereinigte Trübe gelangen könnte. Eine übermäßige Abfuhr von zu wenig angereicherter Trübe hat hingegen eine Mehrmenge an Nachzubehandelnder Trübe zur Folge, was unmittelbar den Reinigungsaufwand und somit die Betriebskosten für eine Abscheideanlage erhöht. Überschreitet die Dichte der Trübe im Austragsbereich für angereicherte Trübe einen vorgebbaren, von der Zusammensetzung der Trübe abhängigen Wert, muss lediglich die Öffnungsstellung des Ventils entsprechend nachgestellt werden, um den gewünschten sauberen Austrag gewährleisten zu können. Das Öffnen dieses Ventils kann stufenlos oder schrittweise erfolgen. Im einfachsten Fall wird somit lediglich das Ventil für eine bestimmte Dauer oder bis zum Unterschreiten eines Dichtwertes der Trübe geöffnet und anschließend wieder geschlossen.

[0008] Besonders vorteilhafte Konstruktionsverhältnisse, nicht nur für das Anbringen des Sensors, sondern auch zur Messung des Standes der Feststoffteilchen in der angereicherten Trübe ergeben sich, wenn der die Dichte der angereicherten Trübe messende Sensor an einem zumindest annähernd zylinderförmigen Mantelabschnitt des Zyklonabscheiders zwischen dem sich konisch verjüngenden Mantelabschnitt und dem Ventil angeordnet ist.

[0009] Wird der die Dichte der angereicherten Trübe messende Sensor zudem an der Mantelaußenfläche des Zyklonabscheiders befestigt, ist gewährleistet, dass ein gegebenenfalls beschädigter oder defekter Sensor rasch und problemlos ausgewechselt werden kann und wird der Zyklonabscheider durch keine Durchbrechungen geschwächt.

[0010] Um die ordnungsgemäße gewünschte Anreicherung der Trübe, insbesondere auch bei variierender Dichte der in den Zyklonabscheider aufgegebenen Trübeflüssigkeit, gewährleisten zu können, empfiehlt es sich eine an den Sensor angeschlossene Steuer- bzw. Regeleinrichtung vorzusehen, welche die Öffnungsstellung des Ventils in Abhängigkeit der vom Sensor gemessenen Dichte der angereicherten Trübe im Sinne eines Erzielens eines definierbaren Dichtewertes steuert oder regelt. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Sensor derart ausgestaltet ist, dass mit ihm nicht nur ein Mittelwert der Dichte über seinen Messbereich in axialer Richtung des Zyklonabscheiders gemessen werden kann, sondern auch Dichteunterschiede der Trübe in Auslassrichtung also in Richtung der Achse des Zyklonabscheiders aufgenommen werden können. Dazu können in axialer Richtung des Zyklonabscheiders gegebenenfalls zwei oder mehrere Sensoren vorgesehen sein.

[0011] Besonders einfache bauliche und steuerungstechnische Verhältnisse ergeben sich, wenn der Sensor ein Ultraschallsensor ist. Allerdings kann es je nach Zusammensetzung der Trübe auch erforderlich sein, dass der zumindest annähernd zylinderförmige Mantelabschnitt des Zyklonabscheiders zwischen dem sich konisch verjüngenden Mantelabschnitt und dem Ventil zumindest teilweise lichtdurchlässig ausgebildet ist und dass der Sensor eine Lichtquelle, insbesondere eine Laserlichtquelle und einen Lichtdetektor umfasst. Dabei kann die Lichtquelle auf einer Seite der Mantelfläche angeordnet und kann der Lichtdetektor der gegenüberliegenden Mantelfläche zugeordnet sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Lichtquelle und den Lichtdetektor an einer Seite einer Mantelfläche in den Fluidstrom einzukoppeln, und das von der gegenüberliegenden Mantelfläche reflektierte Licht mit einem Lichtdetektor zu erfassen.

[0012] In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles schematisch dargestellt. Diese Zeichnung zeigt einen Zyklonabscheider mit zugehöriger Riegeleinrichtung im teilgeschnittenen Querschnitt.

[0013] Eine Vorrichtung zum Abscheiden von Feststoffteilchen aus einer Trübe umfasst einen von der Trübeflüssigkeit durchströmten Zyklonabscheider 1 mit einem zylinderförmigen Aufgabebereich 2 dem eine tangential am Mantel des zylinderförmigen Aufgabebereich angeordnete Aufgabeeinrichtung 3 zum einleiten einer zu reinigenden Trübe zugehört. Des Weiteren umfasst diese Vorrichtung einen sich zu einem unterlaufseitigen Austragsbereich 4 für angereicherte Trübe hin konisch verjüngenden Mantelabschnitt 5 und einen überlaufseitigen Ausströmbereich 6 für gereinigte Trübe.

Claims (6)

1. österreichisches Patentamt AT506 940B1 2010-01-15 [0014] Um die Dichte der auszutragenden Trübe in einfacher Weise regeln zu können, ist an den unterlaufseitigen Austragsbereich 4 für die angereicherte Trübe ein Ventil 7 angeschlossen, dem die Dichte der angereicherten Trübe messender Sensor 8 vorgelagert ist. Dieser die Dichte der angereicherten Trübe messender Sensor 8 ist an einem zumindest annähernd zylinderförmigen Mantelabschnitt des Zyklonabscheiders 1 zwischen dem sich konisch verjüngenden Mantelabschnitt 5 und dem Ventil 7 angeordnet. [0015] Um die Dichte der auszutragenden Trübe dabei möglichst einfach und ohne großen Aufwand einstellen und überwachen zu können, ist eine an den Sensor 8 angeschlossene Steuer-/Regeleinrichtung 9 samt zugeordnetem Protokollspeicher 10 vorgesehen, welche die Öffnungsstellung des Ventils 7 in Abhängigkeit der vom Sensor 8 gemessenen Dichte der angereicherten Trübe im Sinne eines Erzielens eines vordefinierten Dichtewertes steuert bzw. regelt. Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Abscheiden von Feststoffteilchen aus einer Trübe mit einem von der Trübeflüssigkeit durchströmten Zyklonabscheider mit einem zylinderförmigen Aufgabebereich, dem eine tangential im Mantel des zylinderförmigen Aufgabebereichs mündende Aufgabeeinrichtung zugehört, mit einem sich zu einem unterlaufseitigen Austragsbereich für angereicherte Trübe hin konisch verjüngenden Mantelabschnitt und mit einem überlaufseitigen Ausström bereich für die gereinigte Trübe, dadurch gekennzeichnet, dass an den unterlaufseitigen Austragsbereich (4) für angereicherte Trübe ein Ventil (7) angeschlossen ist, dem ein die Dichte der angereicherten Trübe messender Sensor (8) vorgelagert ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Dichte der angereicherten Trübe messende Sensor (8) an einem zumindest annähernd zylinderförmigen Mantelabschnitt des Zyklonabscheiders (1) zwischen dem sich konisch verjüngenden Mantelabschnitt (5) und dem Ventil (7) angeordnet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der die Dichte der angereicherten Trübe messende Sensor an der Mantelaußenfläche angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine an den Sensor (8) angeschlossene Steuer/Regeleinrichtung (9) vorgesehen ist, welche die Öffnungsstellung des Ventils (7) in Abhängigkeit der vom Sensor (8) gemessenen Dichte der angereicherten Trübe im Sinne eines Erzielens eines definierbaren Dichtewertes steu-ert/regelt.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Ultraschallsensor ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest annähernd zylinderförmige Mantelabschnitt des Zyklonabscheiders (1) zwischen dem sich konisch verjüngenden Mantelabschnitt (5) und dem Ventil (8) zumindest teilweise lichtdurchlässig ausgebildet ist und dass der Sensor eine Lichtquelle, insbesondere einen Laserlichtquelle, und einen Lichtdetektor umfasst. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 3/4