DE2810024C2 - Mehrfachzyklonabscheider - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Mehrfachzyklonabscheider mit einer Vielzahl von Gruppen von Zyklonabscheidern, wobei die Zyklonabscheider jeder Gruppe mit koplanaren Längsachsen in einem kreisförmigen Ring angeordnet sind und zu einer gemeinsamen Mitte in einem gemeinsamen einstückigen ringförmigen Block mit wenigstens einer Einlaßöffnung gerichtet sind, welche sich durch den Block parallel mit der Ringachse erstreckt und radial sich erstreckende Auslaßöffnungen aufweist, wobei dieser Block Dichtungsflächen umfaßt, welche die Einlaßöffnung an gegenüberliegenden Seiten des Blockes umgeben und an den Dichtungsflächen benachbarter Blöcke dichtend anliegt und mit einer Klemmeinrichtung für die Befestigung der Blöcke aneinander.
• Abscheider dieser Art umfassen eine Vielzahl von Zyklonen, die parallel verbunden und in einer Batterie oder zu einem Aggregat zusammengeschaltet sind. Die Erfindung betrifft insbesondere Zyklonabscheiderbatterien, in denen die einzelnen Zyklone relativ kleine Abmessungen aufweisen und zur Bearbeitung von beispielsweise Stärkesuspensionen geeignet sind.
• In der nachveröffentlichten DE-OS 27 10 363 ist ein Mehrfachzyklonabscheider erläutert, dessen Grundkonzeption sich indessen von der Ausbildung des erfindungsgemäßen Vorschlages gemäß Anspruch 1 unterscheidet.
• In der DE-OS 24 08 767 und der DE-AS 11 76 613 sind Mehrfachzyklone beschrieben, die eine Vielzahl von Gruppen konischer Zyklonabscheider umfassen, wobei diese Abscheider einer jeden Gruppe in einem kreisförmigen Gelenk so angeordnet sind, daß ihre Longitudinalachsen konzentrisch sind.
• Bei den in der DE-PS 9 75 699 und der DE-PD 14 42 388 erläuterten Mehrfachzyklonabscheidern sind zwar Druckplatten umfassende Klemmeinrichtungen angeordnet, deren Zugstangen indessen keinen Anschlußeffekt für die abgetrennte Fraktion aufweisen.
• Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Mehrfachzyklonabscheider der eingangs umrissenen Art so auszubilden, daß seine Kapazität auf einfache Weise variiert werden kann, indem die Anzahl der einzelnen Abscheider geändert wird, wobei der Mehrfachzyklon auch zwecks Reinigung und Instandhaltung leicht zerlegbar und zusammensetzbar sein soll.
• Bei dem erfindungsgemäßen Mehrfachzyklonabscheider ist die Struktur so kompakt wie möglich ausgestaltet, so daß der Raumbedarf und auch die Kräfte, die von dem Wasserdruck herrühren, verringert werden. Zusätzlich wird es allen Zyklonen des Mehrfachzyklonabscheiders ermöglicht, soweit wie möglich unter gleichen betrieblichen Bedingungen zu arbeiten. Die erfindungsgemäße Konstruktion ist besonders zur Bearbeitung von Lebensmitteln geeignet und weist einen hohen hygienischen Standard auf; sie ist so ausgeführt, daß sie leicht mit Reinigungslösung gereinigt werden kann.
• Durch Variieren der Anzahl der betriebsbereiten Zyklonscheiben einerseits und der Anzahl der betriebsbereiten Zyklonabscheider einer oder mehrerer Zyklonscheiben andererseits kann jede gewünschte Anzahl betriebsbereiter Zyklonabscheider geschaffen werden. Da die Anzahl der Zyklonabscheider eines solchen Aggregates relativ groß ist, ist erkennbar, daß seine Kapazität äußerst genau an den tatsächlichen Bedarf angepaßt werden kann. Es ist natürlich ebenso möglich, mehrere Aggregate der gewünschten Art parallel oder in Serie zu verbinden, um eine größere Anlage zu bilden.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Mehrfachzyklonabscheider der eingangs umrissenen Art vorgeschlagen, bei welchem die Klemmeinrichtung zwei Druckplatten und eine rohrförmige Zugstange umfaßt und bei welchem die rohrförmige Zugstange einen Auslaß für die abgetrennte Fraktion bildet.
• Zweckmäßige Weiterbildungen des Mehrfachzyklonabscheiders ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die Erfindung wird nun in Einzelheiten nachfolgend an Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
• Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer geformten, ringförmigen Scheibe mit 20 Zyklonabscheidern;
• Fig. 2 eine Ansicht von unten derselben Scheibe;
• Fig. 3 und 4 Schnitte längs den Linien III-III und IV-IV in Fig. 1;
• Fig. 5 eine Endansicht eines Zyklonabscheiders, gesehen in Richtung der Pfeile V-V in Fig. 1;
• Fig. 6 einen Längsschnitt entsprechend Fig. 3 eines Zyklonabscheiders mit einer Vorrichtung zum Blockieren desselben;
• Fig. 7 eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform der ringförmigen Scheibe entsprechend Fig. 2;
• Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII in Fig. 7;
• Fig. 9 eine Längsseitenansicht eines kompletten Zyklonabscheideraggregates; und
• Fig. 10 einen entsprechenden Schnitt einer anderen Ausführungsform.
• Eine ringförmige Zyklonscheibe 1 ist in Fig. 1 bis 6 gezeigt und ist mit 20 Zyklonabscheidern 2 versehen, von denen zwei in gestrichelten Linien in Fig. 1 gezeigt sind. Die Scheibe 1 ist zum Beispiel aus Polyamid, Aluminium oder rostfreiem Stahl in einem Stück geformt. Die Zyklone 2 sind durch kegelförmige, sich radial erstreckende Hohlräume in der Scheibe gebildet. Dabei sind die Zyklone mit deren engen Enden dem Zentrum der Scheibe 1 zugewandt.
• Ein Adapterring 3 mit Umfangswülsten 3 a, die in entsprechende Aussparungen in der Scheibe 1 eingreifen (Fig. 3), ist am radial äußeren Ende jedes Zyklones 2, d. h. am Umfang der Scheibe befestigt. Der Ring 3 ist gegen Rotation gesperrt und mit einem Innengewinde versehen, in das ein Endstück 4 eingeschraubt ist, das einen Auslaß 5 für die leichte Fraktion aufweist. Das Endstück 4 ist mit einem Dichtungsring 4 a versehen. Weiterhin hat der Zyklon einen tangential sich erstreckenden Einlaßdurchgang 6, der in Fig. 2 und 5 gezeigt ist, in denen der Ring 3 und das Endstück 4 fortgelassen sind.
• Die Scheibe 1 ist an ihrer Oberseite mit über den Umfang sich erstreckenden Dichtungsflächen 7, 8, 9 versehen, die Dichtungen 7 a, 8 a, 9 a aufweisen und in Aussparungen in den entsprechenden Dichtungsflächen angeordnet sind. Am Boden hat die Scheibe 1 entsprechende Dichtungsflächen 10, 11, 12, welche mit den oberen Dichtungsflächen 7 bis 9 einer angrenzenden, identischen Scheibe zusammenwirken. Auf diese Weise wird ein Zufuhrdurchgang 13 für die zu bearbeitende Suspension, ein zentraler Auslaßdurchgang 14 für die aufgetrennte schwere Fraktion und ein Auslaßdurchgang für die leichte Fraktion, der peripher außerhalb der Scheibe angeordnet ist, festgelegt. Der Einlaßdurchgang 13 weist senkrechte Öffnungen 15 auf, die zwischen den einzelnen Zyklonabscheidern 2 angeordnet sind.
• Der Zyklonabscheider nach Fig. 6 ist mit einem Endstück 18 versehen, welches anstelle des Endstückes 4 ( Fig. 3) befestigt ist, wenn ein oder mehrere Zyklone der Scheibe 1 außer Betrieb gestellt werden sollen. Zu diesem Zweck hat das Endstück 18 einen zylindrischen Teil 18 a, der sich in den Zyklon 2 über seinen Einlaß 6 hinaus erstreckt und gegen die Wand des Zyklons mittels eines Dichtungsringes 18 b abgedichtet wird. Eine Metallstange 19 ist an dem Endstück 18 angebracht und erstreckt sich axial durch den Zyklon 2 in einer solchen Weise, daß das freie Ende 19 a der Stange 19 den Scheitelauslaß des Zyklons abdichtend schließt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind der Einlaß und die Auslässe des Zyklons dadurch alle abgeschlossen.
• In der Ausführungsform der Zyklonscheibe 21 nach Fig. 7 und 8 sind die 20 Zyklonabscheider 22 in vier Gruppen zu je fünf aufgeteilt. Jede Gruppe wird mit der zu bearbeitenden Suspension durch eine Einlaßöffnung 24 beliefert, welche sich durch die Platte 21 über einen sich verjüngenden Zufuhrdurchgang 25 erstreckt. Durch Gestaltung des Durchganges 25 in dieser Weise wird die Strömungsgeschwindigkeit im wesentlichen konstant gehalten, wodurch eine Verstopfung in dem Durchgang verhindert wird. Die Zyklonabscheider selbst sind so ausgebildet, wie dies oben mit Bezug auf Fig. 1 bis 6 beschrieben ist. Bei dieser Ausführungsform sind die Dichtungsflächen anstelle der Dichtungsringe mit einer flachen Dichtung 27versehen, die sich um den äußeren und inneren Umfang der Zyklonscheibe und weiterhin um jede Öffnung 24 und um den Durchgang 25 erstreckt.
• Fig. 9 veranschaulicht ein Zyklonreinigungsaggregat mit zehn Zyklonscheiben 1 gemäß Fig. 1 bis 6, die übereinander angeordnet sind. Somit beinhaltet das Aggregat 200 Zyklonabscheider, von denen einer im Schnitt in Fig. 9 gezeigt ist. Die zehn Scheiben 1 sind mit Hilfe von Dichtungsringen 7 a, 8 a, 9 a (Fig. 3 und 4) abgedichtet und zwecks wechselseitigen Eingriffs zwischen einer Grundplatte 30 und einer oberen Druckplatte 32 verklemmt. Eine zentrale rohrförmige Zugstange 35 ist an der Grundplatte 30 mittels Schrauben 33 und einer Halterungsplatte 34 befestigt, wobei das obere Ende der Stange 35 mit einem Gewinde und mit einer Mutter 36 versehen ist.
• Eine Verteilerplatte 37 ist zwischen der Grundplatte 30 und der unteren Zyklonscheibe 1 vorgesehen, wobei die Verteilerplatte einen am Umfang befindlichen Verteilerdurchgang 37 a und eine Anzahl über den Umfang verteilte Strömungsdurchgänge 37 b aufweist. Die Grundplatte 30 hat eine Anzahl Einlaßöffnungen 30 a, z. B. vier, von denen eine gezeigt ist, wobei ein Einlaßrohr 31 mit jeder dieser Öffnungen verbunden ist. Diese Einlaßrohre sind Abzweigrohre, die mit einer gemeinsamen Zufuhrleitung (nicht gezeigt) verbunden sind. Die Suspension, welche in der Vorrichtung zu bearbeiten ist, wird mit Überdruck über die Einlaßöffnungen 30 a der Platte 30 zu dem Verteilerdurchgang 37 a und weiterhin über die Durchgänge 37 b zu dem ringförmigen Durchgang 13 am Boden der Zyklonscheibe 1 gefördert. Von diesem Durchgang 13 wird die Suspension zu allen Zyklonabscheidern 2 der untersten Scheibe 1 über die entsprechenden Einlässe 6 geliefert und fließt dann weiter nach oben durch Öffnungen 15 zu der angrenzenden oberen Zyklonscheibe usw. Auf solche Weise wird die Suspension auf alle Zyklonabscheider des Aggregates verteilt.
• Die Zugstange 35 weist einen oberen Teil 35 a und einen unteren röhrenförmigen Teil 35 b auf. Letzterer ist mit einer relativ großen Anzahl von Öffnungen 35 c ausgestattet, die sowohl in Längsrichtung als auch über den Umfang verteilt sind; dieser Teil der Zugstange arbeitet gleichzeitig als ein Auslaßrohr für eine aufgetrennte Fraktion.
• Die Stange 35 dient auch als Abschirmvorrichtung, die verhindert, daß die Scheitelauslässe der Zyklonabscheider, die gegen ein gemeinsames Zentrum gerichtet sind, sich untereinander stören. Eine Abstandshülse 38 ist um den oberen Teil 35 a der Zugstange zwischen der oberen Druckplatte 32 und einem Absatz der Zugstange angebracht. Diese Hülse bestimmt die Kompression der Scheibe 1; die axiale Dimension der Hülse ist so bemessen, daß, wenn die Mutter 36 festgezogen wird, die Dichtungsringe 7 a, 8 a, 9 a in solch einem Ausmaß zusammengepreßt werden, daß einerseits eine befriedigende Abdichtung zwischen den Scheiben erreicht und andererseits ein angemessener Spielraum zwischen der Dichtungsfläche der angrenzenden Scheiben gelassen wird, um eine Wärmeausdehnung der Scheibe 1 in einem bestimmten Temperaturbereich zu erlauben.
• Deshalb gewährleistet die Abstandshülse 38 ein korrektes Klemmen des Scheibenaggregates ohne das Risiko einer Überlastung und eines Beschädigens der Scheibe 1 durch zu starke Druckkräfte. Eine Alternative zum Gebrauch der Abstandshülse besteht darin, mit einem bestimmten Drehmoment die Mutter 36 festzuziehen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Scheiben mit einer Art integralen Abstandseinrichtung auszuführen, die eine gewisse elastische Verformung erlaubt, wenn das Aggregat zusammengeklemmt wird.
• Ein innerer Mantel 40 ist um den Stapel der Zyklonscheiben 1 angeordnet, wobei dieser Mantel einen zylindrischen Teil 40 a, der sich koaxial entlang des Stapels der Zyklonscheiben 1 erstreckt und Abstand von dessen Umfang hat, einen Haltering 40 b und eine Endabdeckung 40 c aufweist. Der Haltering 40 b wird gegen den Umfang der oberen Druckplatte 32 geführt und dichtet mittels eines Dichtungsrings 32 a ab. Der Mantel 40 wird durch eine Schraube 41, die in einer Gewindebohrung am oberen Ende der Zugstange 35 befestigt ist, in Stellung gehalten. Die Vorrichtung wird von einem äußeren Gehäuse 42 eingefaßt, das an seinem unteren Ende an der Grundplatte 30 mittels einer Flanschkupplung 43 befestigt und an seinem Kopfende mit einem Auslaßrohr 44 versehen ist.
• Eine der aufgetrennten Fraktionen wird durch das zentrale Auslaßrohr 35 b abgeführt. Die andere aufgetrennte Fraktion, die durch den radial auswärts gerichteten Auslaß 5 der Zyklonabscheider abgeführt wird, strömt nach unten in den ringförmigen Raum zwischen den Zyklonscheiben 1 und dem inneren Mantel 40 um das untere Ende des Mantels und dann aufwärts in den Raum zwischen dem inneren Mantel und dem äußeren Gehäuse 42 zu dem Auslaß 44. Indem die ganze durch den Auslaß 44 abgeführte Strömung gezwungen wird, den beschriebenen Weg um das untere Ende des inneren Mantels 40 zu nehmen, wird eine derart hohe Strömungsgeschwindigkeit aufrechterhalten, daß ein Absetzen und Verstopfen des beschriebenen Strömungsweges dadurch vermieden wird.
• Um eine Luftansammlung innerhalb des inneren Mantels 40 zu verhindern, wird letzterer mit einer Anzahl Entlüftungsöffnungen 40 d unmittelbar unter dem Haltering 40 b versehen. Ein Auslauf 45 ist am Boden der Vorrichtung vorgesehen, um ein mögliches Leck im Raum zwischen den inneren Dichtungsringen 8 a, 9 a des Stapels der Zyklonscheiben 1 auszutrocknen.
• In der Ausführungsform des Mehrfachzyklonabscheiders nach Fig. 10 werden für entsprechende Elemente der Vorrichtung dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 9 verwendet. Infolgedessen weist sie einen Stapel Zyklonscheiben 1 auf, der zwischen einer Grundplatte 39 und einer oberen Druckplatte 32 mittels einer Zugstange 35 verklemmt wird, welche ebenfalls als ein Auslaß für eine aufgetrennte Fraktion wirkt und mit einem Auslaßrohr 50 verbunden ist. Die Suspension wird durch ein Einlaßrohr 51 zu einer Einlaßkammer 52, die unterhalb der Grundplatte 39 angeordnet ist und weiter durch eine Anzahl von Einlaßöffnungen 39 a in der Platte 39 zu allen Zyklonabscheidern der Zyklonscheiben 1 geleitet, die übereinander angeordnet sind.
• Die andere aufgetrennte Fraktion wird radial auswärts von den Zyklonabscheidern durch Auslaßöffnungen 39 b, die in der Grundplatte 39 außerhalb des Umfanges der Zyklonscheiben 1 vorgesehen sind, und über eine Leitung 53 zu einem Auslaßrohr 54 ausgetragen. Der zylindrische innere Mantel 40 ist in diesem Falle weggelassen worden, und der obere Auslaß 44 des äußeren Gehäuses ist durch ein Entlüftungsventil 55 ersetzt worden.
• Obwohl die Aggregate nach Fig. 9 und 10 als mit Zyklonscheiben 1 gemäß den Fig. 1 bis 6 ausgerüstet beschrieben wurden, können Scheiben 21 der Art, wie sie in Fig. 7 und 8 gezeigt sind, ebenso verwendet werden, ohne die prinzipielle Struktur des Aggregates zu verändern. Wenn die letztere Art der Zyklonscheiben verwendet wird, muß jedoch beachtet werden, daß die Einlaßöffnungen sowohl untereinander als auch mit den Durchgängen 37 b bzw. 39 a der unteren Halteplatten 37 bzw. 39 ausgerichtet sind.
• Beim Auseinanderbau der Vorrichtung wird die Flanschkupplung 43 freigegeben, und das äußere Gehäuse 42 wird daraufhin durch Anheben entfernt. Nach Entfernung der Schrauben 41 kann der innere Mantel 40 in gleicher Weise entfernt werden. Danach ist die Mutter 36 zugänglich, und nach Aufschrauben und Entfernen derselben können die Druckplatte 32 und nachfolgend auch die Zyklonplatte nach oben in dieser Reihenfolge weggehoben werden. Der Zusammenbau geschieht in entgegengesetzter Weise.
• Die Anzahl der Zyklonscheiben der Vorrichtung kann in bezug auf die gewünschte Kapazität eingestellt werden, wobei die Länge der Zugstange 35, das Gehäuse, und falls angemessen, der zylindrische Teil 40 a des inneren Mantels 40 in entsprechender Weise verändert werden, um an die Höhe des tatsächlichen Stapels der Zyklonscheiben angepaßt zu werden. Eine andere Methode der Anpassung der Kapazität besteht darin, eine oder mehrere der Zyklonscheiben einer Vorrichtung der gegebenen Größe entweder durch Attrappen zu ersetzen, d. h. Scheiben der gleichen Abmessung wie die Zyklonscheiben aber ohne Zyklonabscheider oder durch Zyklonscheiben, bei denen die Zyklonabscheider in der Weise wie in Fig. 6 gezeigt blockiert worden sind. Auf diese Weise kann jede gewünschte Anzahl von Zyklonabscheidern einer Zyklonscheibe außer Betrieb gesetzt werden.

Claims (10)

1. Mehrfachzyklonenabscheider mit einer Vielzahl von Gruppen von Zyklonabscheidern, wobei die Zyklonabscheider jeder Gruppe mit koplanaren Längsachsen in einem kreisförmigen Ring angeordnet sind und zu einer gemeinsamen Mitte in einem gemeinsamen einstückigen ringförmigen Block mit wenigstens einer Einlaßöffnung gerichtet sind, welche sich durch den Block parallel mit der Ringachse erstreckt und radial sich erstreckende Auslaßöffnungen aufweist, wobei dieser Block Dichtungsflächen umfaßt, welche die Einlaßöffnung an gegenüberliegenden Seiten des Blockes umgeben und an den Dichtungsflächen benachbarter Blöcke dichtend anliegt und mit einer Klemmeinrichtung für die Befestigung der Blöcke aneinander, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung zwei Druckplatten (30, 32) und eine rohrförmige Zugstange (35) umfaßt und daß die rohrförmige Zugstange einen Auslaß für eine abgetrennte Fraktion bildet.

2. Mehrfachzyklonabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zyklonabscheider (2, 22) durch im allgemeinen kegelförmige Hohlräume in dem ringförmigen Block geformt sind, wobei ein Auslaß davon in der inneren Umfangsfläche des Blockes und der andere Auslaß davon in einem Endstück (4) vorgesehen ist, das an dem äußeren Umfang des Blockes befestigt ist.

3. Mehrfachzyklonabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsflächen mit wenigstens zwei wechselseitig koaxialen, ringförmigen Flächen versehen sind.

4. Mehrfachzyklonabscheider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsflächen drei wechselseitig koaxiale ringförmige Flächen (7, 8, 9) aufweisen, wobei eine Leckkammer zwischen zwei der Flächen vorgesehen ist.

5. Mehrfachzyklonabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsflächen mit Dichtungsvorrichtungen (7 a, 8 a, 9 a) versehen sind.

6. Mehrfachzyklonabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (24) des Blockes mit den Einlässen der Zyklonabscheider (22) über einen Durchgang (25) verbunden sind, welcher einen sich verjüngenden Querschnitt aufweist, um eine weitgehend konstante Strömungsgeschwindigkeit zu schaffen.

7. Mehrfachzyklonabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Auslaßkanal vorgesehen ist, welcher zwischen dem äußeren Umfang des Blockes und dem äußeren Gehäuse (42) angeordnet ist.

8. Mehrfachzyklonabscheider nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßdurchgang einen inneren, sich abwärts erstreckenden, ringförmigen Durchgang, der zwischen dem äußeren Umfang des Blockes und einem zylindrischen inneren Mantel (40) gebildet ist, und einen äußeren, sich aufwärts erstreckenden, ringförmigen Durchgang aufweist, der zwischen dem inneren Mantel und dem äußeren Gehäuse (42) ausgebildet ist und zu einem Auslaß (44) führt, welcher am oberen Teil des Gehäuses vorgesehen ist.

9. Mehrfachzyklonabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Zyklonabscheider (2, 22) mit Vorrichtungen (Endstück 18, Stange 19) versehen sind, durch die sie abschaltbar sind.

10. Mehrfachzyklonabscheider nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtungen dazu vorgesehen sind, den Einlaß und die Auslässe des Zyklonabscheiders zu blockieren.