DE3702269C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydrozyklon zur Aufbereitung von Schlämmen und Abwässern, insbesondere für die Abtrennung von Verunreinigungsstoffen, mit einem im oberen Bereich angeordneten Einlaß, einer Austrittsöffnung und einer in Abhängigkeit vom Volumenanteil der abzutrennenden Stoffe im Querschnitt einstellbaren Unterlaufdüse am unteren konischen Ende, wobei ein Mengemeßgeber an einer nachgeschalteten Aufbereitungsstrecke angeordnet und in Abhängigkeit von der Ablaufgeschwindigkeit der Inhaltsstoffe steuerbar ist.

Ein solcher Hydrozyklon ist aus der DE-OS 26 22 988 bekannt. Dabei kann entweder ein nachgeschaltetes Steuerventil vorgesehen sein oder aber es wird mittels eines nachgeschalteten sogenannten Viskositätsmeßbehälters der austragende Schlammstrom überwacht.

Der Querschnitt der Unterlaufdüse wird dadurch eingestellt, daß ein sogenannter Drosseldorn mehr oder weniger tief in die Unterlaufdüse eingeführt wird bzw. kann in einer anderen Ausführungsform der Durchgangsquerschnitt eines zusammenquetschbaren Schlammaustragsrohres durch einen Stempel verändert werden. Hierbei geht es um jeweils starre Einstellungen, die in sich nicht anpassungsfähig sind, auftretende Reaktionsdrücke können zu Schwingungen führen.

Bei der Abwässer- und Schlammaufbereitung ist zu berücksichtigen, daß bei der Aufbereitung von Schlämmen und Abwässern solche mit Sanden, Fasern und anderen Feststoffen belastet sind und der Feststoffanteil in der Suspension, die in den Zyklon gegeben wird, äußerst starken Schwankungen unterworfen ist. So kann es passieren, daß bei einem fest gewählten Düsenquerschnitt entweder die Düse verstopft, weil der Querschnitt für die abgeschiedene Feststoffmasse zu klein ist, oder es wird zuviel Wasser mit abgeschieden, weil sich kein Dickstoffbett vor der Düse aufbaut, wenn der Feststoffgehalt in der Suspension gesunken ist.

In Anlagen mit solchen Hydrozyklonen, wozu auch die Lebensmittelindustrie berücksichtigt werden kann, ergibt sich infolge von sich ändernden Korngrößen und Volumenanteilen von Inhaltsstoffen des Schlammes eine insgesamt ständig wechselnde Suspension. Dieser Umstand macht den Betrieb bekannter hydraulischer Zentrifugierabscheider bzw. Hydrozyklone problematisch.

Der Erfindung liegt nun nicht nur die Aufgabe zugrunde, einen Hydrozyklon der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei welchem die Unterlaufdüse in Abhängigkeit von Meßwerten steuerbar ist, sondern zu diesem Zwecke eine einerseits außerordentliche feinfühlige, andererseits aber auch noch anpassungsfähige Einstellung zu schaffen, bei welcher die Unterlaufdüse einen günstigen Wandverlauf einnehmen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Wandteil der Unterlaufdüse innen ein flexibler Balg bzw. mantelartiger Wandteil vorgesehen ist, der durch ein Druckmittel aufblähbar ist, wobei ein Bereich der größten Aufblähbarkeit an der Düsenaustrittsöffnung vorgesehen ist.

Durch diese Ausführung ergibt sich nicht nur eine gute Einstellmöglichkeit, sondern auch eine besondere Anpassungsfähigkeit an den jeweiligen Durchsatz. Diese wird dadurch verbessert, daß der flexible Wandteil einen konischen Gehäuseabschnitt zur Austrittsöffnung hin auch oberhalb der Düse überdeckt und über die Länge des Gehäuseabschnittes von diesem durch ein Druckmittel abhebbar ist. Das gewährleistet einen glatten Übergang zur eigentlichen Austrittsöffnung hin.

Der flexible Wandteil ist zweckmäßig auch elastisch. Vorteilhaft weist der Wandteil über seine Höhe mit Abstand von der Austrittsöffnung verschiedene Wandstärken auf. Unter diesem Gesichtspunkt kann die Wölbung des Wandteils nach innen einen günstigen Verlauf erfahren.

Besonders bevorzugt wird dabei, daß das austrittsseitige Ende des Wandteils eine an den unteren Rand des Gehäuseabschnittes innen anlegbare Stufe aufweist und neben der Stufe um diesen unteren Rand zurückfaltbar ist, wobei sich an die Stufe nach innen ein im wesentlichten senkrecht zum Rand der Austrittsöffnung erstreckender, verstärkter Wandteilabschnitt anschließt, der eine Austrittsöffnungs-Begrenzung im Übergang in einen abgekrümmten, dünneren Wandteilverlauf bildet. Das gewährleistet auch eine stabilisierte Begrenzung der effektiven Austrittsöffnung.

Gegenüber mechanischen Ausführungen wird zugleich bei einem verbesserten Wandverlauf zur Austrittsöffnung hin durch einen aufblasbaren Balg der Aufwand vermindert.

Für die Steuerung des Druckmittels ergeben sich verschiedene Möglichkeiten. Unter diesen liegt eine zweckmäßige Ausgestaltung in einem hydraulischen Druckmittel. Dieses ist zwar leicht verdrängbar, aber inkompressibel, so daß hier eine quasi starre Einstellung der Unterlaufdüse erfolgt. Diese quasi starre Einstellung hat bei bestimmten Inhaltsstoffen den Vorteil, daß ein schwingungsfreier Durchgang gewährleistet ist, wenn nämlich bei geringer Korngröße der Inhaltsstoffe eine sich anpassende Austrittsströmung erzielbar ist.

Wenn Schlämme oder Abwässer verarbeitet werden, die Inhaltsstoffe größerer Masse oder Korngrößen haben, empfiehlt sich ein pneumatisches Druckpolster.

Hierdurch ist eine gewisse Nachgiebigkeit vorhanden, wobei die Trägheit des Systems auch im Zusammenhang mit eingeschnürten Zugangsquerschnitten für das Druckmittel Schwingungen ausschließt.

Insbesondere bei Verwendung eines hydraulischen Druckmittels wird bevorzugt, daß ein Druckmittel an einem nachgiebigen Widerlager abgestützt ist, insbesondere an einem Luftpolster. Auch dadurch ist eine gewisse Nachgiebigkeit gegeben. Einbezogen wird in diesem Zusammenhang und dann auch in Verbindung mit einem pneumatischen Druckmittel zweckmäßig, daß das nachgiebige Widerlager eine Steuermembrane ist. Ein nachgiebiges Widerlager kann auch durch eine von Hand einstellbare Abstützung verändert werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform hat unter oben genannten Gesichtspunkten einen Druckmittel-Speicherbehälter, der an den Innenraum angeschlossen ist, welcher die flexible und elastische Innenwand der Unterlaufdüse bildet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Hydrozyklons;

Fig. 2 eine Einzelansicht aus Fig. 1 entsprechend dem Kreis II-II in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 eine Teildarstellung für eine Abwandlung aus Fig. 2 zur Erläuterung einer abweichenden Steuereinrichtung;

In Fig. 1 ist ein Hydrozyklon 1 bekannter Ausführung ge­ zeigt. Antriebsmittel, die dafür bekannt sind, sind nicht dargestellt. Der Hydrozyklon 1 hat einen tangial angebrach­ ten Einlaß 2 und eine Austrittsöffnung 3, durch welche Flüssigkeit abgeführt wird. Die Unterlaufdüse 4 am unteren Ende des konischen Gehäuses des Hydrozyklons geht in einen Auffangbehälter 5. Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Hydro­ zyklon 1 besitzt an seiner Unterlaufdüse 4 einen inneren flexiblen mantelartigen Wandteil 20, der einen Innenraum 21 zu dem starren Wandteil 22 der Unterlaufdüse bildet. Dieser flexible Wandteil ist unten beispielsweise über die Mündung zurückgefaltet und mit einer Schelle 23 befestigt und mit einem oberen Flansch 24 am Hydrozyklon-Gehäuse festgelegt.

Aus Fig. 2 ergibt sich, daß das austrittsseitige Ende 53 des Wandteils 20 eine an den unteren Rand 54 des starren Wandteils 22 des Gehäuseabschnittes innen anlegbare Stufe 55 aufweist und neben dieser Stufe 55 durch einen dünneren Abschnitt 56 um den unteren Rand 54 zurückfaltbar ist. An die Stufe 55 schließt sich nach innen ein sich im we­ sentlichen senkrecht zum Rand 54 der Austrittsöffnung er­ streckender, verstärkter Wandteilabschnitt 57 an, der eine Austrittsöffnungs-Begrenzung im Übergang in einen dünneren Wandteilverlauf 58 bildet.

Der Innenraum 21 ist mit einem Druckmittel gefüllt, das in einem Druckmittel-Speicherbehälter 25 bereitgehalten wird und über eine Leitung 26 angeschlossen ist. Dieser Behälter kann in einer bestimmten Höhe angeordnet sein, so daß bei seiner Füllung mit einem hydraulischen Strömungsmittel, insbesondere Öl, ein automatischer Druck zur Füllung des Innenraumes 21 vorhanden ist. Dabei ist eine Anpassung und ein gewisser Druckausgleich möglich, indem auf den Flüssig­ keitsspiegel 27 im Behälter ein Polster 28 eines kompres­ siblen Strömungsmittels drückt, und zwar ein Gas, beispiels­ weise Luft. Dieser Druck ist veränderbar durch ein Regel­ ventil 29 in einer Zuleitung 30, die beispielsweise zu einem Kompressor führt.

In einer anderen Ausgestaltung nach Fig. 3 ist der Behälter in seinem oberen Teil mit einer Steuermembrane 31 versehen, die durch ein an eine Automatik angeschlossenes Regelungs­ glied belastbar ist oder aber auch durch ein Handeinstell­ gerät 32 mittels einer Spindel 33 beaufschlagt werden kann. Wenn letzteres einbezogen wird, erfolgt dieses durch eine Bedienungsperson, die Betriebszustände in einer Anlage ab­ liest.

Die Automatik setzt solche Betriebszustände in ein auto­ matisch betätigbares Druckelement um. Gleiches gilt für eine automatische Einstellung des Regelventils 29.

Bezüglich Fig. 1 wird einbezogen, daß an wenigstens einem der Teile, die den Einlaß 2 und die Austrittsöffnung 3 bilden, ein Meßgerät 34, 35 angeordnet ist, das entweder den jeweiligen Durchsatz und aber auch die Beschaffenheit des durchgehenden Mediums, z.B. in Form einer Trübemes­ sung, feststellt und dadurch eine Steuerungsgröße schafft. Es versteht sich, daß an beiden der genannten Teile, Ein­ laß 2 und Austrittsöffnung 3 ein Meßgerät 34, 35 zweck­ mäßig angeordnet sein kann und über eine Vergleichsmeßein­ richtung ein Regelsignal für die Bemessung der Unterlauf­ düse 4 liefern kann. An der Unterlaufdüse 4 ist ein Regel­ glied 41 angeordnet, das die Beaufschlagung des Innenraums 21 steuert, so daß eine beabsichtigte Querschnittsbemessung der Unterlaufdüse 4 möglich ist.

Das Regelglied 41 in Fig. 1 kann wie das Regelglied 29 in Fig. 2 ausgeführt sein oder aber auch eine automatische Stelleinrichtung anstelle des Handeinstellgerätes 32 sein, so daß hierdurch die Steuerabhängigkeit erkennbar ist.

Gemäß Fig. 1 ist an einer Aufbereitungsstrecke des Hydro­ zyklons 1 unterhalb seiner Unterlaufdüse 4 und auch gemäß Beispiel noch unterhalb des darunter befindlichen Auffang­ behälters 5 ein Mengenmeßgeber 52 angeordnet, welcher die Austrittsmenge an sich und gegebenenfalls auch ihre Konsi­ stenz wahrnimmt und ein entsprechendes Signal entwickelt. Dieser Mengenmeßgeber 52 als Durchflußmesser, der induktiv oder auch mit Ultraschallmessung arbeiten kann, ist über eine Funktionsverbindung 40 mit dem Regelglied 41 verbun­ den, um die Unterlaufdüse 4 entsprechend einzustellen.

Claims (9)

1. Hydrozyklon zur Aufbereitung von Schlämmen und Abwässern, insbesondere für die Abtrennung von Verunreinigungsstoffen, mit einem im oberen Bereich angeordneten Einlaß, einer Austrittsöffnung und einer in Abhängigkeit vom Volumenanteil der abzutrennenden Stoffe im Querschnitt einstellbaren Unterlaufdüse am unteren konischen Ende, wobei ein Mengenmeßgeber an einer nachgeschalteten Aufbereitungsstrecke angeordnet und in Abhängigkeit von der Ablaufgeschwindigkeit der Inhaltsstoffe steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Wandteil (22) der Unterlaufdüse (4) innen ein flexibler Balg bzw. mantelartiger Wandteil (20) vorgesehen ist, der durch ein Druckmittel aufblähbar ist, wobei ein Bereich der größten Aufblähbarkeit an der Düsenaustrittsöffnung (4) vorgesehen ist.

2. Hydrozyklon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Wandteil (20) einen konischen Gehäuseabschnitt zur Austrittsöffnung hin auch oberhalb der Düse (4) überdeckt und über die Länge des Gehäuseabschnittes von diesem durch ein Druckmittel abhebbar ist.

3. Hydrozyklon nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandteil (20) über seine Höhe mit Abstand von der Unterlaufdüse (4) verschiedene Wandstärke aufweist.

4. Hydrozyklon nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das austrittsseitige Ende (53) des Wandteils (20) eine an den unteren Rand (54) des Gehäuseabschnittes innen anlegbare Stufe (55) aufweist und neben der Stufe um diesen unteren Rand zurückfaltbar ist, wobei sich an die Stufe nach innen ein im wesentlichen senkrecht zum Rand (54) der Austrittsöffnung erstreckender, verstärkter Wandteilabschnitt (57) anschließt, der eine Austrittsöffnungs-Begrenzung im Übergang in einen abgekrümmten, dünneren Wandteilverlauf bildet.

5. Hydrozyklon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Betrieb des vom flexiblen Wandteil (20) gebildeten Balges ein hydraulisches Druckmittel vorgesehen ist.

6. Hydrozyklon nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein pneumatisches Druckpolster zur Betätigung des Balges.

7. Hydrozyklon nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Druckmittel an einem nachgiebigen Widerlager (28, 31) abgestützt ist, insbesondere in einem Luftpolster.

8. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgiebige Widerlager eine Steuermembrane (31) ist.

9. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch einen Druckmittel-Speicherbehälter (25), der an den Innenraums (21) angeschlossen ist, welcher die flexible und elastische Innenwand der Unterlaufdüse (4) bildet.