UNTERLAUFDÜSE DAFÜR

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Hydrozyklonanordnung mit einem Einlauf der Aufgabetrübe, einem Oberlauf für den Feinkornaustrag, einen konischzylindrisch ausgebildeten Unterlauf zum Grobkornaustrag sowie eine Sensorik zur Erfassung der Strahlform oder des Strahlumschlags am Grobkornaustrag gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Unterlaufdüse mit Ansatz- oder Verlängerungsstück gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 8 sowie ein Verfahren zu m Betreiben einer Hydrozyklonanordnung gemäß der Lehre nach Anspruch 11, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.

Bekannte Hydrozyklone weisen einen tangentialen Einlauf der Aufgabetrübe in einen zylindrisch-konischen Prozessraum und zwei Austräge der Trennprodukte in einen Feinkornoberlauf und einen Grobkornunterlauf auf. Derartige Zyklone werden eingesetzt, um polydisperse Suspensionen bei einer gewünschten Korngröße möglichst trennscharf zu klassieren. Bei der gewünschten Klassieru ng existieren physikalische Grenzwerte. Dies betrifft vor allem die festen Teilchen im Mikrometerbereich, die mit dem wässrigen Medium mit dem Grobkorn ausgetragen werden, aber auch grobe Körner, die nicht vollständig im Unterlauf abscheidbar sind.

Die DE 199 63 284 Al sowie die PCT WO 00/25933 Al zeigen eine Hydrozyklonanordnung und ein dazu gehöriges Verfahren zum Betreiben, wobei die Hydrozyklonanordnung einen Einlauf der Aufgabetrübe, einen Oberlauf und einen Unterlauf besitzt, wobei der Einlauf von einer Pumpe in eine Aufnahmekammer geführt wird . Der Oberlauf ist in eine Sammelkammer geleitet und für den Unterlauf steht ein freier Auslauf zur Verfügung. Gemäß der dortigen Lehre sind mehrere, bevorzugt gleich bemessene Hydrozyklone vorgesehen und diese so räumlich dicht beieinander angeordnet, dass die Oberläufe dieser Hydrozyklone in d ie für sie gemeinsame Oberlaufsammelkammer münden, wobei die Oberlauf- sammelkammer als Drucktopf ausgebildet ist und über eine Oberlaufsammelleitung mit einem verstellbaren Regelventil und einer zugehörigen Regeleinrichtung für die Einstellung des Volumensplittes, nämlich des Verhältnisses der Volumenströme von Oberlauf und Unterlauf, zusammenwirkt.

Es wird dort der Umstand ausgenutzt, dass ein Hydrozyklon in Abhängigkeit von seinem Betriebszustand unterschiedliche Mengen an Feststoffen in seinem konischen, unteren Abschnitt speichert. Durch die Kopplung von mehreren Hydrozyklonen kleinerer Bauart bei der Hydrozyklon-Gesamtanordnung wird die Kapazität insgesamt erhöht, wobei der erforderliche bauliche Aufwand gering ist. Aus der erfassten Masse des gespeicherten Sediments im Hydrozyklon- konus kann eine Regelgröße für den Volumensplitt abgeleitet werden, indem eine entsprechende Wechselwirkung mit dem erwähnten Regelventil in der Sammelleitung des Oberlaufstroms des oder der Hydrozyklone im Fall einer Hydrozyklonbatterie hergestellt wird . Die Masse des gespeicherten Feststoffs im Hydrozyklonkonus bestimmt, inwieweit grobes Korn in den Feinkornaustrag des Hydrozyklonoberlaufs abgetrennt wird und somit die Trennkorngröße des Hydrozyklons steigt.

Als optimaler Betriebspunkt ist in der DE 199 63 284 Al dargelegt, dass dieser dann gegeben ist, wenn bei freiem Austrag des Grobkornstroms im Hydro- zyklonunterlauf die Form des Austragstrahls von einem Strang zu einem sogenannten Schirm umschlägt. Solange im Unterlauf die Strangform beobachtet werden kann, ist noch Sediment im Konus gespeichert, was einerseits einen hohen Feststoffgehalt bzw. eine hohe Eindickung im Unterlauf bedeutet, andererseits einen zumindest partiellen Fehlaustrag dieses grobkörnigen Gutes im Unterlauf nach sich zieht. Zur Bestimmung der Strahlform am Unterlauf wurde gemäß der DE 100 27 976 C2 vorgeschlagen, eine spezielle Anordnung zum Abtasten des Unterlaufstrahls auszubilden, die als Messsonde ausgeführt wird. Die Messsonde ist in einem Gehäuse befindlich, wobei das Gehäuse an seiner zum Strahl hin gerichteten Seite eine flexible Membran aufweist oder mit einer solchen abgeschlossen ist. Die Membran wird dann beim Auftreffen des Strahls einer Verformung unterworfen. Ein im Gehäuseinneren angeordneter Sensor kann dann die Verformung detektieren, so dass ein Rückschluss auf die entsprechende Strahlform oder die Strahlformänderung möglich ist.

Von der Firma FLSmidth Krebs, USA, wird unter „www. krebs.com/product" eine Zusatzeinrichtung zu r Reduzierung von Feinschlammanteilen im Unterlauf eines Hydrozyklons vorgestellt und angeboten. Gemäß dieser Lösung wird in den unteren Teil des Hydrozyklonkonus ein zylindrisches Zwischenstück eingesetzt, das eine Vorrichtung zur tangentialen Zuführung von Waschwasser umfasst. Dieses Zusatzwaschwasser verdünnt die Suspension bezüglich der in ihr enthaltenen turbulent vermischten Feinteilchen. Diese Verdünnung führt dazu, dass die Feinteilchen-Konzentration im Grobkornaustrag verringert wird . Der gewünschte positive Effekt dieser Wasserzuführungsmaßnahme ist allerdings begrenzt, was vor allem darauf zurückzufü hren ist, dass nur definierte Zusatzwassermengen zugegeben werden können, da ansonsten mehr grobe Körner zum Zyklonzentrum und damit in den Oberlauf abgedrängt werden. Weiterhin tritt in unerwünschter Weise eine Verdünnung im Unterlauf auf. Im konischen Teil wird das Zusatzwasser über einen relativ großen Radius verteilt, was zwar den Verdünnu ngseffekt verringert, auf den Fehlaustrag grober Körner in den Unterlauf kann jedoch kein Einfluss genommen werden.

Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Hydrozyklonanordnung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anordnung anzugeben, welche die Trennung derart verbessert, dass sowohl der Fehlaustrag von Feinkorn im Unterlauf als auch des Grobkorns im Oberlauf verringert wird, ohne dass die geschilderten Nachteile des Standes der Technik auftreten. Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine Hydrozyklonanord- nung gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, durch ein, auch nachrüstbares, Ansatz- oder Verlängerungsstück für oder eine derart erweiterte Unterlaufdüse gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 8 sowie mit einem Verfahren gemäß der Lehre des Anspruchs 11, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.

Demnach wird von einer Hydrozyklonanordnung mit einem, insbesondere tangentialen Einlauf der Aufgabetrübe ausgegangen, welche einen Oberlauf für die Feinkornaustrag, einen konisch-zylindrisch ausgebildeten Unterlauf zum Grobkornaustrag sowie eine Sensorik zur Erfassung der Strahlform oder des Strahlumschlags am Grobkornaustrag umfasst.

Erfindungsgemäß sind im Bereich des Übergangs vom konischen in den zylindrischen Teil des Unterlaufs Mittel zum gerichteten Zuführen von Zusatzwasser vorgesehen.

Weiterhin kann bei besonders problematischen Aufgabeverhältnissen mit großen Schwanku ngen am Oberlauf ein Drosselventil oder eine Drossel definierter Größe ausgebildet sein, um den Feststoffstrom zum Unterlauf zu beeinflussen, und zwar derart, dass nach Aktivieren der Zusatzwasserzuführung im Bereich geringer Schirmwinkel, nahe dem Übergang Schirm / Strang gearbeitet wird.

Ausgestaltend wird das Zusatzwasser über ein Regelventil bereitgestellt, wobei eine Reglereinheit sowohl mit dem Zusatzwasser-Regelventil als auch mit dem Oberlauf-Drosselventil in wirkungsseitiger Verbindung steht.

Die Mittel zum gerichteten Zufü hren des Zusatzwassers ermöglichen eine Überlagerung der im Zyklon gegebenen Querstromklassierung mit einer Gegenstromklassierung, wobei hierfür im Zentrifugalfeld des Zyklons durch das Zusatzwasser eine zum Zentrum gerichtete Radialströmung erzeugt wird, welche von einem zum Zentrum gerichteten axialen Aufstrom begleitet ist.

Die Mittel zum Zuführen des Zusatzwassers sind insbesondere als düsenartige Bohrungen ausgebildet, wobei die Düsen gleichmäßig beabstandet, ein- oder mehrreihig umfangsseitig am Unterlauf ausgebildet werden.

Die düsenartigen Bohrungen weisen eine bezogen auf den Unterlaufquerschnitt tangentiale Ausrichtung auf und besitzen einen radialen und axialen Anstellwinkel zur definierten Strömungserzeugung .

Bei einer Ausgestaltung können die Bohrungen von einem kreisringförmigen Stülp abgedichtet sein, wobei der Stülp gleichzeitig dem Wasseranschluss, der Wasserverteilung und Wasserzuführung dient.

Die Sensorik zur Stahlformanalyse kann einen optischen Detektor und/oder einen Vibrationsdetektor aufweisen. Der Vibrationsdetektor ist unmittelbar am Hydrozyklon montiert und steht mit diesem in akustischer Verbindung. Mit derartigen Vibrationsdetektoren besteht die Möglichkeit, sehr sensibel auf den Sedimentstand im Hydrozyklonkonus zu reagieren.

Die erfindungsgemäße, auch nachrüstbare Unterlaufdüsenverlängerung für an sich bekannte Hydrozyklone weist einen Düsenquerschnittsverlauf auf, welcher sich in axialer Richtung von konisch zu zylindrisch ändert, wobei der Austrag am zylindrischen Ende stattfindet.

Der Übergangsbereich zwischen dem konischen und dem zylindrischen Querschnitt weist umfangsseitig und beabstandet düsenartige Öffnungen auf, welche eine tangential-radiale Orientierung in Zentrumsrichtung sowie einen axialen Anstellwinkel aufweisen, um die gewünschte Gegenstromklassierung im Zentrifugalfeld des Hydrozyklons zu gewährleisten. Die düsenartigen Öffnungen können in einer, aber auch in mehreren Reihen gleichmäßig beabstandet ausgebildet sein und sich im Bereich einer umlaufenden Ringnut befinden.

Die Ringnut ist von einem Kreisringstulp abdichtend umgeben, wobei zwischen Stülp und Ringnut ein ringförmiger Zusatzwasserspeiseraum gebildet wird . Am Stülp ist z. B. ein Stutzen vorhanden, um Zusatzwasser entsprechend einspeisen zu können. Durch die zweiteilige Ausbildung der Unterlaufdüse mit den speziellen düsenartigen Öffnungen innerhalb einer Ringnut und dem Dicht- Kreisringstulp ist eine einfache Fertigung möglich und jederzeit ein Zugang zu den düsenartigen Öffnungen gewährleistet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben der vorstehend erläuterten Hydrozyklonanordnung wird zunächst laufend oder in zyklischen Abständen die Strahlform am Grobkornaustrag überwacht, um beim Aktivieren der Zusatzwassereinspeisung eine sich verändernde Strahlform zu erkennen. Zur Stabilisierung des gewünschten Strangaustrags besteht die Möglichkeit, den Suspensionsdruck zum Unterlauf zu verringern. Hierfür kann das Drosselventil am Oberlauf geöffnet und/oder die Zusatzwassereinspeisung geregelt werden. Durch den Einsatz optischer Sensoren kann die Strahlform, insbesondere der Strahlwinkel sehr exakt festgestellt werden. Angestrebt wird eine vom Einsatzfall abhängige gewünschte Strahlform des Unterlaufaustrags, vorzugsweise nahe dem Übergang Schirm / Strang .

Die Zusatzwassermenge wird grundsätzlich in Abhängigkeit von der Suspensionsdichte und der Korngrößenzusammensetzung des zu klassierenden aufgegebenen Feststoffstroms geregelt.

Bei einer Drosselung des Ventils am Oberlauf kann zum Erhalt des gewü nschten Aufgabedurchsatzes die Leistung einer vorhandenen Aufgabe- Speisepumpe mindestens zeitweise erhöht werden. Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.

Hierbei zeigen :

Fig . l eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Hydrozyklonanordnung mit Regelungskomponenten zum erfindungsgemäßen Betreiben des Hydrozyklons;

Fig. 2 eine Querschnitt- sowie eine Längsschnittdarstellung des mit den erfindungsgemäßen düsenartigen Bohrungen versehenen Unterlaufs und symbolisch dargestellten Anstellwinkeln zur gezielten Einbringung des Zusatzwassers und

Fig. 3 typische Trenncharakteristiken bei der Hydrozyklonklassierung.

Der erfindungsgemäße Ansatz, welcher mit dem nachstehenden Ausführungsbeispiel nochmals erläutert werden soll, besteht darin, gezielt Zusatzwasser strömungsgerichtet in den Hydrozyklon einzubringen, insbesondere einzupumpen. Hierbei ist entscheidend, dass die Einbringstelle soweit wie möglich in Richtung auf den Unterlaufaustrag verlegt wird. Es gilt also, den Zusatz- wasseranschluss an der Unterlaufdüse oder einem Ansatz- oder Verlängerungsstück anzuordnen, und zwar nahe dem Übergang vom konischen Teil zum zylindrischen Auslauf der entsprechenden Unterlaufdüse. In diesem Bereich liegt ein dichtes Wirbelbett des Sediments vor. Bei optimaler Dosierung des Zusatzwassers kann an dieser Stelle eine Wirbelbett-Gegenstromklassierung erzeugt werden, die sowohl zu einer Reduzierung des Feinkorns als auch zu einer erhöhten Abscheidung des Grobkorns im Unterlauf führt.

Hierbei gelingt es, mit einer relativ geringen Zusatzwassermenge einen sehr großen Effekt zu erzielen, da der radiale Querschnitt wesentlich kleiner ist als im darüberliegenden größeren Konusbereich. Die positive Wirkung auf die Grobkornabscheidung ist auf folgende Ursachen zurückzuführen. Durch die Verdrängung des Feinkorns werden Trübedichte u nd Trübeviskosität und damit auch die Sedimentationsbehinderung des Grobkorns verringert.

Auch hat ein fehlorientiertes Grobkorn auf dem Weg zum Oberlauf eine weitere Wegstrecke zurückzulegen und kann deshalb wieder in Richtung Hydro- zyklonwand zentrifiguriert werden. Der derart ausgestaltete Hydrozyklon reagiert auf Zusatzwasser dann sensibel, je weiter man sich in Richtung Grobkornaustrag bewegt. Es besteht nämlich grundsätzlich die Gefahr, dass das Zusatzwasser in den Unterlauf durchbricht und zu einer unerwünschten Verdü nnung des Grobkorns führt. Ebenso besteht die Gefahr eines Durchbruchs in den Oberlauf mit entsprechendem Fehlaustrag .

Zur Vermeidung dieser Nachteile wird ein gezielter Regelungseingriff vorgenommen, der noch näher erläutert wird .

Wesentlich für die Zuführung des Zusatzwassers sind Anzahl, Anordnung und Ausrichtu ng der Zuführungskanäle, die bevorzugt als Bohrungen ausgebildet sind.

Dabei gilt es zu beachten, dass die Einführung des Zusatzwassers so erfolgen sollte, dass die Zyklonströmung nicht in unerwünschter Weise gestört wird. Hierfür ist eine möglichst große Anzahl von Zuführungskanälen oder Zuführungsbohrungen vorzusehen, die in jeweils gleichem Zustand und in mehreren übereinander liegenden Reihen über den Umfang der Unterlaufdüse verteilt angeordnet sind .

Die grundsätzliche Ausrichtung der Zuführungskanäle oder Zuführungsbohrungen folgt der Tangentialströmung im Zyklon. H ier besteht ein wesentlicher Gedanke der Erfindung darin, eine Überlagerung der im Zyklon stattfindenden vorzugsweise Querstromklassierung durch eine Gegenstrom- klassierung zu bewirken, welche sehr trennscharf arbeitet. Voraussetzung für eine gewünschte Gegenstromklassierung im Zentrifugalfeld des Hydrozyklons ist das Erzeugen einer zum Zentrum gerichteten Radialströmung . Diese Radialkomponente der Zusatzwasserströmung wird mit einem radialen Anstellwinkel α gemäß Fig. 2 zielgerichtet beeinflusst.

Weitere Voraussetzung für das Gelingen der Gegenstromklassierung ist, dass im Zentrum ein axialer Aufstrom und an der Wandung ein axialer Abstrom für die Abführung der Trennprodukte sorgt. Dies wiederum wird erreicht durch einen axialen Anstellwinkel ß der Zuführungskanäle entweder in positiver oder negativer Richtung, wie dies ebenfalls in der Fig. 2, unterer Bildteil, gezeigt ist.

Hinsichtlich des Betreibens der erfindungsgemäßen Hydrozyklonanordnung erfolgt zunächst ein Hydrozyklon-Monitoring, und zwar bezogen auf die Form des freien Unterlaufaustrags. Zur Anwendung können hier optische Sensoren kommen, die den Austrag abtasten. Aber auch Schwingungs- oder Vibrationssensoren sind geeignet, in entsprechend sensibler Weise auf den Sedimentstand im Hydrozyklonkonus zu reagieren.

Der Austragsstrahl des Unterlaufs weist entweder die Form eines Schirms oder eines Strangs auf. Beim Arbeiten mit Zusatzwasser bietet der Austrag mit geringem Schirmwinkel oder der Strangaustrag nahe am Übergang zum Schirm optimale Bedingungen. Bekanntlich ist der Feststoffgehalt im Unterlauf bei Schirmaustrag höher, was zu einem geringeren Fehlaustrag an Feinkorn führt.

Grundsätzlich resultiert aus der Zuführung des Zusatzwassers eine Verdünnung des Unterlaufs, wodurch dessen Form mehr zum Schirmaustrag neigt. Dem wird in kritischen Fällen entgegengewirkt, indem ein Drosselventil im Oberlauf geöffnet wird . Auf diese Weise gelingt es, den Suspensionsdruck in der Unterlaufdüse und damit auch den Feststoffstrom im Unterlauf zu verringern, so dass wieder Sediment gestaut wird und der Austragsstrahl zur Strangform zurückkehrt. Die Zusatzwassermenge wird hier auf den Feststoffstrom, dessen Suspensionsdichte und die gegebene Korngrößenzusammensetzung abgestimmt. Da sich diesbezüg lich die betrieblichen Verhältnisse im Laufe des Einsatzes des Hydrozyklons zwangsläufig ändern, wird bei einer weiterentwickelten Regelung auch der Zusatzwasserstrom mit einem Ventil beeinflusst. Bei schwankungsarmem Aufgabestrom kann der Aufwand reduziert und nur eines der genannten Ventile einer Regelung unterliegen, während das jeweils andere Ventil auf einen konstanten Wert eingestellt ist.

Die Regelung im Oberlauf hat den Vorteil, dass bei Mehrfachschaltungen in Hydrozyklonbatterien ein Ventil für alle Hydrozyklonoberläufe ausreichend ist, wenn diese in einem Sammeltopf zusammengefasst werden. Die Zulauf- oder Zusatzwasserregelung hat demgegenüber den Vorteil, dass der Aufwand für das Ventil am Einzelzyklon relativ niedrig und dass jeder Einzelzyklon individuell regelbar ist.

Der erfindungsgemäße Hydrozyklon mit Regelung gewährt stabile Verhältnisse hinsichtlich Wirbelbetthöhe, Wirbelbettdichte und Gegenstromgeschwindigkeit. Die Drosselung des Ventils im Oberlauf kann zu einem erhöhten Druckabfall führen, was von einem geringeren Durchsatz des Zyklons begleitet ist. Diesem Nachteil kann entgegengewirkt werden, indem der Druckabfall zwischen Einlauf und Oberlauf mit Hilfe einer entsprechenden Messeinrichtung bestimmt und eine Erhöhung der Drehzahl der Speisepumpe des Hydrozyklons vorgenommen wird .

Die erfindungsgemäßen Vorteile der beschriebenen Hydrozyklonanordnung bestehen darin, dass der Zyklon mittels einer geregelten Zusatzwasserdosierung stark verbesserte Trenneigenschaften aufweist, wie sie einer Gegenstromklassierung entsprechen. Hierdurch werden sowohl bessere Produktausbeuten als auch bessere Produktqualitäten hinsichtlich einer gewü nschten Korngrößenzusammensetzung erzielt. Es können also auch Fließbilder und Trenntechnologien vereinfacht werden, da bisher hohe Trennschärfen entweder durch mehrstufige Zyklonschaltungen oder die Zusammenschaltung von Zyklonen mit Aufstromklassierern erreicht wurden.

Die notwend igen technischen oder konstruktiven Veränderu ngen am Zyklon selbst sind relativ gering, da keine neuen Bauteile erforderlich sind und lediglich eine Unterlaufdüse entsprechend modifiziert werden muss. Es bietet sich also die vorgestellte Lehre auch für die Nachrüstung bestehender Anlagen an.

Der erforderliche Regelungsaufwand hält sich in Grenzen, da für die Regelung des Wasserzusatzes und für die Sensoren auf handelsübliche Produkte zurückgegriffen werden kann. Im Verg leich zu einem Betrieb des Zyklons ohne geregelten Zusatzwasserstrom ist darüber hinaus eine Absenkung der Trennkorngrößen möglich.

Fig. 1 zeigte eine schematische Darstellung eines Hydrozyklons.

Der Hydrozyklonkörper 15 geht in einen trichterförmigen Bereich 16 über, wobei der trichterförmige Bereich 16 als Unterlaufdüse 1 ausgestaltet ist.

Am konischen Ende der Unterlaufdüse 1 sind Bohrungen 2 ausgebildet, um unter Druck Zusatzwasser 3 einzuführen.

Der Durchmesser der Unterlaufdüse ist so gewählt, dass ohne Zusatzwasser der Unterlauf strangförmig ausgetragen wird .

Nach Zuschalten des Zusatzwassers 3 wechselt der Unterlaufaustrag in die Schirmform 5.2. Die Strangform ist mit dem Bezugszeichen 5.1 versehen.

Das Zusatzwasser 3 wird über eine Ventilanordnung 6 den Bohrungen 2 für das Zusatzwasser zugeführt, wobei das Zusatzwasserventil 6 über eine erste Regeleinheit 17 betätigt wird. Die jeweilige Form des Unterlaufstrahls 5.1 oder 5.2 wird entweder mit Hilfe eines optischen Detektors 4 oder mit Hilfe eines Vibrationsdetektors 11 ermittelt. Der entsprechende Detektor 4 oder 11 liefert die Signale für die Betätigung der Stellg lieder, und zwar das Regelventil 6 und das Drosselventil im Oberlauf 7.

Das Drosselventil 7 im Oberlauf, das bei Funktion des Zyklons nie ganz geschlossen ist, führt bei Öffnung zu einem verringerten Suspensionsdruck auf den Unterlaufaustrag und damit zu einem gebremsten Feststofffluss zur Unterlaufdüse. Hierdurch wird wieder Sediment gestaut und der Austrags- strang kehrt zur Strangform 5.1 zurück.

Die Gegenstromklassierung im Wirbelbett des angestauten Sediments gelingt am besten, wenn sich der Ausgangsstrang nahe am Übergang zum Schirm- austrag befindet. Dies detektiert der optische Sensor 4 als gelegentliches Durchschlagen des Schirms bzw. der mindestens eine Vibrationsdetektor 11 durch die Registrierung von Resonanzschwingungen des Hydrozyklonkörpers 15; 16.

Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass bei der Gegenstromklassierung im Wirbelbett im Gegensatz zu herkömmlichen Hydrozyklonen die schärfste Trennung bei Strangaustrag erzielt wird. Somit wird es vorteilhafterweise möglich, auch bei hohen Aufgabefeststoffgehalten gleichzeitig hohe Eindickung und eine hohe Trennschärfe zu erreichen.

Die vorgestellten Regelung ist nötig, da geringe Schwankungen der Eigenschaften der Aufgabetrübe hinsichtlich Feststoffgehalt und/oder Korngrößenzusammensetzung die Gegenstromklassierung stören.

Bei relativ stabilen Aufgabebedingungen kann aber der Aufwand dahingehend reduziert werden, indem im Oberlauf eine konstante Drosselung vorgegeben ist und die Stabilisierung der Strangform im Unterlauf allein durch Betätigen des Regelventils 6 für den Zulaufwasserstrom erreicht wird . Die Aufgabetrübe wird mit Hilfe einer Speisepumpe 13 zum Einlauf 18 am Hydrozyklonkörper 15 gefördert. Der Oberlauf mit Feinkornaustrag ist mit dem Bezugszeichen 19 versehen.

Druckmesseinrichtungen 12 ermitteln die Druckverhältnisse, insbesondere einen Druckabfall zwischen Einlauf 18 und Oberlauf 19. Hieraus wird mit Hilfe des zweiten Reglers 20 die Drehzahl und damit die Leistung der Speisepumpe 13 angepasst, insbesondere bei Druckabfall erhöht.

Mit dem Bezugszeichen 10 ist ein Ringsegment angedeutet, das eine gleichmäßige Zuführung und Einspeisung des Zusatzwassers zu den Bohrungen 2 ermöglicht.

Die Fig . 2 zeigt beispielhaft die Anordnung und die Anstellwinkel der gewählten Bohrungen in der Unterlaufdüse zur Zusatzwasserzuführung .

Fig . 2, oberer Bildteil, zeigt einen horizontalen Schnitt mit erkennbaren acht Bohrungen (Pfeildarstell ungen), die im gleichen Abstand über den Umfang der Düse verteilt angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Lehre setzt dabei voraus, dass durch einen radialen Anstellwinkel die für die Gegenstromtrennung erforderliche Radialkomponente der Strömung erzeugt wird.

Wie aus der Fig . 2 ersichtlich, wird dieser radiale Anstellwinkel α zur Tangente an die Innenwand des Zyklons vermessen.

Fig. 2, unten, zeigt einen vertikalen Schnitt der Unterlaufdüse. Die Bohru ngen können auf zwei Ebenen, z. B. der Ebene 100 und 200, vorgesehen sein, wobei ein axialer Anstellwinkel ß für die entsprechende Bohrung (wiederum Pfeildarstellung) gewählt ist. Dieser axiale Anstellwinkel ß kann ein positives, aber auch ein negatives Vorzeichen besitzen. Je nach Wahl des Vorzeichens wird entweder die zum Unterlauf gerichtete Axialströmung im Außenwirbel verstärkt oder es kommt zu einer Verstärkung der zum Oberlauf gerichteten Axialströmung des Innenwirbels im Zyklon. Die entsprechende Wahl der Anstellwinkel erfolgt in Abhängigkeit von der jeweiligen Hydrozyklongeometrie.

Die Fig . 3 zeigt typische Trennkurven bei einer erfindungsgemäß realisierten Hyd rozy klon klassier u ng .

Die Trennkurven zeigen an, mit welcher Wahrscheinlichkeit die einzelnen Korngrößen im Unterlauf ausgetragen werden.

Wie ersichtlich, wäre eine ideale Trennung gekennzeichnet durch eine Vertikale c bei der Trennkorngröße d ₅₀ , was jedoch nicht der physikalischen Realität entspricht.

Die Kurve a für den typischen Verlauf der Trennkurve eines herkömmlichen Zyklons zeigt die bekannten Abweichungen sowohl im Feinkorn- wie auch im Grobkornbereich bezüglich der Werte bei einer idealen Trennung.

Die Kurve b folgt einem typischen Verlauf, wie er durch den Einsatz der geregelten Gegenstromtrennung im Zyklon erreicht wird. Dabei ist eine Annäherung an den Idealverlauf sowohl im Feinkorn- als auch im Grobkornbereich zu beobachten. Dies ist zurückzuführen auf die erfindungsgemäße Konstruktion und das Betriebsverfahren des Hydrozyklons. Es erhält also der Hydrozyklon hinsichtlich seiner Trenneigenschaften eine neue Qualität, die es ermöglichen, weitere Einsatzgebiete zu erschließen.