Hydrozyklon, bzw. Hydrozyklonteile, sowie Verfahren zu deren Herstellung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft zunächst einen Hydrozyklon, bzw. Hydrozyklonteile, bestehend aus einer harten, tragenden Außenschicht aus Kunststoff und einer demgegenüber weicheren Innenschicht aus Kunststoff. Ein solcher Hydrozyklon ist aus Fig. 6 der US-A 4 053 393 bekannt. Dies genügt aber nicht den Anforderungen an die Tragfähigkeit und Stabilität der Außenschicht und die Verschleißfestigkeit der Innenschicht, die im praktischen Betrieb verlangt bzw. angestrebt werden. Aus US-A 3 800 946 sind zwar Hydrozyklone bekannt, die in sich einstückig aus abriebfestem Polyurethan bestehen. Dies weicht prinzipiell vom zweischichtigen Aufbau eines Hydrozyklons aus einer Außenschicht und einer Innenschicht gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ab.

[0002] DE-A 2 361 556 zeigt einen Hydrozyklon, bestehend aus einem zylindrischen, nach unten konisch sich verjüngenden Behälter. Sowohl der zylindrische, als auch der nach unten sich konisch verjüngende Behälter bestehen aus zwei Kunststoffschichten. Die äußere, tragende Schicht soll aus einem stabilen Kunststoff, insbesondere einem glasfaserverstärktem Kunstharz hergestellt sein, während die Innenschicht aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen soll. Der für die Innenschicht vorgesehene Kunststoff verschleißt relativ rasch. Sobald dies nur teilweise geschehen ist hat dies in sehr kurzer Zeit eine Zerstörung der Außenschicht, nämlich des glasfaserverstärkten Kunstharzes zur Folge. Dies wiederum bewirkt das Austreten der Suspension an dem betreffenden Abschnitt des Hydrozyklons, d.h. der Hydrozyklon ist nicht mehr brauchbar.

[0003] Ferner sind Hydrozyklone, bzw. Hydrozyklonteile bekannt, bei denen die Außenschicht aus einer Stahlhülle und die Innenschicht aus einem relativ weichen Polyurethan besteht. Dies ist in mehrfacher Hinsicht nachteilig. Die Herstellung einer solchen Stahlhülle oder -schicht ist ziemlich teuer. Die Stahlhülle ist sehr schwer, wodurch das Gesamtgewicht der Hydrozyklons entsprechend erhöht wird. Ein solches Gewicht behindert aber die Montage und etwaige Reparaturen, bei denen der Hydrozyklon oder seine Teile ausgewechselt werden müssen. Ein schwerer Hydrozyklon verlangt stabilere bzw. stärkere Fundamente. Im Falle eines Transportes ergeben sich entsprechend höhere Transportkosten. Ist die Innenschicht nach längerer Betriebszeit abgerieben, so wird dann die äußere Stahlschicht oder -hülle von den Bestandteilen der im Hydrozyklon zu verarbeitenden Suspension sehr rasch abgetragen werden, da Stahl gegen einen hiervon verursachten Abrieb eine relativ geringe Verschleißfestigkeit hat.

[0004] Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, einen Hydrozyklon, bzw. Hydrozyklonteile gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 dahingehend zu verbessern, daß die Trag- und Abriebfestigkeit eines solchen Hydrozyklons gesteigert wird, wobei seine Herstellungskosten gering sein sollen und wobei ferner für die jeweils gewünschte Verbindung der Außenschicht und der Innenschicht gesorgt ist.

[0005] Die Lösung dieser Aufgabe wird zunächst ausgehend vom eingangs zitierten Oberbegriff des Anspruches 1 darin gesehen, daß die Außenschicht aus einem relativ harten Polyurethan und die Innenschicht aus einem demgegenüber weicheren, verschleißfesteren Polyurethan besteht, und daß die Außenschicht und die Innenschicht an ihren gemeinsamen Übergangs- bzw. Berührungsflächen miteinander in einem Gießverbund stehen. Eine Außenschicht aus einem relativ harten Polyurethan hat wesentlich bessere Trageigenschften als eine Außenschicht aus einem Kunststoff nach dem Stand der Technik. Derartige Polyurethane sind so fest, daß sie sich auch nicht unter dem Innendruck des Hydrozyklons verformen. Die Nachteile der aus Stahl bestehenden Außenschicht nach dem weiteren erläuterten Stand der Technik sind ebenfalls vermieden. Die abriebfeste Innenschicht aus Polyurethan ist wesentlich widerstandfähiger als die vorbekannten Kunststoff-Innenschichten. Ist die Innenschicht eines Hydrozyklons gemäß der Erfindung nach entsprechender Betriebsdauer an dieser oder jener Stelle durch die Suspension verschlissen, bzw. abgetragen, so hat die erfindungsgemäß vorgesehene Außenschicht aus relativ hartem Polyurethan gegenüber der Suspension eine wesentlich höhere Verschleißfestigkeit als bei den bekannten Hydrozyklonen. Dies verlängert die Lebensdauer des Hydrozyklons entsprechend.

[0006] Bereits mit diesem Teil der Erfindung wird der überraschende Effekt erreicht, daß eine Verbesserung in der Funktion zusammen mit einer Reduzierung der Herstellungskosten erreicht wird, während in der Regel funktionelle Verbesserungen eines Gegenstandes mit entsprechenden Mehraufwendungen in der Fertigung erkauft werden müssen. Der gemäß diesem Anspruch 1 vorgesehene Gießverbund zwischen Außenschicht und Innenschicht bewirkt, daß beim Gießvorgang ein Verbund beider Schichten erreicht wird. Ein solcher Verbund bewirkt eine innige Haftung zwischen Innenschicht und Außenschicht, die beim erläuterten Stand der Technik nicht gegeben ist. Hierdurch ergibt sich eine größere Stabilität des Hydrozyklons, bzw. Hydrozyklonteiles und in solchen Fällen, in denen bereits ein Teil der Innenschicht verschlissen wurde, trotzdem noch einen hinreichenden Halt des verbleibenden Teiles der Innensicht an der Außenschicht.

[0007] Eine alternative Lösung der vorgenannten Aufgabe wird ausgehend ebenfalls von dem eingangs zitierten Oberbegriff des Anspruches 1 darin gesehen, daß die Außenschicht aus einem relativ harten Polyurethan und die Innenschicht aus einem demgegenüber weicheren, verschleißfesteren Polyurethan besteht, und daß zwischen Außenschicht und Innenschicht eine Silikontrennschicht vorgesehen ist. Hierdurch werden zunächst die bereits vorstehend zum Anspruch 1 erläuterten Vorteile erreicht. Anstelle des Gießverbundes gemäß Anspruch 1 ist nun zwischen Außenschicht und Innenschicht eine Silikontrennschicht vorgesehen. Dies gibt die Möglichkeit, nach einem ganz oder teilweisen Verschleiß der Innenschicht diese relativ einfacher Weise, z.B. durch Aufstoßen oder Klopfen mit einem Hammer, von der Außenschicht zu lösen. Danach kann eine in der Fabrik hergestellte neue Innenschicht in die noch vorhandene Außenschicht wieder eingesetzt werden.

[0008] Eine bevorzugte kombinierte Anwendung der Merkmale des Anspruches 1 einerseits und der Merkmale des Anspruches 2 andererseits wird gemäß der Erfindung darin gesehen, daß bei einem aus mehreren Teilen zusammengesetzten Hydrozyklon bei dessen oberen, den Suspensionszulauf und den Überlauf aufweisenden Teil zwischen Außenschicht und Innenschicht ein Gießverbund miteinander vorhanden ist, während beim übrigen Bereich des Hydrozyklons, in dem die Trennung der Fraktionen und der Austrag der schweren bzw. groben Fraktion erfolgt, zwischen Außenschicht und Innenschicht eine Silikontrennschicht vorgesehen ist. Dabei kann ferner der übrige Bereich des Hydrozyklons aus einem Mittelteil und einem Unterteil bestehen. Hiermit ist der feste, die Stabilität erhöhende Zusammenhalt durch den Gießverband auf den durch den Zulauf entsprechend beanspruchten oberen Teil beschränkt, während der besonders dem Verschleiß ausgesetzte untere Bereich (Unterteil, bzw. Mittelteil und Unterteil) die schnelle und leichte Auswechselbarkeit einer verschlissenen Innenschicht ermöglicht.

[0009] Die Merkmale der Ansprüche 5 und 6 stellen bevorzugte Härte-Angaben der für die Außenschicht und die Innenschicht verwendete Polyurethane dar.

[0010] Mit der Erfindung sollen ferner vorteilhafte Verfahren zur Herstellung solcher Hydrozyklone, bzw. Hydrozyklonteile geschaffen werden. Hierzu sieht die Erfindung zunächst vor, daß zunächst die äußere tragende Schicht angefertigt und dann der Werkstoff der inneren, weicheren Schicht in die äußere Schicht eingegossen und zur Aushärtung gebracht wird. Dies hat den Vorteil, daß der Werkstoff der inneren Schicht nicht zweimal wärmebehandelt werden muß. Eine wiederholte Wärmebehandlung könnte nämlich bei manchen Polyurethanen dazu führen, daß hierunter ihre Verschleißfestigkeit leidet. Dafür müssen bei dieser Variante der Erfindung etwas größere Formkosten für das Gießen der äußeren Schicht in Kauf genommen werden.

[0011] Als alternativ mögliches Verfahren zur Herstellung eines Hydrozyklons, bzw. von Hydrozyklonteilen nach der Erfindung kann vorgesehen sein, daß zunächst die innere, weichere Schicht aus einem Polyäther-Polyurethan mit einer Shore-Härte im Bereich um 80 Shore A gegossen wird, daß anschließend eine Erwärmung (Temperung) dieser inneren Schicht und dann deren Umgießen mit der Außenschicht aus dem härteren Polyurethan erfolgt. Dies ergibt die Möglichkeit, unter Reduzierung der Formkosten die Außenschicht um die Innenschicht herumzugießen. Das hierzu angegebene Polyäther-Polyurethan verträgt auch ohne Einbuße der Verschleißfestigkeit die zweite Wärmebehandlung in Form eines Temperns. Ein solches Polyäther-Polyurethan wird beispielsweise von der Firma Dupont hergestellt. Dies ist billiber als die Herstellung der Hydrozyklone nach der o.g. US-PS 4 053 393.

[0012] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachstehend beschrieben. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1: einen Längsschnitt durch einen aus Unterteil, Mittelteil und Oberteil zusammengesetzten Hydrozyklon,

Fig. 2: einen Schnitt gemäß der Linie 11-11 in Fig. 1.

[0013] Der Hydrozyklon nach der Erfindung besteht im Prinzip aus drei Teilen, nämlich dem unteren Teil 1, dem mittleren Teil 2 und dem oberen Teil 3. Der untere Teil 1 bildet einen Austrag 4 für die schwere, bzw. grobe Fraktion. Der Mittelteil 2 bildet einen Bereich 5, in dem im wesentlichen durch den Hydrozykloneffekt die feine, bzw. leichte Fraktion der Suspension von der groben bzw. schweren Fraktion getrennt wird. Der obere Teil 3 enthält einen Suspensionszulauf 6 und einen Überlauf 10 der feinen, bzw. leichteren Fraktion. Die vorgenannten Funktionen eines Hydrozyklones sind bekannt.

[0014] Gemäß der Erfindung bestehen die Teile, sofern sie eine tragende Funktion haben, aus einer durchweg mit 7 bezifferten Außenschicht aus einem relativ harten Polyurethan, das somit die Tragfunktion übernehmen kann, und einer demgegenüber weicheren, sehr verschleißfesten Innenschicht 8 aus einem entsprechend weicheren Polyurethan. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Shore-Härte der Außenschicht 7 im Bereich von 95 bis 105 Shore gelegen, während die Shore-Härte der Innenschichten 8 bevorzugt 75 bis 85 Shore A beträgt.

[0015] Die Schichten 7, 8 sind an ihrer Berührungsfläche 9 bevorzugt durch eine Gießverbund miteinander verbunden und aneinander gehalten. Es kann aber auch so vorgegangen werden, daß nach dem Gießen einer dieser beiden Schichten auf denen zur Anlage an die Gegenfläche der zweiten Schicht bestimmten Fläche eine dünne Silikonschicht 11 aufgetragen, bevorzugt aufgesprüht wird. Damit kann nach entsprechendem Verschleiß die Innenschicht leicht von der Außenschicht gelöst und durch eine andere Innenschicht ersetzt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel empfiehlt es sich, im Oberteil 3 Außen- und Innenschicht durch einen Gießverbund fest aneinander zu halten, dagegen beim Mittelteil 2 und Unterteil 1 zwischen Außen- und Innenschicht die vorgenannte Silikonschicht vorzusehen, da dort der größte Verschleiß zu erwarten ist. Diese Silikonschicht ist in der Zeichnung lediglich durch die Ziffer 11 und die zugehörige Trennlinie zwischen den inneren und äußeren Schichten der Hydrozyklonteile 2 und 1 angedeutet.

[0016] Man kann entweder zunächst die jeweiligen Außenschichten 7 herstellen und dann die Innenschichten 8 in diese eingießen, oder aber zunächst die Innenschicht gießen und dann nach entsprechendem Tempern der Innenschicht, die Außenschicht um diese herumgießen. Im letztgenannten Fall ist für die Innenschicht ein Polyurethan zu wählen, das ohne Verlust an Verschleißfestigkeit die zweimalige Wärmebehandlung aushält. Hierzu ist ein Polyäther-Polyurethan von einer Shore-Härte im Bereich von 80 Shore A vorgesehen.

[0017] Die Erfindung ist vorstehend an dem Ausführungsbeispiel eines Hydrozyklons erläutert, der aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist. Wie bereits eingangs erwähnt, bezieht sich die Erfindung auch auf einen derart ausgestalteten, d.h. in sich einteiligen Hydrozyklon. Im letztgenannten Fall empfiehlt sich der obengenannte Gießverbund.

Ansprüche

1. Hydrozyklon, bzw. Hydrozyklonteile, bestehend aus einer harten, tragenden Außenschicht aus Kunststoff und einer demgegenüber weicheren Innenschicht aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht (7) aus einem relativ harten Polyurethan und die Innenschicht (8) aus einem demgegenüber weicheren, verschleißfesteren Polyurethan besteht, und daß die Außenschicht (7) und die Innenschicht (8) an ihren gemeinsamen Übergangs- bzw. Berührungsflächen (9) miteinander in einem Gießverbund stehen.

2. Hydrozyklon, bzw. Hydrozyklonteile, bestehend aus einer harten, tragenden Außenschicht aus Kunststoff und einer demgegenüber weicheren Innenschicht aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht (7) aus einem relativ harten Polyurethan und die Innenschicht (8) aus einem demgegenüber weicheren, verschleißfesteren Polyurethan besteht, und daß zwischen Außenschicht (7) und Innenschicht (8) eine Silikontrennschicht (11) vorgesehen ist.

3. Hydrozyklon, bestehend aus Hydrozyklonteilen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dessen oberem, den Suspensionszulauf (6) und den Überlauf (10) aufweisenden Teil (3) zwischen Außenschicht (7) und Innenschicht (8) ein Gießverbund miteinander vorhanden ist, während beim übrigen Bereich des Hydrozyklons, in dem die Trennung der Fraktionen und der Austrag der schweren bzw. groben Fraktion erfolgt, zwischen Außenschicht (7) und Innenschicht (8) eine Silikontrennschicht (11) vorgesehen ist.

4. Hydrozyklon nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der übrige Bereich des Hydrozyklons aus einem Mittelteil (2) und einem Unterteil (1) besteht.

5. Hydrozyklon, bzw. Hydrozyklonteile nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Shore-Härte der Außenschicht 95-105 Shore A beträgt.

6. Hydrozyklon, bzw. Hydrozyklonteile nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Shore-Härte der Innenschicht 75-85 Shore A beträgt.

7. Verfahren zur Herstellung eines Hydrozyklons, bzw. von Hydrozyklonteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die äußere tragende Schicht (7) angefertigt und dann der Werkstoff der inneren, weicheren Schicht (8) in die äußere Schicht eingegossen und zur Aushärtung gebracht wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines Hydrozyklons, bzw. von Hydrozyklonteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die innere, weichere Schicht (8) aus einem Polyäther-Polyurethan mit einer Shore-Härte im Bereich um 80 Shore A gegossen wird, daß anschließend eine Erwärmung (Temperung) dieser inneren Schicht und dann deren Umgießen mit der Außenschicht aus dem härteren Polyurethan erfolgt.

Revendications

1. Hydrocyclone ou, respectivement, parties d'hydrocyclone constitué(es) par une couche extérieure porteuse dure en matière plastique et par une couche intérieure en une matière plastique moins dure que celle-ci, caractérisé(es) par le fait que la couche extérieure (7) est composée de polyuréthane plus résistant à l'usure et moins dur que celui-ci, et par le fait que la couche extérieure (7) et la couche intérieure (8) sont reliées entre elles par une liaison par coulée sur leurs surfaces communes (9) de jonction ou, respectivement, de contact.

2. Hydrocyclone ou, respectivement, parties d'hydrocyclone constitué(es) par une couche extérieure porteuse dure en matière plastique et par une couche intérieure en une matière plastique moins dure que celle-ci, caractérisé(es) par le fait que la couche extérieure (7) est composée de polyuréthane relativement dure et la couche intérieure (8) d'un polyuréthane plus résistant à l'usure et moins dur que celui-ci, et par le fait qu'une couche de séparation en silicone (11) est prévue entre la couche extérieure (7) et la couche intérieure (8).

3. Hydrocyclone composé de parties d'hydrocyclone selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il existe une liaison mutuelle par coulée entre la couche extérieure (7) et la couche intérieure (8) dans sa région supérieure (3) qui comporte l'entrée de la suspension (6) et le trop-plein (10), cependant qu'il est prévu une couche de séparation en silicone (11) entre la couche extérieure (7) et la couche intérieure (8) dans la région restante de l'hydrocyclone dans laquelle a lieu la séparation des fractions et l'extraction de la fraction lourde ou, respectivement, grossière.

4. Hydrocyclone selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la région restante de l'hydrocyclone est composée d'une partie centrale (2) et d'une partie inférieure (1).

5. Hydrocyclone ou, respectivement, parties d'hydrocyclone selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé(es) par le fait que la dureté Shore de la couche extérieure est de 95 à 105 Shore A.

6. Hydrocyclone ou, respectivement, parties d'hydrocyclone selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé(es) par le fait que la dureté Shore de la couche intérieure est de 75 à 85 Shore A.

7. Procédé pour la fabrication d'un hydrocyclone ou, respectivement, de parties d'hydrocyclone selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'on fabrique tout d'abord la couche porteuse extérieure (7), que l'on coule ensuite dans la couche extérieure la matière de la couche intérieure moins dure (8), et que l'on amène celle-ci à durcir.

8. Procédé pour la fabrication d'un hydrocyclone ou, respectivement, de parties d'hydrocyclone selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'on coule tout d'abord la couche intérieure moins dure (8) à partir d'un polyéther-polyuréthane dont la dureté Shore est aux environs de 80 Shore A, et qu'a lieu ensuite un chauffage (recuit) de cette couche intérieure, puis que l'on entoure celle-ci par coulée de la couche extérieure de polyuréthane plus dur.

Claims

1. Hydrocyclone or hydrocyclone parts consisting of a hard supporting outer layer of synthetic material and a comparatively softer inner layer of synthetic material, characterised thereby, that the outer layer (7) consists of a relatively hard polyurethane and the inner layer (8) consists of a comparative softer polyurethane more resistant to wear and that the outer layer (7) and the inner layer (8) at their common transition or contact surfaces (9) each stand in a cast bond with the other.

2. Hydrocyclone or hydrocyclone parts consisting of a hard supporting outer layer of synthetic material and a comparatively softer inner layer of synthetic material, characterised thereby, that the outer layer (7) consists of a relatively hard polyurethane and the inner layer (8) consists of a comparative softer polyurethane more resistant to wear and that a silicone interface (11) is provided between the outer layer (7) and the inner layer (8).

3. Hydrocyclone consisting of hydrocyclone parts according to the claims 1 and 2, characterised thereby, that at its upper part (3) displaying the suspension inlet (6) and the overflow (10), a cast bond is present between the outer layer (7) and the inner layer (8), whilst a silicone interface (11) is provided between the outer layer (7) and the inner layer (8) in the remaining region of the hydrocyclone, in which the separation of the fractions and the discharge of the heavy or coarse fraction takes place.

4. Hydrocyclone according to claim 3, characterised thereby, that the remaining region of the hydrocyclone consists of a middle part (2) and a lower part (1).

5. Hydrocyclone or hydrocyclone parts according to one of the claims 1 to 4, characterised thereby, that the Shore hardness of the outer layer amounts to 95 to 105 Shore A.

6. Hydrocyclone or hydrocyclone parts according to one of the claims 1 to 5, characterised thereby, that the Shore hardness of the inner layer amounts to 75 to 85 Shore A.

7. Method for the manufacture of a hydrocyclone or of hydrocyclone parts according to one of the claims 1 to 6, characterised thereby, that the outer supporting layer (7) is produced first and the material of the inner softer layer (8) is then poured into the outer layer and caused to harden.

8. Method for the manufacture of a hydrocyclone or of hydrocyclone parts according to one of the claims 1 to 6, characterised thereby, that the inner softer layer (8) of a polyether-polyurethane of a Shore hardness in the range around 80 Shore A is cast first and a heating (tempering) of this inner layer and then casting the outer layer of the harder polyurethane around it take place subsequently.

Zeichnung