theoretische Betrachtung

Der Hydrozyklon ist ein Zentrifugalabscheider , hauptsächlich zur Separation von Partikeln aus Flüssigkeiten (Trennung von flüssig / flüssig – je nach Dichtedifferenz – sowie flüssig / gasförmig möglich). Die Drehströmung entsteht durch tangentiale Zuführung der Suspension unter Druck, wobei die kinetische hydrostatische Energie in kinetische Geschwindigkeitsenergie umgesetzt wird. Spezifisch schwerere Teilchen bewegen sich im Flüssigkeitsstrom unter Wirkung der Zentrifugalkraft an die Wandung des konischen Körpers und wandern in einer der Drehströmung (Primärwirbel) in schraubenförmigen Bahnen abwärts zur Unterlaufdüse (Apex). Sie wirkt als Drosselorgan, denn nur ein geringer Teil der Suspension ( 8-10%) sollte nach unten mit dem Rejekt austreten. Da der Haupt- durchsatzmenge der Abfluß versperrt ist, erfolgt in vertikaler Schnittebene eine Umkehr der Bewegungsrichtung, im sogenannten Sekudärwirbel. Die geklärte Flüssigkeit im Zentrum dreht ebenfalls schraubenförmig im gleichem Drehsinn nach oben zum Überlauf (Vortex). Primär- und Sekundärwirbel bewegen sich also im Gegenstrom zueinander.

Die Winkelgeschwindigkeit nimmt von außen nach innen zu. Folglich ist die Zentrifugalbeschleunigung bei gleicher Einlaufgeschwindigkeit um so größer, (quadratische Zunahme), je kleiner der Hydrozylon (Kopfdurchmesser) ist. In der Drehachse entsteht durch höchste Lineargeschwindigkeit auf kleinstem Rotationsradius zwischen benachbarten Stromfäden Scherkräfte, die zur Ausbildung eines Unterdruckes führen. Dieses Vakuum kann so groß sein, daß Luft über die Schlammaustrittsöffnung (Apex) angesaugt wird. Dieser Effekt wird gezielt zum Eintrag von Sauerstoff in Flüssigkeiten genutzt (Belüftungszyklon).