Funktionsprinzip von Schlammhydrozyklonen

Hydrozyklone trennen Feststoffe nach Masse, was sowohl von der Dichte als auch von der Partikelgröße abhängt. Bei ungewichteten Bohrflüssigkeiten hat die Feststoffdichte jedoch einen vergleichsweise engen Bereich, und die Größe hat den größten Einfluss auf deren Absetzen. Zentrifugalkräfte wirken auf die Partikel mit suspendierten Feststoffen, so dass diejenigen mit der größten Masse (oder Größe) als erste nach außen in Richtung der Wand des Hydrozyklons wandern. Folglich konzentrieren sich große Feststoffe mit einer kleinen Menge Flüssigkeit an der Kegelwand, und kleinere Partikel und die Mehrheit der Flüssigkeit konzentrieren sich im inneren Teil.

Partikel mit größerer Größe (höherer Masse) sind beim Erreichen des konischen Abschnitts der größten Zentrifugalkraft ausgesetzt und verbleiben auf ihrem Abwärtsspiralweg. Die Feststoffe, die zusammen mit der gebundenen Flüssigkeit die Wand des Kegels hinuntergleiten, treten durch die Scheitelöffnung aus. Dies erzeugt den Unterlauf des Hydrozyklons.

Funktionsprinzip von Schlammhydrozyklonen

Kleinere Partikel konzentrieren sich in der Mitte des Kegels mit dem größten Teil der Bohrflüssigkeit. Wenn sich der Kegel verengt, schränkt die verringerte Querschnittsfläche den Abwärtsspiralweg der innersten Schichten ein. Innerhalb des Hydrozyklons bildet sich ein zweiter Wirbel nach oben, und die zentralen Flüssigkeitsschichten mit kleineren Feststoffpartikeln drehen sich zum Überlauf. Am Punkt der maximalen Scherung liegt die Scherspannung innerhalb eines 4-Zoll-Desilters in der Größenordnung und Größe von 1.000 reziproken Sekunden.

Der sich nach oben bewegende Wirbel erzeugt eine Niederdruckzone in der Mitte des Hydrozyklons. In einem ausgeglichenen Kegel tritt Luft im Gegenstrom zu den Feststoffen und Flüssigkeiten, die aus dem Hydrozyklon austreten, in die untere Spitze ein. In einem unausgeglichenen Kegel tritt ein Seilaustrag aus dem Kegel aus, was zu übermäßigen Flüssigkeitsmengen und einer Vielzahl von Feststoffen im Abfall führt. Ein unausgeglichener Kegel ist kaum mehr als ein Absetzbehälter, ähnlich wie ein Sandfang.