AT11016U1 - Verfahren zum entfernen von schwerteilen aus einer fasersuspension unter verwendung eines hydrozyklons sowie vorrichtungen zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Abstract

Das Verfahren dient zum Abscheiden von Schwerteilen aus einer Fasersuspension (S), die durch einen Einlauf (2) in einen Hydrozyklon (1) eingeleitet und in Rotation versetzt wird, wodurch sich in Folge der Zentrifugalkräfte die Schwerteile (3) anreichern und in einem Rejektaustrag (4) abgeführt werden, wobei der Gutstoff (G) durch einen Gutstoffauslass (5) den Hydrozyklon wieder verlässt. Zur Überwachung des Verschleißzustandes ist in der Wand (6) des Hydrozyklons (1) ein elektrisch leitfähiges Element, insbesondere ein Draht, als Verschleißmelder (7) eingesetzt, dessen elektrische Leitfähigkeit mit Hilfe einer Messvorrichtung (8) überwacht wird. Bei Unterbrechung der elektrischen Leitfähigkeit wird ein Signal gegeben, das den kritischen Verschleißzustand anzeigt.

Description

österreichisches Patentamt AT 11 016 U1 2010-03-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Schwerteilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Fasersuspensionen für die Papier- oder Kartonerzeugung enthalten je nach Herkunft eine gewisse Menge von Schwerteilen, wie etwa kleinen Metallstücken, Glasscherben, Sand oder kleinen Steinen. Bekanntlich werden in der Papier erzeugenden Industrie Hydrozyklone verwendet, um diese Schwerteile durch Zentrifugalkräfte zunächst aufzukonzentrieren und dann zumeist nach unten über eine Schwerteilöffnung auszuscheiden. Die Ausleitung der Schwerteile kann kontinuierlich in einem kleinen Teilstrom oder diskontinuierlich durch eine Schwerteilschleuse erfolgen. In Folge der Ansammlung von Schwerteilen in bestimmten Bereichen des Hydrozyklons ist dort mit erhöhtem Verschleiß zu rechnen, da solche Schwerteile abrasiv sind und an der Wand des Hydrozyklons entlang gleiten, wobei sie noch unter der Wirkung der Zentrifugalkräfte stehen. Neben der Erzielung einer guten Abscheidewirkung ist die Betriebssicherheit solcher Apparate besonders wichtig. Es hat sich gezeigt, dass im rauen Dauerbetrieb, der typisch ist für die meisten so eingesetzten Hydrozyklone, der Verschleiß so groß werden kann, dass ein Durchbrechen der Wandung an den gefährdeten Stellen erfolgt. Das führt nicht nur zum Totalausfall des Hydrozyklons, sondern auch zu einer enormen Verschmutzung der Anlage. Um so etwas zu vermeiden, werden die entsprechenden verschleißgefährdeten Teile in bestimmten Zeitabschnitten ausgewechselt. Da der Verschleißzustand jedoch nur abgeschätzt werden kann und oft auch von Hydrozyklon zu Hydrozyklon unterschiedlich ist, entstehen unnötige Kosten, wenn - wie sich oft erst nachträglich heraussteilen lässt - das ausgetauschte Teil an sich noch betriebsfähig war.

[0003] Aus der EP 0 429 919 A1 ist ein Hydrozyklon mit Verschleißanzeigern bekannt, die zwar wirksam, jedoch nicht leicht zu handhaben sind. Eine Automatisierung der Anzeige ist kaum möglich.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem es möglich ist, den Zeitpunkt leicht und exakt zu bestimmen, bei dem der Austausch eines solchen Verschleißteiles erforderlich ist.

[0005] Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

[0006] Ein spezieller Hydrozyklon, der zur Lösung geeignet ist, wird in Anspruch 10 beschrieben.

[0007] Spezielle Abscheidekonen, die zur Lösung dieser Aufgabe geeignet sind, werden in Anspruch 9 beschrieben.

[0008] Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird gerade zum richtigen Zeitpunkt ein Signal gegeben, das den Austausch des entsprechenden Teiles auslösen kann. Ein solches Signal kann mit Vorteil in der Schaltwarte angezeigt werden oder ein akustisches oder optisches Signal vor Ort sein. Wenn alle Hydrozyklone einer Stoffaufbereitungsanlage erfindungsgemäß ausgerüstet werden, ist die individuelle Überwachung möglich. Es kann aber auch wirtschaftlich sein, einzelne Gruppen von Hydrozyklonen zusammenzufassen, die erfahrungsgemäß gleichzeitig verschlissen sind und dann die Anzahl der Meldevorrichtungen entsprechend zu reduzieren.

[0009] Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen: [0010] Fig. 1 +2: Je einen Hydrozyklon zur Durchführung des Verfahrens; [0011] Fig. 3-5: Jeweils einen speziellen Abscheidekonus zur Durchführung des Verfahrens; [0012] Fig. 6: Einen weiteren Hydrozyklon zur Durchführung des Verfahrens.

[0013] In Fig. 1 wird an Hand eines nur schematisch dargestellten Hydrozyklons 1 das Prinzip 1/6 österreichisches Patentamt AT11016U1 2010-03-15 des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert. Die zu reinigende Suspension S wird über den Einlauf 2 in das Gehäuse des Hydrozyklons 1 eingeleitet und darin - wie an sich bekannt -in einen Gutstoff G, der ihn durch den zentralen Gutstoffauslass 5 verlässt und die abzutrennenden Schwerteile fraktioniert. Die Schwerteile werden über den Rejektauslass 4 am unteren Ende des Hydrozyklons 1 abgeführt. In die Wand 6 des Hydrozyklons 1 ist ein elektrisch leitendes Element als Verschleißmelder 7, hier in Form eines elektrischen Drahtes, eingearbeitet und über die elektrischen Leitungen 16 und 17 mit einer Messvorrichtung 8 verbunden. Diese kann z.B. so aufgebaut sein, dass ein minimaler Stromfluss durch den Verschleißmelder 7 hergestellt und dabei überprüft wird, ob sich die Leitfähigkeit verändert, insbesondere ob eine Unterbrechung des Drahtes erfolgt ist, also der elektrische Widerstand rapide ansteigt. Diese Messung kann ständig oder in bestimmten Abständen erfolgen, z.B. stündlich. Im Falle, dass der Verschleiß von innen her so weit in die Wand 6 vorgedrungen ist, dass der Verschleißmelder 7 beschädigt, also elektrisch unterbrochen wird, kann dann das Signal erfolgen, z.B. über einen optischen oder akustischen Signalgeber 20. Die Messvorrichtung 8 wird z.B. über eine Stromversorgung 21 mit der notwendigen Energie versorgt. Es kann auch eine Signalleitung zur Weiterleitung an die Schaltwarte vorgesehen sein. Der Abstand des Verschleißmelders 7 zur Außenseite der Wand 6 wird im Allgemeinen so groß gewählt, dass auch bei bis zum Verschleißmelder 7 fortgeschrittenem Verschleiß noch kein Durchbruch durch die Wand 6 erfolgen kann. Dabei kann auch berücksichtigt werden, dass der verwendete elektrische Draht (z.B. aus Kupfer mit Kunststoffisolierung) deutlich schneller verschleißt als das Material, aus dem der Hydrozyklon besteht.

[0014] Die Figur 2 zeigt einen zur Durchführung des Verfahrens bestimmten Hydrozyklon etwas detaillierter im Schnitt. Wie an sich bekannt, wird die zugeführte Suspension S im Hydrozyklon in Rotation versetzt, wodurch Zentrifugalkräfte auftreten, die zum Ausschleudern der Schwerteile 3 an die Innenwand des Hydrozyklons führen. Dabei sammelt sich die schwerteilärmere oder schwerteilfreie Suspension im zentralen Bereich des Hydrozyklons an. Sie wird dann durch den Gutstoffauslass 5 als Gutstoff G aus dem Hydrozyklon herausgeführt. Üblicherweise befindet sich der Gutstoffauslass 5, wie hier, an der oberen Wand eines vertikal stehenden Hydrozky-lons. Es sind aber auch andere Anordnungen bekannt, z.B. horizontal liegende Hydrozyklone und solche Hydrozyklone, bei denen sich der Gutstoffauslass 5 an dem Ende befindet, an dem auch die Schwerteile herausgeführt werden. In Folge der beschriebenen Fraktionierwirkung werden die Schwerteile 3 an der Innenseite der Wand 6 des Hydrozyklons auf dem Weg zum Rejektaustrag 4 aufkonzentriert. Wegen ihrer Bewegung relativ zur Innenseite der Wand 6 und wegen der Zentrifugalkräfte kann dabei ein Verschleiß auftreten. In den meisten Fällen ist am rejektseitigen Teil des Hydrozyklons die Wand 6 konisch ausgebildet, so dass sich dort ein im Allgemeinen abnehmbarer Abscheidekonus 9 befindet. In anderen Fällen kann die Wand 6 auch im Bereich des Verschleißmelders 7 zylindrisch sein. Mit Vorteil wird ein solcher Abscheidekonus 9 innen mit einer Verschleißschicht 11 versehen, die sich innerhalb eines Stützkörpers 12 befindet und z.B. aus Keramik oder einem besonders verschleißresistenten Hartmetall bestehen kann. Das elektrisch leitfähige Element, also der Verschleißmelder 7 besteht hier aus einem schraubenlinienförmig gebogenen isolierten Draht. Er kann daher den Verschleiß über den ganzen Umfang des Hydrozyklons überwachen, was ein besonderer Vorteil ist. Der Draht ist über die elektrischen Leitungen 16 und 17 mit der Messvorrichtung 8 verbunden ist. Es können auch mehrere Drähte verwendet und so überwacht werden, dass die Unterbrechung eines Drahtes das Signal auslöst. Sinnvollerweise wird der Verschleißmelder 7 in den radial äußeren Bereich der Verschleißschicht 11 eingesetzt. Dabei kann es besonders sinnvoll sein, bei der Herstellung der Verschleißschicht 11 den Verschleißmelder 7 an der Außenseite einzuarbeiten, d.h. z.B. einzugießen oder (bei Keramikteilen) mit einzusintern.

[0015] Es gibt auch die Möglichkeit, die Verschleißschicht 11 im Stützkörper 12 zu erzeugen: Entweder es wird eine keramische Paste auf die Innenwand des Stützkörpers 12 aufgetragen, die dann aushärtet, oder das Material der Verschleißschicht 11 wird zwischen einem Kern und dem Stützkörper 12 eingegossen, und es härtet dann aus. In beiden Fällen kann der Verschleißmelder 7, z.B. der Draht, vorher an die Innenwand des Stützkörpers 12 eingelegt werden. 2/6

Claims (8)

1. österreichisches Patentamt AT11016U1 2010-03-15 [0016] Der in Fig. 2 dargestellte Hydrozyklon kann einen weiteren Verschleißmelder im zylindrischen Teil aufweisen, der an einer weiteren Messvorrichtung 8' angeschlossen ist (gestrichelt gezeichnet). Das ermöglicht zwei unabhängige Überwachungen, mit denen also differenziertes Verschleißverhalten berücksichtigt werden kann. [0017] Um die relativ teure Verschleißschicht 11 optimal ausnutzen zu können, kann man auch zwischen diese und dem Stützkörper 12 einen Zwischenraum 13 für den Verschleißmelder 7' vorsehen, wie beim Abscheidekonus 9' in Fig. 3 gezeigt. Statt des Zwischenraumes 13 kann dort auch eine weitere Zwischenschicht eingesetzt werden. [0018] Neben dem gezeigten Beispiel eines Drahtes kann auch eine Metallschicht 14 als Verschleißmelder verwendet werden, wie es in der Fig. 4 am Verschleißkonus 9" gezeigt ist. Die Metallschicht 14 kann sehr dünn sein, also nach Art einer Folie und mit elektrisch leitenden Flanschen 14 und 15 versehen sein. An diese sind dann die Leitungen 16 und 17 elektrisch anzuschließen. [0019] Fig. 5 zeigt eine weitere Variante des Verfahrens, bei der der Abscheidekonus 9"' insgesamt als Verschleißteil ausgebildet ist, also keine separate Verschleißschicht aufweist. Der Verschleißmelder 7' wird dann vorzugsweise in der Nähe der Außenwand des Abscheidekonus 9"' eingesetzt. [0020] Neben den gezeigten Möglichkeiten, die Verschleißüberwachung am ganzen Umfang des Hydrozyklons anzuwenden, kann es auch ausreichend sein, den Verschleißmelder hauptsächlich in axialer Richtung auszurichten. Hierfür zeigen die Figuren 1 und 6 Ausführungsbeispiele. Gemäß Fig. 6 ist in den Verschleißkonus 9"" ein elektrisch leitender Draht 18 eingearbeitet, der parallel zur Konusfläche in axialer Richtung verlegt ist und als Verschleißmelder dient. Sein Abstand zur Außenfläche ist groß genug, dass auch bei seiner verschleißbedingten Unterbrechung noch kein Durchbruch des Verschließkonus 9"" nach außen vorliegt. Diese Fig. 6 zeigt ferner, dass der Hydrozyklon auch oberhalb des Verschleißkonus 9"" bereits eine konische Kontur haben kann. Somit liegt der austauschbare Verschleißkonus 9"" also nur im besonders verschleißgefährdeten Bereich des Hydrozyklons. Diese Variation ist auch bei den in den Fig. 2 bis 6 gezeigten Fällen möglich. Ansprüche 1. Verfahren zum Abscheiden von Schwerteilen aus einer Fasersuspension unter Verwendung mindestens eines Hydrozyklons (1), in den die zu reinigende Suspension (S) durch einen Einlauf (2) eingeleitet und in Rotation versetzt wird, wodurch sich in Folge der Zentrifugalkräfte die Schwerteile (3) an der Innenwand des Hydrozyklons anreichern und in axialer Richtung zu einem Rejektaustrag (4) geführt werden und wobei sich die schwerteilärmere oder schwerteilfreie Suspension im zentralen Bereich des Hydrozyklons ansammelt, zu einem Gutstoffauslass (5) geführt und als Gutstoff (G) ausgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Teil der Wand (6) des Hydrozyklons mindestens ein elektrisch leitfähiges Element als Verschleißmelder (7, 7') verwendet wird und dass mit Hilfe mindestsens einer Messvorrichtung (8, 8') die elektrische Leitfähigkeit dieses Verschließmelders (7) ständig oder zumindest in bestimmten Zeitabständen gemessen wird und dass bei einer Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit, insbesondere bei einer Unterbrechung, ein Signal gegeben wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal der Messvorrichtung (8, 8') zur Feststellung des Verschleißzustandes dieses Teiles der Wand des Hydrozyklons verwendet wird. 3/6 österreichisches Patentamt AT11016U1 2010-03-15
3. 3. Hydrozyklon zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voran stehenden Ansprüche mit einem Einlauf (2) für die zu reinigende Suspension (S), einem Gutstoffauslass (5) für den Gutstoff (G) sowie einen Rejektaustrag (4) für die Schwerteile (3), in dem unter Anwendung von Zentrifugalkräften die in einer zugeführten schwerteilhaltigen Faserstoffsuspension (S) vorhandenen Schwerteile (3) ausgeschieden werden können, dadurch gekennzeichnet, dass sich in einem Teil der Wand (6) des Hydrozyklons mindestens ein elektrisch leitfähiges Element als Verschleißmelder (7, 7') befindet, wobei Leitungen (16, 17) mit den Enden des Verschleißmelders (7, T) derart verbunden sind, dass durch sie und den Verschleißmelder (7,7') ein elektrischer Stromfluss erzeugt werden kann.
4. 4. Abscheidekonus (9, 9'. 9", 9"', 9"") zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem im Wesentlichen rotationssymmetrischen Gehäuse mit zwei offenen Stirnflächen, das als Teil eines Hydrozyklons verwendet werden oder an einen solchen angeschlossen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Wand des Gehäuses dieser Vorrichtung mindestens ein elektrisch leitfähiges Element als Verschleißmelder (7, 7') befindet, wobei Leitungen (16,17) mit den Enden dieses Verschließmelders (7, 7') derart verbunden sind, dass durch sie und durch den Verschleißmelder (7) ein elektrischer Stromfluss erzeugt werden kann.
5. 5. Hydrozyklon (1) nach Anspruch 3 oder Abscheidekonus (9, 9', 9", 9"', 9"')' nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Verschleißmelder (7,7') mindestens ein elektrisch leitender Draht verwendet wird, der in den Teil der Wand (6) des Hydrozyklons (1) eingesetzt ist, dessen Verschleiß überwacht werden soll.
6. 6. Hydrozyklon (1) oder Abscheidekonus (9, 9', 9", 9'", 9"") nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Wand (6) gelegene Draht schraubenlinienförmig verlegt ist.
7. 7. Hydrozyklon (1) oder Abscheidekonus (9, 9', 9", 9'", 9"") nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der Wandung (6) des Hydrozyklons (1), der überwacht werden soll, aus einer Stoff berührten Verschleißschicht (11) besteht sowie einem Halteteil (12), welches sich radial außerhalb des Verschleißteiles (11) befindet, wobei der Verschleißmelder (7,7') sich zwischen Verschleißteil (11) und Halteteil (12) befindet.
8. 8. Hydrozyklon (1) oder Abscheidekonus (9, 9', 9", 9'", 9"") nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem Abscheidekonus (9, 9', 9", 9'") versehener Hydrozyklon (1) verwendet wird und dass der Verschleißmelder (7, 7') im Bereich dieses Konus (9, 9', 9", 9'") verwendet wird. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 4/6