AT232838B - Verfahren zum Reinigen von Faserstoffaufschwemmungen für die Papierfabrikation sowie Hydrozyklon zur Durchführung desselben - Google Patents

Description

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  Verfahren zum Reinigen von Faserstoffaufschwemmungen für 
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 eine Faserstoffaufschwemmung bis zu sehr hohen Dichten, u. zw. bis etwa 6% zu reinigen, u. zw. sowohl von groben und schweren Verunreinigungen als auch von feinerem Schmutz als dies der Dickstoffreiniger vermag. 



   Die Erfindung geht von der theoretisch an sich bekannten Tatsache aus, dass die Strömung von Flüssigkeiten höherer Dichte in Rohrleitungen selbst bei grossen Strömungsgeschwindigkeiten niemals ganz vom laminaren zum turbulenten Strömungszustand umschlägt. Untersuchungen haben gezeigt, dass der durch Überlagerung von laminarer und turbulenter Strömung sich ergebende Widerstand für Dickstoffe in einer Rohrleitung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit zwar zunächst bei kleinen Geschwindigkeiten etwa in gleicher Weise, ja sogar etwas stärker ansteigt als die Widerstandskurve von Wasser, dass diese Widerstandskurve aber dann bei höheren Geschwindigkeiten flacher wird und sogar die Widerstandskurve von Wasser unterschreiten kann.

   Aufbauend auf dieser Erkenntnis bricht die Erfindung mit der bisherigen Auffassung, dass ein Hydrozyklon nur für die Reinigung von Aufschwemmungen sehr geringer Stoffdichte (bis maximal etwa   1, 5t,/o)   geeignet sei. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren zum Reinigen von Faserstoffaufschwemmungen für die Papierfabrikation mittels eines Hydrozyklons, welchem an seinem oberen Ende die ungereinigte Faserstoffaufschwemmung (Graustoff) tangential unter Druck zugeführt wird, so dass die Aufschwemmung in dem sich nach unten anschliessenden, wenigstens in seinem unteren Teil sich kegelig verjüngenden Wirbelrohr sich zu-   nächst spiralförmig   unter Ausscheidung der Verunreinigungen an die Innenwand des Wirbelrohres nach unten bewegt, um dann als gereinigter sogenannter Gutstoff im unteren Teil des Wirbelrohres allmählich umzukehren und durch ein von oben zentral in das Wirbelrohr eintauchendes Abzugsrohr für den Gutstoff abzufliessen,

   während die ausgeschiedenen Verunreinigungen längs der innenwand des Wirbelrohres nach unten gleiten und in einem an das untere Ende des Wirbelrohres angeschlossenen Schmutzsammelbehälter aufgefangen werden, zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, dass dem Hydrozyklon zum Abscheiden der groben und feinen Verunreinigungen Faserstoffaufschwemmungen mit Stoffdichte von mehr als   1, 50/0   und bis zu wenigstens angenähert   6ulo   atro (absoluter Trockengehalt) zugeführt werden. 



   Dabei ist es zweckmässig, wenn die an sich bekannte Zufuhr von Verdünnungsflüssigkeit am unteren Ende des Wirbelrohres in Abhängigkeit von der Beobachtung der Wirbelströmung, insbesondere der unteren Umkehrstelle der Wirbelströmung geregelt wird. Es lässt sich nämlich durch Änderung der Zuteilung der Verdünnungsflüssigkeit die Umkehrstelle der Wirbelströmung korrigieren und es kann durch Erhöhung der Menge der Verdünnungsflüssigkeit (sogenanntes Sperrwasser) verhindert werden, dass sich an der Umkehrstelle ein zu dichter Pfropfen bildet. 



   Erfindungsgemäss wird ferner zwischen dem Graustoffeintritt und dem Gutstoffaustritt eine Druckdifferenz von wenigstens angenähert 10 m WS eingehalten, da sich hiedurch unter sonst gleichen   Bedingun-   gen ein Bestwert hinsichtlich Energieverbrauch und Reinigungswirkung erzielen lässt. 



   Eingehende Versuche haben gezeigt, dass das erfindungsgemässe Verfahren in gleich vorteilhafter Weise bei Stoffaufschwemmungen niedriger und hoher Konsistenz angewendet werden kann. Bei einer Stoffdichte von beispielsweise   1, 5'%   wird unter anderem auch feiner Sand ausgeschieden, der von den be- kannten Dickstoffreinigern mit Schleuderscheibe nicht erfasst wird. Auch bei   35o   Stoffdichte werden noch grosse Mengen von Stanniolteilchen ausgeschieden, wie sie vor allem in Stoffaufschwemmungen aus Altpapier in reichem Masse enthalten sind. Bei Stoffdichten bis zu etwa   5-6% und   sogar noch darüber, bei welchen die bekannten Dickstoffreiniger nicht mehr betrieben werden können, kann erfindungsgemäss noch völlig zufriedenstellend gearbeitet werden.

   Die Energiebilanz ist für den Hydrozyklon infolge seines einfachen Aufbaues ausserordentlich günstig, u. zw. sogar noch etwas günstiger als für den Dickstoffreiniger mit Schleuderscheibe. Während beim Dickstoffreiniger der Stoff zwei Laufräder passieren muss, näm-   lich das Laufrar'''er Zubringerpumpe   und das Schleuderrad, braucht er nach der Erfindung nur die Zubrin-   gerpumpe zu durchströmen. Ausserdem   nimmt der Wirkungsgrad der Einlaufdüse am Hydrozyklon, wie sich gezeigt hat, mit höher werdender Stoffdichte nur unwesentlich ab, so dass sich in der Tat insgesamt ein geringerer Energieverbrauch ergibt. 



   Zur Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens wird ein Hydrozyklon, bestehend aus einem wenigstens in seinem unteren Teil sich kegelig verjüngenden Wirbelrohr, einer an dessen oberem Ende angeordneten Zubringvorrichtung zum tangentialen Zuführen der ungereinigten Faserstoffaufschwemmung unter Druck, einem von oben zentral in das Wirbelrohr eintauchenden Abzugsrohr für den Gutstoff, einem an das untere Ende des Wirbelrohres angeschlossenen Sammelbehälter zur Aufnahme der im Wirbelrohr ausgeschiedenen und entlang der Innenwand des Wirbelrohres nach unten gleitenden Verunreinigungen sowie einer Leitung zum einstellbaren Zuführen von Verdünnungsflüssigkeit zum unteren Ende des Wirbelrohres, vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist,

   dass bei einem im oberen Teil zylindrisch und im unte- 

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   ren Teil schwach kegelig ausgebildeten   Wirbelrohr der obere Teil eine Länge angenähert gleich dem drei- fachen Durchmesser und der untere Teil eine Länge mindestens angenähert gleich dem   fünf- bis   achtfachen des oberen Durchmessers aufweist und dass der absolute Durchmesser des unteren Endes des kegeligen Wirbelrohrteiles wenigstens angenähert   50 - 80   mm beträgt. Auf diese Weise wird der bekannte Hydrozyklon der neuen Aufgabe angepasst, u. zw. derart, dass er trotz der hohen Stoffdichte und der grossen Strömungsgeschwindigkeit einen kleinen Durchflusswiderstand aufweist und keine Neigung zum Verstopfen zeigt. 



   Dabei sind die kleineren Werte für den unteren Durchmesser des kegeligen Wirbelrohres kleineren
Durchsatzmengen und die grösseren Werte grösseren Durchsatzmengen zugeordnet. Beispielsweise wird ein unterer Durchmesser von etwa 50 mm für eine Durchsatzmenge von 500 l/min und ein Durchmesser von etwa 70 mm für eine solche von 1500 l/min gewählt. 



   Für das Verhältnis des oberen Durchmessers des kegeligen Wirbelrohres zu seiner Länge handelt es sich   bei der Zahl" 8" um   ein gewisses Optimum hinsichtlich des baulichen Aufwandes und des erzielbaren Reinigungseffektes. An sich könnte auch noch ein etwas grösseres Verhältnis gewählt werden, das dann einen noch grösseren Reinigungseffekt ergibt, aber mit Rücksicht auf die grössere Baulänge und die wieder zunehmende   Verstopfungs- und Eindickneigung   in der Regel wohl nicht gewählt werden wird. 



   Nach einem Vorschlag der Erfindung ist der absolute Durchmesser des unteren Endes des kegeligen Wirbelrohrteiles innerhalb der angegebenen Grenzen in Abhängigkeit von der Länge des Wirbelrohres, u. zw. umso grösser gewählt, je länger das Wirbelrohr ist. Dabei ist es wichtig, die Ausbildung so zu treffen, dass sich die Wirbelströmung wirklich bis an das unterste Ende des Wirbelrohres hin ausbildet. 



  Auch hier wäre eine grössere Erweiterung des unteren Durchmessers an sich mit Rücksicht auf eine stärkere Rotation im unteren Teil des Wirbelrohres und damit auf eine weitere Verminderung der Verstopfungs-   neigung wünschenswert. Da aber   mit einer Vergrösserung des unteren Durchmessers auch eine grössere Menge Verdünnungsflüssigkeit (Sperrwasser) zugeführt werden   müsste,   sind die oben angegebenen absoluten Werte für den unteren Durchmesser als beste Lösungen anzusehen. 



   Die Sperrwassermenge hat in Verbindung mit der Konusverjüngung den Zweck, am unteren Ende des Konus eine verdünnte Stoffzone mit nach oben entsprechend der Konuserweiterung zunehmender   Stoffdich-   te zu schaffen, aus welcher sich die Verunreinigungen leichter lösen können, als dies aus einer unverdünnten Suspension möglich wäre. Ausserdem soll sie als Nebenaufgabe brauchbare Fasern am Absitzen in den Schmutzbehältern hindern. 



   Schliesslich soll gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung das Wirbelrohr an seiner Innenfläche mit hoher Glätte und Härte ausgeführt, beispielsweise aus Pressglas hergestellt und vorzugsweise wenigstens sein unterer kegeliger Teil transparent ausgebildet sein. Auf diese Weise wird bei hoher Verschleissfestigkeit die Wandreibung stark herabgesetzt und die Durchsichtigkeit des Glases zur Beobachtung der richtigen Sperrwassereinstellung ausgenutzt. 



   Inder Zeichnung ist ein Hydrozyklon gemäss der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel im Vertikalschnitt dargestellt. 



   An das Kopfstück 1 mit dem tangentialen Einlauf 2 ist der obere zylindrische Teil 3 des Wirbelrohres angeflanscht, dessen Länge L etwa gleich seinem dreifachen Durchmesser D ist. In dieses zylindrische Wirbelrohrstück 3 taucht von oben das zylindrische Abzugsrohr 4 ein, dessen Durchmesser etwa halb so gross wie der Durchmesser des zylindrischen Wirbelrohrteiles ist und das etwa über Dreiviertel der Länge des zylindrischen Wirbelrohrteiles reicht. An diesen schliesst sich nach unten der Kegelteil 5 an, dessen unterer Auslassquerschnitt durch einen mittels eines Handgriffes 7 bedienbaren Schieber 6 verschliessbar ist. An den Kegelteil 5 ist unten ein Schmutzsammelbehälter 8 angeschlossen, der ebenfalls durch einen Deckel 9 verschliessbar ist. In den Behälter 8 führt eine mit einem Regelventil 10 versehene Verdünnungswasserleitung 11. 



   Das zylindrische und das kegelige Wirbelrohr sind teilweise durch ein Schutzrohr 12 nach aussen abgedeckt. Hinter dem untersten Teil des kegeligen Wirbelrohres ist an einer Ruckwand 13 eine Beleuchtungseinrichtung 14 angeordnet. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Reinigen von Faserstoffaufschwemmungen für die Papierfabrikation mittels eines Hydrozyklons, welchem an seinem oberen Ende die ungereinigte Faserstoffaufschwemmung (Graustoff) tangential unter Druck zugeführt wird, so dass die Aufschwemmung in dem sich nach unten anschliessenden, wenigstens in seinem unteren Teil sich kegelig verjüngenden Wirbelrohr sich zunächst spiralförmig unter Ausscheidung der Verunreinigungen an die Innenwand des Wirbelrohres nach unten bewegt, um dann <Desc/Clms Page number 4> als gereinigter sogenannter Gutstoff im unteren Teil des Wirbelrohres allmählich umzukehren und durch ein von oben zentral in das Wirbelrohr eintauchendes Abzugsrohr für den Gutstoff abzufliessen,

   während die ausgeschiedenen Verunreinigungen längs der Innenwand des Wirbelrohres nach unten gleiten und in eineman das untere Ende des Wirbelrohres angeschlossenen Schmutzsammelbehälter aufgefangen werden, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hydrozyklon zum Abscheiden grober und feiner Verunreinigungen Faserstoffaufschwemmungen mit Stoffdichten von mehr als 1, 51o und bis zu wenigstens angenähert 6% atro (absoluter Trockengehalt) zugeführt werden.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an sich bekannte Zufuhr von Verdünnungsflüssigkeit am unteren Ende des Wirbelrohres in Abhängigkeit von der Beobachtung der Wirbelströmung, insbesondere der unteren Umkehrstelle der Wirbelströmung, geregelt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Graustoffeintritt und dem Gutstoffaustritt eine Druckdifferenz von wenigstens angenähert 10 m WS eingehalten wird.

   4. Hydrozyklon zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bestehend aus einem wenigstens in seinem unteren Teil sich kegelig verjüngenden Wirbelrohr, einer an dessen oberem Ende angeordneten Zubringvorrichtung zum tangentialen Zuführen der ungereinigten Faserstoffaufschwemmung unterDruck, einem von oben zentral in das Wirbelrohr eintauchenden Abzugsrohr für den Gutstoff, einem an das untere Ende des Wirbelrohres angeschlossenen Sammelbehälter zur Aufnahme der im Wirbelrohr ausgeschiedenen und entlang der Innenwand des Wirbelrohres nach unten gleitenden Verunreinigungen sowie einer Leitung zum einstellbaren zuführen von Verdünnungsflüssigkeit zum unteren ide des Wirbelrohres, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem im oberen Teil (3) zylindrisch und im unteren Teil (5)

   schwach kegelig ausgebildeten Wirbelrohr der obere Teil (3) eine Länge angenähert gleich dem dreifachen Durchmesser und der untere Teil (5) eine Länge mindestens angenähert gleich dem fünf- bis achtfachen des oberen Durchmessers aufweist und dass der absolute Durchmesser des unteren Endes des kegeligen Wirbelrohrteiles (5) wenigstens angenähert 50-80 mm beträgt.

   5. Hydrozyklon nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der absolute Durchmesser des unteren Endes des kegeligen Wirbelrohrteiles (5) innerhalb der angegebenen Grenzen in Abhängigkeit von der Länge des Wirbelrohres, u. zw. umso grösser gewählt ist, je länger das Wirbelrohr ist.

   6. Hydrozyklon nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelrohr an seiner L"1- nenfläche mit hoher Glätte und Härte ausgeführt, beispielsweise aus Pressglas hergestellt und vorzugsweise wenigstens sein unterer kegeliger Teil (5) transparent ausgebildet ist.