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Wirbelabscheider od. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf einenWirbelabscheider od. dgl. zum Ausscheiden der in Aufschwem- mungen, insbesondere Faserstoffaufschwemmungen für die Herstellung von Papier oder Pappe, enthaltenen
Schmutzteile mit einem wenigstens in seinem unten mit dem Umkehrbereich der Strömung endenden Teil sich kegelig verjüngenden Wirbelrohr, einem unterhalb dieses Umkehrbereiches angeordneten rohrartigen
Zwischenstück sowie einem unter dem Zwischenstück angebrachten, einen wesentlich grösserenQuerschnitt als dasZwischenstückaufweisendenSchmutzsammelbehälter.
Diezu reinigende Aufschwemmung wird unter Druck in das Wirbelrohr eingeführt. u. zw. entweder tangential und/oder auf eine Schleuderscheibe, bewegtsich sodann innerhalb des Wirbelrohres schraubenförmig nach unten unter Ansammlung der Verunreinigung in Wandnähe und kehrt schliesslich unter der Einwirkung eines im Wirbelrohr koaxial angeordneten Abzugrohres für die gereinigte Aufschwemmung im unteren kegeligen Teil des Wirbelrohres nach innen und oben um, wobei die angesammelten Verunreinigungen abgesondert werden. Diese sinken im unteren Teil des Wirbelrohres nach unten und gelangen in den unterhalb des Wirbelrohres angeordneten Schmutzsammelbehälter.
Durch die nach unten kegelige Verjüngung des Wirbelrohres wird das Umkehren der gereinigten Stoffströmung nach innen und oben begünstigt und die Lage des Umkehrbereiches der Stoffströmung im Wirbelrohr stabilisiert.
Um ein Verstopfen des unteren Endes des Wirbelrohres durch mitgerissene Fasern zu verhindern und ein möglichst weitgehendes Ausscheiden der Schmutzteile aus der Aufschwemmung bei geringstem Faserverlust zu erzielen, führt man bekanntlich unterhalb der untersten Umkehrstelle der Strömung im Wirbelrohr Spülwasser zu, u. zw. mit einer Strömungsgeschwindigkeit, die etwas grösser als die Sinkgeschwindigkeit der Fasern, aber kleiner als die der meisten Schmutzteile ist.
Es ist bekannt, einen als zylindrisches Gefäss ausgebildeten Schmutzsammelbehälter unmittelbar an das offene untere Ende des Wirbelrohres koaxial anzuschliessen. Die hohlzylindrische Form dieses Behäl- ters dient dem zusätzlichen Zweck, die das Absinken der Schmutzteile behindernde Rotation der unterhalb der Umkehrstelle befindlichen Flüssigkeit abzubremsen. Das Abbremsen der Rotation der Flüssigkeit wird auch durch ein am unteren Ende des kegeligen Teiles des Wirbelrohres angeordnetes, zum Schmutzsammelbehälter führendes zylindrisches Rohrstück geeigneter Länge begünstigt.
Eine dieser Bauweise ähnliche bekannte Gestaltung des Wirbelabscheiders erlaubt, den Schmutzsammelbehälter mit einem grossen Querschnitt auszubilden. Dabei wird zwischen dem unteren Ende des Wirbelrohres und dem Schmutzsammelbehälter ein zylindrisches Zwischenstück angeordnet, dessen Länge so gross bemessen ist, dass die Rotation der Flüssigkeit im Wirbelrohr sich in dem Schmutzsammelbehälter
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Es ist ferner bekannt, den Schmutzsammelbehälter mit plötzlicher Querschnittserweiterung an das zylindrische Zwischenstück anzuschliessen. Dadurch, dass die Einmündung der Spülwasserzuleitung in den Schmutzsammelbehälter nahe der Anschlussstelle des Zwischenstückes angeordnet ist, wird erreicht, dass das Spülwasser in das Zwischenstück in gleichmässiger Verteilung über den Umfang der unteren Öffnung desselben eintritt. Diese Ausführung mit plötzlicher Erweiterung des Querschnittes am Anschluss des Schmutzsammelbehältersan das Zwischenstück hat den weiteren Vorteil, dass Schmutzteile, die in den Schmutzsammelbehälter gelangt sind, mit Sicherheit vom Spülwasser nicht mehr in das Zwischenstück
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und/oder gar in das Wirbelrohr zurückgedrängt werden.
Ein wesentlich verbessertes Ausscheiden der in Aufschwemmungen, insbesondere Faserstoffaufschwem- mungen für die Herstellung von Papier oder Pappe, enthaltenen Schmutzteile wird mittels eines Wirbelab- scheiders od. dgl. mit einem wenigstens in seinem unten mit dem Umkehrbereich der Strömung endenden
Teil sich kegelig verjüngendem Wirbelrohr, einem unterhalb dieses Umkehrbereiches angeordneten rohr- artigen Zwischenstück sowie einem unter dem Zwischenstück angebrachten, einen wesentlich grösseren Querschnitt als das Zwischenstück aufweisenden Schmutzsammelbehälter dadurch erreicht, dass gemäss der
Erfindung das Zwischenstück mindestens auf einen Teil seiner Länge sich schwach kegelig nach unten ver- jüngend, u. zw. mit einem Kegelwinkel ausgebildet wird, der kleiner ist als der Kegelwinkel des unteren Teiles des Wirbelrohres.
Durch diese Ausbildung des Zwischenstückes wird erreicht, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Spülwassers auf dem Wege durch das Zwischenstück vom Austritt aus dem Schmutzsammelbehälter an gegen das untere Ende des Wirbelrohres zu stetig abnimmt, so dass nicht nur die im Wirbelrohr aus der Aufschwemmung ausgeschiedenen groben, sondern gerade auch die feinen Schmutzteile in das Zwischenstück eintreten und von da in den Schmutzsammelbehälter gelangen können. Die feinen Schmutzteile werden dabei zunächst von dem der Richtung der Schwerkraft entgegengesetzt sich bewegenden Spülwasserstrom in der Schwebe gehalten, u. zw. jeweils in jenem Bereich des Zwischenstückes, in welchem die von der Strömung auf den einzelnen Schmutzteil ausgeübten Kräfte und die Schwerkraft sich das Gleichgewicht halten.
Die im Wirbelrohr ausgeschiedenen feinen Schmutzteile werden also längs der Achse des Zwischenstückes geschichtet und dadurch das Zurückdrängen dieser Schmutzteile in das Wirbelrohr mit Sicherheit vermieden. Zwar sammeln sich die feinsten Schmutzteile im oberen Teil des schwach kegeligen Zwischenstückes an, bleiben aber immer noch genügend weit entfernt von der untersten Umkehrstelle der Strömung im Wirbelrohr.
Bei der bekannten Ausbildung des Zwischenstückes als zylindrisches Rohr ist dagegen die Spülwassergeschwindigkeit längs der Rohrachse konstant. Es können sich somit in einem zylindrischen Zwischenstück nur solche Schmutzteile halten, deren Strömungswiderstand bei der herrschenden Spülwassergeschwindigkeit gerade gleich der auf sie wirkenden Schwerkraft ist, während alle Schmutzteile mit überwiegendem Strömungswiderstand im Wirbelrohr verbleiben und lediglich grobe Schmutzteile mit überwiegender Schwerkraft in den Schmutzsammelbehälter gelangen. Deshalb kommt es bei dieser bekannten Bauweise häufig vor, dass die im unteren Teil des Wirbelrohres angesammelten feinen Schmutzteile von der gereinigten Stoffströmung erfasst werden und diese somit wieder verunreinigen.
Ein gemäss der Erfindung sich schwach kegelig nach unten verjüngend ausgebildetes Zwischenstück vermeidet nun diesen Nachteil und verbessert daher auch die Ausscheidewirkung im Wirbelrohr des Wirbelabscheiders beträchtlich. Daher werden in einem gemäss der Erfindung ausgebildeten Wirbelabscheider auch die feinsten Schmutzteile insbesondere dann mit Sicherheit ausgeschieden, wenn die in den Schmutzsammelbehälter einmündende Spülwasserzuleitung in sich wiederholenden, willkürlich einstellbaren Zeitabständen kurzzeitig geschlossen und der Schmutzauslass bzw. einer der Schmutzauslässe des Schmutzsammelbehälters wenigstens während der Schliessdauer der Spülwasserzuleitung geöffnet bzw. offengehalten wird.
Während des kurzzeitigen Schliessens der Spülwasserzuleitung werden nämlich die im Zwischenstück angesammelten feinen und feinstenSchmutzteile in denSchmutzsammelbehälter befördert, dessen Einlass geöffnet ist, und von dort durch den während der Schliessdauer der Spülwasserzuleitung ge- öffneten Schmutzauslass abgeführt. Dadurch wird vermieden, dass in unerwünschter Weise eine grössere Menge feiner Schmutzteile sich in dem Zwischenstück ansammelt, weil das kurzzeitige willkürlich einstellbare Schliessen der Spülwasserzuleitung in entsprechend kurzen Zeitabständen vorgenommen werden kann. Praktisch wird das Öffnen und Schliessen der Spülwasserzuleitung sowie des Schmutzauslasses durch ein Zeitschaltwerk mit einstellbarer Zeitenfolge gesteuert.
Der Kegelwinkel des Zwischenstückes muss kleiner gemacht werden als der Kegelwinkel des unteren Teiles des Wirbelrohres, um einerseits eine stetige, durch Ablösungserscheinungen nicht gestörte Abnahme der Spülwassergeschwindigkeit im Zwischenstück, anderseits eine ausreichende Länge des Zwischenstückes zur Aufnahme der ausgeschiedenen feinen Schmutzteile zu erhalten.
Bei einer besonders zweckmässigen Bemessung des Zwischenstückes ist dessen Querschnitt am Übergang zum Schmutzsammelbehälter einem weiteren Gedanken der Erfindung zufolge etwa halb so gross als der Querschnitt am offenen unteren Ende des Wirbelrohres. Durch eine solche Ausbildung wird die Strömungsgeschwindigkeit des dem Wirbelrohr zuströmenden Spülwassers vom Eintritt in das Zwischenstück bis zum Austritt in das Wirbelrohr auf etwa die Hälfte der Eintrittsgeschwindigkeit vermindert.
Um die Ansammlung der feinen Schmutzteile im Zwischenstück beobachten und gegebenenfalls die
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Zeitenfolge des Zeitschaltwerkes in einer die beste Reinigung sichernden Weise einstellen zu können, wird in weiterer Ausbildung der Erfindung das Zwischenstück wenigstens teilweise aus durchsichtigem Werkstoff hergestellt.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung im Schnitt dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 einen Wirbelabscheider mit Schmutzsammelbehälter und kegeligem Zwischenstück und Fig. 2 den unteren Teil einer andern Ausführung, nämlich eines unten am Wirbelrohr mit einem zylindrischen Rohr- stück versehenen Wirbelabscheiders.
DemWirbelrohr 1 des Wirbelabscheiders gemäss Fig. l wird durch das Einlassstück ungereinigte Faser- stoffaufschwemmung tangential und unter Druck zugeführt. Die Faserstoffaufschwemmung bewegt sich in- nerhalb des zylindrischen Teiles des Wirbelrohres 1 schraubenförmig unter Ansammlung der Schmutzteile inWandnähe nach unten und kehrt ihre Bewegung im unteren, kegeligen Teil 10 des Wirbelrohres 1 unter der Einwirkung des von oben her in das Wirbelrohr koaxial eintauchendenAbzugsrohres 3 für die gereinig- te Faserstoffaufschwemmung nach innen und oben um, wobei der Umkehrbereich dieser Strömung nach unten sich etwa bis zu der Stelle 11 erstreckt. Die gereinigteFaserstoffaufschwemmung wird aus dem Wirbelrohr 1 durch das Abzugsrohr 3 abgeführt.
An die Öffnung 8 des unteren kegeligen Teiles 10 des Wirbelrohres 1 ist koaxial ein sich schwach kegelig nach unten verjüngendes Zwischenstück 4 und unten an dieses der Schmutzsammelbehälter 5 angeschlossen, dessen Querschnitt grösser ist als der Querschnitt der Öffnung 8 des Wirbelrohres 1. An der Übergangsstelle 9 vom Zwischenstück 4 zum Schmutzsammelbehälter 5 wird der Querschnitt plötzlich von dem des unteren Endes des Zwischenstückes auf den Querschnitt des Schmutzsammelbehälters erwei- tert. Der Querschnitt des Zwischenstückes am unteren Ende bei der Übergangsstelle 9 ist etwa halb so gross wie der Querschnitt der Öffnung 8 am unteren Ende des Wirbelrohres 1.
Nahe der Übergangsstelle 9 mündet am äusseren Umfang des Schmutzsammelbehalters 5 in diesen die Spülwasserzuleitung 7 ein. Das zugeführte Spülwasser tritt aus dem Schmutzsammelbehälter 5 an der Übergangsstelle 9 in das Zwischenstück 4 ein, vermindert seine Geschwindigkeit auf dem Wege durch das Zwischenstück 4 etwa auf die Hälfte und gelangt dann in den unteren kegeligen Teil 10 des Wirbelrohres 1.
Der Kegelwinkel des Zwischenstückes 4 ist wesentlich kleiner als der Kegelwinkel des unteren Teiles 10 des Wirbelrohres 1 und beträgt beispielsweise 7 .
Zum Zwecke der Beobachtung der Strömung und der abgeschiedenen Schmutzteile besteht das Zwischenstück 4 aus durchsichtigem Werkstoff.
Der Schmutzsammelbehälter 5 ist an seinem unteren Ende mit einer verriegelbaren Klappe 6 verschliessbar, welche in bekannter Weise zum raschen und vollständigen Abführen der angesammelten Schmutzteile ausgebildet ist.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Teile, welche in gleicher Weise in Fig. l gezeigt sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der obere Teil des Wirbelrohres 1 mit dem Einlassstück und der obere Teil des Abzugsrohres 3 sind. in dieser Figur fortgelassen. Das obere Ende des Zwischenstückes 4 schliesst sich an das unten an der Öffnung 8 des unteren kegeligen Teiles 10 des Wirbelrohres 1 angeordnete zylindrische Rohrstück 10a, das untere Ende des Zwischenstückes 4 an der Übergangsstelle 9 an den Schmutzsammelbehälter 5 an. Der Kegelwinkel des Zwischenstückes 4 ist kleiner als der des unteren Teiles 10 des Wirbelrohres 1 und beträgt ebenfalls 70, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1.
Das untere Ende des Umkehrbereiches der Strömung im Wirbelrohr 1 befindet sich in beiden Ausführungsbeispielen an der Stelle 11.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wirbelabscheider od. dgl. zum Ausscheiden der in Aufschwemmungen, insbesondere Faserstoffaufschwemmungen für die Herstellung von Papier oder Pappe, enthaltenen S chmutzteile mit einem wenigstens in seinem unten mit dem Umkehrbereich der Strömung endenden Teil sich kegelig verjüngenden Wirbelrohr, einem unterhalb diesesUmkehrbereiches angeordneten rohrartigen Zwischenstück sowie einem unter dem Zwischenstück angebrachten, einen wesentlich grösseren Querschnitt als das Zwischenstück aufweisenden Schmutzsammelbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (4) mindestens auf einem Teil seiner Länge sich schwach-kegelig nach unten verjüngend, u. zw.
mit einem Kegelwinkel ausgebildet ist, der kleiner ist als der Kegelwinkel des unteren Teiles (10) des Wirbelrohres (1).