DE102008011744A1

DE102008011744A1 - Heavy parts separating method for fiber suspension in paper producing industry, involves measuring electrical conductivity of wear detector in certain time intervals using measuring device, and giving signal during change of conductivity

Info

Publication number: DE102008011744A1
Application number: DE200810011744
Authority: DE
Inventors: Roman Bart
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2009-09-03
Also published as: FIU20090075U0; FIU20090007U0; FI8426U1; AT11016U1

Abstract

The method involves introducing a suspension (S) via an inlet (2). Heavy parts (3) are enriched at an inner wall of a hydrocyclone (1) in consequence of centrifugal forces, and guided to a reject discharge (4) in an axial direction. The heavy parts-poor or heavy parts-free suspension is collected in a central area of the hydrocyclone, and guided to a useful material outlet (5). An electrical conductivity of a wear detector (7) is measured permanently or in certain time intervals using a measuring device (8). A signal is given during a change of the conductivity or interruption. Independent claims are also included for the following: (1) a hydrocyclone separating heavy parts from a fiber suspension (2) a separating cone comprising a rotationally symmetric housing.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Schwerteilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for removing heavy parts according to the preamble of claim 1.

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 herausstellen lässt – das ausgetauschte Teil an sich noch betriebsfähig war.fiber suspensions for paper or board production included depending on Origin a certain amount of heavy parts, such as small pieces of metal, Broken glass, sand or small stones. As is known in the Paper-producing industry uses hydrocyclones to make these heavy parts initially concentrated by centrifugal forces and then mostly down over a Schwerteil opening excrete. The discharge of the heavy parts can be continuous in a small partial flow or discontinuously through a heavy-duty lock respectively. As a result of the accumulation of heavy parts in certain Regions of the hydrocyclone is there with increased wear too Calculate because such heavy parts are abrasive and on the wall of the hydrocyclone slide along while still under the action of centrifugal forces stand. In addition to achieving a good separation effect is the Operational safety of such devices particularly important. It has shown in rough continuous operation, which is typical for most used hydrocyclones, the wear so can become large, that breaking through the wall the endangered areas. That does not lead only to total failure of the hydrocyclone, but also to a huge pollution the plant. In order to avoid something like that, the corresponding ones will wear-prone parts in certain periods of time replaced. However, the state of wear is only estimated and can often be different from hydrocyclone to hydrocyclone is, incur unnecessary costs, if - like yourself Often only later can be pointed out - the replaced part was still operational.

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.From the EP 0 429 919 A1 is a hydrocyclone with wear indicators known, although effective, but not easy to handle. Automation of the display is hardly possible.

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.Of the The invention is therefore based on the object to provide a method with which it is possible to make the timing easy and accurate to determine in which the replacement of such a wearing part is required.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.These The object is achieved by the mentioned in the characterizing part of claim 1 Characteristics solved.

Ein spezieller Hydrozyklon, der zur Lösung geeignet ist, wird in Anspruch 10 beschrieben.One special hydrocyclone, which is suitable for solution is described in claim 10.

Spezielle Abscheidekonen, die zur Lösung dieser Aufgabe geeignet sind, werden in Anspruch 9 beschrieben.Specific Separation cones suitable for solving this problem are described in claim 9.

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.By the measures according to the invention will just at the right time given a signal that the exchange of the corresponding part can trigger. Such a signal can be displayed with advantage in the control room or an acoustic or optical signal on site. If all hydrocyclones one Stock preparation plant according to the invention equipped individual monitoring is possible. But it can also be economical, individual groups of hydrocyclones to summarize, which according to experience, worn at the same time and then the number of message devices accordingly to reduce.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:The The invention and its advantages are explained with reference to Drawings. Showing:

1+2: Je einen Hydrozyklon zur Durchführung des Verfahrens; 1 + 2 : One hydrocyclone each for carrying out the process;

3–5: Jeweils einen speziellen Abscheidekonus zur Durchführung des Verfahrens; 3 - 5 In each case a special Abscheidekonus for performing the method;

6: Einen weiteren Hydrozyklon zur Durchführung des Verfahrens. 6 : Another hydrocyclone for carrying out the process.

In 1 wird an Hand eines nur schematisch dargestellten Hydrozyklons 1 das Prinzip 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.In 1 is based on a hydrocyclone shown only schematically 1 explains the principle of the method according to the invention. The suspension S to be purified is passed through the inlet 2 into the housing of the hydrocyclone 1 initiated and therein - as known per se - into an asset G, which him through the central Gutstoffauslass 5 leaves and fractionates the separated heavy particles. The heavy parts are over the Rejektauslass 4 at the bottom of the hydrocyclone 1 dissipated. In the wall 6 of the hydrocyclone 1 is an electrically conductive element as a wear detector 7 , here in the form of an electric wire, incorporated and over the electrical lines 16 and 17 with a measuring device 8th connected. This can, for. B. be constructed so that a minimal current flow through the wear detector 7 produced while it is checked whether the conductivity changes, in particular whether an interruption of the wire has occurred, so the electrical resistance increases rapidly. This measurement can be done constantly or at certain intervals, eg. B. hourly. In the event that the wear from the inside so far into the wall 6 it has penetrated that the wear indicator 7 damaged, so is electrically interrupted, then the signal can be done, for. B. via an optical or acoustic signal generator 20 , The measuring device 8th is z. B. via a power supply 21 supplied with the necessary energy. It can also be provided a signal line for forwarding to the control room. The distance of the wear detector 7 to the outside of the wall 6 is generally chosen so big that even up to the wear detector 7 advanced wear still no breakthrough through the wall 6 can be done. It can also be considered that the electrical wire used (eg made of copper with plastic insulation) wears much faster than the material of which the hydrocyclone is made.

Die 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 Hydrozkylons. 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.The 2 shows a specific for carrying out the process hydrocyclone in more detail in section. As is known per se, the supplied suspension S is set in the hydrocyclone in rotation, whereby centrifugal forces occur, for ejecting the heavy parts 3 lead to the inner wall of the hydrocyclone. The heavier or heavier suspension accumulates in the central area of the hydrocyclone. It will then pass through the Gutstoffauslass 5 as acceptant G led out of the hydrocyclone. Usually there is the Gutstoffauslass 5 , as here, on the upper wall of a vertical hydrozylone. But there are also other arrangements known, for. B. horizontal hydrocyclones and such hydrocyclones, in which the Gutstoffauslass 5 located at the end, where the heavy parts are led out. As a result of the described fractionation effect, the heavy parts 3 on the inside of the wall 6 of the hydrocyclone on the way to the reject discharge 4 concentrated. Because of its movement relative to the inside of the wall 6 and because of the centrifugal forces can wear occur. In most cases, the wall is at the reaction-side part of the hydrocyclone 6 conically shaped so that there is a generally removable Abscheidekonus 9 located. In other cases, the wall can 6 also in the area of the wear detector 7 be cylindrical. Advantageously, such a separation cone 9 inside with a wear layer 11 provided inside a support body 12 located and z. B. ceramic or a particularly wear-resistant cemented carbide can be made. The electrically conductive element, ie the wear detector 7 here consists of a helically bent insulated wire. He can therefore monitor the wear over the entire circumference of the hydrocyclone, which is a particular advantage. The wire is over the electrical wires 16 and 17 with the measuring device 8th connected is. Multiple wires can also be used and monitored so that the interruption of a wire triggers the signal. It makes sense to wear the wear indicator 7 in the radially outer region of the wear layer 11 used. It may be particularly useful in the production of the wear layer 11 the wear indicator 7 to work in on the outside, ie, for example, to pour in or (in the case of ceramic parts) to sinter.

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.There is also the possibility of the wear layer 11 in the supporting body 12 to create:
Either there will be a ceramic paste on the inner wall of the support body 12 applied, which then hardens, or the material of the wear layer 11 is between a core and the support body 12 poured in, and then it hardens. In both cases, the wear detector 7 , z. As the wire, previously to the inner wall of the support body 12 be inserted.

Der in 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.The in 2 shown hydrocyclone may have a further wear alarm in the cylindrical part, which at a further measuring device 8th' connected (dashed line). This enables two independent monitoring systems, with which differentiated wear behavior can be taken into account.

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 3 gezeigt. Statt des Zwischenraumes 13 kann dort auch eine weitere Zwischenschicht eingesetzt werden.To the relatively expensive wear layer 11 To be able to exploit optimally, one can also between these and the support body 12 a gap 13 for the wear detector 7 ' Provide, as in the separation cone 9 ' in 3 shown. Instead of the gap 13 There can also be used a further intermediate layer there.

Neben dem gezeigten Beispiel eines Drahtes kann auch eine Metallschicht 14 als Verschleißmelder verwendet werden, wie es in der 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.In addition to the example of a wire shown can also be a metal layer 14 be used as a wear indicator, as in the 4 at the wear cone 9 '' is shown. The metal layer 14 can be very thin, so in the manner of a film and with electrically conductive flanges 14 and 15 be provided. These are then the lines 16 and 17 to connect electrically.

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. 5 shows a further variant of the method in which the Abscheidekonus 9 ''' Overall, designed as a wear part, so has no separate wear layer. The wear detector 7 ' is then preferably in the vicinity of the outer wall of the Abscheidekonus 9 ''' used.

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 1 und 6 Ausführungsbeispiele. Gemäß 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 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 2 bis 6 gezeigten Fällen möglich.In addition to the possibilities shown to apply the wear monitoring on the entire circumference of the hydrocyclone, it may also be sufficient to align the wear indicator mainly in the axial direction. For this show the 1 and 6 Embodiments. According to 6 is in the wear cone 9 '''' an electrically conductive wire 18 incorporated, which is laid parallel to the conical surface in the axial direction and serves as a wear indicator. Its distance to the outer surface is large enough that even with its wear-related interruption nor breakthrough of the closing cone 9 '''' is present outside. These 6 further shows that the hydrocyclone is also above the wear cone 9 '''' already have a conical contour. Thus lies the exchangeable wear cone 9 '''' So only in particularly vulnerable area of the hydrocyclone. This variation is also in the in the 2 to 6 shown cases possible.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0429919 A1 [0003]

Claims

Process for separating heavy particles from a fiber suspension using at least one hydrocyclone ( 1 ), in which the suspension (S) to be purified by an enema ( 2 ) is introduced and set in rotation, whereby due to the centrifugal forces, the heavy parts ( 3 ) on the inner wall of the hydrocyclone and in the axial direction to a Rejektaustrag ( 4 ) and wherein the heavier or heavier suspension accumulates in the central region of the hydrocyclone, to a Gutstoffauslass ( 5 ) and discharged as accept (G), characterized in that in a part of the wall ( 6 ) of the hydrocyclone at least one electrically conductive element as a wear indicator ( 7 . 7 ' ) and that by means of at least one measuring device ( 8th . 8th' ) the electrical conductivity of this closure detector ( 7 ) is measured continuously or at least at certain time intervals and that when a change in the electrical conductivity, in particular in an interruption, a signal is given.

A method according to claim 1, characterized in that the signal of the measuring device ( 8th . 8th' ) is used to determine the state of wear of this part of the wall of the hydrocyclone.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as wear detector ( 7 . 7 ' ) at least one electrically conductive wire is used, which is in the part of the wall ( 6 ) of the hydrocyclone ( 1 ) is used, whose wear is to be monitored.

A method according to claim 3, characterized in that in the wall ( 6 ) wire is laid helically.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the part of the wall ( 6 ) of the hydrocyclone ( 1 ) to be monitored, from a fabric-exposed wear layer ( 11 ) and a holding part ( 12 ), which extends radially outside of the wear part ( 11 ), wherein the wear detector ( 7 . 7 ' ) between wear part ( 11 ) and holding part ( 12 ) is located.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the part of the wall ( 6 ) of the hydrocyclone ( 1 ) to be monitored, from a fabric-exposed wear layer ( 11 ) and a holding part ( 12 ), which extends radially outside of the wear part ( 11 ), wherein the wear detector ( 7 . 7 ' ) between wear part ( 11 ) and holding part ( 12 ) is located.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that one with a separating cone ( 9 . 9 ' . 9 '' . 9 ''' ) provided hydrocyclone ( 1 ) and that the wear indicator ( 7 . 7 ' ) in the area of this cone ( 9 . 9 ' . 9 '' . 9 ''' ) is used.

Hydrocyclone for carrying out the method according to one of the preceding claims with an inlet ( 2 ) for the suspension to be purified (S), an accepts outlet ( 5 ) for the accept (G) and a reject rejection ( 4 ) for the heavy parts ( 3 ), in which centrifugal forces are used to produce the heavy parts present in a heavy pulp suspension (S) ( 3 ) can be excreted, characterized in that in a part of the wall ( 6 ) of the hydrocyclone at least one electrically conductive element as a wear indicator ( 7 . 7 ' ), where lines ( 16 . 17 ) with the ends of the wear indicator ( 7 . 7 ' ) are connected in such a way that they and the wear detector ( 7 . 7 ' ) An electric current flow can be generated.

Separating cone ( 9 . 9 ' . 9 '' . 9 ''' . 9 '''' ) for carrying out the method according to one of claims 1 to 7 with a substantially rotationally symmetrical housing with two open end faces, which can be used as part of a hydrocyclone or connected to such, characterized in that in the wall of the housing of this device at least one electrically conductive element as a wear indicator ( 7 . 7 ' ), where lines ( 16 . 17 ) with the ends of this closure detector ( 7 . 7 ' ) are connected in such a way that by them and by the wear indicator ( 7 ) An electric current flow can be generated.