DE102021117902A1

DE102021117902A1 - Hydrocyclone arrangement for the centrifugal separation of solids from a suspension

Info

Publication number: DE102021117902A1
Application number: DE102021117902.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan KOERBER; Thomas Jaschek; Wolfgang Mannes; Georg Jaeger; Manuel Brombeis
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2021-07-12
Filing date: 2021-07-12
Publication date: 2023-01-12
Also published as: WO2023285217A1; EP4370744A1; CN117642538A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hydrozyklone-Anordnung (1) zum Zentrifugalabscheiden von Feststoffen aus einer Suspension, aufweisend wenigstens einen ersten Hydrozyklon (2.1) und wenigstens einen zweiten Hydrozyklon (2.2), sowie einen gemeinsamen Austritt (7) für abgereicherte Suspensions-Fraktionen sowohl des wenigstens einen ersten Hydrozyklons (2.1) als auch des wenigstens einen zweiten Hydrozyklons (2.2), wobei einem ersten Oberlaufrohr (6.1) des ersten Hydrozyklons (2.1) und einem zweiten Oberlaufrohr (6.2) des zweiten Hydrozyklons (2.2) jeweils eine Umlenkeinrichtung (8.1, 8.2) zugeordnet ist, welche ausgebildet ist, die in axialer Richtung austretende abgereicherte Suspensions-Fraktion in eine Richtung mit einer radialen Richtungskomponente umzulenken, so dass die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit diesen radialen Richtungskomponenten in den gemeinsamen Austritt (7) eingeleitet werden.The invention relates to a hydrocyclone arrangement (1) for centrifugally separating solids from a suspension, having at least one first hydrocyclone (2.1) and at least one second hydrocyclone (2.2), and a common outlet (7) for depleted suspension fractions of both the at least a first hydrocyclone (2.1) and the at least one second hydrocyclone (2.2), with a first overflow pipe (6.1) of the first hydrocyclone (2.1) and a second overflow pipe (6.2) of the second hydrocyclone (2.2) each having a deflection device (8.1, 8.2 ) is assigned, which is designed to deflect the depleted suspension fraction exiting in the axial direction in a direction with a radial directional component, so that the depleted suspension fractions are each introduced into the common outlet (7) with these radial directional components.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydrozyklone-Anordnung zum Zentrifugalabscheiden von Feststoffen aus einer Suspension, aufweisend wenigstens einen ersten Hydrozyklon mit einer ersten Trennkammer, einem in die erste Trennkammer tangential einmündenden ersten Einlauf zum Zuführen der Suspension in die erste Trennkammer, einem ersten Unterlauf zum Austragen einer abgetrennten Schwerfraktion und einem ersten Oberlaufrohr zum Austragen einer abgereicherten Suspensions-Fraktion, wenigstens einen zweiten Hydrozyklon mit einer zweiten Trennkammer, einem in die zweite Trennkammer tangential einmündenden zweiten Einlauf zum Zuführen der Suspension in die zweite Trennkammer, einem zweiten Unterlauf zum Austragen einer abgetrennten Schwerfraktion und einem zweiten Oberlaufrohr zum Austragen einer abgereicherten Suspensions-Fraktion, sowie einen gemeinsamen Austritt für die abgereicherten Suspensions-Fraktionen sowohl des wenigstens einen ersten Hydrozyklons als auch des wenigstens einen zweiten Hydrozyklons.The invention relates to a hydrocyclone arrangement for centrifugally separating solids from a suspension, having at least a first hydrocyclone with a first separation chamber, a first inlet opening tangentially into the first separation chamber for feeding the suspension into the first separation chamber, a first underflow for discharging a separated heavy fraction and a first overflow pipe for discharging a depleted suspension fraction, at least one second hydrocyclone with a second separation chamber, a second inlet opening tangentially into the second separation chamber for feeding the suspension into the second separation chamber, a second underflow for discharging a separated heavy fraction and a second overflow pipe for discharging a depleted suspension fraction, and a common outlet for the depleted suspension fractions of both the at least one first hydrocyclone and the at least one second hydroz yklons.

Die WO 2018/091173 A1 beschreibt eine Hydrozyklonanordnung zur Reinigung einer Faserstoffsuspension mit mehreren Hydrozyklon-Kammern kreisförmigen Querschnitts, in die jeweils an einem Ende ein Einlauf sowie ein Leichtteil-Auslauf und am gegenüberliegenden Ende ein Schwerteil-Abscheider mündet, wobei die Einläufe über eine gemeinsame Zulaufkammer mit einem gemeinsamen Zulauf verbunden sind und die Leichtteil-Ausläufe über separate und durch die gemeinsame Zulaufkammer führende Auslauf-Leitungen mit einem gemeinsamen Leichtteil-Ablauf verbunden sind.the WO 2018/091173 A1 describes a hydrocyclone arrangement for cleaning a fibrous suspension with a plurality of hydrocyclone chambers with a circular cross-section, into which an inlet and a light-parts outlet and at the opposite end a heavy-parts separator open, with the inlets being connected to a common inlet via a common inlet chamber and the light parts outlets are connected to a common light parts outlet via separate outlet lines leading through the common inlet chamber.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hydrozyklone-Anordnung zum Zentrifugalabscheiden von Feststoffen aus einer Suspension zu schaffen, die eine verbesserte Trennwirkung aufweist.The object of the invention is to create a hydrocyclone arrangement for centrifugally separating solids from a suspension, which has an improved separating effect.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Hydrozyklone-Anordnung zum Zentrifugalabscheiden von Feststoffen aus einer Suspension, aufweisend:

- wenigstens einen ersten Hydrozyklon mit einer ersten Trennkammer, einem in die erste Trennkammer tangential einmündenden ersten Einlauf zum Zuführen der Suspension in die erste Trennkammer, einem ersten Unterlauf zum Austragen einer abgetrennten Schwerfraktion und einem ersten Oberlaufrohr zum Austragen einer abgereicherten Suspensions-Fraktion,
- wenigstens einen zweiten Hydrozyklon mit einer zweiten Trennkammer, einem in die zweite Trennkammer tangential einmündenden zweiten Einlauf zum Zuführen der Suspension in die zweite Trennkammer, einem zweiten Unterlauf zum Austragen einer abgetrennten Schwerfraktion und einem zweiten Oberlaufrohr zum Austragen einer abgereicherten Suspensions-Fraktion, sowie
- einen gemeinsamen Austritt für die abgereicherten Suspensions-Fraktionen sowohl des wenigstens einen ersten Hydrozyklons als auch des wenigstens einen zweiten Hydrozyklons, wobei

dem ersten Oberlaufrohr und dem zweiten Oberlaufrohr jeweils eine Umlenkeinrichtung zugeordnet ist, welche ausgebildet ist, die in axialer Richtung austretende abgereicherte Suspensions-Fraktion in eine Richtung mit einer radialen Richtungskomponente umzulenken, so dass die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit diesen radialen Richtungskomponenten in den gemeinsamen Austritt eingeleitet werden.The object is achieved by a hydrocyclone arrangement for centrifugally separating solids from a suspension, having:

- at least one first hydrocyclone with a first separation chamber, a first inlet opening tangentially into the first separation chamber for feeding the suspension into the first separation chamber, a first underflow for discharging a separated heavy fraction and a first overflow pipe for discharging a depleted suspension fraction,
- at least one second hydrocyclone with a second separation chamber, a second inlet opening tangentially into the second separation chamber for feeding the suspension into the second separation chamber, a second underflow for discharging a separated heavy fraction and a second overflow pipe for discharging a depleted suspension fraction, and
- A common outlet for the depleted suspension fractions of both the at least one first hydrocyclone and the at least one second hydrocyclone, wherein

a deflection device is assigned to the first overflow pipe and the second overflow pipe, which is designed to deflect the depleted suspension fraction exiting in the axial direction in a direction with a radial directional component, so that the depleted suspension fractions each with these radial directional components in the common exit to be initiated.

Hydrozyklone als solches sind ausgebildet zum Abtrennen wenigstens einer Schwerfraktion aus einer Suspension. Die Suspension umfasst eine Trägerflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, in der Feststoffpartikel dispergiert sind. In Abhängigkeit des Strömungsverhaltens der Feststoffpartikel in der Trägerflüssigkeit kann eine Schwerfraktion an einem Unterlauf des Hydrozyklons abgetrennt werden. Die Restsuspension, von der die Schwerfraktion abgetrennt ist, kann als abgereicherte Suspensions-Fraktion bezeichnet werden. Die abgereicherte Suspensions-Fraktion umfasst demgemäß die Trägerflüssigkeit und gegebenenfalls verbliebene Feststoffpartikel, nachdem die Schwerfraktion abgetrennt worden ist. Die abgereicherte Suspensions-Fraktion kann verbliebende Feststoffpartikel enthalten oder frei von Feststoffpartikeln sein.Hydrocyclones as such are designed to separate at least one heavy fraction from a suspension. The suspension comprises a carrier liquid, such as water, in which solid particles are dispersed. Depending on the flow behavior of the solid particles in the carrier liquid, a heavy fraction can be separated at an underflow of the hydrocyclone. The residual suspension from which the heavy fraction has been separated can be referred to as the depleted suspension fraction. Accordingly, the depleted suspension fraction comprises the carrier liquid and any solid particles that have remained after the heavy fraction has been separated off. The depleted suspension fraction may contain remaining particulate matter or may be free of particulate matter.

Grundsätzlich kann in einer ersten Betriebsweise der Hydrozyklone die abgereicherte Suspensions-Fraktion einen Gutstoff bilden. Der Gutstoff ist insofern diejenige Fraktion, die als Produkt oder Zwischenprodukt verwendet werden soll. In einer solchen ersten Betriebsweise bildet dann die abgetrennte Schwerfraktion ein Schwerteilrejekt. Das Schwerteilrejekt kann im Hinblick auf die den Gutstoff darstellende abgereicherte Suspensions-Fraktion verworfen werden oder einem weiteren Verfahrensprozess unterworfen werden. Beispielsweise bei der Verwendung von Hydrozyklonen in der Papierherstellung kann die Schwerfraktion beispielsweise Sandpartikel, Glassplitter oder Metallteile umfassen, die auszusortieren sind. Die den Gutstoff bildenden Feststoffpartikel in der verbliebenen abgereicherten Suspensions-Fraktion können die gewünschten Faserstoffpartikel umfassen, welche der beispielhaft erwähnten Papierherstellung dienen können. Die von der Schwerfraktion befreite abgereicherte Suspensionsfraktion kann also einen Gutstoff bilden.Basically, in a first mode of operation of the hydrocyclones, the depleted suspension fraction can form an accept. In this respect, the accept is that fraction which is to be used as a product or intermediate product. In such a first mode of operation, the separated heavy fraction then forms a heavy part reject. With regard to the depleted suspension fraction representing the accept, the heavy part reject can be discarded or subjected to a further process. For example, when hydrocyclones are used in papermaking, the heavy fraction can include, for example, sand particles, glass splinters or metal parts that are to be sorted out. The solid particles forming the accept in the remaining depleted suspension fraction can include the desired fibrous particles, which can be used for the paper production mentioned by way of example. The depleted suspension fraction freed from the heavy fraction can therefore form an accept.

In einer anderen, zweiten Betriebsweise der Hydrozyklone kann hingegen die abgetrennte Schwerfraktion den Gutstoff bilden. Der Gutstoff ist in dieser zweiten Betriebsweise insofern diejenige Fraktion, die als Produkt oder Zwischenprodukt verwendet werden soll. In einer solchen zweiten Betriebsweise bildet dann die abgereicherte Suspensions-Fraktion ein sogenanntes Leichtteilrejekt. Das Leichtteilrejekt kann im Hinblick auf die den Gutstoff darstellende abgetrennte Schwerfraktion verworfen werden oder einem weiteren Verfahrensprozess unterworfen werden. Beispielsweise bei der Verwendung von Hydrozyklonen in der Papierherstellung kann es gewünscht sein, Feinstpartikel abzutrennen, die kleinere Korngrößen aufweisen, als die zur Papierherstellung zweckmäßige Korngrö-ßenverteilung vorgibt. Die von dem Suspensions-Aufgabegutstrom abgetrennte Schwerfraktion kann also einen Gutstoff bilden.In another, second mode of operation of the hydrocyclones, however, the separated heavy fraction can form the accept. In this second mode of operation, the accept is that fraction which is to be used as a product or intermediate product. In such a second mode of operation, the depleted suspension fraction then forms a so-called light part reject. The light part reject can be discarded with regard to the separated heavy fraction representing the accept or can be subjected to a further process. For example, when hydrocyclones are used in papermaking, it may be desirable to separate off very fine particles which have smaller particle sizes than the particle size distribution useful for papermaking. The heavy fraction separated from the suspension feed stream can therefore form an accept.

Mittels eines zusätzlichen Zentrifugalabscheideraums am Hydrozyklon kann optional von der um die Schwerfraktion abgereicherten Suspensions-Fraktion gegebenenfalls außerdem eine zusätzliche Leichtfraktion abgeschieden werden. Die zusätzliche Leichtfraktion kann über ein optionales Abzugsrohr am Hydrozyklon ausgetragen werden, und zwar separat von der um die Schwerfraktion und die Leichtfraktion abgereicherten Suspensions-Fraktion. In der verbliebenen abgereicherten Suspensions-Fraktion können weitere Feststoffpartikel verbleiben. Diese in der verbliebenen abgereicherten Suspensions-Fraktion enthaltenen weiteren Feststoffpartikel können auch einen Gutstoff bilden. Die Schwerfraktion kann in diesem Zusammenhang ein Schwerteilrejekt bilden und die Leichtfraktion kann in diesem Zusammenhang auch ein Leichtteilrejekt bilden. Beispielsweise bei der Verwendung von Hydrozyklonen in der Papierherstellung kann die Schwerfraktion beispielsweise Sandpartikel, Glassplitter oder Metallteile umfassen, die auszusortieren sind, und die Leichtfraktion kann beispielsweise Kunststoffpartikel, insbesondere geschäumte Polystyrolteilchen umfassen, die gegebenenfalls auch aussortiert werden sollen. Die den Gutstoff bildenden Feststoffpartikel in der verbliebenen abgereicherten Suspensions-Fraktion können die gewünschten Faserstoffpartikel umfassen, welche der beispielhaft erwähnten Papierherstellung dienen können.An additional light fraction can optionally be separated from the suspension fraction depleted of the heavy fraction by means of an additional centrifugal separation chamber on the hydrocyclone. The additional light fraction can be discharged via an optional discharge pipe on the hydrocyclone, separately from the suspension fraction depleted of the heavy fraction and the light fraction. Further solid particles can remain in the remaining depleted suspension fraction. These other solid particles contained in the remaining depleted suspension fraction can also form an accept. In this connection, the heavy fraction can form a heavy part reject and the light fraction can also form a light part reject in this connection. For example, when hydrocyclones are used in papermaking, the heavy fraction can include sand particles, glass splinters or metal parts that are to be sorted out, and the light fraction can include plastic particles, in particular foamed polystyrene particles, that may also be sorted out. The solid particles forming the accept in the remaining depleted suspension fraction can include the desired fibrous particles, which can be used for the paper production mentioned by way of example.

Unabhängig der tatsächlichen Orientierung des Hydrozyklons im Raum wird das Austragsorgan der Schwerfraktion generell als Unterlauf bezeichnet und das Austragsorgan der verbliebenen abgereicherten Suspensions-Fraktion, d.h. der den Gutstoff enthaltende Restsuspension generell als Oberlauf bezeichnet.Regardless of the actual orientation of the hydrocyclone in space, the discharge element for the heavy fraction is generally referred to as the underflow and the discharge element for the remaining depleted suspension fraction, i.e. the residual suspension containing the accept, is generally referred to as the upper flow.

In der Trennkammer wird die über den Einlauf in den Hydrozyklon eingebrachte Suspension in eine Wirbelströmung gebracht, so dass sich die Schwerfraktion wandnah der Trennkammer anreichern und von dort ausgetragen werden kann. Die Trennkammer weist meistens eine sich in Richtung des Unterlaufs verjüngende konische Gestalt auf, d.h. zumindest die Innenwand der Trennkammer ist konisch ausgebildet. Es sind jedoch auch Ausführungen mit kreiszylindrischen Trennkammerwänden möglich.In the separating chamber, the suspension introduced via the inlet into the hydrocyclone is brought into a turbulent flow, so that the heavy fraction accumulates near the wall of the separating chamber and can be discharged from there. The separating chamber usually has a conical shape that tapers in the direction of the underflow, i.e. at least the inner wall of the separating chamber is conical. However, designs with circular-cylindrical separating chamber walls are also possible.

Die Hydrozyklone-Anordnung umfasst zumindest zwei Hydrozyklone, also wenigstens einen ersten Hydrozyklon und wenigstens einen zweiten Hydrozyklon. Die Hydrozyklone-Anordnung kann jedoch in allgemeiner Betrachtung eine beliebige Anzahl von einzelnen Hydrozyklonen aufweisen. So sind insbesondere Hydrozyklone-Anordnungen mit beispielsweise drei einzelnen Hydrozyklonen oder vier einzelnen Hydrozyklonen zweckmäßig.The hydrocyclone arrangement comprises at least two hydrocyclones, ie at least one first hydrocyclone and at least one second hydrocyclone. In general, however, the hydrocyclone arrangement can have any number of individual hydrocyclones. In particular, hydrocyclone arrangements with, for example, three individual hydrocyclones or four individual hydrocyclones are expedient.

Wenn mehrere Hydrozyklone zu einer gemeinsamen Hydrozyklone-Anordnung zusammengefasst werden, kommt ein gemeinsamer Austritt zur Anwendung, in dem die einzelnen abgereicherten Suspensions-Fraktionen der einzelnen Hydrozyklone zu einem gemeinsamen Gutstoffstrom zusammengeführt werden. Der gemeinsame Austritt für den zusammengeführten Gutstoffstrom aus der Hydrozyklone-Anordnung kann insbesondere als eine Austrittskammer ausgebildet sein, an welche die Oberlaufrohre der einzelnen Hydrozyklone strömungstechnisch angeschlossen sind. In der Austrittskammer werden die mehreren abgereicherten Suspensions-Fraktionen zu dem gemeinsamen Gutstoffstrom vereinigt und beispielsweise über einen an die Austrittskammer strömungstechnisch angeschlossen Austrittsrohrstutzen von der Hydrozyklone-Anordnung weggeführt.If several hydrocyclones are combined to form a common hydrocyclone arrangement, a common outlet is used, in which the individual depleted suspension fractions of the individual hydrocyclones are combined to form a common accept stream. The common exit for the merged accept flow from the hydrocyclone arrangement can be designed in particular as an exit chamber to which the overflow pipes of the individual hydrocyclones are fluidically connected. In the outlet chamber, the several depleted suspension fractions are combined to form the common accept stream and are conducted away from the hydrocyclone arrangement, for example, via an outlet pipe connection which is fluidically connected to the outlet chamber.

Wenn mehrere Hydrozyklone zu einer gemeinsamen Hydrozyklone-Anordnung zusammengefasst werden, kann auch ein gemeinsames Eintrittsgehäuse zur Anwendung kommen, an das ein gemeinsamer Eintrittsstutzen strömungstechnisch angeschlossen ist, über den eine Aufgabesuspension, d.h. diejenige Ausgangssuspension, von der die Schwerfraktion und gegebenenfalls auch die Leichtfraktion abgetrennt werden soll, der Hydrozyklone-Anordnung zugeführt wird. Von dem gemeinsamen Eintrittsgehäuse führen dann die Einläufe der einzelnen Hydrozyklone weg, so dass der Aufgabesuspensionsstrom möglichst gleichmäßig auf alle Hydrozyklone aufgeteilt wird.If several hydrocyclones are combined to form a common hydrocyclone arrangement, a common inlet housing can also be used, to which a common inlet nozzle is connected in terms of flow, via which a feed suspension, i.e. the starting suspension from which the heavy fraction and possibly also the light fraction are separated, can be used is to be fed to the hydrocyclone arrangement. The inlets of the individual hydrocyclones then lead away from the common inlet housing, so that the feed suspension flow is distributed as evenly as possible to all hydrocyclones.

Indem dem ersten Oberlaufrohr und dem zweiten Oberlaufrohr jeweils eine Umlenkeinrichtung zugeordnet ist, welche ausgebildet ist, die in axialer Richtung austretende abgereicherte Suspensions-Fraktion in eine Richtung mit einer radialen Richtungskomponente umzulenken, so dass die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit diesen radialen Richtungskomponenten in den gemeinsamen Austritt eingeleitet werden, kann eine Hydrozyklone-Anordnung geschaffen werden, die eine verbesserte Trennwirkung aufweist. Das jeweilige Oberlaufrohr jeden Hydrozyklons ist dabei strömungstechnisch an ein jeweiliges Tauchrohr des Hydrozyklons angeschlossen. Das jeweilige Oberlaufrohr kann einteilig mit dem jeweiligen Tauchrohr ausgebildet sein bzw. das Tauchrohr mitbilden, oder als ein separates Leitungsteil ausgebildet sein. Eine Baugruppe, umfassend zumindest die ersten und zweiten Oberlaufrohre, sowie den gemeinsamen Austritt oder die gemeinsame Austrittskammer, kann aus einem oder mehreren Formteilen, insbesondere zwei Formteilen hergestellt sein.By the first overflow pipe and the second overflow pipe is assigned a deflection device, which is designed to deflect the depleted suspension fraction emerging in the axial direction in a direction with a radial directional component, so that the abrei If the suspended suspension fractions are each introduced into the common outlet with these radial directional components, a hydrocyclone arrangement can be created which has an improved separating effect. The respective overflow pipe of each hydrocyclone is fluidically connected to a respective immersion pipe of the hydrocyclone. The respective overflow pipe can be designed in one piece with the respective immersion pipe or can also form the immersion pipe, or be designed as a separate line part. An assembly comprising at least the first and second overflow pipes and the common outlet or the common outlet chamber can be made from one or more molded parts, in particular two molded parts.

Werden die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit diesen radialen Richtungskomponenten in den gemeinsamen Austritt eingeleitet, können die ersten und zweiten Oberlaufrohre seitlich, d.h. an einer äußeren Mantelwand des gemeinsamen Austritts in den gemeinsamen Austritt eingeleitet werden. Dabei kann der gemeinsame Austritt, insbesondere die gemeinsame Austrittskammer in ihrem Umfang deutlich kleiner ausgestaltet werden, als dies im Stand der Technik möglich ist, wenn gerade Oberlaufrohre direkt in einer senkrechten bzw. axialen Richtung an eine Unterseite des gemeinsamen Austritts, insbesondere der gemeinsamen Austrittskammer angeschlossen sind, wie dies beispielsweise in der eingangs genannten WO2018/091173 A1 der Fall ist. Durch eine deutlich kleinere Gestaltung des gemeinsamen Austritts, insbesondere der gemeinsamen Austrittskammer, kann eine Strömungsquerschnittsänderung am Übergang von jedem Oberlaufrohr zu dem gemeinsamen Austritt bzw. zu der gemeinsamen Austrittskammer weniger sprunghaft ausgebildet werden oder sogar ganz vermieden werden, wodurch insgesamt eine plötzliche Druckänderung im Strömungsverlauf der abzuführenden abgereicherten Suspensions-Fraktion reduziert oder sogar ganz verhindert werden kann.If the depleted suspension fractions are each introduced into the common outlet with these radial directional components, the first and second overflow pipes can be introduced into the common outlet laterally, ie on an outer casing wall of the common outlet. The circumference of the common outlet, in particular the common outlet chamber, can be made significantly smaller than is possible in the prior art if straight overflow pipes are connected directly in a vertical or axial direction to an underside of the common outlet, in particular the common outlet chamber are, as for example in the aforementioned WO2018/091173 A1 the case is. A significantly smaller design of the common outlet, in particular the common outlet chamber, means that a flow cross-section change at the transition from each overflow pipe to the common outlet or to the common outlet chamber can be made less abrupt or even completely avoided, resulting in a sudden pressure change in the flow of the depleted suspension fraction to be discharged can be reduced or even prevented altogether.

Eine starke Aufweitung des Strömungsquerschnitts würde nämlich mit einer starken Reduktion der mittleren Strömungsgeschwindigkeit einhergehen. Damit verbundene Druckverluste würden sich wiederum negativ auf die Abscheidewirkung hinsichtlich der in den Trennkammern abzutrennenden Schwerfraktionen auswirken. Sind die Tauchrohre der Oberlaufrohre kurz, würde ein Aufreißen der Strömungswirbel direkt am Eintritt der Oberlaufrohre in den Austritt bzw. die Austrittskammer außerdem eine Verlangsamung des Strömungswirbels in den Tauchrohren bewirken, was auch zu einer Reduktion der Abscheidewirkung führen würde. Verbleibende Wirbelströmungen würden sich aus den Tauchrohren in den Austritt bzw. die Austrittskammer fortsetzen und erst dort würde die Wirbelenergie vollständig abgebaut werden. Auch dadurch entstehen Druckverluste, die sich negativ auf die Abscheidewirkung hinsichtlich der in den Trennkammern abzutrennenden Schwerfraktionen auswirken würden.A strong widening of the flow cross section would in fact be accompanied by a strong reduction in the mean flow velocity. Pressure losses associated with this would in turn have a negative effect on the separating effect with regard to the heavy fractions to be separated in the separating chambers. If the dip tubes of the overflow pipes are short, a rupture of the flow vortices directly at the entrance of the overflow pipes into the outlet or the outlet chamber would also slow down the flow vortices in the dip pipes, which would also lead to a reduction in the separation effect. Remaining turbulent flows would continue from the dip tubes into the outlet or the outlet chamber and only there would the turbulent energy be completely dissipated. This also results in pressure losses, which would have a negative effect on the separating effect with regard to the heavy fractions to be separated in the separating chambers.

Diese Nachteile können verringert oder sogar ganz behoben werden, wenn dem ersten Oberlaufrohr und dem zweiten Oberlaufrohr jeweils eine Umlenkeinrichtung zugeordnet wird, welche ausgebildet ist, die in axialer Richtung austretende abgereicherte Suspensions-Fraktion in eine Richtung mit einer radialen Richtungskomponente umzulenken, so dass die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit diesen radialen Richtungskomponenten in den gemeinsamen Austritt eingeleitet werden. Dadurch können abrupte Sprünge im Strömungsquerschnitt zumindest reduziert oder sogar ganz vermieden werden. Ein Umlenken der einzelnen abgereicherten Suspensions-Fraktionen aller Hydrozyklone über die ersten und zweiten Oberlaufrohre kann erfolgen, solange die einzelnen abgereicherten Suspensions-Fraktionen noch separat geführt sind und bevor sie in den zentral angeordneten Austritt bzw. in die zentral angeordnete Austrittskammer der Hydrozyklone-Anordnung zusammengeführt werden.These disadvantages can be reduced or even completely eliminated if the first overflow pipe and the second overflow pipe are each assigned a deflection device which is designed to deflect the depleted suspension fraction exiting in the axial direction in a direction with a radial directional component, so that the depleted Suspension fractions are each introduced with these radial directional components in the common outlet. As a result, abrupt jumps in the flow cross section can at least be reduced or even completely avoided. The individual depleted suspension fractions of all hydrocyclones can be diverted via the first and second overflow pipes as long as the individual depleted suspension fractions are still guided separately and before they are brought together in the centrally arranged outlet or in the centrally arranged outlet chamber of the hydrocyclone arrangement will.

Durch eine Zusammenführung der einzelnen abgereicherten Suspensions-Fraktionen aller Hydrozyklone in einen schmalen Austritt bzw. in eine schmale Austrittskammer wird eine besonders platzsparende Anordnung an der Hydrozyklonen-Anordnung geschaffen, und zwar nicht nur für einen Austrag der abgereicherten Suspensions-Fraktionen aus der Hydrozyklonen-Anordnung, sondern auch für die Einlaufanordnung des Aufgabesuspensionsstroms.By combining the individual depleted suspension fractions of all hydrocyclones in a narrow outlet or in a narrow outlet chamber, a particularly space-saving arrangement on the hydrocyclone arrangement is created, and not just for discharging the depleted suspension fractions from the hydrocyclone arrangement , but also for the inlet arrangement of the feed suspension stream.

Die Umlenkeinrichtungen können ausgebildet sein, die jeweils in einem sich axial erstreckenden Tauchrohrabschnitt des jeweiligen Oberlaufrohrs geführte abgereicherte Suspensions-Fraktion um mindestens 30 Grad, insbesondere um mindestens 45 Grad aus der axialen Richtung umzulenken.The deflection devices can be designed to deflect the depleted suspension fraction guided in an axially extending dip pipe section of the respective overflow pipe by at least 30 degrees, in particular by at least 45 degrees, from the axial direction.

Jedem ersten Oberlaufrohr und jedem zweiten Oberlaufrohr kann eine separate Umlenkeinrichtung zugeordnet sein, so dass eine jeweilige Umlenkung jeder abgereicherten Suspensions-Fraktion einzeln, d.h. getrennt bzw. unabhängig voneinander erfolgen kann.Each first overflow pipe and each second overflow pipe can be assigned a separate deflection device, so that each depleted suspension fraction can be deflected individually, i.e. separately or independently of one another.

Die Umlenkeinrichtungen können ausgebildet sein, die jeweils in einem sich axial erstreckenden Tauchrohrabschnitt des jeweiligen Oberlaufrohrs geführte abgereicherte Suspensions-Fraktion um mindestens 65 Grad, insbesondere um 90 Grad aus der axialen Richtung umzulenken, d.h. die Suspensions-Fraktion wird vorzugsweise zwischen 65 Grad und 90 Grad umgelenkt, insbesondere um genau 90 Grad umgelenkt. Allerdings sind geringfügige Abweichungen von diesen 90 Grad auch möglich, soweit die erfindungsgemäße Wirkung trotz dieser Abweichung dennoch eintritt. So können die einzelnen abgereicherten Suspensions-Fraktionen aus ihren axialen Richtungen in radiale Richtungen umgelenkt werden.The deflection devices can be designed to deflect the depleted suspension fraction guided in an axially extending dip pipe section of the respective overflow pipe by at least 65 degrees, in particular by 90 degrees from the axial direction, ie the suspension fraction is preferably between 65 degrees and 90 degrees deflected, in particular deflected by exactly 90 degrees. However, there are minor deviations Variations of these 90 degrees are also possible, insofar as the effect according to the invention nevertheless occurs despite this deviation. In this way, the individual depleted suspension fractions can be deflected from their axial directions into radial directions.

Die Umlenkeinrichtungen können von jeweils einem Rohrbogen gebildet werden, die den jeweiligen sich axial erstreckenden Tauchrohrabschnitt des jeweiligen Hydrozyklons mit dem gemeinsamen Austritt verbinden.The deflection devices can each be formed by a pipe bend that connects the respective axially extending immersion pipe section of the respective hydrocyclone to the common outlet.

Durch die Verwendung von Rohrbögen können die Oberlaufrohre aller Hydrozyklone auf einfache Weise an den Austritt bzw. die Austrittskammer angeschlossen werden. Dabei kann die Grö-ße, insbesondere der Außendurchmesser des Austritts bzw. der Austrittskammer frei gewählt werden, da er nicht abhängig ist von der Lage, der Größe und Anordnung der einzelnen Hydrozyklone.By using pipe bends, the overflow pipes of all hydrocyclones can be easily connected to the outlet or the outlet chamber. The size, in particular the outer diameter of the outlet or the outlet chamber, can be freely selected, since it is not dependent on the position, size and arrangement of the individual hydrocyclones.

Die Strömungsquerschnitte im Austritt bzw. in der Austrittskammer können so gewählt werden, dass keine plötzlichen Strömungsquerschnittsänderungen und damit keine plötzlichen Strömungsgeschwindigkeitsänderungen auftreten. Insbesondere kann der Austritt bzw. die Austrittskammer einen gleichbleibenden Strömungsquerschnitt aufweisen. Ein Strömungsquerschnitt, insbesondere der engste Strömungsquerschnitt des Austritts bzw. der Austrittskammer kann der Summe alles Einzelströmungsquerschnitte der einzelnen Oberlaufrohre der mehreren Hydrozyklone bzw. der Tauchrohre der mehreren Hydrozyklone entsprechen. Die Strömungswirbel in den einzelnen Tauchrohren der Hydrozyklone können sich auch in den jeweils zugeordneten einzelnen Rohrbögen fortsetzen, so dass weniger negative Rückwirkungen in die Trennkammern auftreten. Die einzelnen Rohrbögen können denselben Strömungsquerschnitt aufweisen wie die einzelnen Tauchrohre der Hydrozyklone.The flow cross-sections in the outlet or in the outlet chamber can be selected in such a way that no sudden changes in flow cross-section and thus no sudden changes in flow speed occur. In particular, the outlet or the outlet chamber can have a constant flow cross section. A flow cross section, in particular the narrowest flow cross section of the outlet or the outlet chamber, can correspond to the sum of all individual flow cross sections of the individual overflow pipes of the several hydrocyclones or the dip pipes of the several hydrocyclones. The flow vortices in the individual dip tubes of the hydrocyclones can also continue in the respectively assigned individual tube bends, so that fewer negative repercussions occur in the separating chambers. The individual tube bends can have the same flow cross section as the individual dip tubes of the hydrocyclones.

Ein mittlerer Krümmungsradius an dem jeweiligen Rohrbogen kann dem einfachen bis dreifachen mittleren Radius des Tauchrohrabschnitts des jeweiligen Hydrozyklons entsprechen.An average radius of curvature on the respective pipe bend can correspond to one to three times the average radius of the immersion pipe section of the respective hydrocyclone.

So kann der außenseitige Krümmungsradius des jeweiligen Rohrbogens im Wesentlichen dem Radius des Tauchrohrabschnitts des jeweiligen Hydrozyklons entsprechen. Alternativ kann der mittlere Krümmungsradius des jeweiligen Rohrbogens im Wesentlichen dem Radius des Tauchrohrabschnitts des jeweiligen Hydrozyklons entsprechen. In diesem Fall ist der außenseitige Krümmungsradius des jeweiligen Rohrbogens größer als der Radius des Tauchrohrabschnitts des jeweiligen Hydrozyklons. In einer weiteren Variante kann der innenseitige Krümmungsradius des jeweiligen Rohrbogens im Wesentlichen dem Radius des Tauchrohrabschnitts des jeweiligen Hydrozyklons entsprechen. Thus, the outside radius of curvature of the respective pipe bend can essentially correspond to the radius of the immersion pipe section of the respective hydrocyclone. Alternatively, the mean radius of curvature of the respective pipe bend can essentially correspond to the radius of the immersion pipe section of the respective hydrocyclone. In this case, the outside radius of curvature of the respective pipe bend is larger than the radius of the dip pipe section of the respective hydrocyclone. In a further variant, the inside radius of curvature of the respective pipe bend can essentially correspond to the radius of the immersion pipe section of the respective hydrocyclone.

In diesem Fall ist sowohl der außenseitige Krümmungsradius als auch der mittlere Krümmungsradius des jeweiligen Rohrbogens größer als der Radius des Tauchrohrabschnitts des jeweiligen Hydrozyklons.In this case, both the outside radius of curvature and the mean radius of curvature of the respective pipe bend are greater than the radius of the dip pipe section of the respective hydrocyclone.

Dem jeweiligen Rohrbogen kann sich in Strömungsrichtung jeweils ein gerades Rohrstück anschließen, welches den jeweiligen Rohrbogen strömungstechnisch mit dem gemeinsamen Austritt verbindet.The respective pipe bend can be followed in the direction of flow by a straight piece of pipe which fluidically connects the respective pipe bend to the common outlet.

Die jeweiligen geraden Rohrstücke können in einer speziellen Ausgestaltung der Hydrozyklone-Anordnung in einem Winkel kleiner 90 Grad, insbesondere in einem Winkel zwischen 45 Grad und 20 Grad, beispielsweise 25 Grad zur horizontalen Querschnittsebene der Hydrozyklone-Anordnung bzw. der Hydrozyklone ausgerichtet angeordnet sein. Unabhängig der tatsächlichen räumlichen Orientierung der Hydrozyklone im Raum, bedeutet die Lage der horizontalen Querschnittsebene eine Lage der Ebene senkrecht zur axialen Erstreckung der Hydrozyklone. Die axiale Erstreckung der Hydrozyklone ergibt sich aus der Drehachse der Abscheidewirbelströmung des jeweiligen Hydrozyklons.In a special embodiment of the hydrocyclone arrangement, the respective straight pipe sections can be arranged at an angle of less than 90 degrees, in particular at an angle between 45 degrees and 20 degrees, for example 25 degrees, to the horizontal cross-sectional plane of the hydrocyclone arrangement or the hydrocyclones. Regardless of the actual spatial orientation of the hydrocyclones in space, the position of the horizontal cross-sectional plane means a position of the plane perpendicular to the axial extent of the hydrocyclones. The axial extent of the hydrocyclones results from the axis of rotation of the separating vortex flow of the respective hydrocyclone.

Die Hydrozyklone-Anordnung kann für den wenigstens einen ersten Hydrozyklon und den wenigstens einen zweiten Hydrozyklon ein gemeinsames Eintrittsgehäuse aufweisen, an das der wenigstens eine erste Einlauf und der wenigstens eine zweite Einlauf angeschlossen sind, wobei die Umlenkeinrichtungen innerhalb der Außenkontur des gemeinsamen Eintrittsgehäuses angeordnet sind.The hydrocyclone arrangement can have a common inlet housing for the at least one first hydrocyclone and the at least one second hydrocyclone, to which the at least one first inlet and the at least one second inlet are connected, with the deflection devices being arranged within the outer contour of the common inlet housing.

Aufgrund der Umlenkeinrichtungen kann der gemeinsame Austritt bzw. die gemeinsame Austrittskammer deutlich kleiner ausgebildet werde, was zur Folge hat, das mehr Platz zur Verfügung steht, um innerhalb des gemeinsamen Eintrittsgehäuses die gemeinsame Aufgabesuspension zuzuführen und auf die einzelnen Hydrozyklone zu verteilen.Because of the deflection devices, the common outlet or the common outlet chamber can be made significantly smaller, with the result that more space is available to feed the common feed suspension inside the common inlet housing and to distribute it to the individual hydrocyclones.

Die Hydrozyklone-Anordnung kann wenigsten drei Hydrozyklone umfassen, deren parallel zueinander angeordneten Zyklonachsen auf einem gemeinsamen Umfangskreis der Hydrozyklone-Anordnung liegen und der gemeinsame Austritt im Zentrum des Umfangskreises zwischen den wenigsten drei Hydrozyklonen angeordnet ist.The hydrocyclone arrangement can comprise at least three hydrocyclones, the cyclone axes of which are arranged parallel to one another and lie on a common circumferential circle of the hydrocyclone arrangement and the common outlet is arranged in the center of the circumferential circle between the at least three hydrocyclones.

Der gemeinsame Austritt kann einen Austrittsrohrstutzen umfassen, der ausgebildet ist zum Ausleiten der in dem gemeinsamen Austritt zusammengeführten abgereicherten Suspensions-Fraktionen aus dem gemeinsamen Austritt nach außerhalb der Hydrozyklone-Anordnung, wobei der Innendurchmesser des Austrittsrohrstutzens kleiner ist als der Durchmesser des gemeinsamen Umfangskreises der wenigsten drei Hydrozyklone.The common outlet can comprise an outlet pipe socket which is designed to discharge the depleted suspension fraction brought together in the common outlet NEN from the common outlet to the outside of the hydrocyclone arrangement, wherein the inner diameter of the outlet pipe socket is smaller than the diameter of the common circumferential circle of the at least three hydrocyclones.

Aufgrund der Verwendung von Umlenkeinrichtungen muss sich der Austritt nicht mehr vollständig über alle Oberlaufrohre der Hydrozyklone erstrecken, sondern kann im Umfang deutlich kleiner ausgebildet sein. Die Umlenkeinrichtungen können insoweit die gegebenenfalls vorhandenen Abstände der Oberlaufrohre von dem Austritt überbrücken.Due to the use of deflection devices, the outlet no longer has to extend completely over all the overflow pipes of the hydrocyclones, but can be designed to be significantly smaller in scope. To this extent, the deflection devices can bridge any distances between the overflow pipes and the outlet.

Die kleinste Strömungsquerschnittsfläche des Austrittsrohrstutzens kann kleiner oder allenfalls gleich der Summe der Strömungsquerschnittsflächen der Oberlaufrohre aller Hydrozyklone der Hydrozyklone-Anordnung sein. Dies hat zur Folge, dass im Strömungsweg keine Erweiterung des Strömungsquerschnitts erfolgt und somit kein Druckverlust auftritt.The smallest flow cross-sectional area of the outlet pipe socket can be smaller or at most equal to the sum of the flow cross-sectional areas of the overflow pipes of all hydrocyclones of the hydrocyclone arrangement. The result of this is that the flow cross section does not widen in the flow path and therefore no pressure loss occurs.

Die Umlenkeinrichtungen können ausgebildet sein, die in den jeweiligen Oberlaufrohren geführten abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils in eine Richtung mit einer tangential verlaufenden Richtungskomponente umzulenken, so dass die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit einer tangentialen Richtungskomponente in den gemeinsamen Austritt eingeleitet werden.The deflection devices can be designed to deflect the depleted suspension fractions guided in the respective overflow pipes in one direction with a tangential directional component, so that the depleted suspension fractions are introduced into the common outlet with a tangential directional component.

Die Energie aus den Strömungswirbeln in den Oberlaufrohren, insbesondere auch in den Tauchrohren und gegebenenfalls in den Rohrbögen, können durch eine tangentiale Zuführung in den gemeinsamen Austritt bzw. in die gemeinsame Austrittskammer in eine gemeinsame Wirbelströmung umgesetzt werden, was Durchverluste vermeiden und die Trennwirkung der Hydrozyklone weiter verbessern kann.The energy from the flow vortices in the overflow pipes, especially in the immersion pipes and possibly in the pipe bends, can be converted into a common vortex flow by tangential feed into the common outlet or in the common outlet chamber, which avoids through-losses and improves the separating effect of the hydrocyclones can further improve.

Die Umlenkeinrichtungen können ausgebildet sein, die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit einer tangentialen Richtungskomponente in den gemeinsamen Austritt einzuleiten, bei denen der resultierende Strömungsdrehimpuls der Gesamtströmung innerhalb des gemeinsamen Austritts die gleiche Richtung aufweist, wie die individuellen Strömungsdrehimpulse in den einzelnen Hydrozyklonen.The deflection devices can be designed to introduce the depleted suspension fractions into the common outlet with a tangential directional component, in which case the resulting rotary flow momentum of the total flow within the common outlet has the same direction as the individual rotary flow momentums in the individual hydrocyclones.

Durch eine tangentiale Zuführung der einzelnen abgereicherten Suspensions-Fraktionen in den gemeinsamen Austritt kann beispielsweise in der Austrittskammer eine rotierende Strömung erzeugt werden. Eine solche rotierende Strömung in der Austrittskammer kann optional dann einen zusätzlichen Zentrifugalabscheideraum bilden, aus dem beispielsweise ein Unterkorn als eine Leichtfraktion aus der zusammengeführten abgereicherten Suspensions-Fraktion abgetrennt werden kann. Eine solche Einrichtung wird auch als ein Leichtteilcleaner bezeichnet.By feeding the individual depleted suspension fractions tangentially into the common outlet, a rotating flow can be generated in the outlet chamber, for example. Such a rotating flow in the outlet chamber can then optionally form an additional centrifugal separation chamber, from which, for example, an undersize can be separated as a light fraction from the combined, depleted suspension fraction. Such a device is also referred to as a lightweight parts cleaner.

Die Umlenkeinrichtungen können Leitbleche umfassen, welche in dem gemeinsamen Austritt angeordnet sind und welche die in den jeweiligen Oberlaufrohren geführten abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils innerhalb des gemeinsamen Austritts in eine Richtung mit einer tangential verlaufenden Richtungskomponente umlenken, so dass die in den gemeinsamen Austritt eintretenden abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils in eine tangentiale Richtungskomponente umgeleitet werden.The deflection devices can include baffles, which are arranged in the common outlet and which deflect the depleted suspension fractions guided in the respective overflow pipes within the common outlet in a direction with a tangential directional component, so that the depleted suspension entering the common outlet -Fractions are each redirected into a tangential directional component.

Mittels der Leitbleche kann alternativ oder ergänzend zu einer tangentialen Zuführung der einzelnen in den gemeinsamen Austritt eintretenden abgereicherten Suspensions-Fraktionen eine andersartig erzeugte oder gegebenenfalls eine unterstützende, insbesondere verstärkte Wirbelströmung bzw. Rotationströmung im Austritt, insbesondere in einer Austrittskammer erzeugt werden.As an alternative or in addition to a tangential feed of the individual depleted suspension fractions entering the common outlet, the baffles can be used to generate a differently generated or possibly a supporting, in particular intensified, turbulent flow or rotational flow in the outlet, in particular in an outlet chamber.

Der Austritt kann optional als ein weiterer Zentrifugalabscheideraum ausgebildet sein, in dessen Zentrum ein koaxial angeordnetes Abzugsrohr eintaucht, welches zum Austragen einer aus der zusammengeführten, abgereicherten Suspensions-Fraktion abgetrennten Leichtfraktion ausgebildet ist. So kann in einer kompakten Bauweise eine zusätzliche Leichtteilabscheidung realisiert werden. Durch die spezielle Ausbildung der Austrittskammer kann ein zusätzlicher, gesonderter Zentrifugalabscheider entfallen.The outlet can optionally be designed as a further centrifugal separation space, in the center of which a coaxially arranged discharge pipe dips, which is designed to discharge a light fraction separated from the combined, depleted suspension fraction. In this way, an additional light part separation can be realized in a compact design. Due to the special design of the outlet chamber, an additional, separate centrifugal separator can be omitted.

Das Abzugsrohr kann von dem Zentrifugalabscheideraum auf einer den Trennkammern der Hydrozyklone zugewandten Abscheideraumseite nach unten weggeführt sein. Dies ermöglicht eine platzsparende Leitungsführung für das Abziehen der abgetrennten Leichtfraktion aus der Hydrozyklon-Anordnung.The discharge pipe can be led away downwards from the centrifugal separating chamber on a separating chamber side facing the separating chambers of the hydrocyclones. This enables a space-saving line routing for drawing off the separated light fraction from the hydrocyclone arrangement.

Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieser exemplarischen Ausführungsbeispiele können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in weiteren Kombinationen betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.Concrete exemplary embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the attached figures. Specific features of these exemplary embodiments can represent general features of the invention, regardless of the specific context in which they are mentioned, if appropriate also considered individually or in further combinations.

Es zeigen:

1 eine Schnittdarstellung einer konkreten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hydrozyklone-Anordnung,
2 eine teilgeschnittene perspektivische Darstellung der Hydrozyklone-Anordnung gemäß 1 in einer Ansicht von schräg oben,
3 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine erste Variante einer Hydrozyklone-Anordnung mit einem gemeinsamen Auslass und vier Hydrozyklonen, die mittels vier radial ausgerichteter Umlenkeinrichtungen angeschlossen sind,
4 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine zweite Variante einer Hydrozyklone-Anordnung mit einem gemeinsamen Auslass und vier Hydrozyklonen, die mittels vier tangential ausgerichteter Umlenkeinrichtungen angeschlossen sind,
5 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine dritte Variante einer Hydrozyklone-Anordnung mit einem gemeinsamen Auslass und drei Hydrozyklonen, die mittels drei radial ausgerichteter Umlenkeinrichtungen angeschlossen sind, und
6 eine schematische Darstellung im Längsschnitt einer abgewandelten Ausführungsform einer Hydrozyklone-Anordnung mit einem nach unten abführenden Abzugsrohr für eine Leichtfraktion.

Show it:

1 a sectional view of a specific embodiment of a hydrocyclone arrangement according to the invention,
2 a partially sectioned perspective view of the hydrocyclone arrangement according to 1 in a view from above,
3 a schematic representation of a cross section through a first variant of a hydrocyclone arrangement with a common outlet and four hydrocyclones, which are connected by means of four radially aligned deflection devices,
4 a schematic representation of a cross section through a second variant of a hydrocyclone arrangement with a common outlet and four hydrocyclones, which are connected by means of four tangentially aligned deflection devices,
5 a schematic representation of a cross section through a third variant of a hydrocyclone arrangement with a common outlet and three hydrocyclones, which are connected by means of three radially aligned deflection devices, and
6 a schematic representation in longitudinal section of a modified embodiment of a hydrocyclone arrangement with a discharge pipe leading down for a light fraction.

In der 1 ist eine Hydrozyklone-Anordnung 1 zum Zentrifugalabscheiden von Feststoffen aus einer Suspension dargestellt. Die Hydrozyklone-Anordnung 1 weist wenigstens einen ersten Hydrozyklon 2.1 auf, mit einer ersten Trennkammer 3.1, einem in die erste Trennkammer 3.1 tangential einmündenden ersten Einlauf 4.1 zum Zuführen der Suspension in die erste Trennkammer 3.1, einem ersten Unterlauf 5.1 zum Austragen einer abgetrennten Schwerfraktion und einem ersten Oberlaufrohr 6.1 zum Austragen einer abgereicherten Suspensions-Fraktion.In the 1 a hydrocyclone arrangement 1 for the centrifugal separation of solids from a suspension is shown. The hydrocyclone arrangement 1 has at least one first hydrocyclone 2.1, with a first separation chamber 3.1, a first inlet 4.1 opening tangentially into the first separation chamber 3.1 for feeding the suspension into the first separation chamber 3.1, a first underflow 5.1 for discharging a separated heavy fraction and a first overflow pipe 6.1 for discharging a depleted suspension fraction.

Die Hydrozyklone-Anordnung 1 weist außerdem wenigstens einen zweiten Hydrozyklon 2.2 auf, mit einer zweiten Trennkammer 3.2, einem in die zweite Trennkammer 3.2 tangential einmündenden zweiten Einlauf 4.2 zum Zuführen der Suspension in die zweite Trennkammer 3.2, einem zweiten Unterlauf 5.2 zum Austragen einer abgetrennten Schwerfraktion und einem zweiten Oberlaufrohr 6.2 zum Austragen einer abgereicherten Suspensions-Fraktion.The hydrocyclone arrangement 1 also has at least one second hydrocyclone 2.2, with a second separation chamber 3.2, a second inlet 4.2 opening tangentially into the second separation chamber 3.2 for feeding the suspension into the second separation chamber 3.2, a second underflow 5.2 for discharging a separated heavy fraction and a second overflow pipe 6.2 for discharging a depleted suspension fraction.

Die Hydrozyklone-Anordnung 1 umfasst einen gemeinsamen Austritt 7 für die abgereicherten Suspensions-Fraktionen sowohl des wenigstens einen ersten Hydrozyklons 2.1 als auch des wenigstens einen zweiten Hydrozyklons 2.2.The hydrocyclone arrangement 1 includes a common outlet 7 for the depleted suspension fractions of both the at least one first hydrocyclone 2.1 and the at least one second hydrocyclone 2.2.

Erfindungsgemäß ist dem ersten Oberlaufrohr 6.1 und dem zweiten Oberlaufrohr 6.2 jeweils eine Umlenkeinrichtung 8.1, 8.2 zugeordnet, welche ausgebildet ist, die in axialer Richtung austretende abgereicherte Suspensions-Fraktion in eine Richtung mit einer radialen Richtungskomponente umzulenken, so dass die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit diesen radialen Richtungskomponenten in den gemeinsamen Austritt 7 eingeleitet werden.According to the invention, the first overflow pipe 6.1 and the second overflow pipe 6.2 are each assigned a deflection device 8.1, 8.2, which is designed to deflect the depleted suspension fraction exiting in the axial direction in a direction with a radial directional component, so that the depleted suspension fractions each these radial directional components are introduced into the common outlet 7 .

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die Umlenkeinrichtungen 8.1, 8.2 ausgebildet, die jeweils in einem sich axial erstreckenden Tauchrohrabschnitt 9.1, 9.2 des jeweiligen Oberlaufrohrs 6.1, 6.2 geführte abgereicherte Suspensions-Fraktion um 90 Grad aus der axialen Richtung umzulenken. Wie in 1 dargestellt werden die abgereicherten Suspensions-Fraktionen demgemäß aus ihren vertikalen Strömungsrichtungen in radiale, d.h. horizontale Strömungsrichtungen umgelenkt.In the case of the present exemplary embodiment, the deflection devices 8.1, 8.2 are designed to deflect the depleted suspension fraction guided in an axially extending dip pipe section 9.1, 9.2 of the respective overflow pipe 6.1, 6.2 by 90 degrees from the axial direction. As in 1 shown, the depleted suspension fractions are accordingly deflected from their vertical flow directions into radial, ie horizontal flow directions.

Die Umlenkeinrichtungen 8.1, 8.2 werden im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels von jeweils einem Rohrbogen gebildet, die den jeweiligen sich axial erstreckenden Tauchrohrabschnitt 9.1, 9.2 des jeweiligen Hydrozyklons 2.1, 2.2 mit dem gemeinsamen Austritt 7 verbinden.In the case of the present exemplary embodiment, the deflection devices 8.1, 8.2 are each formed by a pipe bend that connects the respective axially extending immersion pipe section 9.1, 9.2 of the respective hydrocyclone 2.1, 2.2 to the common outlet 7.

Wie insbesondere in 1 und 2 dargestellt ist, weist die Hydrozyklone-Anordnung 1 für den wenigstens einen ersten Hydrozyklon 2.1 und den wenigstens einen zweiten Hydrozyklon 2.2 ein gemeinsames Eintrittsgehäuse 10 auf, an das der wenigstens eine erste Einlauf 4.1 und der wenigstens eine zweite Einlauf 4.2 angeschlossen sind. Die Umlenkeinrichtungen 8.1, 8.2 sind innerhalb der Außenkontur des gemeinsamen Eintrittsgehäuses 10 angeordnet.As in particular in 1 and 2 is shown, the hydrocyclone arrangement 1 has a common inlet housing 10 for the at least one first hydrocyclone 2.1 and the at least one second hydrocyclone 2.2, to which the at least one first inlet 4.1 and the at least one second inlet 4.2 are connected. The deflection devices 8.1, 8.2 are arranged within the outer contour of the common inlet housing 10.

An das gemeinsame Eintrittsgehäuse 10 ist ein gemeinsamer Eintrittsstutzen 10a strömungstechnisch angeschlossen, wie dies insbesondere in 2 dargestellt ist, über den eine Aufgabesuspension, d.h. diejenige Ausgangssuspension, von der die Schwerfraktion und gegebenenfalls auch die Leichtfraktion abgetrennt werden soll, der Hydrozyklone-Anordnung 1 zugeführt wird. Von dem gemeinsamen Eintrittsgehäuse 10 führen dann die Einläufe 4.1, 4.2 der einzelnen Hydrozyklone 2.1, 2.2 weg, so dass der Aufgabesuspensionsstrom möglichst gleichmäßig auf alle Hydrozyklone 2.1, 2.2 aufgeteilt wird.A common inlet connector 10a is fluidically connected to the common inlet housing 10, as is shown in particular in 2 is shown, via which a feed suspension, ie that starting suspension from which the heavy fraction and optionally also the light fraction is to be separated, is fed to the hydrocyclone arrangement 1 . The inlets 4.1, 4.2 of the individual hydrocyclones 2.1, 2.2 then lead away from the common inlet housing 10, so that the feed suspension flow is distributed as evenly as possible to all hydrocyclones 2.1, 2.2.

Der gemeinsame Austritt 7 umfasst einen Austrittsrohrstutzen 7a, der ausgebildet ist zum Ausleiten der in dem gemeinsamen Austritt 7 zusammengeführten abgereicherten Suspensions-Fraktionen aus dem gemeinsamen Austritt 7 nach außerhalb der Hydrozyklone-Anordnung 1, wobei der Innendurchmesser D1 des Austrittsrohrstutzens 7a kleiner ist als der Durchmesser D2 des gemeinsamen Umfangskreises U der Hydrozyklone 2.1, 2.2.The common outlet 7 includes an outlet pipe socket 7a, which is designed to discharge the combined in the common outlet 7 depleted suspension fractions from the common outlet 7 to the outside of the hydrocyclone assembly 1, wherein the inner diameter D1 of the outlet pipe socket 7a is smaller than the diameter D2 of the common circumferential circle U of the hydrocyclones 2.1, 2.2.

Die kleinste Strömungsquerschnittsfläche des Austrittsrohrstutzens 7a kann insbesondere kleiner oder allenfalls gleich der Summe der Strömungsquerschnittsflächen der Oberlaufrohre 6.1, 6.2 aller Hydrozyklone 2.1, 2.2 der Hydrozyklone-Anordnung 1 sein.The smallest flow cross-sectional area of the outlet pipe socket 7a can in particular be smaller or at most equal to the sum of the flow cross-sectional areas of the overflow pipes 6.1, 6.2 of all hydrocyclones 2.1, 2.2 of the hydrocyclone arrangement 1.

Wie insbesondere in 4 dargestellt ist, können in einer solchen Ausführungsform die Umlenkeinrichtungen 8.1, 8.2 ausgebildet sein, die in den jeweiligen Oberlaufrohren 6.1, 6.2 geführten abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils in eine Richtung mit einer tangential verlaufenden Richtungskomponente umzulenken, so dass die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit einer tangentialen Richtungskomponente in den gemeinsamen Austritt 7 eingeleitet werden. Dabei können die Umlenkeinrichtungen 8.1, 8.2 ausgebildet sein, die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit einer tangentialen Richtungskomponente in den gemeinsamen Austritt 7 einzuleiten, bei denen der resultierende Strömungsdrehimpuls der Gesamtströmung innerhalb des gemeinsamen Austritts 7 die gleiche Richtung aufweist, wie die individuellen Strömungsdrehimpulse in den einzelnen Hydrozyklonen 2.1, 2.2.As in particular in 4 is shown, in such an embodiment the deflection devices 8.1, 8.2 can be designed to deflect the depleted suspension fractions guided in the respective overflow pipes 6.1, 6.2 in one direction with a tangential directional component, so that the depleted suspension fractions each have a tangential directional component in the common outlet 7 are introduced. The deflection devices 8.1, 8.2 can be designed to introduce the depleted suspension fractions into the common outlet 7, each with a tangential directional component, in which the resulting rotary flow momentum of the total flow within the common outlet 7 has the same direction as the individual rotary flow momentums in the individual hydrocyclones 2.1, 2.2.

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist die Hydrozyklone-Anordnung 1 insgesamt vier Hydrozyklone auf, also jeweils zwei erste Hydrozyklone 2.1 und zwei zweite Hydrozyklone 2.2 auf, deren parallel zueinander angeordneten Zyklonachsen A auf einem gemeinsamen Umfangskreis U der Hydrozyklone-Anordnung 1 liegen, wobei der gemeinsame Austritt 7 im Zentrum Z des Umfangskreises U zwischen den vier Hydrozyklonen 2.1, 2.2 angeordnet ist, wie dies insbesondere in 3 und 4 aufgezeigt ist. Analoges gilt für eine Hydrozyklone-Anordnung 1 mit beispielsweise drei Hydrozyklonen 2.1. 2.2, wie dies durch 5 veranschaulicht ist.In the case of the present exemplary embodiment, the hydrocyclone arrangement 1 has a total of four hydrocyclones, i.e. two first hydrocyclones 2.1 and two second hydrocyclones 2.2 each, whose cyclone axes A, which are arranged parallel to one another, lie on a common circumferential circle U of the hydrocyclone arrangement 1, the common Outlet 7 is arranged in the center Z of the circumferential circle U between the four hydrocyclones 2.1, 2.2, as is particularly the case in 3 and 4 is shown. The same applies to a hydrocyclone arrangement 1 with, for example, three hydrocyclones 2.1. 2.2 like this through 5 is illustrated.

Die 6 zeigt eine weitere Ausführungsform bei welcher der Austritt 7 als ein weiterer Zentrifugalabscheideraum 12 ausgebildet ist, in dessen Zentrum ein koaxial angeordnetes Abzugsrohr 11 eintaucht, welches zum Austragen einer aus der zusammengeführten, abgereicherten Suspensions-Fraktion abgetrennten Leichtfraktion ausgebildet ist. Das Abzugsrohr 11 ist im Falle dieser Ausführungsform auf einer den Trennkammern 3.1, 3.2 der Hydrozyklone 2.1, 2.2 zugewandten Abscheideraumseite nach unten von dem Zentrifugalabscheideraum 12 weggeführt. Alternativ könnte das Abzugsrohr für eine Leichtfraktion auch am oberen Ende des Abscheideraumes angebracht sein.the 6 shows a further embodiment in which the outlet 7 is designed as a further centrifugal separation space 12, in the center of which a coaxially arranged discharge pipe 11 dips, which is designed to discharge a light fraction separated from the combined, depleted suspension fraction. In the case of this embodiment, the discharge pipe 11 is led away downwards from the centrifugal separation chamber 12 on a separation chamber side facing the separation chambers 3.1, 3.2 of the hydrocyclones 2.1, 2.2. Alternatively, the discharge pipe for a light fraction could also be attached to the upper end of the separation space.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

WO 2018091173 A1 [0002, 0015]

Claims

Hydrocyclone arrangement for centrifugally separating solids from a suspension, having: - at least one first hydrocyclone (2.1) with a first separation chamber (3.1), a first inlet (4.1) opening tangentially into the first separation chamber (3.1) for feeding the suspension into the first separating chamber (3.1), a first underflow (5.1) for discharging a separated heavy fraction and a first overflow pipe (6.1) for discharging a depleted suspension fraction, - at least one second hydrocyclone (2.2) with a second separating chamber (3.2), an in the second inlet (4.2) opening tangentially into the second separation chamber (3.2) for feeding the suspension into the second separation chamber (3.2), a second underflow (5.2) for discharging a separated heavy fraction and a second overflow pipe (6.2) for discharging a depleted suspension fraction , and - a common outlet (7) for the depleted suspension fractions of both the at least one en first hydrocyclone (2.1) and the at least one second hydrocyclone (2.2), characterized in that the first overflow pipe (6.1) and the second overflow pipe (6.2) are each assigned a deflection device (8.1, 8.2) which is designed to to deflect the depleted suspension fraction exiting in the axial direction in a direction with a radial directional component, so that the depleted suspension fractions are each introduced into the common outlet with these radial directional components.

hydrocyclone arrangement claim 1 , characterized in that the deflection devices (8.1, 8.2) are designed to deflect the depleted suspension fraction guided in an axially extending immersion pipe section (9.1, 9.2) of the respective overflow pipe (6.1, 6.2) by at least 30 degrees from the axial direction .

hydrocyclone arrangement claim 1 or 2 , characterized in that the deflection devices (8.1, 8.2) are designed to deflect the depleted suspension fraction guided in an axially extending immersion pipe section (9.1, 9.2) of the respective overflow pipe (6.1, 6.2) by at least 65 degrees from the axial direction .

Hydrocyclone arrangement according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the deflection devices (8.1, 8.2) are each formed by a pipe bend which connects the respective axially extending immersion pipe section (9.1, 9.2) of the respective hydrocyclone (2.1, 2.2) to the common outlet (7).

hydrocyclone arrangement claim 4 , characterized in that an average radius of curvature on the respective pipe bend corresponds to one to three times the average radius of the immersion pipe section (9.1, 9.2) of the respective hydrocyclone (2.1, 2.2).

hydrocyclone arrangement claim 4 or 5 , characterized in that the respective pipe bend in the direction of flow is followed by a straight piece of pipe, which fluidly connects the respective pipe bend to the common outlet (7).

Hydrocyclone arrangement according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the hydrocyclone arrangement (1) for the at least one first hydrocyclone (2.1) and the at least one second hydrocyclone (2.2) has a common inlet housing (10) to which the at least one first inlet (4.1) and the at least one second inlet (4.2) is connected, and the deflection devices (8.1, 8.2) are arranged within the outer contour of the common inlet housing (10).

Hydrocyclone arrangement according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the hydrocyclone arrangement (1) comprises at least three hydrocyclones (2.1, 2.2) whose mutually parallel cyclone axes (A) lie on a common circumferential circle (U) of the hydrocyclone arrangement (1) and the common outlet ( 7) is arranged in the center (Z) of the circumferential circle (U) between at least three hydrocyclones (2.1, 2.2).

hydrocyclone arrangement claim 8 , characterized in that the common outlet (7) comprises an outlet pipe socket (7a) which is designed to discharge the depleted suspension fractions brought together in the common outlet (7) from the common outlet (7) to the outside of the hydrocyclone arrangement ( 1), the inside diameter (D1) of the outlet pipe socket (7a) being smaller than the diameter (D2) of the common circumferential circle (U) of the at least three hydrocyclones (2.1, 2.2).

Hydrocyclone arrangement according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that the deflection devices (8.1, 8.2) are designed to guide the depleted suspension fractions in the respective overflow pipes (6.1, 6.2) in one direction with a tangential course deflect end directional component, so that the depleted suspension fractions are each introduced with a tangential directional component in the common outlet (7).

hydrocyclone arrangement claim 10 , characterized in that the deflection devices (8.1, 8.2) are designed to introduce the depleted suspension fractions into the common outlet (7), each with a tangential directional component, in which the resulting angular momentum of the total flow within the common outlet (7) is the same Has direction, such as the individual flow angular momentum in the individual hydrocyclones (2.1, 2.2).

Hydrocyclone arrangement according to one of Claims 1 until 11 , characterized in that the deflection devices (8.1, 8.2) comprise baffle plates, which are arranged in the common outlet (7) and which guide the depleted suspension fractions conducted in the respective overflow pipes (6.1, 6.2) within the common outlet (7) in a direction with a tangential directional component, so that the depleted suspension fractions entering the common outlet (7) are each diverted into a tangential directional component.

Hydrocyclone arrangement according to one of Claims 1 until 12 , characterized in that the freed from the heavy fraction depleted suspension fraction forms an accept.

Hydrocyclone arrangement according to one of Claims 1 until 12 , characterized in that the heavy fraction separated from the suspension feed stream forms an accept.

Hydrocyclone arrangement according to one of Claims 1 until 14 , characterized in that the outlet (7) is designed as a further centrifugal separation chamber (12), in the center of which a coaxially arranged discharge pipe (11) dips, which is designed to discharge a light fraction separated from the combined, depleted suspension fraction.

hydrocyclone arrangement claim 15 , characterized in that the discharge pipe (11) is led away downwards from the centrifugal separation chamber (12) on a separation chamber side facing the separation chambers (3.1, 3.2) of the hydrocyclones (2.1, 2.2).

hydrocyclone arrangement claim 15 , characterized in that the discharge pipe (11') is led away upwards from the centrifugal separation chamber (12) on a separation chamber side facing away from the separation chambers (3.1, 3.2) of the hydrocyclones (2.1, 2.2).