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Die Erfindung betrifft eine Anlage
mit mehreren Hydrozyklonen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Bekanntlich werden Hydrozyklone verwendet,
um Flüssigkeiten,
in denen sich Stoffe von unterschliedlichem Sinkverhalten befinden,
durch starke Zentrifugalkräfte
zu fraktionieren. So ist es z.B. möglich, die in einer Faserstoffsuspension,
wie sie zur Erzeugung von Papier verwendet wird, enthaltenen Störstoffe
aufzukonzentrieren und durch einen Rejektanschluss aus dem Hydrozyklon
abzuleiten. Die von Störstoffen
befreite Fraktion, nämlich
der Gutstoff, wird durch den Gutstoffanschluss abgeführt und weiter
verwendet. Hydrozyklonanlagen haben außerdem oft auch den Zweck,
zumindest einen großen Teil
der in der Flüssigkeit
enthaltenen Gase, z.B. die Luft, ebenfalls zu entfernen. Dazu wird
der Gutstoff nach Verlassen des Hydrozyklons unter Unterdruck gesetzt,
so dass die Gase austreten und separat abgeführt werden können. Diese
Vorgänge
sind an sich bekannt, ebenso die Tatsache, dass ein guter Effekt nur
gewährleistet
ist, wenn die Hydrozyklone eine bestimmte Größe nicht überschreiten. Bei einer Hydrozyklonanlage,
die für
größere Durchsatzmengen
ausgelegt ist, wird daher eine Mehrzahl – oft sogar eine Vielzahl – von Hydrozyklonen
benötigt.
Diese werden dann parallel von der zu reinigenden Flüssigkeit durchströmt, was
bedeutet, dass der Flüssigkeitsstrom
in eine Vielzahl von kleineren Teilströmen aufgeteilt werden muss.
Hierzu können
z.B. Verteilvorrichtungen, wie sie im Folgenden noch beschrieben werden,
verwendet werden.
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Aus der
DE 41 06 140 A1 ist eine
Anlage bekannt, bei der die Gutstoffe einer Vielzahl von Hydrozyklonen
zusammengeführt
und in eine Entlüftungskammer
geleitet werden. In dieser werden sie durch eine Lochplatte aufgeteilt
und gelangen dann in ein unter Unterdruck gehaltenes Entgasungsvolumen. Die
Anlage ist an sich recht wirksam, erfordert aber einen hohen apparativen
Aufwand.
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In anderen Fällen münden die Rohrleitungen, die
den Gutstoff aus den Hydrozyklonen ausleiten, in ein Entlüftungsrohr,
an das der Unterdruck angelegt wird. Das Entlüftungsrohr ist an einen ebenfalls
unter Unterdruck stehenden Zentralbehälter angeschlossen. Beispiele
hierfür
zeigt die
DE 17 61 496 .
Auch diese Anlagen sind aufwändig
und benötigen
viel Platz wegen der oft üblichen
großen
Anzahl von Hydrozyklonen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zu Grunde, Anlagen der genannten Art so zu gestalten, dass eine
große
Anzahl von Hydrozyklonen verwendet werden kann. Dabei soll sie auch
leicht auf Volumenstromunterschiede einstellbar sein. Die Anlage soll
außerdem
platzsparend aufgebaut sein, insbesondere soll es möglich sein,
die Anlage günstig
an der Längsseite
der Papiermaschine anordnen zu können.
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Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen
des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen
gelöst.
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Die Erfindung und ihre Vorteile werden
beschrieben und erläutert
an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 einen
Teil einer erfindungsgemäßen Hydrozyklonanlage,
teils geschnitten, in Ansicht von oben;
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2 Seitenansicht
auf den Teil einer Gruppe der Hydrozyklonanlage;
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3 Ansicht
von vorne auf den Teil einer erfindungsgemäßen Hydrozyklonanlage;
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4 Ansicht
von oben auf eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße Anlage
mit insgesamt 180 Hydrozyklonen, die einer einzigen Stufe angehören;
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5 Ansicht
von oben auf eine zweistufige Anlage.
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Die in der 1 teilweise gezeigte erfindungsgemäße Anlage
erhält
die zu reinigende Suspension S durch eine Rohrleitung 10,
an die hier zwei Versorgungsleitungen 4, 4' für die Hydrozyklone 1 angeschlossen
sind. In der Regel sind die Hydrozyklone 1, die bei einer
solchen Anlage verwendet werden, untereinander gleich. Sie sind
so aufgebaut, dass die Leichtteil-Fraktion als Gutstoff über den
zentralen Gutstoffanschluss 3 abgeführt wird.
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Ein wichtiger Aspekt der Erfindung
liegt darin, dass die Hydrozyklone 1 zu Gruppen zusammengefasst
sind. Das ist so zu verstehen, dass z.B. eine Gruppe 6 alle
Hydrozyklone 1 umfasst, die über eine gemeinsame Versorgungsleitung 4 gespeist
werden. Die andere hier gezeigte Gruppe 6' wird analog dazu über eine
gemeinsame Versorgungsleitung 4' versorgt. Man erkennt an dieser
Darstellung die erfindungsgemäße Lösung, die
darin liegt, dass ein Teil der z.B. zur Gruppe 6 gehörenden Hydrozyklone
mit ihren Gutstoffanschlüssen 3 an
eine Sammelleitung 5 (hier oben dargestellt) angeschlossen
ist, während die
Gutstoffe des anderen Teils dieser Gruppe 6 in eine andere
Sammelleitung 5' (hier
unten gezeichnet) münden.
Diese Aufteilung der Gutstoffe in unterschiedliche Sammelleitungen 5, 5' wird auch bei
der Gruppe 6' vorgenommen.
Beide Sammelleitungen 5, bzw. 5' münden ihrerseits nebeneinander
hier in einen länglichen
Sammeltank 8. Dieser und die Sammelleitungen werden in
an sich bekannter Weise durch eine Vakuumeinrichtung 11 so
weit unter Unterdruck gesetzt, dass die sich darin befindende Suspension
zum Sieden kommt. Bekanntlich ist das ein wirksames Mittel die darin
enthaltenen Gase, insbesondere Luft, zu entfernen. Zu dieser Figur
ist noch anzumerken, dass die Sammelleitungen 5 und 5' abgebrochen
und zum Teil geschnitten gezeichnet sind. Die gesamte Anlage kann
also wesentlich mehr Bauteile umfassen als es hier dargestellt ist.
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Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen kann
die gesamte Anlage relativ kompakt und damit platzsparend aufgebaut
werden. Insbesondere können
die parallel liegenden Sammelleitungen einen relativ kleinen seitlichen
Abstand haben. Das ist darauf zurückzuführen, dass wegen der quer zu
den Sammelleitungen liegenden Versorgungsrohre auch bei kleinem
Abstand der Sammelleitungen genügend Platz
für die
Montage/Demontage der Hydrozyklone vorhanden ist. Außerdem geht
unter den Sammelleitungen nur wenig Platz für die Versorgungsleitungen verloren.
Insgesamt führt
das dazu, dass die Breite B der Anlage deutlich geringer als die
Länge L
gewählt werden
kann. Dabei ist hier die Breite B in Richtung der Versorgungsleitungen 4, 4' und die Länge L in Richtung
der Sammelleitungen 5 bzw. 5' gemessen. Der für die Anlage
zur Verfügung
stehende Platz ist häufig
bezüglich
der Breite B stark eingeschränkt, insbesondere
wenn sie neben einer Papiermaschine steht. Das heißt, dass
eine schlanke längliche
Anlage leichter unterzubringen ist als eine mit eher quadratischem
Grundriss.
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Ein weiterer Vorteil liegt darin,
dass sich die Mengenschwankungen, verursacht durch Abschalten von
Hydrozyklonen gleichmäßig auf
mehrere Ablaufvorrichtungen verteilen lassen. Ein solches Abschalten
erfolgt z.B. dann, wenn der Volumenstrom durch die Anlage betriebsbedingt
reduziert werden soll. Es ist nämlich
anzustreben, dass auch in solchen Fällen der Volumendurchsatz durch
die einzelnen zugeschalteten Hydrozyklone möglichst wenig variiert, um
ein optimales Ergebnis zu erhalten. Dann kann z.B. ein ganzes Versorgungsrohr
mit den angeschlossenen Hydrozyklonen abgesperrt werden. Die dadurch
verursachte Senkung der Gutstoffströme verteilt sich als Folge
der Erfindung auf mehrere Sammelleitungen, ist also weniger störend für den Betrieb
der ganzen Anlage. Ähnliches
gilt, wenn Hydrozyklone zu Wartungszwecken abgeschaltet werden sollen.
Die Vorteile dieser Erfindung sind besonders groß, wenn eine größere Anlage
mit einer relativ hohen Anzahl von Hydrozyklonen versehen ist, was bei
großen
Papierfabriken heute schon fast die Regel ist.
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Der Gutstoff der Hydrozyklone 1,
der durch deren Wirkung von dem größten Teil der eventuell darin
noch vorhandenen Schwerteile gereinigt worden ist, gelangt über die
Sammelleitungen 5, 5' in den Sammeltank 8,
der in der Regel mit allen zu der erfindungsgemäßen Anlage gehörenden Sammelleitungen
so verbunden ist, dass die darin eingespeiste Suspension mit einem
gewissen Gefälle
in den Sammeltank 8 abfließen kann. In typischen Fällen wird der
Sammeltank 8 unter Unterdruck gesetzt. Die entgaste Suspension
fließt
durch einen hier nur angedeuteten Ablauf 13 im Bodenbereich
des Sammeltankes 8 ab. Normalerweise ist auch ein Wehr 14 vorhanden,
das die Suspension im Sammeltank aufstaut und einen Überlauf
bildet, der über
die Bodenöffnung 15 abfließen kann.
Für den
Aufbau eines solchen Sammeltankes gibt es auch Alternativen, die
hier nicht weiter erläutert
werden, da sie bekannt sind. Es ist auch bei sehr großen Anlagen
möglich,
dass der Sammeltank 8 in einen weiteren hier nicht gezeigten Tank
mündet,
der ebenfalls unter Unterdruck steht.
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Die 2 zeigt
einen Teil einer erfindungsgemäßen Anlage
in Seitenansicht. Man erkennt wiederum eine Versorgungsleitung 4,
an die eine Anzahl von Hydrozyklonen 1 (hier sechs sichtbar)
angeschlossen ist. Da sie über
dieselbe Versorgungsleitung 4 gespeist werden, gehören sie
zu selben Gruppe. Die Gutstoffanschlüsse 3 dieser Hydrozyklone münden erfindungsgemäß in verschiedene
Sammelleitungen, nämlich
5 und 5'.
Die Rejektanschlüsse 7 der
Hydrozyklone 1 sind an dieselbe Rejektleitung 9 angeschlossen,
welche parallel zur Versorgungsleitung 4 angeordnet ist.
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Die Frontalansicht auf die erfindungsgemäße Anlage
in 3 zeigt ein Beispiel,
bei dem die Hydrozyklone 1 in insgesamt vier Gruppen 6, 6', 6'' und 6''' aufgeteilt
sind und deren Versorgung durch entsprechende Versorgungsleitungen 4, 4', 4'', 4''' erfolgt. Die
Gutstoffanschlüsse 3 von
Hydrozyklonen mehrerer Gruppen 6, 6' und 6'' münden in
die Sammelleitung 5, die hier gegenüber der Horizontalen ein leichtes
Gefällen
hat, so dass die darin eingespeiste Suspension in den Sammeltank 8 abfließen kann. Der
Anschluss kann oberhalb der geodätischen
Mitte des Sammeltanks 8 erfolgen, wenn darin ein größeres Volumen
zum Aufstauen der Suspension gebildet werden soll. In der Regel
und wenn die Platzverhältnisse
es zulassen, sind die Sammelleitungen beiderseits des Sammeltanks
angeordnet. So zeigt die 4 eine
zum Sammeltank 8 weitgehend symmetrische Anlage mit beiderseits
je drei Sammelleitungen 5, 5' und 5'' und
je fünf
Versorgungsleitungen für die
Hydrozyklone 1. Auch die Einspeisung in diese Versorgungsleitungen
erfolgt symmetrisch über
eine Rohrleitung 10 und eine Rohrleitung 10'. Die Versorgungsleitungen 4, 4', 4'', 4''' können durch
Schieber 17 von den Rohrleitungen 10 bzw. 10' abgesperrt werden.
Für die
Zufuhr der Faserstoffsuspension S zu diesen beiden Rohrleitungen
ist ein senkrechtes Rohr 16 vorgesehen. Die gereinigte
und entlüftete Faserstoffsuspension
S' wird aus dem
Sammeltank 8 entnommen und zur – nicht gezeigten – Papiermaschine
geführt.
Diese Anlage enthält
180 Hydrozyklone. Typisch wäre
ein Gutstoffstrom von 900 l/min. pro Hydrozyklon. Geht man davon
aus, dass es sich hier um die erste oder einzige Stufe einer Hydrozyklonanlage
im Konstanten Teil von einer mit 1% Konsistenz betriebenen Papiermaschine
handelt, bedeutet das unter Berücksichtigung
der Rezirkulationsströme eine
Produktionskapazität
von etwa 1200 t/d. Selbstverständlich
können
die Hydrozyklone einer erfindungsgemäßen Anlage auch mehrstufig
geschaltet sein, indem der Rejekt der ersten Stufe als Zulauf in die
zweite Stufe geführt
wird. Das senkt den Faserverlust bei guter Reinigungswirkung.
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Erfahrungsgemäß hängt die geometrische Ausgestaltung
einer solchen Anlage von den Raumverhältnissen in der Paperfabrik
ab. Daher ist die 4 nur
als ein Beispiel anzusehen, das ohnehin nur grob schematisch gezeichnet
ist. (So sind die Hydrozyklone 1 lediglich als Kreise eingezeichnet).
Man erkennt aber, dass sich auf diese Weise der Flächenverbrauch
einer solchen Anlage relativ klein halten lässt.
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Je nach den Anforderungen, die die
Anlage erfüllen
muss, werden die Hydrozyklone ein- oder mehrstufig geschaltet. 5 zeigt eine zweistufige Anlage,
die so betrieben wird, dass die Rejekte R1 der Hydrozyklone der
ersten Stufe 22 kontinuierlich abgezogen und über die
erste Rejektsammelleitung 18 in die Pumpenvorlage 26 gelangen.
Dort können sie
verdünnt
werden. Die Pumpe 21 fördert
die so gebildete Faserstoffsuspension S2, die die in der ersten Stufe 22 ausgeschiedenen
Schwerteile enthält,
in die Hydrozyklone der zweiten Stufe 23. Auch hier wird die
Erfindung genutzt, da die jeweils aus einem einzigen Versorgungsrohr
(z.B. 24) gespeisten Hydrozyklone ihre Gutstoffe in verschiedene
Sammelleitungen 25 bzw. 25' abgeben. In der zweiten Stufe
erfolgt eine erneute Reinigung unter Bildung einer Schwerteilfraktion
R2. Diese kann in eine weitere – nicht
gezeigte – Stufe
gefahren oder entsorgt werden.
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Der Volumenstromanteil, der in der
ersten Stufe 22 als Rejekt R1 abgezogen wird, kann im Sinne
eines Kompromisses zwischen Abscheideeffekt und Ökonomie eingestellt werden.
Die Anzahl der Hydrozyklone, die für die zweite Stufe benötigt werden,
ist wesentlich geringer als die für die erste Stufe. Die Gutstoffführung ist
hier sehr einfach: Alle Gutstoffe werden zusammengeführt, dabei
in einigen Sammelrohren sogar die Gutstoffe aus verschiedenen Stufen.
Es handelt sich also um die Vorwärtsführung der
Gutstoffe beider Stufen, bei der diese Gutstoffe bereits in den
Sammelrohren miteinander vermischt werden können. Die Erfindung bietet
daher den Vorteil, dass Abweichungen und/oder zeitliche Schwankungen
in der Zusammensetzung (z.B. der Konsistenz) der Gutstoffe sehr
schnell ausgeglichen werden. Das vergleichmäßigt die Stoffströme und schafft dadurch
besonders günstige
Betriebsbedingungen.