DE1082880B - Hydrozyklon zum Reinigen von Aufschwemmungen grosser Dichte, insbesondere von Faserstoff-aufschwemmungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Zum Reinigen von Aufschwemmungen, insbesondere von Faserstoffaufschwemmungen für die Papierherstellung, werden unter anderem Rohrschleudern eingesetzt. Das sind vertikalachsig angeordnete rohrförmige Gebilde, denen die zu reinigende Aufschwemmung am oberen Ende tangential unter Druck zugeführt wird, derart, daß sich die Aufschwemmung in dem wenigstens an seinem unteren Teil sich kegelig verjüngenden Wirbelrohr zunächst spiralförmig unter Ausscheidung der Verunreinigungen an die äußere Peripherie des Wirbelrohres nach unten bewegt, um dann allmählich umzukehren und durch ein von oben zentral in das Wirbelrohr eintauchendes Abzugsrohr abzufließen, während die Verunreinigungen an der Wand des Wirbelrohres nach unten gleiten und dort in einem Sammelbehälter aufgefangen werden.

Diese Rohrschleudern wurden bisher nur für relativ kleine Stoffdichten um etwa 1% atro (absoluter Trockengehalt) verwendet. Nach einem neuen Vorschlag können solche Rohrschleudern jedoch auch als »Dickstoffschleudern« für Stoffdichten bis zu 6% atro verwendet werden. Dabei wurden für diesen Verwendungszweck auch noch besonders zweckmäßige Bauregeln für solche Rohrschleudern angegeben. In beiden Fällen aber verlangen diese Rohrschleudern oder Dickstoffschleudern konstante Durchflußmenge, wenn ihr Ausscheidungseffekt gleichmäßig gut sein soll.

Für Stoff dichten bis zu etwa 4% atro werden in großem Umfang auch Geräte, z. B. der sogenannte Dickstoffreiniger, verwendet, bei dem die zu reinigende Aufschwemmung auf ein in einer. Schleuderkammer entsprechend großen Durchmessers angeordnetes vertikalachsiges Schleuderorgan aufgegeben wird. Die vom Schleuderorgan nach außen geschleuderten Verunreinigungen gleiten hierbei im äußeren Bereich der Schleuderkammer nach unten, während die gereinigte Aufschwemmung durch ein unter dem Schleuderorgan in einem Abstand von wenigstens dem halben Schleuderorgandurchmesser angeordnetes "Abzugsrohr abgeführt wird. Diese Dickstoffreiniger sind in ihrem Ausscheidungseffekt gegen schwankende Durchsatzmengen weitgehend unempfindlich.

In der Praxis haben sich nun Anwendungsfälle solcher Geräte ergeben, wo sie einerseits Aufschwemmungen hoher Stoffdichte (bis zu 6% atro) verarbeiten sollen, wo aber häufig die obenerwähnte neue Dickstoffschleuder wegen der Forderung konstanter Durchsatzmenge nicht eingesetzt werden kann. Versuche haben gezeigt, daß der meist für Aufschwemmungen mit Stoffdichten von etwa 4% atro verwendete Dickstoffreiniger bei noch höheren Stoffdichten in seinem Reinigungseffekt erheblich nachläßt. Der hierbei auf die Fremdkörper in der Aufschwemmung wirkende Hydrozyklon
zum Reinigen von Aufschwemmungen

großer Dichte,

insbesondere von Faserstoffaufschwemmungen

Anmelder:
J. M. Voith G. m. b. H., Heidenheim/Brenz

Dipl.-Ing. Wolfgang Breuninger, Wilhelm Jebsen

und Klaus Kurth, Heidenheim/Brenz,

sind als Erfinder genannt worden

Reibungswiderstand ist so groß, daß die Fliehkraft teilweise nicht mehr ausreicht, um die Fremdkörper vom Stoff abzutrennen. Außerdem tritt an der Wand der Schleuderkammer eine so große Wandreibung auf, daß der Stoff kurz nach dem Verlassen des Schleuderorgans sehr rasch einen großen Teil seiner Rotationskomponente und damit der Schleuderwirkung verliert. Durch die hohen inneren Energieverluste im Stoff hört in den inneren Querschnitten der meist kegelig ausgeführten Schleuderkammer und vor allem am Übergangsstück zum Schmutzbehälter jede Bewegung auf, was eine Verstopfung des Reinigers zur Folge hat.

Es zeigt sich, daß dem an den Schleuderkonus gelangenden Stoff bei größeren Stoffdichten eine größere kinetische Energie mitgegeben werden muß als bei kleineren Stoffdichten. -Es wurde versucht, diesen Mehraufwand an kinetischer Energie dem Stoff über das Schleuderorgan mitzugeben, sei es durch Erhöhung der Drehzahl oder der Laufradrippen oder Vergrößerung des Durchmessers; doch zeigte sich, daß sich die von dem relativ kleinen Schleuderorgan auf den Stoff übertragbare Energie in wirtschaftlichen Grenzen nicht mehr wesentlich vergrößern läßt, d. h. also, daß eine Vergrößerung der dem Stoff über das Schleuderorgan mitzuteilende Energie einen unverhältnismäßig großen Aufwand bedingt und daher wirtschaftlich nicht tragbar ist. Andererseits zeigt sich aber, daß schon bei etwas kleineren Stoffdichten, die ja gelegentlich im gleichen Gerät verarbeitet werden müssen, wegen der auf Grund des höheren Energieaufwands größeren Rotationsgeschwindigkeit der Auf-

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schwemmung Fremdkörper zwar nach außen geschleudert, aber nicht mehr in genügendem Maß nach unten abgeführt werden, sondern zu lange in höheren Bereichen rotieren. Versuche, das Herunterführen der ausgeschleuderten Verunreinigungen durch spiralförmige Führungen an der Wand des Schleuderkonus zu erzwingen, haben zu keinem befriedigenden Ergebnis geführt.

Aus dieser Schwierigkeit zeigt die Erfindung einen Ausweg. Sie schlägt vor, daß bei einem an sich be- ίο kannten Dickstoffreiniger mit einer wenigstens in ihrem unteren Bereich kegelig sich verjüngenden vertikalachsigen Schleuderkammer und einem zentral in deren oberem Bereich angeordneten vertikalachsigen Schleuderorgan und einem in den Bereich des Schleuderorgans mündenden Einlauf für die zu reinigende Aufschwemmung und einem in Abstand vom Schleuderorgan unterhalb desselben angeordneten zentralen Ablauf für die gereinigte Aufschwemmung, die z. B. an eine Pumpe angeschlossene Zuführleitung in bei Rohrschleudern an sich ebenfalls bekannter Weise tangential in den Bereich des Schleuderorgans einmündet.

Es hat sich gezeigt, daß sich durch eine solche Ausbildung des Dickstoffreinigers alle geforderten Eigenschäften erreichen lassen, insbesondere daß sich Aufschwemmungen mit Stoffdichten bis zu 6% atro einwandfrei und vor allem auch wirtschaftlich verarbeiten lassen, was bisher nicht möglich war. Die Kombination der an sich bekannten bisher jedoch nur je für sich verwendeten Maßnahmen, nämlich die Ausscheidung der Verunreinigungen durch eine Schleuderscheibe und die Ausscheidung durch tangentiales Einführen in eine Schleuderkammer bringt überraschenderweise eine Verbesserung der Ausscheidungswirkung. Diese erklärt sich zum Teil dadurch, daß schon im spiralförmigen Einlaufteil durch die dort herrschende Zentrifugalwirkung eine Vörseparierung dergestalt erfolgt, daß die spezifisch schweren Teile in der Spirale an die Wand gedrängt werden und somit im Bereich eines größeren Durchmessers und damit größerer Fliehkraft auf die Schleuderscheibe treffen. Ein weiterer Grund für die Verbesserung ist darin zu sehen, daß sich durch das Zusammenwirken beider Maßnahmen eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades der Maschine erzielen läßt, so daß sich auch hinsichtlich des Energieverbrauchs ein nicht voraussehbarer Vorteil ergibt.

Nach einem weiteren Vorschlag wird die Einlaufkammer im Anschluß an den tangentialen Einlauf spiralförmig ausgebildet nach Art eines beispielsweise bei Turbinen bekannten Spiralgehäuses, so daß sich die Kammer nach innen allmählich verjüngt, und zwar vorzugsweise bis auf einen Radius, der etwa gleich oder kleiner ist als der Radius des Schleuderorgans.

Für Ausführungen, bei denen das Schleuderorgan als Schleuderscheibe mit oben aufgesetzten Schleuder- -■' rippen ausgebildet ist, empfiehlt es sich, die Einlaufkammer vollständig oberhalb des Rades anzuordnen, während es bei anderen Schleuder radformen ausreichend sein kann, die Einlaufkammer etwa in der Höhe des Schleuderrades anzuordnen.

Bei einer Unterbringung der Einlaufkammer oberhalb des Schleuderrades empfiehlt es sich, das Gehäuse zwischen der Einlaufkammer und dem Schleuderrad auf einen Durchmesser zu verengen, der etwa dem kleinsten Radius der spiralförmigen Innenwand der Einlaufkammer entspricht.

Nach einem weiteren Vorschlag wird die Schleuderkammer in an sich bekannter Weise als ein sich nach unten verjüngender Hohlkegel ausgebildet, und zwar nach einem besonderen Vorschlag der Erfindung mit einem etwas spitzeren Winkel als der kegelige Schleuderkammerteil bei normalen Dickstoffreinigern für Stoffdichten bis zu etwa 4% atro, die nur mit einem Schleuderorgan und zentralem Einlauf für die Aufschwemmung versehen sind. Der Kegelwinkel für die Schleuderkammer gemäß der Erfindung soll beispielsweise bis etwa 15° oder weniger betragen.

Besonders günstige Betriebsergebnisse sind zu erwarten, wenn die Schleuderkammer mit einem oberen Durchmesser von etwa 260 mm, einer gesamten Länge von 460 mm und einem unteren Durchmesser von etwa 140 mm ausgeführt wird, sofern die Abführleitung für die gereinigte Aufschwemmung zentral durch die Schleuderkammer nach unten abgeführt wird und einen Durchmesser von etwa 90 mm aufweist.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen vertikalen Längsschnitt und

Fig. 2 einen Querschnitt in Höhe der spiralförmigen Einlaufkammer.

Der an eine Pumpendruckleitung angeschlossene Einlaufstutzen 1 führt in die spiralförmig ausgebildete Einlauf kammer 2, die mit der Konsole 3 für den Antriebsmotor 4 aus einem Stück besteht. Der Motor ist mit dem Schleuderrad 5 gekuppelt, dessen Welle 6 durch die Einlauf kammer hindurchgeführt istT

An die Einlauf kammer 2 ist die von oben nach unten sich kegelig verjüngende Schleuderkammer 7 angeschlossen, deren oberer Durchmesser etwa dem l^x/2fachen Durchmesser des Schleuderrades entspricht. .Zentral an der Schleuderkammer 7 ist in einem Abstand von wenigstens etwa dem halben Schleuderraddurchmesser die Abführleitung 8 für die gereinigte Aufschwemmung angeordnet. Sie ist unterhalb der Schleuderkammer mit einem Krümmer 9 radial nach außen geführt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hydrozyklon zum Reinigen von Aufschwemmungen großer Dichte von spezifisch schweren Fremdkörpern, insbesondere von Faserstoffaufschwemmungen für die Papierherstellung, bestehend aus einer kegelig sich verjüngenden vertikalen Schleuderkammer mit einem zentralen Schleuderrad in Höhe des Einlaufe und einem darunter befindlichen zentralen Ablauf für die gereinigte Aufschwemmung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulauf leitung (1) in bei Rohrschleudern an sich bekannter Weise- tangential in den Bereich des Schleuderrades einmündend angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufkammer (2) im An-

-'' Schluß an den tangentialen Einlauf in an sich bekannter Weise sich spiralförmig verengend ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Einlaufkammer an der engsten Stelle der Spirale gleich oder kleiner ist als der Radius der Schleuderscheibe.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der spiralförmigen Einlauf kammer (2) und dem Schleuderrad (5) eine Verengung (20) vorgesehen ist, die in ihrem Durchmesser etwa dem kleinsten Innenradius des spiralförmigen Gehäuses entspricht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in an sich

bekannter Weise im wesentlichen über ihre ganze Länge kegelig mit einem Kegelwinkel bis zu 15° ausgebildete Schleuderkammer einen oberen Durchmesser von etwa 260 mm, eine Gesamtlänge von etwa 460 mm und einen unteren Durchmesser von etwa 140 mm hat, wobei die nach unten geführte Abführleitung für die gereinigte Auf-

schwemmung einen Durchmesser von etwa 90 mm aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 173 387; belgische Patentschrift Nr. 517 007; Chemical Engineering, 1953, S. 212.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen