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Die Erfindung bezieht sich auf ein Hydrozyklon _ zur Trennung einer
Suspension von Feststoffen in einer Flüssigkeit in zwei Fraktionen durch einen inneren
und einen äußeren Wirbel, die sich entgegengesetzt bewegen, mit einem Mantel, an
dem ein tangentialer Einlaß für die Feststoffsuspension sowie ein Ober- und ein
Unterlaufauslaß für die getrennten Fraktionen angebracht sind, wobei der zum Abfangen
des inneren Wirbels dienende rohrförmige Oberlaufauslaß konzentrisch zu dem Mantel
so angebracht ist, daß er bis unter den tangentialen Einlaß ragt.
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Infolge des in dem Innenraum des Hydrozyklons herrschenden radialen
Druckabfalls entstehen im Gebiet des tangentialen Einlasses unerwünschte Wirbelströme,
die sich von der Außenwand des Hydrozyklons radial nach innen zum Auslaßrohr bewegen.
Diese Wirbelströme kehren an der Außenwand des Rohres um und wandern an dieser entlang
nach unten bis zu seinem Eintrittsende. Da diese Wirbelströme von der Außenwand
kommen, enthalten sie einen hohen Anteil an Schmutz und Grobstoffen. Beim Vorbeigang
am unteren Ende des Auslaßrohres kann dann ein Teil dieser Schmutz- und Grobstoffe
in den vom Rohr abgefangenen inneren Wirbel eintreten, wodurch die reinere Fraktion
verunreinigt wird.
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Bei bekannten Hydrozyklonen wird infolge des im flüssigkeitsfreien
Kern der Kammer herrschenden Unterdrucks Luft oder Flüssigkeit durch den Unterlaufauslaß
eingesaugt und durch den Oberlaufauslaß nach außen abgeführt. Dadurch wird einerseits
die gereinigte Pulpe verdünnt, und andererseits gelangen Schmutz- und Grobstoffteilchen,
die zuvor durch den Unterlauf in das Wasser abgegeben worden sind, wieder in die
gereinigte Fraktion. Um dies zu vermeiden, erfolgt bei bekannten Vorrichtungen die
Abgabe am Unterlauf in einen flüssigkeitsfreien Raum. Dann wird aber Luft zum Oberlaufauslaß
gesaugt, wodurch Luftbläschen in die Pulpe gelangen und deren Qualität mindern.
Zur Vermeidung der Mitnahme von Luft in der gereinigten Fraktion wurden bei den
bekannten Vorrichtungen Vakuumkammern am Unterlauf und/oder Oberlauf angebracht,
die die Luftbläschen aus der gereinigten Fraktion abführen. Die hierfür erforderlichen
Vakuumeinrichtungen stellen einen zusätzlichen Aufwand dar.
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Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß
die Außenseite des Oberlaufauslasses im Schnitt eine sich nach unten und außen erweiternde
Form hat, die am unteren Ende derart nach außen gekrümmt ist, daß der größte äußere
Durchmesser an seinem unteren Ende liegt.
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Dadurch werden Wirbelströmungen der flüssigen Suspension vom Eintrittsende
des Auslaßrohres abgelenkt und die darin enthaltenen Schmutz- und Grobstoffteilchen
vom Auslaß ferngehalten und wieder nach außen zu der Wand der Trennkammer geleitet,
so daß sie mit dem äußeren Wirbel zum Unterlauf gelangen.
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Zugleich wurde festgestellt, daß durch diese Außenform der Düse auch
die am Unterlauf sonst vorhandene Saugwirkung beseitigt wird. Mündet der Unterlauf
in einen flüssigkeitsfreien Raum, so wird das Einsaugen von Luft ohne die sonst
üblichen Vakuumeinrichtungen vermieden.
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Es ist sogar möglich, daß der Unterlauf in eine Flüssigkeit eintaucht.
Durch Versuche wurde festgestellt, daß der Wirkung$grad des Hydrozyklons dadurch
weitgehend verbessert wird. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt. Darin zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch den oberen Teil eines Hydrozyklons
nach der Erfindung und F i g. 2 einen Querschnitt nach der Linie 5-5 von F i g.
1.
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Der in der Zeichnung dargestellte Hydrozyklon enthält einen Mantel
10, der sich aus zwei Abschnitten 11 und 23 zusammensetzt. Der Abschnitt 11 hat
die Form eines Kegelstumpfes, dessen Inneres eine Trennkammer 12 bildet, deren einander
gegenüberliegende Enden zur Spitze und zur Grundfläche des Kegels hin offen sind.
Der Abschnitt 23 ist zylindrisch und schließt sich gleichachsig an die Grundfläche
des kegelförmigen Abschnittes 11 an. Die Oberseite des Abschnittes 23 ist mit Ausnahme
einer Aussparung für den Einbau eines rohrförmigen Auslasses 25 durch einen Deckel
verschlossen. Der Auslaß 25 ist im Mantel 10 konzentrisch angeordnet
und geht durch den Deckel 14 hindurch, so daß er auf beiden Seiten über diesen hinausragt.
Sein unteres Ende erstreckt sich bis zu einer Stelle unterhalb des tangentialen
Einlasses 24, beispielsweise bis annähernd zum unteren Ende des zylindrischen Abschnittes
23.
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Beim Betrieb des Hydrozyklons werden bekanntlich verhältnismäßig leichte
und saubere Faserteilchen der flüssigen Pulpe durch den inneren Wirbel gesammelt
und als verwendbare Fraktion aus dem oberen Teil der Einrichtung herausgeleitet,
während der schmutzhaltige Rest der Pulpe den Zyklon unten durch die Spitze verläßt.
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Bei der in F i g. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform verstärkt
sich die Wand des Auslasses 25 allmählich hyperbolisch zur Außenfläche 26. Am unteren
Ende des Auslasses endet die Fläche 26 in der sich nach außen erweiternden Krümmung
27. Die Wirkung dieser Ausgestaltung auf die Bewegung des Wirbelstromes ist durch
die Pfeile 28 angezeigt; sie besteht darin, daß der sich entlang der Außenseite
des Auslasses 25 bewegende Strom zwangläufig durch die abgeschrägte Fläche 26, 27
nach auswärts geleitet und gegen die Wand des Mantels und von dem Einlaß der Düse
weggerichtet wird. Daß die Wirbelströme tatsächlich so abgeleitet werden, ist durch
Versuche bewiesen worden, die eine bedeutende Verringerung des Schmutzes in der
sauberen Fraktion ergeben haben.
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Die in der beschriebenen Weise erfolgende Ablenkung der Wirbelströme
hält nicht nur die schmutzhaltige Suspension vom Einlaß des Oberlaufauslasses fern,
sondern bewirkt auch eine neue Erscheinung in dem in der Trennkammer 12 wirkenden
Kräftesystem, die darin besteht, daß eine Saugwirkung in dem an der Spitze des Hydrozyklons
angebrachten Unterlaufauslaß verhindert wird. Wie schon zuvor festgestellt wurde,
ist das Ansaugen von Luft oder Wasser vielfach unerwünscht, weshalb gewöhnlich Vakuumsysteme
an den Unterlaufauslaß angeschlossen werden. Diese Systeme sind verhältnismäßig
teuer und sperrig und bei Hydrozyklonen von geringem Durchmesser störend. Die beschriebene
Ausbildung des Oberlaufauslasses 25 ergibt praktisch die gleiche Wirkung ohne Verwendung
von Vakuumsystemen. Es ist dann sogar möglich, den Hydrozyklon in Verbindung mit
einem Flüssigkeitsbad zu
betreiben, indem der Unterlaufauslaß in
einen Wasserbehälter eingetaucht ist. Es hat sich gezeigt, daß diese Anordnung einen
besonders guten Wirkungsgrad des Hydrozyklons ergibt.