DE1417623B1

DE1417623B1 - Hydrozyklon

Info

Publication number: DE1417623B1
Application number: DE19611417623
Authority: DE
Inventors: Troland Edwin Parker
Original assignee: Bird Machine Co Inc
Current assignee: Bird Machine Co Inc
Priority date: 1960-03-14
Filing date: 1961-03-13
Publication date: 1970-06-18
Also published as: FI40067B; BE601335A; GB897057A; NO115070B; US3105044A; FI40067C; CH388267A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Hydrozyklon mit zy- dem gleichen Ende angeordnet, an welchem sich der

lindrischem Oberteil und kegeligem Unterteil und Einlaß 16 befindet. Der rohrförmige Auslaß 18 weist einem als Tauchrohr ausgebildeten Feingutauslaß mit eine zylindrische Wand auf, die sich in die Kammer

darin angeordnetem Zentralkörper. erstreckt und ein offenes Ende 20 hat, das in der

Es ist bereits ein Hydrozyklon zum Reinigen von 5 Achsrichtung der Kammer, von dem Einlaß 16 aus

Papierbrei bekannt, welcher zur Entfernung von gesehen, weiter nach innen zum verengten Auslaß 14

Schmutzteilchen, Splittern u. dgl. aus einer wäßrigen hin liegt.

Papierbreidisperson verwendet wird. Diese bekannte Um zu verhindern, daß Blasen aus dem Feingut-Vorrichtung mit verstellbarem Kern weist jedoch ins- auslaß 18 zusammen mit der flüssigen Suspension besondere den Nachteil auf, daß sie sich nicht zum io austreten, ist eine Sperre vorgesehen, die insbeson-Abhalten der Gasblasen vom Wirbel eignet. dere aus einem Zentralkörper 24 besteht, der an

Es ist ferner bekannt, eine Saugpumpe zu verwen- einem Querstück 22 angeordnet ist, welches innerden, um die Gase aus dem hohlen Kern heraus durch halb des Auslasses 18 befestigt ist. Damit befindet eine besondere Rohrleitung zu entfernen oder den sich der Zentralkörper 24 mittig im rohrförmigen verengten Auslaß der Vorrichtung in eine evakuierte 15 Auslaß 18. Der Zentralkörper weist eine glatte End-Kammer münden zu lassen, um die Gasblasen aus fläche 26 auf, die mit dem offenen Ende 20 bündig der Dispersion zu entfernen. Durch diese Maßnah- ist und zusammen mit dem Tauchrohr einen ringmen wird jedoch der Aufwand für die Erstellung der förmigen Auslaß bildet.
Anlage und deren Wartung beträchtlich erhöht. Im Betrieb wird die Papierbreidispersion, welche

Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, 20 Schmutzteilchen und Luft- oder Gasblasen enthält,

einen Hydrozyklon der eingangs umrissenen Art zu unter Druck durch den Einlaß 16 geleitet, wobei die

schaffen, bei welchem die obengenannten Nachteile Papierbreidispersion spiralförmig über die Länge der

nicht mehr auftreten und mit welchem auftretende Kammer 10 zum verengten Auslaß 14 strömt. Wenn

Gasblasen wirksam vom Wirbel abgehalten werden. sich die rasch umlaufende flüssige Dispersionsmasse

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß 25 spiralförmig durch die Kammer 10 bewegt, wird sie der Zentralkörper nahe dem unteren Tauchrohrende an einer Stelle im verjüngten Teil 12 der Kammer auf fest angeordnet ist und eine kreisförmige, im wesent- sich selbst zurückgelenkt und bildet eine innere ringlichen flache untere Endfläche besitzt, deren Durch- förmige Schicht, die sich durch die Kammer 10 zum messer größer als der beim Betrieb sich bildende Feingutauslaß 18 bewegt. Wegen der innerhalb der Hohlkern, jedoch höchstens halb so groß wie der 30 rasch umlaufenden Flüssigkeitsmasse erzeugten hohen Innendurchmesser des Hydrozyklonoberteils ist. Fliehkraft entsteht ein hohler Kern 28, wie durch ge-

Zweckmäßig konvergiert das Tauchrohr zu seinem strichelte Linien gezeigt ist. Dieser Hohlkern erstreckt

offenen Ende hin, wobei die Fläche des Zentralkör- sich zum verengten Auslaß 14 und steht ständig mit

pers in einer Zone angeordnet ist, die sich vom offe- der Außenluft durch diesen Auslaß in Verbindung,

nen Ende des Tauchrohrs längs der Achse der Kam- 35 Er läßt sich auch aufrechterhalten, wenn am Aus-

mer zu dem verengten Grobgutauslaß mit einem Ab- laß 14 ein erhöhter oder verringerter Druck auftritt,

stand erstreckt, der nicht mehr als das Vierfache des Der genaue Durchmesser des hohlen Kernes 28 ist

Durchmessers des offenen Tauchrohrendes beträgt, abhängig von der Umlaufgeschwindigkeit der flüssi-

wobei der Durchmesser des Zentralkörpers außer- gen Masse innerhalb der Kammer (die ihrerseits von

halb des Tauchrohrendes zu seiner Fläche hin all- 40 den Gesamtabmessungen der Vorrichtung und dem

mählich zunimmt. Druckabfall, der gewöhnlich 2,80 bis 4,20 kg/cm²

Das Tauchrohr kann aber auch zu dem offenen beträgt, abhängt), dem Druck der Außenluft, mit

Ende divergieren, wobei die Fläche des Zentralkör- welcher der hohle Kern durch den verengten Auslaß

pers innerhalb des Tauchrohrs in Abstand von des- 14 in Verbindung steht, und dem Umfangsdurch¹-

sen offenem Ende angeordnet ist 45 messer des Tauchrohres 18. Wenn der Durchmesser

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungs- des Zentralkörpers 24 so bemessen ist, daß er etwas

beispielen an Hand der Zeichnungen näher erläutert. größer als der Durchmesser des hohlen Kerns 28 ist,

In den Zeichnungen zeigt vorzugsweise etwa 10 bis 20 % größer, werden die

Fig. 1 eine teilweise weggebrochene und teilweise Luft- oder Gasblasen, die zum Wirbel der sich schnell

geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform der 50 drehenden Masse aus flüssiger Papierbreidispersion

Erfindung, wandern, daran gehindert, daß sie von neuem in der

Fig. 2 eine Schnittansicht nach Linie 2-2 in Flüssigkeit beim Verlassen der Vorrichtung durch

Fig. 1, den Feingutauslaß 18 dispergiert werden.

Fig. 3 eine senkrechte Schnittansicht einer ande- Statt dessen wird überschüssiges Gas frei zur

ren Ausführungsform der Erfindung, 55 Außenluft durch den verengten Grobgutauslaß 14 ge-

Fig. 4 eine Schnittansicht nach Linie4-4 in führt.

Fig. 3 und Das Ende 26 des Kerns 24 braucht nicht völlig

F i g. 5 eine senkrechte Schnittansicht einer dritten flach, soll jedoch glatt sein, um die Möglichkeit einer

Ausführungsform der Erfindung. Verwirbelung auf ein Mindestmaß herabzusetzen, die

Eine in Fig. 1 und 2 gezeigte Anordnung weist 60 dazu führen würde, daß die Gasblasen wieder in der

eine längliche Kammer 10 von kreisförmigem Quer- Papierbreidispersion eingeschlossen und damit durch

schnitt auf, deren Durchmesser sich bei 12 verjüngt den Auslaß 18 mitgenommen werden,

und die mit einer mittigen verengten Öffnung (Grob- Die Länge des Kerns 24 und die Lage des Teiles 22

gutauslaß 14) endet. An dem anderen Ende der Kam- innerhalb des Tauchrohres ist nicht kritisch,

mer 10 ist- ein.-Bifilaß I64 vorgesehen, der tangential 65 Bei einer weiteren in Fig. 3 bis 4 gezeigten Aus-

zur Kammer, wie am besten Iff ΐ ig. 2 gezeigt, ange- führungsform ist das obere Teil der Kammer 10 mit

ordnet ist. Ein Feingutauslaß 18 in Form eines einem ringförmigen Flansch 30 versehen, welcher mit

Tauchrohres ist zentral in der Kammer benachbart einem Kopfteil 32 mit einem Feingutauslaß 36 in

Form eines Tauchrohres verschraubt ist. Die Umfangswand des Tauchrohres konvergiert zu einem offenen Ende 38 hin. Der Auslaß 36 konvergiert ferner außerhalb der Kammer 10 zu einem Flansch 40 hin, der zur Befestigung der Vorrichtung an einem Hauptauslaßrohr 42 für das aufbereitete Gut dient.

Innerhalb des Auslasses 36 ist ein Querteil 44 angeordnet, welches zur Lagerung eines Zentralkörperteiles dient, das mittig zum Auslaß 36 angeordnet ist ; und sich längs dessen Achse zum offenen Ende 38 hin erstreckt. Das Zentralkörperteil 46 ist mit einem Verlängerungsteil 48 verschraubt. Das Verlängerungsteil 48 hat keinen gleichmäßigen Durchmesser wie das Teil 46, sondern nimmt hinter dem offenen Ende 38 allmählich im Durchmesser zu und endet mit einer glatten, leicht abgerundeten Fläche 50. Diese Fläche 50 ist hier außerhalb des offenen Endes 38 zum verengten Auslaß 14 hin mit einem Abstand angeordnet, der vorzugsweise mindestens gleich dem Durchmesser des offenen Endes ist.

Dabei ist es möglich, daß ein wesentlich größerer Durchmesser für die Wirbelbehinderungsfläche 50 als für den Teil 46 vorgesehen ist, ohne dadurch die Strömungskapazität des Ringkanals am offenen Ende 38 zu verringern. Dieser zusätzliche Durchmesser der Endfläche 50 stellt eine weitere Sicherung gegen die Möglichkeit dar, daß der Hohlkern 28, dessen Lage sich geringfügig und unkontrollierbar unter gewöhnlichen Betriebsbedingungen verändert, sich über den

■ Rand der Behinderungsfläche 50 hinaus erstreckt.

■ Somit ist es gewährleistet, daß ein Teil des in ihm enthaltenen Gases nicht in der flüssigen Dispersion bei ihrem Austritt aus der Kammer 10 durch das offene Ende 38 mitgenommen wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der Zentralkörperteil 46 einen Durchmesser, welcher um 10 bis 20 °/o größer ist als derjenige des Hohlkerns, während die Behinderungsfläche 50 einen Durchmesser aufweist, der um 15 bis 100 ⁰Zo größer ist als derjenige des Hohlkernes. Der Durchmesser der Fläche 50 soll vorzugsweise nicht etwa 50 % des benachbarten inneren Durchmessers der Kammer 10 überschreiten, um die Beeinträchtigung des Wirkungsgrades und der Wirksamkeit der Trennarbeit der Vorrichtung zu vermeiden. Aus dem gleichen Grunde kann die Fläche 50 sowie die Kernverlängerung 48 nicht von einem Armkreuz oder einem Halter getragen werden, die den Strömungsverlauf der flüssigen Dispersion stören, sondern sie sind im Inneren des Feingutauslasses gelagert, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist.

Die Länge der Verlängerung 48 ist so bemessen, daß die Behinderungsfläche 50 sich nicht vom offenen Ende 38 in einem Abstand befindet, der größer ist als etwa das Vierfache des Durchmessers des offe-

j nen Endes. Es wurde nämlich festgestellt, daß bei

! einer größeren Länge des Zentralkörpers die Luftoder Gasblasen zur Mitte wandern können, bevor der Strom der flüssigen Dispersion über die Endfläche 50 hinaustritt. Wenn dies der Fall sein würde, würden die Blasen zur Seitenwand des Zentralkörpers 48 gelangen und entlang dieser zum offenen Ende 38 von der Papierbreidispersion mitgenommen werden. Die Lage für die Behinderungsfläche 50 der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist daher in einer Zone, die sich vom offenen Ende des Hauptauslasses längs der Achse der Kammer zum ver-¹

^; engten Auslaß mit einem Abstand vom offenen Ende erstreckt, der vorzugsweise mindestens ein bis höchstens vier Durchmesser des offenen Endes des Hauptauslasses beträgt.

Das Teil 44 befindet sich vorzugsweise vom offenen Ende 38 in einem Abstand, der mindestens gleich dem Durchmesser des offenen Endes ist. Der zunehmende Durchmesser des rohrförmigen Auslasses 36 ermöglicht beim Fortschreiten der Strömung der Dispersion zum Auslaßrohr 42 eine sehr kräftige und starre Abstützung des Kerns, ohne dabei die Kapazität des Auslasses zu beeinträchtigen.

Bei der in F i g. 5 gezeigten weiteren Ausführungsform ist ein rohrförmiger Feingutauslaß 60 am offenen Ende 62 erweitert und mit einem Zentralkörper 64 versehen, der auf einer tragenden Querstange 66 angeordnet ist und mit einer glatten kreisförmigen Fläche 68 endet, welche sich innerhalb des Auslasses 60 in Abstand von dessen offenem Ende befindet.

Diese Ausführungsform ist zur Entfernung von Schmutzteilchen aus der Dispersion etwas weniger wirksam als die Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2, jedoch zur Entfernung von Gasblasen wirksamer als die anderen Ausführungsformen. Es wurde festgestellt, daß die sich erweiternde Wand des Tauchrohres 60 die Neigung hat, den Hohlkern 28 zu stabilisieren, während die Lage der Behinderungsendfläche 68 gewährleistet, daß alle Blasen, die zur Mitte der umlaufenden Flüssigkeitsmasse wandern, Zeit haben, den Hohlkern zu erreichen, bevor sie an der Fläche 68 mit dem durch den rohrförmigen Auslaß 60 austretenden Strom der Papierbreidispersion geführt werden. Nachdem die Blasen einmal den Hohlkern erreicht haben, werden die Blasen von der Behinderungsfläche 68 daran gehindert, mit dem Gut auszutreten.

Claims

Patentansprüche:

1. Hydrozyklon mit zylindrischem Oberteil und kegeligem Unterteil und einem als Tauchrohr ausgebildeten Feingutauslaß mit darin angeordnetem Zentralkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralkörper nahe dem unteren Tauchrohrende fest angeordnet ist und eine kreisförmige, im wesentlichen flache untere Endfläche besitzt, deren Durchmesser größer als der beim Betrieb sich bildende Hohlkern, jedoch höchstens halb so groß wie der Innendurchmesser des Hydrozyklonoberteils ist.

2. Hydrozyklon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchrohr (36) zu seinem offenen Ende (38) hin konvergiert, wobei die Fläche (50) des Zentralkörpers (46, 48) in einer Zone angeordnet ist, die sich von dem offenen Ende des Tauchrohrs längs der Achse der Kammer zu dem verengten Grobgutauslaß (14) mit einem Abstand erstreckt, der nicht mehr als das Vierfache des Durchmessers des offenen Tauchrohrendes (38) beträgt, und daß der Durchmesser des Zentralkörpers (48) außerhalb des Tauchrohrendes zu seiner Fläche (50) hin allmählich zunimmt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchrohr (60) zu dem offenen Ende (62) divergiert und daß die Fläche (68) des Zentralkörpers (64) innerhalb des Tauchrohres in Abstand von dessen offenem Ende angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen