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Hydrozyklon-Absoheider Die Erfindung bezieht sich auf Hydrozyklon-Abscheider
und inabesondere auf eine verbesserte Art eines Abscheiders, bei der eine zu einem
Stück angefügte Schlämmeinrichtung verwendet wird.
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Hydrozyklon-Abscheider nach der Art, auf welche sich die S @rfindung
bezieht, arbeiten so, daß sie eine irübe, beispielsweise einen in Wasser aufgeschlämmten,
in in angenommene und "zurückgeiweesen" Feststoffteilchen scheiden. Der Abscheider
besitzt gewöhnlich eine im allgemeinen konische Gestalt und wird an seiner Basisseite
mit einem tangential gerichteten Suspensionstrom d.i. mit der Trübe beschickt. Indem
die
Geschwindkgit und die Zentrifugalkraft gegen di.3entgegengesetzteSsited.i.dieApexseitezu
wachsen, bewegt sich die Trübe in einer Art Schraubenlinie sich zu zerteilen ; die
grossen und schweren teilchen sowie der hchmutz i, utz bewegel dsich in richtung
der @and des Abscheiderraumes, an welcher Stelle der äußere wirbel gedacht werden
kann, und bleiben hier. Das relativ leichte und saubere Gut bewegt sich in Richtung
der kchse des Abscheiders, wo es sich mit einen inneren Wirbel verbindet, der sich
entgegengestet zum äuteren Jirbel belegt, d. h. von der Apexseite auf die Basisseite
zu, Die Basis-d. h. die Oberlauf-Seite des Abscheidera empfägt so dia "angenommenen"
d.h. die schmutzarmen Feststoffteilchen, und ist für ihren Austrag entsprechend
eingerichtet, wogegen die"zurückgewiesenen"d. gewiesene" d.h. schmutzreichen @eststoffteilchen
stetig tuber die Apexseite abgehen.
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Das Ziel der Erfindung besteht darin, sowohl den Aufbau als auch die
Einzelteile und die @rbeitsweise von Zentrifugalabscheidern in solcher Weise zu
vereinfachen, daas die Abscheider nicht nur wirtschaftlich hergestellt werden können,
sondera auch einen leistungsfähigereh und zufriedenstellenderen Betrieb ergeben,
einer
einer Vielzahl von Anwendungen angepasst werden können und
Betriebssturungen weitgenend ausgeschlossen werden.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad von Hydrozyklon-Abscheidern
der angegebenen Art zu vergrpssern und zu erreichen, dass eine scharfere Trennung
zwischen dem Schmutz und dem brauchbaren Gut erfolgt, und dabei zugleich die des
inuit dem "zurckgewiesenen" Feststoffteilchen ausgetragenen brauchbaren Gutes zu
verringern.
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Mit der Erfidnugn wird ein verbesserter Wirkungsgrad dadurch erreicht,
dass eine dazwischen eingesetzte Sohlämmeinrichtung verwendet wird.
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Der nach der Erfindung ausgeführte Hydrozyklon-Abscheider weist eine
Kombination von Verbesserungen an der Oberlauf-und an der Unterlau£seite des Abscheidera
auf, wodurch sich ein leistungsfähiger Betrieb ergibt, der mit einer Rckgewinngun
von brauchbarem aus den Düsen des ünterlaufs ausgetragenem Gutverbundenist.
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Ein weiteres Zeil der Erfindung ist die Schaffung einea
eines
neuen Schlämmraums. der in Form einer zylindrischen Vorrichtung unmittelbar vor
der Unterlaufdüse liegt und so angeordnet ist, dass dem Hydrozyklon-Abscheider zugegebenes
Wasser sich mit dem natürlichen, darin vorhandenen Fluss verbindet wobei das Wasser
dem bereits im Zyklon vorhandenen Strömungsbild mit einem Minimum an Störung zugeführt
wird.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, dafür zu sorgen, dass das
brauchbare Gut zu einer inneren Flüssigketissäule übergeht, die durhc den Abscheider
zur Apexseite derUnterlaufdüseunddurchdieApexseite der Unterlaufdüse hinduch führt.
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Die Erfindung wird an hand der Zeichnung beispeilshalber erläuter.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematisch Darstellung eines Hydrozyklon-Abscheiders galqdss
der Erfidnutn, Fig. 2 eine Teilansicht des Hydroxyklon-Abscheiders nach Fig.' !,wobei.seineUnterlaufseitezu
sehen ist, @@@. 3
Fig. 3 eine Teilansicht Längsschnitt}inseitlichen
lange der Linie 3-3 3 von Fig. 2, Fig. 4 eine Querschnittansicht, im wesentlichen
länge der gebrochene Linie 4 - 4 von Fig. 2, Fig. 5 eine Schnittan@@@@, im wesentll.uhsnlängs
der gebrochenen Linie 5 * 5 von Fig. 4 und Fig. 6 eine Langssohnittansicht, im wesentlichen
länge der Linie 6-6 von Fig. 5.
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Gleiche Einzelteile tragen in den einzeinen Figuren gleiche Bezugszeichen.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber fUr einen
Hydrozyklon-Abscheder erläutert, welche ist, dass er Trübe aufgeschlämmten Holzstoff
"relinigt".
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Gemäss dem Abacheideverfahrenwerd'3'.iverhältniäi sig leichte und
reine, bra.uohar'3JadrnaJs"nnommen" abgesondert, wogegen Schmutz und unerwünschtea,
aserhaltiges Gut ale Schlammsammler oder zu einer anschliessenden @iedergewitnungaeinrichtung
flieaaen kann.
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Gsmäß
Gemäss Fig. 1 weist der hydrezyklon-Abscheider
einen hohlen Kegelstumpf 10 auf, an desen Basissetie sich konzentrisch ein Zylinder
11 befindet.
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Der zylinder 11 ist an seiner einen Seite offen und dient/als Fortsetzung
für die Basisseite des Kegelstumpfes 10. Die entgegenesetzte Seite des Zylinders
11 ist mit Ausnahme einer Mittelöffnung 12, die in seinerAchse liegt, geschlossen.
In die geschlossene Seite des Zylinders 11 ist in Form eines zylindrischen Tauchrohres
13 ein "Wirbelfinder" eingepasst, der in einer Linie mit der Mittelpffnung 12 liegt
und koaxial dazu nach innen in Richtung auf die offene Seite des Zylinders 11 zu
vorsteht, Ein Rohrstutzen 14 oder dgl. dinent ausserhalb des eiegentlichen Hydroxyklon-Abscheiders
als Verlängerung für das Tauchrohr 13.
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Eine Trübe, die Schmutz und sowohl bruachlbare, als auch umbrauchhare
Fesern enthält, wird der Einrichtung über eine Rohrlietung 15 zugeführt. Die Beschickung
der Einrichtung erfolt dabei über eine tangenitel angeorndet offnung 16 im Zylinder
11, welche in der Mitte zwischen seinen beidne Seiten liet. Die augeführte Trübe
entwickelt eine Rotationsbewegung, wobei sie sich allmählich in @@@@@@@@ung
Richtung
auf die Schmalseite des Kegelstumpfes zu bewegt. Der auf diese Wieise entstandene
izirbel ist nützlich ur die Bildung eines zweiten, inneren FlUssigkeitswirbels,
welcher eine Gegenbewegung in einem solchen Ausmass entfaltet, dass er von der Apexseite
des Abscheiders weg auf die Basisseite zu fliesst ; dieser Gegen@ Yirbel läuft in
das Tauchrohr 13 hinein und wird durch den Rohrstutzen 14 vom Abscheider weggeführt.
i. s sind also beim Betrieb der Einrichtung konzentrische Flüssigkeitswirbel im
Kegelstumpf 10 vorhanden, welche um einen flüssigkeitsfreien Kern in seines Zentrum
wirbeln.
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Die Kräfte, die sicLdabeientwickeln,ergebenein Druckgefälle, das radial
nach inne@ wrikt d.h. von deranddesbscheidersiniohtun.aufdenflüssigkeitsfreien Kern.
Entsprechend dazu haben die leichtgewichtigen, brauchbaren Fasern die niegung, sichvc...derbewegtenTrübedesäuserenWirbels
abzuscheiden und in der inneren Wirbel hineigezogen zu werden. Die restliche Flüssigkeit,
die den Träger für den Jchmuts und für relativ grosse und schwere Feststoffteilchen
billet, verbleibt im äusseren Wirbel und wird dadurch in Dichtung auf die Schmalseite
des Konus zu geführt.
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Gazes
Gemäss dem Ausführugnsbeispiel der Erfidnung
kann der Abscheider so betrachtet werden, als bestehe er aus getrennten, konishcen
Abschnitten, insofern als die Spitze, d.i. das Apexende des Abscheiders, im Längsabstand
vom eingentlichen Kegelstumpf 10 angeordnet ist, wo sie als unterlaufdüse 17 dient.
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Die Unterlaufdüse 17 ist jedenfalls als Fortsetzung des hohlen Kegelstumpfes
10 gebaut, und der Innendurchmesser ihrer Basisseite stimmt annähernd mit dem Innendurchmesser
der Schmalseite des kegelstmpfes 10 überein. Zur Trennung der angegebenen Konusbschnitte
voneinander und zur Aufrechterhaltung dieser Trennung ist ein Zylinder 18 daxwichen
eingefügt, der einen Schlämmraum 19 bildet. Der Zylinder 18 weist längs im Abstand
voneinander angeordnete Offnungen 21 und 22 auf, über welche aus einer Rorhleitung
23 Ergänzungswsser in den Schlämmrum 91 eingespeist wird. Das Ergäzumgswasser vereinigt
sich mit dem quirelden Wirbel, der durch die Schmalsiete des Kegelstumpfes 10 in
den Zylinder hereinwirbelt, und bewirtk nahc Art der Schlämmräume, dass zusätzlich
brauchbare Fasern in dne inneren Wirbel hineingebracht werden, wo sie wie angegeben
in umgekehreter Richtung zurück zum tauchrohr 13 und über den Rohrstutzen 14 aus
der Einrichtung anbegführt @@@@@@@@.
werden. Der verbleibende vieil
der Trübe mit dem mitgeführten Schmutz, unbrauchbaren Fasern und was auch immer
vielleicht an brauchbaren, leichten Fasern noch nicht in den inneren Wirbel abgedrängt
worden ist, wird in Richtung auf die Basisseite der Unterlaufdüse 17 zu ausgetragen,
wo er auf deren Apexende zu weiterwirbelt.
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Das Apexende der Unterlaufdüae kann mit der Aussenluft in Verbindung
stehen oder mit einem Bereich, in dem Unterdruck herrsoht ; jedoch gemäes einem
weiteren Erfindungamerkmal ist es in dem dargestellten Ausführungsbeispiel entweder
direkt oder über ein Siohtglae 24 in einer in einem Behälter 26 enthaltenen FlUesibkeit
25 vereenkt. Die"zurückgewiesenen" Feststoffteilchen der @rücbe fliessen au*der
Spitze der Unterlaufdüse17idiFlüssigkeit 25. Hier breiten eiah Schmutz und unbrauchbares,
faseriges Gut im Tasser aus, wogegen restliche, brauchbare Fasern in entstehenden
inneren @@@belabachnitten zurückgewonnen werden und @ dadruch in die Spitze der
Unterlaufdüse 17 zurückgesanget und zusammen mit anderen brauchbaren Faser@ zur
Basis des Abscheiders ausgetragen werden.
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\ Diese
DieseWirkungsweise.virdunterstutstvoneiner
rohrs 13. Wie angegeben weist das Tauchrohr an seinem inneren Ende eine spitz zul@@f@@de,
@@@ssers Verbrieterun2 7 auf, welche dauz dient, die ankommende Trübe vom Mundstück
des Tauchrohrs abzulenken, wordurch eine Kurzverbindung der schmutzreichen Trübe
in das Tauchrohr verhütet wird, und wobei ausserdem diese äussere Verbreittrung
ein wesenltiches Ansaugen von Flüssigkeit am Apexende des Abscheiders verhidnert.
So ermöglicht das kelchförmige Mundstück des Tauchrohrs 13 einen Bea'C,'°ta : .'GJ"Iila.
t' ll ?'P° ? ?. a', '2'' . F' °'sl.'s> : f°J. 3 '''l2aY' etrieb des Abscheiders
mit untergetauchtem Apexeude, triebdesAbscheidersNituntergetauchtemApexende wodurchSchwirikeitsnvorbeugtirddiebeim
!', . ?. .'7 ! u'4'. y$, alt : .. :.'vs.'i. . 1. .'R tl :. Ze. r i. , bi- ; C t'
!. d'''--^~si'i t t">py, o, durchVakuuverbindunonunddglcüberflüssig'."erdeuoZusätslichdzuerhältderAbseheiereinen
c '., w't ;. i 1. . C3C. 7 :"'3 :. : . ' : « :.'-.. "W : d.. -'..'a- ~-. : a'1 :
rz-"-, i Trennschärfe,unddie"r-'rciesn ?n"Fescffj';?&{;"2gtL.'.itcuten"'"""i.ichert.Fl?igkit
25 @@@@ pericishe oder kontinuierflich durhc ent-<~..-.,.y..;tj'.f!'?~v.ya.''::','k'~~:~..c~ij.:.i2C:enE°:o.-.-fährt
und ere@@@@ @@@@@@ .=-M---=L
Das Tauchrohr 13 und die konische
Spitze der TTnterlaufdüse 17 können als Oberlauf-bzw. als unterlaufdüse b-etraclitet
werden. Die "angenommenen" Feststoffteilchen der Trübe werden wie angegeben an der
Oberlaufdüse ausgetragen, dem Rohrstutzen 14 zugeführt und einer Stelle zugeleitet,
wo sie weiterverwendet oder einem. veiteren Verfahrensschritt unterworfen werden.
Die "zurckgewiesenen" Feststoffteilchen treten über die Unterlaufdüse 17 aus und
verteilen sich in der Flüssigkeit 25 ; mit dieser Flüssigkeit, die auch Wasser sein
kann, fliessen sie zum Schalmmsammler oder werden einem anschliessenden Rückgewinnungsverfahren
unterworfen.Lieausdrücke "Unterlauf" und "Oberlauf" bedeuten zwar zugleich eine
StellungoderLage,undinderJeschreibung wurdenähnlicheausdrückebeispielsweise als
Angabe einerseits für das Fliessen des äusseren Wirbels nach unten und andererseits
für das Fliessen des. innerenWirbelsnachobenverwendeteJedoch sollen diese Ausdrücke
keine einschränkende Bedeutung g beoitzen, da na der Abscheider auch in anderen
Lagen verwendet werden kann und nicht nur in der einendargestelltenLge.DieangewendetenLrücke
erzeugen im Abscheider Zentrifugalkräfte sowei andere Eräfte und machen die Einrichtunginweitem
Umfang
UmLang von der Schwerkraft unabhängiga Der Schlämmraum bewirkt
eine Verringerung des Anteils von brauchbaren Fasern in dem "zurückgewiesenen" Gut
und gleichzeitig eine genauere Trennung zwischenSchmutzundbrauchbarer.Faser,wodurch
sich eine verbesserteTrennschärfeergibt.Bei nähererBetrachtungdeseineVerlängerungbildenden
Zyliniders 18 und seines zugehörigen Schlämmraums 19 zeigt sich, gemäss fig. 2 bis
6, dass der Zylinder 18 an seiner einen Seite die Schmalseite des Kegelstumpfes10aufnimmt.EinVerbindungsstopfen31s
, 6 L4t4J . d ii. i !,. : fdl.. : vy° r~LdLwSi~ 3,.'. V'v . .. .'. u ~.. u. , .
i,. S.-r'. J dl. b d hergestellt ist, umschliesst die ineinandergesteckil n weisteinenin-.ierei?Pülsen-'1132auf,derzijendemZylinderundderSchmalseitedesKelstu.-.fs3cvorsrintdassdie
J''-j-1'f-'.L seite des Kegelstupfes se verpringt, dass die Schkalsier @@@ @@@@@@@@@@fes
zentrisch in eien @@@@@@@@@@@@@ @@@ der @@@@@@@@@and 33 1 @@@@@@@@@@@@ @@ @@@@@@@@@@
@@@ @@@@@@@@@@ @@@@@@ @@@@@@@@@@@ @@@ von @@@@@@@@ @@ 34 @@@@@@@@@ @ @@@@@@@@@@@@@
@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@ @@@@@@ @@@@@@@@@@ der @@@@@@@@ @@@ der @@@@@@@@@@@
@@@stoopfer 31, @@@@@@@ @@@@@@@@
DieBrg-nzungs-Rohrleitung23gen
:'shder=-ch.etischen Dare,-"e llung von Fig. 1 besahtgemp.debc.liehenusfiXrungsbeispiel
aus einem Mehrfochc.-nschj.us35<derin einem Stück zusammen mit dem Zylinder 18
geformt ist und eine Einlassöffnung 36 aufweist. Die Öffnungen 21 und 22 stehen
gemeinsam tuber einen Verteilerraum 37 mit der Einlassoffnung 36 inVerbindung,wobiaerVerteierruum
durch den Mehrfachanschluss J,) @ gebildet wird. Die Öffnungne 21 und 22 sind ao
angeordnet, dass der lust-c-i i, n den ocll raum 19 tangential erfolgt, so wie dies
bereits in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wrude und wie es auch gemäss Fig. 4-6
im einzelnen gezeigt ist.
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Überdies besitzen die Öffnung 21 und 22 eine neigung nach unten, d.
h.inRichtungaufdisn':e'"lu''M.'.ge17zu, wobei die Neigungeinenbstmmter'.-1rL,beispielsweise
20°. In die Schlmmeirnichtung über e EinlasscffnungeingelaauenesWasserft !.!''.-'.i-..j.rerte!-.:.-raum
37 @@@ wird gleichzeitig @@@@ @ @@ und 22 ausgetragen,.'.'obeie?in'cdr-e;'r;:ch
untenflieast<L'saserschLier:'.'.'l{-u.iach dem natürlcihen Fluss des dusser@
@@ @@ aus der SchmalseitedesKeäLstu.psr')..''"Jvermischt sichsoiL.itdiesemWirbL,'de'-.'bscheider
bereits
-bsrsitsvcrh&nuenenStrömungsbildeinMinimumncturungher-
-'yorruftc.Lieij..i.unseren'.Virbeleusdercmalseitedes Kegelstunfes 10 austretande
Träbe hat die Tendenz, sich in @@@ grösseren Drucomesser des Zylinders 18 uszubüiten.
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Druch die zuge@@ von Ergäzungswasser über die Öffnungen 21 und 22
@ird eine verdünnende Wrikung erreicht, wobei die in der wirbelnden Träbe enthsltendne
brsuchbaren Fasc@rn in den nach oben steigenden inneren Wirkbel übergehen. An den
Zylinder 18 ist an der Seite, welche derjenigen entgegen-Durchdiezugäbevon3rgnzungsaseraberdieÖffnungen21
und 22-irdeineverdünnendeWirkungerreichte.vobsidiein derwirbelndenTri-'beentliltenenbrauchbaren
?srninden 3cnob-snsteindeninnerenWirbelübergehen.AndenZy- r Cd :'.. . .. ~. a. .
'L' fZ . L.. L. e, . iZ. Lr'. . .'Zdiz.'el. 'd :. ij3f. : (a'w, 7'' ' : IJW tli
i~ ~. ~. z : ; r : ; c ; : a :e v 4. iu :. ° v2f v<-p. : : : :. e : ux : =. :
1 : h : ch 3angsbrmtßndemdieUnterlufdse17abnehmbary bspi.elB./eisemitHilfevonBefestiungsmitteln39
befestigtist.ordem-'.-lausch33verjüngtsichder Zylinder18aufeinengeringerenBurohmesser,v/obidie
I ;.''T.en'.';3nd35drlindrisohenTrläLerunallaählich ineineschrägeHandfläche41üb=r3ht.Dieecrägeand-@@@@@@@@@@
@@@ @@@ des @@@@@ @@de des Zylinders 18 'erd.-fdasuntere ?'..iddesZylinders13 -..i?:dsr.u:'j.-...-.,..-r,-undbissihoiriTtindie-'/'jinyrtsich5sinLohnesärfrtschritndoemeäsa
rden CL
werden bis zumApexende der Unterlaufdüse und jenseits des
Apexende weiterhin brauchbare Fasern freigegeben, wobei eine Anzahl vontrauchbaren
Fasern, nachdem sis aus der Düse auagetragen wurden, wieder in den Abscheider zurückgesaugt
wird, so wie es vorher schon beschrieben wurde.
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Der Hydrozyklon-Abscheider kann wirksam betrieben werden, indem entweder
seine Unterlaufdüse 17 ins Preie fiihrt, oder auch indem dieselbe wie in Fig. 1
dargestellt in eine Fluesigkeit eintaucht. In jedem Fall ergibt ein kelchförmig
oder ähnlich gestaltetes Tauchrohr 13, das die Oberlaufdüse bildet, einen besseren
Betrieb, indem es eine schärfere Trennung erbringt und ausserdem verhütet, dass
die ausgetragenen schmutzreichen Feststoffteilchen in den Abscheider zuriickgesaugt
werden. Der Betrieb der Einrichtung ist den angewendeten veränderlichen Bedingungen
unterworfen, die r teilweise durch die Art der verwendeten breilgen Feststoffsuspension
bestimmt werden. So kannmandurchVeränderung der Menge des in denZylindsrISzugegebenenVrdannunswas"-sers
bei unterschiedlichen Arten breiigeFeststofiuspensionen unterschiedliche Brgebnis@e
erreichen. Die einen zusätzlichen Materialgewinn ergebense, mit dem Hydrsyklon-AbscheiderkombinierteEinrichtung,pc-'ieJ"i='ie
;ch'L:n!meinrichtung darstellt, sit, wie bereit@ ng@ @een, imstande, oEtiS
aus
dem Behälter mit dem."zurückgewiesenen"Gut Flüssigkeit in sich aufzusaugen, wenn
die Unterlaufdüse in Flüssigketi eingetaucht betrieben wird. Die eingesaugte BlUssigkeit
verteilt sich innerhalb des Schlämmraums 19 und wird dort verdiinnt. Gleichzeitig
werden eine Anzahl von brauchbaren Fasern, die in den Behälter mit dem "zurückgewiesenen"Gut
ausgetragen wurden, wiedergewonnen ; da aber die schmutzigen Feststoffteilchen schwerer
sind, werden sie nicht auf ähnliche Weise in die Uhterlaufdüse hineingezogen. Fur
den Fall eines Betriebs mit Tauchreiniger kann eine Unterlaufdüse verwendet werden,
deren Apexende einen grdsseren Durchmesser aufweist, so dass mehr "zurückgewiesenes"Gut
und Schmutz in den Behälter entweichen kann.
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Die Feststoffsuspension, die in den Zylinder 18 hineinwirbelt, ist
ein Konzentrat der TrUbe, mit der die Einrichtung ursprünglich an der Offnung 16
beschickt wurde a Diese hereinwirbelnde Feststoffsuspension kann sich im Sohlämmraum
19 ausdehnen, so dass die mitgeführten, brauchbaren Fasern praktisch von den sie
fest zusammenpressenden Drücken, befreit werden. Nach der ordnungagemässen Beschikkung
mit Ergäzungsflüssigketi ist die sich auedehnende Trübe vollstandig mit Verdünnungsflüssigkeit
vermischt. Beine.
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Flüssigkeit
Flüssigkeit und brauchbare Fasern bilden
ebenfalls einen Wirbel, der in Form eines in die Höhe steigenden inneren Wirbels
gegen das Tauchrohr 13 des Oberlaufs zu läuft.
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An der St'elle, an der der endgültige Austrag in den Behälter 26 erfolgt,
sind die gesonderten Wirbel weiterhin vorhanden, wobei der innere Wirbel noch weitere,
brauchbare Fasern aus dem Wasser 25 herausholt. Es baut sich also eine nach oben
fliessende Wassersäule auf, die sich bis zum Apexende der Unterlaufdüse und durch
das Apexende hindurch eretreckt, und der liber ihre ganze Länge hin der Vorrat an
brauchbaren Fasern übergeben wird.
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Patentansprii. che