DE1442503A1

DE1442503A1 - Wirbelabscheider

Info

Publication number: DE1442503A1
Application number: DE19641442503
Authority: DE
Inventors: Baehr Dipl-Ing Theodor; Mueller-Rid Dr Wilhelm
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1963-08-26
Filing date: 1964-08-22
Publication date: 1969-02-20
Also published as: US3405803A; AT244996B; NL6409815A; ES303411A1; BE652296A; GB1083283A

Description

Patentanmeldung und Gebrauchsmuster- J.M. VOITH GMBH, hilfeanroeldung A 2628 Heidenheim (Brenz)

Kennwort: "Hydrozyklon¹¹

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Wirbelabscheider

Die Erfindung betrifft einen Wirbelabscheider zum Klären von mit Fremdkörpern durchsetzten Aufschwemmungen od.dgl. Solche Wirbelabscheider besitzen eine besondere Bedeutung bei der Aufbereitung von Faseraufschwemmungen für die Herstellung von Papier, Pappe od.dgl., weil diese Faseraufschwemmungen im rohen Zustande nicht nur beträchtliche Mengen an auszuscheidenden schweren Fremdkörpern (Sand, Metallteilchen usw.), sondern auch Luft und andere unerwünschte Gase sowie auch störende leichte Fremdkörper, beispielsweise Rindenstückcken od.dgl. enthalten. Unter schweren Fremdkörpern sind dabei solche Fremdkörper verstanden, deren spezifisches Gewicht größer ist als das der Aufschwemmung, während Fremdkörper mit einem kleineren spezifischen Gewicht als dem der Aufschwemmung als leichte Fremdkörper bezeichnet werden.

Die bekannten Wirbelabscheider besitzen eine im wesentlichen rohrförmige Wirbelkammer, welche an ihrem einen Ende eine tangentiale Einlauföffnung für die zu klärende Aufschwemmung aufweist. Durch die tangentiale Einführung wird der zu klärenden Aufschwemmung eine starke Wirbelbewegung erteilt, in welcher zunächst die in der Aufschwemmung enthaltenen schweren Fremdkörper nach außen gedrängt werden, sodaß sie aus der Aufschwemmung abgesondert werden. Durch eine am anderen Ende der Wirbelkammer angeordnete Abzugsöffnung-werden die abgesonderten schweren Fremdkörper aus der Y/irbelkammer abgeführt. Die von den schweren Fremdkörpern befreite, aber in der Regel noch leichte Fremdkörper und Gase ent- · haltende Aufschwemmung wendet eich vor Erreichen dieser Abzugsöffnung nach innen zur Längsachse der Wirbelkammer hin und strebt sodann von der Abzugsöffnung weg und der Auffangöffnung eines zentral in die Wirbelkammer eintauchenden Abzugsrohres zu, durch welches sie nach außen geleitet wird»

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Bei der Wirbelbewegung der Aufschwemmung bildet sich im Inneren der Wirbelkammer ein zentraler Hohlraum, der diese Wirbelkammer in Längsrichtung durchdringt und sich bis in daa Abzugsrohr für die von den schweren Fremdkörpern befreite Aufschwemmung hinein fortsetzt. Die in der Aufschwemmung in Form feiner Bläschen enthaltenen Gase werden unter der Einwirkung dieser Wirbelbewegung gegen diesen Hohlraum hingedrängt und treten schließlich in diesen über. In der Hegel ist daher .der Hohlraum mit Gas, vor allem mit Luft gefüllt. Das Volumen des gasgefüllten Hohlraumes bleibt während des Betriebes des Wirbelabscheiders im Mittel gleich, weil die den Hohlraum unmittelbar umgebende Strömung Teile dieser Gasfüllung abzupft und nach außen fortführt.

5er gasgefüllte Hohlraum oder Gaskern ist von einer freien 71üssigkeitsoberfläche umgeben, welche von der von den schweren ; Fremdkörpern befreiten. Aufschweminung gebildet wird. Wie in einem < natürlichen Gewässer die_spezifisch leichten Körper an der Ober-/ flasche des Wassers schwimmen, so sammeln sich auch die in der / Aufschwemmung enthaltenen leichten Fremdkörper an der Grenzfläche zwischen der Aufschwemmung und dem Hohlraum oder Gaskern in einer mehr oder weniger dicken fließfähigen Schicht an. Das Vorhandensein eines solchen Hohlraumes oder Gaskerns begünstigt also die Bildung der fließfähigen,überwiegend aus ausgeschiedenen leichten Fremdkörpern bestehenden, den Hohlraum oder Gaskern umhüllenden Schicht·

Es sind Wirbelabscheider bekannt, welche mit besonderen Abzugseinrichtungen für leichte Fremdkörper versehen sind. Bei einem bekannten Wirbelabscheider ist an der Außenseite, eines von oben her in die Wirbelkammer hereinragenden Abzugsrohres für die geklärte Aufschwemmung ein Kanal zum Abführen leichter Fremdkörper vorhanden. Da sich jedoch bei den Wirbela.bscheidern der wesentliche Teil der leichten Fremdkörper im inneren Teil der dem Abzugsrohr für die geklärte Aufschwemmung zustrebenden Wirbelströmung ansammelt, gelangen die meisten dieser leichten Fremdkörper nicht zu der Eintrittsöffnung des genannten Kanals, sondern verbleiben in der Aufschwemmung und werden zusammen mit dieser abgeführt.

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Bei einer anderen bekannten, mit einer zentralen Abführleitung für ausgeschiedene leichte Fremdkörper versehenen Bauweise eines Wirbelabscheiders wird die Ausbildung eines Hohlraumes oder Gaskernes in der Wirbelströmung durch ein zentral von oben her durch die Wirbelkammer hindurch geführtes Tragrohr für einen Umlenkteller verhindert, welcher die Wirbelkammer gegen den darunter befindlichen Schmutzsammelräum abschirmt und auf dessen Oberseite die im radial äußeren Teil der Wirbelkammer von den schweren Fremdkörpern befreite Aufschwemmung (Gutstoff) nach innen und oben umgelenkt wird, ehe sie in die nahe oberhalb des Umlenktellers befindliche Auffangöffnung des Abzugsrohres für den Gutstoff (Gutstoffrohres) eintritt. Innerhalb des Gutstoffrohres ist die das zentrale Tragrohr koaxial umgebende Auffangsöffnung der Abführleitung für die ausgeschiedenen Mchten Fremdkörper angeordnet. Die in dem Gutstoffrohr stattfindendei Wirbelbewegung der Aufschwemmung wird indessen, im wesentlichen infolge der Wandreibung an dem zentralen Tragrohr, so stark abgeschwächt, daß die leichten Fremdkörper sich nicht wirksam vom Gut-•stoff zu trennen vermögen. Daher enthält die von der Auffangöffnung des Abzugsrohres für die leichten Fremdkörper aufgenommene Schicht der Wirbelströmung einen sehr großen Anteil an brauchbaren Fasern, während der durch das Gutstoffrohr abgezogene Gutstoff nur ungenügend von leichten Fremdkörpern befreit ist.

Der Urheber dieser bekannten Bauweise hat deshalb bereits vorgeschlagen, den beschriebenen Wirbelabscheider zu unterteilen und die leichten Fremdkörper in einer getrennten Vorrichtung abzuscheiden, um deren Absonderung aus der Aufschwemmung zu ver- ( bessern. Diese getrennte Vorrichtung ist als Wirbelabscheider mit tangentialem Zulauf am unteren Ende der Wirbelkammer ausgebildet. Am oberen Ende der Wirbelkammer ist sie mit einem zentralen, eine weite schirmartige Auffangöffnung aufweisenden Abzugsrohr für die leichten Fremdkörper und einer zu diesem Abzugsrohr konzentrischen Austrittsöffriung für den Gutstoff versehen. Diese ist gegen die Wirbelkammer durch die Wandung der schirmartigen Auffangöffnung abgedeckt· Außerdem ist bei dieser Vorrichtung ein zentraler, von der Zulaufseite her in Fortschrittsrichtung der Aufschwemmung spitz zulaufender und bis in die schirmartig

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ausgebildete Auffangöffnung hinein reichender Leitkegel vorhanden, längs dessen Oberfläche die ausgeschiedenen leichten Fremdkörper der Auffangöffnung zustreben sollen. Auch bei dieser Bauart wird indessen die Wirbelbewegung der Aufschwemmung in der Wirbelkammer durch die V/andreibung an dem zentralen Leitkegel wesentlich abgeschwächt, sodaß die Absonderung der leichten Fremdkörper vom Gutstoff unbefriedigend ist·

!Die Ursache für die mangelhafte Wirkung dieser bekannten Wirbelabscheider liegt offenbar in dem die Wirbelkammer axial durchdringenden Tragrohr bzw.,Leitkegel, weil diese die Ausbildung des zentralen Gaskerns verhindernden Körper zwar das Mitreißen von Gasblasen im. Gutstoff beseitigen, aber auch das Abscheidevermögen des Wirbelabscheiders für leichte Fremdkörper beträchtlich abschwächen. # · .

Um das Mitreißen abgezupfter Teile der Gasfüllung des zentralen Hohlraumes mit dem Gutstoff zu vermeiden, hat man bekanntlich noch einen anderen Weg beschritten, nämlich am oberen und/oder am unteren Ende der Wirbelkammer koaxial zu dieser Saugöffnungen oder -stutzen angeordnet, um damit die im zentralen Hohlraum sich sammelnden Gase durch eine Vakuumpumpe od.dgl· abzusaugen. Dadurch werden zwar die ausgeschiedenen Gase vom Gutstoff getrennt, aber es .müssen dabei, abgesehen von dem zum Absaugen der Gase, aber auch zum Ausbringen des Gutstoffs und der ausgeschiedenen. Fremdkörper erforderlichen beträchtlichen Aufwand für die Absaugeeinrichtungen, schwerwiegende betriebliche Nachteile in Kauf genommen werden.

Je nach dem Verhältnis der gerade ausgeschiedenen Gasmenge zu der zum gleichen Zeitpunkt von der Vakuumpumpe abgesaugten Gasmenge schwankt im Betrieb der in der Wirbelkammer herrschende Druck beträchtlich. Infolge dieser Druckschwankungen ist auch die Wirbelstärke in der Wirbelkammer erheblichen Schwankungen unterworfen. Diese Druckschwankungen haben nicht nur ungleichmäßige Ausscheidung der schweren Fremdkörper zur Folge, sondern regen auch starke Schwingungsvorgänge in dem gasgefüllten Hohlraum oder Gaskern des Wirbels an. Infolgedessen ist bei diesen bekannten mit Absaugung arbeitenden Wirbelabscheidern der Hohlraum oder Gaskern in der Wirbelkammer sehr unruhig und

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ändert außerdem fortwährend seinen-Durchmesser, d.h. zieht sich, wie beim Atmen,abwechselnd zusammen und weitet sich wieder auf. Vor. allem bei zum Reinigen; irisbesondere zum Entgasen von Faserauf schwemmui^en^fü:r_4jje« Herstellu^ von Papier, Pappe od.dgl. eingesetzten und daher dem Stoffauflauf der Papiermaschine unmittelbar vorgeschalteten Wirbelabscheidern machen sich die Druckschwankungen im Gaskern infolge der dadurch im Stoffauflauf hervorgerufenen Stoffspiegelschwankungen durch schlechte Blattbildung auf dem Papiermaschinensieb äußerst nachteilig bemerkbar.

Das Atmen des zentralen Hohlraumes oder Gaskerns bei den bekannten mit Gasabsaugung ,betriebenen Wirbelabscheidern behindert nun die Ausbildung einer den Gaskern umschließenden Schicht abgesonderter leichter Fremdkörper erheblich; es hat vielmehr zur Folge, daß durch die eine vorgegebene Lichtweite aufweisenden Saugöffnungen bzw. .stutzen zusammen mit den abgeleiteten Gasen ein Teil der Wirbelströmung abgeführt wird, eodaß auch bei solchen Wirbelabscheidern ein unzulässig hoher Verlust an brauchbaren Fasern eintritt, während der vom Gutstoffrohr aufgenommene Teil der Wirbelströmung noch einen großen Anteil fen leichten Fremdkörpern aufweist.

Um bei mit Absaugung des Gases aus dem zentralen Gaskern arbeitenden Wirbelabscheidern die Unruhe des Gaskernes zu vermindern, hat man bekanntlich fh.der Wirbelkammer Stützflächen angeordnet, auf welche sich der Gaskern abstützen soll. Es ist ein Wirbelabscheider bekannt, der als Stützfläche eine koaxial zur Längsachse der Wirbelkammer in deren unterem Teil oder am Boden des an die Austrittsöffnung der Wirbelkammer für die ' schweren Fremdkörper unten angeschlossenen Sammelbehälters angeordnete Kegelfläche mit gegen die Zulaufseite hinweisender Kegelspftze aufweist. Es ist auch bekannt, anstelle der Spitze dieser Kegelfläche ein/kleines Grübchen anzuordnen, welches als Stütze für den Gaskern dienen soll.

Eb ist ferner ein Wirbelabscheider für die Reinigung von Faseraufschwemmungen bekannt, bei welchem das auf der Zulaufseite

zentralen die Wirbelkammer eintauchende Abführrohr für den Gutexne/:

stoff.in/koaxial zur Wirbelkammer angeordnete Gutstoffkammer

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mit tangentialem Austritt führt. Bei diesem Wirbelabscheider ist am oberen Abschlußdeckel der Gutstoffkammer koaxial zur Wirbelkammer eine kegelige, mit der Kegelspitze in das Innere der Gutstoffkammer hineinragende Fläche zum Abstützen des Gaskerns angeordnet.

^⁷ Diese Maßnahmen haben indessen keine Verminderung der Un- / ruhe des zentralen Gaskernes erbracht. Es ist daher nicht möglich/, mit irgendeinem dieser bekannten Wirbelabscheider die den Gaskerifc unmittelbar umgebende, überwiegend aus den leichten Fremdkörpern/ gebildete fließfähige Schicht von der Gutstoffströmung exakt zu trennen und nach außen abzuführen, ohne daß mit dieser Schicht / unzulässig hohe Mengen brauchbarer Fasern abgeführt werden, welche dann in einer besonderen Anlage rückgewonnen werden müssen. Aus; diesen Gründen haben die bekanntgewordenen Bemühungen, die leichten Fremdkörper vom Gutstoff unmittelbar im Wirbelabscheider zu trennen, zu keinem praktischen Erfolg geführt.

Aufgabe der Erfindung ist, die Nachteile dieser bekannten Wirbelabscheider zu vermeiden und den Wirbelabscheider so auszubilden, daß er bei geringstem baulichem und betrieblichem Aufwand neben dem Abscheiden der" schweren Fremdkörper auch das Abscheiden der leichten Fremdkörper und der Gase aus der zu klärenden Aufschwemmung ohne nennenswerte GutstoffVerluste gewährleistet.

Gemäß der Erfindung wird bei einem Wirbelabscheider zum Klären von mit Fremdkörpern durchsetzten Aufschwemmungen od.dgl. mit einer im wesentlichen rohrförmigen Wirbelkammer, welche an ihrem einen Ende eine tangen<£iale EinlaufÖffnung für die zu klärende Aufschwemmung und an ihrem anderen Ende eine Abzugsöffnung für die in der Wirbelkammer zunächst ausgeschiedenen Fremdkörper mit einem spezifischen Gewicht größer als dem der Aufschwemmung (schweren Fremdkörper) sowie ein mit seiner Auffangöffnung zentral in die Wirbelkammer eintauchendes Abzugsrohr für die geklärte Aufschwemmung (Gutstoffrohr) aufweist und in welcher sich während des Betriebes ein zentraler, die Wirbelkammer in Längsrichtung durchdringender und sich in das genannte Abzugsrohr hin fortsetzender Hohlraum bildet, zwecks Ausscheidens von Fremdkörpern mit einem spezifischen Gewicht kleiner als dem der Aufschwemmung (leichten Fremdkörpern), ein weiteres, in das Gut stoff rohr eintauchendes

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Abführrohr angeordnet, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Gutetoffrohre8 und dessen Auffangöffnung einen größeren Durchmesser als den des Hohlraumes besitzt.

Durch eine solche Ausbildung des Wirbelabscheiders werden in der Tat die Nachteile der bekannten Wirbelabscheider vermieden. Die Unruhe des zentralen Hohlraumes oder Gaskerns im Inneren der Wirbelströmung wird erhe,blich^! vermindert, weil die den obersten Teil des H&hlrauraee bzw.-Gaekerns umhüllenden Rohre, nämlich das Gutstoffrohr und das in dieses eintauchende Abführrohr, für die leichten Fremdkörper den Hohlraum bzw. Gaskern in koaxialer Stellung halten. Da auch der untere Teil des Hohlraumes bzw. Gaskernes in der sich gegen die Abzugsöffnung für die schweren Fremdkörper hin verjüngenden Wirbelkammer in konzentrischer Lage verharrt, werden die bei den bekannten Wirbelabscheidern beobachtete Unruhe sowie das Atmen des Hohlraumes bzw. Gaskernes in der Yfirbelkämmer erheblich gemildert. Zumindest in den Bereichen der Auffangöffnung des Abführrohres für die leichten Fremdkörper und der Abzugsöffnung für die schweren Fremdkörper ist der Hohlraum bzw. Gaskern zentrisch und besitzt dort.gleichbleibenden kreisrunden Querschnitt. Dadurch kann die Auffangöffnung des Abführrohres für die leichten Fremdkörper mit einer Lichtweite ausgebildet werden, welche dem Durchimesser der den Hohlraum bzw. Gaskern unmittelbar umgebenden, die lefchten Fremdkörper enthaltenden Flüssigkeitssehioht entsprich·};. Der Fasergehalt dieser die leichten Fremdkörper enthaltenden j Schicht ist in der Tat gering, sodaß auf besondere Maßnahmen zur Faserrückgewinnung verzichtet werden kann. /

Eine besonders vorteilhafte Gestaltung des Wirbelabscheiders mit einem von der Einlaufseite her in die Wirbelkammer eintauchenden Gutstoffrohr erhält man, wenn man - in weiterer Ausbildung der Erfindung - auch das Abführrohr für 4i<? leichten Fremdkörper auf der Einiaufseite der Wirbelkammer anordnet* Durch eine solche Aus* bildung werden Bauteile in der Wirbelkammer vermieden, welche die Ausbildung des axialen zylindrischen Hohlraumes bzw. Gaskerns behindern¹.

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Einem weiteren Gedanken der Erfindung zufolge ist der Querschnitt des Gutstoffrohres zwischen dessen Eintrittsöffnung und der Auffangöffnung des Abführrohres für die leichten Fremdkörper konstant oder nimmt in Strömungsrichtung ab. Durch eine solche Ausbildung des der Y/lrbe!kammer zugewandten Endes des Gutstoffrohres wird der Hohlraum oder Gaskern in konzentrischer Lage gehalten und insbesondere vermieden, daß sein das genannte Ende des Gutst.offrohrea_dujej:ihdringsjider Teil zerflattert. Denn dieses bei in Strömungsrichtung sich erweiterndem Durchflußquerschnitt beobachtete Zerflattern des Hohlraumes oder Gaskernes würde die Aussonderung der leichten Fremdkörper und der Gase aus der Aufschwemmung behindern.

Um das Ansammeln der leichten Fremdkörper an der Grenzfläche des Gaskerns zu sichern, ist - einem weiteren Gedanken der Erfindung zufolge - die Auffangöffnung des Abführrohres für die leichten Fremdkörper zumindest um das Doppelte der Lichtweite des Gutstoffrohres von dessen Eintrittsöffnung gegen dessen Austrittsöffnung entfernt, gemessen in Richtung der Längsachse der Wirbelkammer. Dadurch verbleibt den leichten Fremdkörpern genügend Zeit und J/eg, die Wirbelströmung quer zu ihrer Fortschrittsrichtung zu durchdringen« .

Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung beträgt die axiale Eintauchtiefe des Abführrohfes für die leichten Fremdkörper, gemessen von der der Abzugsöffnung für die ausgeschiedenen schweren Fremdkörper zunächst gelegenen Stelle der Austrittsöffnung des Gutstoffrohres, wenigstens das Zweifache der Lichtweite der Auff&ngüffnung des genannten Abführrohres. Eine solche Eintauchtiefe des Abführrohres für die leichten Fremdkörper gewährleistet eine genau axiale Lage des Hohlraumes bzw. Gaskerns zumindest im Bereich der Auffangöffnung dieses Abführrohres.

Die im Gaskern sich ansammeliden Gase werden bei der beschriebenen Bauweise des Wirbelabscheiders gemäß der Erfindung in dei Regel zusammen mit den leichten Fremdkörpern abgeführt. Man k£ aber die aus der Aufschwemmung ausgeschiedenen! im Hohlraum sich

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ansammelnden Gase im Wirbelabscheider selbst von den leichten ^f Fremdkörpern trennen und gesondert ableiten. Zu diesem Zwecke ordnet man - in weiterer Ausbildung der Erfindung - ein drittes, mit seiner Eintrittsöffnung zentral in das Abführrohr für die leichten Fremdkörper eintauchendes Rohr (Gasableitrohr) an, dessen Eintrittsöffnung etwa den gleichen Durchmesser besitzt wie der Gaskern und von der Eintrittsöffnung des radial nächsten Abführrohres, in der Regel des Abführrohres für die leichten Fremdkörper, in Richtung der Längsachse der Wirbelkammer gegen die Austrittsöffnung des genannten Abführrohres gemessen, zumindest um das Doppelte der Lichtwe^te der Auffangöffnung dieses Abführrohres entfernt ist; Durch eine solche Anordnung der Eintrittsöffnung des Gasableitrohres wird die genau axiale Lage des Gaskerns und dessen kreiszylindrischer Querschnitt im Bereiche der Eintrittsöffnung des Gasableitrohres und der Auffangöffnuhg des Abführrohres für die leichten Fremdkörper gesichert und dadurch eine praktisch befriedigende Trennung des Gases von den leichten Fremdkörpern erreicht.

Falls noch weitere, den Gaskern konzentrisch umgebende Flüssigkeitsschichten aus der Wirbelströmung getrennt abgeführt werden sollen, iet es natürlich möglich, noch weitere Abführrohre konzentrisch zueinander anzuordnen, in der Weise, wie es bei den

Abführrohren für Gutstoff, leichte Fremdkörper und Gas beschrieben ist. Für den axialen Mindestabstand zwischen den Auffangöffnungen zweier in radialer Richtung einander benachbarter Abführrohre gilt dann eine entsprechende Regel. Die Auffangöffnung des radial äußeren Abführrohres muß immer der Abzugsöffnung für die ausgeschiedenen schweren Fremdkörper näher sein als die Auffangöffnung des radial inneren Abführrohres und zwar wenigstens um das Doppelte der Lichtweite der Auffangöffnung des radial äußeren Abführrohres·

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der Druck im Gasable.itrohr überatmosphärisch. Dadurch wird das Atmen des Gaskerns im Zentrum der Wirbelströmung beseitigt und dieser völlig beruhigt. Als Folge davon wird die Ausscheidung der schweren wie der leichten Fremdkörper gleichermaßen vervollkommnet· Ferner

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wird dadurch erreicht» daß der Druck im Wirbelabscheider, insbesondere an allen Austrittsöffnungen der Wirbelkammer!den atmosphärischen Druck übersteigt. Damit werden die bei den bekannten Bauarten von mit Gasabsaugung betriebenen Wirbelabscheidern erforderlichen Fördereinrichtungen, z.B. Vakuumpumpen, entbehrlich.

Um in einem mit überatmosphärischem Druck arbeitenden Wirbelabscheider die gleichen Geschwindigkeitsverhältnisse und damit den gleichen Durchsatz wie mit einem gleichgroßen, mit Absaugung des Gaskerns betriebenen Wirbelabscheider zu¹ erreichen, braucht der Druck in der zugeführten Aufschwemmung und damit die Antriebsleistung der Druckerhöhungspumpe für die zu klärende Aufschwemmung nur geringfügig erhöht zu v/erden. Der dadurch bedingte Mehraufwand wird aber durch den geringeren Platzbedarf des mit überatmosphärischem Druck arbeitenden Wirbelabscheiders infolge Portfalls der zusätzlichen Fördereinrichtungen sowie der zum Betrieb der Vakuumpumpe erforderlichen Antriebsleistung bei weitem wettgemacht. Praktische Versuchs ergaben, daß ein Überdruck im Gasable&rohr von 5 m WS oder mehr die besten Ergebnisse liefert. Es-wurde festgestellt, daß bei einem Überdruck im Gasableitrohr von 10 m WS der Restgasgehalt des Gutstoffes bei schwer entgasbaren Faseraufschwemmungen auf weniger als 8 #, bei leicht entgasbaren Faseraufschwemmungen sogar unter 1 $ des Gasgehalts der ungeklärten Aufschwemmung herabgesetzt wird.

Einem weiteren Gedanken der Erfindung zufolge wird das Gasableitrohr mit einer, vorzugsweise regelbaren, Drosselstelle versehen. Dadurch kann, der Druck im Gasableitrohr und damit die Druckverhältnisse im Wirbelabscheider bei Verarbeitung verschiedenartiger Aufschwemmung^auf den für die Ausscheidung der Fremdkörper jeweils günstigsten Wert eingestellt werden. Zweckmäßig wird auch das Abführrohr für die leichten Fremdkörper und das Gustoffrohr mit regelbaren Drosseleinrichtungen versehen.

Außerdem ist es gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung vorteilhaft) das Gasableitrohr in Achsrichtung verschieblich und einstellbar auszubilden». eodaß dessen Eintrittsöffnung im

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Verhältnis zur Auffangöffnung des Abführrohres für die leichten Fremdkörper in die fUr den Gasabzug und die Stabilisierung des Gaskernes günstigste Stellung eingestellt werden kann.

Unsteile des besonderen Gasabzugsrohres kann man, wenn ein getrennter Gasabzug nicht erforderlich ist oder wenn das im Zentrum der Wirbelströmung angesammelt^ Gas zusammen mit den schweren Fremdkörpern durch deren Abzugsöffnung aus der Wirbelkammer abgeführt wird, gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung, eine gegebenenfalls längsverschiebliche und in ihrer axialen Lage einstellbare, quer zur Längsachse der Wirbelkammer gerichtete Scheibe innerhalb des Abführrohree für die leichten Fremdkörper anordnen und die Scheibe mit öffnungen zum Durchtritt der leichten Fremdkörper versehen. _f , Statt der öffnungen kann zwischen dem Außenrand dieser Scheibe und der Innenwand des Abführrohres ein Spalt angeordnet sein, welcher den Durchtritt der leichten Fremdkörper ermöglicht.

Einem weiteren Gedanken der Erfindung zufolge werden die gegen die Wirbelkaaaaer zu gerichteten Enden des Gutstoffrohres; des Abführrohree für die leichten Fremdkörper und gegebenenfalls des Gasableitrohres mit zugeschärftem Rand ausgebildet. Dadurch wird einerseits eine saubere Trennung der einzelnen Schichten erreicht, andererseits wird verhindert, daß sich an diesen Enden Ringwirbel bilden, welche mit der Strömung fortschreiten und den Gaske.rn beunruhigen. Diese Ringwiriael beeinträchtigen nämlich die Formbeständigkeit des Gaskernes, was ungleichmäßige Ausscheidung der Fremdkörper und GutstoffVerluste zur Folge hat. '

Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt, wobei in allen Figuren gleiche oder einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugezeichen versehen sind.

Fig. 1 stellt einen schematischen Längsschnitt durch einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Wirbelabscheider,

Fig. 2 in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab den oberen Teil einer im Vergleich zu Fig. 1 abgewandelten Bauart eines Wirbelabscheiders,

Fig. 3 eine Alternative zu der Bauweise gemäß Fig. 2 und

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Fig. 4 in gegenüber den Figuren 1-3 vergrößertem Maßstab einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3, in *>feilrichtung gesehen, und zwar einer gegenüber Fig. 3 geänderten Bauform dar. ι

Der Wirbelabscheider nach Fig. 1 mit vertikaler Längsachse besitzt eine rohrförmige, am oberen Ende (Einlaufseite 2a). mit einem tangentialen Zulauf 2 *?ür die zu klärende Aufschwemmung versehene, im oberen Teil zylindrische und anschließend nach unten schwach kegelig sich verjüngende Wirbelkammer 1, deren unteres Ende eine* Abzugsöffnung 3 zum Abführen der zunächst ausgeschiedenen, an der Innenwand der Wirbelkammer 1 nach unten gleitenden schweren Fremdkörper 4 aufweist. Auf die Darstellung der Wirbelströmung im Inneren der Wirbelkammer 1 sowie der am unteren Ende der Wirbelkammer an diese angeschlossenen Einrichtung zur Aufnahme der aus der Abzugsöffnung 3 ausgetragenen schweren Fremdkörper wurde verzichtet. Durch den die. Wirbelkammer 1 nach oben hin verschließenden Absehliaßdeckel 5 ragt von oben her koaxial das Gutstoffrohr 6 in das sylindrische Oberteil der Wirbelkammer 1 herein und zwar über die axiale Erstreckung der Einlauföffnung 2 für die zu klärende Aufschwemmung hinaus, sodaß sich die Eintrittsöffnung 7 des Gutstoffrohres 6 näher der am unteren Ende der Wirbelkammer 1 befindlichen Abzugsöffnung 3 für die schweren Fremdkörper befindet als die Einlauföffnung 2, An das obere, mit einem Abschlußdeckel 8 versehene Ende des Gutstoffrohres 6 ist tangential die Abführleitung 9 angeschlossen, durch welche der Gutstoff der Verbrauchsstelle zugeführt wird. Durch den Abschlußdeckel 8 hindurch ist zentral in das Innere des Gutstoffrohres 6 ein Abführrohr 10 zum Abführen der ausgeschiedenen leichten Fremdkörper hereingeführt und zwar so weit, daß dessen axiale Eintauchtiefe 13a, gemessen von der der Abzugsöffnung 3 für die ausgeschiedenen schweren Fremdkörper zunächst gelegenen Stelle der Austrittsöffnung 9a des Gutstoffrohres β, wenigstens das Zweifache der Lichtweite der Auffangöffnung 13 des Abführrohres 10 beträgt. Die Lichtweite des Abführrohres 10 tmd dessen Außendurchmesser sind wesentlich kleiner als ctie Lichtweite des Gutstoffrohres 6, sodaß zwischen der Außenfläche des Abführrohres

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und der Innenfläche des Gut s.,t off rohr es 6 ein ausreichender Durchtrittsquerschnitt für den anfallenden Gutstoff verbleibt. Das Gutstoffrohr 6 ist zwischen seiner Eintrittsöffnung und der Auffangöffnung 13 des Abführrohres 10 für die leichten Fremdkörper zylindrisch* daher ist der Querschnitt des Gutstoffrohres 6 in diesem Teil konstant. Der Querschnitt könnte indessen "auch, in diesem Bereich in Strömungsrichtung, d.h. nach oben, abnehmen. Die Lichtweite des Abführrohres 10 oder zumindest der Auffangöffnung 13 dieses Abführrohres muß indessen groß genug sein, um außer den abgesonderten, sich im zentralen Gaskern ansammelnden Gasen auch die den Gaskern 11 unmittelbar umgebende, aus den leichten Fremdkörpern bestehende fließfähige Schicht 12 aufzunehmen,sodaß diese zusammen mit den ausgeschiedenen Gasen vom Gutstoff getrennt und durch die an das Abführrohr 10 anschließende Abführleitung 14 abgeführt werden kann. Es ist außerdem vorgesehen, das Abführrohr 10 austauschbar zu machen, sodaß in ein und demselben Wirbeläbscheider Abführrohre 10 mit unterschiedlicher Sichtweite der Auffangöffnung 13 eingebaut werden können. Dadurch kann die Lichtweite der Auffangöffnung 13 dem Außendurchmesser der jeweils abzuführenden Schicht 12 angepaßt werden. Anstatt das ganze Abführrohr 10 austauschbar zu machen, kann auch das die Auffangöffnung 13 aufweisende Endstück des Abführrohres 10 auswechselbar vorgesehen werden.

Die in Fig. 2 dargestellte Bauweise eines· Wirbelabscheiders weicht von Fig. 1 im wesentlichen dadurch ab, daß, konzentrisch zum Abführrohr 10 und in diesem längsverschieblich und einstellbar, ein Gasableitrohr 15 vorgesehen ist, welches zum Ableiten der im Gaskern sich ansammelnden Gase dient und zugleich hilft, den Gaskern zu stützen und zu beruhigen. Die Bintrittsöffnung 16 des Gasableitrohres 15 besitzt etwa den gleichen Durchmesser wie der Gaskern 11. Erforderlichenfalls kann die Lichtweite der Eintrittsöffnung 16 durch Auswechseln des Gasableitrohres 15 gegen ein ' entsprechendes Rohr mit geänderter Liohtweite oder durch Auswechseln des die Eintrittsöffnung 16 aufweisenden Endstückes des Gasableitrohres 15 durch ein entsprechendes Teil mit abweichender Liohtweite

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der Eintrittsöffnung verändert werden. Das Gasableitrohr 15 ist in einer oberhalb des Absehlußdeckels 22 des Abftihrrohres 10 angeordneten Pührungsbüchse 17 längsgeführt. Die Führungsbüchse 17 istSTs-" g-mi Mitteln 18 zum Feststellen des Gasableitrohres 15 in verschiedenen Stellungen versehen. Die Eintrittsöffnung 16 des Gasableitrohres 15 ist von der Auffangöffnung 13 des Abführrohsee IO für die leichten Fremdkörper in Richtung der Längsachse der Wirbelkammer 1 gegen dessen Austritteöffnung 20 gemessen um etwa das Doppelte der Lichtweite der Auffangöffnung 13 dieses Abführrohres entfernt. Der Querschnitt des Gutstoffrohres 6 zwischen dessen Eintrittsöffnung 7 und der.Auffangöffnung 13 des Abführrohres 10 für die leichten Fremdkörper und ebenso der Querschnitt dieses Abführrohres 10 zwischen seiner Auffangöffnung 13 und der Eintrittsöffnung 16 des Gasableitrohres 15 sind konstant oder nehmen in S tr ömungs richtung ab. Ferner ist das Gasabzugsrohr 15 mit einer einstellbaren Drosselvorrichtung 19 versehen, um den Druck im Gaskern 11 auf den zur Beruhigung des Gaskernes und damit für die günstigste Ausscheidung der schweren und der leichten Fremdkörper jeweils bestgeeigneten Wert einstellen zu können.

Um die einzelnen, getrennt voneinander abzuführenden Schichten der Wirbelströmung scharf voneinander abzusondern, sind die gegen die Wirbelkammer 1 zu gerichteten Enden des Gutstoffrohres 6, des Abführrohres 10 für die leichten Fremdkörper und des Gasableitrohres 15» die konzentrisch ineinander angeordnet sind, mit zugeschärftem Band versehen...

Die Lichtweite der .Auffangöffnung 13 des Abzugsrohres 10 ist etwa um die Dicke der die leichten Fremdkörper enthaltenden fließfähigen Schicht 12 größer als der Außendurchmesser des Gasabzugsrohres 15. Zur Anpassung dieser Lichtweite an den Außendurchmesser der Schicht 12 ist das Abzugsrohr 10 oder wenigstens dessen Endstück austauschbar. Daher ist das Abzugsrohr 10 in einem mit Innengewinde versehenen Ansatz 21 des Abschlußdeckels 3 eingeschraubt. Dieses Schraubgewinde kann gegebenenfalls auch zum Verändern der Eintauchtiefe des Abzugsrohres 10 in das Gutstoffrohr benutzt werden.

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Bei der Bauart eines Wirbelabacheiders gemäß Fig., 3 ist im Inneren des Abzugsrohres 10 für die leichten Fremdkörper eine längsverechiebliche und in ihrer axialen Lage einstellbare, quer zur Längsachse der Wirbelkammer 1 gerichtete Scheibe 23 angeordnet. Diese Scheibe 23 stützt den Gaskern 11, welcher im übrigen durch das Abzugsrohr 10 in zentraler Löge gehalten wird. Sie axiale Lage der Soheibe 23 kann,mittels der in der Führungsbüchse 17 geführten und dort abgedichteten Stange 25 eingestellt und dadurch einerseits die Gasmenge, welche in diesem Falle zusammen mit den schweren Fremdkörpern durch die an der Kegelspitze der Wirbelkammer 1 befindliche Abzugsöffnung 3 austritt, somit der Innendruck und der Durchmesser des Graskernes, andererseits die Strömung der die leichten Fremdkörper enthaltenden Flüssigkeitsteile inner- λ halb des Abführrohres 10 beeinflußt werden· Der Außendurchmesser der Scheibe 23 ist um so viel kleiner als die Lichtweite des Abzugsrohres 10, daß zwischen dem Außenrahd der Scheibe 23 und der Innenfläche des Abzugsrohres 10 ein zum Abführen der leichten Fremdkörper ausreichend weiter Ringspalt 24 verbleibt.

Fig. 4 zeigt eine besondere Form der Scheibe 23» welche mittels schmaler Stege 26 längs der Innenwand des Abführrohres 10 gleitbar geführt ist und.zwischen diesen Stegen 26 öffnungen oder Ausnehmungen 27 für den Durchtritt der leichten Fremdkörper aufweist. -

eidenheim (Brenz), 19· August 1963
-~Bi/EwB. 909808/0812

Claims

/fto Patentansprüche:

1. Wirbelabscheider zum Klären von mit Fremdkörpern durchsetzten J Aufschwemmungen od.dgl., insbesondere Faseraufschwemmungen für 4ie Herstellung von Papier, Pappe od.dgl., mit einer im wesentlichen rohrförmigen Wirbelkammer, welche an ihrem einen Ende I eine tangentiale Einlauföffnung für die zu klärende Aufschwemmung und an ihrem anderen Ende eine Abzugsöffnung für die in der Wirbelkammer zunächst ausgeschiedenen Fremdkörper mit einem spezifischen Gewicht größer als dem der Aufschwemmung (schweren Fremdkörper) sowie ein mit seiner Auffangöffnung zentral in die Wirbelkammer eintauchendes Abzugsrohr für die geklärte Auf-

■"^^scnwenraung (Gut stoff rohr) aufweist und in welcher sich während des Betriebes ein zentraler, die Wirbelkammer in Längsrichtung . durchdringender und sich in das genannte Abzugsrohr hin fortsetzender Hohlraum bildet, dadurch gekennzeichnet, daß zwecke Ausscheidens von Fremdkörpern mit einem spezifischen Gewicht kleiner als dem der Aufschwemmung (leichten Fremdkörpern) ein weiteres in das Gutstoffrohr (6) eintauchendes Abführrohr (10) angeordnet ist, dessen Außendurchmesser.kleiner ist als der Innendurchmesser des Gutstoffrohres und dessen Auffgangöffnung einen größeren Durchmesser als den des Hohlraumes (11) besitzt·

2· Wirbelabscheider nach Anspruch 1 mit einem von der EinlaufSeite her in die 'Wirbelkammer eintauchenden Gutstoffrohr, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Abführrohr (10) für die leichten Fremdkörper auf der Einlaufseite (2a) der Wirbelkammer (l) angeordnet ist. ■

3« Wirbelabscheider, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Gutstoffrohres (6) zwischen dessen Eintrittsöffnung (7) und der Auffangöffnung (13) des Abführrohres (10) für die leichten Fremdkörper konstant ist oder in Strömungsrichtung abnimmt«

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4· Wirbelabeoheider naoh einem dtr Ansprüche» 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangöffnung (13) des Abführrohree (10) für die leichten Fremdkörper zumindest um das Doppelte der Lichtweite des Gutstoffrohres (6) von dessen Eintrittsöffnung (7) gegen dessen Austritt»öffnung (9a) entfernt ist, gemessen in Richtung der Längsachse der Wirbelkammer (1).

5· Wirfeelabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Eintauchtiefe (13a) des .Abführrohres (10) für die leichten Fremdkörper', gemessen von der der Abzugsöffnung (3) für die ausgeschiedenen schweren Fremdkörper zunächst gelegenen Stelle der Austritts öffnung (9a) des Gutstoffrohres (6), wenigstens das Zweifache der Lichtweite der Auffangöffnung (13) des ( Abführrohres (10) beträgt.

6· Wirbelabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks von den leichten Fremdkörpern getrennten^ Ableitens der aus der Aufschwemmung ausgeschiedenen, im Hohlraum (11) sich ansammelnden Gase ein drittes, mit seiner Eintrittsöffnung (16) zentral in das Abführrohr (10) für die leichten Fremdkörper eintauchendes Rohr (Gasableitrohr 15) angeordnet ist, dessen Eintrittsöffnung (16) etwa den gleichen Durchmesser J besitzt wie der Gaskern (11) und von der Auffangöffnuhg (13) \ des radial nächsten Abführrohres, in der Regel des Abführ- / rohres (10) für die leichten Fremdkörper in Richtung der Längs-„ach.Be der Wirbelkammer (1) gegen die Austrittsöffnung (20) djis | -genannten Abführrohres (10) gemessen, zumindest um das Doppelte der Lichtweite der Auffangöffnung (13) dieses Abführrohres entfernt ist·

7· Wirbelabscheider nach Anspruch 6, gekennzeichnet duroh Überatmosphärischen, vorzugsweise den Atmosphärendruck um wenigstens 5m WS übersteigenden-Druck im Gasableitrohr (15).

8. Wirbelabscheider nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasableitrohr (15). mit einer,vorzugsweise regelbaren, Drosselstelle (19) versehen ist· ι

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9. Wirbelabscheider nach einem der Ansprüohe 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasableitrohr (15) in Achsrichtung verschie lieh und einstellbar ist«

.0. Wirbelabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, da'ß eine, gegebenenfalls längsverschiebliche und in ihrer axialen Lage einstellbare, quer zur Längsachse der Wirbelkammer (1) gerichtete Scheibe (23)-innerhalb des Abführrohres (10) für die leichten Fremdkörper angeordnet ist und daß diese Scheibe Öffnungen (27) oder der Äußenrand der Scheibe einen Spalt (24) gegen^die Innenwand des Abführrohree(lO) aufweist. . .

.1. Wirbelabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen die Wirbelkammer (1) zu gerichteten Enden des Gutstoffrohres (6), des Abführrohres (10) für die leichten Fremdkörper und gegebenenfalls des Gasableitrohres (15) mit zugeschärftem Rand ausgebildet sind·

Heidenheim (Brenz), 19.August 1963 DrBi/EwB.

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