DE19930088A1 - Verfahren zum Entfernen von Störstoffen aus einer Flüssigkeit in einer Strömungsvorrichtung sowie Hydrozyklon zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Das Verfahren dient dem Entfernen von Störstoffen aus einer Flüssigkeit (F), deren Temperatur von der Umgebungstemperatur abweicht. Solche Verfahren werden üblicherweise bei der Reinigung von Faserstoffsuspensionen angewendet, insbesondere wenn diese aus Altpapier hergestellt sind. Die dazu benutzten Strömungsvorrichtungen, z. B. Hydrozyklone (1), können einen verstopfungsgefährdeten Bereich (2) aufweisen, in dem sich die auszuscheidenden Störstoffe (S) ansammeln. Erfindungsgemäß wird in dem verstopfungsgefährdeten Bereich (2) die Temperatur gemessen. Ihre Änderung kann als Indikator für das Auftreten von starken Ansammlungen von Störstoffen benutzt werden. Es werden dann Maßnahmen zur Entfernung der Ansammlung vorgenommen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Störstoffen aus einer Flüssigkeit in einer Strömungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bekanntlich werden Hydrozyklone verwendet, um Flüssigkeiten, in denen sich Störstoffe befinden, durch starke Zentrifugalkräfte aufzukonzentrieren und abzuleiten. Infolge der Ansammlung von Störstoffen in bestimmten Bereichen des Hydrozyklons ist dort mit Verstopfungen zu rechnen, wenn nicht alle Betriebsparameter optimal eingestellt sind. Infolge der oft sich ändernden Betriebsbedingungen, wie z. B. der Schmutzfracht, ist das Auftreten von Verstopfungen nicht immer zu verhindern. Aus diesem Grunde muß man bei einem Hydrozyklon in der Regel mit einem verstopfungsgefährdeten Bereich rechnen. Verfahren der oben genannten Art werden besonders häufig bei der Entfernung von kleinen Metallteilen, Glassplittern und Sand aus Faserstoffsuspensionen angewendet. Die Bildung von Verstopfungen hat mindestens zwei wesentliche Nachteile: Erstens wird dann der Hydrozyklon seine Aufgabe nicht mehr erfüllen, also keine Störstoffe mehr ausscheiden können. Zweitens tritt zum Teil ein hoher lokaler Verschleiß am Hydrozyklon auf, der dadurch hervorgerufen wird, daß die Schwerteile an einer Stelle rotieren und dabei die Wandung des Hydrozyklons abreiben.

Um das Auftreten von Verstopfungen zu vermeiden oder zumindest diesen unerwünschten Zustand zu verkürzen, ist eine ständige Kontrolle der Hydrozyklone erforderlich, was schon deshalb aufwendig ist, da in vielen Anlagen eine große Anzahl von Hydrozyklonen enthalten sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem es möglich ist, Verstopfungen zu verhindern oder kurzfristig festzustellen und zu beseitigen. Der Aufwand dafür soll gering sein. In speziellen Fällen soll die Verhinderung oder Beseitigung automatisch erfolgen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale erfüllt.

Spezielle Hydrozyklone, die zur Lösung dieser Aufgabe geeignet sind, werden in den Ansprüchen 9 ff. beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt die Tatsache, daß die kritische Ansammlung von Störstoffen in einem verschleißgefährdeten Bereich der Strömungsvorrichtung zu Temperaturänderungen führt. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Temperatur der zu reinigenden Flüssigkeit fast immer von der Umgebungstemperatur abweicht. Ist sie z. B. höher, werden die Stellen, an denen die Flüssigkeit an der Wandung der Strömungsvorrichtung vorbeiströmt, erwärmt. Infolge davon stellt sich im ungestörten Betrieb der Strömungsvorrichtung eine in etwa gleichmäßige Temperatur ein. Das gilt dann auch für die verstopfungsgefährdeten Bereiche. Wird dagegen die Ansammlung von Störstoffen so groß, daß die Strömung partiell zum Erliegen kommt, sich also z. B. eine Verstopfung anbahnt, kühlt die Strömungsvorrichtung an dieser Stelle ab, sofern die Umgebungstemperatur unterhalb der Temperatur der Flüssigkeit ist. Daher kann eine lokale Temperaturänderung als Indikator für beginnende oder bereits erfolgte Verstopfungen angesehen werden. Auf diese Weise ist bei Betrieb der Strömungsvorrichtung eine Verhinderung oder schnelle Beseitigung von Betriebsstörungen möglich. Das vorzugebende Maß für die Temperaturabweichung, bei dem eine kritische Ansammlung von Störstoffen vorliegt, wird durch Versuche ermittelt. Es hängt u. a. von der Höhe und Konstanz der Temperatur der Flüssigkeit in der Strömungsvorrichtung ab.

Eine sehr einfache Realisierung der Erfindung kann mit Hydrozyklonen erfolgen, wie sie in den Ansprüchen 9 ff. beschrieben sind. Demnach muß lediglich an den kritischen Stellen des Hydrozyklons eine Substanz aufgetragen werden, die bei Temperaturänderung im interessierenden Bereich ihr Aussehen, z. B. ihre Farbe, ändert, so daß Maßnahmen zur Verhinderung oder Beseitigung der Verstopfung eingeleitet werden können. In einem solchen Fall läßt sich sehr einfach eine ganze Batterie von Hydrozyklonen kontrollieren.

Etwas aufwendiger wäre die Anzeige der Temperaturänderungen z. B. in der Schaltwarte, eventuell verbunden mit einem Warnsignal. Es ist aber auch möglich, den ganzen Vorgang zu automatisieren, also einen Regelkreis für die Verhinderung von Verstopfungen vorzusehen. Hierauf wird noch eingegangen werden.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert anhand von Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 die Vorgänge bei Durchführung des Verfahrens anhand eines schematisch dargestellten Hydrozyklons;

Fig. 2 einen besonders geeigneten einfachen Hydrozyklon zur Abscheidung von Schwerteilen;

Fig. 3 + 4 je einen Hydrozyklon zur Abscheidung von Leichtteilen.

Fig. 1 zeigt einen zum Ausscheiden von Schwerteilen bestimmten Hydrozyklon 1 mit einem Einlauf 3 für die zu reinigende Flüssigkeit F. Wie an sich bekannt, wird die Flüssigkeit F in dem Hydrozyklon in Rotation versetzt, wodurch Zentrifugalkräfte auftreten, die zum Ausschleudern der Störstoffe an die Innenwand des Hydrozyklons führen. Der so gereinigte Gutstoff G geht durch einen Gutstoffauslaß 4 - hier am oberen Teil des Hydrozyklons - ab. Im verstopfungsgefährdeten Bereich 2 tritt eine Aufkonzentration der Störstoffe auf, was an sich erwünscht ist. Sie sollen nämlich von dort durch die Rejektöffnung 5 als Störstoff S aus dem Hydrozyklon abfließen. Die in dieser Figur gezeichnete Situation stellt bereits eine Verstopfung dar, d. h. die Störstoffe S sind im unteren Teil des Hydrozyklons so stark aufkonzentriert, daß ihr Abfluß unterbrochen ist. Infolge dieser Situation kann die Flüssigkeit F nicht mehr direkt an der Wandung im verstopfungsgefährdeten Bereich 2 vorbeifließen, so daß dort eine Temperaturänderung auftritt. Diese wird durch einen Sensor 6 ermittelt, an einen Regler 7 weitergegeben, welcher hier einen Stellmotor 8 so betätigt, daß im Bereich der Rejektöffnung 5 ein größerer Querschnitt zur Verfügung steht. Diese Maßnahme wird dann so lang durchgeführt, bis die Verstopfung beseitigt ist. Hierfür wird z. B. eine Zeitspanne eingestellt, die sich durch einen einfachen Versuch ermitteln läßt. In weiterer Ausführung kann aber auch eine Regelung in der Weise vorgenommen werden, daß bereits z. B. kleine Änderungen der Temperatur im verstopfungsgefährdeten Bereich 2 zu kleinen Änderungen des Ausflußquerschnittes der Rejektöffnung 5 führen. Andere - hier nicht gezeigte - Maßnahmen zur Entfernung der Ansammlungen sind Rütteln oder lokale Wasserzugabe.

Fig. 2 zeigt in schematischer Form einen erfindungsgemäßen Hydrozyklon, hier mit einer Verbindungsleitung 10 zu einem Abscheidetopf 11 für die Störstoffe. Im konischen Bereich ist eine Farbschicht 9 aufgebracht, deren Farbe sich je nach Temperatur ändert. Diese Maßnahme ist besonders einfach. Sie läßt sich auch als Nachrüstaktion an bereits installierten Hydrozyklonen ausführen.

Der in Fig. 3 dargestellte Hydrozyklon 1' ist so ausgestaltet, daß aus der zugegebenen Flüssigkeit F ein Gutstoff G gebildet wird, aus dem die enthaltenen Leichtteile zu einem möglichst großen Grad ausgeschieden sind. Zu diesem Zweck befindet sich am unteren Teil des Abscheidekonus ein Gutstoffringraum 12, aus dem tangential oder radial nach außen über den Gutstoffauslaß 4 der Gutstoff G entnommen werden kann. Die Leichtteile, die sich naturgemäß in der Mitte des Hydrozyklons ansammeln, werden über das Leichtstoffrohr 13 in den Abscheidetopf 11 abgeleitet. Im Bereich des Leichtteilrohrs 13 liegt normalerweise auch der verstopfungsgefährdete Bereich 2. Dieser kann, wie hier gezeichnet, mit einer Farbschicht 9 versehen sein, mit einer anders gearteten direkten Temperaturanzeige oder einem Temperaturgeber, der den Meßwert weiterleitet.

Bekanntlich können Hydrozyklone auch in liegender Form verwendet werden, wie die Fig. 4 zeigt. Dieser Hydrozyklon 1" ist für die Entfernung von Leichtteilen ausgestattet. Der Gutstoff G wird tangential aus dem Hydrozyklon 1" direkt abgeführt, während die Leichtteile über ein konisches Teil mittig herausgeleitet werden. Der verstopfungsgefährdete Bereich 2 umfaßt normalerweise alle diese zur Abfuhr der Leichtteile dienenden Bereiche. Im Bedarfsfall können an mehreren Stellen Farbschichten 9 aufgebracht sein.

Die erfindungsgemäße Lösung läßt sich auch auf andere als bisher gezeigte Strömungsvorrichtungen übertragen, in denen sich an bestimmten Stellen Ablagerungen bilden können, und bei deren Betrieb die Temperatur der Flüssigkeiten von der Umgebungstemperatur abweicht. Neben den Hydrozyklonen wären z. B. an Schwerteilfallen oder Schwerteilschleusen in Papierstoffaufbereitungsanlagen zu denken oder kritische Stellen in Rohrleitungen, in denen hochbeladene Stoffgemische fließen.

Claims (17)

1. Verfahren zum Entfernen von Störstoffen (S) aus einer Flüssigkeit (F), deren Temperatur von der Umgebungstemperatur abweicht, in einer Strömungsvorrichtung, vorzugsweise einem Hydrozyklon (1, 1', 1"), welche mindestens einen verstopfungsgefährdeten Bereich (2) aufweist, in dem sich die Störstoffe (S) ansammeln, dadurch gekennzeichnet, daß in dem verstopfungsgefährdeten Bereich (2) die Temperaturänderung der Strömungsvorrichtung gemessen wird und daß Maßnahmen zur Beseitigung einer Ansammlung von Störstoffen (S) aus dem verstopfungsgefährdeten Bereich (2) durchgeführt werden, wenn die Temperaturänderung über ein vorgegebenes Maß hinausgeht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Strömungsvorrichtung ein Hydrozyklon (1) verwendet wird, bei dem die Störstoffe in Form von Schwerteilen ausgeschieden werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hydrozyklon (1', 1") verwendet wird, in dem als Störstoffe Leichtteile ausgeschieden werden.

4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Papierfasersuspension Störstoffe ausgeschieden werden.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn im verstopfungsgefährdeten Bereich (2) die Temperaturänderung über das vorgegebene Maß hinausgeht, die Menge der ausgeleiteten Störstoffe (S) so lange erhöht wird, bis die Verstopfung beseitigt ist.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturänderung direkt an der Strömungsvorrichtung angezeigt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturänderung in einer Schaltwarte angezeigt wird.

8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Warnsignal gegeben wird, wenn die Temperaturänderung im verstopfungsgefährdeten Bereich (2) über das vorgegebene Maß hinausgeht.

9. Hydrozyklon (1, 1', 1") zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welcher eine Rejektöffnung (5) für Störstoffe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an seiner Außenwand eine Farbschicht (9) aufgebracht ist, deren Aussehen sich bei unterschiedlicher Temperatur ändert.

10. Hydrozyklon (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rejektöffnung (5) dem Austrag von Schwerteilen dient.

11. Hydrozyklon (1', 1") nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rejektöffnung (5) dem Austrag von Leichtteilen dient.

12. Hydrozyklon (1, 1', 1") nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbschicht (9) ihre Farbe bei Abkühlung bzw. Erwärmung ändert.

13. Hydrozyklon (1, 1', 1") nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbschicht (9) in der Nähe der Rejektöffnung (5) des Hydrozyklons (1) angebracht ist.

14. Hydrozyklon (1, 1', 1") nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbschicht (9) an einer der Rejektöffnungen (5) stromabwärts folgenden Verbindungsleitung (10) angebracht ist.

15. Hydrozyklon (1, 1', 1") nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Aussehens bei einer Temperatur erfolgt, die zwischen 25 und 40°C liegt.

16. Hydrozyklon (1, 1', 1") nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbschicht (9) aus einer Folie besteht.

17. Hydrozyklon (1, 1', 1") nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aufgeklebt ist.