DE202004019123U1

DE202004019123U1 - Hydro-cyclone, especially for separation of paper/cellulose fibers from a suspension, has a cone at the separation chamber in two parts locked together by a connector for easy replacement

Info

Publication number: DE202004019123U1
Application number: DE200420019123
Authority: DE
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2014-12-11

Abstract

The hydro-cyclone to separate abrasive impurities from a liquid (F), e.g. paper or cellulose fibers suspended in water, has an inflow (9) and a separation chamber (1) with an outflow pipe (10) for usable matter (A). The chamber is directly or indirectly connected to a separation cone (2), with an outflow (6) at its small end for the separated heavy fraction (R). The cone is divided into an upper (4) and a ceramic lower (3) section, held in a release mounting by a connector (7) with rotation symmetry, and with an outer diameter which is larger than the maximum diameter of the lower cone section.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydrozyklon gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a hydrocyclone according to the preamble of the claim 1.

Hydrozyklone werden bei der Reinigung von Suspensionen verwendet, mit besonderer Anwendung bei Flüssigkeit-Faser-Suspensionen, wie z.B. beim Herstellen von Zellstoff und Papierprodukten. Die Flüssigkeit-Faser-Suspension, die Verunreinigungen enthält, tritt in den Hydrozyklon unter Druck durch einen tangentialen Einlass ein und wird dabei in Rotation versetzt. Die Rotationsbewegung der Suspension verursacht ein Abtrennen der Verunreinigungen von den Papier- oder Zellstofffasern. Die Verunreinigungen, wie Steine, Sand, mineralische Füllstoffe, Metallpartikel und andere schwere Störstoffe werden auf Grund der Zentrifugalkraft an die Wand der Trennkammer geführt und an dieser entlang zum Abscheidekonus transportiert. Da sich der konische Bereich in axialer Flussrichtung der Suspension verjüngt, vergrößert sich die Zentrifugalkraft und verursacht eine Konzentration der Verunreinigungen entlang der inneren Wand bis zum Auslass für den Schwerschmutz. Der Schwerschmutz verlässt den Hydrozyklon eventuell mit einigen annehmbaren Fasern am engsten Querschnitt des Abscheidekonus. Der Gutstoff der Suspension tritt aus dem Hydrozyklon in axialer Richtung entlang der Mittellinie der Trennkammer durch einen Auslass für den Gutstoff aus, der entweder axial oder tangential an der Trennkammer angebracht sein kann. In den meisten Fällen werden Hydrozyklone der hier betrachteten Art mit senkrecht stehender Mittellinie betrieben. Dann ist die Trennkammer oberhalb des Abscheidekonus", die Schwerteile werden unten aus dem Abscheidekonus und der Gutstoff nach oben aus der Trennkammer abgeführt.hydrocyclones are used in the purification of suspensions, with special Application in liquid-fiber suspensions, such as. in the manufacture of pulp and paper products. The Liquid-fiber suspension, contains the impurities, enters the hydrocyclone under pressure through a tangential inlet and is set in rotation. The rotational movement of the suspension causes a separation of the impurities from the paper or Cellulose fibers. The impurities, such as stones, sand, mineral fillers, Metal particles and other heavy impurities are due to the Centrifugal force led to the wall of the separation chamber and along this to Abscheidekonus transported. As the conical area in the axial flow direction the suspension tapers, increases the centrifugal force and causes a concentration of impurities along the inner wall to the outlet for the heavy dirt. The heavy dirt leaves possibly the hydrocyclone closest to some acceptable fibers Cross section of the separation cone. The accept of the suspension occurs from the hydrocyclone in the axial direction along the center line the separation chamber through an outlet for the accept, which either can be attached axially or tangentially to the separation chamber. In most cases will be Hydrocyclones of the type considered here with vertical center line operated. Then the separation chamber above the Abscheidekonus ", the heavy parts down from the separation cone and the accepts upwards the separation chamber removed.

Die hohe Geschwindigkeit und die abrasive Natur der Verunreinigungen innerhalb des Hydrozyklons können einen hohen Verschleiß des Abscheidekonus verursachen. Dieser kann im Laufe der Zeit derartig fortschreiten, dass sich eine Öffnung bildet, die eine Leckage der Suspension aus dem Hydrozyklon ermöglicht oder gar einen plötzlichen Bruch des Konus auf Grund der geschwächten Wandabschnitte hervorruft. Daher muss der Abscheidekonus rechtzeitig erneuert werden.The high speed and the abrasive nature of the contaminants within the hydrocyclone can a high wear of the Cause separation cone. This can become so in the course of time progress that is an opening forms, which allows leakage of the suspension from the hydrocyclone or even a sudden Breakage of the cone due to the weakened wall sections causes. Therefore, the separation cone must be renewed in time.

Die Schwerteilbelastung ist besonders hoch, wenn die Suspension aus Altpapier hergestellt wird.The Heavy burden is particularly high when the suspension is off Waste paper is produced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Hydrozyklon zu schaffen, der auch bei hohem Verschleiß wirtschaftlich zu betreiben ist, insbesondere sollen verschlissene Teile einfach zu ersetzen sein.Of the Invention is based on the object to provide a hydrocyclone, which is economical even at high wear to operate, in particular, worn parts should be easy to be replaced.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale bereits gelöst.These The object is achieved by the mentioned in the characterizing part of claim 1 Features already solved.

Wegen der Aufteilung des Abscheidekonus sind die Einzelteile kleiner, was besonders dann wesentlich billiger ist, wenn diese Teile aus Keramik hergestellt werden . Bekanntlich steigen die Herstellungskosten von Keramikteilen überproportional mit ihrer Größe. Außerdem hat die erfindungsgemäße Verbindungseinheit eine Doppelfunktion, da sie einen lösbaren Anschluss beider Teile des Abscheidekonus gestattet und außerdem eine Dichtfläche bildet, die den Anschluss an ein Rejektsystem vereinfacht. Es kann also mit Hilfe der Erfindung eine sehr ökonomische Behebung von Verschleißschäden an Hydrozyklonen erfolgen. So ist es möglich, das Unterteil separat zu tauschen. Das Oberteil hat eine mehrfach höhere Lebensdauer, wenn es aus dem gleichen Werkstoff wie das Unterteil besteht. Zur Anpassung an die Lebensdauer des Unterteils kann für das Oberteil ein kostengünstigerer Werkstoff gewählt werden, was wegen der Teilung des Abscheidekonus leicht möglich ist.Because of the separation of the separation cone, the items are smaller, which is much cheaper, especially when these parts are out Ceramics are produced. As is known, the production costs increase of ceramic parts disproportionately with her size. Besides, has the connection unit according to the invention a dual function, as it has a detachable connection of both parts allows the Abscheidekonus and also forms a sealing surface, which simplifies the connection to a reject system. So it can with the help of the invention a very economical remedy of wear damage to hydrocyclones respectively. So it is possible to exchange the lower part separately. The upper part has a multiple higher life, if it is made of the same material as the lower part. to Adjustment to the life of the lower part may be for the upper part a cheaper one Material to be selected which is easily possible because of the division of the separation cone.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:The The invention and its advantages are explained with reference to drawings. Showing:

1 einen erfindungsgemäßen Hydrozyklon in geschnittener Seitenansicht; 1 a hydrocyclone according to the invention in a sectional side view;

2 detaillierter: Einen geteilten Abscheidekonus mit Verbindungseinheit; 2 in more detail: a split separator cone with connection unit;

3 einen an das Rejektsystem angeschlossenen Abscheidekonus. 3 a separation cone connected to the reject system.

Zur einfacheren Beschreibung des Erfindungsgegenstandes ist der Hydrozyklon in typischer senkrechter Arbeitsposition gezeigt und so beschrieben. Bekanntlich ist es aber ohne weiteres möglich und gelegentlich aus Platzgründen erforderlich, Hydrozyklone in waagerechter oder schräger Form anzuordnen, was die Anwendbarkeit der Erfindung nicht einschränkt.to a simpler description of the subject invention is the hydrocyclone shown in typical vertical working position and so described. As is known, however, it is readily possible and occasionally off space limitations required, hydrocyclones in horizontal or oblique shape to arrange, which does not limit the applicability of the invention.

Der Hydrozyklon der 1 weist eine oben liegende Trennkammer 1 auf, in die über einen Zulaufanschluss 9 die Flüssigkeit F tangential eingeführt werden kann. In den meisten Fällen ist die Trennkammer 1 – so wie hier gezeichnet – in zylindrischer Form ausgeführt. Sie setzt sich axial nach unten in einer konischen Trennkammer 8 fort, die z.B. aus gleichem Material wie die Trennkammer 1 sein kann, z.B. aus Chromstahl oder Kunststoff. Am unteren Ende der konischen Trennkammer ist ein Abscheidekonus 2 angebracht, der erfindungsgemäß in ein Oberteil 4 und ein Unterteil 3 aufgeteilt ist. An der Trennebene 5 sind diese beiden Teile durch eine Verbindungseinheit 7 lösbar miteinander verbunden. Der Gutstoff A, also die von Schwerteilen weitgehend gereinigte Suspension, wird am oberen Ende der Trennkammer 1 axial durch ein Gutstoffrohr 10 herausgeführt. Die im Hydrozyklon abgeschiedenen Schwerteile verlassen den Abscheidekonus 2 durch die Austrittsöffnung 6, eventuell noch mit einem Teil der Flüssigkeit F vermischt. Im eingebauten Zustand ist der Hydrozyklon mit einem Rejektabführsystem verbunden. Dieses enthält eine Hülse 11, die so dimensioniert ist, dass sich der Abscheidekonus 2 einschieben lässt. Sie ist mit Vorteil transparent und hier am oberen Ende mit einer Dichttulpe 12 versehen, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Verbindungseinheit 7 entspricht.The hydrocyclone of 1 has an overhead separation chamber 1 on, in via a feed connection 9 the liquid F can be introduced tangentially. In most cases, the separation chamber 1 - As drawn here - executed in a cylindrical shape. It sits down axially in a conical separation chamber 8th For example, the same material as the separation chamber 1 can be, for example made of chrome steel or plastic. At the lower end of the conical separation chamber is a separation cone 2 mounted according to the invention in an upper part 4 and a lower part 3 is divided. At the dividing level 5 These two parts are connected by a connection unit 7 detachably connected to each other. The Acceptance A, that is largely purified by heavy parts Suspension, is at the top of the separation chamber 1 axially through an accept pipe 10 led out. The heavy particles deposited in the hydrocyclone leave the separation cone 2 through the outlet 6 , possibly still mixed with a part of the liquid F. When installed, the hydrocyclone is connected to a reject discharge system. This contains a sleeve 11 , which is dimensioned so that the Abscheidekonus 2 can be inserted. It is transparent with advantage and here at the upper end with a sealing tulip 12 provided, the inner diameter of the outer diameter of the connecting unit 7 equivalent.

In 2 ist die Verbindung von Unterteil 3 und Oberteil 4 etwas detaillierter dargestellt, ohne dass diese Figur den Anspruch einer Konstruktionszeichnung erfüllen soll. Man erkennt, dass das Unterteil 3 an der der Trennebene 5 zugewandten Seite eine umlaufende radiale Erweiterung aufweist, die einen Kragen 15 bildet, wodurch eine radial hervorstehende Bundfläche 16 entsteht. Diese Bundfläche 16 hat die Form eines schmalen Kreisringes und ist senkrecht zur Mittellinie des Abscheidekonus" ausgerichtet. Das Oberteil 4 weist an der der Trennebene 5 zugewandten Seite eine umlaufende Nut 17 auf, in die ein Stützring 19 eingelegt ist. Der Stützring 19 ist mit Vorteil geteilt oder am Umfang geschlitzt, so dass er eingelegt werden kann, nachdem das obere Schraubteil 14 von unten auf das Oberteil 4 aufgeschoben wurde. Der Stützring 19 bildet an seiner oberen Seite eine Bundfläche 18. An den Bundflächen 16 und 18 stützen sich die Schraubteile 13 und 14 axial ab, so dass ein axiales Verspannen der beiden Teile des Abscheidekonus gegeneinander erfolgen kann. Bei dem hier gezeichneten Beispiel ist das Schraubteil 13 mit einem Außengewinde und das Schraubteil 14 mit einem Innengewinde versehen. So kann durch Verdrehen in Umfangsrichtung die Verschraubung verspannt oder gelöst werden. Die Aufnahmebohrungen 21 für das Schraubwerkzeug sind mit Vorteil axial ausgerichtet, wodurch die Außenfläche der Schraubteile 13 und 14 leicht als Dichtfläche genutzt werden kann, was an Hand der 3 noch näher beschrieben wird. Die Dichtfläche hat einen Außendurchmesser D und eine axiale Dichtlänge Die 3 zeigt die Verhältnisse beim Anschließen des Hydrozyklons an das Rejektsystem etwas genauer. In die zum Rejektsystem gehörende Hülse 11 ist am oberen Ende eine Dichttulpe 12 eingespannt, und zwar so, dass sie sich teilweise innerhalb der Hülse 11 befindet und teilweise daraus axial hervorsteht. Dieser hervorstehende Teil weist hier einen innenzylindrischen Bereich auf, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser D der Verbindungseinheit 7 entspricht. Dadurch lässt sich auf einfache Weise der Hydrozyklon montieren und gegen den Innenraum des Rejektsystems abdichten. Da bekanntlich in der Regel eine große Anzahl von Hydrozyklonen in entsprechenden Aufbereitungsanlagen zusammengefasst werden, ist es wichtig, dass der Anschluss an die Anlage möglichst einfach gestaltet ist und ein schnelles Auswechseln des Hydrozyklons erleichtert. Das ist mit dieser vorgeschlagenen Lösung besonders gut gewährleistet. Die axial aus der Hülse 11 hervorstehende Dichttulpe 12 erleichtert die Montage, da sie flexibler ist als eine in der Hülse eingepasste Dichtung. Letztere Lösung wäre aber ohne weiteres ebenfalls denkbar, wenn die Hülse 11 entsprechend weiter ausgestaltet würde. Es kann auch eine Verbindungseinheit verwendet werden mit einer axialen Dichtlänge LV, die kleiner ist als die axiale Erstreckung der Verbindungseinheit. Wichtig ist, dass die Außenkontur der Verbindungseinheit 7 keine axial verlaufenden Nuten o.ä. aufweist, die die Abdichtung verhindern. Durch die beschriebene und in 2 gezeigte Ausführungsform ist das ohne weiteres zu erreichen.In 2 is the connection of lower part 3 and top 4 presented in more detail, without this figure should meet the claim of a design drawing. One recognizes that the lower part 3 at the dividing level 5 facing side has a circumferential radial extension, which has a collar 15 forms, creating a radially projecting collar surface 16 arises. This waistband 16 has the shape of a narrow circular ring and is aligned perpendicular to the center line of the separating cone 4 indicates at the parting line 5 facing side a circumferential groove 17 in which a support ring 19 is inserted. The support ring 19 is advantageously split or slotted on the perimeter so that it can be inserted after the upper screw part 14 from below onto the top 4 was postponed. The support ring 19 forms on its upper side a waistband 18 , At the waistband 16 and 18 support the screw parts 13 and 14 axially, so that an axial clamping of the two parts of the separation cone can take place against each other. In the example drawn here is the screw 13 with an external thread and the screw part 14 provided with an internal thread. Thus, by screwing in the circumferential direction, the screw can be clamped or loosened. The mounting holes 21 for the screwing tool are advantageously aligned axially, whereby the outer surface of the screw 13 and 14 can be easily used as a sealing surface, which is due to the 3 will be described in more detail. The sealing surface has an outer diameter D and an axial sealing length The 3 shows the conditions when connecting the hydrocyclone to the reject system a little closer. In the sleeve belonging to the reject system 11 is a sealing tulip at the top 12 clamped, in such a way that it partially within the sleeve 11 is located and partially protrudes axially therefrom. This protruding part here has an inner cylindrical area whose inner diameter corresponds to the outer diameter D of the connection unit 7 equivalent. As a result, the hydrocyclone can be easily mounted and sealed against the interior of the reject system. Since, as is generally known, a large number of hydrocyclones are combined in corresponding treatment plants, it is important that the connection to the plant is as simple as possible and facilitates rapid replacement of the hydrocyclone. This is particularly well ensured with this proposed solution. The axially out of the sleeve 11 protruding sealing tulip 12 facilitates assembly as it is more flexible than a seal fitted in the sleeve. The latter solution would, however, also readily conceivable when the sleeve 11 would be further developed accordingly. It is also possible to use a connecting unit with an axial sealing length LV which is smaller than the axial extent of the connecting unit. It is important that the outer contour of the connection unit 7 no axial grooves or similar has, which prevent the seal. Through the described and in 2 shown embodiment is to achieve this easily.

Auch wenn es bekanntlich Hydrozyklone in unterschiedlichen Größen gibt, hat sich doch gezeigt, dass die Axiallänge LU des Unterteils 3 im Allgemeinen relativ klein gehalten werden kann, vorzugsweise zwischen 100 und 300 mm. Es wurde nämlich beobachtet, dass der stärkste Verschleiß in diesem Teil des unteren Abscheidekonus erfolgt. Das führt dazu, dass es ausreicht, einen relativ kleinen Teil des Hydrozyklons, nämlich das Unterteil 3 des Abscheidekonus zu tauschen, um die genannten verschleißbedingten Nachteile zu beheben.Although it is well known hydrocyclones in different sizes, it has been shown that the axial length LU of the lower part 3 generally be kept relatively small, preferably between 100 and 300 mm. It has been observed that the strongest wear occurs in this part of the lower separation cone. As a result, it is sufficient to have a relatively small part of the hydrocyclone, namely the lower part 3 to replace the Abscheidekonus to fix the aforementioned wear-related disadvantages.

Claims

Hydrocyclone for separating abrasive contaminants from a liquid (F), in particular from an aqueous suspension with paper or cellulose fibers, which one with an inlet connection ( 9 ) for the liquid (F) and with an accept pipe ( 10 ) provided separation chamber ( 1 ) and a directly or indirectly connected separating cone ( 2 ), which on the side provided with the smaller flow cross-section an outlet opening ( 6 ) for the separated heavy fraction (R), characterized in that the separation cone ( 2 ) is divided into two parts, a lower part ( 3 ) and a top ( 4 ) and that these parts detachably by means of an externally substantially rotationally symmetrical connection unit ( 7 ) are connected to each other, which has an outer diameter (D) which is greater than the maximum outer diameter of the lower part ( 3 ).

Hydrocyclone according to claim 1, characterized in that the parting plane ( 5 ) between lower part ( 3 ) and upper part ( 4 ) to the centerline of the separation cone ( 2 ) is at an angle between 60 and 90 °, preferably 90 °.

Hydrocyclone according to claim 2, characterized ge indicates that the connection unit ( 7 ) in the axial direction partially both the lower part ( 3 ) as well as the upper part ( 4 ) covered.

Hydrocyclone according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the lower part ( 3 ) consists of ceramic.

Hydrocyclone according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the upper part ( 4 ) is made of a material that is less expensive and / or easier to process than that of the lower part ( 3 ).

Hydrocyclone according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that the connection unit ( 7 ) two substantially cylindrical screw parts ( 13 . 14 ), one of which has an external thread and the other has a matching internal thread.

Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that the separation cone ( 2 ) can be connected to a Rejektabführsystem with a sleeve ( 11 ) for receiving the heavy fraction (R) and that the connection unit ( 7 ) at an axial sealing length (LV) of at least 2 mm, preferably at least 20 mm, an outer surface corresponding to the inner surface of the sleeve ( 11 ) or corresponds to a seal inserted therein.

Hydrocyclone according to claim 7, characterized in that that the outer surface is cylindrical is.

Hydrocyclone according to claim 7, characterized in that that the outer surface is conical is.

Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that the lower part ( 3 ) or the upper part ( 4 ) at the parting plane ( 5 ) facing side has a circumferential radial extension which a collar ( 15 ), whereby a radially projecting collar surface ( 16 ) arises at which the connection unit ( 7 ) can be fixed in the axial direction.

Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that the lower part ( 3 ) or the upper part ( 4 ) at the parting plane ( 5 ) facing side a Umtaufende groove ( 17 ) into which a removable support ring ( 19 ) can be inserted, which forms a radial projection to a collar surface ( 18 ), which the connection unit ( 7 ) fixed axially.

Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that in addition to the surfaces; where lower part ( 3 ) and upper part ( 4 ) in the assembled state, surrounding axially spaced sealing surfaces, between which in the assembled state is at least one sealing ring.

Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that the axial length (LU) of the lower part ( 3 ) is not greater than the axial length (LO) of the upper part ( 4 ).

Hydrocyclone according to claim 13, characterized in that that the axial length (LU) has a value between 100 and 300 mm.

Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that the outer diameter (D) of the connection unit ( 7 ) is between 60 and 80 mm, preferably about 70 mm.

Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that the inner cone angle of the separation cone ( 2 ) at lower part ( 3 ) and upper part ( 4 ) is equal to.

Ceramic base ( 3 ) a separation cone ( 2 ) for use in a hydrocyclone according to any one of the preceding claims.