DE20320880U1

DE20320880U1 - Hydrocyclone assembly for the separation of abrasive particles from recycled paper is a two-part converging ceramic structure linked by a sleeve

Info

Publication number: DE20320880U1
Application number: DE20320880U
Authority: DE
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2003-11-20
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2013-11-21

Abstract

A hydrocyclone removes abrasive impurities from a suspension of recycled paper fiber. The separation cone is fabricated of wear-resistant ceramics and consists of separable lower (3) and upper (4) sections. The ceramic upper section (4) is linked to the remaining assembly by flanges, and to the lower ceramic pipe section by a sleeve (7).

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 '. Of the Acceptance of the suspension exits the hydrocyclone in the axial direction along the center line of the separation chamber through an outlet for the accept, attached either axially or tangentially to the separation chamber can be. 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 bottom out, the separation cone and the accepts up discharged from the separation chamber.

Die hohe Geschwindigkeit und die abrasive Natur der Verunreinigungen innerhalb des Hydrozyklons können einen hohen Verschleiß des Abscheidekonus' verursachen. Auch wenn das Keramik-Material an sich einen hohen Abriebwiderstand hat, kann der Verschleiß 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. Even if the ceramic material In itself has a high abrasion resistance, the wear in the course the time so progressively that an opening forms, which is a leakage of the Suspension from the hydrocyclone allows or even a sudden Fracture of the cone on the ground the weakened Causes wall sections. Therefore, the separation cone must be timely to be renewed.

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 durch kostengünstige Verschleißteile. Auch 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 is to operate, in particular by low-cost wearing parts. Also, worn parts should be easy to replace.

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. Bekanntlich steigen die Herstellungskosten von Keramikteilen überproportional mit ihrer Größe. Es kann also mit Hilfe der Erfindung eine sehr ökonomische Behebung von Verschleißschäden an Hydrozyklonen erfolgen. Außerdem ist es möglich, das Unterteil, das erfahrungsgemäß zuerst verschlissen ist, separat zu tauschen. Das Oberteil hat eine mehrfach höhere Lebensdauer.Because of the division of the separating cone ', the items are smaller. generally known increase the production cost of ceramic parts disproportionately with her size. It can So with the help of the invention, a very economical remedy of wear damage to hydrocyclones respectively. Furthermore Is it possible, the lower part, which experience shows first worn out, to be exchanged separately. The top has a multiple higher Lifespan.

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 am oberen Ende mit einer Dichttulpe 12 versehen, bei der z.B. der Innendurchmesser dem Außendurchmesser D einer zylindrischen 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 accept A, so the suspension largely purified by heavy parts, 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 at the top with a sealing cuff 12 provided, for example, the inner diameter of the outer diameter D of a cylindrical connection 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 eingebracht. Die Außenfläche der Schraubteile 13 und 14 kann als Dichtfläche (Außendurchmesser D und axiale Dichtlänge LV) genutzt werden, was an Hand der 3 noch näher beschrieben wird.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 Abscheidekonus. The top 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 distortion of the two parts of the separation cone 'can be done 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 are introduced axially with advantage. The outer surface of the screw parts 13 and 14 Can be used as a sealing surface (outer diameter D and axial sealing length LV), which is on hand 3 will be described in more detail.

Selbstverständlich sind noch andere Möglichkeiten vorstellbar, um die beiden Teile des Abscheidekonus' miteinander lösbar zu verbinden. Es ist zwar auch denkbar, die Nut 17 im Unterteil 3 anzubringen und den Kragen 15 entsprechend im Oberteil 4, dann muss aber eine am Umfang teilbare Verbindungseinheit 7 gewählt werden. Der besondere Vorteil einer separaten Verbindungseinheit 7 (im Vergleich zu in den Konusteilen selbst eingearbeiteten Gewinden) liegt darin, dass neben den dadurch entstehenden Festigkeitsproblemen die komplizierte Herstellung von Keramikteilen sehr aufwändig und teuer ist. Bei der erfindungsgemäßen Lösung hingegen können die Keramikteile nach wie vor in der üblichen Weise, z.B. durch Pressen und Sintern hergestellt werden.Of course, other possibilities are conceivable in order to releasably connect the two parts of the separation cone. It is also conceivable, the groove 17 in the lower part 3 to attach and the collar 15 corresponding to the upper part 4 but then you have to have a splittable unit on the circumference 7 to get voted. The particular advantage of a separate connection unit 7 (Compared to incorporated in the cone parts themselves threads) is that in addition to the resulting strength problems, the complicated production of ceramic parts is very complex and expensive. In the solution according to the invention, however, the ceramic parts can still be prepared in the usual manner, for example by pressing and sintering.

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 axial 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.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 greatest 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 the separating cone "to replace the said 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 predominantly, preferably completely, of ceramic existing Abscheidekonus ( 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 are detachably connected to each other.

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 dekonus' ( 2 ) is at an angle between 60 and 90 °, preferably 90 °.

Hydrocyclone according to claim 2, characterized in that the detachable connection by a separate connection unit ( 7 ), which radially outward at the Abscheidekonus ( 2 ) and in the axial direction partially both the lower part ( 3 ) as well as the upper part ( 4 ) covered.

Hydrocyclone according to claim 3, characterized in that the connection unit ( 7 ) is not made of ceramics.

Hydrocyclone according to claim 3 or 4, 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 claim 3, 4 or 5, 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 claim 3, 4, 5 or 6, characterized in that the lower part ( 3 ) or the upper part ( 4 ) at the parting plane ( 5 ) facing side a circumferential 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 on which 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 one of the preceding claims, characterized characterized in 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 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, has an outer surface which is equal to that of the inner surface of the sleeve ( 11 ) or corresponds to a seal inserted therein.

Hydrocyclone according to claim 11, characterized in that that the outer surface is cylindrical is.

Hydrocyclone according to claim 11, characterized in that that the outer surface is conical is.

Hydrocyclone according to claim 12, characterized in that that the outer surface is one outer diameter (D) which is between 60 and 80 mm, preferably about 70 mm, is.

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.