DE2355229A1

DE2355229A1 - HYDROCYCLONE

Info

Publication number: DE2355229A1
Application number: DE19732355229
Authority: DE
Inventors: Patrick Henry Young
Original assignee: ICI Australia Ltd
Current assignee: Orica Ltd
Priority date: 1972-11-03
Filing date: 1973-11-05
Publication date: 1974-05-16
Also published as: BE806898A; AU6140273A; FR2205369B3; FR2205369A1

Description

HydrozyklonHydrocyclone

Priorität: 3.11.1972 - AustralienPriority: November 3, 1972 - Australia

Die Erfindung bezieht sich auf Hydrozyklone» Bei einem Hydrozyklon herkömmlicher Bauart mit einem Unterst^rom am unteren Ende tritt die Arbeitsflüssigkeit tangential ein, so daß in der Vorrichtung; ein rascher Wirbel erzeugt wirdj wodurch starke Zentrifugalkräfte auf die in der Flüssigkeit suspendierten Teilchen ausgeübt werden» Diesen Kräften steht ein nach innen gerichteter Zug entgegen., der durch die konische Form der Vorrichtung hervorgerufen, wird, und zwar In₁ der Weise/wie es zahlreiche Autoren, insbesondere KeIs all (Trans.Inst.Chem. Engs. 1952), beschreiben. Das Hettoresultat Ist eine Klassierungs· wirkungj aufgrund welcher die größeren Teilchen dazu neigen, sich am Rand zu konzentrieren. .The invention relates to hydrocyclones. In a hydrocyclone of conventional design with a lower flow at the lower end, the working fluid enters tangentially, so that in the device; a rapid eddy whereby strong centrifugal forces wirdj generated are exerted on the particles suspended in the liquid particles "These forces is an inwardly train counter. that caused by the conical shape of the device is, namely _1, the manner / as numerous Authors, especially KeIs all (Trans.Inst.Chem. Engs. 1952) describe. The hit result is a classification effect due to which the larger particles tend to concentrate at the edge. .

Die Klassierungswirkung eines Hydrozyklons kann bekanntermaßen durch die Anwesenheit eines geschlossenen Sammeltopfs unter dem Unterstron verbessert werden, wie es in der Literatur, beispielsweise von Bradley in "The Hydrocyclone" beschrieben ist_s und zwar aufgrund der Aufschläirinwirkung eines zweiten im Topf vorliegenden Wirbels.The classification efficiency of a hydrocyclone can be improved under the Unterstron known by the presence of a closed collecting pot, as described in the literature, for example by Bradley in "The Hydrocyclone" _s due to the Aufschläirinwirkung a second present in the pot vertebra.

Es wurde nunmehr gefunden^ daß die Wirksamkeit eines Hydrozyklons von der Aufrechterhaltung stetiger Strönungsbedingungen am unteren Ende des Konus abhängt und daß die Anwesenheit des Unterstromauslasses eine gewisse Turbulenz verursacht, welche die Wirksamkeit des Hydrozyklons als Klassiereinrichtung beschränkt. Die Turbulenz nimmt zu, wenn der Unterstromdurchmesser erhöbt.wird.It has now been found that the effectiveness of a hydrocyclone of maintaining steady flow conditions depends on the lower end of the cone and that the presence of the underflow outlet causes some turbulence, which limits the effectiveness of the hydrocyclone as a classifier. The turbulence increases when the Underflow diameter is increased.

Es wurde nunmehr gefunden, daß es möglich ist, die VJirksamkeit des Hydrozyklons dadurch zu verbessern, daß man den Unterstromdurchmesser erhöht, während man gleichzeitig die Turbulenz verringert, die normalerweise an dieser Stelle des Hydrozyklons herrscht.It has now been found that it is possible to reduce the effectiveness to improve the hydrocyclone by increasing the underflow diameter, while at the same time the Reduced turbulence that normally prevails at this point in the hydrocyclone.

So wird also gemäß der Erfindung ein Hydrozyklon der oben beschriebenen Art vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Unterstrom aus einer ringförmigen öffnung mit einem größeren Durchmesser als der Durchmesser des Überstroms besteht, wobei der Scheitel des Konusses, der durch die ringförmige öffnung umgeben wird, in bezug auf den Fluß der Flüssigkeit im Hydrozyklon weitgehend stromlinienförmig ist.Thus, according to the invention, a hydrocyclone of the type described above is proposed, which is characterized is that the underflow from an annular opening with a larger diameter than the diameter of the overflow, the apex of the cone, the is surrounded by the annular opening, largely streamlined with respect to the flow of the liquid in the hydrocyclone is.

Zur Aufrechterhaltung eines stromlinienförmigen Flusses hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß das Zentrum des Scheitels des Konusses in Form eines Höckers erhaben sein, soll und daß der Randteil des Scheitels in der Nähe der ringförmigen öffnung im wesentlichen tangential zu den Wandungen des Konusses verlaufen soll.To maintain a streamlined flow it has proved to be advantageous that the center of the apex of the cone should be raised in the form of a hump, and that the edge part of the apex in the vicinity of the annular opening run essentially tangentially to the walls of the cone target.

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Der Scheitel des Konusses kann in bezug auf das Hydrozyklon festliegen, jedoch ist der Scheitel des Konusses vorzugsweise beweglich und bildet einen Pflock,, der entlang der Achse des Konusses gehoben oder gesenkt v/erden kann. Dies besitzt den Vorteil einer extrem feinen Einstellungsnöglichkeit der Teilchengröße, welche durch die ringförmige Öffnung entfernt wird. Dadurch wird auch eine leichte gelegentliche Entfernung von größeren Klumpen ermöglicht j die ansonsten die ringförmige öffnung blockieren würden. -The apex of the cone can be fixed with respect to the hydrocyclone, but the apex is the Cone preferably movable and forms a peg, which can be raised or lowered along the axis of the cone. This has the advantage of being extremely fine Adjustment option of the particle size, which by the annular opening is removed. This will also slight occasional removal of larger lumps allows j that would otherwise block the annular opening would. -

Das Produkt kann·in einem herkömmlichen Sammeltopf bekannter Bauart gesammelt werden.The product can be better known in a conventional collecting pot Type to be collected.

Es wurde jedoch gefunden_s daß in der Praxis die Verwendung eines SammeltOpfs den Nachteil hat_s daß ein beträchtlicher Bruchteil der größeren Teilchen vom unteren Ende des Topfs wieder aufgenommen und zum Überstrom weggeführt wird_s und zwar aufgrund eines zweiten Wirbels» Es wurde gefunden, daß dieser zwe'ite Wirbel in gewissem Ausmaß dadurch verkleinert werden kann, daß man in den Sammeltopf Leitbleche einbaut»It has been found _s that in practice, the use of a collecting pot the disadvantage has _s that a considerable fraction of the larger particles is resumed from the lower end of the pot and led away to the overcurrent _s due to a second vertebra "It has been found that this second eddies can be reduced to a certain extent by installing baffles in the collecting pot »

Es wurde auch gefunden_s daß die Wirksamkeit des Sammelns auch in Abwesenheit von Leitblechen im Sammeltopf stark verbessert v/erden kann, wenn im Topf eine Einrichtung vorgesehen wird, die es ermöglicht, daß Flüssigkeit, die durch den in den Sammeltopf eintretenden Strom verdrängt wird, zum Haupthydrozyklonströmungssystem zurückgeführt wird. In zweckmäßiger Weise kann der Sammeltopf mit einem Rohr ausgerüstet werden, das eine Öffnung im oberen Teil des Topfs aufweist, wobei das andere Ende dieses Rohrs mit dem Hydrozyklönströmungssystem verbunden ist. Es ist äußerst zweckmäßig, wenn dieses Rohr koaxial verläuft und auch dazu verwendet wird, einen Träger für die Bewegung des Scheitelyflocks zu bilden. Es wurde festgestellt, daß es zweckmäßig ist, wenn der Pflock so geformt ist, daß er zu einer Stelle bewegt werden kann, wo er die ringförmige Öffnung vollständig ab-It was also found _s that the efficiency of gathering greatly improved even in the absence of baffles in the collecting pot may earth v / if a device is provided in a container, which makes it possible that liquid is displaced by the entering into the collecting pot stream, is returned to the main hydrocyclone flow system. Conveniently, the collecting pot can be equipped with a pipe which has an opening in the upper part of the pot, the other end of this pipe being connected to the hydrocycling flow system. It is extremely useful if this tube runs coaxially and is also used to form a carrier for the movement of the vertex flock. It has been found useful if the stake is shaped so that it can be moved to a location where it completely blocks the annular opening.

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dichtet. Der Vorteil hierfür liegt darin, daß der Sammeltopf ohne Störung der Strömung im Hydrozyklon ersetzt werden kann.seals. The advantage of this is that the collecting pot replaces without disturbing the flow in the hydrocyclone can be.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren 1 bis H näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung, wobei ein übliches Hydrozyklon 1 einen Flüssigkeitseintritt 2, einen überstrom 3, einen Unterstrom und einen Sammeltopf 5 aufweist.The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying Figures 1 to H. 1 shows a cross section through the device, a conventional hydrocyclone 1 having a liquid inlet 2, an overflow 3, an underflow and a collecting pot 5.

Der Unterstrom in der Vorrichtung ist nahezu vollständig durch einen speziell geformten Pflock 6 abgedeckt, wobei nur eine schmale ringförmige öffnung 7 verbleibt. Der Sammeltopf ist mit drei dünnen radialen Leitblechen 8, die im gleichen Abstand angeordnet sind, ausgerüstet, wobei diese Leitbleche 8 ein axial-zentrales Rohr 9 tragen, in welchem ein Stengel Io des Pflocks 6 auf- und abgleiten kann.The undercurrent in the device is almost completely covered by a specially shaped stake 6, whereby only a narrow annular opening 7 remains. The collecting pot is equipped with three thin radial baffles 8, which are arranged at the same distance, with these Guide plates 8 carry an axially central tube 9 in which a stem Io of the peg 6 can slide up and down.

Beim normalen Betrieb ist der obere Rand des Pflocks 6 in der gleichen Höhe wie der Boden des Hydrozyklons, so daß der ringförmige Austritt die Breite A besitzt. Durch Anheben des Pflocks 6 um einen gewünschten Betrag B kann die Ringbreite auf A' erhöht werden, so daß die Größe der gesammelten Teilchen steigt.In normal operation, the top of the peg 6 is at the same level as the bottom of the hydrocyclone, so that the annular outlet has the width A. By lifting the peg 6 by a desired amount B, the ring width can be increased to A 'so that the size of the collected particles increases.

Umgekehrt kann der Pflock vorübergehend (durch nicht gezeigte Mittel) abgesenkt werden, um die effektive Ringbreite auf C zu verringern, so daß gelegentlich Teilchen mit starker Übergröße entweichen können.Conversely, the stake can be lowered temporarily (by means not shown) to the effective ring width C, so that occasionally oversized particles can escape.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstands, wobei der Sammeltopf nicht mit Leitblechen versehen ist, sondern statt dessen ein Rohr 12 den Sammeltopf mit dem überstrom 3 des Hydrozyklons verbindet. Der Pflock € ist mit Hilfe einer Spinne 15 zentriert.2 shows a preferred embodiment of the subject matter of the invention, the collecting pot not being provided with guide plates, but instead a pipe 12 connecting the collecting pot to the overflow 3 of the hydrocyclone. The peg € is centered with the help of a spider 15.

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Die Fig-. 3 und Ί zeigen, alternative Anordnungen des Scheitelpflocks j wobei der Pflock vollständig irr unteren Ende des Konusses vorgesehen.ist und somit als Ventil zum Abdichten des H^drozyklons vom Sammeitopf verwendet werden kann, damit letzterer periodisch ohne Störung.des, Haupthydrozyklonflusses geleert werden kann. In dieser Form braucht der Scheitelpflock einen konischen Rand 16, der dem Konus angepaßt ist. Weiterhin kann er zylindrische Nuten.17 am unteren Ende aufweisen, um eine Zentralisierung vom Konusrand ohne die Verwendung einer Spinne im Sammeltopf zu ermöglichen. - .The fig-. 3 and Ί show alternative arrangements of the apex The peg is provided completely in the lower end of the cone and can thus be used as a valve for sealing the hydrocyclone from the collecting pot can so that the latter periodically without disturbance of the main hydrocyclone flow can be emptied. In this form, the vertex peg needs a conical edge 16, the Cone is adapted. It can also have cylindrical grooves. 17 at the lower end to have a centralization from Cone edge without the use of a spider in the collecting pot enable. -.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert: The invention is illustrated in more detail by the following examples:

example 1

Ein Hydrozyklon wurde gemäß Fig. 1 hergestellt.A hydrocyclone was produced according to FIG. 1.

Ein herkömmliches Hydrozyklon 1 mit einem maximalen Durchmesser von Io cm, einer Tiefe von 16,5Cm₃, einein Flüssigkeitseintritt 2 von 2 cm, einem überstrom 3 mit einem Durchmesser von 3 cm und einem Unterstrom 4 mit einem Durchmesser von 4 cm. wurde mit dem speziell geformten, beweglichen Pflock 6 mit einem Durchmesser von 3j6 cm versehen, wobei eine ringförmige Öffnung zwischen dem Pflock und dem Konus von 2 mm Breite verblieb. ' 'A conventional hydrocyclone 1 with a maximum diameter of Io cm, a depth of 16.5 cm ₃ , a liquid inlet 2 of 2 cm, an overflow 3 with a diameter of 3 cm and an underflow 4 with a diameter of 4 cm. was provided with the specially shaped, movable peg 6 with a diameter of 3j6 cm, leaving an annular opening between the peg and the cone of 2 mm wide. ''

Das Hydrozyklon wurde dazu verwendet. Teilchen mit einer Dichte von I,o4 zu klassieren_s welche in Wasser suspendiert waren. Die Teilchen besaßen die Größenverteilung, die in Fig. 5 zu sehen ist. Die Größenverteilung des Unterstromprodukts, die durch das verwendete Hydrozyklon erhalten wurde, ist in Fig.7 z,u sehen. :The hydrocyclone was used for this. To classify particles with a density of 1.04 _s which were suspended in water. The particles had the size distribution shown in FIG. The size distribution of the undercurrent product obtained by the hydrocyclone used can be seen in FIG. 7 z, u. :

Zum Vergleich ist die Größenverteilung das Unterstromproduktes in Fig. 6 zu sehen, die unter. Verwendung eines Hydrozyklons ohne Pflock erhalten wird. .For comparison, the size distribution is the undercurrent product can be seen in Fig. 6, below. Use of a hydrocyclone is obtained without a peg. .

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Example 2 °

Das in Beispiel 1 verwendete Hydrozyklon wurde gemäß Fig. 2'modifiziert, wobei die Leitbleche 8 entfernt wurden ■und wobei der Pflock 6. am Rohr 12 befestigt wurde.The hydrocyclone used in Example 1 was modified according to FIG. 2 ′, the guide plates 8 being removed ■ and wherein the peg 6 was attached to the tube 12.

Das Hydrozyklon wurde dazu verwendet, eine Aufschlämmung aus einem Rücklaufsysten zu klassieren, welches eine unterschiedliche Geschwindigkeit der Feststoffzuführung ergab. Es wurde gefunden, daß durch eine geeignete Einstellung des Ventils lh in der Abzugsleitung 12 und gleichzeitig durch eine Einstellung der Scheitelpflockringbreite es möglich war, nicht nur die Teilchengrößenfraktion zu kontrollieren, sondern auch die absolute Geschwindigkeit, mit der sie von Hydrozyklon abgeführt werden konnten. .Auf diese Weise konnte die Aufschlanwungskonzentration weitgehend konstant gehalten werden«, was sich sowohl auf den Betrieb des Hydrozyklons als auch auf die Aufschlämmungsbehandlungsvorrichtung vorteilhaft auswirkte»The hydrocyclone was used to classify a slurry from a reflux system which gave a different rate of solids feed. It was found that by setting the valve lh in the discharge line 12 appropriately and at the same time by setting the width of the apex ring, it was possible to control not only the particle size fraction but also the absolute speed with which they could be discharged from the hydrocyclone. In this way, the slurry concentration could be kept largely constant ", which had a beneficial effect both on the operation of the hydrocyclone and on the slurry treatment device"

Example 3

Das in Beispiel 2 verwendete Hydrozyklon wurde weiter dadurch modifiziert, daß der Pflock 6 durch den in Fig. 3 und 4 gezeigten Pflock ersetzt wurde und daß die Spinne 15 weggelassen wurde. Auch dieses Hydrozyklon ergab zufriedenstellende Resultate, wenn es zum Klassieren von Teilchen einer Dichte von I,o4 verwendet wurde.The hydrocyclone used in Example 2 was further modified in that the peg 6 was replaced by the one shown in FIG. 3 and 4 has been replaced and that the spider 15 has been omitted. This hydrocyclone also gave satisfactory results Results when used to classify particles having a density of 1.04.

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Claims

Patent claims:

1. Hydrocyclone of the type described above, characterized in that that the underflow from an annular opening with a diameter greater than the diameter of the overcurrent, and that the apex of the surrounding by the annular opening The cone consists of a stake that is largely streamlined with respect to the flow of the liquid in the hydrocyclone is.

2. Hydrocyclone according to claim 1, characterized in that that the center of the stake, which forms the apex of the cone, is raised in the form of a hump and that the peripheral part of the stake is largely tangential to the walls of the cone.

3. Hydrocyclone according to claim 1 or 2, characterized in that that the stake which forms the apex of the cone is raised or lowered on the axis of the cone can be. .

¹ U device, characterized in that it has a hydrocyclone according to one of claims 1 to 3, a closed collecting pot, which is arranged on the downstream of the hydrocyclone, and a return st roneinrichtung, wherein a pipe connects the upper part of the collecting pot with the return flow device .

5. Apparatus according to claim 3 _3, characterized in that the stake is shaped so that it can be adjusted so that a complete seal of the annular opening is achieved.

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