DE2720888C2 - Hydrozyklon - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydrozyklon zum Trennen von Suspensionen in eine Gutstoff- und eine Ausschuß-Fraktion mit einer konischen Trennkammer, an deren schmalerem Ende sich eine öffnung zum .to Abführen der Ausschuß-Fraktion befindet und an deren breiterem Teil ein zylindrisches Oberteil vorgesehen i*t, in dessen Wandung mindestens eine Einlauföffnung für die Suspension vorgesehen ist und durch deren Deckfläche sich koaxial zur Trennkammer ein Austrittsrohr erstreckt, dessen sich im Oberteil befindende Eintrittsöffnung in einer Ebene zwischen Einlauföffnung und öffnung zum Abführen der Ausschuß-Fraktion liegt und deren Außendurchmesser von der Einlauföffnung zur Eintrittsöffnung des Austrittsrohres abnimmt, so daß die Außenwandung des Austrittsrohres in diesem Bereich die Form eines Kegelstumpfes hat.

Bei einem bekannten Hydrozyklon dieser Art (DE-PS 26 647) können an der Einlauföffnung Gegenströmungen entstehen, die sich entlang der Oberfläche des den Guistoff abführenden Austrittsrohres und zu dessen Eintrittsöffnung hinbewegen, wo ein Teil dieser Gegenströmungen in das Austrittsrohr gelangt und zusammen mit dem Gutstoff abfließt, bevor der Hydrozyklon eine Abscheidung der Ausschußstoffe vorgenommen hat.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen derartigen Hydrozyklon so zu verbessern, daß keine Ausschußanteile mit der Gutstoff-Fraktion abgeführt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Hydrozyklon der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß sich über den gesamten Umfang des Bereichs eine eine Unstetigkeitsstelie dieser Fläche bildende Zacke erstreckt, die von einem von dem Bereich abweichenden, zum Austrittsrohr koaxial verlaufenden, zylindrischen Absatz gebildet wird, wobei die der Eintrittsöffnung des Austrittsrohres zugewandte, an den Bereich anschließende Fläche der Zacke gekrümmt ist, so daß der von der öffnung zum Abführen der Ausschuß-Fraktion zur Eintrittsöffnung des Austrittsrohres gerichtete Wirbel teilweise zur öffnung zum Abführen der Ausschuß-Fraktion umgelenkt wird.

Durch die Anordnung einer derart ausgebildeten Zacke im Bereich der Kegelstumpffläche des Austritts · rohres wird der nach oben steigende, an der Eintrittsöffnung des Austrittsrohres vorbeiströmende Gutstoffstrom wieder nach unten umgelenkt und so eine Schranke gegen den Eintritt von Verunreinigungen enthaltendem, entlang der Kegelstumpffläche von oben nach unten strömendem Fluid in Eintrittsöffnung des Austrittsrohres bildet. Ferner unterbricht die Zacke den kegelstumpfförmigen Wandbereich des Austrittsrohres mit einer UnstetigkeitssteUe, was zur Folge hat, daß die oben in die Trennkammer eintretende, entlang der Umfangswand des Austrittsrohres nach unten strömende Suspension zunächst infolge der Verjüngung der Umfangswand beschleunigt und dann durch die eine Unstetigkeitsstelie im Verlauf dieser Umfangswand bildende Zacke radial nach außen, also weg von der Eintrittsöffnung des Austrittsrohres geleitet wird, so daß die Gefahr des Eintritts von Ausschußstoffen enthaltender Suspension in die Eintrittsöffnung des Austrittsrohres für die Gutstoff-Fraktion noch weiter verringert wird.

Es ist zwar auch bereits bekannt (US-PS 37 24 674), im Verlauf der Umfangswand des Austrittsrohres eines Hydrozyklons eine umlaufende Ringnut vorzusehen, die einen oberen zylindrischen Umfangswandbereich größeren Durchmessers des Austrittsrohres mit einem unteren zylindrischen Wandbereich kleineren Durchmessers verbindet Diese Ringnut bildet jedoch keine Unstetigkeitsstelie innerhalb einer durchgehenden Fläche, sondern lediglich das Ende des, oberen zylindrischen Wandbereiches des Austrittsrohres. Mittels dieser Ringnut soll der äußere Teil des Wirbels aus nach oben steigender Gutstoff-Fraktion zu dem Suspensionsstrom geleitet werden, der das Austrittsrohr umgibt, d. h. der Wirbel aus Gutstoff-Fraktion soll radial nach außen strömen, wodurch jedoch keine Schranke aus einem Gutstoffstrom aufgebaut wird, wie dies bei der durch die erfindungsgemäße Zacke erfolgende Umlenkung um 180° stattfindet Darüber hinaus kann aber die Ringnut bei diesem bekannten Zyklon die am oberen Ende der Trennkammer zugeführte Suspension auch nicht radial nach außen und von der Eintrittsöffnung des Austrittsrohres wegleiten, wie dies durch die im Verlauf einer kegelstumpfförmigen Umfangsfläche eine Unstetigkeitsstelie bildenden Zacke gemäß der Erfindung erfolgt.

Es ist ferner eine ähnliche, eine Ringnut aufweisende Anordnung bei einem Hydrozyklon bekannt (US-PS 32 88 300), bei der die die Ringnut begrenzende Zacke eine kontinuierliche Verlängerung der oberhalb liegenden Umfangsfläche des Austrittsrohres bildet, also keine den eintretenden Suspensionsstrom radial nach außen lenkende Unstetigkeitsstelie darstellt, wie dies bei der erfindungsgemäßen Zacke der Fall ist. Darüber hinaus weist dieser bekannte Hydrozyklon am unteren Ende seines Austrittsrohres eine Erweiterungshülse auf, die den äußeren Teil des nach oben gelangenden Gutstoff-

Stroms nach außen leiten soll. Dabei ergibt sich eine unerwünschte Abbremsung der Strömung an der Stirnfläche der Erweiterungshülse und insbesondere auch keine Umlenkung des äußeren Teils des Gutstoffstroms um 180° zur Ausbildung einer Schranke gegen den Eintritt von Verunreinigungen in das Austrittsrohr. Vielmehr fördert die Verlangsamung des Gutstoffstroms an der Vorderfläche der Erweiterungshülse sogar den Eintritt derartiger Verunreinigungen in das Austrittsrohr.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der ein Ausführungsbeispiel eines Hydrozyklons im Schnitt darstellenden Figur näher erläutert.

Der Hydrozyklon besteht, wie üblich, aus einer konischen Trennkammer 5, an die sich ein zylindrischer Oberteil 2 anschließt, über dessen Einlauföffnung 3 die zu reinigende Fasersuspension tangential in den Innenraum des Hydrozyklons geleitet wird. Im zylindrischen Oberteil 2 ist konzentrisch ein Austrittsrohr 4 angeordnet, über das die Gutstoff-Fraktion austritt Ein oberer Bereich 5 eines an der Deckwandung des Hydrozyklons befestigten Austrittsrohres 4 hat auf Höhe einer öffnung 7 der Einlauföffnung 3 sowie ein Stück darunter zylindrische Form. Daran schließt nach unten ein konischer Bereich 8 an, so daß also der Rotationsradius der vom zylindrischen Bereich ausgehenden Strömung an der Manteloberfläche des Austrittsrohres abnimmt, wodurch die Geschwindigkeit des mit konstantem Druck eingespeisten Suspensionsstroms steigt Dadurch ergibt sich eine Zunahme der im zylindrischen Oberteil 2 wirkenden Fliehkräfte, und die in der eingespeisten Suspension enthaltenen Verunreinigungen, insbesondere diejenigen, die schwerer als die Fasern sind, werden an die Wand des zylindrischen Oberteils 2 geschleudert und wandern an dieser abwärts, bis sie eine öffnung 9 am Ausschußende der Trennkammer 1 erreichen.

An den konischen Bereich 8 des Austrittsrohres 4 schließt sich ein kurzer zylindrischer Absatz 6 an, der zwar keine wesentliche Geschwindigkeitszunahme mehr bewirkt der sich jedoch in der Praxis zur Beruhigung der Strömung als vorteilhaft erviesen hat.

Während der Suspensionsstrom entlang der Wandung der Trennkammer 1 nach unten wandert, trennt sich vor. ihr die faserhaltige Gutstoff-Fraktion ab, die als 4i leichteres Material in den in der Mitte des Hydrozyklons befindlichen Innenwirbel gelangt der sich von der Ausschußöffnung 9 bis zu einem Gutstoffende 10 iin Rohr 4 erstreckt Ein Teil dieses Gutstoffstroms wird jedoch auf eine am unteren Ende des Austrittsrohres 4 befindliche konische Fläche 11 geleitet entlang der er nach oben bis gegen eine Zacke 12 steigt an der er parallel zu der mantelseitig im zylindrischen Oberteil 2 verlaufenden Strömung erneut nach unten gelenkt wird. Die Zacke 12 im unteren Bereich des Austrittsrohres 4 ist derart geformt daß die konische Fläche 11 in ihrem oberen Bereich in eine nach unten gekrümmte Fläche 13 übergeht, die sich schließlich mit dem zylindrischen Bereich 6 vereinigt Der Krümmungsradius der Fläche 13 ist so gewählt daß die entlang dieser Fläche geführte Strömung zum Schluß parallel zum Ausschußstoffstrom verläuft

Auf diese Weise wird vor dem Ausschußstoffstrom eine Schranke gebildet die verhindert daß Verunreinigungen aus dem vom zylindrischen Oberteil 2 ausgehenden Strom in radialer Richtur;; zur Eintrittsöffnung des A.ustrittsrohres 4 wandern und in den Gutstoffstrom gelangen. Da die den gesamten Umfang des Austrittsrohres 4 umgebende Zacke 12 außerdem eine Unstetigkeitsstelle auf der ManteloberfiUche darstellt, wird der Strom vom Mantel »abgehoben«, so daß die Wahrscheinlichkeit verringert ist, daß die im Strom enthaltenden Verunreinigungen in den Gutstoffstrom gelangen. Auf diese Weise wird also ein Teil des Gutstoffstroms von der vom zylindrischen Oberteil 2 ausgehenden Strömung mitgeführt, die normalerweise zum konischen Teil 1 gelangt, d. h. ein Teil des Gutstoffstroms wird im Hydrozyklon umgewälzt, wobei jedoch der größte Teil des Gutstoffstroms zusammen mit dem Innenwirbel über das Austrittsrohr 4 austritt, dessen Innenwand 14 sich zunächst über einen gewissen Bereich verjüngt, um sich dann zur Öffnung 10 für den Austritt der Gutstoff-Fraktion hin wieder zu erweitern.

Der dargestellte Hydrozyklon weist einer normalen tangentialen Zufluß der Suspension auf. Es ist jedoch auch möglich, Einlaufkanäle gemäß der DE-OS 26 47 186 vorzusehen, wodurch die Wirksamkeit des Hydrozyklons noch weiter verbessert wird, und die mit einem derart aufgebauten Hydrozyklon durchgeführten Versuche ergaben insbesondere bezüglich der in der Fasersuspension enthaltenden Splitter sehr gute Ergebnisse.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hydrozyklon zum Trennen von Suspensionen in eine Gutstoff- und eine Ausschuß-Fraktion mit einer konischen Trennkammer, an deren schmalerem Ende sich eine öffnung zum Abführen der Ausschuß-Fraktion befindet und an deren breiterem Teil ein zylindrisches Oberteil vorgesehen ist, in dessen Wandung mindestens eine Einlauföffnung für die Suspension vorgesehen ist und durch deren Deckfläche sich koaxial zur Trennkammer ein Austrittsrohr erstreckt, dessen sich im Oberteil befindende Eintrittsöffnung in einer Ebene zwischen Einlauföffnung und Öffnung zum Abführen der Ausschuß-Fraktion liegt und deren Außendurchmesser von der Einlauföffnung zur Eintrittsöffnung des Austrittsrohres abnimmt, so daß die Außenwandung des Austrittsrohres in diesem Bereich die Form eines Kegelstumpfes hat, dadurch gekennzeichnet, daß· sich über den gesamten Umfang des Bereiches (8) eine eine Unstetigkeitsstelie dieser Fläche bildende Zacke (12) erstreckt, die von einem von dem Bereich (8) abweichenden, zum Austrittsrohr (4) koaxial verlaufenden, zylindrischen Absatz (6) gebildet wird, wobei die der Eintrittsöffnung des Austrittsrohres (4) zugewandte, an den Bereich (8) anschließende Fläche (13) der Zacke (12) gekrümmt ist, so daß der von der öffnung zum Abführen der Ausschuß-Fraktion zur Eintrittsöffnung des Austrittsrohres (4) gerichtete Wirbel teilweise zur jo öffnung (9) zum Abführen der Ausschuß-Fraktion umgelenkt wird.