DE2809575A1

DE2809575A1 - Hydrozyklonabscheider

Info

Publication number: DE2809575A1
Application number: DE19782809575
Authority: DE
Inventors: Rune Helber Frykhult
Original assignee: Celleco AB
Current assignee: Celleco AB
Priority date: 1977-03-07
Filing date: 1978-03-06
Publication date: 1978-09-14
Also published as: SE7702500L; SE412529B; NO780548L; NO148059C; FR2382943B1; JPS53112560A; DE2809575C2; FI780581A; NO148059B; FI62775B; GB1562073A; FI62775C; CA1088029A; FR2382943A1; JPS6136987B2

Description

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Hydrozyklonabscheider

Diese Erfindung betrifft einen Hydrozyklonabscheider zur Trennung einer Mischung in eine leichte erste Fraktion relativ niederiger Dichte und in eine schwere zweite Fraktion relativ hoher Dichte, mit einer Trennkammer aus einem kreisförmigen zylindrischen Teil, die einen tangentialen Einlaß für die Beschickungsmischung und einen zentralen Auslaß für die leichte Fraktion aufweist, sowie aus einem konischen Teil, der einen Auslaß für die schwere Fraktion bildet, mit wenigstens einer Führungsstange, die vorgesehen ist, der schweren Fraktion, die schraubenförmig entlang der Wandung des konischen Teiles fließt, eine radial einwärts gerichtete Bewegungskomponente zu geben.

Hydrozyklonabscheider haben viele Verwendungszwecke, hauptsächlich in der Zelluloseindustrie zur Reinigung der Suspension der Zelluiosefasern. Allgemein enthält ein Hydrozyklonabscheider sy stem mehrere in Reihe gekoppelte Stufen, wobei jede Stufe mehrere parallel verbundene Zyklonabscheider aufweist, die gemeinsame Einlaß- und Auslaßkammern haben. Solch ein Hydrozyklonabscheidersystern trennt die ursprüngliche, hochverdünnte Zellulosesuspension in verdünnte, gereinigte

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Fasern, die man leichte Fraktion nennt, und eingedickte Verunreinigungen, die man schwere Fraktion nennt. Durch die fortschreitende moderne Verfahrenstechnologie haben sich die Temperaturen der Zellulosesuspension erhöht, "die dazu führen, daß die Viskositäten verringert werden. Mit verminderten Viskositäten und der gleichen Anzahl von Stufen verringert sich das Trennvermögen des Hydrozyklonabscheidersystems, und dadurch werden mehr Zellulosefasern mit der schweren Fraktion ausgetragen. Natürlich ist es wünschenswert, eine möglichst geringe Menge an Zellulosefasern in der schweren Fraktion zu bekommen. Zugleich ist es vom UmweltschutzStandpunkt aus gesehen das Ziel, den Massenstrom der schweren Fraktion auf einem niederen Niveau zu halten, da in dieser Fraktion die Konzentration der Verunreinigungen hoch sein wird. Das Problem besteht darin, einen Hydrozyklonabscheider vorzusehen, der wirkungsvoll in eine leichte erste Fraktion relativ niedriger Dichte und in eine schwere zweite Fraktion relativ hoher Dichte trennt, wobei letztere aus dem Hydrozyklonabscheider in einem minimalen Massenstrom mit hoher Konzentration abgeführt wird.

Es sind viele Versuche durchgeführt worden, einige im kommerziellen Ausmaß, um die Probleme des Verlustes an Fasern und das Verstopfen des Entleerungsauslasses durch die relativ schwere Fraktion zu lösen. Die meisten Versuche erfordern

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die Lieferung von Wasser unter Druck zu den einzelnen Hydrozyklonabscheidern, um die schwere Fraktion zu verdünnen und die wertvollen Fasern herauszuwaschen. Im allgemeinen wird Wasser tangential nahe dem Auslaßende der schweren Fraktion des Hydrozyklonabscheiders zugeführt oder durch einen Kanal, der in einem radialen Abstand von der Wandung des Hydrozyklonabscheiders im Auslaßende der schweren Fraktion endet. Entleerungskammern, die wie Zylinder oder Kegel gebildet und mit einem tangentialen Einlaß für das Verdünnungswasser versehen sind, und die unmittelbar mit dem Auslaß für die schwere Fraktion des Hydrozyklonabscheiders verbunden wurden, sind ebenso verwendet worden. Bestenfalls haben diese Versuche das Verstopfungsproblem gelöst und den Faserverlust in gewissem Ausmaß verringert.

Versuche sind unternommen worden, den konischen Teil des Hydrozyklonabscheiders mit axial gerichteten Führungsstangen zu versehen, die so konstruiert sind, daß der schweren Fraktion, die schraubenförmig entlang der Wandung des konischen Teiles fließt, eine radial einwärts gerichtete Bewegungskompontente gegeben wird, wobei somit in gewissem Umfang leichte Komponenten von der schweren Fraktion zu leichten Fraktion befördert werden, die zu ihrem Auslaß fließt. Das gewünschte Ergebnis ist nicht durch Gebrauch der erwähnten Anordnung erreicht worden.

Es könnte naheliegend erscheinen, den Entleerungsauslaß der schweren Fraktion größer als bisher zu machen. Dieses ist jedoch nicht möglich, da solch eine Ausführung in einer zu großen Strömung der schweren Fraktion resultieren würde. Weiterhin nehmen diese axial gerichteten Führungsstangen Teile des Trennraumes im konischen Teil der Trennkammer ein. In Anbetracht der Abnutzung, der diese Führungsstangen unterworfen sind, müssen sie mit einer größeren radialen Ausdehnung ausgeführt sein, als dies funktionell notwendig wäre. Die Beseitigung dieses Nachteils hinsichtlich des Trennraumes würde eine Verminderung des Kegelwinkels bedeuten. Dies würde bedeuten, daß der konische Teil der Trennkammer weniger plötzlich zusammenlaufen würde, was aber nicht so einfach möglich ist, da der konische Teil der Trennkammer sehr lang sein würde, falls der Durchmesser der Entleerungsauslaßöffnung der schweren Fraktion beibehalten würde.

Das erwähnte Problem des Faserverlustes und des Verstopfens des Entleerungsauslasses durch die schwere Fraktion wird erfindungsgemäß durch einen überraschend einfachen Weg gelöst, und zwar dadurch, daß in einem Hydrozyklonabscheider der eingangs erwähnten Art in der Nähe des Entleerungsauslasses des konischen Teiles eine Führungseinrichtung vorgesehen ist, die als mindestens eine Führungsstange ausgeführt ist, und

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die entlang der inneren Wandung des konischen Teiles angeordnet ist, wobei die Führungseinrichtung der schweren Fraktion, die gegen den Entleerungsauslaß des konischen Teiles fließt, eine axial einwärts gerichtete Bewegungskomponente gegen die Trennkammer gibt.

Diese Anordnung ermöglicht die Verringerung des Kegelwinkels des konischen Teiles des Hydrozyklonabscheiders, um Raum für die Führungsstange oder Führungsstangen zu schaffen, ohne den verfügbaren Trennraum einzuschränken, da die Entleerungsauslaßöffnung für die schwere Fraktion ziemlich groß sein kann, ohne die Strömung der schweren Fraktion zu groß werden zu lassen.

Die Vorteile der Erfindung werden infolgedessen durch Verbindung der an sich bekannten axialen Führüngsstangen mit der Führungseinrichtung erreicht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Führungseinrichtung auch so ausgeführt, daß sie der schweren Fraktion, die gegen den Entleerungsauslaß des konischen Teiles fließt, eine radial einwärts gerichtete Bewegungskomponente erteilt.

Vorzugsweise ist die Führungseinrichtung als Schraubenbahn ausgeführt.

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Mit gewöhnlichen Hydrozyklonabscheidern für Zellulosefasersuspensionen verglichen kann der Verlust der Zellulosefasern in der abgeführten schweren Fraktion erfindungsgemäß um mehr als die Hälfte der bis dahin bekannten Menge reduziert werden, ohne den Anteil der Verunreinigungen in der gereinigten Zellulosesuspension, d.h. in der leichten Fraktion zu vergrößern. Da ein verringerter Anteil der Zellulosefasern sich in der schweren Fraktion befindet, wird diese Fraktion leichter durch den Entleerungsaulaß strömen. Weiterhin kann diese Entleerungsöffnung, wie erwähnt, mit einer grösseren Öffnung versehen sein. Deshalb sind die Risiken der Verstopfung praktisch eliminiert worden.

Eine Ausführungsform soll nun an Hand eines Beispiels näher beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Hydrozyklonabscheider in einem Längsquerschnitt mit einer Führungseinrichtung· in perspektivischer Ansicht

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 und

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Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. mit einer perspektivischen Ansicht der Führungseinrichtung .

Wie in Fig. 1 dargestellt weist ein Hydrozyklonabscheider, der mit einem kreisförmigen, zylindrischen Teil 1 und einem konischen Teil 2 versehen ist, einen tangentialen Einlaß 3 für die zu trennende zugeführte Mischung, einen zentralen Entleerungsauslaß 4 für die leichte Fraktion und einen Entleerungsauslaß 5 aus dem konischen Teil für'die schwere Fraktion auf. In dem konischen Teil 2 gibt es vier Führungsstangen, die axial gerichtet, gleichmäßig um den Umfang des konischen Teils verteilt sind. Diese Führungsstangen sind im Querschnitt in Fig. 2 als symmetrische Rippen ausgeführt. Die Höhe dieser Rippen vergrößert sich in Richtung auf den Entleerungsauslaß 5. Zwischen den Führungsstangen 6 und dem Entleerungsauslaß 5 ist eine Führungseinrichtung 7 in Form einer Schraubenbahn and versehen, die sich 1 1/2-mal entlang der inneren Wandung des konischen Teiles 2 windet. Die Schraubenbahn ist so konstruiert, daß sie der schweren Fraktion, die gegen den Entleerungsauslaß 5 fließt, eine axiale Bewegungskomponente entgegen der Strömung gibt, d.h. in Richtung des zentralen Entleerungsauslasses 4 für die leichte Fraktion. Wenn der Hydrozyklonabscheider von dem Beschickungseinlaßende aus betrachtet wird, bewegt sich die Strömung im Uhr-

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zeigersinn, während die Schraubenbahn der Führungseinrichtung 7 im ührzeigergegensinne läuft.

In der gezeigten Ausführungsform neigt sich die Schraubenbahnebene in Bezug auf die Horizontalebene gegen den Entleerungsauslaß 5, wodurch der schweren Fraktion, die gegen den Entleerungsauslaß 5 fließt, ebenfalls eine Bewegungskomponente gegeben wird, die radial einwärts gerichtet ist.

Wie in den Figuren dargestellt ist die Führungseinrichtung in solch einer Weise ausgeführt, daß die Entleerungsfläche relativ groß ist, was bedeutet, daß ein freier Durchgang für die schwere Fraktion vorhanden ist.

Der gezeigte Hydrozyklonabscheider arbeitet folgendermaßen. Die Mischung, die in eine leichte erste Fraktion von relativ niedriger Dichte und in eine schwere zweite Fraktion von relativ hoher Dichte aufgetrennt werden soll, wird durch den Einlaß 3 gegeben und fließt schraubenförmig gegen den konischen Teil 2 des Hydrozyklonabscheiders. Die Bestandteile der schweren Fraktion neigen dazu, sich nahe an die Wandung zu bewegen, wohingegen die Bestandteile der leichten Fraktion dazu neigen, sich in Richtung der Symmetrieachse des Hydrozyklonabscheiders zu bewegen. Jedoch werden einige leichte Bestandteile

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in der Strömung nahe der Wand verbleiben. Wenn die Strömung die Führungseinrichtung 7 erreicht-hat, wird ein Hauptteil davon, nämlich die leichte Fraktion, ihre Bewegungsrichtung'ändern und mit seiner Rotationsrichtung unverändert gegen den Entleerungsauslaß 4 strömen, während ein geringer Anteil davon, d.h. die schwere Fraktion, durch den Entleerungsauslaß abgeführt wird. Die Strömung wird, wenn sie die Führungseinrichtung 6 passiert, dazu gezwungen einwärts gegen die Symmetrieachse des Hydrozyklonabscheiders abzubiegen,·wodurch leichte Bestandteile in Berührung mit der leichten Fraktion gebracht werden, die gegen den Entleerungsauslaß 4 fließt. Die Führungseinrichtung 7 verhindert, daß ein zu großer Anteil der Strömung durch den Entleerungsauslaß 5 abgeführt wird. In der gezeigten Ausführungsform, bei der die Führungseinrichtung 7 mit einer Schraubenbahn versehen ist, die sich in Relation zur Horizontalebene neigt, werden günstige Strömungsbedingungen in der Nähe der Führungseinrichtung 7 erreicht, was zu einem vorteilhaften Trennergebnis beiträgt.

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Claims

BERLIN 33 8MUNCHEN80 Auguite-ViMoria-Sirafla 65 η. DIIC^Ul/C J PADTMCR PienzonauefitraB· 2 P«t.-Anw. Dr. In0. Ruschke Dr. RUSCHKE & KAK I N fcK Pat.-Anw. Dipl.-Ing. Pai.-Anw.Dipi.-infl. P AT F N TA N WA LT E Han*E-Ruichk· Olaf Ruachke Γ ft I C IN I rt IN YV rt L I L· .980324 Telefon:Q30/ ■»«* ' BERLIN - MÜNCHEN Τβ""0Π· 089/987258 Telegramm-Adresse: Telegramm-Adresse: Qu-dratur Berlin München, den 7. März 1978 Ou.dr.lur MO«*«. TELEX: 183786 TELEX: 522767 A 1681 Firma ALFA - LAVAL AB, Postfack, S-147 00 Tumba (Schweden) Patentansprüche

1. Hydrozyklonabscheider zur Trennung einer Mischung in eine leichte erste Fraktion relativ niedriger Dichte und in eine schwere zweite Fraktion relativ hoher Dichte, mit einer Trennkammer aus einem kreisförmigen zylindrischen Teil, die einen tangentialen Einlaß für die Beschickungsmischung und einen zentralen Auslaß für die leichte Fraktion aufweist, sowie aus einem konischen Teil, der einen Auslaß für die schwere Fraktion bildet, mit wenigstens einer Führungsstange, die vorgesehen ist, um der schweren Fraktion, die schraubenförmig entlang der Wandung des konischen Teiles fließt, eine radial einwärts gerichtete Bewegungskomponente

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zu geben, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Entleerungsauslasses (5) des konischen Teiles (2) eine Führungseinrichtung (7) vorgesehen ist, die als mindestens eine Führungsstange ausgeführt ist, die entlang der inneren Wandung des konischen Teiles (2) angeordnet ist, wobei die Führungseinrichtung der schweren Fraktion, die gegen den Entleerungsauslaß (5) des konischen Teiles (2) fließt, eine axial einwärts gegen die Trennkammer (1, 2) gerichtete Bewegungskomponente gibt.

2. Hydrozyklonabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (7) auch so ausgeführt ist, daß sie der schweren Fraktion, die gegen den Entleerungsauslaß (5) des konischen Teiles (2) fließt, eine radial einwärts gerichtete Bewegungskomponente gibt.

3. Hydrozyklonabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (7) als Schraubenbahn ausgeführt ist.

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