DE2852233C2

DE2852233C2 - Wirbelreiniger

Info

Publication number: DE2852233C2
Application number: DE2852233A
Authority: DE
Inventors: Karl Arvid Stocksund Skardal
Original assignee: CELLWOOD GRUBBENS STOCKHOLM SE AB
Current assignee: CELLWOOD GRUBBENS STOCKHOLM SE AB
Priority date: 1977-12-02
Filing date: 1978-12-02
Publication date: 1986-10-02
Also published as: DE2852233A1; FR2410511A1; FI783691A; FR2410511B1; BR7807943A; GB2012625A; US4224145A; CA1084449A; JPS5493106A; FI67590B; GB2012625B; JPS5753479B2; IT7830457A0; IT1100523B; FI67590C

Description

Die Erfindung betrifft einen Wirbelreiniger, oft auch Hydrozyklon genannt, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Wirbelreiniger dieser Bauart sind aus der US-PS 38 00 946 und der GB-PS 9 10 797 bekannt und werden in großer Zahl in der Papier- und Pulpeindustric zum Rebigen von Pulpesuspensionen von Verunreinigungen wie Spänen, Splittern, Sandkörnern, Metallpartikeln und auch größeren Metallgegenständen wie beispielsweise Büroklammern, Heftklammern, Nadeln, Schrauben, Muttern usw. benutzt, wobei die letzteren Verunreinigungen oft in Pulpesuspensionen vorhanden sind, die aus Papierabfall hergestellt werden.

Ein Wirbelreiniger dieser Bauart arbeitet im Prinzip wie folgt: Die zu behandelnde Suspension, der Zulaufstoff, wird mit hoher Strömungsgeschwindigkeit in die Wirbelkammer durch den tangentialen Zulauf am größeren Ende der Kammer eingespeist Die Suspension wird in die Kammer in der Nähe der Innenseite der Wandung der Kammer eingespeist und bildet einen wendeiförmigen Wirbelstrom, der sich längs der Innenseite der Wandung zum gegenüberliegenden, konvergierenden Ende der Kammer hin bewegt. Unter dem Einfluß der Fliehkräfte in diesem Wirbelstrom neigen die Partikel in der Suspension dazu, sich in einer solchen Weise zu ordnen, daß ein Stoff, der schwerer und größer ist, beispielsweise in der Form von Verunreinigungen wie Spänen, Splittern, Sandkörnern, Me'allparlikeln, Metallgegenständen usw. sich so nahe wie möglich an der Wand der Wirbelkammer sammelt, während leichtere Partikel in der Suspension, d. h. die brauchbaren Fasern, wenn eine Pulpesuspension gereinigt wird, näher an der Mittelachse der Wirbelkammer verbleiben. Am konvergierenden Ende der Wirbelkammer bewegt sich die Schicht des Wirbelstroms, die sich der Wandung der Kammer am nächsten befindet, und diese enthält die angesammelten schwereren Verunreinigungen, weiter zum axialen Auslauf am kleineren Ende der Wirbelkammer, um durch diesen Auslauf als eine schwerere Fraktion aus Verunreinigungen ausgeschieden zu werden, als Ausschuß. Der innere Teil des Wirbelstroms andererseits wendet am konvergierenden Ende der Kammer und wandert in axial entgegengesetzter Richtung als ein innerer wendeiförmiger Wirbelstrom weiter, der durch den axialen Auslauf am größeren Ende der Kammer als eine leichtere Fraktion abgezogen wird, als Brauchstoff. Bei diesem Brauchstoff handelt es sich im wesentlichen aus brauchbaren Fasern, wenn eine Pulpesuspension gereinigt wird.
Wirbelreiniger dieser Bauart, wie sie bisher zum Reinigen von Pulpesuspensionen für die Papiererzeugung benutzt worden sind, haben eine Wirbelkammer mit einer konvergierenden Partie, die als Kegelstumpf mit einer glatten Innenwandung ausgebildet ist. Bei diesen bekannten Wirbelreinigern hat sich jedoch herausgestellt, daß die Suspensionsschicht, die größere und schwerere Verunreinigungen enthält und die sich nahe an der Wand des konisch zulaufenden Teils der Wirbelkammer sammelt, in vielen Fällen nicht in der Lage ist, ganz bis zum kleineren Ende der Wirbelkammer zu 'vandern, so daß sie durch den Ausschuß-Auslauf in der beabsichtigten Weise ausgeschieden werden kann. Das führt zu einer zunehmenden Ansammlung von Verunreinigungen im konisch zulaufenden Teil der Wirbelkammer, und dadurch kann der Reiniger schließlich ganz zugesetzt werden. In diesem Fall muß der Reiniger stillgesetzt werden, damit der blockierte Ausschuß-Auslauf geräumt werden kann. Selbst wenn ein solches vollständiges Zusetzen des Wirbclreinigcrs nicht eintritt,

passiert es häufig, daß größere Verunreinigungen aus hartem Material, die in der Suspension vorhanden sind, beispielsweise Steine und Metallgegenstände, in der koiiisch zulaufenden Partie der Wirbelkammer beträchtliche Zeit bleiben, und während dieser Zeit werden sie durch den Wirbelstrom in peripherer Richtung nahe an der konischen Wandung der Wirbelkammer und im wesentlichen an ein und derselben Stelle ständig in Drehung versetzt, was in kurzer Zeit zu sehr schwerwiegenden Verschleißschäden an der Wandung der Kammer führt

Ein prinzipieller Grund für die obige Erscheinung bei bekannten Wirbelreinigern dürfte darin zu sehen sein, daß die konische Wandung der Wirbelkammer eine Reaktionskraft auf die Suspensionsschicht ausübt, die sich der Wandung am nächsten befindet, und diese Reaktionskraft ist im wesentlichen senkrecht zur Wandung gerichtet und hat folglich eine axiale Komponente, die zum größeren Ende der Wirbelkammer hin gerichtet ist Diese axiale Kraftkomponente wirkt der K^raft entgegen und kann sie aufheben, die durch den Zulaufdruck entsteht und die bestrebt ist, den Wirbelstrom zum kleineren Ende der Wirbelkammer hin zu bewegen. Es versieht sich, daß es die radiale Kontraktion des Wirbelstroms ist, die durch die konisch zulaufende Partie der Wirbelkammer hervorgerufen wird, die ein Wenden des Teils des Wirbelstroms, der sich der Mittelachse der Wirbelkammer am nächsten befindet, und dessen Bewegung in der axial entgegengesetzten Richtung zum Brauchstoff-Ausiauf am größeren Ende der Kammer bewirkt. Wenn sich jedoch die beiden oben erwähnten Kräfte, die auf die Suspensionsschicht einwirken, die sich der konischen Wandung der Wirbelkammer am nächsten befindet, zufälligerweise aufheben, ist erkennbar, daß die Verunreinigungen, die sich in dieser Suspensionsschicht konzentrieren, nur sehr schwer in der beabsichtigten Weise zum Ausschuß-Auslauf am kleineren Ende der Wirbelkammer wandern können. Bei Wirbelrcinigern, die zum Reinigen von Pulpesuspensionen in der Papierindustrie benutzt werden, hat sich herausgestellt, daß dieses Problem um so schwieriger wird, je höher die Konsistenz der behandelten Pulpesuspension ist. Bei der Aufbereitung von Pulpe für die Papiererzeugung ist es jedoch ein sehr erheblicher Vorteil, mit Pulpesuspensionen mit hoher Konsistenz arbeiten zu können, beispielsweise 1% oder mehr, weil das die Größe und damit die Anschaffungskosten für alle Apparate in der Anlage, wie Rohrsysteme, Pumpen, Reiniger usw. verringert und aucl· die Notwendigkeit von Verdickern verringert und insgesamt die Betriebskosten für die Pulpc-Reinigungsanlage erheblich verringert, weil viel geringere Mengen der Pulpesuspension durch die Anlage ausgewalzt und gepumpt werden müssen.

Um dieses Problem zu mildern, ist in der US-PS 38 00 946 vorgeschlagen worden, die Wandung des konisch zulaufenden Teils der Wirbelkammer mit einer oder mehreren schraubengewindeartigen Spiralnuten zu versehen, die jeweils einen in wesentlichen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt haben und sich entweder in die entgegengesetzte oder in die gleiche Richtung wie die Drehrichtung des Suspensionswirbels in der Wirbelkammer erstrecken. Da jedoch in dieser vorgeschlagenen Anordnung die Oberwand ebenso wie die Bodenwand der schraubengewindeartigen Nut immer noch relativ zur Mittelachse der Wirbelkammer geneigt sind, um zum größeren Ende der Wirbelkammer hin zu divergieren, bleibt das vorstehend erläuterte Problem im wesentlichen unbeeinflußt, nämlich, daß die Suspensionsschicht, die sich der Wandung der Wirbelkammer am nächsten befindet, Reaktionskräften ausgesetzt wird, die von der Kammerwandung herrühren und den Transport der Suspension zum Ausschuß-Auslauf am kleineren Ende der Kammer entgegenwirken. Die Gewindenut kann sicher, mindestens dann, wenn sie sich in derselben Richtung wie die Drehrichtung des Suspensionswirbels erstreckt, den Transport zum Ausschuß-Auslauf des Teils der Suspension unterstützen, der sich innerhalb der Gewindenut selbst befindet Weil die Gewindenuten jedoch sehr flach sind, die Tiefe beträgt nur etwa 1,5 mm, ist dieser Effekt in der Praxis extrem gering. Eine wesentliche Vertiefung der Gewindenuten würde andererseits wahrscheinlich zu schweren Störungen im inneren Teil des Wirbelstroms führen, der sich im konisch zulaufenden Teil der Wirbelkammer umwendet und zum größeren Ende der Wirbelkammer zurückkehrt

In der schwedischen Patentschrift 1 87 435 ist in Verbindung mit einem Zyklonabscheider der allgemeinen Art, wie er vorstehend beschrieben worden ist und der zum Reinigen eines Gases von Staub und anderen Feststoffpartikeln benutzt wird, zur Behebung eines Problems vorgeschlagen worden, das dem vorstehenden ähnlich ist, daß die Wandung des zulaufenden Teils der Wirbelkammer mit einem Absatz versehen wird, der sich schraubenlinienförmig als Gewindegang mit kleiner werdendem Durchmesser zum kleineren Ende der Kammer hin in derselben Drehrichtung um die Achse der Kammer wie die Drehrichtung des Gasstroms in der Kammer erstreckt, und daß die Wandung, die die aufeinanderfolgenden Gänge dieses sich schraubenlinienförmig erstreckenden Absatzes miteinander verbindet, parallel zur Achse der Wirbelkammer liegt, so daß diese Wand keine axial gerichtete Reaktionskraft auf die Gas-Staub-Schicht ausüben kann, die sich der Wandung am nächsten befindet. Beim Testen einer ähnlichen Konstruktion eines Wirbelreinigers für Pulpesuspensionen für die Papiererzeugung ist jedoch festgestellt worden, daß tatsächlich ein wesentlich schlechteres Ergebnis erzielt wird als mit einem herkömmlichen Wirbelreinier, bei dem die zulaufende Partie der Wirbelkammer eine vollkommen glatte, kegelstumpfförmige Wandung hat. Dieses Ergebnis ist etwas überraschend und schwer zu erklären. Der Grund mag der sein,, daß der sich schraubenlinienförmig erstreckende Absatz selbst eine axiale Reaktionskraftkomponente hervorruft, die zum größeren Ende der Wirbelkammer hin gerichtet ist und die einer einwandfreien Bewegung der schwereren Fraktion zum Ausschuß-Auslauf am kleineren Ende der Wirbelkammer entgegenwirkt und diese Bewegung stört. Jedenfalls können diese Testergebnisse den Fachmann nicht ermutigen, die Verwendung einer Konstruktion entsprechend der schwedischen Patentschrift 1 87 435 für einen Wirbelreiniger zu versuchen, der zum Reinigen von Pulpesuspensionen für die Papiererzeugung benutzt werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wirbelreiniger mit verbessertem Wirkungsgrad zu schaffen, wobei die zum größeren Ende der Wirbelkammer gerichtete Bewegungskomponente der Suspension verringert wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Gan; überraschend ist jedoch festgestellt worden, und diese Erfindung basiert auf dieser unerwarteten Feststellung, daß verbesserte Ergebnisse mit einem Wirbelreiniger der allgemeinen Bauart erreicht werden

können, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, wenn Faser-Flüssigkeits-Suspensionen gereinigt werden, besonders wäßrige Suspensionen von Pulpe bei der Papiererzeugung, wenn der zulaufende Teil der Wirbelkammer mit mindestens einem Absatz versehen ist, der zum größeren Ende der Kammer zeigt und sich schraubenlinienförmig mit kleiner werdendem Durchmesser zum kleineren Ende der Kammer in derselben Drehrichtung um die Achse der Kammer wie die Drehrichtung des Wirbelstroms erstreckt, im Prinzip in vieler Hinsicht in der gleichen Weise, wie das in der schwedischen Patentschrift 1 87 435 vorgeschlagen worden ist, jedoch mit dem sehr wichtigen Unterschied, daß die Seitenwand der Wirbelkammer, die die aufeinanderfolgenden Gänge des Absatzes miteinander verbindet, relativ zur Achse der Wirbelkammer in solcher Weise geneigt ist, daß diese Seitenwand konisch in Richtung zum kleineren Ende der Wirbelkammer divergiert.

Es ist festgestellt worden, daß diese scheinbar unerhebliche Modifikation in Wirklichkeit zu einer Wirbelkammer führt, die einen wesentlich verbesserten Betriebswirkungsgrad und wesentlich bessere Ergebnisse erbringt, nicht nur beim Vergleich mit einer Wirbelkammer, bei der die Seitenwand parallel zur Achse der Wirbelkammer in der Art liegt, wie das in der schwedischen Patentschrift 1 87 435 vorgeschlagen worden ist, sondern auch beim Vergleich mit einer herkömmlichen Wirbelkammer, bei der der zulaufende Teil der Kammer eine vollkommen giatte, kegeistumpfformige Wandung hat, die Konstruktion, die bisher und zur Zeit für Wirbelreiniger für das Reinigen von Pulpesuspensionen in der papiererzeugenden Industrie benutzt wird.

Es hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn der Neigungswinkel der Seitenwand relativ zur Achse der Wirbelkammer im Bereich bis zu 5° und insbesondere im Bereich von 1 ° bis 4° liegt

Die Zahl der sich schraubenlinienförmig erstreckenden Absätze kann variieren. Wenn zwei oder mehr sich schraubenlinienförmig erstreckende Absätze benutzt werden, liegen sie in einer Weise relativ zueinander, die dem Schraubengewindegängen mit meheren Gängen ähnlich isL Besonders gute Ergebnisse werden beim Arbeiten mit einem Wirbelreiniger erreicht, der mit zwei sich schraubenlinienförmig erstreckenden Absätzen versehen ist

Die Steigung jedes sich schraubenlinienförmig erstreckenden Absatzes, unabhängig davon, ob ein Absatz oder mehrere Absätze benutzt werden, hat vorzugsweise die gleiche Größe wie die axiale Abmessung der Zugangsöffnung des tangentialen Zulaufs zur Wirbelkammer.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert In den Zeichnungen ist

F i g. 1 ein schematisches und axial geschnittenes Ausführungsbeispiel eines Wirbelreinigers nach der Erfindung, bei dem der spitz zulaufende Teil der Wirbelkammer mit einem sich schraubenlinienförmig erstreckenden Absatz versehen ist,

Fig.2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines Wirbelreinigers nach der Erfindung, bei dem der spitz zulaufende Teil der Wirbelkammer mit zwei sich schraubenlinienförmig erstreckenden Absätzen versehen ist, und

F i g. 3 ein Diagramm, das die Ergebnisse einer großen Zahl von Vergleichstests mit einer Reihe von Wirbelreinigern darstellt, die nach der Erfindung ausgebildet sind und verschiedene Neigungswinkel der Seitenwand haben, die aufeinanderfolgende Gänge des sich schraubenlinienförmig erstreckenden Absatzes verbindet, einer Konstruktion nach dem Prinzip der schwedischen Patentschrift 1 87 435 entsprechen, bei der diese Seitenwand parallel zur Achse der Wirbelkammer liegt, 5 oder einer herkömmlichen Konstruktion eines Wirbelreinigers mit einer glatten, kegelstumpfförmigen Wandung am spitz zulaufenden Teil der Wirbelkammer entsprechen.

Die Wirbelreiniger nach der Erfindung, die schematisch und als Ausführungsbeispiele in Fig. 1 und 2 gezeigt sind, bestehen in herkömmlicher Weise aus einer langgestreckten Wirbelkammer, die allgemein mit 1 bezeichnet ist und eine kreiszylindrische Partie 2 und eine mit 3 bezeichnete Partie aufweist, die zu einem axialen Ende der Wirbelkammer hin spitz zuläuft. Bei früher und derzeit verwendeten Wirbelreinigern für das Reinigen von Pulpesuspensionen in der papiererzeugenden Industrie ist diese spitz zulaufende Partie der Wirbelkammer als ein Kegelstumpf mit einer glatten konischen Innenwandfläche ausgebildet. An ihrem größeren Ende ist die Wirbelkammer 1 mit einem tangentialen Zulauf 4 für die zu behandelnde Suspension und außerdem mit einem axialen Brauchstoff-Auslauf 6 versehen, der sich mittig relativ zur Achse 5 der Wirbelkammer befindet und für eine leichtere Fraktion der behandelten Suspension vorgesehen ist. An ihrem kleineren Ende ist die Wirbelkammer mit einem entsprechenden, axialen Ausschuß-Auslauf 7 für eine schwerere Fraktion der behandelten Suspension versehen. Dieser Ausschuß-Auslauf kann in herkömmlicher Weise mit einer herkömmlichen Ausschuß-Abführvorrichtung (nicht dargestellt) verbunden sein, um die Strömungsgeschwindigkeit des Ausschusses zu regeln.
Wenn eine Suspension mit hoher Strömungsgeschwindigkeit durch den Zulauf 4 in tangentialer Richtung nahe an der Innenseite der Wandung der Wirbelkammer 1 eingespritzt wird, bildet die Suspension einen schraubenlinienförmigen Wirbelstrom, der sich zum spitz zulaufenden Ende der Kammer hin bewegt Unter dem Einfluß der Fliehkräfte in diesem Wirbelstrom sind die Partikel in der Suspension bestrebt, sich in solcher Weise zu ordnen, daß die schwereren Partikel in einer Schicht nahe an der Innenseite der Wandung konzentriert werden, und diese Schicht wird durch den Wirbelstrom zürn kleineren Ende der Wirbelkammer hin bewegt, um durch den Ausschuß-Auslauf 7 ausgeschieden zu werden. Wegen der spitz zulaufenden Form der Wirbelkammer kehrt sich der Großteil des Wirbelstroms in seiner Richtung innerhalb dieses spitz zulaufenden Teils der Wirbelkammer um und strömt in entgegengesetzter Richtung zum größeren Ende der Wirbelkammer als ein innerer schraubenlinienförmiger Wirbelstrom weiter. Dieser innere Wirbelstrom, der im Idealfall im wesentlichen frei von größeren und schwereren Partikeln ist,

d. h. von Verunreinigungen, wird durch den axialen Brauchstoff-Auslauf 6 ausgeschieden, der im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung in bekannter Weise als ein Tauchrohr ausgebildet ist, das sich axial in die Wirbelkammer hineinerstreckt

Bei einem herkömmlichen Wirbelreiniger dieser Bauart bei dem der spitz zulaufende Teil der Wirbelkammer als ein Kegelstumpf mit einer glatten Wandung ausgebildet ist kann es passieren, wie vorstehend erwähnt daß die Suspensionsschicht die sich der Wandung der Wirbelkammer am nächsten befindet und in der sich die schwereren und größeren Partikel angesammelt haben, nicht in der Lage ist, sich längs der konischen Wand ganz bis zum Ausschuß-Auslauf 7 zu bewe-

gen, sondern statt dessen in einem erheblichen Ausmaße innerhalb des konischen Teils der Wirbelkammer verbleibt. Beim Wirbelreiniger nach der Erfindung ist dieser schwerwiegende Mangel auf Grund einer neuen und speziellen Konstruktion des zulaufenden Teils 3 der Wirbelkammer vermieden.

Erfindungsgemäß ist die Begrenzungswand des zulaufenden Teils 3 der Wirbelkammer, wie in F i g. 1 dargestellt, mit mindestens einem Absatz 8 versehen, der sich schraubenlinienförmig mit abnehmendem Durchmesser zum kleineren Ende der Wirbelkammer hin erstreckt und in einer Drehrichtung um die Achse 5 der Kammer verläuft, die der Strömungsrichtung der Suspension entspricht, die durch den tangentialen Einlauf 4 eingespritzt wird, also der Drehrichtung des äußeren Wirbelstroms, der sich der Wandung der Wirbelkammer am nächsten befindet. Eine Seitenwand 9, die aufeinanderfolgende Gänge des Absatzes 8 miteinander verbindet, ist erfindungsgemäß unter einem Winkel λ relativ zur Achse 5 der Wirbelkammer in solcher Weise geneigt, daß diese Seitenwand 9 als zum Ausschuß-Auslauf 7 hin konisch divergierend bezeichnet werden kann. Es versteht sich, daß diese Seitenwand 9 eine Reaktionskraft auf den Teil der Suspension ausübt, der sich der Wandung am nächsten befindet, wobei eine axiale Komponente zum kleineren Ende der Wirbelkammer hin gerichtet ist, so daß diese Seitenwand 9, anders als bei dem Fall eines herkömmlichen Wirbelreinigers, den Transport des Teils der Suspension, der sich der Wandung am nächsten befindet, zum Ausschuß-Auslauf 7 in der gewünschten Weise unterstützt. Die Neigung der Seitenwand 9 relativ zur Achse 5 der Wirbelkammer kann variieren, je nach beabsichtigter Verwendung des Wirbelreinigers, d. h. die Eigenschaften der zu behandelnden Suspension und andere Betriebsbedingungen des Reinigers bestimmen diese Neigung. Der Neigungswinkel kann im Bereich bis zu 10° liegen und liegt vorzugsweise im Bereich bis zu 5°. Beim Testen eines Wirbelreinigers zum Reinigen von Pulpesuspension sind sehr gute Ergebnisse mit einem Neigungswinkel im Bereich von 1 ° bis 4° erzielt worden.

Da der sich schraubenlinienförmig erstreckende Absatz 8 zum größeren Ende der Wirbelkammer zeigt, übt dieser Absatz natürlich auf den Teil der Suspension, der sich unmittelbar über dem Absatz befindet, eine Reaktionskraft mit einer axialen Komponente aus, die zum größeren Ende der Wirbelkammer hin gerichtet ist. Diesem Effekt wirkt jedoch die entgegengesetzt gerichtete axiale Komponente der Reaktionskraft entgegen, und dieser Effekt wird durch die Bewegungskomponente überwunden, welche die geneigte Seitenwand 9 auf die Suspensionsschicht ausübt, die sich dieser Seitenwand am nächsten befindet. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die Seitenwand 9 auf ein größeres Volumen der Suspension als der schmale Absatz 8 einwirken kann.

Die Steigung des sich schraubenlinienförmig erstrekkenden Absatzes 8 ist nicht besonders kritisch. Es ist jedoch vorzuziehen, die Steigung so zu wählen, daß sie die gleiche Größe wie die axiale Höhe der Zulauföffnung 4a des tangentialen Zulaufs 4 der Wirbelkammer hat, weil es die axiale Höhe dieser Zulauföffnung ist, die hauptsächlich die »Höhe« des Zulaufstroms bestimmt, der als ein schraubenlinienförmiger Wirbelstrom nach unten durch die Wirbelkammer weitergeht

Die Breite des Absatzes 8 wird durch die Steigung des Absatzes, die Neigung der Seitenwand 9 relativ zur Achse 5 der Wirbelkammer und durch das Maß bestimmt, um das der Teil 3 der Wirbelkammer vom Durchmesser des kreiszylindrischen Teils 2 zum Durchmesser des Ausschuß-Auslaufs 7 zuläuft. Es versteht sich, daß die schraubenlinienförmige innere Kante des Absatzes auf einer gedachten kegelstumpfförmigen Fläche mit einem Kegelwinkel relativ zur Achse 5 der Wirbelkammer liegt, der das Maß bestimmt, um das der Teil 3 der Kammer zum Ausschuß-Auslauf 7 hin zuläuft. Der Spitzenwinkel dieser gedachten kegelstumpfförmigen

ίο Fläche kann im wesentlichen die gleiche Größe wie der entsprechende Scheitelwinkel der konischen Fläche bekannter Wirbelreiniger haben, d. h. beispielsweise im Bereich von 8° bis 30° liegen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt der Absatz 8 senkrecht zur Achse 5 der Wirbelkammer, wie im axialen Schnitt zu sehen ist. Es gibt jedoch keinen Grund, den Absatz nicht etwas zu neigen, wie im axialen Schnitt zu sehen ist, und zwar nach unten zum Ausschuß-Auslauf 7 hin. Andererseits darf der Absatz 8 nicht in entgegengesetzter Richtung geneigt sein, d. h. nach oben zum Brauchstoff-Auslauf 6 hin.

Die Breite des Absatzes 8 kann vorzugsweise über die gesamte Länge des Absatzes hinweg konstant sein. Die Breite des Absatzes kann jedoch auch variieren, beispielsweise in solcher Weise, daß der Absatz näher am Ausschuß-Auslauf 7 schmaler wird. Das kann dann der Fall sein, wenn die Steigung des Absatzes konstant ist, der zulaufende Teil der Wirbelkammer aber stärker am zylindrischen Teil 2 der Kammer und geringer am Ausschuß-Auslauf 7 zuläuft.

In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in F i g. 1 dargestellt und vorstehend bechrieben ist, ist der spitz zulaufende Teil 3 der Wirbelkammer mit einem einzigen, sich schraubenlinienförmig estreckenden Absatz 8 versehen. Wie vorstehend erwähnt, gibt es jedoch keinen Grund, einen Wirbelreiniger nach der Erfindung mit einem spitz zulaufenden Teil der Wirbelkammer zu versehen, der nicht mehrere sich schraubenlinienförmig erstreckende Absätze hat, beispielsweise entsprechend dem Wirbelreiniger nach der Erfindung, der in F i g. 2 dargestellt ist und der zwei sich schraubenlinienförmig erstreckende Absätze 8a und 8Zj hat, die relath' zueinander in einer Weise ähnlich den Gewindegängen eines zweigängigen Schraubengewindes angeordnet sind. Jeder Absatz 8a bzw. Sb hat in diesem Fall vorzugsweise die gleiche Steigung wie der einzelne Absatz 8 im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 und hat folglich nur die Hälfte der Breite des einzelnen Absatzes 8. Beim Testen von Wirbelreinigern nach der Erfindung zur Reinigung von Pulpesuspensionen ist festgestellt worden, daß eine Konstruktion entsprechend F i g. 2 mit zwei sich schraubenlinienförmig erstreckenden Absätzen 8a, 86 zu besseren Ergebnissen als eine Konstruktion entsprechend F i g. 1 mit nur einem einzigen, sich schraubenlinienförmig erstreckenden Absatz 8 führt. Ein Grund dafür mag darin liegen, daß bei einem Wirbelreiniger nach F i g. 1 der »Transport« der Suspension zum Ausschuß-Auslauf 6 hin größer als die gewünschte Auslaufgeschwindigkeit durch den Ausschuß-Auslauf 7 aus der Wirbelkammer ist Wie vorstehend erwähnt, ist der Absatz 8 im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 außerdem breiter als die Absätze 8a und Sb im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2, und das mag zu einer Störung im Fließverlauf innerhalb des zulaufenden Teils 3 der Wirbelkammer bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel führen.

Zum Vergleichen von erfindungsgemäßen Wirbelreinigern mit Wirbelreinigern herkömmlicher Konstruktion sowie mit Wirbelreinigern, die entsprechend dem

Prinzip gebaut sind, das in der schwedischen Patentschrift 1 87 435 vorgeschlagen ist, sind eine große Zahl von Betriebstests mit vier verschiedenen Wirbelreinigern durchgeführt worden, die als Reiniger Nr. 3, 4, 5 und 6 bezeichnet sind und die nach der Erfindung konstruiert waren, wie sie in F i g. 2 dargestellt ist, d. h. mit zwei sich schraubenlinienförmig erstreckenden Absätzen 8a und 8b und mit einem Neigungswinkel α der Seitenwand 9 von 1°, 2°, 3° bzw. 4°, bzw. als Reiniger Nr. 2, der in der in F i g. 2 gezeigten Weise gebaut war, bei dem jedoch die Seitenwand 9 parallel zur Achse 5 der Wirbelkammer lag, d.h. mit einem Winkel λ=0°, was einer Konstruktion entsprechend der schwedischen Patentschrift 1 87 435 entspricht, und schließlich als Reiniger Nr. 1, einem herkömmlichen Wirbelreiniger, bei dem der spitz zulaufende Teil der Wirbelkammer eine vollkommen glatte, kegelstumpfförmige Wandung hat. Alle getesteten Wirbelreiniger hatten die folgenden Abmessungen, bezogen auf F i g. 2:

L₁ -	450 mm
L₁ =	450 mm
D_x =	125 mm
D₂ =	30 mm
S =	40 mm (außer Reiniger Nr. 1,
	der eine glatte konische Wandung hatte)

10

15

20

25

Für jeden Wirbelreiniger wurden vier Testreihen mit Pulpesuspension für die papiererzeugende Industrie mit zwei verschiedenen Werten von 0,5% bzw. 1,0% für die Konsistenz der Zulaufsuspension und außerdem mit zwei verschiedenen Werten für die Ausschuß-Auslaufmenge pro Zeiteinheit, nämlich 10% bzw. 20% der Zulaufmenge pro Zeiteinheit, durchgeführt. Die Zulaufmenge pro Zeiteinheit betrug in allen Tests 300 l/min. Diese Betriebstests bestanden also aus insgesamt 24 Testreihen. Jede dieser Testreihen bestand aus mehreren verschiedenen Testläufen mit voll gebleichter Sulfitpulpe sowie mit thermomechanischer Pulpe, und für jede dieser Testreihen bestimmte eine den Durchschnittswert für die Splitterminderung im Brauchstoff, ausgedrückt in Prozentzahlen, d. h. die Verringerung der Menge am Splittern im Brauchstoff, verglichen mit der Menge an Splittern im Zulauf.

Die Ergebnisse dieser Betriebstests sind im Diagramm in Fig.3 angegeben, in dem jede Säule den Durchschnittswert der Splitterminderung für die fraglichen Testreihen angibt.

Wie aus dem Diagramm zu ersehen ist, wurden die Testreihen Nr. 1 bis 4 mit dem herkömmlichen Wirbelreiniger Nr. 1 durchgeführt, der eine vollkommen glatte, kegelstumpfförmige Wandung hatte, während die Testreihen Nr. 5 bis 8 mit dem Wirbelreiniger Nr. 2 durchgeführt wurden, der eine Konstruktion im Prinzip entsprechend Fig.2 hatte, wobei der Winke! «=0° war, d.h. die Seitenwand 9 parallel zur Achse 5 der Wirbelkammer lag, und die Testreihen Nr. 9 bis 12, Nr. 13—16, Nr. 17—20 und Nr. 21—24 mit den vier Wirbelreinigern Nr. 3, 4, 5 und 6 entsprechend der Erfindung durchgeführt wurden, gebaut entsprechend Fig.2 mit einem Neigungswinkel κ der Seitenwand 9 gleich 1°, 2°, 3° bzw. 4°.

Die Testergebnisse zeigen, daß der herkömmliche Reiniger Nr. 1 eine geringe Splitterminderung mit einer Zulaufkonsistenz von 1,0% ergibt, die so gering ist, daß es in der Praxis nicht möglich ist, diesen herkömmlichen Wirbelreiniger mit einer so hohen Zulaufkonsistenz laufen zu lassen. Dieser herkömmliche Reiniger kann also nur mit einer vergleichsweise geringen Zulaufkonsistenz arbeiten, beispielsweise mit 0,5%, und vorzugsweise mit einer vergleichsweise hohen Ausschuß-Auslaufmenge, beispielsweise 20%, wenn eine annehmbare Splitterminderung erreicht werden soll.

Wie das Diagramm zeigt, lieferte der Reiniger Nr. 2 (λ=0°) ein noch schlechteres Ergebnis, besonders für eine Zulaufkonsistenz von 0,5%, und deshalb ist ein Wirbelreiniger dieser Konstruktion in der Praxis für das Reinigen von Pulpesuspensionen in der papiererzeugenden Industrie unbrauchbar.

Die vier Reiniger Nr. 3, 4, 5 und 6 entsprechend der Erfindung lieferten andererseits überragend gute Ergebnisse, wie aus dem Diagramm zu ersehen ist. Das gilt besonders für die Reiniger Nr. 3, 4 und 5 mit einem Neigungswinkel oc von 1°, 2° bzw. 3°. Am bemerkenswertesten ist hier die sehr hohe Splitterminderung im Brauchstoff, die auch mit einer hohen Zulaufkonsisten/. von 1,0% und mit einer geringen Ausschuß-Auslaufmenge von 10% erreicht wird. Es vesteht sich, daß es für die Wirtschaftlichkeit einer Pulpe-Reinigungsanlage in bezug auf die Kapitalkosten sowie auch auf die Betriebskosten von primärer Bedeutung ist, daß eine hohe Splitterminderung im Brauchstoff bei einer hohen Konsistenz der Zulaufsuspension und einer geringen Ausschuß-Auslaufmenge erreicht werden kann. Im Diagramm läßt sich beispielsweise die Testreihe Nr. 18, bei der ein Wirbelreiniger nach der Erfindung eine durchschnittliche Splitterminderung im Brauchstoff von 84% bei einer Zulaufkonsistenz von 1,0% und einer Ausschuß-Auslaufmenge von 10% lieferte, mit der Testreihe Nr. 3 vergleichen, bei der ein herkömmlicher Wirbelreiniger eine Splitterminderung im Brauchstoff von nur 58% bei eine Zulaufkonsistenz von nur 0,5% und einer Ausschuß-Auslaufmenge bis zu 20% lieferte. Es kann nachgewiesen werden, daß eine Pulpe-Reinigungsanlage entsprechend der Testreihe Nr. 3 mindestens das Doppelte der Kapitalkosten erfordert und um 4- bis 5mal höhere Betriebskosten als eine Reinigungsanlage entsprechend der Testreihe Nr. 18 hat.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wirbelreiniger zum Trennen einer Faser-Flüssigkeits-Suspension, insbesondere einer wäßrigen Suspension aus Pulpe für die papiererzeugende Industrie, in Fraktionen, bestehend aus einer langgestreckten Wirbelkammer, die einen kreisrunden Querschnitt hat und die über einen Teil ihrer Länge zu einem axialen Ende der Kammer hin spitz zuläuft, wobei die Kammer an ihrem größeren Ende einen im wesentlichen tangentialen Zulauf für die zu behandelnde Suspension und einen ersten axialen Auslauf für eine leichtere Fraktion der behandelten Suspension und an ihrem schmaleren Ende einen zweiten axialen Auslauf für eine schwerere Fraktion der behandelten Suspension hat und die Begrenzungswand, die den spitz zulaufenden Teil der Wirbelkammer umschließt, mindestens einen Absatz aufweist, der zum größeren Ende der Wirbeikammer zeigt und sich schraubenlinienförmig mit kleiner werdendem Durchmesser zum kleineren Ende der Wirbelkammer mit einer Drehrichtung um die Achse der Wirbelkammer herum erstreckt, die der Strömungsrichtung eines tangential eingespritzten Suspensionsstroms entspricht und mit einer die aufeinanderfolgenden Windungen des Absatzes miteinander verbindenden Seitenwand versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand (9) relativ zur Achse (5) der Wirbelkammer (i) geneigt ist und daß sie zum kleineren Ende der Kammer hin konisch divergiert.

2. Wirbelreiniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (pe) der Seitenwand (9) relativ zur Achse (5) der Wirbelkammer (1) im Bereich bis zu 5° und vorzugsweise im Bereich vonl^c bis 4° liegt.

3. Wirbelreiniger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des sich schrai« benlinienförmig erstreckenden Absatzes (8) die gleiche Größe wie die axiale Abmessung der Zugangsöffnung (4a) des tangentialen Zulaufs (4) der Wirbelkammer (1) hat.

4. Wirbelreiniger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Absatz (8) im wesentlichen senkrecht zur Achse (5) der Wirbelkammer (1) liegt, gesehen im axialen Schnitt.

5. Wirbelreiniger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Absatz (8) zum kleineren Ende der Wirbelkammer (1) hin etwas geneigt ist, gesehen im axialen Schnitt.

6. Wirbelreiniger nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Absatz (8) eine im wesentlichen konstante Breite über seine gesamte Länge hinweg hat.

7. Wirbelreiniger nach einem der Ansprüche 1 bis

6. dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungswand, die den spitz zulaufenden Teil (3) der Wirbelkammer (1) umgibt, zwei oder mehr sich schraubenlinienförmig erstreckende Absätze (8a, Sb) der definierten Art hat, die in der Art der Gewindegänge eines mehrgängigen Schraubengewindes relativ zueinander angeordnet sind.