DE3508991A1

DE3508991A1 - Doppelhydrozyklon

Info

Publication number: DE3508991A1
Application number: DE19853508991
Authority: DE
Inventors: Antti Savolinna Kuhasalo; Pentti Savonlinna Vikiö
Original assignee: Enso Gutzeit Oy
Current assignee: Stora Enso Oyj
Priority date: 1984-03-19
Filing date: 1985-03-13
Publication date: 1985-09-19
Anticipated expiration: 2005-03-14
Also published as: SE8501296L; US4657678A; SE460952B; DE3508991C2; FR2561137B1; SE8501296D0; JPS60212261A; FI74894B; FI74894C; FI841099A0; JPH0523835B2; CA1263099A; FI841099A; FR2561137A1

Description

41 692/3 v/er

ENSO-GUTZEIT OY, Helsinki, Finnland

Doppelhydrozyklon

Die Erfindung betrifft einen Doppelhydrozyklon, der z.B. in Zellstoff- und Papierfabriken zur Reinigung von Massesuspension benutzt wird und aus zwei an den Enden mit dem größeren Durchmesser gegeneinandergestellten Hydrozyklonen besteht, die einen gemeinsamen Zufuhrstutzen sowie einen gemeinsamen Austrittsstutzen für die gereinigte Fraktion haben.

Hydrozyklone, d.h. Wirbelschleuder, werden in der Zellstoff- und Papierindustrie zur Separierung verschiedener Schmutzpartikeln wie Sand, Rindenstückchen, Stäbchen, Aststücke und Metallsplitter aus der Fasersuspension allgemein benutzt. Die zu reinigende Fasersuspension wird unter Druck in den Hydrozyklon

durch einen tangentialen Zufuhrstutzen eingeführt, wobei die Suspension in eine schnelle spiralförmige Drehbewegung gerät, die durch die von ihr erzeugte Zentrifugalkraft die nach Form und Eigengewicht unterschiedlichen Ingredienzen der Fasersuspension voneinander trennt. Während sich die Fasersuspension entlang der spiralförmigen Bahn in Richtung auf die Spitze des Konus bewegt, werden die ihrem Eigengewicht nach schwereren Ingredienzen, wie z.B. Sand, zur Peripherie der Drehbewegung in die Nähe der Wandung des Hydrozyklons geschleudert. Die in die Schicht, die der Wandung entlang in Richtung auf die Spitzenöffnung des Konus fließt, separierten Verunreinigungen treten aus dem Hydrozyklon durch die

.•15 öffnung an der Spitze des Kegels als abgelehnte Fraktion aus. Die von Schmutzpartikeln gereinigte Fasersuspension bildet im Verhälnis zu der aus dem oben erwähnten Zufuhrvorgang entstandenen Spiralströmung eine der Steigung nach entgegengesetzte Spiralströmung und tritt durch den zentralen Stutzen der dem Konus gegenüberliegenden zylindrischen Abscheidekammer aus.

Auch der Doppelhydrozyklon funktioniert nach dem oben angeführten Prinzip. Im Doppelhydrozyklon sind zwei einzelne Hydrozyklone an den Enden ihrer zylindrischen Abscheidekammern auf solche Weise miteinander fest verbunden, daß die Zufuhr in die Hydrozyklone und das Entfernen der akzeptierten Fraktion vereint sind. Das Prinzip des Doppelhydrozyklons wird aus dem finnischen Patent 56868 deutlich.

Heutzutage ist es recht allgemein, daß Hydrozyklone aus synthetischem Material hergestellt werden, indem erhitzte flüssige synthetische Masse in eine maßgenaue Negativform eingespritzt wird, in der die synthetische Masse abgekühlt wird und das Werkstück ausbildet. Bei Anwendung dieses Verfahrens muß das Werkstück so geformt werden, daß die Wandungsdicken des fertigen Werkstücks gleich groß sind und jegliche Materialanhäufungen vermieden werden. Dabei erfolgt die Abkühlung der Masse gleichmäßig und das entstehende Werkstück behält seine genaue Form bei der Abkühlung. Im Werkstück bleiben auch keine Restspannungen, die später in einer Betriebssituation zusammen mit der auf das Werkstück aufgebrachten Betriebs-•15 belastung das Stück möglicherweise brechen.

Nachteile der bekannten Doppelhydrozyklone sind die Kompliziertheit der Konstruktion und die Störungen in der Zufuhrströmung verursachende Teilung der Zufuhrströmung. Außerdem weisen die Hydrozyklone bei den bekannten Doppelhydrozyklon-Lösungen solche Formen und Abmessungen auf, daß keine Herstellung nach den oben angeführten modernen Herstellungsverfahren in Frage kommt.

Bei den bekannten Anordnungen hat man auch versucht, die vom mangelhaften Zufuhrorgan verursachten Störungen durch Beschleunigung der Zufuhrströmung zu eliminieren, was einen größeren Druckverlust und somit einen größeren Energiebedarf zur Folge gehabt hat. Die Erhöhungen der Energiepreise haben diese bekannten Lösungen, was Betriebskosten anbelangt, entsprechend verteuert.

In den sehr umfangreichen und vielphasigen Probebetrieben, auf denen die Erfindung beruht, wurde festgestellt, daß der Zufuhrvorgang einen eindeutigen Einfluß auf die Effektivität des Hydrozyklons hat, was die Separierung der am schwersten zu separierenden, dem Eigengewicht nach mit der Faser ähnlichen kleinen Verunreinigungsfraktionen anbelangt. Wenn man für die oben erwähnten, schwer zu separierenden Verunreinigungsfraktionen die höchste Separiereffektivität erreichen will, muß der Zufuhrvorgang der Hydrozyklone im Verhältnis zu den anderen Dimensionen der Hydrozyklone so ausgebildet werden, daß nicht die kleinste Störungsströmung oder turbulente Strömung, Wirbelung oder dergleichen, die die Strö-

.15 mungs- und Betriebszustände im Inneren des Hydrozyklons zerstören würde, entsteht.

Der Zweck der Erfindung ist es, die Nachteile der oben erwähnten bekannten Doppelhydrozyklonen zu beseitigen-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die aus dem gemeinsamen Zufuhrstutzen der Hydrozyklone kommende Zufuhrströmung in die beiden Hydro-Zyklone als separate Zufuhrströmungen mit einem schraubenartigen Element eingeführt wird, dessen Gewinde in den beiden Hydrozyklonen von deren Wandungen begrenzte Zufuhrkanäle bilden.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sich das schraubenförmige Element aus zwei verschiedengängigen Gewinden zusammensetzt .

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird die gesamte, zur Beschleunigung der Zufuhrströmung gebrauchte Druckenergie für den eigentlichen Reinigungsvorgang ausgenutzt und es werden Wirbel und dergleichen Energie verbrauchende Strömungen aufgrund einer optimalen Formgebung verhindert. Mit der optimalen Formgebung wird auch der Vorteil erzielt, daß der Doppelhydrozyklon mit dem oben beschriebenen modernen Herstellungsverfahren hergestellt werden kann, da die Konstruktion symmetrisch ist und keine Materialanhäufungen enthält.

Der breitenmäßig einer Gewindesteigung entsprechende Raum, der zwischen den verschiedengängigen Gewinden .15 bleibt, die von ihrem Vereinigungspunkt bis über 360° verlaufen, bildet einen Zufuhrkanal zwischen dem Außenmantel und dem Austrittsrohr für die akzeptierte Fraktion.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung näher beschreiben. Es zeigt:

Fig. 1 eine der Erfindung entsprechende Doppelhydrozyklon-Konstruktion, von der Seite gesehen,

Fig. 2 den Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1, und

Fig. 3 bis 5 die Schnitte entlang der Linien III-III, IV-IV und V-V der Fig. 2.

Der Doppelhydrozyklon setzt sich der Fig. 1 entsprechend aus zwei einzelnen Hydrozyklonen zusammen, die an den Enden ihrer zylindrischen Abscheidekammern

auf solche Weise miteinander fest verbunden sind,daß die Hydrozyklone einen gemeinsame Zufuhrstutzen und einen gemeinsamen Austrittsstutzen für die akzeptierte Fraktion haben. Im einzelnen umfassen die identisehen Hydrozyklone des Doppelhydrozyklons eine Abscheidekammer, die aus einem zylindrischen Teil 1 besteht, der mit einem tangentialen, in der der Erfindung entsprechenden Lösung für beide Hydrozyklone gemeinsamen Zufuhrstutzen 2 versehen ist, und einen Konus 3, der eine Verlängerung zu dem Zylinderteil 1 bildet. In den Zylinderteil 1 des Hydrozyklons erstreckt sich ein zentrales Austrittsrohr 4 für die akzeptierte Fraktion. An der Spitze des Konus ist eine Austrittsöffnung 5 für die abgelehnte Fraktion

.15 angeordnet.

Im Zylinderteil 1 ist zwischen dem zentralen Austrittsrohr 4 der akzeptierten Fraktion und dem Mantel des Zylinders ein aus zwei verschiedengängigen Gewinden bestehender Gewindeteil 6 vorgesehen, dessen verschiedengängige Gewinde ihren Vereinigungspunkt 7 auf der Mittellinie des Doppelhydrozyklons und damit in der Mitte des gemeinsamen Zufuhrstutzens 2 haben. Dieser Vereinigungspunkt dient somit als ein Teiler der Zufuhrströmung für die einzelnen Hydrozyklone des Doppelhydrozyklons. Die durch die Gewindeflanken des Gewindeteils begrenzten Nuten 8 bilden Zufuhrpassagen bzw. -kanäle, durch welche die Teilströme der vom Vereinigungspunkt 7 der Gewinde geteilten Zufuhrströmung in die beiden Hydrozyklone eingeführt werden.

Der Fig. 2 entsprechend ist der Zufuhrstutzen 2 mit dem Zufuhrteil des Doppelhydrozyklons derart verbun-

den, daß die Bewegungsenergie der Zufuhrströmung im Eintrittsbereich des Hydrozyklons effektiv ausgenutzt wird und in der Strömung keine Turbulenz und keine Störungen verursachenden scharfen Veränderungen der Bewegungsrichtung entstehen. Die im Vereinigungspunkt der Gewinde entstehende Spitze 7 teilt die Strömung in die Zuführströmungen des Doppelhydrozyklons. Nach der Spitze trennen sich die Zufuhrgewinde, wobei der zwischen den Gewinden bleibende Raum 9 den Figuren 3-5 entsprechend sich zwischen den verschiedengängigen Gewinden öffnet und verbreitert, so daß in der Konstruktion keine Materialanhäufungen entstehen.

Der Fig. 3 entsprechend verlaufen die in beiden Richtungen verlaufenden Gewinde des mit zwei verschiedengängigen Gewinden versehenen Gewindeteils 6 weiter als eine Windung, wobei die von den Gewindeflanken zwischen dem Außenmantel und dem Austrittsrohr der akzeptierten Fraktion begrenzte Passage der Strecke, um die die Flanken des doppelgerichteten Gewindeteils weiter als eine Windung reichen, als eine gleich große Zufuhrpassage weiterverläuft.

Den Fig. 4 und 5 entsprechend öffnet sich der Zufuhrkanal 8 in den Hydrozyklon auf solche Weise, daß die aus dem Zufuhrkanal in den Hydrozyklon kommende Zufuhrströmung ihre Bewegung als eine genau geführte, in der Richtung der Flanke des Zufuhrgewindes verlaufende, steigungsmäßig genau beherrschte Strömung fortsetzt.

Leerseite

Claims

HOFFMANN ιΪΕΓΠΪΕ tSt.PAPvTNEiR,. PATENT- UND RECHTSANWÄLTE O 0 U O Ο <J I PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. W. EITLE . DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-INQ. W. LEHN DIPL.-INQ. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN . DR. RER. NAT. H -A. BRAUNS . DIPL.-ING. K. GOR3 DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE 41 692/3 v/er ENSO-GUTZEIT OY, Helsinki, Finnland Doppelhydrozyklon Patentansprüche:

1. Doppelhydrozyklon, z.B. zur Reinigung von Massesuspension, in Zellstoff- und Papierfabriken, der aus zwei an den Enden mit dem größeren Durchmesser verbundenen Hydrozyklonen besteht, die einen gemeinsamen Zufuhrstutzen (2) sowie einen gemeinsamen Austrittsstutzen (4) für die gereinigte Fraktion aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem gemeinsamen Zufuhrstutzen (2) der Hydrozyklone kommende Zufuhrströmung in die beiden Hydrozyklone als separate Zufuhrströmungen

mit einem schraubenartigen Element (6) eingeführt wird, dessen Gewinde in den beiden Hydrozyklonen von deren Wandungen begrenzte Zufuhrkanäle (8) bilden.

ARABELLASTRASSE A ■ D-SOOO MÜNCHEN 81 · TELEFON C089) 911Ο87 ■ TELEX 5-2961Q CPATHE) · TELEKOPIERER 91B356

2. Doppelhydrozyklon nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das schraubenartige Element (6) aus zwei verschiedengängigen Gewinden zusammensetzt.

3. Doppelhydrozyklon nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vereinigungspunkt der Gewinde eine stromlinienförmige, teilende Spitze (7) bildet, mit der die aus dem gemeinsamen Zufuhrstutzen (2) der Hydrozyklone kommende Zufuhrströmung in die beiden Hydrozyklone in separate Zufuhrströmungen geteilt wird.

4. Doppelhydrozyklon nach einem der Patentansprüche •15 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Gewinde über 380° reicht.

5. Doppelhydrozyklon nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde-Steigung in der Endpartie des Gewindes für über ein Fünftel der Länge des Zufuhrkanals (8) konstant ist.

6. Doppelhydrozyklon nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittfläche und die Form der Endpartie des Zufuhrkanals (8) konstant sind.

7. Doppelhydrozyklon nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Breite/Höhe des Zufuhrkanals (8) - 2,5 ist.