DE3508991C2 - Doppelhydrozyklon - Google Patents
DoppelhydrozyklonInfo
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Description
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 verbundenen
Hydrozyklonen besteht, die einen zylindrischen Teil mit einer gemeinsamen
Zuführung sowie einer gemeinsamen Abführung
für die leichtere Fraktion aufweisen.
Hydrozyklone, d. h. Wirbelschleuder, werden in der
Zellstoff- und Papierindustrie zur Separierung ver
schiedener Schmutzpartikeln wie Sand, Rindenstück
chen, 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 un
terschiedlichen Ingredienzen der Fasersuspension
voneinander trennt. Während sich die Fasersuspension
entlang der spiralförmigen Bahn in Richtung auf die
Spitze des Konus bewegt, werden die ihrem Eigenge
wicht nach schwereren Ingredienzen, wie z. B. Sand,
zur Peripherie der Drehbewegung in die Nähe der Wan
dung des Hydrozyklons geschleudert. Die in die
Schicht, die der Wandung entlang in Richtung auf die
Spitzenöffnung des Konus fließt, separierten Verun
reinigungen treten aus dem Hydrozyklon durch die
Öffnung an der Spitze des Kegels als abzuscheidende (abgelehnte)
Fraktion aus. Die von Schmutzpartikeln gereinigte
Fasersuspension bildet im Verhältnis zu der aus dem
oben erwähnten Zufuhrvorgang entstandenen Spiralströ
mung eine der Steigung nach entgegengesetzte Spiral
strömung und tritt durch den zentralen Stutzen der
dem Konus gegenüberliegenden zylindrischen Abscheide
kammer aus.
Auch der Doppelhydrozyklon funktioniert nach dem oben
angeführten Prinzip. Im Doppelhydrozyklon sind zwei
einzelne Hydrozyklone an den Enden ihrer zylindri
schen Abscheidekammern auf solche Weise miteinander
fest verbunden, daß die Zufuhr in die Hydrozyklone
und das Entfernen der weiter zu verarbeitenden (akzeptierten) Fraktion vereint
sind. Ein Doppelhydrozyklon
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist
aus der DE 27 47 912 A1 bekannt. Bei diesem
bekannten Doppelhydrozyklon sind zur Zuführung einer
Fasersuspension eine Anzahl Löcher in einem Zylinder
vorgesehen, der durch ein gemeinsames Zuführrohr gespeist
wird. Durch eine weitere Anzahl von Löchern wird das
von der Fasersuspension abgeschiedene Akzept in
eine Akzeptkammer geführt und in größere Sammelrohre
abgeleitet.
Heutzutage ist es bekannt, daß Hydrozyklone
aus synthetischem Material hergestellt werden, indem
erhitzte flüssige synthetische Masse in eine maßge
naue 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 entsteh
ende Werkstück behält seine genaue Form bei der Ab
kühlung. Im Werkstück bleiben auch keine Restspan
nungen, die später in einer Betriebssituation zusam
men mit der auf das Werkstück aufgebrachten Betriebs
belastung das Stück möglicherweise brechen.
Nachteilig bei den bekannten Doppelhydrozyklonen sind die
Kompliziertheit der Konstruktion und die auftretenden Störungen in
der Zufuhrströmung bei der Teilung der Zufuhr
strömung. 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 Stö
rungen 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 Probebe
trieben, auf denen die Erfindung beruht, wurde fest
gestellt, daß der Zufuhrvorgang einen eindeutigen
Einfluß auf die Effektivität des Hydrozyklons hat,
was die Separierung der am schwersten zu separieren
den, dem Eigengewicht nach mit der Faser ähnlichen
kleinen Verunreinigungsfraktionen anbelangt. Wenn man
für die oben erwähnten, schwer zu separierenden
Verunreinigungsfraktionen die höchste Separier
effektivität erreichen will, muß der Zufuhrvorgang
der Hydrozyklone im Verhältnis zu den anderen Dimen
sionen der Hydrozyklone so ausgebildet werden, daß
nicht die kleinste Störungsströmung oder turbulente
Strömung, Wirbelung oder dergleichen, die die Strö
mungs- und Betriebszustände im Inneren des
Hydrozyklons zerstören würde, entsteht.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache
Konstruktion eines Doppelhydrozyklons zu schaffen, bei dem
beim Zuführvorgang zu den einzelnen Hydrozyklonen kleinste
Störungsströmungen oder turbulente Strömungen, Wirbelungen
oder dergleichen, welche die Strömungs- und
Betriebszustände im Innern des Hydrozyklons zerstören
würden, vermieden werden. Des weiteren soll eine einfache
Herstellung des Doppelhydrozyklons ermöglicht werden.
Aus der FR 10 21 374 ist zwar ein Staubabscheider bekannt,
bei dem durch zwei koaxial zueinander liegende, äußere und
innere Zylinder durch eine schraubenförmige Wandung
voneinander getrennt sind, und bei dem durch einen
Zuführkanal ein Gas in ein durch den äußeren und inneren
Zylinder gebildeter Zwischenraum geleitet und erst in
einem tiefer liegenden Teilabschnitt des Zylinders durch
die schraubenförmige Wandung umgelenkt wird. Dieses
schraubenförmige Element weist jedoch keine zwei in
entgegengesetzten Richtungen verlaufende Gewinde gemäß dem
Anspruch 1 auf, und dient auch nicht zur Aufteilung der
Zuführströmung.
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 opti
malen Formgebung verhindert. Mit der optimalen Form
gebung wird auch der Vorteil erzielt, daß der Doppel
hydrozyklon mit dem oben beschriebenen modernen Her
stellungsverfahren hergestellt werden kann, da die
Konstruktion symmetrisch ist und keine Materialanhäu
fungen enthält.
Der breitenmäßig einer Gewindesteigung entsprechende
Raum, der zwischen den verschiedengängigen Gewinden
bleibt, die von ihrem Vereinigungspunkt bis über 360°
verlaufen, bildet einen Zufuhrkanal zwischen dem Außenmantel und dem Austrittsrohr für die weiterzuverarbeitende Fraktion.
verlaufen, bildet einen Zufuhrkanal zwischen dem Außenmantel und dem Austrittsrohr für die weiterzuverarbeitende Fraktion.
In den weiteren Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beinhaltet.
Im folgenden ist zur weiteren Erläuterung und zum besseren
Verständnis der Erfindung ein Ausführungsbeispiel unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher beschrieben und erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine der Erfindung entsprechende Doppelhydrozyklon-
Konstruktion, von der Seite gesehen,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II nach Fig. 1,
und
Fig. 3 bis 5 Schnitte entlang der Linien III-III,
IV-IV und V-V nach Fig. 2.
Der Doppelhydrozyklon setzt sich der Fig. 1 ent
sprechend aus zwei einzelnen Hydrozyklonen zusammen,
die an den Enden ihrer zylindrischen Abscheidekammern
auf solche Weise miteinander fest verbunden sind, daß
die Hydrozyklone einen gemeinsamen Zufuhrstutzen und
einen gemeinsamen Austrittsstutzen für die weiterzuverarbeitende
Fraktion haben. Im einzelnen umfassen die identi
schen Hydrozyklone des Doppelhydrozyklons eine Ab
scheidekammer, die aus einem zylindrischen Teil 1
besteht, der mit einem tangentialen, in der der Er
findung 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 er
streckt sich ein zentrales Austrittsrohr 4 für die weiterzuverarbeitende
Fraktion. An der Spitze des Konus ist
eine Austrittsöffnung 5 für die abgelehnte Fraktion, d. h. die
schwerere Fraktion mit den Verunreinigungen
angeordnet.
Im Zylinderteil 1 ist zwischen dem zentralen Austrittsrohr
4 der weiterzuverarbeitenden Fraktion und dem Mantel
des Zylinders ein aus zwei verschiedengängigen Gewinden
bestehender Gewindeteil 6 vorgesehen, dessen
verschiedengängige Gewinde ihre Vereinigungsfläche 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 bilden Zufuhrpassagen
bzw. -kanäle 8, durch welche die Teilströme der von der
Vereinigungsfläche 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 in der Vereinigungsfläche 7
der Gewinde entstehende Spitze teilt die Strömung
in die Zuführströmungen des Doppelhydrozyklons. Nach
der Spitze trennen sich die Zufuhrgewinde, wobei der
zwischen den Gewinden bleibende Raum 9 den Fig.
3-5 entsprechend sich zwischen den verschiedengängi
gen Gewinden öffnet und verbreitert, so daß in der
Konstruktion keine Materialanhäufungen entstehen.
Der Fig. 3 entsprechend verlaufen die in beiden Rich
tungen sich erstreckenden Gewinde des mit zwei verschieden
gängigen Gewinden versehenen Gewindeteils 6 weiter
als eine Windung, wobei die von den Gewindeflanken
zwischen dem Außenmantel und dem Austrittsrohr der weiter zu
verarbeitenden 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 Zufuhr
kanal 8 in den Hydrozyklon auf solche Weise, daß die
aus dem Zufuhrkanal in den Hydrozyklon kommende Zu
fuhrströmung ihre Bewegung als eine genau geführte,
in der Richtung der Flanke des Zufuhrgewindes ver
laufende, steigungsmäßig genau beherrschte Strömung
fortsetzt.
Claims (6)
1. Doppelhydrozyklon, insbesondere zum Reinigen von
Massesuspension bei der Zellstoff- und Papier
fabrikation, bestehend aus zwei an den Enden mit dem
größeren Durchmesser verbundenen Hydrozyklonen, die
einen zylindrischen Teil (1) mit einer gemeinsamen
Zuführung sowie einer gemeinsamen Abführung für die
leichtere Fraktion aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem zylindrischen Teil (1) ein gemeinsamer
Zufuhrstutzen (2) sowie ein gemeinsamer Austritts
stutzen (4) ausgebildet ist und daß ein schraubenförmiges Element (6) mit
zwei in entgegengesetzten Richtungen verlaufenden
Gewinden vorgesehen ist, die von den Wandungen der
Hydrozyklone begrenzte Zufuhrkanäle (8) bilden.
2. Doppelhydrozyklon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vereinigungsfläche (7) der Gewinde eine
stromlinienförmige, teilende Spitze bildet, mit
der die aus dem gemeinsamen Zufuhrstutzen (2) der
Hydrozyklone kommende Zufuhrströmung in die beiden
Hydrozyklone in separate Zufuhrströme geteilt wird.
3. Doppelhydrozyklon nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Länge der Gewinde über 380°
reicht.
4. Doppelhydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindesteigung im
Endteil jedes Gewindes über ein Fünftel der Länge des
Zufuhrkanals (8) konstant ist.
5. Doppelhydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt und die
Form der Endpartie des Zufuhrkanals (8) konstant sind.
6. Doppelhydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Breite/Höhe
des Zufuhrkanals (8) 2,5 ist.
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