DE851160C

DE851160C - Wirbelabscheider

Info

Publication number: DE851160C
Application number: DEB14076A
Authority: DE
Inventors: Joseph Baxter; Albert Glenn Gibson
Original assignee: Black Clawson Co
Current assignee: Black Clawson Co
Priority date: 1950-05-20
Filing date: 1951-03-08
Publication date: 1952-10-02
Also published as: GB684896A; US2645346A; FR1041620A; BE501981A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wirbelabscheider zum Trennen schwerer Teilchen vom Papierbrei und anderen flüssigen Aufschwemmungen.

Die Erfindung betrifft insbesondere einen Wirbelabscheider, bei dem eine dem Grundstoff erteilte anfängliche Wirbelbewegung bei dessen Eintritt in die Kammer dazu dient, Zentrifugalkräfte zu entwickeln, um die Entfernung der schweren Teilchen von der Grundmasse zu bewirken. Statt jedoch eine Umkehrung der Strömung in der Trennkammer hervorzurufen, so daß eine innere Wendel reiner Grundmasse in einer äußeren Wendel ungereinigter Grundmasse und in entgegengesetzter Richtung dazu strömt, wird nach der vorliegenden Erfindung ein Wirbelabscheider vorgesehen, bei dem die Grundmasse in einer im wesentlichen geraden Linie vom Eintritt in die Trennkammer zum Auslaß längs eines ringförmigen oder am Umfang angeordneten Trennweges von beträchtlicher Länge in der Trennkammer unter gesteuerten Bedingungen strömt, so daß die schweren Teilchen durch diesen Durchlaß in das Innere der Trennkammer entladen werden, während die sich ergebende gereinigte Grundmasse unmittelbar zum Auslaß der Kammer strömt.

Zudem ist nach der vorliegenden Erfindung ein Wirbelabscheider einer solchen Bauart vorgesehen, daß die gesamte Grundmasse der erwünschten wirbelnden, schraubenförmigen Bewegung unterworfen wird, sobald sie längs des Trenndurchlasses strömt. Dies hinwiederum macht es möglicfy eine erwünschte wirkungsvolle Zentrifugalkraft mit ge-

ringerem Druck und niedrigerem Leistungsverbrauch zu erzielen, als wenn die Grundmasse in einer zylindrischen Trennkammer'bearbeitet oder wenn eine Umkehr der Strömung in sich selbst hervorgerufen wird. Darüber hinaus sind nach der Erfindung < derartige Arbeitsbedingungen vorgesehen, daß die Strömungsgeschwindigkeit der die Trennkammer verlassenden, gereinigten Grundmasse verzögert werden kann, nachdem die Grundmasse den Trenndurchlaß durchquert hat. Auf diese Weise wird weiterhin eine wirkungsvolle Trennung der schweren Teilchen sichergestellt und die Aufnahmefähigkeit der gereinigten Grundmasse für den Absetzstoff herabgesetzt.

Es ist demnach eines der wichtigsten Ziele der vorliegenden Erfindung, einen Wirbelabscheider vorzusehen, der frei von kleinen öffnungen und Verengungen ist, in denen sich ,Stoff absetzen oder im Betrieb übermäßiger Verschleiß auftreten kann, und der wirkungsvoll die schweren Teilchen von einer flüssigen trüben Grundmasse trennt, indem er die gesamte Grundmasse mit schraubenförmiger Bewegung strömen läßt, wobei diese einen ringförmigen Trenndurchlaß von im wesentlichen axialer as Ausdehnung zwischen Eintritts- und Auslaßleitung der Trennkammer durchquert.

Nach der Erfindung wird ein Wirbelabscheider zum Trennen schwerer Teilchen von einer Flüssigkeitsaufschwemmung vorgesehen, der ein Gehäuse zur Bildung einer mit Flüssigkeit zu füllenden Kammer, einen Einlaß zur Zuführung der Aufschwemmung in die Kammer und einen Austritt aus der Kammer aufweist, und dadurch gekennzeichnet ist, daß der Austritt in Flucht mit dem Einlaß liegt und daß Mittel zur Aufnahme des Einlasses und des Austrittes vorgesehen sind, wobei ihre aufeinander zu gerichteten Enden in Stromrichtung ein wesentliches Stück voneinander getrennt sind, so daß in der Kammer ein Ringzwischenraum beträchtlicher axialer Länge zwischen den benachbarten Enden im Inneren der Kammer entsteht, und wobei ferner Einlaß und Austritt geringeren Durchmesser als die Kammer haben und einen Ringraum in der Kammer bilden, der den Zwischenraum umgibt, und daß ein Mittel vorgesehen ist zur Zuführung der Aufschwemmung in die Kammer durch den Einlaß in wirbelnder schraubenförmiger Bewegung, so daß die schweren Teilchen radial nach außen durch den Zwischenraum, in den ihn umgebenden Ringraum getragen werden, wobei sich der Ringraum nach unten in der Kammer unterhalb des Zwischenraumes fortsetzt, um die hinausgetragenen, sich nach unten aus dem Zwischenraum absetzenden Teilchen aufzunehmen, und der ferner gekennzeichnet ist durch Mittel im Gehäuse unterhalb des Zwischenraumes zur Aufnahme der sich durch den Ringraum absetzenden Teilchen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nun im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. ι ist eine schematische Ansicht eines Wirbelabscheiders nach der Erfindung, wobei Teile des Gehäuses abgebrochen gezeichnet sind, um Einzelheiten des inneren Aufbaues und der Wirkungsweise erläutern zu können;

Fig. 2 stellt einen senkrechten Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform eines Wirbelabscheiders dar, wobei der Schnitt in die Ebene der Linie 2-2 der Fig. 3 gelegt ist;

Fig. 3 ist eine teilweise Draufsicht auf den Abscheider der Fig. 2.

Nach Fig. 1 der Zeichnungen trägt der Grundteil 10 ein zylindrisches Gehäusen, das eine Trennkammer 12 von beträchtlichem Volumen und senkrechter Ausdehnung umschließt. Das Gehäuse 11 sitzt auf dem Grundteil 10 mittels eines Flansches 13 und weist eine Auslaßleitung 15 auf, die für eine beträchtliche Strecke innerhalb der Kammer 12 nach oben führt und nach vorn durch die Vorderwandung des Gehäuses zum Anschluß an eine geeignete Leitung bei 16 gekrümmt ist. Eine Einlaßleitung 20 ist am oberen Ende des Gehäuses 11 mittels eines Flansches 21 montiert und enthält eine tangential angeordnete Einlaßleitung 22 an seinem oberen Ende. Eine Wendel mit einem Kern 25 und schraubenförmiger Fahne 26 ist innerhalb der Einlaßleitung 20 mittels eines geflanschten Oberteiles 27 und eines zweiteiligen Klemmringes 28 mit ringförmiger Dichtung 29 befestigt.

Die benachbarten Enden der Einlaßleitung 20 und der Austrittsleitung 15 werden in axialer, getrennter Beziehung gegeneinander gehalten, um einen ringförmigen Zwischenraum 30 von beträchtlicher Länge zwischen dem unteren Ende der Einlaßleitung 20 und der Austrittsleitung 15 vorzusehen. Dieser ringförmige Zwischenraum dient als Trenndurchlaß, durch den die schweren Teilchen von der inneren Masse in das Innere der Trennkammer 12 entladen werden, wenn die Masse von der Leitung 20 nach unten zur Leitung 15 fließt. Es hat sich herausgestellt, daß. die erwünschte wirkungsvolle Trennwirkung auftritt, wenn dieser Zwischenraum 30 von beträchtlicher axialer Ausdehnung, beispielsweise von einer axialen Länge von annähernd 35,6 cm ist, wobei die Leitungen 15 und 20 23,8 cm Durchmesser und das Gehäuse n annähernd 33 cm Durchmesser hat. Es ist auch zu bemerken, daß bei diesen Abmessungen der Leitungen bzw. der Kammer 12 ein ringförmiger Raum 33 in der Kammer 12 vorgesehen wird, der den Zwischenraum 30 umgibt und sich von dort nach unten um die Leitung 15 zum unteren Ende der Kammer erstreckt.

Der Durchmesser des Kernes 25 der Wendel vergrößert sich in der Einlaßleitung 20 in Richtung des Stromes, um eine ständig abnehmende Querschnittsfläche der Einlaßleitung vorzusehen und damit eine Beschleunigung der Stromgeschwindigkeit der einströmenden Grundmasse zu bewirken. Unter diesem konischen Teil des Kernes 25 befindet sich ein zylindrischer Teil, der sich unterhalb der Fahne 26 nach unten fortsetzt und vollständig durch das Innere des Trennzwischenraumes 30 in das obere Ende der Auslaßleitung 15 führt. Bei den oben angegebenen Abmessungen der Leitungen und des Gehäuses n wurden beispielsweise zufriedenstellende Ergeh-

nisse erzielt, wenn flieser zylindrische Teil des Kernes annähernd io,o2cm Durchmesser hat und sich sein unteres Ende zwischen 18 und 20,3 cm in das obere Ende der Austrittsleitung 15 erstreckt. Dabei ist nach der Zeichnung dieser nach unten vorstehende Endteil des Kernes konisch und mit abgerundeter Spitze geringen Krümmungsradius zur Verminderung der Turbulenz ausgebildet. Zudem ist zu bemerken, daß das untere Ende der schraubenförmigen Fahne 26 an einem Punkt wesentlich oberhalb des unteren Endes der Einlaßleitung 20, beispielsweise annähernd 20,3 cm über diesem unteren Ende der Einlaßleitung 20, endet, wenn die anderen Abmessungen der Vorrichtung den vorerwähnten Abmessungen entsprechen.

Der Grundteil 10 enthält einen Trichterteil 35, welcher den Boden für die Trennkammer 12 bildet und das sich absetzende Material aufnimmt. Ein zylindrischer Durchlaß 36 erstreckt sich waagerecht durch den Grundteil unterhalb und in Verbindung mit diesem Trichterteil 35. Eine Förderschraube 40 ist im Durchlaß 36 zum Entfernen des abgesetzten Stoffes angebracht und durch eine biegsame Kupplung 41 mit einem Antriebsmotor 42 verbunden, der an der Rückseite des Gehäuses in einem Gehäuse 43 sitzt. Das vordere Ende des Durchlasses 36 ist mit einem Austritt 44 versehen, der sich nach vorn vor das Ende der Schraube 40 erstreckt. Ein Verschlußdeckel 45 für diesen Austritt ist am oberen Ende des Austrittsgehäuses drehbar angelenkt und mit einem oder mehreren Gegengewichten 46 versehen, um den Deckel 45 am äußeren Ende des Auslasses 44 normalerweise in geschlossener Stellung zu halten. Oberhalb der Schraube 40 ist die Zuführung eines Stromes reinen Wassers in die Trennkammer 12 vorgesehen, wobei ein ringförmiger Verteilergang 50 zwischen dem Bodenflansch 13 des Gehäuses 11 und dem oberen Teil des Grundteiles 10 ausgebildet und ein Ventil 51 zur Steuerung der Zuführung des Wassers zu diesem Durchlaß von der Außenseite des Gehäuses her vorgesehen ist. Um gegebenenfalls die Flüssigkeit am unteren Ende der Kammer abziehen zu können, um den Förderer 40 beim Entfernen der Rückstände zu unterstützen, kann dies mittels des Ventils 51 statt durch Zuführung von klarem Wasser bewirkt werden.

Fig. ι erläutert schematisch die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Trennung schwerer Teilchen vom Papierbrei oder an-

deren flüssigen Aufschwemmungen, die durch die Einlaßleitung 20 in die Kammer 12 eintreten. Die tangentiale Anordnung der Einlaßzuführung 22 erzeugt eine anfängliche Wirbelbewegung der Grundmasse in der Einlaßleitung, die durch die Wirkung der schraubenförmigen Fahne 26 aufrechterhalten wird. Die Strömung dieses eintretenden Grundmaterials wird beim Fluß durch die Kammer 12 nach unten durch die fortschreitend abnehmende Durchflußfläche der Einlaßleitung beschleunigt, die sich aus der konischen Ausführung des Kernes 25 ergibt. Da die Fahne 26 oberhalb des unteren Endes der Leitung 20 endet, wird die Wirbelbewegung der Grundmasse gleichförmig um den Kern 25 verteilt, bevor die Grundmasse in die Trennkammer eintritt, wodurch die Neigung zur Strahlbildung unterdrückt wird, die auftreten würde, wenn sich die Fahne in die Trennkammer fortsetzen würde. Auf diese Weise wird eine unerwünschte Turbulenz am Trennspalt vermieden.

Da die Grundmasse somit in schraubenförmiger Bewegung wirbelt, wenn sie das obere Ende der Kammer 12 erreicht, und da der Kern 25 sich vollständig durch den Trennzwischenraum 30 in die Austrittsleitung erstreckt, wird die gesamte Grundmasse beim Strömen zur Auslaßleitung dieser ^7S Wirbelbewegung unterworfen. Dieser Vorgang ist in Fig. ι durch die vollausgezeichneten Pfeile 55 angedeutet. Die sich aus dieser Bewegung der Grundmasse ergebende Zentrifugalkraft läßt die darin befindlichen Teilchen sich im äußeren Rand der wirbelnden Menge konzentrieren. Wenn demnach diese Masse den. Zwischenraum 30 erreicht, werden die schweren Teilchen durch den Zwischenraum radial nach außen in den ringförmigenRaum33 geschleudert. Die gereinigte Menge fährt fort auf ihrem Weg nach unten über den Zwischenraum 30 und längs des Kernes 25 in das obere Ende der Auslaßleitung 15 zu wirbeln, und da der Zwischenraum 30 von beträchtlicher Länge ist, ergibt sich eine wirkungsvolle Trennung der schweren Teilchen beimDurchlaufen des Zwischenraumes. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß die Länge des Zwischenraumes 30 ausreichend sein sollte, um der wirksamen Zentrifugalkraft Gelegenheit.zu geben, die Kräfte der Strömung und Schwerkraft zu überwinden, die die schweren Teilchen in Flußrichtung zu halten suchen, während gleichzeitig der Zwischenraum nicht so lang sein darf, daß den getrennten Teilchen Gelegenheit zum Wiedervermischen mit der gereinigten Masse gegeben ist. Zufriedenstellende Ergebnisse bezüglich dieser beiden Forderungen wurden mit einem Zwischenraum erzielt, der die oben angegebenen Abmessungen hatte, wobei die Durchflußgeschwindigkeit der Masse durch die Vorrichtung in der Größenordnung von 45401 (1000 Gallonen) pro Minute lag.

Die in den Raum 33 ausgetretenen schweren Teilchen fahren fort, jedoch in weiteren Schraubenlinien, zu wirbeln, wie es durch die gepunktet gezeichneten Pfeile 56 angedeutet ist. Dadurch konzentriert sich no das Absetzmaterial längs der Außenwandung der Kammer 12, wobei ein Absetzen in der Kammer auf den Förderer 40 zu auftritt. Es läßt sich somit erkennen, daß alle Bedingungen in der Kammer 12 zu einer wirkungsvollen Trennung des schweren Stoffes und zu einem Verhindern einer Wiedervermischung des getrennten Stoffes mit der gereinigten Masse beitragen. Da die gesamte Masse beim Durchqueren der Einlaßleitung und des Trennzwischenraumes zu einer Wirbelbewegung gezwungen wird, gibt es keinen verhältnismäßig ruhig liegenden Mittelteil, wie er bei NichtVorhandensein des Kernes 25 auftreten würde. Die Anordnung, bei der die Austrittsleitung zentral im ringförmigen Raum 33 untergebracht ist, unterstützt ferner die «5 fortgesetzte Trennung des Satzes, wenn dieser ein-

mal durch den Durchlaß ausgetreten ist. Die Wiedervermischung wird nicht nur durch die Wirbelbewegung des Satzes selbst verhindert, sondern es wirkt auch, weil der Raum 33 sich unter die untere Ebene des Zwischenraumes 30 in den unteren Teil der Kammer 12 fortsetzt, die Schwerkraft auf den abgeschiedenen Stoff und läßt ihn sich absetzen, bis er den Förderer 40 erreicht.

Eine wirksame Trennung wird durch den nach innen gerichteten Strom reiner Flüssigkeit aus dem Durchlaß 50 unterstützt, dessen Volumen annähernd auf dem Volumen des zu entfernenden abgeschiedenen Stoffes, beispielsweise annähernd auf 9 1 (2 Gallonen) pro Minute bei den eben beschriebenen Betriebsbedingungen gehalten wird. Diese reine Flüssigkeit ersetzt den Satz im Strom der gereinigten Masse in der Austrittsleitung und sieht einen Rückdruck am Trennzwischenraum vor, der die gereinigte Masse auf ihrem gewünschten Weg zu halten sucht und besonders vorteilhaft im Falle von Papierbrei ist, da er dazu beiträgt, den Austritt der Fasern mit den schweren Teilchen zu verhindern. Sollten tatsächlich Faserteilchen durch Haften an den schweren Teilchen durch den Zwischenraum 30 anfänglich ausgetreten sein, so sucht der nach oben gerichtete Strom des klaren Wassers durch den Raum 33 diese Faserteilchen auszuwaschen und in den austretenden Strom der gereinigten Masse zurückzutragen. Es läßt sich auch erkennen, daß dieser durch den zugeführten Strom reiner Flüssigkeit hervorgerufene Rückdruck leicht bestimmt und gegebenenfalls gesteuert werden kann, um den Austritt durch den Zwischenraum 30 zu regulieren. • Eine weitere Hilfe zur wirksamen Trennung und zur Verhinderung der Wiedervermischung des abgesetzten Stoffes mit der gereinigten Masse ist durch die Anordnung des Kernes 25 vorgesehen, indem sich das untere Ende eine wesentliche Strecke in die Austrittsleitung erstreckt und dann erst endet. Das Vorhandensein des Kernes im oberen Teil der Austrittsleitung unterstützt die Aufrechterhaltung der gewünschten Wirbelbewegung der gesamten Masse, bis sie in die Austrittsleitung eingetreten ist, da sie die wirksame Durchströmfläche dieses Teiles der Austrittsleitung im wesentlichen gleich der des Austrittsendes der Einlaßleitung hält. Ferner wird dadurch, daß der Kern in der gezeichneten Lage innerhalb der Austrittsleitung endet, die wirksame Durchströmfläche über diesen Punkt vergrößert und so eine entsprechende Verzögerung der Durchflußgeschwindigkeit der gereinigten Masse erzeugt, die zur richtigen Abtrennung des abzusetzenden Materials wünschenswert ist, da die sich ergebende herabgesetzte Durchflußgeschwindigkeit der gereinigten Masse wesentlich die Aufnahmefähigkeit für schwere Teilchen herabsetzt.

Das abgeschiedene Material setzt sich schließlich am Boden der Kammer 12 ab, wo es durch die Förderschraube 40 zum Auslaß44 befördert wird. In der Praxis hat es sich als wünschenswert herausgestellt, daß der Förderer durch einen beträchtlichen Abstand, wie in Fig. 1, beispielsweise 15 bis 20 cm, getrennt vom Verschlußdeckel 45 endet, so daß sich der gesammelte Rückstand zuerst in eine verhältnismäßig feste Masse zwischen dem Ende des Förderers und der Klappe 45 verwandelt. Wenn sich dann weitererRückstand ansammelt und gegen diese feste Masse gedrückt wird; öffnet er die Klappe 45 gegen deren Gegengewichte 46, um einen stetigen Austritt des Rückstandes zu bewirken, wie es durch die gepunkteten Pfeile 57 in Fig. 1 angedeutet ist. Trotzdem bleibt noch eine wesentliche Menge des Rückstandes im Auslaß 45, die als wirkungsvolle Dichtung gegen freien Austritt von Flüssigkeit durch den Auslaß dient. In der Praxis hat es sich herausgestellt, daß der Austritt des Rückstandes in Form eines feuchten Schlammes erfolgt, der nicht mehr Flüssigkeit enthält, als an den Einzelteilchen dieses Schlammes haftet, wodurch sich eine Konsistenz ergibt, die roh mit der von nassem Sand zu vergleichen ist. Infolgedessen läßt sich dieser Schlamm leicht mittels Schaufeln oder in anderer Weise entfernen. Zudem ist diese gesteuerte Rückstandsentfernung sehr vorteilhaft bei der Aufrechterhaltung der gewünschten gleichmäßigen Trennwirkung in der Trennkammer 12, da die Entfernung des Rückstandes durch die am unteren Ende der Kammer zugefügte reine Flüssigkeit ausgeglichen wird und daher kein Druckabfall in der Trennkammer infolge der Entfernung des Rückstandes auftritt.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine !abgeänderte Ausführungsform des Abscheiders, die jedoch nach demselben Grundprinzip arbeitet. Der Grundteil 110 trägt ein im allgemeinen kegelstumpfförmiges Gehäuse in mittels eines Flansches 112. Dieses Gehäuse umschließt eine Trennkammer 113 beirächtlichen Volumens und senkrechter Ausdehnung. Ein Gehäuse 115 bildet den Kopfteil des Gehäuses 111 und ist an ihm bei 116 verschraubt. Dieses Gehäuse 115 enthält einen inneren röhrenförmigen Teil 120, der die Austrittsleitung 122 aus der Kammer 113 bildet und in eine ringförmige Leitung 123 führt, die mit einer tangential angeordneten Auslaßleitung 125 versehen ist.

Ein Eintrittsrohr 130 erstreckt sich senkrecht durch das Gehäuse 115 und die Leitung 122 und wird von einer Stopfbüchse 131 getragen, die mit einem auf dem Oberteil des Gehäuses 115 aufgeschraubten Dichtring 132 versehen ist. Eine Kappe 133 ist am unteren Ende des Rohres 130 befestigt und trägt ein Einlaßrohr 134, das konzentrisch mit dem Rohr 130 ist und mit ihm einen ringförmigen Einlaßdurchgang 135 in Flucht mit der Austrittsleitung 122 bildet. Die Kappe 133 ist so ausgebildet, daß sie eine Verbindung bei 136 vom Inneren des Rohres 130 zum Durchgang 135 vorsieht. Ferner enthält die Kappe 133 einen schraubenförmigen Fahnenteil 137 im Durchgang 135. Dieser schraubenförmige Teil erstreckt sich annähernd über i8o°, er kann sich jedoch so weit nach oben in den Durchgang 135 erstrecken, wie es wünschenswert ist, um die richtige schraubenförmig wirbelnde Bewegung der nach oben durch den Durchgang 135 strömenden Masse hervorzurufen.

Die Leitung 130 und die Röhre 134 sind so bemessen und angeordnet, daß sich ein ringförmiger

Zwischenraum von beträchtlicher Länge zwischen dem oberen Ende des Rohres 134 und dem unteren Ende des Leitungsteiles 120 des Gehäuses 115 ergibt. Dieser ringförmige Zwischenraum dient als Trenndurchlaß, durch den die schweren Teilchen in der Gesamtmasse in das Innere der Trennkammer 113 entladen werden, wenn die Masse nach oben durch den Durchgang 135 zur Leitung 122 strömt. Da ferner die Röhre 134 einen wesentlich geringeren Durchmesser als das Innere des Gehäuses 111 aufweist, ergibt sich ein ringförmiger Raum 141 in der Kammer, der den Trennzwischenraum 140 umgibt und sich nach unten zum unteren Ende der Kammer erstreckt. Die kegelstumpfförmige Ausbildung des Gehäuses 111 führt zu einer Verengung 142 am unteren Ende des Raumes 141. Die Zuführung eines Stromes reinen Wassers in das Innere der Kammer 113 ist unterhalb dieser Verengung 142 vorgesehen. Der Grundteil 110 und das untere Ende des Gehäuses 111 sind nach Fig. 2 so ausgebildet, daß sich ein ringförmiger Verteilergang 144 unter dem Flansch 112 ergibt und reines Wasser diesem Durchgang bei 145 zugeführt werden kann.

Fig. 2 verdeutlicht schematisch die Wirkungsweise dieser Vorrichtung, die grundsätzlich ähnlich zur Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 1 ist. Wenn die Masse das untere Ende des Rohres 130 erreicht und nach oben durch den Durchlaß 136 zu strömen beginnt, bekommt sie eine schraubenförmig wirbelnde Bewegung durch die Wendel 137, und da sich das Rohr 130 über den gesamten Weg von der Kappe 133 bis zur Austrittsleitungi 123 erstreckt, bildet es einen Kern, um den die gesamte Masse zu wirbeln gezwungen ist, wenn sie nach oben durch das Innere des Trennzwischenraumes 140 und die Auslaßleitung 122 strömt.

Die Zentrifugalkräfte schleudern deshalb die schweren Teilchen an die Wand des Rohres 134, so daß, wenn dia Masse den Zwischenraum 140 erreicht, diese Teilchen wieder nach außen in den ringförmigen Raum 141 getragen werden. Die gereinigte Masse fährt in ihrer Wirbelung fort, wenn sie die gesamte Länge des Zwischenraumes 140 bis zur Auslaßleitung 122 durchläuft. Da dieser Austrittsspalt von beträchtlicher axialer Ausdehnung ist, ist eine wirkungsvolle Abtrennung der schweren Teilchen sichergestellt. Die konische Ausbildung des Gehäuses 111 in seinem unteren Teil verursacht eine Beschleunigung der wirbelnden schweren Teilchen und hält so eine wirksame Zentrifugalkraft auf die Teilchen aufrecht, die diese an der Wand des Gehäuses hält, so daß die Möglichkeit ihrer Wiedervermischung mit der gereinigten Masse herabgesetzt ist.

Die axiale Länge des Trennzwischenraumes 140 zwischen dem oberen Ende des Einlaßrohres 134 und dem unteren Ende des Leitungsteiles 120 hängt bezüglich optimaler Trennwirkung vom Durchflußvolumen durch die Vorrichtung ab. Zufriedenstellende Ergebnisse wurden erzielt bei einem Durchfluß der Masse von 22701 (500 Gallonen) pro Minute, wenn der Außendurchmesser des Rohres 130 16,5 cm, der Innendurchmesser der Röhre 134 22,8 cm und die axiale Länge des Zwischenraumes 140 annähernd 30,5 cm betrug. Die dargestellte Bauart und Anordnung des Einlaßrohres 130 erleichtert die Einstellung der Länge des Trennzwischenraumes 140 bei verschiedenen Durchflußgeschwindigkeiten der Masse, wobei das Rohr leicht in senkrechter Richtung nach dem Lösen der Stopfbuchse 131 verstellt werden kann. Es ist ferner noch zu bemerken, daß sich der Leitungsteil 120 nach unten in das Innere der Kammer 113 erstreckt, so daß er eine zylindrische Lippe 155 bildet, die zur Herabsetzung der Möglichkeit dient, daß das abgeschiedene Material in den Strom der gereinigten Masse durch die Leitung 122 zurückfließt.

Der dem Inneren der Kammer 113 durch den Durchgang 144 zugeführte Strom reinen Wassers hat im wesentlichen den gleichen Zweck, w^Tie es im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde, um den Verlust größerer Papierfasermengen mit den schweren Rückstandteilchen zu verhindern. Da dieses reine Wasser der Kammer unterhalb des Trennzwischenraumes 140 zugeführt wird, entsteht ein nach aufwärts gerichteter Strom, der den Trennzwischenraum 140 kreuzt, so daß er sich mit dem durch die Leitung 122 nach außen fließenden gereinigten Material mischt und so einen Rückdruck am Trennzwischenraum vorsieht, der den Austritt leichter Easerteilchen zu verhindern sucht. Ferner sucht der nach innen gerichteteStrom reinen Wassers die Faserteilchen auszuwaschen, die an den Rückstandteilchen hängengeblieben sind, und in den Strom der gereinigten Masse zurückzuführen. Eine zusätzliche wirksame Waschung der Rückstandteilchen tritt auf, wenn sie sich durch die Verengung 142 absetzen, da dort ein nach oben gerichteter Strom reinen Wassers durch diese Verengung austritt, der die noch an den Rückstandteilchen hängengebliebenen Faserteilchen zu entfernen sucht und sie nach oben zurück in die gereinigte Masse trägt. Die Rückstandteilchen werden somit gezwungen, wenigstens zweimal durch den Strom des reinen Wassers zum Waschen zu wandern. Der Grundteil 110 ist mit einem Trichter 160 unterhalb des Gehäuses in ausgebildet, der in einen zylindrischen Durchgang 161 mit einer Austrittsöffnung 162 am Vorderteil des Grundteiles führt. Ein Deckel 164 mit einer Dichtung 165 ist am äußeren Ende des Austrittes 162 mittels eines Hebels 166 drehbar gelagert. Ein Joch 167 ist an der Drehwelle 168 für den Hebel 166 befestigt und bei 170 mit einem Joch 171 verbunden, das an einer Welle 172 im Grundteil 110 angebracht ist. Ein Ende der Welle 172 nimmt einen Arm 173 auf, der eine Stange 174 trägt, auf der ein Gegengewicht 175 sitzt. Dieses Gegengewicht hält normalerweise den Verschluß 164 verschlossen.

Eine Förderschraube 177 ist im zylindrischen Durchgang 161 montiert und mit einem Antriebsmotor 180 versehen. Die Förderschraube 177 endet durch einen bestimmten Abstand, beispielsweise 15 bis 20 cm, getrennt vom Verschluß 164, so daß das sich am Boden der Kammer 113 absetzende Material durch den Förderer in diesen Verbindungsraum zur Ansammlung getragen wird, bis es eine verhältnis-

mäßig feste Masse bildet. Wenn sich dann zusätzliches Rückstandsmaterial ansammelt und gegen diese feste Masse gedruckt wird, öffnet sich der Verschluß 164 gegen die Wirkung seines Gegengewichtes 175, um eine stetige Entladung des Rückstandes zu bewirken. Dabei fährt jedoch das angesammelte feste Material im Auslaß 162 fort wirkungsvoll als Dichtung gegen einen freien Austritt von Flüssigkeit zu wirken, und dasRückstandsmaterial wird als ein Schlamm entfernt, der in seiner Konsistenz mit nassem Sand oder Kies zu vergleichen ist und demnach leicht entfernt werden kann, ohne daß sich Schwierigkeiten durch die begleitende Flüssigkeit ergeben. Gegebenenfalls kann die Flüssigkeit vom unteren Ende der Kammer zur Unterstützung der Rücfetandsentfernung durch dien Förderer abgezogen werden, was dadurch erfolgt, daß man die Röhre 145 als Abfluß, statt zur Zuführung reiner Flüssigkeit verwendet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Wirbelabscheider zum Trennen schwerer Teilchen von einer flüssigen Aufschwemmung, mit einem Gehäuse, das eine zur Füllung mit Flüssigkeit geeignete Kammer bildet, mit einem Einlaß zur Zuführung der Aufschwemmung in die Kammer und mit einem Austritt aus der Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt (15 oder 122) in Flucht mit dem Einlaß (20 oder 134) liegt und daß Mittel (11 und in) zur Aufnahme des Einlasses und des Austrittes vorgesehen sind, wobei ihre aufeinander zu gerichteten Enden in Stromrichtung ein wesentliches Stück voneinander /getrennt sind, so daß in der Kammer (12 oder 113) ein Ringzwischenraum beträchtlicher axialer Länge (30 oder 140) zwischen den benachbarten Enden im Inneren der Kammer entsteht, und wobei ferner Einlaß und Austritt geringeren: Durchmesser als die Kammer haben undeinen Ringraum (33 oder 141) in der Kammer bilden, der den Zwischenraum umgibt, und daß ein Mittel (26 oder 137) vorgesehen ist zur Zuführung der Aufschwemmung in die Kammer durch den Einlaß in wirbelnder schraubenförmiger Bewegung, so daß die schweren Teilchen radial nach außen durch den Zwischenraum in den ihn umgebenden Ringraum getragen werden, wobei sich der Ringraum nach unten in der Kammer unterhalb des Zwischenraumes fortsetzt, um die hinausgetragenen, sich nach unten aus dem Zwischenraum absetzenden Teilchen aufzunehmen, und ferner gekennzeichnet durch Mittel (36 oder 162) im Gehäuse unterhalb des Zwischenraumes zur Aufnahme der sich durch den Ringraum absetzenden Teilchen.
2. Wirbelabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11 oder in) senkrecht angeordnet ist und die Grundmasse in das Gehäuse in im wesentlichen senkrechten Strom zugeführt wird.
3. Wirl)elabscheider nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Mittel (40, 44 bis 46 oder 177, 164 bis 166), die mit den Aufnahmemitteln (36 oder 162) zusammenwirken, um eine im wesentlichen flüssigkeitsfreie Abfuhr der Teilchen aus dem Gehäuse zu l>ewirken.
4. Wirbelabscheider nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen Leitungsteil (15 oder 134), der einen Teil des Einlasses oder des Austrittes bildet und einen kleineren Durchmesser als die Kammer hat, wobei der Leitungsteil im wesentlichen konzentrisch in der Kammer sitzt und sich nach unten vom unteren Ende des Zwischenraumes (30 oder 140) erstreckt und den Ringraum (33 oder 141) bildet.
5. Wirbelabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel (25 oder 130), die einen axial angeordneten Kern vom Einlaß zum Austritt im Trenn-Zwischenraum (30 oder 140) bilden, um die Grundmasse zu veranlassen, längs des Trennzwischenraumes in schraubenförmig wirbelnder Bewegung zu strömen.
6. Wirbelabscheider nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (25) etwas unterhalb des Zwischenraumes (30) im Inneren der Austrittsleitung (15) endet, um eine Verzögerung der Strömungsgeschwindigkeit der Grundmasse durch die Austrittsleitung hervorzurufen.
7. Wirbelabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel (50 oder 144) zum Zuführen eines gesteuerten Stromes reiner Flüssigkeit in die Kammer (12 oder 113) unterhalb des Zwischenraumes (30 oder 140) für einen nach oben gerichteten Strom durch den ringförmigen Raum, um einen Rückdruck am Zwischenraum aufrechtzuerhalten und die sich durch den ringförmigen Raum absetzenden Teilchen zu waschen.
8. Wirbelabscheider nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der innerhalb der Einlaßleitung (20) liegende Teil des Kernes (25) wachsenden Durchmesser in Riehtung des Stromes durch diese Leitung aufweist, um eine Beschleunigung der Strömungsgeschwindigkeit der in die Kammer (12) eintretenden Grundmasse hervorzurufen, wobei der Teil des Kernes im Trennzwischenraum (30) im no wesentlichen zylindrisch ist und: der Kern in einem konischen Endteil etwas unterhalb des Zwischenraumes in der Auslaßleitung (15) endet, um eine Verzögerung der Strömungsgeschwindigkeit der Grundmasse durch die Austrittsleitung hervorzurufen.
9. Wirbelabscheider nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Verengung (142) am unteren Ende des ringförmigen Raumes (141), wobei sich die Zuführungsmittel (144) zur Zuführung iao der reinen Flüssigkeit unterhalb dieser Verengung befinden.
10. Wirbelabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Aufnahme der Teilchen iss einen nach außen zu öffnenden und am äußeren

der Kammer befestigten Verschluß (45 oder 164), Gegengewichte (46 oder 175) zum Verschlossenhalten des Verschlusses, Mittel (40 oder 177) im unteren Ende der Kammer zum Befördern der sich absetzenden Teilchen vom ringförmigen Raum zum Verschluß, wobei die Fördermittel eine bestimmte Strecke vor dem Verschluß enden, um einen Sammelraum zur Ansammlung der Teilchen frei zu lassen, und Mittel (42 oder

180) zum Antrieb der Fördermittel aufweisen, um die angesammelten Teilchen gegen den Verschluß zu drücken, damit sich dieser gegen die Gegengewichte zum Ablaß der Teilchen öffnet, während eine genügende Ansammlung der Teilchen im Sammelraum verbleibt, so daß eine wesentliche Dichtung des Verschlusses gegen Flüssigkeitsaustritt bewirkt wird.
11. Wirbelabscheider nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine in der Einlaßleitung

(20) montierte Wendel (26), um die schraubenförmig wirbelnde Bewegung zu erzeugen, wobei die Wendel einen zylindrischen Kern (25) aufweist, der sich axial durch den Trennzwischenraum (30) und in das obere Ende der Austrittsleitung (15) erstreckt, und das untere Ende der Wendel innerhalb der Einlaßleitung (20) ein Stück über dem unteren Ende dieser Einlaßleitung liegt, um eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung der wirbelnden Bewegung der Grundmasse um den Kern zu bewirken, bevor die Grundmasse aus der Einlaßleitung austritt.
12. Wirbelabscheider nach einem der Ansprüche ι bis 3, gekennzeichnet durch einen senkrecht angeordneten, die Austrittsleitung bildenden Durchlaß (122) am oberen Ende der Kammer (113), durch eine Eintrittsleitung (130), die sich nach unten durch den Durchlaß bis in eine Lage kurz über dem unteren Ende der Kammer erstreckt und einen geringeren Durchmesser als der Durchlaß aufweist, um mit ihm einen ringförmigen Austrittsdurchlaß zu bilden, und durch Mittel (133) am unteren Ende der Leitung (130), um die Flußrichtung der Grundmasse umzukehren, so daß sie aus der Leitung nach oben in die Kammer strömt, sowie durch Mittel (134) zur Begrenzung der nach oben strömenden Grundmasse in einem ringförmigen Raum (135), der geringeren Außendurdimesser als die Kammer aufweist, wobei sich der ringförmige Raum zwischen den Begrenzungsmitteln und dem Austrittsdurchlaß erstreckt.
13. Wirbelabscheider nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsmittel als Rohr (134) ausgebildet sind, das kon- zentrisch auf der Leitung (130) im Gehäuse (in) sitzt und diese Leitung im Inneren aufnimmt, wobei das Rohr einen größeren Durchmesser als die Leitung hat, um dazwischen einen ringförmigen Raum (135) in Flucht mit dem Austrittsdurchlaß (122) festzulegen.
14 Wirbelabscheider nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsleitung (130) senkrecht verstellbar bezüglich des Gehäuses (111) ist, um die axiale Länge des ringförmigen Trennzwischenraumes (140) zu verändern.
15. Wirbelabscheider nach den Ansprüchen 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel (144) zur Zuführung klarer Flüssigkeit in das Innere der Kammer (113) unterhalb des Zwischenraumes (140) vorgesehen ist, um die reine Flüssigkeit nach innen in den Trennzwischenraum und über den Weg der Entladung der schweren Teilchen durch diesen Zwischenraum strömen zu lassen, damit die Teilchen ' gewaschen und haftende Faserteilchen in den Strom der reinen Masse durch den Auslaß zurückgebracht werden.

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Angezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 346 005.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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