DE870531C

DE870531C - Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von in einer Fluessigkeit suspendierten Feststoffen oder Gasen

Info

Publication number: DE870531C
Application number: DEM8816A
Authority: DE
Inventors: Pieter Willem Hage; Herman Johan Vegter
Original assignee: Stamicarbon BV
Current assignee: Stamicarbon BV
Priority date: 1950-03-09
Filing date: 1951-03-08
Publication date: 1953-03-16
Also published as: US2754968A; FR1065207A; NL78361C; GB693650A; CH291181A; NL80059C; GB693649A; BE501733A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine zu diesem Verfahren gehörende, nachstehend als Hydrozyklon bezeichnete Vorrichtung zum Aufteilen eines flüssigen Materials in Fraktionen. Unter der Bezeichnung flüssigen Materials soll in dieser Beschreibung und in deren Ansprüchen eine Flüssigkeit verstanden werden, die in Suspension befindliche oder mit anderer Flüssigkeit vermischte Feststoffe oder ein aus ihm entfernbares Gas enthält. Insbesondere eignet sich die Erfindung zürn Klären einer Flüssigkeit, in def Festpartikel in suspendiertem Zustand enthalten sind, oder zum . Eindicken einer Suspension von in einer Flüssigkeit enthaltenen Festpartikeln oder zum Bewerkstelligen einer gegenseitigen Trennung nach Korngröße und/oder spezifischem Gewicht mittels einer flüssigen Suspension oder einer schweren Flüssigkeit, z. B. mittels einer Salzlösung.

Unter der in dieser Beschreibung und in deren Ansprüchen zur Verwendung gelangenden Bezeichnung Hydrozyklon soll ein in radialem Sinn symmetrisches Gefäß verstanden werden, dessen Durchmesser sich längs dessen Längsachse verringert und das an seinem geräumigsten Ende oder in der Nälhe dieses Endes ein oder mehrere Tangentialzuleitungsrohre und weiterhin in diesem Ende eine

zentral angeordnete, nachstehend als Basisöffnung bezeichnete Abfuhröffnung und an -dem gegenüberliegenden engeren Ende eine weitere, nachstehend als Spitzenöffnung bezeichnete Abfuhröffnung hat; wird in diesen, Zyklon kontinuierlich und unter Druck das flüssige Material eingeleitet, so entstehen ". in dem Zyklon zwei konzentrische Wirbel, die sich ■in axial entgegengesetzter Richtung bewegen, während durch die Abfuhröffnungen kontinuierlich und ίο mit großer Geschwindigkeit getrennte Fraktionen den Zyklon verlassen.

Weil die Strömungsgeschwindigkeit des in dem Zyklon befindlichen Materials, das diesen nunmehr durch dessen Basisöffnung verläßt, besonders hoch ist, ist die Strömungsenergie am größten beim Abgang, und ein großer Teil der zum Betreiben des Zyklons angewandten Energie geht normalerweise beim Abgang der Flüssigkeit verloren. Das flüssige Material wird dem Hydrozyklon kontinuierlich zugeführt, z. B. mittels einer rotierenden Pumpe oder durch die Wirkung der Schwerkraft aus einem Speisungsbehälter, der höher als der Hydrozyklon liegt.

Der Hydrozyklon weist im Vergleich mit anderen Scheidungsvorrichtungen hinsichtlich des von denen eingenommenen Bodenraums eine hohe Kapazität auf. Ist die Kapazität eines einzigen Zyklons zu gering, um die je Zeiteinheit zu scheidende Menge flüssigen Materials zu verarbeiten, so können zwei oder mehrere Hydrozyklone in Parallelschaltung betrieben werden, die mittels einer einzigen Pumpe durch eine für beide Hydrozyklone gemeinsame Hauptzufuhrleitung gespeist werden. Diese Zusammensetzung von Hydrozyklonen soll nachstehend als Mehrfachhydrozyklon bezeichnet werden. Wird in den nachstehenden Ansprüchen die Bezeichnung Hydrozyklon verwendet, so handelt es sich um einen einzeln zur Verwendung gelangenden Hydrozyklon oder den erörterten Mehrfachhydrozyklon, es sei denn, daß einer oder der andere von ihnen ausdrücklich erwähnt wird.

Der erwähnte Energieverlust kann bis zu einem gewissen Grad dadurch verringert werden, daß man eine oder beide der Abfuhröffnungen mit je einem Diffusor ausstattet, was eine Verringerung des Zufuhrdrucks, z. B. um etwa eine halbe Atmosphäre, ermöglicht. Unter der Bezeichnung Diffusor soll eine Vorrichtung verstanden werden, mit der Bewegungsenergie in Druckenergie umgewandelt werden kann. Als Diffusor bewiährt sich ein sich von .der zugehörigen Abfuhröffnung .an allmählich er-. weiternder Kanal, dessen Spitzenwinkel z. B. annähernd 7° beträgt, jedoch auch andere Formen lassen sich, wie nachstehend beschrieben, verwenden.

Die Eigenschaften des flüssigen Materials und die Menge des Materials, die je Zeiteinheit verarbeitet werden soll, bedingen die Abmessungen des HydrO'zyklons. Sind z, B. grobkörnige Festpartikel in dem flüssigen Material enthalten, so müssen größere Hydrozyklone verwendet werden als für diejenigen flüssigen Materialien, die Gemische von ' feinen Partikeln enthalten. So ist es z. B, möglich, wenn man Kohle- von Bergepartikeln zu trennen wümscht, die in dem trennenden Gemisch Partikel enthalten sind, deren Größe 0,5. mm übersteigt, einen Hydrozyklon zu verwenden, dessen größter Durchmesser 35 cm beträgt, während zum Eindicken einer Flüssigkeit, die Stärkepartikel enthält, deren Größe 1,0 μ übersteigt, sich ein Zyklon bewäihrt, dessen größter Durchmesser sich auf 3 cm beläuft. D,ie Trennung kann man durch Variieren des Zufuhrdrucks oder aber des Durchmessers einer bzw. beider Abfuhröffnungen, weiterhin durch Ablassen einer bzw. beider Fraktionen in eine Gegendruckkammer und Variieren des in dieser Kammer herrschenden Gegendrucks regeln.

Manchmal läßt sich aber die gewünschte Trennung nicht mit nur einem einzigen Hydrozyklon restlos ausführen, und in diesem Fall 'kann man eine oder beide der getrennten Fraktionen einer weiteren Be-. handlung in einem zweiten oder, wenn gewünscht, auch in einem dritten Hydrozyklon unterziehen, jedoch ist dann für jede Stufe eine getrennte Speisepumpe vorzusehen, und der Energieverbrauch ist dann besonders hoch.

Es können Gegendrücke bedeutender Größe an den Abfuhröffnungen auftreten, ohne daß dadurch die Wirkung des Hydrozyklons wesentlich beeinfluß(t wird, oder es kann dessen Wirkung beeinflußt go werden, indem man die Gegendrücke gegenseitig variiert. Bei Verwendung einer Gegendruckkammer läßt sich ein Teil der ursprünglichen Druckenergie in einer der getrennten Fraktionen wiedergewinnen, und die vorliegende Erfindung verfolgt den Zweck, von diesem Umstand Gebrauch zu machen, um über den wirtschaftlicheren Energieverbrauch hinaus den Vorteil einer Vereinfachung der Apparatur in denjenigen Fällen zu erzielen, wo das flüssige Material unter einem Druck von mehreren Atmosphären zu- _1Oo geführt wird und eine mehrstufige Behandlung in aufeinanderfolgenden Zyklonen vorgesehen ist.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das flüssige Material kontinuierlich unter Druck einem nachstehend als Mutterhydrozyklon bezeich- _1Og neten ersten Hydrozyklon zugeführt, und die getrennten Fraktionen werden kontinuierlich aus dem genannten Hydrozyklon abgelassen, wobei sie in eine Gegendruckkammer gelangen, deren Abfuhrleitung zugleich die Zuleitung zu einem weiteren, nachstehend als Tochterhydrozyklon bezeichneten Hydrozyklon bildet; der Zufuhr druck wird so gewiählt, daß die erwähnte Fraktion in die Gegendruckkammer unter einem solchen oberhalb des atmosphärischen Drucks liegenden Druck ein- ng gebracht wird, daß sie aus dieser in den Tochterhydrozyklon einströmt und in diesem Hydrozyklon getrennt wird. Es wird somit zumindest eine Fraktion, die den Mutterhydrozyklon verläßt, in dem Tochterhydrozyklon getrennt, und zwar gelangt hierbei die Druckenergie zur Verwendung, die wiedergewonnen ist, nachdem die erwähnte Fraktion durch die für sie bestimmte Abfuhröffnung des Mutterhydrözyklons hindurchgegangen ist, wobei das Material unmittelbar dem Tochterhydrozyklon zugeführt wird, ohrre daß wie sonst

eine diese Zufuhr bewerkstelligende Pumpe verwendet zu werden braucht. Der Energieverbrauch kann in dieser Weise weitgehend herabgesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung setzt sich zusammen aus einem Mutterhydrozyklon und an dieses angeschlossene Tochterhydrozyklonen in Serienschaltung, wobei zumindest eine der Abfuhröffnungen des Mutterhydrozyklons mit einer Gegen-

ίο druckkammer verbunden ist, deren Abfuhrleitung zugleich die Zuleitung zu dem Tochterhydrozyklon bildet. In dieser Vorrichtung wird durch das Zuleiten von flüssigem Material zu dem Mutterhydrozyklon bei genügendem Druck der in die genannte Kammer eintretenden Fraktion ein Druck erteilt, der über dem atmosphärischen Druck liegt und zur eigentlichen Trennung dieser Fraktion in dem Tochterhydrozyklon ausreicht.

Es ist möglich, an den genannten Tochterhydrozyklon oder an jedem Tochterhydrozyklon, den, wie erwähnt, eine Fraktion aus dem Mutterhydrozyklon zugeführt wird, zumindest einen weiteren Tochterhydrozyklon in Serienschaltung anzuschließen und zudem eine Gegendruckkammer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Tochterhydrozyklonen derart anzubringen, daß deren Ableitung zugleich die Zufuhrleitung zu dem nächsten Tochterhydrozyklon bildet; hierdurch wird bewirkt, daß das dem Mutterhydrozyklon unter genügendem Druck zur Verarbeitung zugefülhrte Material, das die jeweiligen Hydrozyklone durch eine Öffnung derselben verläßt, einem darauffolgenden Hydrozyklon, ausgenommen dem letzten der Hydrozyklonreihe, zugeführt und in dem betreffenden Hydrozyklon unter dem Druck, der in der diesem Hydrozyklon vorangehenden Gegendruckkammer wiedergewonnen ist, getrennt wird.

Wird ein Zufuhrdruck von z. B. 6 at benötigt, um eine Trennung eines gewissen flüssigen Materials in einem gewissen Hydrozyklon zu erzielen und erfolgt die erwähnte Trennung in drei Stufen, während jeder der verwendeten Hydrozyklone mittels einer eigens für den betreffenden Hydrozyklon vorgesehenen Pumpe gespeist wird, so liegt die Notwendigkeit vor, durch Pumpenwirkung das flüssige Material jedesmal bei jeder einzelnen Stufe unter Anwendung eines Drucks von 6 at nach einem höheren Niveau zu befördern.

Es ist jedoch durch Anwendung jderErfmdung

möglich, auf die Hydrozyklone eineiÄDruck von z. B. 4 at auszuüben, ohne daß die Trennung hierdurch merkbar beeinflußt wird. Liegen also drei Hydrozyklone in Serienschaltung vor und wird zwischen jedem Hydrozyklonpaar der Gegendruck erzeugt, so wird sich, bei einer Zufuhr mittels einer einzigen Pumpe zu dem Mutterhydrozyklon unter einem Druck von etwa 10 at, ein Zufuhrdruck zu dem zweiten Hydrozyklon ergeben, der sich auf etwa 8 at beläuft, während der dritte Hydrozyklon bei einem Druck von 6 at betrieben wird. Der Energiebetrag der beim Abführen aus dem letzten Hydrozyklon noch.vorhanden ist, genügt noch zum Ablassen der getrennten Fraktionen.

Es ist möglich, nur diejenige leichtere Fraktion, die dem Mutterhydrozyklon und jedem der Tochterhydrozyklone, welche einen nächsten Hydrozyklon speisen, falls zwei oder mehrere Tochterhydrozyklone, wie vorher erörtert, in Serienschaltung vorhanden sind, entstammt, der Gegendruckkammer und aus dieser dem nächsten Tochterhydrozyklon zuzuführen.

Das aus jeder einzelnen Abfuhröffnung des Mutterhydrozyklons abgelassene Material kann in eine Gegendruckkammer, deren Ableitung die Zuführleitung eines Tochterhydrozyklons bildet, eingeleitet werden, wobei der Zufuhrdruck zu dem Mutterhydrozyklon derart gewählt wird, daß eine Trennung in dem Mutterhydrozyklon erfolgt und die in den Gegendruckkammern verbliebenen Drücke genügen, um die gewünschte Trennung in beiden Tochterhydrozyklonen herbeizuführen; sowohl die Fraktion, die aus der Spitzenöffnung des Tochterhydrozyklons abgelassen wird, der mit der der Basisöffnung des Mutterhydrozyklons entstammenden Fraktion gespeist worden ist, wie auch die Fraktion, die aus der Basisöffnung des Tochterhydrozyklons austritt, der mit der der Spitzenöiffnung des Mutterhydrozyklons entstammenden Fraktion gespeist worden ist, wird dem Mutterhydrozyklon wieder zugestellt. Die beiden erwähnten Fraktionen können dem Mutterhydrozyklon mittels der gleichen Pumpe, die ihm unter Druck das flüssige Material zuführt, wieder zugeführt werden.

Es empfiehlt sich, die unterschiedlichen, in eine Gegendruckkammer ablassenden Abführöffnungen mit einem Diffusor zu versehen.

Es läßt sich eine Gegendruckkammer an einer nicht in einem sonstigen Hydrozyklon ablassenden Abfuhröffnung eines Hydrozyklons bzw. mehrerer Hydrozyklone anbringen und ein Diffusor mit einer oder beiden Abfuhröffnungen jedes einzelnen Hydrozyklons oder mit einer oder beiden Abfuhr-Öffnungen jedes einzelnen Mutterhydrozyklons kombinieren. Wo Mehrfachhydrozyklone zur Verwendung kommen, kann ein Diffusor mit einem oder beiden Abfuhröffnungen jedes einzelnen Hydrozyklons des Mehrfachhydrozyklons oder jeden Mehrfachhydrozyklons verbunden werden.

Der Gegendruck kann für eine oder für mehrere Gegendruckkammern regulierbar gestaltet werden.

Wird nun die leichte Fraktion aus dem Mutterhydrozyklon in eine Gegendruckkammer, die in einen weiteren Hydrozyklon abiläßt, eingeleitet, so kann, wie bereits erwähnt, die Gegendruckkammer trotzdem mit der Spitzenöffnung verbunden und diese Öffnung mit einem Diffusor versehen sein, weil sich der durch die Basisöffnung passierende Ablaß verringern wird, wenn nicht für Gegendruck an der Spitzenöffnung gesorgt ist. Dieser Neigung zum Sichverringern ließe sich, wo an der Spitze kein Gegendruck vorhanden ist, durch Verkleinerung der Spitzenöffnung entgegenwirken, jedoch würde dies die Gefahr des Verstopfens der Spitzenöffnung hervorrufen. Für die Basisseite kommt die Anwendung eines Diffusors und Gegen-

drucks immer in Betracht, da für gewöhnlich der übergroße Teil des behandelten Materials an dieser Seite zur Abführung gelangt, und es wichtig ist, die in ihm vorhandene Energie wiederzugewinnen. .Man kann an der oder den Abfuhröffnungen des Hydrozyklons, die den Schluß der Reihe bilden, auf Gegendruck verzichten, oder der Druck kann dort günstig als Reguliermittel für den ganzen Vorgang angewandt werden.
ίο Die Erfindung tragt zu einer Trennung bei, die im Vergleich zu einer einstufig durch Hydrozyklonwirkung herbeigeführten Trennung bessere Resultate ergibt und die Ausführung von Trennverfahren erm'öiglicht, die man sonst in einem einstufigen *5 Arbeitsgang nicht durchführen kann.

Die Erfindung soll nachstehend und an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. ι zeigt eine schematische Darstellung einer zur Eindickung von Suspensionen vorgesehenen so Apparatur;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt eines Hydrozyklons, wie sie in der Fig. ι dargestellt sind;

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht des Hydrozyklons der Fig. 2;

Fig. 4 zeigt eine Ansicht des Querschnitts eines Mehrfachhydrozyklons, der an Stelle eines oder mehrerer ·Hydrozyklone, wie sie die Fig. ι zeigt, verwendet werden kann;

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht des in der Fig. 4 dargestellten Hydrozyklons;

Fig. 6 zeigt einen mit einem Diffusor versehenen Hydrozyklon;

Fig. 7 und 8 zeigen schematische Darstellungen der erfindungsgemlälßen Apparatur in abgeänderter Form;

Fig. 9 zeigt einen Teil eines senkrechten Querschnitts einer vorteilhaften Konstruktion des erfindungsgemäßen Mehrfachhydrozyklons.

In der Fig. 1 bezeichnet 1 einen Behälter, der das ,40 einzudickende flüssige Material enthält, 5 eine Pumpe, 7, 16 und 25 Hydrozyklone (diese können einfache Hydrozyklone oder Mehrf achhydrozyklone sein), die mit Gegendruckkammern versehen sind, in die die eingedickten Fraktionen abgelassen werden. Rohre, die mit 2, 3, 4, 6, 12, 14, 15, 21, 23, 24, 30, 32, 33, und Regelventile, die mit 13, 22, 31 und 34 bezeichnet sind, vervollständigen die gezeichnete Apparatur.

In den Fig. 2 und 3 wird der einfache Hydrozyklon 7 im einzelnen gezeigt; 8 stellt den zylindrischen Teil des Hydrozyklons 7 dar, 9 den konischen Teil und 11 die Gegendruckkammer, in die die verdünnte Fraktion abgelassen wird, 36 die Abfuhröffnung for die verdünnte Fraktion und 35 einen Diffusor. Die Abfuhröffnung fütr die eingedickte Fraktion ist durch 37 angegeben; 38 bezeichnet einen Diffusor. Die in der Fig. 1 gezeichneten Hydrozyklone 16 und 25 haben die gleiche Form wie der Hydrozyklon 7, obwohl dies nicht durchaus notwendig ist. Selbstverständlich müssen die Abmessungen der Hydrozyklone den Mengen und der Beschaffenheit des je Zeiteinheit zu .behandelnden flüssigen Materials angepaßt-sein.

In Fig. 4 wird ein Mehrfachhydrozyklon gezeigt, der aus drei Einzelhydrozyklonen besteht, wobei die zusammensetzenden Einzelhydrozyklone, jeder für sich, dem nach Fig. 2 gleich sind, wobei die Speisung der entsprechenden Hydrozyklone über das Hauptzuleitungsrohr 6 und die sekundären Tangentialzuleitungsrohre 6^a erfolgt. Weiterhin ist eine Gegendruckkammer io^a vorgesehen, in die sämtliche drei Hydrozyklone die eingedickte Fraktion ablassen, und eine Gegendruckkammer, in die die verdünnte Fraktion abgelassen wird, die durch ii^a angedeutet ist.

Die einzudickende Suspension wird dem Speisebehälter und von dort durch die Rohre §/und 4 der Pumpe s zugeführt, von der die Suspension kontinuierlich und unter Druck dem Mutterhydrozyklon 7 zugeführt wird'. In dem Hyidrozyklon wird die Suspension in schnelle rotierende Bewegung versetzt, wodurch die Festpartikel der Peripherie zuwandern und so in den der Peripherie am meisten benachbarten Wirbel gelangen, worauf der Großteil der'Festpartikel zusammen mit wenig Flüssigkeit den Zyklon durch dessen Öffnung 37 und den Diffusor 38 verlä/ßt. Der Gegendruck in der Kammer 10 und folglich auch die Konzentration der eingedickten Fraktion können mittels des Ventils 13 reguliert werden. Diese Fraktion geht durch die Rohre 12 und 14 hindurch einem höheren Niveau zu, wo sie einer weiteren Behandlung unterzogen wird.

Die verdünnte Suspension verläßt den Hydrozyklon durch dessen Abfuhröffnung 36 und den Diffusor 35, tritt dann in die Gegendruckkammer 11 ein, um nach Durchgang durch das Rohr 15 anschließend in den Tochterhydrozyklon 16 einzutreten, wo der Eindickungsvorgang weitergeht. Die dem Hydrozyklon 16 entstammende, eingedickte Suspension fließt durch die Gegendruckkammer 19, das Rohr 21, das Ventil 22, Rohr 23 und Rohr 3 und fließt zurück nach dem Rohr 4 und der Pumpe 5. Die sehr verdünnte Suspension verläßt den Hydrozyklon durch das Rohr 24 und tritt in einen weiteren Tochterhydrozyklon 25 ein, in dem aus der Flüssigkeit die letzten gewinnbaren Partikel abgeschieden werden, die sodann durch die Gegendruckkammer 28, das Rohr 30, das Ventil 31, das Rohr 32 und das Rohr 3 zum Rohr 4 und zu der no Pumpe 5 zurückwandern. Die durch den Hydrozyklon 25 hindurchgegangene Suspension ist nunmehr von sämtlichen gewinnbaren Partikeln befreit, und die so verbleibende Restflüssigkeit verläßt den Hydrozyklon 25 durch Rohr 33 und u₅ Ventil #■

Zwischen der Zuleitung eines jeden Tochterhydrozyklons und dem Diffusor des ihm vorangehenden Hydrozyklons wird ein statischer Druck erzeugt, der zum Speisen jedes der erwähnten Zuleitungen ausreicht. Bei den drei gezeigten Hydrozyklonen muß der Zufuhrdruck zum Mutterhydrozyklon 7 genügend hoch über dem Zufuhrdruck liegen, der für gewöhnlich nötig ist, um diesen Mutterhydrozyklon derart zu betreiben, daß er den statischen Druck, der zumBetreiben des dritten

Hydrozyklons erforderlich ist, erzeugen kann. Dies bedeutet, daß der statische Druck zwischen dem Mutterhydrozyklon und dem ersten Tochterhydrozyklon einen Wert hat, der zwischen dem Zufuhrdruck und dem Druck liegt, der zwsichen den zwei Tochterhydrozyklonen erzeugt wird. Gegebenenfalls kann in jedem der Rohre 15 und 24 ein Regel-λ-entil angebracht werden.

Durch Öffnen der Ventile 22 und/oder 31 oder durch Schließen des Ventils 34 kann weiterhin die Festpartikelkonzentration in der verdünnten Fraktion verringert werden und, abgesehen davon, können diese Ventile auch noch zum Regulieren der in den Gegendruckkammern zur Anwendung gelangenden Gegendrücke benutzt werden. Die Gegendrücke werden aber hauptsächlich durch die Abmessungen der in Serienschaltung verwendeten Hydrozyklone und, wenn Mehrfachhydrozyklone verwendet werden, durch das Zahlenverhältnis der in diesen Mehrfachhydrazyklonen enthaltenen Einzelhydrozyklone bedingt.

Bei dem gewählten Zufuhrdruck ist es erforderlich, daß jede Stufe die zu ihr passende Kapazität hat, und folglich wird der in den Gegendruckkammern anzuwendende Druck durch die Zahl und Abmessungen derHydrozyklone bestimmt,während die sekundäre Regulierung mittels der Ventile 13, 22, 31 und 34 bewerkstelligt wird.

Fig. 6 zeigt einen mit einem Diffusor 40 versehenen Hydrozyklon. Dieser Diffusor ist verschieden vom Diffusor 35 nach Fig. 2.

Fig. 7 zeigt eine einfache, aus einem Mutterhydrozyklon und einem Tochterhydrozyklon bestehende Zusammenstellung. Der Mutterhydrozyklon 43 läßt die aus der Basisöffnung austretende, verdünnte Fraktion in eine Gegendruckkammer 44 ab, in der ein Diffusor angebracht ist, von wo sie in die Zuleitung des Tochterhydrozyklons 45, der an seinem Basisende mit einer Gegendruckkammer versehen sein kann, gelangt; die in dem Hydrozyklon 45 abgetrennte leichte Fraktion kann aus ihm als fertiges Produkt abgelassen werden, während die diesem Hydrozyklon 45 entstammende, schwere Fraktion wieder dem Mutterhydrozyklon zugestellt wird.

Die Spitze ist mit einer Gegendruckkammer 46 versehen, und der Gegendruck und die Wirkung der Hydrozyklone kann mittels der Ventile 47 und 48 reguliert werden. Ist keine Gegendruckkammer an dem Basisende vorbanden, so muß die Abfuhröft'nung diesem Umstand angepaßt und somit kleiner gewählt werden. Das aus der Spitze des Tochterhydrozyklons abgelassene, flüssige Material geht einem Sammelbehälter 49 zu. Mittels der Pumpe 50 wird es aus dem Sammelbehälter 49 der Zufuhrleitung des Mutterhydrozyklons zugestellt, dessen Spitzenende mit einer Gegendruckkammer 5 r* versehen ist. Beim Klären und Eindicken einer Suspension, von-z. B. Maismehl in Wasser, wird, wenn man die Hydrozyklone in Serienschaltung verwendet, der Kläreffekt ungefähr das Doppelte von dem betragen, was man sonst bei Verwendung nur des Mutterhydrozyklons erzielt, lediglich der Energieverbrauch wird bei Anwendung der Serienschaltung um ein geringes hölier sein als im Falle der Verwendung des Einzelzyklons. Die Zusammensetzung der eingedickten Fraktion, die das Trennsystem verläßt, ist in beiden Fällen die gleiche.

Fig. 8 zeigt einen sogenannten Trizyklon. Die verdünnte Fraktion verläßt den Mutterhydrozyklon 52, tritt in die Gegendruckkammer ein, aus der die Zuführleitung des Tochterhydrozyklons 53 gespeist wird, und führt die schwere Fraktion sodann einer Gegendruckkammer zu, die einen weiteren Hydrozyklon 54 speist, während eine verdünnte Fraktion, die aus dem Tochterhydrozyklon 53 austritt, das System verläißt; die aus dem Tochterhydrozyklon 54 austretende Flüssigkeit verläißt ebenfalls das System, während die übrigen, aus den Tochterhydrozyklonen austretenden Fraktionen zu dem Speisebehälter zurückbefördert und anschließend mittels der Pumpe 55 rezirkuliert werden.

Die Menge oder die Qualität irgendeiner der in dem Einzelhydrazyklon anfallenden Fraktionen läßt sich im allgemeinen nicht ändern, ohne daß zugleich die andere zur Behandlung gelangende Fraktion davon betroffen wird, und im allgemeinen kann deswegen nicht verhütet werden, daß eine der beiden Fraktionen verunreinigt wird. Der mit geeigneten Regelventilen ausgestattete Trizyklon ist für eine Gewinnung förderlich, bei der zwei reine Produkte anfallen, und gestattet auch das Rezirkulieren von Mittelprodukten, indem die Rücklauffraktionen an den Tochterhydrozyklonen der gleichen Pumpe zugeführt werden, die die Speisung des Mutterhydrozyklons besorgt. Mit der in Fig. 8 gezeichneten Apparatur kann demnach die Menge und Qualität einer bestimmten getrennten Fraktion innerhalb eines weiten Bereiches geregelt werden, ohne daß die Menge und die Qualität der anderen getrennten Fraktion davon beeinflußt wird, obgleich sich die Kapazität des Systems im gleichen Grade ändert, wie sich die Menge der Rücklauffraktion ändert und die Gesamtkapazitätt (neue Zufuhr zuzüglich R'ücklauffraktion) des Mutterhydrozyklons in der Hauptsache konstant bleibt. Zum Unterschied von einem Einzelhydrozyklon, der eine in der Hauptsache konstante Kapazität aufweist, hat ein Trizyklon eine veränderliche Kapazität. Bei Verwendung von Einzelhydrozyklonen, die je eine eigens für sie vorgesehene Pumpe haben, wird es weiterhin schwierig sein, die Pumpen derart zu regulieren, daß die Zufuhrmenge zu dem sekundären Hydrozyklon der Abfuhrmenge aus dem primären Hydrozyklon genau gleichkommt, Trizyklone hingegen bieten in diesem Zusammenhang eine bessere Regulierung. Fig. 9 zeigt eine verbesserte Hydrozyklonkonstruktion. Der betreffende Hydrozyklon besteht aus einem Umdrehungskörper 56, der mit einer innenseitig angebrachten, ringförmigen Aushöhlung 58 ausgestattet ist, in die die Tangentialzuleitung 57 mündet. Die Querschnittfläche dieser Aushöhlung belauft ■ sich auf etwa die Hälfte der Querschnittfläche der Zuleitung. Diese durch die Aushöhlung

in der arbeitenden Kammer gebildete Erweiterung macht eine glattere Einleitung von Zufuhrflüssigkeit möglich, die eine verbesserte Hydrozyklonwirkung ergibt. Ein aufschraubbares Endstück 59 bildet die BasisotShung 60 und den Diffusor 61. Die Spitze 69 des Hydrozyklons ist mit einem Diffusor 70 ausgestattet. Sowohl der Körper wie auch das aufschrauibbare Endstiück können als Spritzguß aus Kunststoff, wie beispielsweise Bakelite, öder aber aus sonstigen plastischen Kunststoffen hergestellt werden. Die Leitung wird dann später ausgebohrt. Zwischen zwei aus geeignetem Material angefertigten Endplatten 62 und 63, die derart angebracht sein können, daß sie mit dem Gehäuse ein Ganzes bilden, oder gegebenenfalls auch zwischen zwei losen Endplatten. wird eine Reihe der genannten Hydrozyklone festgeklemmt. Es lassen sich mehrere Einzelhydrozyklone zu einem. Mehrfachhydrozyklon, der eine gemeinsame Zufuhrkammer 64 und gemeinsame, mittels Verschluß deckel 67, 68 abgeschlossene Gegendruckkammern 65, 66 aufweist, vereinigen.

Wird unter Verwendung einer Trennungssuspension nach dem spezifischen Gewicht ge- trennt, so wird sich nach Durchgang -der Trennungssüsperision durch den^ Mutterhydrozyklon das

■ spezifische. Gewicht der Trennungssüspension geländert haben und folglich in; dem Mutterhydro- -zyklon eine Trennwichte vorliegen, die von dem für den Tochterhydrozyklon zutreffenden verschieden ist. Man erhält in. dieser Weise drei Produkte.. Es ist aber möglich zu bewirken, daß der Mutterhydrozyklon und der Tochterhydrozyklon nach dein gleichen spezifischen Gewicht scheiden, indem man einer niedrigeren Suspensionswichte durch eine stärkere Verringerung des Drucks oder mittels einer Verringerung des Durchmessers der •Spitzenöffnung (vgl. J. Inst, of Fuel, 19. Dezember 1945, S. 39, Dries sen) entgegenwirkt. Bei Durch-'

führung einer derartigen Trennung ist eineRezirkulierung von Material, das aus den Spitzen- bzw.

• Basisöffnungen der Tochterhydrozyklone der in

Fig. "itf gezeigten Aufstellung abgelassen ist, nicht angezeigt, weil dann die Gefahr besteht, daß sich

⁴S zuviel Mittelprodukt in der Vorrichtung ansammelt und eine 'gute Trennung folglich ausbleibt.

Ein Hydrozyklon gibt nur dann gute Resultate, wenn die Menge des in ihm behandelten Produkts zwischen angemessenen Grenzen liegt, mit anderen

Worten, wenn der Hydrozyklon bei einem Druck, der zwischen gewissen Grenzen liegt, betrieben wird. Es liegt somit auf der Hand, daß die Abmessungen und die Zahl der Mutterhydrozyklone sowie der Tochterhydrozyklone derart gewählt werden, daß sämtliche Hydrozyklone wirksamst arbeiten, mit anderen Worten, die Kapazität des

.·- Tochterhydrazyklons ist derart zu wählen, daß sie der Abfuhrmenge des Mutterhydrozyklons angepaßt ist. Stellt man z. B. bei Verwendung der in Fig. 7 gezeigten Aufstellung fest, daß der Zufuhrdruck zum Tochterhydrozyklon 45 zu hoch ist, so

■ muß er durch einen größeren Hydrozyklon, durch einen, der. größere Öffnungen hat^oder durch eine

größere Zahl Hydrozyklone ersetzt werden, oder aber es muß der Mutterhydrozyklon 43 durch eine Einheit geringerer Kapazitiv ersetzt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Trennen von in einer Flüssigkeit suspendierten Feststoffen oder Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß dieses kontinuierlich und unter Drück einem Mutterhydrozyklon zugeführt und darin getrennt wird und die getrennten Fraktionen kontinuierlich derart aus diesem Hydrozyklon abgeführt werden, daß zumindest eine der Fraktionen durch dessen Abfuhröffnung hindurch in eine Gegendruckkammer abgelassen wird, deren Abfuhrleitung zugleich die Zufuhrleitung zu einem Tochterhydrozyklon bildet, während der Zufuhrdruck derart gewählt wird, daß diese Fraktion unter einem Druck, der oberhalb des atmosphärischen Drucks liegt, in die Gegendruckkammer eingeleitet wird, daß sie aus ihr in den Tochterhydrozyklon einströmt und in diesem getrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem an dem bziw. jedem unmittelbar aus dem Mutter- hydrozyklon mit einer Fraktion gespeisten Tochterhydrozyklon mindestens ein weiterer ' Tochterhydrozyklon in Serienschaltung angeschlossen worden ist und zudem zwischen zwei aufeinanderfolgenden Tochterhydrozyklonen eine Gegendruckkammer derart angebracht ist, daß deren Abfuhrleitung zugleich die Zufuhrleitung zu dem nächsten Tochterhydrozyklon bildet, so daß das dem Mutterhydrozyklon unter Druck zur Verarbeitung zugeflüihrte Material, das die jeweiligen Hydrozyklone durch eine in ihnen vorhandene öffnung verläßt, einem darauffolgenden Hydrozyklon, ausgenommen dem letzten der Hydrozyklonreihe, zugeführt und in dem betreffenden Hydrozyklon mittels des in der Gegendruckkammer, die dem betreffenden Hydrozyklon vorangeht, vorhandenen Drucks aufgeteilt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur diejenige leichtere Fraktion, die aus dem Mutterhydrozyklon und, falls zwei oder mehrere Tochterhydrozyklone in Serienschaltung angebracht sind, aus dem bzw. aus jedem einen weiteren Tochterhydro- ng zyklon speisenden Tochterhydrozyklon abgelassen wird, einer Gegendruckkammer und von dort dem nächsten Tochterhydrozyklon zugeführt wird.

4. Verfahren nachAnspruchi oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aus jeder einzelnen Abfuhröffnung des Mutterhydrozyklons austretende Material in eine Gegendruckkammer, deren Abfuhrleitung die Zufuhrleitung eines Tochterhydrozyklons bildet, eingeleitet wird, wobei der Zufuhrdruck zu dem Mutterhydro-

zyklon derart gewählt wird, daß eine Trennung in dem Mutterhydrozyklon erfolgt und die in den Gegendruckkammern verbliebenen Drücke genügen, um die gewünschte Trennung in beiden Tochterhydrozyklonen herbeizuführen, wobei sowohl die Fraktion, die aus der Spitzenöffnung desjenigen Tochterhydrozyklons abgelassen ist, der mit der der Basisöffnung des Mutterhydrozyklons entstammenden Fraktion gespeist worden ist, wie auch die Fraktion, die aus der Basisöffnung desjenigen Tochterhydrozyklons austritt, der mit der der Spitzenöffnung des Mutterhydrozyklons entstammenden Fraktion gespeist worden ist, dem Mutterhydrozyklon wieder zugeleitet werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, .daß ein Diffusor mit der Abfuhröffnung, die in die Kammer abläßt, oder mit sämtlichen in eine Kammer ablassenden Abfuhröffnungen verbunden wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gegendruckkammer an einer oder mehreren nicht in einen sonstigen Hydrozyklon ablassenden Abfuhröffnungen angebracht wird.

y. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Diffusor mit der oder den Abfuhröffnungen verbunden wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindest ein Mehrfachhydrozyklon verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Diffusor mit einer oder beiden Abfuhröffnungen jedes einzelnen Hydrozyklons des Mehrfachhydrozyklons oder aber mit einer oder beiden Abfuhröffnungen jedes einzelnen Hydrozyklons der Mehrfachhydrozyklone verbunden wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in einer oder mehreren Gegendruckkammern wirksame Gegendruck reguliert werden kann.

11. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zurückfüihrung der Fraktionen zum Mutterhydrozyklon mittels der gleichen Pumpe oder einer sonstigen Vorrichtung erfolgt, die das flüssige .Material dem Mutterhydrozyklon unter Druck zuleitet.

12. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zurüickfiüihrung der aus dem oder aus jedem einzelnen Tochterhydrozyklon abgelassenen schwereren Fraktion zum Mutterhydrozyklon mittels der gleichen Pumpe oder einer sonstigen Vorrichtung erfolgt, die das flüssige Material dem Mutterhydrozyklon unter Druck zuleitet.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie sich aus einem Mutterhydrozyklon und aus an diesen angeschlossenen Tochterhydrozyklonen zusammensetzt, die alle in Serie liegen, wobei zumindest eine der Abfuhröffnungen des Mutterhydrozyklons mit einer Gegendruckkammer verbunden ist, deren Abfuhrleitung zugleich die Zuleitung zu dem Tochterhydrozyklon bildet und, indem flüssiges Material bei genügendem. Druck dem Mutterhydrozyklon zugeführt wird, die in die Kammer eintretende Fraktion unter einen Druck gebracht werden kann, der über dem atmospMr rischen Druck liegt, sowie die weitere Trennung dieser Fraktion in dem Tochterhydrozyklon bewirkt werden kann.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer seriengeschalteter Tochterhydrozyklon an den oder an jeden einzelnen, unmittelbar aus dem Mutterhydrozyklon gespeisten Tochterhydrozyklon angeschlossen ist 'und zudem eine Gegendruckkammer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Tochterhydrozyklonen derart angebracht ist, daß deren Abfuhrleitung zugleich die Zufuhrleitung zu dem nächsten Tochterhydrozyklon bildet, wobei, indem das flüssige Material dem Mutterhydrozyklon unter genügendem Druck zugestellt wird, die Fraktion in jeder Kammer auf einen Druck gebracht werden kann, der genügt, um die Trennung der durch die betreffende Kammer hindurchgehenden Fraktion in dem nächsten Hydrozyklon zu bewirken.

15. Vorrichtung nach den Ansprächen 13 und 14, bei der nur die Basisöffnung des Mutterhydrozyklons und des zur Speisung eines weiteren Tochterhydrozyklons angeordneten Hydrozyklons oder eines jeden weiteren derart angeordneten Tochterhydrozyklons, falls zwei oder mehrere Tochterhydrozyklone in Serienschaltung angeschlossen sind, mit einer Gegendruckkammer verbunden sind, deren Abfuhrleitung als Zufuhrleitung zu dem nächsten Tochterhydrozyklon dient.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der der Tochterhydrozyklon oder jeder der Tochterhydrozyklone derart angeordnet sind, daß sie die aus ihnen austretende schwerere Fraktion in einen Sammelbehälter ablassen, der mit einer Pumpe verbunden ist, die das flüssige Material aus dem Sammelbehälter dem Mutterhydrozyklon zuzuführen vermag. no

17. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede Abfuhröffnung des Mutterhydrozyklons derart angeordnet ist, daß sie in eine Gegendruckkammer abläßt, die einen Tochterhydrozyklon speist, und die Tochterhydrozyklone so angeordnet sind, daß der aus der Basisöffnung des Mutterhydrozyklons gespeiste Tochterhydrozyklon die schwerere Fraktion, der aus der Spitzenöffnung des Mutterhydrozyklons gespeiste Tochter- i_ao hydrozyklon hingegen die leichtere Fraktion in einen Sammelbehälter abläßt, der mit einer an die Zufuhrleitung zum Mutterhydrozyklon angekuppelten Pumpe verbunden ist.

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekenn-

zeichnet, daß mindestens einer -der Hydrozyklone ein Mehrfachhydrozyklon ist.

19. Vorrichtung nach einem der vorher·^ gehenden Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Diffusor mit der Abfuhr-Öffnung, aus der die Kammer gespeist wird, oder mit säfrntlichen, in eine Kammer ablassenden Abf uhrötffnungen verbunden ist.

20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, mit der der in einer oder mehreren Gegendruckkammern wirksame Gegendruck reguliert werden kann.

21. Hydrozyklon zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch ein erstes Teilstück, das der sich verjüngende Raum des Hydrozyklons in sich faßt, der eine feste Wand hat, die mit einer öffnung, welche als Tangentialzuleitung dient, versehen ist, und durch ein zweites Teilstück, das eine Abfuhröffnung und eine sich von dieser Abfuhröffnung an erweiternde Aushöhlung enthläit, das den sich verjüngenden Raum an dessen geräumigstem Ende abschließt.

22. Hydrozyklon nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teilstück in ■seiner Mitte mit einem Kragen versehen ist, der Außengewinde trägt, mit dem das Teilstüdk in einer Platte festgeschraubt und das erste Teilstück zwischen dem zweiten Teilstück und einer an der Spitzenseite des ersten Teilstücks befindlichen Platte festgeklemmt ist.

23. Hydrozyklon nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, da.ß zwei oder mehrere Paare von ersten und zweiten Teilstücken und eine gemeinsame Zufuhrkammer, die die ihr zugehörigen Zufuhrleitungen speist, vorhanden sind und die Basis- und Spitzenöffnungen zum Ablassen in gemeinsame Gegendruckkammern angeordnet sind. -

24. Hydrozyklon nach einem der Anspräche 21 bis 23, bei dem die Spitzenseite des ersten Teilstücks oder jedes ersten Teilstücks mit einem Diffusor versehen ist, der vorzugsweise mit dem Teilstück ein Ganzes bildet.

25. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 21 bis 24, bei dem die Teilstücke aus Kunststoff angefertigt sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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