DE891381C

DE891381C - Mehrfachhydrozyklon oder Mehrfachwirbelkammer und Verfahren zu ihrem Betrieb

Info

Publication number: DE891381C
Application number: DEM12591A
Authority: DE
Inventors: Herman Johan Vegter
Original assignee: Stamicarbon BV
Current assignee: Stamicarbon BV
Priority date: 1951-01-19
Filing date: 1952-01-17
Publication date: 1953-09-28
Also published as: FR1056207A; NL71818C; GB708673A; CH304707A; BE508486A

Description

Es ist bekannt, festsitofrbeladene Flüssigkeiten in sogenannten Hydrozyklonen oder Hydrowirbelkammern der Einwirkung von Zentrifugalkräften und Schubspannungen auszusetzen.
Unter der Bezeichnung Hydrozyklon soll hier ein innen glattes Gefäß verstanden werden, das einer in sich geschlossenen Umdrehungsfläche entspricht, an einem -seiner äußeren Enden einen Tangentialzuleiter aufweist und dort weiterhin eine Abfuhröffnung hat, die auch als Überlauföffnung bezeichnet wird, während in dem anderen äußeren Ende eine zweite Abfuhröffnung vorhanden ist, die auch Ablaßöffnung genannt wird und welche bei einem in der Hauptsache konisch geformten Hydrozyklon in dessen ,Spitze oder die sich bei einem in der Hauptsache zylindrisch ausgebildeten Hydrozyklon entweder in der Endwandung des erwähnten äußeren Endes in der Nähe seines Randes oder in der zylindrisch ausgebildeten Wand in der Nähe der betreffenden Endwandung befindet. Der Zuleiter mündet in den vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten geräumigsten Teil des Hydrozyklons; die Überlauföffnung ist vorzugsweise mit einem axial in den Hydrozyklon hineinragenden Rohr ausgestattet.

Unter der Bezeichnung Hydrowirbelkammer soll hier ein innen glattes· Gefäß verstanden werden, das einer in sich geschlossenen Umdrehungsfläche

entspricht und an einem -seiner äußeren Enden mit einem Tatigentialzuleiter "ausgestattet ist, während sich in dem anderen äußeren Ende, und zwar in der Endwandung eine zentrale Abfuhröffnung (Überlauföffnung) befindet, und wobei weiter in jener - Endwandung unweit ihres Randes oder aber in der zylindrisch ausgebildeten Wandung in der Nähe der betreffenden Endwandung eine zweite Abfuhröffnung (Ablaßöffnung) vorhanden ist. Es sind vielerlei Anwendungen von Hydrozyklonen und Hydrowirbelkammern bekannt.

Leitet man eine im weiteren Teil dieser Erfindung als Suspension bezeichnete, feststoffbeladene Flüssigkeit kontinuierlich und unter hinreichendem '5 Druck in einen Hydrozyklon oder in eine Hydrowirbelkammer ein, so wird die Suspension'in eine derart schnelle Rotation versetz-t, daß die dadurch erzeugten Zentrifugalkräfte die Schwerkraft bei weitem überwiegen. Die Rotationsgesdhwindigkeit wächst vom" Rand bis> in die Nähe der Rotationsachse an, was zur Folge hat, daß in der Flüssigkeit Schubspannungen auftreten.

Form und Abmessungen eines Hydrozyklon

wählt man je nach der Beschaffenheit der Suspension

und nach der Behandlung, die sie - erfahren soll.

Bekanntlich sind zum Behandeln von Suspensionen feiner Partikeln kleinere Hydrozyklone zu ver- - wenden als zum Behandeln von Suspensionen gröberer Partikeln.

Aus der Tatsache, daß die Kapazität eines kleinen Hydrozyklons nur gering ist, ergibt sich zwangsläufig, . daß man zum Behandeln von Suspensionen feiner Partikeln oft eine recht große Zahl Hydrozyklone oder Wirbelkammern verwenden muß. Man braucht in einer Kartoffelstärkefabrik zum Einn dickenvon_lStärkesUispensionen beispielsweise einige Tausende von kleinen Hydrozyklonen. In solchen Fällen ist es üblich, mehrere Hydrozyklone konstruktiv zu einer Einheit zu vereinen. Einheiten dieser Art, die oft eine große Anzahl Hydrozyklone oder Hydrowirbelkammern enthalten, sollen im weiteren Teil dieser Erfindung -als Mehrfachhydrozyklone oder 'MehrfachhydrQwitbelfcammern bezeichnet werden.

Mehrfachhydrozyklone - und .Mehrfachwirbelkammern verfügen meistens über einen einzigen Zufuhrraum, aus dem die einzelnen Hydrozyklone oder Hydrowirbelkammern gespeist werden. Die aus den Hydrozyklonen oder Wirbelkammern aus-5<i tretenden getrennten Fraktionen sammeln sich in. der Regel· in einem oder mehreren Abfuhrräumen, aus denen sie über ein. Abfuhrrohr kontinuierlich entfernt werden. DurchlAnwendenvori Gegendrücken in den Abfuhrräumen läßt sich dann die Wirkung der Hydrozyklone oder Wirbelkammern regeln.

Es hat sich nun "aber gezeigt, daß, wenn die Wirkung eines Mehrfachhydrozyklons durch Anwendung von Gegendruck in einem gemeinsamen Abfulirraum geregelt wird, die Ergebnisse manchmal bedeutend schlechter ausfallen als diejenigen, die man bei Verwendung von. einzelnen Hydrozyklonen unter im übrigen gleichen Verhältnissen erzielen kann. Wenn z.B. bei Serienschaltung - zweier Hydrozyklone der Druck, der in einem der Abführräume herrscht, hoch ist, macht sich dieser Übelstand stark fühlbar. Diese schlechteren Ergeb-, nisse sind dem Umstand zuzuschreiben, daß sich ' der Zuleiter bzw. die Zuleiter zu einem Hydrozyklon bzw. zu mehreren einzelnen Hydrozyklonen verstopfen. Herrschen dann in den beiden Abfuhrräumen unterschiedliche Drücke, so entsteht eine Strömung, die aus dem Abfuhrraum, in dem der höhere Druck herrscht, austritt und sich dann durch den mit dem verstopf ten Zuleiter behafteten Hydro¹-zyklon hindurch zum Abfuhrraum, in dem der niedrigere Druck herrscht, fortbewegt. Dort findet aufs neue eine Mischung der bereits getrennten Fraktionen miteinander statt, durch die. die Trennung teilweise rückgängig gemacht wird. Da sich die Wirkung der einzelnen Hydrozyklone eines 80 , Mehrfachhydrozyklons der Beobachtung entzieht, läßt sich das nicht einwandfreie Arbeiten des öVfehrfachhydrozyklon's nur durch Überprüfung der abgelassenen Fraktionen feststellen.

Die Erfindung betrifft nunmehr ein Verfahren zum Betreiben eines Mehrfachhydrozyklons oder einer Mehrfachhydrowirbelkammer, bei dem kontinuierlich und unter Druck eine fesitstoffbeladene Flüssigkeit (Suspension) in einzelne Hydrozyklone oder Hydrowi-rbelkammern eingeleitet wird, in denen sie in Fraktionen aufgeteilt wird, die sich kontinuierlich in gemeinsamen Abfuhrräumen sammeln,. aus denen sie, während wenigstens in einem der Abfuhrräume ein Überdruck, aufrechterhalten wird, durch Abfuhrrohre kontinuierlich abgeführt werden und wobei der vorerwähnte Übelstand nicht auftreten kann bzw. weniger Auswirkung zeigt. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Abflußrohre zur Abführung gelangenden Fraktionen der Menge nach derart geregelt werden, daß der Unterschied zwischen den Drücken in den Abfuhrräumen geringstmöglith wird und sich auf höchstens ·ΐιο°/ο des Durchschnitts der Überdrücke in jenen Räumen beläuft. -

Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Mehrfachhydtozyklon bzw. eine Mehrfacbjhydrowirbelkammer, die eine Anzahl parallel geschalteter, identischer Hydrozyklone oder Hydrowirbelkammern enthalten, welche derart konstruiert sind, daß ihre Zuleiter mit einem einzigen gemeinsamen Zufuhrrohr in Verbindung stehen und ihre Abfuhrleitungen in für die Aufteilungsprodukte vorgesehene, gemeinsame Abfuhrräume münden, welche mit Abfuhrröhren versehen sind, und der (die) weiterhin durch einen Meß- und Regelmechanismus gekennzeichnet ist, der die Kapazitäten der verschiedenen Abfuhrrohre . derart regelt, daß es möglich ist, in den Abfuhrräumen Drücke aufrechtzuerhalten, die einander etwa gleich sind. "

Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann, infolge einer etwaigen Verstopfung des Zuleiters eines Hydrozyklons bzw. einer Hydrowirbelkammer, kein den von der Verstopfung betroffenen Hydrozyklon bzw. Hydrowirbelkammer durchlaufender KurzschLußstrom auftreten, weil die in

den verschiedenen Abführleitungen des Hydrozyklons oder der Hydrowirbel'kammer herrscheniden Drücke einander gleich sind oder nur geringe Unterschiede aufweisen.

Vor allem hat die Erfindung große Bedeutung, wenn man den Druck in einem der Abfuhrräume zu der Behandlung der Suspension in einem nächstfolgenden Hydrozyklon oder in einer nächstfolgenden Hydrowirbelkammer verwendet. Der Druck

ίο kann in jedem Abfuhrraum einen sehr starken Anstieg erfahren, und es empfiehlt sich deswegen, dafür zu sorgen, daß in dem anderen Abfuhrraum ein gleich starker Druck herrscht.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. ι stellt einen schematischen Querschnitt eines Mehrfachhydrozyklons dar;

Fig. 2 zeigt ein Schema einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt einer zum Messen des Druckes in einem Abfuhrraum vorgesehenen Vorrichtung.

ι bezeichnet ein gemeinsames Zufuhrrohr, aus dem die Hydrozyklone durch die Tangentialztir leiter 2 und 2' gespeist werden. Die Hydrozyklone setzen sich zusammen aus einem zylindrischen Teil 3, 3', einem konischen Teil 4, 4', einer Öffnung s, 5' in der Spitze des konischen Teils 4,4' und einem an jenen Teil anschließenden Diffusor 6, 6', der in den gemeinsamen Abfuhrraum 7 mündet, einem in dem geräumigen äußeren Ende des Hydrozyklons befestigten Diffusor 8, 8', dessen kleinere Öffnung 9, 9' sich zentral und axial in dem zylindrischen Teil 3, -3' befindet. Der Diffusor 8, 8' mündet in den gemeinsamen Abfuhrraum 10. Der Abfuhrraum 7 ist mit einem Abfuhrrohr 11 und der Abfuhrraum 10 mit einem Abfuhrrohr 12 ausgestattet.

Bei normalem Betrieb der Vorrichtung wird eine Suspension kontinuierlich und unter Druck durch das Zuleitungsrohr 1 und die Zuleiter 2, 2' in die Hydrozyklone eingeleitet. Sie wird in diesen in schnelle Rotation versetzt, so daß eine Trennung erfolgt. Die getrennten Fraktionen sammeln sich in den Abfuhrräumen 7 und io, aus denen sie über die Abfuhrrohre xi und iz kontinuierlich abgeführt werden.

Herrscht im Raum 10 ein Druck, der höher als der im Raum 7 herrschende Druck ist, und hat sich der Zuleiter 2' verstopft, so wird ein Teil der Fraktion, die durch die Öffnung 9 und den Diffusor 8 in den Raum 10 eingetreten ist, durch den Diffusor 8', die Öffnung 9', den konischen Teil 4', die Öffnung 5 und den Diffusor 6' dem Raum 7 zuströmen und sich dort mit der Fraktion, die durch die Öffnung 5 und den Diffusor 6 in den Raum 7 eingetreten ist, mischen.

Ein solcher Vorgang hätte zur Folge, daß die Trennung, wenn nicht ganz, so doch zum Teil verlorenginge. Ist aber der Druck, der in dem Abfuhrraum 7 herrscht, dem Druck im Räume 10 annähernd gleich, so bleibt ein Verstopfen des Zuleiters 2' ohne schädliche Folgen.

Die Fig. 2 zeigt schematisch, in welcher Weise der Druck im Abfuhrraum 7 und der Druck im Abfuhr raum 10 gleich groß gehalten werden können.

Auf dem Abfuhrrohr. 11 ist eine Vorrichtung 13 montiert, die an einer unweit des Abfuhrraums'7 befindlichen ,Stelle in dem Abfuhrrohr 11 den dort herrschenden Druck mißt, der dem Druck, der in dem Abfuhrraum 7 herrscht, im wesentlichen gleich ist. Dieser Meßmechanismus 13 soll an Hand der Fig. 4 noch eingehender beschrieben werden. Eine gleiche Vorrichtung 14 ist auf dem Abfuhrrohr 12 angebracht. Durch die Leitung ,15 wird den Leitungen 16, 17 und σ 8, die mit den Regel ventilen 19, 20 bzw. 2,1 ausgestattet sind, Preßluft zugeleitet. Die Leitung 16 mündet in die Leitung 22 und die Leitung 18 in die Leitung 23. Die Leitungen 17, 122 und 23 führen zum Regelmechanismus 24, der über die Leitung 25 mit einer Irisblende 26 in Verbindung steht.

Die Vorrichtungen 13 und 14 wirken derart, daß der Druck in der Leitung 23 bzw. in der Leitung

22 vom Druck im Abfuhrraum 7 bzw. im Abfuhrraum 10 abhängig ist. Steigt imAbfuhrraum 7 bzw. im Abfuhrraum 10 der Drude an, so bewirkt dies ebenfalls einen Anstieg des Druckes in der Leitung

23 bzw. in der Leitung 22. Der Regelmechanismus

24 regelt den Druck in der Leitung 1215 in der Weise·, daß, wenn der Druck in der Leitung 22 gegenüber dem Druck in der Leitung 23 höher wird, ein entsprechender Anstieg des Druckes in der Leitung 25 erfolgt. Instrumente dieser Art sind im Handel zu haben. Der Druckanstieg in der Leitung 25 bewirkt eine Verringerung der Durchlaßöffnung der Irisblende und damit eine Steigerung des Druckes im Abfuhrraum 7. Die Vorrichtungen 13 und 14 und der Regelmechanismus 24 lassen sich derart einstellen, daß der Druck im Abfuhrraum 7 stets dem Druck, der im Abfuhrraum 10 herrscht, annähernd gleich ist. Es braucht durch die Regelventile 19 und 21 nur eine sehr geringe Menge Preßluft zuzuströmen.

Die Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung-13. Eine Gummimembran 27 ist mit Hilfe von Bolzen 311 und Muttern 32 zwischen ein Gehäuse 28 und eine mit einem Flansch 30 ausgestattete, dreiarmige Fassung 29 eingeklemmt. Die Gummimembran 27 weist eine zentrale Bohrung auf, in der ein Flachkopfbolzen 33 angebracht ist, der in einer mit einem 'Gummikissen 35 ausgestatteten Gabel 34 steckt. Zwischen der Gabel 34 und der Membran ist eine Beilagscheibe 36 und zwischen der zum Bolzen 33 gehörigen Mutter 37 und der Membran eine Beilagscheibe 38 angebracht.

Die dreiarmige Fassung 29 ist ganz oben an einem mit Innengewinde versehenen Ring 39 befestigt, in dem der Nippel 40 durch Einschrauben befestigt ist.

Der obere Teil des Nippels 40 trägt ein Gewinde, das zum Anschließen derPreßluftleitung 23 (Fig. 2) vorgesehen ist. Unter dem Ring 39 hat der Nippel 40 einen geringeren Außendurchmesser. Dieser untere Teil des Nippels ist mit einem Außengewinde versehen. Darauf ist die Mutter 41 fest-

geschraubt. Eine Druckfeder 42 ist zwischen die Mutter 41 und die Beilagscheibe 36 eingespannt. Die Spannung dieser Feder läßt sich mittels der Mutter 41 regulieren. Die Vorrichtung 13 ist mit Hilfe von Bolzen 43 und Muttern 44 auf einem T-Rohr, das in der Leitung 11 sitzt, montiert.

Die Mutter 41 wird derart eingestellt, daß bei gewünschtem Druck im Abfuhrraum 7 der Federdruck geringer als der Flüssigkeitsdruck ist. Der Preßluftdruok hält dann die Gummimembran im Gleichgewicht und stellt somit elin Maß für den Flüssigkeitsdruck dar.

Durch die Öffnung im Nippel 40 bei dem Gummikissen 35 entweicht fortwährend eine geringe Menge Preßluft.

Eine geringe Änderung des Fluss igkeits drucks ruft eine große Änderung des Preßluftdrucks· hervor, so daß der Regelmechanismus 24 sofort anspricht.

Stellt man die Vorrichtungen 1.3 und 114 in gleichem Maße ein, so sind die Drücke in den Leitungen 22 und 23 gleich groß, wenn die Drücke in den Abfuhrräumen 7 und 10 gleich groß sind. Sobald der Druck im Abfuhrrauni 10 niedriger wird als der Druck im Raum 7, wird auch der Druck in der Leitung 22 niedriger als der Druck in der Leitung 23. Der Regelmechanismus 24 bewirkt dann eine Herabsetzung des Druckes in der Leitung 25; infolgedessen wird der Druck, der an der Irisblende 26 wirkt, niedriger, und es erweitert sich die Durchlaßöffnung dieser Blende. Infolgedessen wächst die Menge der aus. dem Abfuhrraum 7 abströmenden Flüssigkeit, so daß der Druck im Abfuhrraum 7 sinkt, bis sein Wert den Wert des Druckes im Abfuhrraum ro erreicht hat. Es ist selbstverständlich auch möglich, durch den Regelmedhanismus 24 ein Signal zu betätigen und das Regulieren der Drücke in den Abfuhrräumen von Hand vorzunehmen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zum Betreiben eines Meforfachhydrozyklonis oder einer Mehrfachhydrowirbelkammer, bei dem kontinuierlich und unter D ruck eine feststoffbeladene Flüssigkeit in einzelne Hydrozyklone oder Hydrowirbelkammern eingeleitet wird, in denen sie in Fraktionen aufgeteilt wird,, die sich kontinuierlich in gemeinsamen Abfuhrräumen sammeln, von wo sie, während wenigstens in einem der Abfutirräunie ein Überdruck .aufrechterhalten wird, durch Abfuhrrohre kontinuierlich abgeführt wenden, dadurch gekennzeichnet, daß dieMengen der durch die Abfuhrrohre zur Abführung gelangenden Fraktionen derart geregelt werden, daß der Unterschied zwischen den Drücken in den Abfuhrräumen möglichst niedrig gehalten wird und sich auf höchstens 10% des> Durchschnitts der dort herrschenden Überdrücke beläuft.
2. iMehrfachhydrozyklon oderMehrfachhydrowirbelkammer zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit. einer Anzahl parallel geschalteter, identischer Hydrozyklone oder Hydrowirbelfcammern, welche derart konstruiert sind, daß ihre Zuleiter mit einem einzigen gemeinsamen Zufuhrrohr in Verbindung stehen und daß ihre Abfuhrleitungen in für die Aufteilungsprodiukte vorgesehene, gemeinsame Abfuhrräume münden, die mit Abfuhrrohren versehen sind, gekennzeichnet durch einen Meß- und Regelmechanismus, der die Kapazitäten der verschiedenen Abfuhrrohre derart regelt, daß es möglich ist, in den Abfuhrräumen Drücke gleicher Größe aufrechtzuerhalten.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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