EP0408862A2 - Hydrozyklon - Google Patents

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EP0408862A2
EP0408862A2 EP90109713A EP90109713A EP0408862A2 EP 0408862 A2 EP0408862 A2 EP 0408862A2 EP 90109713 A EP90109713 A EP 90109713A EP 90109713 A EP90109713 A EP 90109713A EP 0408862 A2 EP0408862 A2 EP 0408862A2
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EP
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hydrocyclone
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hydrocyclone according
cyclone
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Peter Schweiss
Hans-Dieter Dörflinger
Edgar Dr. Muschelknautz
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JM Voith GmbH
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JM Voith GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/12—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
    • B04C5/13—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits formed as a vortex finder and extending into the vortex chamber; Discharge from vortex finder otherwise than at the top of the cyclone; Devices for controlling the overflow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/08—Vortex chamber constructions
    • B04C5/081—Shapes or dimensions
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D5/00—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
    • D21D5/18—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor with the aid of centrifugal force
    • D21D5/24—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor with the aid of centrifugal force in cyclones

Definitions

  • the invention relates to a hydrocyclone according to the preamble of claim 1, as they are widely known in the prior art.
  • the object of the invention is to further improve the effect with regard to the separation effect of such a cyclone.
  • the inlet area B is provided with a tangential inlet 7 and a central exhaust pipe for light materials 5.
  • a cylindrical part C having the diameter R a.
  • Part A also begins with the same diameter with the gradually decreasing diameter, with the start of the x-axis which extends along the central longitudinal axis of the cyclone.
  • the formula R R a then applies to the diameter R of this section. ⁇ 1-x / l .
  • the separating part A ends in the nozzle body 4 by means of a nozzle 3, which serves as an outlet for a heavy fraction.
  • the nozzle 3 is created by cutting off the theoretical total length 1 of the cyclone to a length l k .
  • the required nozzle diameter is thus obtained through various nozzle pieces 4 that can be attached to the body of the hydrocyclone.
  • the nozzle piece 4 that is l ⁇ 0.95 xl k
  • an approximation of the contour of the cyclone to the specified formula by conical pieces K 1, K 2 is possible, with the deviation up and down the limit of 5 to 10% - the closer the nozzle 3, the smaller the permissible deviation - should not exceed.
  • the length l z of the cylindrical intermediate piece C should be at most 0.3 times the total length l k of the cyclone.
  • the cylindrical intermediate piece C could have a 10% larger (C ') or smaller (C ⁇ ) radius than the starting radius R a of the lower part A.
  • FIG. 3 it can be slightly conical with a cone angle, relative to one side, between 2 and 6 °.
  • the radius of the inlet part B 'of FIG. 3 is 20 to 30% larger than the initial radius R a of the lower part A.
  • the separator chamber 8 for the light materials has approximately the same diameter, which is provided with an upper baffle plate 9 which is arranged opposite the outlet opening of the conical separator tube 5 'for the light materials.
  • Fig. 2 it is also shown that you get by "cutting" the total length of the cyclone on the nozzle body 4, the outlet diameter of the nozzle body D1, D2, D3 with a gradually decreasing value for the total lengths of the cyclone part l k1 , l k2 and l k3 .
  • outlet end of the hydrocyclone for the heavy fraction opens into a space which is closed off from air.
  • a collecting container can be provided for this purpose and the nozzle diameter can be adapted to the required withdrawal quantity by the "cutting off" of the total length of the cyclone.
  • the discharge end for the heavy fraction can open into a chamber in which a discharge line is connected.
  • a throttle valve can be provided in this discharge line in order to control the discharge quantity by changing the pressure.

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Abstract

Der Hydrozyklon hat ein Abscheideteil A mit zu seinem Austrittsende für die schwerere Fraktion von einem Durchmesser 2Ra allmählich abnehmendem Durchmesser, wobei für den Radius die Formel gilt: R = Ra · √1 - x/l. Dies beschreibt im wesentlichen den Verlauf einer Parabel, so daß der Abscheideteil praktisch als ein Paraboloid anzusehen ist. Dadurch wird ein optimales Trennverhalten eines Hydrozyklons erreicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hydrozyklon entsprechend dem Ober­begriff des Patentanspruchs 1, so wie sie vielfach im Stand der Technik bekannt sind.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist, die Wirkung hinsichtlich Ab­scheideeffekt eines solchen Zyklons weiter zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kenn­zeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. Es wurde her­ausgefunden, daß bei einer Ausbildung des Zyklonteils mit dem zum Austrittsende für die Schwerstoffe allmählich abnehmenden Durchmesser ein guter Abscheideeffekt erreicht wird, wenn man die Außenwand dieses Teils nach der genannten Formel ausbildet.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei stellt
    • Fig. 1 prinzipmäßig einen Querschnitt durch den Zyklon,
    • Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des Austrittsendes und
    • Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Eintrittsbereichs des Zyklons dar.
  • Der Zyklon nach Fig. 1 hat die Teile A, B und C. Es ist der Eintrittsbereich B mit einem tangentialen Zulauf 7 und einem zentralen Abzugsrohr für Leichtstoffe 5 versehen. Dazwischen befindet sich ein zylindrischer Teil C mit dem Durchmesser Ra. Mit dem gleichen Durchmesser beginnt auch der Teil A mit dem allmählich abnehmenden Durchmesser, wobei hier der Beginn der x-Achse gelegt ist, die sich entlang der zentralen Längsachse des Zyklons erstreckt. Für den Durchmesser R dieses Teilstücks gilt dann die Formel R=Ra . √1-x/l. Der Trennteil A endet im Düsenkörper 4 mittels Düse 3, die als Austritt für eine Schwer­fraktion dient. Die Düse 3 entsteht durch Abschneiden der theo­retischen Gesamtlänge 1 des Zyklons auf eine Länge lk. Den be­nötigten Düsendurchmesser erhält man also durch verschiedene, an den Körper des Hydrozyklons ansetzbare Düsenstücke 4.
  • Vorzugsweise oberhalb des Düsenstucks 4, also l < 0,95 x lk ist eine Annäherung der Kontur des Zyklons an die angegebene Formel durch konische Stücke K₁, K₂ möglich, wobei die Abweichung nach oben und unten den Grenzwert von 5 bis 10 % - je näher die Düse 3, desto geringer die zulässige Abweichung - nicht überschrei­ten sollte. Die Länge lz des zylindrischen Zwischenstücks C sollte höchstens das 0,3fache der Gesamtlänge lk des Zyklons betragen. Für den Innendurchmesser des Abzugsrohrs für Leicht­stoffe 5 sollte gelten Ri = (0,3 bis 0,4).Ra. Diese Bedingung gilt insbesondere für den Anfangsbereich oder das Eintrittsende des Abzugsrohrs 5. Das zylindrische Zwischenstück C könnte etwa einen 10 % größeren (C′) oder kleineren (C˝) Radius haben als der Anfangsradius Ra des unteren Teils A beträgt.
  • Es kann entsprechend Fig. 3 leicht konisch ausgebildet sein mit einem Konuswinkel, bezogen auf eine Seite, zwischen 2 und 6°. Der Radius des Einlaßteils B′ nach Fig. 3 ist um 20 bis 30 % größer als der Anfangsradius Ra des unteren Teils A beträgt.
  • Den etwa gleichen Durchmesser hat der Abscheideraum 8 für die Leichtstoffe, der mit einer oberen Prallplatte 9 versehen ist, die gegenüber der Austrittsöffnung des konischen Abscheiderohrs 5′ für die Leichtstoffe angeordnet ist.
  • In Fig. 2 ist noch dargestellt, daß man durch "Abschneiden" der Gesamtlänge des Zyklons am Düsenkörper 4 den Austrittsdurch­messer des Düsenkörpers D₁, D₂, D₃ mit allmählich abnehmendem Wert bei den Gesamtlängen des Zyklonteils lk1, lk2 und lk3 er­hält.
  • Es versteht sich natürlich, daß das Austrittsende des Hydro­zyklons für die Schwerfraktion in einen Raum mündet, der von Luft abgeschlossen ist. Man kann dazu einen Sammelbehälter vor­sehen und durch das erwähnte "Abschneiden" der Gesamtlänge des Zyklons den Düsendurchmesser an die verlangte Abzugsmenge an­passen.
  • Andererseits kann man das Abzugsende für die Schwerfraktion in eine Kammer münden lassen, in welcher eine Abzugsleitung ange­schlossen ist. In dieser Abzugsleitung kann man ein Drosselven­til vorsehen, um durch Veränderung des Drucks die Abzugsmenge zu steuern.

Claims (9)

1. Hydrozyklon mit umkehrender Strömung zur Abscheidung von Fremdpartikeln aus Suspensionen mit größerer spezifischer Masse als die der Flüssigkeit der Suspension, mit einem zy­lindrischen Eintrittsteil großen Durchmessers, in welchem Bereich sich zentral ein Auslaßrohr für die leichtere Frak­tion (Gutfraktion) befindet und mit einem Teil mit allmäh­lich abnehmendem Durchmesser, der an seinem engsten Quer­schnitt den Auslaß für eine schwerere Fraktion hat, dadurch gekennzeichnet, daß für den Innendurchmesser (R) des Teils (A) mit dem abnehmenden Durchmesser die folgende Formel gilt:
R=Ra · √1-x/l,
wobei Ra der Anfangsdurchmesser anschließend an den zy­lindrischen Teil und x die Koordinate beginnend von diesem Anfangsdurchmesser entlang der zentralen Längsachse des Hydrozyklons ist, wobei eine abschnittsweise in Richtung der x-Achse allmählich zu- oder abnehmende Abweichung von höchstens 10 % nach oben bzw. unten von diesem Radius mög­lich ist, z.B. durch eine abschnittsweise konische Ausbil­dung der Wandung, wobei l theoretische Gesamtlänge der sich aus der Formel ergebenden Parabel bis zum Schnittpunkt mit der x-Achse ist, ferner die Bedingung l = (10 bis 24)Ra gilt und der Zyklon an seinem Austrittsende für die schwe­rere Fraktion bei einer Länge lk mit einem Radius Rd zwecks Bildung einer Austrittsöffnung (3) abgeschnitten ist.
2. Hydrozyklon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zylindrischen Eintrittsbereich (B) und dem Be­reich mit sich allmählich verringerndem Durchmesser (A) ein weiterer zylindrischer Bereich (C, C′, C˝) angeordnet ist, dessen Radius höchstens 10 % größer oder kleiner als der Anfangsradius Ra des Teils (A) mit dem stark abnehmenden Durchmesser ist und für dessen Länge lz, lz=(0 bis 0,3) l bzw. lz = (0 bis 0,31) lk, gilt.
3. Hydrozyklon nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich x größer als 0,95 lk der Radius R nach der genannten Formel der Parabel höchstens mit einer Abweichung von 2 % nach oben und unten eingehalten ist.
4. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß das Austrittsrohr (5) für die Leichtstof­fe an seinem Eintrittsende einen Innenradius Ri hat, für den die Bedingung gilt Ri=(0,3 bis 0,4) Ra.
5. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Zyklon einen tangentialen Einlauf hat.
6. Hydrozyklon nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßrohr (5) für die Leichtstoffe zu seinem Aus­trittsende hin konisch mit einem Winkel von 0° bis 6°, be­zogen auf eine Seite, ausgebildet ist.
7. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­kennzeichnet, daß für die Länge des sich in seinem Durch­messer stetig verringernden Teils A gilt, lk=(10 bis 25) Ra.
8. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Druck am Austrittsende für die Schwer­fraktion durch ein Drosselventil in einer daran angeschlos­senen Abzugsleitung geregelt wird.
9. Hydrozyklon nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsende des Zyklons für die Schwerfraktion in eine Kammer mündet, an die die Abzugsleitung angeschlossen ist.
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