EP0616853B1 - Hydrozyklon - Google Patents

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EP0616853B1
EP0616853B1 EP94103498A EP94103498A EP0616853B1 EP 0616853 B1 EP0616853 B1 EP 0616853B1 EP 94103498 A EP94103498 A EP 94103498A EP 94103498 A EP94103498 A EP 94103498A EP 0616853 B1 EP0616853 B1 EP 0616853B1
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EP
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immersion tube
tube
hydrocyclone
distributor
blade
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EP94103498A
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Michael Jerabek
Wolfgang Ruf
Thomas Martin
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JM Voith GmbH
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JM Voith GmbH
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Publication date
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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
    • B04C5/08—Vortex chamber constructions
    • B04C5/081—Shapes or dimensions
    • 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
    • B04C5/103—Bodies or members, e.g. bulkheads, guides, in the vortex chamber
    • 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
    • B04C5/24—Multiple arrangement thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B04C2005/136—Baffles in the vortex finder

Definitions

  • the invention relates to a hydrocyclone according to the preamble of claim 1.
  • a hydrocyclone is known from US-A-3764006 and JP-A-52-149666.
  • the hydrocyclones known from US-A-3764006 and JP-A-52-149666 comprise a slim, conical main part of the cyclone body with the discharge end, a heavy fraction at the truncated cone tip and a preferably cylindrical dip tube at the other end of the cyclone for removal a light fraction.
  • the guide device for deflecting the flow within the dip tube is arranged at a minimum distance from the inlet end of the dip tube.
  • a similar device is known from AU-A-75100/74, but the guide apparatus is accommodated outside the dip tube.
  • a hydrocyclone is known from DE 1072024, in which the blades of the guide apparatus have an arcuate leading edge, the blades being simply curved plates.
  • FR-A-1483525 shows a gas exhaust pipe arranged in addition to and within the dip tube, but this arrangement does not have a guide device which is arranged at a distance from the inlet end of the dip tube.
  • the arcuate design of the leading edges of the blades should not be used.
  • other aspects have proven to be essential.
  • dip tube it is also not necessary for the dip tube to have any conical shape, but a straight dip tube is advantageous according to the invention, at least because it is easier to manufacture in terms of production technology.
  • FIG. 1 shows a first schematic sketch in axial section
  • FIG. 2 shows a similar sketch of another embodiment
  • FIG. 3 shows a detail of FIG. 1 in relation to the guide apparatus and the inlet area of the dip tube.
  • the hydrocyclone 1 is shown with a tangential inflow tube 2, the conical lower part 12, which is only indicated in broken lines here, and with a central immersion tube 3 projecting from above into the entry area of the cyclone the leading edge of the guide device 5 is arranged with the guide blades 7.
  • the distance of the guide apparatus - that is to say the leading edge of the blades 7 - from the leading edge of the dip tube 3 is at least equal to half the inner diameter of the dip tube. If, for example, the inner diameter of the immersion tube is 50 mm, the minimum distance should be set at around 25 mm. It has been found that this enables the guide apparatus to function properly because disruptive edge currents are avoided at the inlet area of the dip tube.
  • blades 7 sharpened in the entry region which blades may run with their radially inner edge, for example, following a parabolic curve - based on a branch thereof.
  • the curvature of the blades decreases from the inlet area to the outlet end of the guide apparatus, so that they finally run flat and straight, corresponding to a radial plane of the hydrocyclone drawn through them.
  • an additional gas discharge pipe 6 ' is provided centrally in and concentrically with the dip pipe 3, this time a somewhat larger distance of the guide apparatus from the inlet end of the gas pipe is chosen, which is approximately equal to the inside pipe diameter and preferably at least 170% of the inside pipe diameter is. This is approximately considered a minimum distance.
  • the leading edge of the dip tube 3 is rounded, approximately with a radius of curvature between 0.65 times and 0.9 times the wall thickness s of the dip tube 3.
  • this is also a thickening 10 , which is preferably located at least partially within the dip tube.
  • the measures described also result in the immersion tube not being too large in length because of the internals thereof, so that additional friction losses do not occur.
  • the minimum distances mentioned are indicated in the figures as I min .

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  • Cyclones (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hydrozyklon entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Hydrozyklon ist bekannt aus US-A-3764006 und JP-A-52-149666. Die aus der US-A-3764006 und der JP-A-52-149666 bekannten Hydrozyklone umfassen einen schlanken, kegelförmigen Hauptteil des Zyklonkörpers mit dem Ausstoßende fuhr eine Schwerfraktion an der Kegelstumpfspitze und mit einem vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten Tauchrohr am anderen Ende des Zyklons zur Abfuhr einer Leichtfraktion. Der Leitapparat zur Ablenkung der Strömung innerhalb des Tauchrohres ist in einem Mindestabstand vom Eintrittsende des Tauchrohres angeordnet. Aus der AU-A-75100/74 ist eine ähnliche Vorrichtung bekannt, wobei jedoch der Leitapparat außerhalb des Tauchrohres untergebracht ist. Aus der DE 1072024 ist ein Hydrozyklon bekannt, bei dem die Schaufeln des Leitapparates eine bogenförmige Eintrittskante aufweisen, wobei die Schaufeln einfach gekrümmte Platten sind.
  • Die FR-A-1483525 zeigt ein zusätzlich zum Tauchrohr und innerhalb derselben angeordnetes Gasabzugsrohr, wobei jedoch diese Anordnung keinen Leitapparat der mit Abstand vom Eintrittsende des Tauchrohres angeordnet ist, aufweist. Erfindungsgemäß soll die bogenförmige Ausbildung der Eintrittskanten der Schaufeln wie in der DE-AS 1072024 gerade nicht verwendet werden. Für den hauptsächlich vorgesehenen Anwendungszweck bei Fasersuspensionen haben sich andere Gesichtspunkte als wesentlich herausgestellt.
  • Ferner ist es auch nicht nötig, daß das Tauchrohr eine irgendwie geartete konische Form hat, sondern ein gerades Tauchrohr ist erfindungsgemäß von Vorteil, zumindest weil es fertigungstechnisch einfacher herzustellen ist.
  • Nachfolgend wird die Erfindung der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei stellt Figur 1 eine erste schematische Skizze im Axialschnitt, Figur 2 eine ähnliche Skizze einer anderen Ausführungsform und Figur 3 eine Einzelheit von Figur 1 in Bezug auf den Leitapparat und den Eintrittsbereich des Tauchrohres dar.
  • In Figur 1 ist der Hydrozyklon 1 dargestellt mit tangentialem Einströmrohr 2, dem konischen Unterteil 12, das hier nur gebrochen angedeutet ist, sowie mit einem zentralen, von oben in den Eintrittsbereich des Zyklons hineinragenden Tauchrohr 3. Innerhalb des Tauchrohrs ist in einem bestimmten Abstand von dessen Eintrittskante der Leitapparat 5 mit den Leitschaufeln 7 angeordnet. Der Abstand des Leitapparats - also der Eintrittskante der Schaufeln 7 - von der Eintrittskante des Tauchrohrs 3 ist mindestens gleich dem halben Tauchrohrinnendurchmesser. Beträgt z.B. der Innendurchmesser des Tauchrohrs 50 mm, so ist der Mindestabstand mit 25 mm etwa anzusetzen. Es hat sich herausgestellt, daß auf diese Weise eine einwandfreie Wirkungsweise des Leitapparats ermöglicht wird, weil störenden Randströmungen am Eintrittsbereich des Tauchrohres ausgewichen wird. Für den vorgesehenen Zweck sollte vorzugsweise der Leitapparat entsprechend Figur 2 im Eintrittsbereich angespitzte Schaufeln 7 aufweisen, die etwa nach einer parabelförmigen Kurve - bezogen auf einen Ast derselben - mit ihrer radial inneren Kante verlaufen können. Die Krümmung der Schaufeln nimmt vom Eintrittsbereich zum Austrittsende des Leitapparats ab, so daß sie schließlich eben und gerade verlaufen, entsprechend einer durch sie gezogenen Radialebene des Hydrozyklons. Man braucht nicht sehr viele Schaufeln anzuwenden - wie es auch aus der eingangs erwähnten Schrift nach dem Stand der Technik bekannt ist - so daß etwa ein Abstand von einem Viertel des Innenumfangs des Tauchrohrs genügt. Das bedeutet natürlich, daß der Leitapparat 5 etwa vier Schaufeln 7 aufweist.
  • Im Fall von Figur 2 ist ein zusätzliches Gasabfuhrrohr 6' zentral im und konzentrisch zum Tauchrohr 3 vorgesehen, wobei diesmal ein etwas größerer Abstand des Leitapparats vom Eintrittsende des Gasrohres gewählt ist, der etwa gleich dem Tauchrohr-Innendurchmesser ist und vorzugsweise mindestens 170 % des Tauchrohrinnendurchmessers beträgt. Dies wird ungefähr als ein Mindestabstand angesehen.
  • In Figur 3 ist erkennbar, daß die Eintrittskante des Tauchrohrs 3 abgerundet ausgeführt ist, und zwar etwa mit einem Abrundungsradius zwischen dem 0,65-fachen und dem 0,9-fachen der Wandstärke s des Tauchrohrs 3. Vorzugsweise ist dies auch eine Verdickung 10, die sich vorzugsweise mindestens zum Teil innerhalb des Tauchrohrs befindet. Hierdurch kann den Sekundärströmungen im Eintrittsbereich des Tauchrohrs in erheblichem Maße begegnet werden. Insgesamt ergibt sich mit den geschilderten Maßnahmen auch eine nicht zu große Länge des Tauchrohrs wegen der Einbauten desselben, so daß zusätzliche Reibungsverluste nicht auftreten. Die genannten Mindestabstände sind in den Figuren mit Imin angegeben.

Claims (8)

  1. Hydrozyklon, vorzugsweise mit einem schlanken, kegelförmigen Hauptteil des Zyklonkörpers mit dem Auslaßende einer Schwerfraktion an der Kegelstumpfspitze und mit einem Tauchrohr am anderen Ende des Zyklons, das vorzugsweise zylindrisch ausgebildet ist, zur Abfuhr von einer Leichtfraktion, die im wesentlichen nicht Gas ist, sowie mit einem Leitapparat innerhalb des Tauchrohres zur Ablenkung der Strömung innerhalb desselben zwecks Rückgewinnung von Druckhöhe, wobei der Leitapparat (5) in einem Mindestabstand vom Eintrittsende des Tauchrohrs (3) von dem halben Innendurchmesser des Tauchrohrs (3) angeordnet ist;
    dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrozyklon ein zusätzliches, konzentrisch zum Tauchrohr und innerhalb desselben angeordnetes Gasabzugsrohr (6) aufweist und der Abstand des Leitapparats (5) von der Eintrittsöffnung des Gasrohres (6) mindestens einen, vorzugsweise mindestens das 1,7-fache des Tauchrohrinnendurchmessers beträgt.
  2. Hydrozyklon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung (Schaufelbreite) der Schaufeln (7) des Leitapparats (5) 15-30 % und im Fall des zusätzlichen zentralen Gasrohrs (6) zwischen 15 und 20 % des Tauchrohrinnendurchmessers beträgt.
  3. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 - 2, gekennzeichnet durch eine Abrundung der Eintrittskante des Tauchrohrs (6) mit einem Radius zwischen dem 0,65-fachen und 0,9-fachen der Wandstärke des Tauchrohrs (6).
  4. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 - 3, gekennzeichnet durch eine umlaufende, abgerundete Verdickung (10) an der Eintrittskante des Tauchrohrs (6).
  5. Hydrozyklon nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verdickung (10) zumindest teilweise im Inneren des Tauchrohrs (6) befindet.
  6. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 - 5, gekennzeichnet durch eine die Schaufelbreite am Anfang (Einströmende) der Schaufel (7) auf eine Breite von 0 herabsetzende Verschmälerung der Schaufel (7) über eine Länge derselben bis zu 20 % des Tauchrohrinnendurchmessers.
  7. Hydrozyklon nach Anspruch 6, derart gekennzeichnet, daß die Verschmälerung in Form eines Astes oder eines Ausschnittes des Astes einer Parabel oder Hyperbel erfolgt.
  8. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitapparat einfach gekrümmte Schaufeln (7) zum stoßfreien Auftreffen der Strömung am Anfang (Eintrittsbereich des Leitapparats 5) mit in Richtung stromabwärts abnehmender Krümmung bzw. Neigung gegen die durch die Schaufeln gehenden Radialebenen des Zyklons vorgesehen sind, wobei die Krümmung sich verringert bis hin zu einem geraden Verlauf der Schaufel (7) an ihrem Austrittsende und sie mit diesem Austrittsende in einer entsprechenden Radialebene des Hydrozyklons liegen.
EP94103498A 1993-03-26 1994-03-08 Hydrozyklon Expired - Lifetime EP0616853B1 (de)

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KR (1) KR940021128A (de)
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