EP1166882A2

EP1166882A2 - Hydrocyclone

Info

Publication number: EP1166882A2
Application number: EP01107361A
Authority: EP
Inventors: Rolf Hartmann; Martin Nuber
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2000-06-20
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2002-01-02
Also published as: DE20010899U1; EP1166882A3

Abstract

The hydrocyclone, to separate a liquid (F) into fractions, has at least one inlet opening (2) for the liquid (F), at least one outlet (3) for lightweight matter and at least one outlet (4) for heavy matter. At least two openings are at rigid mountings fitted to the hydrocyclone (1), where at least two of the three openings can be positioned in relation to each other with adjusted settings. The gap (b) can be adjusted between the inlet opening (2) and the outlet (3) for lightweight matter, and the gap (d) can be adjusted between the inlet opening (2) and the outlet (4) for heavy matter. The gap can also be adjusted between the inlet opening (2) and the outlet for the removal of light dirt or air. The position of at least one center line through the openings can be adjusted axially at the hydrocyclone, to vary the dimensions of the structured gaps between the openings. In operation, the heavy matter drops to the bottom outlet opening (4) of the hydrocyclone. The gap adjustment is made through at least one threaded screw section (8), where the connection is fitted at the hydrocyclone (1). The threaded screw section (8) has a rotating threaded sleeve with an upper inner threading, and an axially offset lower inner threading, where one is a right thread and the other a left thread. The lower threading is screwed on to an outer threading at the hydrocyclone, and the upper threading is screwed to the outer threading of the pipe (7) which carries the lightweight matter to the outlet opening (3). Where there is an immersion pipe with the pipe for the outflow of lightweight matter, the outflow pipe slides in relation to the immersion pipe.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydrozyklon gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a hydrocyclone according to the preamble of claim 1.

Bekanntlich werden Hydrozyklone verwendet, um Flüssigkeiten, in denen sich Stoffe von unterschiedlichem Sinkverhalten befinden, durch starke Zentrifugalkräfte zu fraktionieren. So ist es z.B. möglich, die in einer Faserstoffsuspension, wie sie zur Erzeugung von Papier verwendet wird, enthaltenen Störstoffe aufzukonzentrieren und durch einen Rejektanschluss aus dem Hydrozyklon abzuleiten. Die von Störstoffen befreite Fraktion, nämlich der Gutstoff, wird durch den Gutstoffanschluss geführt und weiter verwendet. Diese Vorgänge sind an sich bekannt, ebenso die Tatsache, dass ein guter Effekt nur gewährleistet ist, wenn die Hydrozyklone eine bestimmte Größe nicht überschreiten.As is known, hydrocyclones are used to move liquids containing substances from different sinking behavior due to strong centrifugal forces fractionate. So it is e.g. possible in a fiber suspension, such as for Production of paper is used to concentrate and contain contaminants derived from the hydrocyclone by a reject connection. That of contaminants The exempt fraction, namely the accept, is led through the accept connection and further used. These processes are known per se, as is the fact that a good effect is only guaranteed if the hydrocyclones are not of a certain size exceed.

Bei einer Hydrozyklonanlage, die für größere Durchsatzmengen ausgelegt ist, wird daher eine Mehrzahl - oft sogar eine Vielzahl - von Hydrozyklonen benötigt. Die zu einer Stufe gehörenden Hydrozyklone werden dann parallel von der zu reinigenden Flüssigkeit durchströmt, was bedeutet, dass der Flüssigkeitsstrom in eine Vielzahl von kleineren Teilströmen aufgeteilt wird. Die dazu verwendete Verteil- und Sammelvorrichtung weist oft mehrere große Rohre auf, an die die Hydrozyklone angeschlossen werden. Bekanntlich ist es aber nur mit einem unverhältnismäßig hohen Aufwand möglich, solche - starren - Rohrkonstruktionen so präzise zu erstellen, dass ihre Anschlussöffnungen für die Hydrozyklone ausreichend genau positioniert sind. Da Hydrozyklone mehrere Anschlüsse (drei oder mehr) aufweisen, kann es bei der Montage zu Schwierigkeiten kommen, wenn die Anschlüsse bezüglich ihrer Maße nicht mit den Öffnungen in der Verteil- und Sammelvorrichtung übereinstimmen. Die Montage dieser Hydrozyklone wird also erschwert, was aber nicht nur für die Erstmontage, sondern auch für das immer wieder erforderliche Austauschen von Hydrozyklonen nachteilig ist.In a hydrocyclone system that is designed for larger throughputs therefore a large number - often even a large number - of hydrocyclones are required. The too Hydrocyclones belonging to a stage are then parallel to those to be cleaned Liquid flows through, which means that the liquid flow into a variety of smaller sub-streams is divided. The distribution and The collecting device often has several large pipes to which the hydrocyclones are attached be connected. As is well known, it is only with a disproportionately high Effort possible to create such - rigid - pipe constructions so precisely that their connection openings for the hydrocyclones are positioned with sufficient accuracy. There Hydrocyclones have multiple connections (three or more), there may be assembly Difficulties arise if the connections do not match the dimensions with the The openings in the distribution and collection device match. The assembly of this Hydrocyclones are therefore made more difficult, but not only for the initial assembly, but also is also disadvantageous for the repeated replacement of hydrocyclones.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, Hydrozyklone so zu gestalten, dass diese leicht angebracht und wieder entfernt werden können, auch wenn die Verteil- und Sammelvorrichtung größere Maßtoleranzen an den Anschlüssen aufweist.The invention is therefore based on the object of designing hydrocyclones in such a way that these can be easily attached and removed, even if the distribution and Collection device has larger dimensional tolerances at the connections.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöst.This object is achieved by the measures mentioned in the characterizing part of claim 1 solved.

Die erfindungsgemäß gestalteten Hydrozyklone können sehr einfach auf Abweichungen der Anschlussmaße eingestellt werden.The hydrocyclones designed according to the invention can be very easily on deviations the connection dimensions can be set.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden beschrieben an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigt:

Fig. 1: einen erfindungsgemäßen Hydrozyklon in teilgeschnittener Seitenansicht;
Fig. 2: einen in einer Hydrozyklonanlage angeschlossenen erfindungsgemäßen Hydrozyklon;
Fig. 3: die Hydrozyklonanlage der Figur 1 in einer anderen Seitenansicht;
Fig. 4: Detail des Hydrozyklons;
Fig. 5: einen Hydrozyklon mit Anschluss für Leichtteile;
Fig. 6: eine Variante im Detail.

The invention and its advantages are described with reference to drawings. It shows:

Fig. 1: a hydrocyclone according to the invention in a partially sectioned side view;
Fig. 2: a hydrocyclone according to the invention connected in a hydrocyclone system;
Fig. 3: the hydrocyclone plant of Figure 1 in another side view;
Fig. 4: Detail of the hydrocyclone;
Fig. 5: a hydrocyclone with connection for light parts;
Fig. 6: a variant in detail.

Die Fig. 1 zeigt einen Hydrozyklon 1 in erfindungsgemäßer Ausführung. Er enthält ein Einlaufrohr 6 mit Einlassöffnung 2 für die Flüssigkeit F, eine darüber liegende Leichtstoffauslassöffnung 3, durch welche in an sich bekannter Weise die Leichtfraktion A aus dem Zentrum des Hydrozyklons abgeleitet wird, die hier den Gutstoff bildet. Die Schwerfraktion, hier mit den Schwerteilen ST, fließt durch die unten liegende Schwerstoffauslassöffnung 4 ab, die in axialer Richtung den Abstand d von der Einlassöffnung 2 hat. Die Mittellinie durch die Einlassöffnung 2 liegt parallel zu der der Leichtstoffauslassöffnung 3. Der senkrechte Abstand b zwischen den beiden genannten Mittellinien ist veränderbar. Hierzu ist das Leichtstoffrohr 7 über eine - nur angedeutete - Verschraubung 8 mit dem oberen Teil des Hydrozyklons 1 verbunden. Durch Betätigung dieser Verschraubung 8 lässt sich der Abstand b wunschgemäß variieren. Bei der hier gezeichneten Ausführungsform wird das Leichtstoffrohr 7 dabei mehr oder weniger tief in den Hydrozyklon 1 eingesteckt, wodurch sich auch der Abstand c zwischen der Mittellinie der Einlassöffnung 2 und dem unteren Ende des Leichtstoffrohres 7 ändert. In der Regel ist das ohne Nachteile für die Funktion des Hydrozyklons und gestattet eine besonders einfache Ausführung dieses Bereiches. In den Fällen, in denen der Abstand c unverändert bleiben soll, kann die Länge des Leichtstoffrohres 7 durch Kürzen angepasst werden. Oder die Verschraubung wird etwas anders ausgeführt, wofür in der Fig. 6 ein Beispiel gezeigt werden wird.1 shows a hydrocyclone 1 in the embodiment according to the invention. It contains a Inlet pipe 6 with inlet opening 2 for the liquid F, an overlying one Light material outlet opening 3, through which the light fraction in a manner known per se A is derived from the center of the hydrocyclone, which forms the accept here. The Heavy fraction, here with the heavy parts ST, flows through the one below Heavy material outlet opening 4, the distance d from the in the axial direction Has inlet opening 2. The center line through the inlet opening 2 is parallel to that of the Light material outlet opening 3. The vertical distance b between the two named Center lines can be changed. For this purpose, the light pipe 7 is - only indicated - screw 8 connected to the upper part of the hydrocyclone 1. By actuating this screw connection 8, the distance b can be set as desired vary. In the embodiment shown here, the lightweight tube 7 is used inserted more or less deep into the hydrocyclone 1, which also increases the distance c between the center line of the inlet opening 2 and the lower end of the Light tube 7 changes. As a rule, this has no disadvantages for the function of the Hydrocyclones and allows a particularly simple execution of this area. In the In cases where the distance c should remain unchanged, the length of the Light pipe 7 can be adjusted by shortening. Or the screw connection becomes something executed differently, for which an example will be shown in FIG. 6.

Fig. 2 zeigt exemplarisch einen Hydrozyklon 1, der an eine Verteil- und Sammelvorrichtung 5 angeschlossen ist. Bei Betrieb des Hydrozyklons gelangt die zu reinigende Flüssigkeit über ein Zulaufrohr 10, an das die Einlassöffnung des Einlaufrohres 6 angeschlossen ist, in den Hydrozyklon 1. Nach bestimmungsgemäßer Reinigung fließt die Flüssigkeit durch die Leichtstoffauslassöffnung des Leichtstoffrohres 7 in das Gutstoffrohr 11, welches sich oberhalb des Zulaufrohres 10 befindet. Einlaufrohr 6 und Leichtstoffrohr 7 sind hier jeweils mit einem Flansch versehen, der mit Hilfe von Schraubbolzen und Muttern an dem entsprechenden Rohr lösbar befestigt ist. Es sind auch andere Befestigungsmöglichkeiten denkbar. Das Schwerstoffrohr 9 befindet sich am unteren Ende des Hydrozyklons 1 und dient der Abführung der im Hydrozyklon gesammelten Schwerteile über die Schwerstoffauslassöffnung 4 in ein Rejektsammelrohr 12. Mit Vorteil ist der Anschluss an das Rejektsammelrohr 12 parallel zu den übrigen Anschlüssen angeordnet. Als Halterung für Hydrozyklone und entsprechende Teile der Verteil- und Sammelvorrichtung 5 dient ein nur angedeutetes Befestigungsgerüst 13.Fig. 2 shows an example of a hydrocyclone 1, which is connected to a distribution and Collection device 5 is connected. When the hydrocyclone is operating, the cleaning liquid via an inlet pipe 10 to which the inlet opening of the Inlet pipe 6 is connected to the hydrocyclone 1. According to the intended The liquid flows through the light substance outlet opening of the cleaning device Light-weight pipe 7 into the accept pipe 11, which is located above the feed pipe 10 located. Inlet pipe 6 and light pipe 7 are each with a flange provided with the help of bolts and nuts on the corresponding pipe is releasably attached. Other fastening options are also conceivable. The Heavy material pipe 9 is located at the lower end of the hydrocyclone 1 and serves the Removal of the heavy parts collected in the hydrocyclone via the Heavy material outlet opening 4 in a reject collecting tube 12. The is advantageous Connection to the reject manifold 12 arranged parallel to the other connections. As a holder for hydrocyclones and corresponding parts of the distribution and A mounting frame 13, which is only indicated, serves for collecting device 5.

Eine andere Seitenansicht des in Fig. 2 gezeigten Hydrozyklons zeigt die Fig. 3. Dabei sind das Zulaufrohr 10 und das Gutstoffrohr 11 in Seitenansicht erkennbar. Wegen des tangentialen Einlaufes ist die Einlassöffnung gegenüber der Leichtstoffauslassöffnung seitlich versetzt angeordnet. Another side view of the hydrocyclone shown in FIG. 2 is shown in FIG. 3 the inlet pipe 10 and the accept pipe 11 can be seen in a side view. Because of the Tangential inlet is the inlet opening opposite the light material outlet opening laterally offset.

Die Fig. 4 zeigt die Verschraubung 8 etwas detaillierter. Auch bei dieser Ausführungsform ragt das Leichtstoffrohr 7' in das Innere des Hydrozyklons 1 hinein. Es ist mit einem linksgängigen Außengewinde 14 versehen, welches mit dem Linksgewinde der Kontermutter 15 sowie dem oberen Teil der Gewindehülse 16, der ebenfalls ein Linksgewinde aufweist, im Eingriff ist. Der untere Teil der Gewindehülse 16 enthält ein Rechtsgewinde, das in einem am oberen Ende des Hydrozyklons 1 eingeschnittenen rechtsläufigen Außengewinde läuft. Mit Hilfe dieser Konstruktion kann durch Verdrehen der Gewindehülse 16 bei gelöster Kontermutter 15 ohne Verdrehen des Leichtstoffrohrs 7' dieses auf- und abbewegt werden, um z.B. den hier nicht dargestellten Anschluss des Leichtstoffrohres 7' an die Verteil- und Sammelvorrichtung 5 auf die richtige Höhe zu bringen.4 shows the screw connection 8 in somewhat more detail. This one too Embodiment, the light-weight tube 7 ′ projects into the interior of the hydrocyclone 1. It is provided with a left-handed external thread 14, which with the Left-hand thread of the lock nut 15 and the upper part of the threaded sleeve 16, the also has a left-hand thread, is engaged. The lower part of the threaded sleeve 16 contains a right-hand thread, which in a at the upper end of the hydrocyclone 1 incised right-handed external thread runs. With the help of this construction by turning the threaded sleeve 16 with the lock nut 15 loosened without turning the Light-weight pipe 7 'can be moved up and down to e.g. not this one Connection shown of the light pipe 7 'to the distribution and collection device 5 to bring it to the right height.

Bekanntlich gibt es Hydrozyklone, bei denen die Möglichkeit besteht, aus der Leichtfraktion zumindest einen Teil der unerwünschten Leichtteile LT zu entfernen. Diese fallen im Zentrum des Hydrozyklons an und werden, wie die Fig. 5 zeigt, durch ein Leichtschmutzrohr 18 abgeleitet. Auch für die Leichtstoffauslassöffnung 17 eines solchen Leichtschmutzrohres 18 kann die Einstellbarkeit des Abstandes e zur Mittellinie des Leichtstoffrohres 7 bzw. der Abstand b zur Mittellinie des Einlaufrohres 6 von Vorteil sein. Die Fig. 5 zeigt also eine Kombination, bei der sowohl das Leichtstoffrohr 7, als auch das Leichtschmutzrohr 18 gegeneinander und relativ zur Einlassöffnung 2 verstellbar sind.As is known, there are hydrocyclones where there is the option of Light fraction to remove at least part of the unwanted light parts LT. These occur in the center of the hydrocyclone and are, as shown in FIG. 5, by Light dirt pipe 18 derived. Also for the light material outlet opening 17 Such light dirt pipe 18 can adjust the distance e to Center line of the light pipe 7 or the distance b to the center line of the inlet pipe 6 would be an advantage. 5 thus shows a combination in which both Light pipe 7, as well as the light dirt pipe 18 against each other and relative to Inlet opening 2 are adjustable.

Die in Fig. 6 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der z.B. in der Fig. 4 gezeigten dadurch, dass sich bei einer Verstellung des Leichtstoffrohres 7" die Position des Tauchrohres 20 nicht verändert. Letzteres ist nämlich mit dem Oberteil des Hydrozyklons 1' fest verbunden, mit Vorteil zusammen mit diesem in einem Stück gefertigt. Dabei besteht zweckmäßigerweise das Gehäuse des Hydrozyklons aus mindestens zwei Bauteilen, d.h. dass das Oberteil entfernbar ist. Das Leichtstoffrohr 7" weist in seinem oberen Teil eine Linksverschraubung auf, die in den oberen Teil einer Gewindehülse 16 greift. Der untere Teil der Gewindehülse 16 ist wiederum mit dem Hydrozyklon 1' durch ein Rechtsgewinde verbunden. Anders als in dem in Fig. 4 gezeigten Fall endet das Leichtstoffrohr 7", abgedichtet durch eine Dichtung 21 in einem ringförmigen Zwischenraum, in dem es sich axial bewegen kann. Dieser vermehrte Aufwand ist dann sinnvoll, wenn gewährleistet sein soll, dass sich der Abstand c auch bei Verstellung des Leichtstoffrohres 7" nicht ändert.The embodiment shown in Fig. 6 differs from e.g. 4 shown in that when the light tube 7 "is adjusted, the position of the dip tube 20 is not changed. The latter is namely with the top of the Hydrocyclones 1 'firmly connected, advantageously together with this in one piece manufactured. The housing of the hydrocyclone expediently consists of at least two components, i.e. that the top is removable. The lightweight tube 7 " has a left-hand screw connection in its upper part, which in the upper part of a Threaded sleeve 16 engages. The lower part of the threaded sleeve 16 is in turn with the Hydrocyclone 1 'connected by a right-hand thread. Different from that in FIG. 4 shown case ends the light pipe 7 ", sealed by a seal 21 in one annular space in which it can move axially. This increased Effort makes sense if it is to be ensured that the distance c is also at Adjustment of the light tube 7 "does not change.

Bei diesem in Fig. 6 gezeigten Beispiel ist die Leichtstoffauslassöffnung 3 nach oben, also in axialer Richtung des Hydrozyklons 1', ausgerichtet. Sie könnte aber auch schräg zur Hydrozyklonachse sein. Auch bei solchen Einbau-Verhältnissen führt die Erfindung zur Lösung der Aufgabe.In this example shown in FIG. 6, the light material outlet opening 3 is upwards, thus aligned in the axial direction of the hydrocyclone 1 '. But it could also be slanted to the hydrocyclone axis. The invention also leads to such installation conditions to solve the task.

Einlaufrohr 6 und Leichtstoffrohr 7 können, wie Fig. 6 im Unterschied zu den anderen Figuren zeigt, mit außen-konischen Einsteckenden versehen sein, die bei der Montage in (nicht gezeichnete) Innenbohrungen von elastischen Dichtungen eingeführt werden. Durch Herausfahren des Leichtstoffrohres 7" wird dann ein sicherer Anschluss des Hydrozyklons an die Verteil- und Sammelvorrichtung erstellt.Inlet pipe 6 and light pipe 7 can, as in FIG. 6, differ from the others Figures shows to be provided with external-conical insertion ends, which when assembled in (not shown) inner holes of elastic seals are introduced. By pulling out the light pipe 7 "then a secure connection of the Hydrocyclones created on the distribution and collection device.

Hydrozyklone können auch so eingesetzt werden, daß die Schwerfraktion als Gutstoff und die Leichtfraktion als Rejekt verwendet wird. Mit einer solchen Anwendung werden z.B. spezifisch leichte Störstoffe aus einer Papierfasersuspension abgeschieden. Auch hierzu kann ein erfindungsgemäßer Hydrozyklon verwendet werden, wenn das Leichtstoffrohr 7 als Rejektanschluss dient. Der Gutstoff fällt dann am Auslass für die Schwerfraktion an. Solche Schaltungen sind an sich bekannt und daher hier nicht speziell dargestellt. In der Praxis ist die Hydrozyklonanlage so gestaltet, dass die Leitungen für den Zulauf und den Gutstoff eine beträchtlich größere Querschnittsfläche aufweisen als die für den Rejekt. Das gilt für die Hydrozyklone ebenso wie für die Verteil- und Sammeleinrichtung. Naturgemäß ist an diesen großen Leitungen die Anwendung der Erfindung besonders wichtig. Die - kleinere - Rejektleitung kann auch elastische Teile zum Ausgleich der Toleranzen enthalten.Hydrocyclones can also be used so that the heavy fraction as a good and the light fraction is used as a reject. With such an application e.g. Specifically light contaminants separated from a paper fiber suspension. Here too A hydrocyclone according to the invention can be used if the light pipe 7 serves as reject connection. The accepted material then falls at the outlet for the heavy fraction on. Such circuits are known per se and are therefore not specifically shown here. In In practice, the hydrocyclone system is designed so that the lines for the inlet and the accepted material has a considerably larger cross-sectional area than that for the Reject. This applies to the hydrocyclones as well as to the distribution and Collecting device. Naturally, the application of Invention particularly important. The - smaller - reject line can also be elastic parts included to compensate for the tolerances.

Claims

Hydrocyclone for fractionating a liquid (F) with at least one inlet opening (2) for the liquid (F), at least one light material outlet opening (3, 17) and at least one heavy material outlet opening (4), with at least two of the openings mentioned being connected to the hydrocyclone by rigid parts (1,1 ') are connected,
characterized in that the position of at least two of the above openings is adjustable relative to each other.

Hydrocyclone according to claim 1,
characterized in that the distance (b) between the inlet opening (2) and the light material outlet opening (3) is adjustable.

Hydrocyclone according to Claim 1 or 2,
characterized in that the distance (d) between the inlet opening (2) and the heavy material outlet opening (4) is adjustable.

Hydrocyclone according to Claim 1, 2 or 3,
characterized in that the distance (e) between the inlet opening (2) and the light material outlet opening (17) serving to remove light dirt or air is adjustable.

Hydrocyclone according to Claim 1, 2, 3 or 4,
characterized in that at least one distance (b, c, d, e) that the center lines have through the said openings in the axial direction of the hydrocyclone from one another is adjustable.

Hydrocyclone according to one of the preceding claims,
characterized in that heavy parts are produced at the heavy material outlet opening (4) during operation of the hydrocyclone.

Hydrocyclone according to one of the preceding claims,
characterized in that the adjustment is carried out with the aid of at least one screw connection (8, 8 '), by means of which the corresponding connecting piece is fastened to the hydrocyclone (1,1').

Hydrocyclone according to claim 7,
characterized in that at least one screw connection (8, 8 ') contains a rotatable threaded sleeve (16) with an upper internal thread and an axially offset lower internal thread, one of which is a left-hand thread and the other a right-hand thread, and that the lower one Internal thread in an external thread attached to the hydrocyclone and the upper internal thread runs with an external thread (14) attached to the light material tube (7,7 ', 7 "), which leads to the light material outlet opening (3, 17).

Hydrocyclone according to Claim 8,
characterized in that it has a dip tube (20) leading to the lightweight tube (7 "), which is firmly connected to the hydrocyclone (1 ') and that the lightweight tube (7") is displaceable relative to the dip tube (20).