EP1167621A1 - Hydrozyklonanlage - Google Patents

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EP1167621A1
EP1167621A1 EP01107322A EP01107322A EP1167621A1 EP 1167621 A1 EP1167621 A1 EP 1167621A1 EP 01107322 A EP01107322 A EP 01107322A EP 01107322 A EP01107322 A EP 01107322A EP 1167621 A1 EP1167621 A1 EP 1167621A1
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EP
European Patent Office
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distribution
wall
hydrocyclone
plant according
hydrocyclones
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EP01107322A
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English (en)
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Michael Danger
Rolf Hartmann
Stefan Rippl
Peter Schweiss
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Paper Patent GmbH
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Publication date
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    • 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 system with several hydrocyclones according to the Preamble of claim 1.
  • 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. In the case of a hydrocyclone system designed for larger throughputs is designed, therefore, a plurality - often even a large number - of hydrocyclones needed.
  • the liquid to be cleaned then flows through them in parallel, which means that the liquid flow into a variety of smaller sub-flows must be divided. For this, e.g. Distribution and collection devices like them to be used in the following.
  • a suitable distribution and collection device is usually to be created in such a way that the distribution of the liquid flows is largely uniform.
  • hydraulic disturbances, eddies or the like can be avoided.
  • Another The requirement for hydrocyclone plants of this type is their simplicity to them to be able to manufacture inexpensively.
  • the hydrocyclones are also intended for maintenance purposes easy to exchange. The fulfillment of all these requirements is with the so far existing systems were not satisfactorily resolved.
  • the invention is therefore based on the object of a hydrocyclone system with simple Design means so that the hydrocyclones are easily attached and removed and a secure hold is guaranteed even with overpressure.
  • the distribution and collection device designed according to the invention contains for the inlet and for the sequence e.g. each a relatively large cylindrical metal tube or an oval one metallic flow part.
  • the mentioned threaded bolts can easily do this attached, e.g. be welded on.
  • For the screw connection only a few and also cheap standard parts needed. Since the hydrocyclones are mass-produced, e.g. poured or sprayed, the flanges can be made in one piece with the Make connections.
  • Fig. 1 shows an example of a hydrocyclone 1 in the manner according to the invention the distribution and collection device 5 is connected and thus part of Hydrocyclone plant forms.
  • the liquid to be cleaned gets into the system during operation via a lower-lying inlet pipe 10 to which the inlet connection 2 is connected, into the hydrocyclone 1. After proper cleaning, the liquid flows into the Acceptance connection 3 and then into the acceptance tube 11, which is above the Inlet pipe 10 is located.
  • Inlet connection 2 and accept connection 3 are each with provided a flange 6, which with the help of threaded bolts 9 and nuts 8 on the cylindrical side wall 7 of the corresponding tubes is releasably attached.
  • reject port 4 is located at the lower end of hydrocyclone 1 and serves to remove the heavy parts collected in the hydrocyclone Reject collecting tube 16.
  • the connection to the reject collecting tube 16 is advantageous parallel to the other connections.
  • As a holder for the parts of the distribution and Collecting device 5 is used only as an attachment frame 15.
  • the Hydrocyclones themselves are already sufficient due to the compounds described firmly anchored.
  • FIG. 1 Another side view of the hydrocyclone plant shown in FIG. 1, again only FIG. 2 shows sections of the inlet pipe 10 and the accept pipe 11 recognizable in side view.
  • the flange 6 connected to the upper tube is a Round flange, while the corresponding flange 6 'on the inlet pipe 10 as an alternative is drawn oval.
  • two threaded bolts per flange are sufficient. It may be useful, the threaded bolts 9 only when the hydrocyclone system is installed on the weld cylindrical side wall 7, because then any inaccuracies Pipe laying can be compensated. There is usually no additional Effort such as drilling or attaching reinforcements is required.
  • the threaded bolt can simply be placed on the curved pipe wall and welded on.
  • connection to the distribution and collection device 5 expediently takes place 3 or FIG. 4 with an elastic seal 14 through the opening in the cylindrical side wall 7 is inserted.
  • Threaded bolts 9 and nuts 8 are in Fig. 3 drawn in dashed lines, since they are covered.
  • the seal has inside and outside of the inlet or outlet pipe a larger outer diameter than him Has opening in this tube.
  • the outer diameter that the seal 14 on the Has a spot that lies in the opening of the inlet or outlet pipe after insertion, is smaller than the diameter of this opening. This initially forms, that is before the connection of the hydrocyclone is in its end position, a space 17 (see. Fig. 4).
  • the bore of the seal is tapered, so that it is from externally inwards, ie narrowed in the mounting direction 18 of the flange 6. This will When the connecting pipe is retracted, the seal expands and lies inside the Distribution pipe. Even so, the tolerances in the Production of the hydrocyclones or hydrocyclone system are balanced. Threaded bolts 9 and nuts 8 are drawn in dashed lines because they are covered.
  • the distribution and collecting pipes are, ie the inlet pipe 10 and the accept pipe 11 are not arranged directly one above the other, Instead, it is offset so that the accept tube 11 with the central axis of the hydrocyclone 1 is aligned so that the accept tube 11 lies vertically above the hydrocyclone 1.
  • accept connection 3 and inlet connection 2 at right angles to each other Connection directions. This arrangement is favorable in many cases. In particular what the Compactness of the system, the simplicity of the connections and the security of the Attachment of the hydrocyclone to the distribution and collection device 5 relates.
  • Figure 5 shows yet another special feature that not only here, but also at other versions of the subject matter of the invention is possible. Because it can by an - only indicated here - adjusting device 19 of the accepted material connection 3 in the axial Direction to be shifted. This allows even larger tolerances to be compensated for.
  • This setting option can have another advantage because the assembly of the Hydrocyclones is considerably simplified. It would then be e.g. first the Insert the inlet connection 2 into the inlet pipe 10. Then can by Increasing the accept connection 3 also the connection to the accept pipe 11 getting produced.
  • the use of seals as described in Figs. 3 and 4 is an advantage. Then, as already described, the flanges 6 to the Threaded bolt 9 screwed, and also without the hydrocyclones 1 on one additional bracket are attached, a secure hold is guaranteed.
  • the hydrocyclone system shown in FIG. 6 receives the suspension to be cleaned a distribution and collection device 5 'designed as a standing cylinder.
  • This Inside the cylinder is a horizontal partition 13 (shown in broken lines) divided across the direction of flow. Upstream of this partition 13, i.e. so on the inlet side, there are the inlet connections 2 of the side Hydrocyclones 1 and downstream of the partition 13 the accept connections 3. Die
  • the central axis of the hydrocyclones is parallel to the cylindrical side wall 7 arranged.
  • Hydrocyclones can also be used so that the heavy fraction is a good substance and the light fraction is used as a reject. With such an application e.g. Specifically light contaminants separated from a paper fiber suspension. Also a system according to the invention can be used for this by the Acceptable substance connection 3 of FIG. 1 or 2 serves as reject connection. The accepted material then falls at the outlet for the heavy fraction.
  • Such circuits are known per se and therefore not specifically shown here.

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Abstract

Die Hydrozyklonanlage besteht aus mehreren, in der Regel vielen Hydrozyklonen. Diese sind jeweils mit einem Zulaufanschluss (2), einem Gutstoffanschluss (3) und einem Rejektanschluss (4) an eine Verteil- und Sammelvorrichtung (5) angeschlossen. Dabei ist mindestens eine der Anschlüsse der Hydrozyklone (1) mit einem Flansch (6) versehen und an der Wandung (7) der Verteil- und Sammelvorrichtung (5) mit Hilfe von Gewindebolzen (9) angeschraubt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydrozyklonanlage mit mehreren Hydrozyklonen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 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. Bei einer Hydrozyklonanlage, die für größere Durchsatzmengen ausgelegt ist, wird daher eine Mehrzahl - oft sogar eine Vielzahl - von Hydrozyklonen benötigt. Diese werden dann parallel von der zu reinigenden Flüssigkeit durchströmt, was bedeutet, dass der Flüssigkeitsstrom in eine Vielzahl von kleineren Teilströmen aufgeteilt werden muss. Hierzu können z.B. Verteil- und Sammelvorrichtungen, wie sie im folgenden noch beschrieben werden, verwendet werden.
Eine zweckmäßige Verteil- und Sammelvorrichtung ist in der Regel so zu erstellen, dass die Verteilung der Flüssigkeitsströme weitestgehend gleichmäßig ist. Außerdem sollen hydraulische Störungen, Wirbel oder ähnliches vermieden werden. Eine weitere Anforderung an Hydrozyklonanlagen dieser Art ist ihre Einfachheit, um sie kostengünstig herstellen zu können. Auch sollen die Hydrozyklone zu Wartungszwecken leicht zu tauschen sein. Die Erfüllung aller dieser Forderungen ist bei den bisher vorhandenen Anlagen nicht befriedigend gelöst.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Hydrozyklonanlage mit einfachen Mitteln so zu gestalten, dass die Hydrozyklone leicht angebracht und wieder entfernt werden können und ein sicherer Halt auch bei Überdruck gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöst.
Die erfindungsgemäß gestaltete Verteil- und Sammelvorrichtung enthält für den Zulauf und für den Ablauf z.B. je ein relativ großes zylindrisches Metallrohr oder ein ovales metallisches Strömungsteil. Daran können die erwähnten Gewindebolzen leicht befestigt, z.B. angeschweißt werden. Für die Schraubverbindung werden nur wenige und zudem billige Normteile benötigt. Da die Hydrozyklone in Serien gefertigt sind, z.B. gegossen oder gespritzt werden, lassen sich die Flansche in einem Stück mit den Anschlüssen herstellen.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden beschrieben an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigt:
Fig. 1
Teil einer erfindungsgemäßen Hydrozyklonanlage in Seitenansicht;
Fig. 2
die Hydrozyklonanlage der Figur 1 in einer anderen Seitenansicht;
Fig. 3
den Anschluss im Detail;
Fig. 4
die Dichtung im Detail;
Fig. 5 + 6
je eine Variante des Erfindungsgegenstandes.
Fig. 1 zeigt exemplarisch einen Hydrozyklon 1, der in der erfindungsgemäßen Weise an die Verteil- und Sammelvorrichtung 5 angeschlossen ist und somit einen Teil der Hydrozyklonanlage bildet. Bei Betrieb der Anlage gelangt die zu reinigende Flüssigkeit über ein tiefer liegendes Zulaufrohr 10, an das der Zulaufanschluss 2 angeschlossen ist, in den Hydrozyklon 1. Nach bestimmungsgemäßer Reinigung fließt die Flüssigkeit in den Gutstoffanschluss 3 und anschließend in das Gutstoffrohr 11, welches sich oberhalb des Zulaufrohres 10 befindet. Zulaufanschluss 2 und Gutstoffanschluss 3 sind jeweils mit einem Flansch 6 versehen, der mit Hilfe von Gewindebolzen 9 und Muttern 8 an der zylindrischen Seitenwand 7 der entsprechenden Rohre lösbar befestigt ist. Der Rejektanschluss 4 befindet sich hier wie üblich am unteren Ende des Hydrozyklons 1 und dient der Abführung der im Hydrozyklon gesammelten Schwerteile in ein Rejektsammelrohr 16. Mit Vorteil ist der Anschluss an das Rejektsammelrohr 16 parallel zu den übrigen Anschlüssen. Als Halterung für die Teile der Verteil- und Sammelvorrichtung 5 dient ein nur angedeutetes Befestigungsgerüst 15. Die Hydrozyklone selbst sind bereits durch die beschriebenen Verbindungen ausreichend fest verankert.
Eine andere Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Hydrozyklonanlage, wiederum nur ausschnittsweise, zeigt die Fig. 2. Dabei sind das Zulaufrohr 10 und das Gutstoffrohr 11 in Seitenansicht erkennbar. Der am oberen Rohr angeschlossene Flansch 6 ist ein Rundflansch, während der entsprechende Flansch 6' am Zulaufrohr 10 als Alternative oval gezeichnet ist. In der Regel sind zwei Gewindebolzen pro Flansch ausreichend. Es kann sinnvoll sein, die Gewindebolzen 9 erst bei Montage der Hydrozyklonanlage auf die zylindrische Seitenwand 7 aufzuschweißen, da dann eventuelle Ungenauigkeiten der Rohrverlegung ausgeglichen werden können. Dabei ist in der Regel kein zusätzlicher Aufwand wie Bohren oder Anbringen von Verstärkungen erforderlich. Der Gewindebolzen kann einfach auf die gewölbte Rohrwandung aufgesetzt und angeschweißt werden.
Zweckmäßigerweise erfolgt der Anschluss an die Verteil- und Sammelvorrichtung 5 gemäß Fig. 3 bzw. Fig. 4 mit einer elastischen Dichtung 14, die durch die Öffnung in der zylindrischen Seitenwand 7 durchgesteckt ist. Gewindebolzen 9 und Muttern 8 sind in Fig. 3 gestrichelt gezeichnet, da sie verdeckt sind. Die Dichtung hat innerhalb und außerhalb des Zulauf- bzw. Ablaufrohres einen größeren Außendurchmesser als ihn die Öffnung in diesem Rohr aufweist. Der Außendurchmesser, den die Dichtung 14 an der Stelle hat, die nach dem Einsetzen in der Öffnung des Zulauf- bzw. Ablaufrohres liegt, ist geringer als der Durchmesser dieser Öffnung. Dadurch bildet sich zunächst, also bevor der Anschluss des Hydrozyklons in seiner Endlage ist, ein Zwischenraum 17 (s. Fig. 4). Die Bohrung der Dichtung ist konisch ausgeführt, und zwar so, dass sie sich von außen nach innen, also in Montagerichtung 18 des Flansches 6 verengt. Dadurch wird beim Einfahren des Anschlussrohres die Dichtung erweitert und legt sich im Innern des Verteilrohres an. Auch so können die nicht ganz auszuschließenden Toleranzen bei der Herstellung der Hydrozyklone bzw. Hydrozyklonanlage ausgeglichen werden. Gewindebolzen 9 und Muttern 8 sind gestrichelt gezeichnet, da sie verdeckt sind.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Hydrozyklonanlage sind die Verteil- und Sammelrohre, also das Zulaufrohr 10 und das Gutstoffrohr 11 nicht direkt übereinander angeordnet, sondern so versetzt, dass das Gutstoffrohr 11 mit der Mittelachse des Hydrozyklons 1 fluchtet, dass also das Gutstoffrohr 11 senkrecht über dem Hydrozyklon 1 liegt. Dadurch haben Gutstoffanschluss 3 und Zulaufanschluss 2 rechtwinkelig zueinander liegende Anschlussrichtungen. Diese Anordnung ist in vielen Fällen günstig. Insbesondere was die Kompaktheit der Anlage, die Einfachheit der Anschlüsse und die Sicherheit der Befestigung des Hydrozyklons an der Verteil- und Sammelvorrichtung 5 betrifft.
Die Figur 5 zeigt noch eine weitere Besonderheit, die nicht nur hier, sondern auch bei anderen Ausführungen des Erfindungsgegenstandes möglich ist. Es kann nämlich durch eine - hier nur angedeutete - Verstelleinrichtung 19 der Gutstoffanschluss 3 in axialer Richtung verschoben werden. Dadurch lassen sich auch größere Toleranzen ausgleichen. Diese Einstellmöglichkeit kann aber einen weiteren Vorteil haben, weil die Montage des Hydrozyklons beträchtlich vereinfacht wird. Es wäre dann z.B. zunächst der Zulaufanschluss 2 in das Zulaufrohr 10 einzustecken. Anschließend kann durch Höherstellen des Gutstoffanschlusses 3 auch die Verbindung zum Gutstoffrohr 11 hergestellt werden. Die Verwendung von Dichtungen, wie sie in Fig. 3 und 4 beschrieben sind, ist dabei von Vorteil. Dann werden, wie bereits beschrieben, die Flansche 6 an die Gewindebolzen 9 geschraubt, und auch ohne dass die Hydrozyklone 1 an einer zusätzlichen Halterung befestigt sind, ist ein sicherer Halt gewährleistet.
Die in der Fig. 6 gezeigte Hydrozyklonanlage erhält die zu reinigende Suspension durch eine als stehender Zylinder ausgebildete Verteil- und Sammelvorrichtung 5'. Dieser Zylinder ist im Innern durch eine waagerechte Trennwand 13 (gestrichelt gezeichnet) quer zur Strömungsrichtung geteilt. Stromaufwärts zu dieser Trennwand 13, d.h. also zulaufseitig, befinden sich die Zulaufanschlüsse 2 der seitlich angeordneten Hydrozyklone 1 und stromabwärts der Trennwand 13 die Gutstoffanschlüsse 3. Die Mittelachse der Hydrozyklone ist jeweils parallel zur zylindrischen Seitenwand 7 angeordnet.
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 eine erfindungsgemäße Anlage verwendet werden, indem der Gutstoffanschluss 3 der Fig. 1 oder 2 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.

Claims (14)

  1. Hydrozyklonanlage mit mehreren Hydrozyklonen (1), die je mindestens einen Zulaufanschluss (2), einen Gutstoffanschluss (3) und einen Rejektanschluss (4) aufweisen sowie mit mindestens einer Verteil- und Sammelvorrichtung (5, 5') für die Zu- und Abführung von Flüssigkeiten in die Hydrozyklone (1) bzw. aus den Hydrozyklonen,
    dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Anschlüsse der Hydrozyklone (1) mit einem Flansch (6, 6') versehen ist, der an die Verteil- und Sammelvorrichtung (5, 5') mit Hilfe von Gewindebolzen (9) angeschraubt ist, welche an der Wandung (7) der Verteil- und Sammeleinrichtung (5, 5') befestigt sind.
  2. Hydrozyklonanlage nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebolzen (9) an die Wandung (7) der Verteil- und Sammeleinrichtung (5, 5') angeschweißt sind.
  3. Hydrozyklonanlage nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (7) an den Anschweißstellen keine Verstärkungen oder Bohrungen aufweist.
  4. Hydrozyklonanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass je Anschluss zwei Gewindebolzen (9) vorgesehen sind und dass diese an den Stellen der Wandung (7) angebracht sind, an denen der geringste Abstand zum Flansch (6, 6') besteht.
  5. Hydrozyklonanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens eine Dichtung (14) aufweist, welche den in die Verteil- und Sammeleinrichtung (5, 5') eingesteckten Anschluss ringförmig umschließt, bis in das Innere der Verteil- und Sammeleinrichtung (5, 5') hineinreicht und innerhalb und außerhalb der Verteil- und Sammeleinrichtung (5, 5') jeweils einen größeren Außendurchmesser hat als die Öffnung in der Wandung (7) an dieser Stelle.
  6. Hydrozyklonanlage nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der Dichtung (14) an der Stelle, die im montierten Zustand in der Öffnung der Wandung (7) liegt, mindestens 2 mm geringer ist als der Durchmesser dieser Öffnung.
  7. Hydrozyklonanlage nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung der Dichtung (14) konisch ist, derart dass sie sich in Montagerichtung (18) des Flansches (6, 6') verengt.
  8. Hydrozyklonanlage nach Anspruch 5, 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenfläche des Flansches (6, 6') die Dichtung (14) nicht berührt.
  9. Hydrozyklonanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Anschlüsse der Hydrozyklone (1) in ihrer Lage zueinander einstellbar und dann starr fixierbar sind.
  10. Hydrozyklonanlage nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen der Hydrozyklone (1) rechtwinkelig zur Hauptströmungsrichtung in der Verteil- und Sammelvorrichtung (5) liegen.
  11. Hydrozyklonanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Verteil- und Sammelvorrichtung (5') ein Strömungsteil enthält, welches eine in sich geschlossene, vorzugsweise zylindrische Seitenwand (7) hat mit Öffnungen für die Zulaufanschlüsse (2) und Öffnungen für die Gutstoffanschlüsse (3) oder für die Rejektanschlüsse (4) der Hydrozyklone (1),
    dass die Verteil- und Sammelvorrichtung (5') eine innenliegende Trennwand (13) aufweist, welche ihren Strömungsquerschnitt verschließt,
    dass die Zulaufanschlüsse (2) der Hydrozyklone (1) stromaufwärts und die Gutstoffanschlüsse (3) oder die Rejektanschlüsse (4) stromabwärts der Trennwand (13) in die Verteil- und Sammelvorrichtung (5') münden.
  12. Hydrozyklonanlage nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen für die Gutstoffanschlüsse (3) oder die Rejektanschlüsse (4) gleichmäßig über den Umfang der Verteil- und Sammelvorrichtung (5') verteilt sind.
  13. Hydrozyklonanlage nach Anspruch 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen der Hydrozyklone (1) parallel zur Hauptströmungsrichtung in der Verteil- und Sammelvorrichtung (5') liegen.
  14. Hydrozyklonanlage nach Anspruch 11, 12 oder13,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand (7) einen Grundriss hat, der einem gleichmäßigen Polygon entspricht.
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EP (1) EP1167621B1 (de)
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