EP2358478A1 - Hydrocyclone - Google Patents

Hydrocyclone

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Publication number
EP2358478A1
EP2358478A1 EP09740099A EP09740099A EP2358478A1 EP 2358478 A1 EP2358478 A1 EP 2358478A1 EP 09740099 A EP09740099 A EP 09740099A EP 09740099 A EP09740099 A EP 09740099A EP 2358478 A1 EP2358478 A1 EP 2358478A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inlet
chamber
hydrocyclone according
hydrocyclone
section
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09740099A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Mannes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP2358478A1 publication Critical patent/EP2358478A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B04C5/02—Construction of inlets by which the vortex flow is generated, e.g. tangential admission, the fluid flow being forced to follow a downward path by spirally wound bulkheads, or with slightly downwardly-directed tangential admission
    • B04C5/04—Tangential inlets
    • 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
    • B04C5/14—Construction of the underflow ducting; Apex constructions; Discharge arrangements ; discharge through sidewall provided with a few slits or perforations
    • B04C5/18—Construction of the underflow ducting; Apex constructions; Discharge arrangements ; discharge through sidewall provided with a few slits or perforations with auxiliary fluid assisting discharge
    • 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 for the purification of a pulp suspension with a chamber of circular cross-section, in which at one end an inlet and a light part outlet and at the opposite end a heavy-part separator opens.
  • Hydrocyclones are well suited for centrifugal forces to concentrate heavy particles and light parts in pulp suspensions and to discharge them via the outlet or the separator.
  • the object of the invention is therefore to hinder the short-circuit currents.
  • this object is achieved in that in a lying between the inlet and the separator guide section, the diameter of the chamber is larger than at the inlet.
  • the pulp suspension is placed on a circular path by tangential blowing through the inlet in the chamber, the pulp suspension being forced against the wall of the chamber by centrifugal force.
  • the pulp suspension moves in a spiral from the inlet towards the heavy particle separator.
  • the pulp suspension applied to the wall of the chamber develops a suction effect from the inlet section to the guide section.
  • the amount of short-circuit currents from the inlet section to the light part outlet decreases considerably.
  • the maximum diameter of the chamber in the guide section at least 5 mm, preferably at least 10 mm and / or at least 4%, preferably at least 8% greater than at the inlet.
  • the distance between the inlet and guide section should be greater than 30 mm, preferably greater than 60 mm.
  • the inlet end of the chamber should be flat.
  • the inlet-side end of the chamber is formed spirally at least over a radial circumferential area.
  • Peripheral region extends over the entire inlet end of the chamber or only over the radially outer part of the inlet end of the chamber.
  • the spiral-shaped circumferential region in the direction of flow of the pulp suspension coming from the inlet should adjoin the boundary of the inlet facing the inlet-side end of the chamber and the spiral-shaped peripheral region terminate at the boundary of the inlet pointing away from the inlet end of the chamber.
  • the chamber in an im Mouth region of the inlet lying inlet section is cylindrical or conical.
  • the preferred design of the transition between the inlet and the guide section depends i.a. from the distance to the outlet
  • a reinforcement of the suction effect emanating from the guide section can still be achieved in that the guide section is conical, with the diameter increasing in the direction of the separator. If, on the other hand, the diameter decreases in the direction of the separator, the separation of the heavy parts in the guide section could already be initiated.
  • short guide sections should be cylindrical.
  • the guide section should follow a preferably cone-shaped separating section, in which the diameter of the chamber for
  • a preferably tubular, running along the center axis light part spout should project into the center of the chamber at the inlet end of the chamber. About this outlet so the light parts of the suspension can be pumped.
  • the light part outlet should extend into the guide area of the chamber, but not beyond it as far as possible.
  • the short-circuit flow can be hindered if the outer circumference of the light-part outlet increases in at least one section, preferably on the chamber-side end. It is advantageous if the outer circumference of the light part spout preferably increases continuously towards its chamber-side end.
  • At least one feed line for dilution liquid opens into the chamber.
  • hydrocyclone is used to clean the pulp suspension of heavy parts while the purified pulp suspension is discharged through the light part outlet.
  • pulp suspensions which serve to produce a paper, board, tissue or another fibrous web and preferably a stock density between 1, 5 and 4%, in particular between 2 , 5 and 3.5% have. This applies in particular when dilution liquid is supplied via a supply line.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through a hydrocyclone
  • FIGS. 2a-c various design forms with a cylindrical inlet section 7
  • FIGS. 3a-c various design forms with a conical inlet section 7.
  • the hydrocyclones described here are used to clean a pulp suspension 1 with a consistency between 2.5 and 3.5% of heavy parts.
  • the fixed housing of the hydrocyclone encloses according to Figure 1, an elongated chamber 11 with a circular cross-section. At one end of the chamber 11 is an inlet 4, via which the pulp suspension 1 to be cleaned is injected tangentially into a cylindrical inlet section 7 of the chamber 11. As a result, the pulp suspension 1 is brought to a circular path, wherein the pulp suspension 1 is pressed against the wall of the chamber 11.
  • the radial outer peripheral region of the inlet-side end of the chamber 11 is formed spirally in FIG.
  • the spiral-shaped peripheral region 15 adjoins in the flow direction of the coming out of the inlet 4 pulp suspension 1 to the inlet end of the chamber 11 facing boundary of the inlet 4 and terminates at the inlet end of the chamber pioneering boundary of the inlet. 4
  • dilution liquid 13 is conducted into the chamber 11 in the region of the heavy-part separator 6 via a feed line 10.
  • the light-part outlet 5 has at its chamber-side end a thickening 14 of the outer circumference, in which the outer diameter increases continuously towards the end of the outlet 5. This will cause the downward flowing
  • Pulp suspension 1 pushed away from this outlet 5, which hinders short-circuit currents to this outlet 5.
  • a guide section 8 in which the diameter of the chamber 11 is greater than at the inlet 4.
  • the guide section 8 has a minimum distance of at least 30 mm from the inlet 4.
  • the maximum diameter of the chamber 11 in the guide section 8 is at least 10 mm larger than at the inlet 4.
  • the chambers 11 can be designed differently for this purpose. However, here is the design-simplification, the inlet-side end of the chamber 11 made flat.
  • the inlet section 7 is cylindrical.
  • the hydrocyclones shown in FIG. 3 have a conical inlet section 7, in which the diameter of the chamber 11 in the direction of the guide section 8 increases continuously, which assists the flow to the guide section 8.
  • the guide section 8 is cylindrical and conical in FIGS. 3 b and 3 c.
  • the diameter of the chamber 11 increases in the direction of the separating section 9.
  • the inclination of the wall in the guiding section 8 coincides with the inclination of the wall in the inlet section 7, while in FIG. 3c the wall in the guiding section 8 is more inclined to the center axis 12 than the wall in the inlet section. 7
  • the pulp suspension 1 purified therefrom is conveyed as heavy component 3 via the heavy-part separator 6 from the hydrocyclone, while the light parts 2 are removed via the light-part outflow 5.

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Abstract

The invention relates to a hydrocyclone for cleaning a fibre suspension (1) with a chamber (11) of circular cross section, into which an inlet (4) and an outlet (5) for lightweight fractions open at one end, and a separator (6) for heavyweight fractions at the opposite end. Short-circuit flows between the inlet (4) and the outlet (5) for lightweight fractions should be prevented by virtue of the diameter of the chamber (11) being greater in a guide section (8) between the inlet (4) and the separator (6) than at the inlet (4).

Description

Hydrozyklon hydrocyclone
Die Erfindung betrifft einen Hydrozyklon zur Reinigung einer Faserstoffsuspension mit einer Kammer kreisförmigen Querschnitts, in die an einem Ende ein Einlauf sowie ein Leichtteil-Auslauf und am gegenüberliegenden Ende ein Schwerteil-Abscheider mündet.The invention relates to a hydrocyclone for the purification of a pulp suspension with a chamber of circular cross-section, in which at one end an inlet and a light part outlet and at the opposite end a heavy-part separator opens.
Hydrozyklone sind gut geeignet, um durch Zentrifugalkräfte Schwerteile und Leichtteile in Faserstoffsuspensionen aufzu konzentrieren und über den Auslauf bzw. den Abscheider abzuleiten.Hydrocyclones are well suited for centrifugal forces to concentrate heavy particles and light parts in pulp suspensions and to discharge them via the outlet or the separator.
In der Regel dienen sie der Entfernung von kleinen Metallteilen, Glassplittern und Sand oder aber von Styropor und anderen leichten Kunststoffteilen.As a rule, they are used for the removal of small metal parts, glass splinters and sand or styrofoam and other light plastic parts.
Dabei stellen sich allerdings Kurzschlussströmungen zwischen der über den Einlauf eingeführten Faserstoffsuspension und dem Leichtteil-Auslauf ein. Dies vermindert den Wirkungsgrad der Reinigung erheblich, insbesondere bei hohen Stoffdichten.However, short-circuit currents occur between the pulp suspension introduced via the inlet and the light-part outlet. This significantly reduces the efficiency of cleaning, especially at high fabric densities.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Kurzschlussströmungen zu behindern.The object of the invention is therefore to hinder the short-circuit currents.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass in einem zwischen dem Einlauf und dem Abscheider liegenden Führungsabschnitt der Durchmesser der Kammer größer als am Einlauf ist.According to the invention, this object is achieved in that in a lying between the inlet and the separator guide section, the diameter of the chamber is larger than at the inlet.
Die Faserstoffsuspension wird durch tangentiales Einblasen über den Einlauf in der Kammer auf eine kreisförmige Bahn gebracht, wobei die Faserstoffsuspension auf Grund der Zentrifugalkraft an die Wand der Kammer gedrückt wird. Dabei bewegt sich die Faserstoffsuspension spiralförmig vom Einlauf in Richtung Schwerteil- Abscheider.The pulp suspension is placed on a circular path by tangential blowing through the inlet in the chamber, the pulp suspension being forced against the wall of the chamber by centrifugal force. The pulp suspension moves in a spiral from the inlet towards the heavy particle separator.
Da der Durchmesser der Kammer im Führungsabschnitt größer als am Einlauf ist, entwickelt die sich an die Wand der Kammer anlegende Faserstoffsuspension eine Sogwirkung vom Einlaufabschnitt zum Führungsabschnitt. Im Ergebnis vermindert sich der Umfang der Kurzschlussströme vom Einlaufabschnitt zum Leichtteil-Auslauf erheblich.Since the diameter of the chamber in the guide section is greater than at the inlet, the pulp suspension applied to the wall of the chamber develops a suction effect from the inlet section to the guide section. As a result, the amount of short-circuit currents from the inlet section to the light part outlet decreases considerably.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der maximale Durchmesser der Kammer im Führungsabschnitt mindestens 5 mm, vorzugsweise zumindest 10 mm und/oder mindestens 4 %, vorzugsweise zumindest 8 % größer als am Einlauf ist.It has proved to be advantageous if the maximum diameter of the chamber in the guide section at least 5 mm, preferably at least 10 mm and / or at least 4%, preferably at least 8% greater than at the inlet.
Um die einströmende Faserstoffsuspension nicht zu stark zu verwirbeln, sollte der Abstand zwischen Einlauf und Führungsabschnitt größer als 30 mm, vorzugsweise größer als 60 mm sein.In order not to swirl the inflowing pulp suspension too much, the distance between the inlet and guide section should be greater than 30 mm, preferably greater than 60 mm.
Im Interesse eines einfachen Aufbaus sollte das einlaufseitige Ende der Kammer eben ausgebildet sein.In the interest of a simple construction, the inlet end of the chamber should be flat.
Damit die in die Kammer eingeströmte Faserstoffsuspension nach einer Umdrehung nicht das Einströmen über den Einlauf zu stark behindert, kann es jedoch von Vorteil sein, wenn das einlaufseitige Ende der Kammer zumindest über einen radialen Umfangsbereich spiralförmig ausgebildet ist.However, in order for the pulp suspension which has flowed into the chamber after one revolution not to hinder the inflow over the inlet too much, it may be advantageous if the inlet-side end of the chamber is formed spirally at least over a radial circumferential area.
Dabei kann es des Weiteren vorteilhaft sein, wenn sich der spiralförmigeIt may also be advantageous if the spiral
Umfangsbereich über das gesamte einlaufseitige Ende der Kammer oder nur über den radial äußeren Teil des einlaufseitigen Endes der Kammer erstreckt.Peripheral region extends over the entire inlet end of the chamber or only over the radially outer part of the inlet end of the chamber.
In besonders bevorzugten Ausführungen sollte sich der spiralförmige Umfangsbereich in Strömungsrichtung der aus dem Einlauf kommenden Faserstoffsuspension an die zum einlaufseitigen Ende der Kammer weisende Begrenzung des Einlaufs anschließen und der spiralförmige Umfangsbereich an der vom einlaufseitigen Ende der Kammer wegweisenden Begrenzung des Einlaufs enden.In particularly preferred embodiments, the spiral-shaped circumferential region in the direction of flow of the pulp suspension coming from the inlet should adjoin the boundary of the inlet facing the inlet-side end of the chamber and the spiral-shaped peripheral region terminate at the boundary of the inlet pointing away from the inlet end of the chamber.
Je nach Aufgabe und Art des Hydrozyklons sowie der Zusammensetzung der Faserstoffsuspension kann es von Vorteil sein, wenn die Kammer in einem im Mündungsbereich des Einlaufs liegenden Einlaufabschnitt zylindrisch oder aber konisch ausgebildet ist.Depending on the task and type of hydrocyclone and the composition of the pulp suspension, it may be advantageous if the chamber in an im Mouth region of the inlet lying inlet section is cylindrical or conical.
Die bevorzugte Gestaltung des Übergangs zwischen dem Einlauf- und dem Führungsabschnitt hängt u.a. von der Entfernung zum Auslauf abThe preferred design of the transition between the inlet and the guide section depends i.a. from the distance to the outlet
Im Interesse einer geringen Verwirbelung der Faserstoffsuspension ist es, wenn sich der Durchmesser vom Einlaufabschnitt zum Führungsabschnitt allmählich ändert. Allerdings kann eine starke Sogwirkung erreicht werden, wenn sich der Durchmesser vom Einlaufabschnitt zum Führungsabschnitt stufenförmig ändert.In the interest of a low turbulence of the pulp suspension, it is when the diameter of the inlet section to the guide section changes gradually. However, a strong suction effect can be achieved when the diameter of the inlet section to the guide section changes stepwise.
Eine Verstärkung der vom Führungsabschnitt ausgehenden Sogwirkung kann noch dadurch erreicht werden, dass der Führungsabschnitt konisch ausgebildet ist, wobei sich der Durchmesser in Richtung Abscheider vergrößert. Falls sich andererseits der Durchmesser in Richtung Abscheider vermindert, so könnte bereits die Abscheidung der Schwerteile im Führungsabschnitt eingeleitet werden. Insbesondere kurze Führungsabschnitte sollten jedoch zylindrisch ausgebildet sein.A reinforcement of the suction effect emanating from the guide section can still be achieved in that the guide section is conical, with the diameter increasing in the direction of the separator. If, on the other hand, the diameter decreases in the direction of the separator, the separation of the heavy parts in the guide section could already be initiated. In particular, short guide sections should be cylindrical.
Dem Führungsabschnitt sollte ein vorzugsweise konusförmig ausgebildeter Abscheideabschnitt folgen, in dem sich der Durchmesser der Kammer zumThe guide section should follow a preferably cone-shaped separating section, in which the diameter of the chamber for
Abscheider verringert. Die Verminderung des Durchmessers führt zu einer Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit und damit zu einer Verstärkung der Zentrifugal- und Fliehkräfte. Dadurch werden die Schwerteile an die Wand der Kammer gedrückt und dort aufkonzentriert. Am Ende des Abscheideabschnitts können die Schwerteile dann aus der Kammer abgeführt werden.Separator reduced. The reduction of the diameter leads to an increase in the rotational speed and thus to an increase in the centrifugal and centrifugal forces. As a result, the heavy parts are pressed against the wall of the chamber and concentrated there. At the end of the separation section, the heavy parts can then be removed from the chamber.
Da sich in der Zentrumsachse der Kammer die Leichtteile auf konzentrieren, sollte am einlaufseitigen Ende der Kammer ein vorzugsweise rohrförmiger, entlang der Zentrumsachse verlaufender Leichtteil-Auslauf in die Mitte der Kammer ragen. Über diesen Auslauf können so die Leichtteile der Suspension abgepumpt werden.Since focus on the light parts in the center axis of the chamber, a preferably tubular, running along the center axis light part spout should project into the center of the chamber at the inlet end of the chamber. About this outlet so the light parts of the suspension can be pumped.
Wegen der Sogwirkung des Führungsbereichs sollte der Leichtteil-Auslauf bis in den Führungsbereich der Kammer, aber möglichst nicht darüber hinaus ragen. - A -Because of the suction effect of the guide area, the light part outlet should extend into the guide area of the chamber, but not beyond it as far as possible. - A -
Dabei kann die Kurzschlussströmung behindert werden, wenn sich der Außenumfang des Leichtteil-Auslaufs in zumindest einem, vorzugsweise am kammerseitigen Ende liegenden Abschnitt vergrößert. Dabei ist es von Vorteil, wenn sich der Außenumfang des Leichtteil-Auslaufs zu seinem kammerseitigen Ende hin vorzugsweise kontinuierlich vergrößert.In this case, the short-circuit flow can be hindered if the outer circumference of the light-part outlet increases in at least one section, preferably on the chamber-side end. It is advantageous if the outer circumference of the light part spout preferably increases continuously towards its chamber-side end.
Um auch Faserstoffsuspensionen hoher Stoffdichte reinigen zu können, ist es von Vorteil, wenn, beispielsweise wie in der EP 1 069 234 beschrieben, in die Kammer wenigstens eine Zuleitung für Verdünnungsflüssigkeit mündet.In order to be able to also clean pulp suspensions of high consistency, it is advantageous if, for example, as described in EP 1 069 234, at least one feed line for dilution liquid opens into the chamber.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Hydrozyklon zur Reinigung der Faserstoffsuspension von Schwerteilen eingesetzt wird und dabei die gereinigte Faserstoffsuspension über den Leichtteil-Auslauf abgeführt wird.Particular advantages arise when the hydrocyclone is used to clean the pulp suspension of heavy parts while the purified pulp suspension is discharged through the light part outlet.
Es ist allerdings auch möglich, Leichtteile über den Auslauf aus der Faserstoffsuspension zu entfernen und die gereinigte Faserstoffsuspension über den Abscheider abzuführen.However, it is also possible to remove light parts through the outlet from the pulp suspension and remove the purified pulp suspension through the separator.
Durch die erreichte Eindämmung von Kurzschlussströmen kann der Hydrozyklon mit Vorteil zur Reinigung von Faserstoffsuspensionen eingesetzt werden, welche zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn dienen und vorzugsweise eine Stoffdichte zwischen 1 ,5 und 4%, insbesondere zwischen 2,5 und 3,5 % haben. Dies gilt insbesondere dann, wenn über eine Zuleitung Verdünnungsflüssigkeit zugeführt wird.Due to the achieved containment of short-circuit currents of the hydrocyclone can be used with advantage for the purification of pulp suspensions, which serve to produce a paper, board, tissue or another fibrous web and preferably a stock density between 1, 5 and 4%, in particular between 2 , 5 and 3.5% have. This applies in particular when dilution liquid is supplied via a supply line.
Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt: Figur 1 : einen schematischen Querschnitt durch einen Hydrozyklon; Figuren 2a-c: verschiedene Gestaltungsformen mit zylindrischen Einlaufabschnitt 7 und Figuren 3a-c: verschiedene Gestaltungsformen mit konischem Einlaufabschnitt 7. Die hier beschriebenen Hydrozyklone dienen der Reinigung einer Faserstoffsuspension 1 mit einer Stoffdichte zwischen 2,5 und 3,5% von Schwerteilen. Das feststehende Gehäuse des Hydrozyklons umschließt gemäß Figur 1 eine längliche Kammer 11 mit kreisförmigem Querschnitt. An einem Ende der Kammer 11 befindet sich ein Einlauf 4, über den die zu reinigende Faserstoffsuspension 1 tangential in einen zylindrischen Einlaufabschnitt 7 der Kammer 11 eingedüst wird. Hierdurch wird die Faserstoffsuspension 1 auf eine kreisförmige Bahn gebracht, wobei die Faserstoffsuspension 1 gegen die Wand der Kammer 11 gedrückt wird.The invention will be explained in more detail below with reference to several exemplary embodiments. In the attached drawing: FIG. 1 shows a schematic cross section through a hydrocyclone; FIGS. 2a-c: various design forms with a cylindrical inlet section 7 and FIGS. 3a-c: various design forms with a conical inlet section 7. The hydrocyclones described here are used to clean a pulp suspension 1 with a consistency between 2.5 and 3.5% of heavy parts. The fixed housing of the hydrocyclone encloses according to Figure 1, an elongated chamber 11 with a circular cross-section. At one end of the chamber 11 is an inlet 4, via which the pulp suspension 1 to be cleaned is injected tangentially into a cylindrical inlet section 7 of the chamber 11. As a result, the pulp suspension 1 is brought to a circular path, wherein the pulp suspension 1 is pressed against the wall of the chamber 11.
Durch die dabei wirkenden Zentrifugal- und Fliehkräfte reichern sich die Schwerteile 3 an der Wand der Kammer 11 und die Leichtteile 2 in der Mitte der Kammer 11 an. Auf diese Weise gelangen die Schwerteile 3 an der Wand der Kammer 11 spiralförmig zum gegenüberliegenden Ende der Kammer 11 mit der Schwerteil- Abscheider 6, über den die Schwerteile 3 aus dem Hydrozyklon gelangen.By acting centrifugal and centrifugal forces accumulate the heavy parts 3 on the wall of the chamber 11 and the light parts 2 in the middle of the chamber 11 at. In this way, reach the heavy parts 3 on the wall of the chamber 11 spirally to the opposite end of the chamber 11 with the Schwerteil- separator 6, through which the heavy parts 3 get out of the hydrocyclone.
Um die über den Einlauf 4 einströmende Faserstoffsuspension 1 nach einem Umlauf an der Wand der Kammer 11 nicht in den Einströmbereich des Einlaufs 4 zu leiten, ist in Figur 1 der radiale äußere Umfangsbereich des einlaufseitigen Endes der Kammer 11 spiralförmig ausgebildet. Dabei schließt sich der spiralförmige Umfangsbereich 15 in Strömungsrichtung der aus dem Einlauf 4 kommenden Faserstoffsuspension 1 an die zum einlaufseitigen Ende der Kammer 11 weisende Begrenzung des Einlaufs 4 an und endet an der vom einlaufseitigen Ende der Kammer wegweisenden Begrenzung des Einlaufs 4.In order not to guide the pulp suspension 1 flowing in via the inlet 4 into the inflow region of the inlet 4 after one revolution on the wall of the chamber 11, the radial outer peripheral region of the inlet-side end of the chamber 11 is formed spirally in FIG. In this case, the spiral-shaped peripheral region 15 adjoins in the flow direction of the coming out of the inlet 4 pulp suspension 1 to the inlet end of the chamber 11 facing boundary of the inlet 4 and terminates at the inlet end of the chamber pioneering boundary of the inlet. 4
Um Verstopfungen des Schwerteil-Abscheiders 6 entgegenzuwirken, wird im Bereich des Schwerteil-Abscheiders 6 über eine Zuleitung 10 Verdünnungsflüssigkeit 13 in die Kammer 11 geleitet.To counteract blockages of the heavy-part separator 6, dilution liquid 13 is conducted into the chamber 11 in the region of the heavy-part separator 6 via a feed line 10.
Dies erlaubt den störungsfreien Einsatz des Hydrozyklons auch bei hohen Stoffdichten, wie hier angestrebt. Die in der Mitte der Kammer 11 vorhandene, von den Schwerteilen 3 gereinigte Faserstoffsuspension 1 wird hier als Leichtteil-Komponente 2 über den Leichtteil- Abfluss 5 abgepumpt. Hierzu reicht ein rohrförmiger Leichtteil-Abfluss 5 am einlaufseitigen Ende entlang der Zentrumsachse 12 in die Mitte der Kammer 11.This allows the trouble-free use of the hydrocyclone even at high material densities, as sought here. The existing in the middle of the chamber 11, purified from the heavy parts 3 pulp suspension 1 is pumped out here as light-component 2 via the Leichtteil- outflow 5. For this purpose, a tubular lightweight drain 5 at the inlet end along the center axis 12 in the middle of the chamber 11th
Der Leichtteil-Auslauf 5 hat an seinem kammerseitigen Ende eine Verdickung 14 des Außenumfangs, bei der sich der Außendurchmesser kontinuierlich zum Ende des Auslaufes 5 hin vergrößert. Dadurch wird die nach unten strömendeThe light-part outlet 5 has at its chamber-side end a thickening 14 of the outer circumference, in which the outer diameter increases continuously towards the end of the outlet 5. This will cause the downward flowing
Faserstoffsuspension 1 von diesem Auslauf 5 weggedrückt, was Kurzschlussströme zu diesem Auslauf 5 behindert.Pulp suspension 1 pushed away from this outlet 5, which hinders short-circuit currents to this outlet 5.
An den Einlaufabschnitt 7 schließt sich in Richtung Abscheider 6 ein Führungsabschnitt 8 an, in dem der Durchmesser der Kammer 11 größer als am Einlauf 4 ist.At the inlet section 7 closes in the direction of separator 6, a guide section 8, in which the diameter of the chamber 11 is greater than at the inlet 4.
Auf diese Weise wird eine Sogströmung vom Einlauf- 7 zum Führungsabschnitt 8 erzeugt, was einer Kurzschlussströmung vom Einlauf 4 zum Leichtteil-Auslauf 5 entgegenwirkt. Im Ergebnis verbessert sich der Wirkungsgrad erheblich.In this way, a suction flow from the inlet 7 to the guide section 8 is generated, which counteracts a short-circuit flow from the inlet 4 to the light-part outlet 5. As a result, the efficiency improves significantly.
An den Führungsabschnitt 8 schließt sich dann in Richtung Abscheider 6 noch ein kegelförmiger Abscheideabschnitt 9 an, in dem sich der Durchmesser der Kammer 11 zum Abscheider 6 hin kontinuierlich vermindert.At the guide section 8 is then followed in the direction of separator 6 still a conical separating section 9, in which the diameter of the chamber 11 to the separator 6 decreases continuously.
Durch diese Verjüngung steigt die Rotationsgeschwindigkeit der Suspension derart an, dass sich die Schwerteile 3 an der Wand der Kammer 11 auf konzentrieren. Der Leichtteil-Auslauf 5 reicht bis in den Führungsabschnitt 8 hinein.As a result of this taper, the rotational speed of the suspension increases in such a way that the heavy parts 3 concentrate on the wall of the chamber 11. The light-part outlet 5 extends into the guide section 8.
Um die Strömung der Faserstoffsuspension 1 im Einlauf nicht zu beeinträchtigen, hat der Führungsabschnitt 8 einen minimalen Abstand von mindestens 30 mm zum Einlauf 4. Zur ausreichenden Verstärkung der Strömung vom Einlaufabschnitt 7 in den Führungsabschnitt 8 ist der maximale Durchmesser der Kammer 11 im Führungsabschnitt 8 mindestens um 10 mm größer als am Einlauf 4.In order not to impair the flow of the pulp suspension 1 in the inlet, the guide section 8 has a minimum distance of at least 30 mm from the inlet 4. For sufficient reinforcement of the flow from the inlet section 7 into the guide section 8, the maximum diameter of the chamber 11 in the guide section 8 is at least 10 mm larger than at the inlet 4.
Gemäß den Figuren 2 und 3 können die Kammern 11 hierzu unterschiedlich gestaltet sein. Jedoch ist hier zur Konstruktionsvereinfachung das einlaufseitige Ende der Kammer 11 eben ausgeführt.According to Figures 2 and 3, the chambers 11 can be designed differently for this purpose. However, here is the design-simplification, the inlet-side end of the chamber 11 made flat.
Bei den in Figur 2 gezeigten Hydrozyklonen ist der Einlaufabschnitt 7 zylindrisch ausgebildet.In the case of the hydrocyclones shown in FIG. 2, the inlet section 7 is cylindrical.
Allerdings erfolgt der Übergang vom Einlaufabschnitt 7 zum zylindrischen Führungsabschnitt 8 in Figur 2a stufenförmig, während dies in Figur 2b allmählich erfolgt. Im Gegensatz dazu ist der Führungsabschnitt 8 in Figur 2c konisch ausgebildet, wobei sich der Durchmesser der Kammer 11 zum Abscheider 6 hin vergrößert, so dass die Kammer 11 beim Übergang zwischen Führungs- 8 und Abscheideabschnitt 9 ihren maximalen Durchmesser hat.However, the transition from the inlet section 7 to the cylindrical guide section 8 takes place in a stepped manner in FIG. 2a, whereas in FIG. 2b this takes place gradually. In contrast, the guide portion 8 is conically formed in Figure 2c, wherein the diameter of the chamber 11 increases towards the separator 6, so that the chamber 11 at the transition between the guide 8 and Abscheideabschnitt 9 has its maximum diameter.
Die in Figur 3 dargestellten Hydrozyklone haben einen konischen Einlaufabschnitt 7, bei dem sich der Durchmesser der Kammer 11 in Richtung Führungsabschnitt 8 kontinuierlich vergrößert, was den Strom zum Führungsabschnitt 8 unterstützt. In Figur 3a ist der Führungsabschnitt 8 zylindrisch und in den Figuren 3b und 3c konisch ausgebildet. Auch in den Figuren 3b und c vergrößert sich der Durchmesser der Kammer 11 in Richtung Abscheideabschnitt 9. Allerdings stimmt bei Figur 3b die Neigung der Wand im Führungsabschnitt 8 mit der Neigung der Wand im Einlaufabschnitt 7 überein, während in Figur 3c die Wand im Führungsabschnitt 8 stärker zur Zentrumsachse 12 geneigt ist als die Wand im Einlaufabschnitt 7.The hydrocyclones shown in FIG. 3 have a conical inlet section 7, in which the diameter of the chamber 11 in the direction of the guide section 8 increases continuously, which assists the flow to the guide section 8. In FIG. 3 a, the guide section 8 is cylindrical and conical in FIGS. 3 b and 3 c. In FIGS. 3b and c, too, the diameter of the chamber 11 increases in the direction of the separating section 9. However, in FIG. 3b, the inclination of the wall in the guiding section 8 coincides with the inclination of the wall in the inlet section 7, while in FIG. 3c the wall in the guiding section 8 is more inclined to the center axis 12 than the wall in the inlet section. 7
Sollen Leichtteile 2 aus der Faserstoffsuspension 1 entfernt werden, so wird die von diesen gereinigte Faserstoffsuspension 1 als Schwerteil-Komponente 3 über den Schwerteil-Abscheider 6 aus dem Hydrozyklon befördert, während die Leichtteile 2 über den Leichtteil-Abfluss 5 abgeführt werden. If lightweight parts 2 are to be removed from the pulp suspension 1, the pulp suspension 1 purified therefrom is conveyed as heavy component 3 via the heavy-part separator 6 from the hydrocyclone, while the light parts 2 are removed via the light-part outflow 5.

Claims

Patentansprüche claims
1. Hydrozyklon zur Reinigung einer Faserstoffsuspension (1 ) mit einer Kammer (11 ) kreisförmigen Querschnitts, in die an einem Ende ein Einlauf (4) sowie ein Leichtteil-Auslauf (5) und am gegenüberliegenden Ende ein Schwerteil-Abscheider (6) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zwischen dem Einlauf (4) und dem Abscheider (6) liegenden Führungsabschnitt (8) der Durchmesser der Kammer(11 ) größer als am Einlauf (4) ist.1. hydrocyclone for purifying a pulp suspension (1) having a chamber (11) of circular cross-section into which at one end an inlet (4) and a light part outlet (5) and at the opposite end a heavy-part separator (6) opens, characterized in that in a between the inlet (4) and the separator (6) lying guide section (8), the diameter of the chamber (11) is greater than at the inlet (4).
2. Hydrozyklon nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Durchmesser der Kammer (11 ) im Führungsabschnitt (8) mindestens 5 mm, vorzugsweise zumindest 10 mm größer als am Einlauf (4) ist.2. A hydrocyclone according to claim 1, characterized in that the maximum diameter of the chamber (11) in the guide section (8) at least 5 mm, preferably at least 10 mm larger than at the inlet (4).
3. Hydrozyklon nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Durchmesser der Kammer (11 ) im Führungsabschnitt (8) mindestens 4 %, vorzugsweise zumindest 8 % größer als am Einlauf (4) ist.3. Hydrocyclone according to claim 1 or 2, characterized in that the maximum diameter of the chamber (11) in the guide section (8) at least 4%, preferably at least 8% greater than at the inlet (4).
4. Hydrozyklon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Einlauf (4) und Führungsabschnitt (8) größer als 30 mm, vorzugsweise größer als 60 mm ist.4. Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that the distance between the inlet (4) and guide section (8) is greater than 30 mm, preferably greater than 60 mm.
5. Hydrozyklon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (11 ) in einem im Mündungsbereich des Einlaufs (4) liegenden Einlaufabschnitt (7) zylindrisch ausgebildet ist.5. Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that the chamber (11) in a in the mouth region of the inlet (4) lying inlet portion (7) is cylindrical.
6. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (11 ) in eine, im Mündungsbereich des Einlaufs (4) liegenden Einlaufabschnitt (7) konisch ausgebildet ist.6. Hydrocyclone according to one of claims 1 to 4, characterized in that the chamber (11) in a, in the mouth region of the inlet (4) lying inlet portion (7) is conical.
7. Hydrozyklon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Durchmesser vom Einlaufabschnitt (7) zum Führungsabschnitt (8) allmählich ändert. 7. Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter of the inlet section (7) to the guide section (8) gradually changes.
8. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Durchmesser vom Einlaufabschnitt (7) zum Führungsabschnitt (8) stufenförmig ändert.8. Hydrocyclone according to one of claims 1 to 6, characterized in that the diameter of the inlet section (7) to the guide section (8) changes stepwise.
9. Hydrozyklon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (8) zylindrisch ausgebildet ist.9. Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that the guide section (8) is cylindrical.
10. Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (8) konisch ausgebildet ist.10. Hydrocyclone according to one of claims 1 to 8, characterized in that the guide section (8) is conical.
11.Hydrozyklon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Führungsabschnitt (8) ein vorzugsweise konusförmig ausgebildeter Abscheideabschnitt (9) folgt, in dem sich der Durchmesser der Kammer (11 ) zum Abscheider (6) hin verringert.11.Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that the guide section (8) is followed by a preferably cone-shaped separating section (9), in which the diameter of the chamber (11) decreases towards the separator (6).
12. Hydrozyklon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlauf (4) tangential in die Kammer (11 ) führt.12. Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet (4) leads tangentially into the chamber (11).
13. Hydrozyklon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am einlaufseitigen Ende der Kammer (11 ) ein vorzugsweise rohrförmiger Leichtteil-Auslauf (5) in die Mitte der Kammer (11 ) ragt.13. A hydrocyclone according to any one of the preceding claims, characterized in that at the inlet end of the chamber (11) a preferably tubular light-part outlet (5) in the center of the chamber (11) protrudes.
14. Hydrozyklon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Außenumfang des Leichtteil-Auslaufs (5) in zumindest einem, vorzugsweise am kammerseitigen Ende liegenden Abschnitt vergrößert.14. Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that the outer circumference of the light part spout (5) in at least one, preferably located on the chamber side end section increases.
15. Hydrozyklon nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Außenumfang des Leichtteil-Auslaufs (5) zu seinem kammerseitigen Ende hin vorzugsweise kontinuierlich vergrößert. 15. Hydrocyclone according to claim 14, characterized in that the outer circumference of the light part outlet (5) preferably increases continuously towards its chamber-side end.
16.Hydrozyklon nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das einlaufseitige Ende der Kammer (11 ) eben ausgebildet ist.16.Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet end of the chamber (11) is flat.
17.Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das einlaufseitige Ende der Kammer (11 ) zumindest über einen Umfangsbereich (15) spiralförmig ausgebildet ist.17.Hydrocyclone according to one of claims 1 to 15, characterized in that the inlet-side end of the chamber (11) is formed spirally at least over a peripheral region (15).
18.Hydrozyklon nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der spiralförmige Umfangsbereich (15) sich über das gesamte einlaufseitige Ende der Kammer (11 ) erstreckt.18.Hydrocyclone according to claim 17, characterized in that the spiral-shaped peripheral region (15) extends over the entire inlet-side end of the chamber (11).
19.Hydrozyklon nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich der spiralförmige Umfangsbereich (15) in Strömungsrichtung der aus dem Einlauf (4) kommenden Faserstoffsuspension (1 ) an die zum einlaufseitigen Ende der Kammer (11 ) weisende Begrenzung des Einlaufs (4) anschließt.19.Hydrozyklon according to claim 17 or 18, characterized in that the spiral peripheral region (15) in the flow direction of the inlet from the inlet (4) pulp suspension (1) to the inlet end of the chamber (11) facing the boundary of the inlet (4 ).
20.Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 17 bis19, dadurch gekennzeichnet, dass der spiralförmige Umfangsbereich (15) an der vom einlaufseitigen Ende der Kammer 11 wegweisenden Begrenzung des Einlaufs (4) endet.20.Hydrocyclone according to one of claims 17 to 19, characterized in that the spiral-shaped peripheral region (15) ends at the inlet end of the chamber 11 facing away from the boundary of the inlet (4).
21.Hydrozyklon nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leichtteil-Auslauf (5) entlang der Zentrumsachse (12) der Kammer (11 ) verläuft.21.Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that the light-part outlet (5) runs along the center axis (12) of the chamber (11).
22. Hydrozyklon nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leichtteil-Auslauf (5) bis in den Führungsbereich (8) der Kammer (11 ) ragt.22. Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that the light part outlet (5) extends into the guide region (8) of the chamber (11).
23. Hydrozyklon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kammer (11 ) wenigstens eine Zuleitung (10) für Verdünnungsflüssigkeit (13) mündet. 23. Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that in the chamber (11) at least one supply line (10) for dilution liquid (13) opens.
24.Hydrozyklon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gereinigte Faserstoffsuspension (1 ) über den Leichtteil- Auslauf (5) abgeführt wird.24.Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that the purified pulp suspension (1) via the Leichtteil- outlet (5) is discharged.
25.Hydrozyklon nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn dienende Faserstoffsuspension (1 ) vorzugsweise eine Stoffdichte zwischen 1 ,5 und 4 %, insbesondere zwischen 2,5 und 3,5 % hat. 25.Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that serving to produce a paper, board, tissue or another fibrous web pulp suspension (1) preferably has a consistency of 1, 5 and 4%, in particular between 2.5 and 3.5%.
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