EP4370744A1 - Hydrozyklone-anordnung zum zentrifugalabscheiden von feststoffen aus einer suspension - Google Patents

Hydrozyklone-anordnung zum zentrifugalabscheiden von feststoffen aus einer suspension

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EP4370744A1
EP4370744A1 EP22740391.2A EP22740391A EP4370744A1 EP 4370744 A1 EP4370744 A1 EP 4370744A1 EP 22740391 A EP22740391 A EP 22740391A EP 4370744 A1 EP4370744 A1 EP 4370744A1
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EP
European Patent Office
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hydrocyclone
suspension
common
pipe
outlet
Prior art date
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EP22740391.2A
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EP4370744B1 (de
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Stefan Koerber
Thomas JASCHEK
Wolfgang Mannes
Georg Jäger
Manuel Brombeis
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Publication date
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Publication of EP4370744B1 publication Critical patent/EP4370744B1/de
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    • B04C5/24—Multiple arrangement thereof
    • B04C5/28—Multiple arrangement thereof for parallel flow
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
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    • B04C5/12—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04C5/13—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits formed as a vortex finder and extending into the vortex chamber; Discharge from vortex finder otherwise than at the top of the cyclone; Devices for controlling the overflow
    • B04C2005/136—Baffles in the vortex finder

Definitions

  • the invention relates to a hydrocyclone arrangement for centrifugally separating solids from a suspension, having at least a first hydrocyclone with a first separation chamber, a first inlet opening tangentially into the first separation chamber for feeding the suspension into the first separation chamber, a first underflow for discharging a separated heavy fraction and a first overflow pipe for discharging a depleted suspension fraction, at least one second hydrocyclone with a second separation chamber, a second inlet opening tangentially into the second separation chamber for feeding the suspension into the second separation chamber, a second underflow for discharging a separated heavy fraction and a second overflow pipe for discharging a depleted suspension fraction, and a common outlet for the depleted suspension fractions of both the at least one first hydrocyclone and the at least one second hydro cyclone.
  • WO 2018/091173 A1 describes a hydrocyclone arrangement for cleaning a fibrous suspension with a plurality of hydrocyclone chambers with a circular cross-section, in each of which an inlet and a light-parts outlet and at the opposite end a heavy-parts separator open, with the inlets having a common Inlet chamber are connected to a common inlet and the light parts outlets are connected to a common light parts outlet via separate outlet lines leading through the common inlet chamber.
  • DE 19963 284 A1 describes an arrangement for controlling the operation of a hydrocyclone or a
  • Hydrocyclone arrangement in which the shape of the discharge jet in the underflow of at least one hydrocyclone is detected using a probe and the probe signal is fed to the control valve in the overflow line of the hydrocyclone or the overflow collection line of a hydrocyclone battery for adjusting the volume split.
  • the respective overflow of each hydrocyclone is connected via a flexible hose as an overflow line to a common collection chamber, which is designed separately from the hydrocyclones.
  • the object of the invention is to create a hydrocyclone arrangement for centrifugally separating solids from a suspension, which has an improved separating effect.
  • hydrocyclone arrangement for the centrifugal separation of solids from a suspension having:
  • At least one second hydrocyclone with a second separation chamber At least one second hydrocyclone with a second separation chamber, a second inlet opening tangentially into the second separation chamber for feeding the suspension into the second separation chamber, a second underflow for discharging a separated heavy fraction and a second overflow pipe for discharging a depleted suspension fraction, and
  • a common outlet for the depleted suspension fractions of both the at least one first hydrocyclone and the at least one second hydrocyclone the common outlet being arranged within a common inlet housing of the hydrocyclone arrangement and the first overflow pipe and the second overflow pipe each having one within the Inlet housing arranged deflection device is assigned, which is designed to deflect the depleted suspension fraction exiting in the axial direction in a direction with a radial directional component, so that the depleted suspension fractions are each introduced with these radial directional components in the common outlet.
  • Hydrocyclones as such are designed to separate at least one heavy fraction from a suspension.
  • the suspension comprises a carrier liquid, such as water, in which solid particles are dispersed.
  • a heavy fraction can be separated at an underflow of the hydrocyclone.
  • the residual suspension from which the heavy fraction has been separated can be referred to as the depleted suspension fraction.
  • the depleted suspension fraction comprises the carrier liquid and any solid particles that have remained after the heavy fraction has been separated off.
  • the depleted suspension fraction can contain remaining solid particles or be free of solid particles.
  • the depleted suspension fraction in a first mode of operation of the hydrocyclones, can form an accept.
  • the accept is that fraction which is to be used as a product or intermediate product.
  • the separated heavy fraction then forms a heavy part reject.
  • the heavy part reject can be discarded or subjected to a further process.
  • the heavy fraction when hydrocyclones are used in papermaking, can include, for example, sand particles, glass splinters or metal parts that are to be sorted out.
  • the solid particles forming the accept in the remaining depleted suspension fraction can include the desired fibrous particles, which can be used for the paper production mentioned by way of example.
  • the depleted suspension fraction freed from the heavy fraction can therefore form an accept.
  • the separated heavy fraction can form the accept.
  • the accept is that fraction which is to be used as a product or intermediate product.
  • the depleted suspension fraction then forms a so-called light part reject.
  • the light part reject can be discarded with regard to the separated heavy fraction representing the accept or can be subjected to a further process.
  • hydrocyclones are used in papermaking, it may be desirable to separate off very fine particles which have smaller particle sizes than the particle size distribution useful for papermaking.
  • the heavy traction separated from the suspension feedstock stream can therefore form an accept.
  • an additional light fraction can optionally also be separated from the suspension fraction depleted of heavy traction.
  • the additional light fraction can be discharged via an optional discharge pipe on the hydrocyclone, separately from the suspension fraction depleted of heavy traction and light fraction. Further solid particles can remain in the remaining depleted suspension fraction. These other solid particles contained in the remaining depleted suspension fraction can also form an accept.
  • heavy traction can be any suitable centrifugal separation chamber on the hydrocyclone.
  • Form heavy part reject and the light fraction can also form a light part reject in this context.
  • the heavy traction can include sand particles, glass splinters or metal parts that have to be sorted out
  • the light fraction can include plastic particles, in particular foamed polystyrene particles, that have to be sorted out.
  • the solid particles forming the accept in the remaining depleted suspension fraction can include the desired fibrous particles, which can be used for the paper production mentioned by way of example.
  • the discharge element of the heavy traction is generally referred to as the underflow and the discharge element of the remaining depleted suspension fraction, ie the residual suspension containing the accept, is generally referred to as the upper flow.
  • the suspension introduced via the inlet into the hydrocyclone is brought into a turbulent flow, so that the heavy traction accumulates near the wall of the separating chamber and can be discharged from there.
  • the separating chamber usually has a conical shape that tapers in the direction of the underflow, i.e. at least the inner wall of the separating chamber is conical.
  • designs with circular-cylindrical separating chamber walls are also possible.
  • the hydrocyclone arrangement comprises at least two hydrocyclones, ie at least one first hydrocyclone and at least one second hydrocyclone.
  • the hydrocyclone arrangement can have any number of individual hydrocyclones.
  • hydrocyclone arrangements with, for example, three individual hydrocyclones or four individual hydrocyclones are expedient.
  • a common outlet is used, in which the individual depleted suspension fractions of the individual hydrocyclones are combined to form a common stream of accepts.
  • the common exit for the merged flow of accepted material from the hydrocyclone arrangement can be designed in particular as an exit chamber to which the overflow pipes of the individual hydrocyclones are fluidically connected are.
  • the several depleted suspension fractions are combined to form the common accept stream and are conducted away from the hydrocyclone arrangement, for example, via an outlet pipe connection which is fluidically connected to the outlet chamber.
  • a common inlet housing can also be used, to which a common inlet nozzle is connected in terms of flow, via which a feed suspension, i.e. the starting suspension from which the heavy fraction and possibly also the light fraction are separated, can be used is to be fed to the hydrocyclone arrangement.
  • a feed suspension i.e. the starting suspension from which the heavy fraction and possibly also the light fraction are separated.
  • the inlets of the individual hydrocyclones then lead away from the common inlet housing, so that the
  • Task suspension flow is distributed as evenly as possible to all hydrocyclones.
  • first overflow pipe and the second overflow pipe are each assigned a deflection device which is arranged within the common inlet housing of the hydrocyclone arrangement and is designed to deflect the depleted suspension fraction exiting in the axial direction in a direction with a radial directional component, so that the depleted suspension -Fractions are each introduced with these radial directional components into the common outlet
  • a compact hydrocyclone arrangement can be created which has an improved separation effect.
  • the respective overflow pipe of each hydrocyclone is fluidically connected to a respective immersion pipe of the hydrocyclone. That Each overflow pipe can be designed in one piece with the respective immersion pipe or form the immersion pipe, or be designed as a separate line part.
  • An assembly comprising at least the first and second overflow pipes and the common outlet or the common outlet chamber can be made from one or more molded parts, in particular two molded parts.
  • the common outlet is arranged within the common inlet housing of the hydrocyclone arrangement, and the first overflow pipe of the at least one first hydrocyclone and the second overflow pipe of the at least one second hydrocyclone are each assigned a deflection device arranged within the inlet housing, which is designed to exit in the axial direction to deflect each depleted suspension fraction in a direction with a radial directional component, so that the depleted suspension fractions are each introduced with these radial directional components into the common outlet.
  • the common entry housing may include an entry channel surrounding a peripheral wall of the common exit. To this extent, a section of the peripheral wall of the common outlet can form part of the interior channel wall of the inlet channel of the common inlet housing.
  • the common feed material can be fed to the hydrocyclone arrangement via the inlet housing, in particular with a tangential directional component, and divided between the first inlet of the at least one first hydrocyclone and the second inlet of the at least one second hydrocyclone and all the hydrocyclones present in the hydrocyclone arrangement 1 are supplied.
  • the supplied feed material flow or the divided feed material flows can flow past the deflection devices or between two adjacent deflection devices, ie through gaps between two adjacent outlet pipe sockets.
  • the deflection devices can be designed in particular as rigid pipe bends.
  • the rigid tube bends can be connected directly to the (rigid) immersion tubes of the hydrocyclones and, in particular, can be designed in one piece with them.
  • the rigid tube bends can also be connected directly to a (rigid) casing wall of the common outlet, in particular can be designed in one piece with it.
  • the inner diameter Dl of the outlet pipe socket, via which the depleted suspension fractions of the at least one first hydrocyclone and of the at least one second hydrocyclone leave the outlet together via the overflow pipes, is smaller than the diameter of the common circumferential circle of the multiple hydrocyclones.
  • the common outlet pipe socket transports the combined, depleted total suspension fraction of the at least one first hydrocyclone and of the at least one second hydrocyclone together centrally, ie centrally out of the housing of the common outlet in the vertical direction.
  • the common outlet pipe socket can be led away vertically upwards, ie it can be arranged leading out of the hydrocyclone arrangement upwards.
  • the common outlet pipe socket can be positioned vertically downwards be led away, ie be arranged leading out from the hydrocyclone assembly downwards.
  • the first and second overflow pipes can be introduced into the common outlet laterally, i.e. on an outer casing wall of the common outlet.
  • the circumference of the common outlet, in particular the common outlet chamber can be made significantly smaller than is possible in the prior art if straight overflow pipes are connected directly in a vertical or axial direction to an underside of the common outlet, in particular the common outlet chamber are, as is the case, for example, in WO2018/091173 A1 mentioned at the outset.
  • a significantly smaller design of the common outlet, in particular the common outlet chamber means that a flow cross-section change at the transition from each overflow pipe to the common outlet or to the common outlet chamber can be made less abrupt or even completely avoided, resulting in a sudden pressure change in the flow of the depleted suspension fraction to be discharged can be reduced or even prevented entirely.
  • first overflow pipe and the second overflow pipe are each assigned a deflection device which is designed to deflect the depleted suspension fraction exiting in the axial direction in a direction with a radial directional component, so that the depleted Suspension fractions are each introduced with these radial directional components in the common outlet.
  • abrupt jumps in the flow cross section can at least be reduced or even completely avoided.
  • the individual depleted suspension fractions of all hydrocyclones can be diverted via the first and second overflow pipes as long as the individual depleted suspension fractions are still guided separately and before they are brought together in the centrally arranged outlet or in the centrally arranged outlet chamber of the hydrocyclone arrangement will.
  • the deflection devices can be designed to deflect the depleted suspension fraction guided in an axially extending dip pipe section of the respective overflow pipe by at least 30 degrees, in particular by at least 45 degrees, from the axial direction.
  • Each first overflow pipe and each second overflow pipe can be assigned a separate deflection device, so that each depleted suspension fraction can be deflected individually, i.e. separately or independently of one another.
  • the deflection devices can be designed to deflect the depleted suspension fraction guided in an axially extending dip pipe section of the respective overflow pipe by at least 65 degrees, in particular by 90 degrees from the axial direction, i.e. the suspension fraction is preferably between 65 degrees and 90 degrees deflected, in particular deflected by exactly 90 degrees.
  • the deflection devices can each be formed by a pipe bend that connects the respective axially extending immersion pipe section of the respective hydrocyclone to the common outlet.
  • the overflow pipes of all hydrocyclones can be easily connected to the outlet or the outlet chamber.
  • the size, in particular the outer diameter of the outlet or the outlet chamber, can be freely selected since it is not dependent on the position, size and arrangement of the individual hydrocyclones.
  • the flow cross-sections in the outlet or in the outlet chamber can be selected in such a way that no sudden changes in flow cross-section and thus no sudden changes in flow speed occur.
  • the outlet or the outlet chamber can have a constant flow cross section.
  • a flow cross section, in particular the narrowest flow cross section of the outlet or the outlet chamber can correspond to the sum of all individual flow cross sections of the individual overflow pipes of the several hydrocyclones or the immersion pipes of the several hydrocyclones.
  • the flow vortices in the individual dip tubes of the hydrocyclones can also continue in the respectively associated individual tube bends, so that fewer negative repercussions occur in the separating chambers.
  • the individual tube bends can have the same flow cross section as the individual dip tubes of the hydrocyclones.
  • An average radius of curvature on the respective pipe bend can correspond to one to three times the average radius of the immersion pipe section of the respective hydrocyclone.
  • the outside radius of curvature of the respective pipe bend can essentially correspond to the radius of the immersion pipe section of the respective hydrocyclone.
  • the average radius of curvature of the respective pipe bend in Substantially correspond to the radius of the dip tube section of the respective hydrocyclone.
  • the outside radius of curvature of the respective pipe bend is larger than the radius of the dip pipe section of the respective hydrocyclone.
  • the inside radius of curvature of the respective pipe bend can essentially correspond to the radius of the immersion pipe section of the respective hydrocyclone. In this case, both the outside radius of curvature and the mean radius of curvature of the respective pipe bend are greater than the radius of the dip pipe section of the respective hydrocyclone.
  • the respective pipe bend can be followed in the direction of flow by a straight piece of pipe which fluidically connects the respective pipe bend to the common outlet.
  • the respective straight pipe sections can be arranged at an angle of less than 90 degrees, in particular at an angle between 45 degrees and 20 degrees, for example 25 degrees, to the horizontal cross-sectional plane of the hydrocyclone arrangement or the hydrocyclones.
  • the position of the horizontal cross-sectional plane means a position of the plane perpendicular to the axial extent of the hydrocyclones.
  • the axial extent of the hydrocyclones results from the axis of rotation of the separating vortex flow of the respective hydrocyclone.
  • the hydrocyclone arrangement can have a common inlet housing for the at least one first hydrocyclone and the at least one second hydrocyclone, to which the at least one first inlet and the at least one second enema are connected, the
  • Deflection devices are arranged within the outer contour of the common inlet housing.
  • the common outlet or the common outlet chamber can be made significantly smaller, with the result that more space is available within the common
  • the hydrocyclone arrangement can comprise at least three hydrocyclones, the cyclone axes of which are arranged parallel to one another and lie on a common circumferential circle of the hydrocyclone arrangement and the common outlet is arranged in the center of the circumferential circle between the at least three hydrocyclones.
  • the common outlet can comprise an outlet pipe socket, which is designed to discharge the depleted suspension fractions combined in the common outlet from the common outlet to the outside of the hydrocyclone arrangement, the inner diameter of the outlet pipe socket being smaller than the diameter of the common circumferential circle of the at least three hydrocyclones.
  • the outlet no longer has to extend completely over all the overflow pipes of the hydrocyclones, but can be designed to be significantly smaller in scope. To this extent, the deflection devices can bridge any distances between the overflow pipes and the outlet. The smallest cross-sectional area of flow
  • Outlet pipe socket can be smaller or at most equal to the sum of the flow cross-sectional areas of the overflow pipes of all hydrocyclones of the hydrocyclone arrangement. As a result, there is no expansion of the flow cross section in the flow path and therefore no pressure loss occurs.
  • the deflection devices can be designed to deflect the depleted suspension fractions guided in the respective overflow pipes in one direction with a tangential directional component, so that the depleted suspension fractions are introduced into the common outlet with a tangential directional component.
  • the energy from the flow vortices in the overflow pipes can be converted into a common vortex flow by tangential feed into the common outlet or in the common outlet chamber, which avoids through-losses and improves the separating effect of the hydrocyclones can further improve.
  • the deflection devices can be designed to introduce the depleted suspension fractions into the common outlet with a tangential directional component, in which case the resulting rotary flow momentum of the total flow within the common outlet has the same direction as the individual rotary flow momentums in the individual hydrocyclones.
  • a rotating flow can be generated in the outlet chamber.
  • Such a rotating flow in the outlet chamber can then optionally form an additional centrifugal separation chamber, from which, for example, an undersize can be separated as a light fraction from the combined, depleted suspension fraction.
  • Such a device is also referred to as a lightweight parts cleaner.
  • the deflection devices can include baffles, which are arranged in the common outlet and which deflect the depleted suspension fractions guided in the respective overflow pipes within the common outlet in a direction with a tangential directional component, so that the depleted suspension entering the common outlet -Fractions are each redirected into a tangential directional component.
  • the baffles can be used to generate a differently generated or possibly a supporting, in particular intensified, turbulent flow or rotational flow in the outlet, in particular in an outlet chamber.
  • the exit can be optional as another
  • Centrifugal separation space may be formed, in the center of which dips a coaxially arranged discharge pipe, which is formed for discharging a light fraction separated from the combined, depleted suspension fraction. In this way, an additional light part separation can be realized in a compact design. Through the special An additional, separate centrifugal separator can be omitted if the outlet chamber is formed.
  • the discharge pipe can be led away downwards from the centrifugal separating chamber on a separating chamber side facing the separating chambers of the hydrocyclones. This enables a space-saving line routing for the removal of the separated light fraction from the hydrocyclone arrangement.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a specific embodiment of a hydrocyclone arrangement according to the invention
  • FIG. 2 shows a partially sectioned perspective representation of the hydrocyclone arrangement according to FIG. 1 in a view obliquely from above
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a cross section through a first variant of a hydrocyclone arrangement with a common outlet and four
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a cross section through a second variant of a hydrocyclone arrangement with a common outlet and four hydrocyclones, which are connected by means of four tangentially aligned deflection devices,
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a cross section through a third variant of a hydrocyclone arrangement with a common outlet and three hydrocyclones which are connected by means of three radially aligned deflection devices, and
  • Fig. 6 is a schematic representation in the
  • the hydrocyclone arrangement 1 shows a hydrocyclone arrangement 1 for centrifugally separating solids from a suspension.
  • the hydrocyclone arrangement 1 has at least one first hydrocyclone 2.1, with a first separation chamber 3.1, a first inlet 4.1 opening tangentially into the first separation chamber 3.1 for supplying the Suspension in the first separation chamber 3.1, a first underflow 5.1 for discharging a separated heavy fraction and a first overflow pipe 6.1 for discharging a depleted suspension fraction.
  • the hydrocyclone arrangement 1 also has at least one second hydrocyclone 2.2, with a second separation chamber 3.2, a second inlet 4.2 opening tangentially into the second separation chamber 3.2 for feeding the suspension into the second separation chamber 3.2, a second underflow 5.2 for discharging a separated heavy fraction and a second overflow pipe 6.2 for discharging a depleted suspension fraction.
  • the hydrocyclone arrangement 1 includes a common outlet 7 for the depleted suspension fractions of both the at least one first hydrocyclone 2.1 and the at least one second hydrocyclone 2.2.
  • the first overflow pipe 6.1 and the second overflow pipe 6.2 are each assigned a deflection device 8.1, 8.2, which is designed to deflect the depleted suspension fraction exiting in the axial direction in a direction with a radial directional component, so that the depleted suspension fractions each these radial directional components are introduced into the common outlet 7 .
  • the deflection devices 8.1, 8.2 are designed to deflect the depleted suspension fraction guided in an axially extending dip pipe section 9.1, 9.2 of the respective overflow pipe 6.1, 6.2 by 90 degrees from the axial direction. As shown in Fig. 1, the depleted suspension fractions accordingly deflected from their vertical flow directions in radial, ie horizontal flow directions.
  • the deflection devices 8.1, 8.2 are each formed by a pipe bend that connects the respective axially extending immersion pipe section 9.1, 9.2 of the respective hydrocyclone 2.1, 2.2 to the common outlet 7.
  • the hydrocyclone arrangement 1 for the at least one first hydrocyclone 2.1 and the at least one second hydrocyclone 2.2 has a common inlet housing 10 to which the at least one first inlet 4.1 and the at least a second inlet 4.2 are connected.
  • Deflection devices 8.1, 8.2 are arranged within the outer contour of the common inlet housing 10.
  • the common outlet 7 is arranged inside the common inlet housing 10 of the hydrocyclone arrangement 1, and the first overflow pipe 6.1 of the at least one first hydrocyclone 2.1 and the second overflow pipe 6.2 of the at least one second hydrocyclone 2.2 each have a deflection device 8.1, 8.2 arranged inside the inlet housing 10 assigned, which is designed to deflect the respective depleted suspension fraction exiting in the axial direction in a direction with a radial directional component, so that the depleted suspension fractions are each introduced into the common outlet 7 with these radial directional components.
  • the common inlet housing 10 has an inlet channel which surrounds a peripheral wall of the common outlet 7 .
  • a partial section of the peripheral wall of the common outlet 7 can in this respect form part of the inner channel wall of the inlet channel of the common inlet housing 10 .
  • the common feed material is fed to the hydrocyclone arrangement 1 via the inlet housing 10, in particular with a tangential directional component, and divided between the first inlet 4.1 of the at least one first hydrocyclone 2.1 and the second inlet 4.2 of the at least one second hydrocyclone 2.2 and all the hydrocyclones present 2.1, 2.2 of the hydrocyclone arrangement 1 supplied.
  • the supplied feed material flow or the divided feed material flows flow past the deflection devices 8.1, 8.2 or between two adjacent deflection devices 8.1, 8.2, ie through gaps between two adjacent outlet pipe sockets 7a.
  • the deflection devices 8.1, 8.2 can in particular be designed as rigid pipe bends.
  • the rigid tube bends can be connected directly to the (rigid) immersion tubes of the hydrocyclones 2.1 and 2.2, in particular can be designed in one piece with them.
  • the rigid pipe bends can also be connected directly to a (rigid) casing wall of the common outlet 7, in particular can be designed in one piece with it.
  • the inner diameter Dl of the outlet pipe socket 7a via which the depleted suspension fractions of the at least one first hydrocyclone 2.1 and the at least one second hydrocyclone 2.2 via the overflow pipes 6.1, 6.2 leave the outlet 7 together, smaller than the diameter D2 of the common circumference U of the several hydrocyclones 2.1 and 2.2.
  • the common outlet pipe socket 7a transports the combined depleted total suspension fraction of the at least one first hydrocyclone 2.1 and the at least one second hydrocyclone 2.2 together centrally, i.e. centrally out of the housing of the common outlet 7 in the vertical direction.
  • the common outlet pipe socket 7a can be led away vertically upwards, i.e. it can be arranged leading out of the hydrocyclone arrangement 1 upwards.
  • the common outlet pipe socket 7a can be led away vertically downwards, i.e. arranged leading out of the hydrocyclone arrangement 1 downwards.
  • a common inlet nozzle 10a is fluidically connected to the common inlet housing 10, as is shown in particular in Fig. 2, via which a feed suspension, i.e. the starting suspension from which the heavy fraction and possibly also the light fraction is to be separated, is fed to the hydrocyclone arrangement 1 is supplied.
  • the inlets 4.1, 4.2 of the individual hydrocyclones 2.1, 2.2 then lead away from the common inlet housing 10, so that the feed suspension flow is distributed as evenly as possible to all hydrocyclones 2.1, 2.2.
  • the common outlet 7 includes an outlet pipe socket 7a, which is designed to discharge the combined in the common outlet 7 depleted suspension fractions from the common outlet 7 to the outside of the hydrocyclone assembly 1, wherein the inner diameter Dl of the Outlet pipe socket 7a is smaller than the diameter D2 of the common circumferential circle U of the hydrocyclones 2.1, 2.2.
  • the smallest flow cross-sectional area of the outlet pipe socket 7a can in particular be smaller or at most equal to the sum of the flow cross-sectional areas of the overflow pipes 6.1, 6.2 of all hydrocyclones 2.1, 2.2 of the hydrocyclone arrangement 1.
  • the deflection devices 8.1, 8.2 can be designed to deflect the depleted suspension fractions guided in the respective overflow pipes 6.1, 6.2 in one direction with a tangential directional component, so that the depleted Suspension fractions are each introduced into the common outlet 7 with a tangential directional component.
  • the deflection devices 8.1, 8.2 can be designed to introduce the depleted suspension fractions into the common outlet 7, each with a tangential directional component, in which the resulting rotary flow momentum of the total flow within the common outlet 7 has the same direction as the individual rotary flow momentums in the individual hydrocyclones 2.1, 2.2.
  • the hydrocyclone arrangement 1 has a total of four hydrocyclones, i.e. two first hydrocyclones 2.1 and two second hydrocyclones 2.2 each, whose cyclone axes A, which are arranged parallel to one another, lie on a common circumferential circle U of the hydrocyclone arrangement 1, the common Outlet 7 is arranged in the center Z of the circumference U between the four hydrocyclones 2.1, 2.2, like this shown in particular in FIGS. 3 and 4 .
  • outlet 7 is designed as a further centrifugal separation chamber 12, in the center of which a coaxially arranged discharge pipe 11 dips, which is designed to discharge a light fraction separated from the combined, depleted suspension fraction.
  • discharge pipe 11 is on a separation chamber side facing downwards from the separation chambers 3.1, 3.2 of the hydrocyclones 2.1, 2.2
  • Centrifugal separation room 12 carried away.
  • the discharge pipe for a light fraction could also be attached to the upper end of the separation space.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hydrozyklone-Anordnung (1) zum Zentrifugalabscheiden von Feststoffen aus einer Suspension, aufweisend wenigstens einen ersten Hydrozyklon (2.1) und wenigstens einen zweiten Hydrozyklon (2.2), sowie einen gemeinsamen Austritt (7) für abgereicherte Suspensions-Fraktionen sowohl des wenigstens einen ersten Hydrozyklons (2.1) als auch des wenigstens einen zweiten Hydrozyklons (2.2), wobei der gemeinsame Austritt (7) innerhalb eines gemeinsamen Eintrittsgehäuses (10) der Hydrozyklone-Anordnung (1) angeordnet ist und einem ersten Oberlaufrohr (6.1) des ersten Hydrozyklons (2.1) und einem zweiten Oberlaufrohr (6.2) des zweiten Hydrozyklons (2.2) jeweils eine innerhalb des Eintrittsgehäuses (10) angeordnete Umlenkeinrichtung (8.1, 8.2) zugeordnet ist, welche ausgebildet ist, die in axialer Richtung austretende abgereicherte Suspensions-Fraktion in eine Richtung mit einer radialen Richtungskomponente umzulenken, so dass die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit diesen radialen Richtungskomponenten in den gemeinsamen Austritt (7) eingeleitet werden.

Description

Hydrozyklone-Anordnung zum Zentrifugalabscheiden von Feststoffen aus einer Suspension
Die Erfindung betrifft eine Hydrozyklone-Anordnung zum Zentrifugalabscheiden von Feststoffen aus einer Suspension, aufweisend wenigstens einen ersten Hydrozyklon mit einer ersten Trennkammer, einem in die erste Trennkammer tangential einmündenden ersten Einlauf zum Zuführen der Suspension in die erste Trennkammer, einem ersten Unterlauf zum Austragen einer abgetrennten Schwerfraktion und einem ersten Oberlaufrohr zum Austragen einer abgereicherten Suspensions- Fraktion, wenigstens einen zweiten Hydrozyklon mit einer zweiten Trennkammer, einem in die zweite Trennkammer tangential einmündenden zweiten Einlauf zum Zuführen der Suspension in die zweite Trennkammer, einem zweiten Unterlauf zum Austragen einer abgetrennten Schwerfraktion und einem zweiten Oberlaufrohr zum Austragen einer abgereicherten Suspensions-Fraktion, sowie einen gemeinsamen Austritt für die abgereicherten Suspensions-Fraktionen sowohl des wenigstens einen ersten Hydrozyklons als auch des wenigstens einen zweiten Hydrozyklons.
Die WO 2018/091173 Al beschreibt eine Hydrozyklonanordnung zur Reinigung einer FaserstoffSuspension mit mehreren Hydrozyklon-Kammern kreisförmigen Querschnitts, in die jeweils an einem Ende ein Einlauf sowie ein Leichtteil- Auslauf und am gegenüberliegenden Ende ein Schwerteil- Abscheider mündet, wobei die Einläufe über eine gemeinsame Zulaufkammer mit einem gemeinsamen Zulauf verbunden sind und die Leichtteil-Ausläufe über separate und durch die gemeinsame Zulaufkammer führende Auslauf-Leitungen mit einem gemeinsamen Leichtteil-Ablauf verbunden sind. Die DE 19963 284 Al beschreibt eine Anordnung zur Regelung des Betriebs eines Hydrozyklons oder einer
Hydrozyklonanordnung, bei der die Form des Austragstrahls im Unterlauf mindestens eines Hydrozyklons mit Hilfe einer Sonde erfasst und das Sondensignal dem Regelventil in der Oberlaufleitung des Hydrozyklons oder der OberlaufSammelleitung einer Hydrozyklonbatterie für die Verstellung des Volumensplits zugeführt wird. Der jeweilige Oberlauf jeden Hydrozyklons ist über jeweils einen flexiblen Schlauch als Oberlaufleitung an eine gemeinsame Sammelkammer angeschlossen, die separat zu den Hydrozyklonen ausgebildet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hydrozyklone-Anordnung zum Zentrifugalabscheiden von Feststoffen aus einer Suspension zu schaffen, die eine verbesserte Trennwirkung aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Hydrozyklone-Anordnung zum Zentrifugalabscheiden von Feststoffen aus einer Suspension, aufweisend :
- wenigstens einen ersten Hydrozyklon mit einer ersten Trennkammer, einem in die erste Trennkammer tangential einmündenden ersten Einlauf zum Zuführen der Suspension in die erste Trennkammer, einem ersten Unterlauf zum Austragen einer abgetrennten Schwerfraktion und einem ersten Oberlaufrohr zum Austragen einer abgereicherten Suspensions-Fraktion,
- wenigstens einen zweiten Hydrozyklon mit einer zweiten Trennkammer, einem in die zweite Trennkammer tangential einmündenden zweiten Einlauf zum Zuführen der Suspension in die zweite Trennkammer, einem zweiten Unterlauf zum Austragen einer abgetrennten Schwerfraktion und einem zweiten Oberlaufrohr zum Austragen einer abgereicherten Suspensions-Fraktion, sowie
- einen gemeinsamen Austritt für die abgereicherten Suspensions-Fraktionen sowohl des wenigstens einen ersten Hydrozyklons als auch des wenigstens einen zweiten Hydrozyklons, wobei der gemeinsame Austritt innerhalb eines gemeinsamen Eintrittsgehäuses der Hydrozyklon-Anordnung angeordnet ist und dem ersten Oberlaufrohr und dem zweiten Oberlaufrohr jeweils eine innerhalb des Eintrittsgehäuses angeordnete Umlenkeinrichtung zugeordnet ist, welche ausgebildet ist, die in axialer Richtung austretende abgereicherte Suspensions-Fraktion in eine Richtung mit einer radialen Richtungskomponente umzulenken, so dass die abgereicherten Suspensions- Fraktionen jeweils mit diesen radialen Richtungskomponenten in den gemeinsamen Austritt eingeleitet werden.
Hydrozyklone als solches sind ausgebildet zum Abtrennen wenigstens einer Schwerfraktion aus einer Suspension. Die Suspension umfasst eine Trägerflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, in der Feststoffpartikel dispergiert sind. In Abhängigkeit des Strömungsverhaltens der Feststoffpartikel in der Trägerflüssigkeit kann eine Schwerfraktion an einem Unterlauf des Hydrozyklons abgetrennt werden. Die Restsuspension, von der die Schwerfraktion abgetrennt ist, kann als abgereicherte Suspensions-Fraktion bezeichnet werden. Die abgereicherte Suspensions-Fraktion umfasst demgemäß die Trägerflüssigkeit und gegebenenfalls verbliebene Feststoffpartikel, nachdem die Schwerfraktion abgetrennt worden ist. Die abgereicherte Suspensions-Fraktion kann verbliebende Feststoffpartikel enthalten oder frei von Feststoffpartikeln sein.
Grundsätzlich kann in einer ersten Betriebsweise der Hydrozyklone die abgereicherte Suspensions-Fraktion einen Gutstoff bilden. Der Gutstoff ist insofern diejenige Fraktion, die als Produkt oder Zwischenprodukt verwendet werden soll. In einer solchen ersten Betriebsweise bildet dann die abgetrennte Schwerfraktion ein Schwerteilrejekt. Das Schwerteilrejekt kann im Hinblick auf die den Gutstoff darstellende abgereicherte Suspensions-Fraktion verworfen werden oder einem weiteren Verfahrensprozess unterworfen werden. Beispielsweise bei der Verwendung von Hydrozyklonen in der Papierherstellung kann die Schwerfraktion beispielsweise Sandpartikel, Glassplitter oder Metallteile umfassen, die auszusortieren sind. Die den Gutstoff bildenden Feststoffpartikel in der verbliebenen abgereicherten Suspensions-Fraktion können die gewünschten Faserstoffpartikel umfassen, welche der beispielhaft erwähnten Papierherstellung dienen können. Die von der Schwerfraktion befreite abgereicherte Suspensionsfraktion kann also einen Gutstoff bilden.
In einer anderen, zweiten Betriebsweise der Hydrozyklone kann hingegen die abgetrennte Schwerfraktion den Gutstoff bilden. Der Gutstoff ist in dieser zweiten Betriebsweise insofern diejenige Fraktion, die als Produkt oder Zwischenprodukt verwendet werden soll. In einer solchen zweiten Betriebsweise bildet dann die abgereicherte Suspensions-Fraktion ein sogenanntes Leichtteilrejekt. Das Leichtteilrejekt kann im Hinblick auf die den Gutstoff darstellende abgetrennte Schwerfraktion verworfen werden oder einem weiteren Verfahrensprozess unterworfen werden. Beispielsweise bei der Verwendung von Hydrozyklonen in der Papierherstellung kann es gewünscht sein, Feinstpartikel abzutrennen, die kleinere Korngrößen aufweisen, als die zur Papierherstellung zweckmäßige Korngrößenverteilung vorgibt. Die von dem Suspensions-Aufgabegutstrom abgetrennte Schwertraktion kann also einen Gutstoff bilden.
Mittels eines zusätzlichen Zentrifugalabscheideraums am Hydrozyklon kann optional von der um die Schwertraktion abgereicherten Suspensions-Fraktion gegebenenfalls außerdem eine zusätzliche Leichtfraktion abgeschieden werden. Die zusätzliche Leichtfraktion kann über ein optionales Abzugsrohr am Hydrozyklon ausgetragen werden, und zwar separat von der um die Schwertraktion und die Leichtfraktion abgereicherten Suspensions-Fraktion. In der verbliebenen abgereicherten Suspensions-Fraktion können weitere Feststoffpartikel verbleiben. Diese in der verbliebenen abgereicherten Suspensions-Fraktion enthaltenen weiteren Feststoffpartikel können auch einen Gutstoff bilden. Die Schwertraktion kann in diesem Zusammenhang ein
Schwerteilrejekt bilden und die Leichtfraktion kann in diesem Zusammenhang auch ein Leichtteilrejekt bilden. Beispielsweise bei der Verwendung von Hydrozyklonen in der Papierherstellung kann die Schwertraktion beispielsweise Sandpartikel, Glassplitter oder Metallteile umfassen, die auszusortieren sind, und die Leichtfraktion kann beispielsweise Kunststoffpartikel, insbesondere geschäumte Polystyrolteilchen umfassen, die gegebenenfalls auch aussortiert werden sollen. Die den Gutstoff bildenden Feststoffpartikel in der verbliebenen abgereicherten Suspensions-Fraktion können die gewünschten Faserstoffpartikel umfassen, welche der beispielhaft erwähnten Papierherstellung dienen können. Unabhängig der tatsächlichen Orientierung des Hydrozyklons im Raum wird das Austragsorgan der Schwertraktion generell als Unterlauf bezeichnet und das Austragsorgan der verbliebenen abgereicherten Suspensions-Fraktion, d.h. der den Gutstoff enthaltende Restsuspension generell als Oberlauf bezeichnet.
In der Trennkammer wird die über den Einlauf in den Hydrozyklon eingebrachte Suspension in eine Wirbelströmung gebracht, so dass sich die Schwertraktion wandnah der Trennkammer anreichern und von dort ausgetragen werden kann. Die Trennkammer weist meistens eine sich in Richtung des Unterlaufs verjüngende konische Gestalt auf, d.h. zumindest die Innenwand der Trennkammer ist konisch ausgebildet. Es sind jedoch auch Ausführungen mit kreiszylindrischen Trennkammerwänden möglich.
Die Hydrozyklone-Anordnung umfasst zumindest zwei Hydrozyklone, also wenigstens einen ersten Hydrozyklon und wenigstens einen zweiten Hydrozyklon. Die Hydrozyklone- Anordnung kann jedoch in allgemeiner Betrachtung eine beliebige Anzahl von einzelnen Hydrozyklonen aufweisen. So sind insbesondere Hydrozyklone-Anordnungen mit beispielsweise drei einzelnen Hydrozyklonen oder vier einzelnen Hydrozyklonen zweckmäßig.
Wenn mehrere Hydrozyklone zu einer gemeinsamen Hydrozyklone- Anordnung zusammengefasst werden, kommt ein gemeinsamer Austritt zur Anwendung, in dem die einzelnen abgereicherten Suspensions-Fraktionen der einzelnen Hydrozyklone zu einem gemeinsamen Gutstoffström zusammengeführt werden. Der gemeinsame Austritt für den zusammengeführten Gutstoffström aus der Hydrozyklone-Anordnung kann insbesondere als eine Austrittskammer ausgebildet sein, an welche die Oberlaufrohre der einzelnen Hydrozyklone strömungstechnisch angeschlossen sind. In der Austrittskammer werden die mehreren abgereicherten Suspensions-Fraktionen zu dem gemeinsamen Gutstoffström vereinigt und beispielsweise über einen an die Austrittskammer strömungstechnisch angeschlossen Austrittsrohrstutzen von der Hydrozyklone-Anordnung weggeführt .
Wenn mehrere Hydrozyklone zu einer gemeinsamen Hydrozyklone- Anordnung zusammengefasst werden, kann auch ein gemeinsames Eintrittsgehäuse zur Anwendung kommen, an das ein gemeinsamer Eintrittsstutzen strömungstechnisch angeschlossen ist, über den eine Aufgabesuspension, d.h. diejenige Ausgangssuspension, von der die Schwerfraktion und gegebenenfalls auch die Leichtfraktion abgetrennt werden soll, der Hydrozyklone-Anordnung zugeführt wird. Von dem gemeinsamen Eintrittsgehäuse führen dann die Einläufe der einzelnen Hydrozyklone weg, so dass der
Aufgabesuspensionsstrom möglichst gleichmäßig auf alle Hydrozyklone aufgeteilt wird.
Indem dem ersten Oberlaufrohr und dem zweiten Oberlaufrohr jeweils eine innerhalb des gemeinsamen Eintrittsgehäuses der Hydrozyklon-Anordnung angeordnete Umlenkeinrichtung zugeordnet ist, welche ausgebildet ist, die in axialer Richtung austretende abgereicherte Suspensions-Fraktion in eine Richtung mit einer radialen Richtungskomponente umzulenken, so dass die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit diesen radialen Richtungskomponenten in den gemeinsamen Austritt eingeleitet werden, kann eine kompakte Hydrozyklone-Anordnung geschaffen werden, die eine verbesserte Trennwirkung aufweist. Das jeweilige Oberlaufrohr jeden Hydrozyklons ist dabei strömungstechnisch an ein jeweiliges Tauchrohr des Hydrozyklons angeschlossen. Das jeweilige Oberlaufrohr kann einteilig mit dem jeweiligen Tauchrohr ausgebildet sein bzw. das Tauchrohr mitbilden, oder als ein separates Leitungsteil ausgebildet sein. Eine Baugruppe, umfassend zumindest die ersten und zweiten Oberlaufrohre, sowie den gemeinsamen Austritt oder die gemeinsame Austrittskammer, kann aus einem oder mehreren Formteilen, insbesondere zwei Formteilen hergestellt sein.
Der gemeinsame Austritt ist innerhalb des gemeinsamen Eintrittsgehäuses der Hydrozyklone-Anordnung angeordnet und dem ersten Oberlaufrohr des wenigstens einen ersten Hydrozyklons und dem zweiten Oberlaufrohr des wenigstens einen zweiten Hydrozyklons ist jeweils eine innerhalb des Eintrittsgehäuses angeordnete Umlenkeinrichtung zugeordnet, welche ausgebildet ist, die in axialer Richtung austretende jeweilige abgereicherte Suspensions-Fraktion in eine Richtung mit einer radialen Richtungskomponente umzulenken, so dass die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit diesen radialen Richtungskomponenten in den gemeinsamen Austritt eingeleitet werden.
Das gemeinsame Eintrittsgehäuse kann einen Eintrittskanal aufweisen, welcher eine Umfangswand des gemeinsamen Austritts umgibt. Ein Teilabschnitt der Umfangswand des gemeinsamen Austritts kann insoweit einen Teil der innenliegenden Kanalwand des Eintrittskanals des gemeinsamen Eintrittsgehäuses bilden. Über das Eintrittsgehäuse kann das gemeinsame Aufgabegut der Hydrozyklon-Anordnung zugeführt werden, insbesondere mit einer tangentialen Richtungskomponente, und auf den ersten Einlauf des wenigstens einen ersten Hydrozyklons und auf den zweiten Einlauf des wenigstens einen zweiten Hydrozyklons aufgeteilt und allen vorhandenen Hydrozyklonen der Hydrozyklon-Anordnung 1 zugeführt werden. Die zugeführte Aufgabegutströmung bzw. die aufgeteilten Aufgabegutströme können insoweit an den Umlenkeinrichtungen vorbei bzw. zwischen jeweils zwei benachbarten Umlenkeinrichtungen hindurch strömen, d.h. durch Zwischenräume zwischen jeweils zwei benachbarten Austrittsrohrstutzen hindurch. Die Umlenkeinrichtungen können insbesondere als starre Rohrbögen ausgebildet sein. Die starren Rohrbögen können direkt mit den (starren) Tauchrohren der Hydrozyklone und verbunden sein, insbesondere einteilig mit diesen ausgebildet sein. Die starren Rohrbögen können andererseits auch direkt mit einer (starren) Mantelwand des gemeinsamen Austritts verbunden sein, insbesondere einteilig mit diesem ausgebildet sein.
Innerhalb der gemeinsamen Gehäuseanordnung von Eintrittsgehäuse und gemeinsamen Austritt kann der Innendurchmesser Dl des Austrittsrohrstutzens, über den die abgereicherten Suspensions-Fraktionen des wenigstens einen ersten Hydrozyklons und des wenigstens einen zweiten Hydrozyklons über die Oberlaufrohre hinweg gemeinsam den Austritt verlassen, kleiner als der Durchmesser des gemeinsamen Umfangkreises der mehreren Hydrozyklone sein.
Der gemeinsame Austrittsrohrstutzen transportiert die zusammengefasste abgereicherte Suspensions-Gesamtfraktion des wenigstens einen ersten Hydrozyklons und des wenigstens einen zweiten Hydrozyklons gemeinsam zentral, d.h. mittig aus dem Gehäuse des gemeinsamen Austritts in vertikaler Richtung hinaus. Der gemeinsame Austrittsrohrstutzen kann vertikal nach oben weggeführt sein, d.h. aus der Hydrozyklon-Anordnung nach oben herausführend angeordnet sein. Alternativ kann der gemeinsame Austrittsrohrstutzen vertikal nach unten weggeführt sein, d.h. aus der Hydrozyklon-Anordnung nach unten herausführend angeordnet sein.
Werden die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit diesen radialen Richtungskomponenten in den gemeinsamen Austritt eingeleitet, können die ersten und zweiten Oberlaufrohre seitlich, d.h. an einer äußeren Mantelwand des gemeinsamen Austritts in den gemeinsamen Austritt eingeleitet werden. Dabei kann der gemeinsame Austritt, insbesondere die gemeinsame Austrittskammer in ihrem Umfang deutlich kleiner ausgestaltet werden, als dies im Stand der Technik möglich ist, wenn gerade Oberlaufrohre direkt in einer senkrechten bzw. axialen Richtung an eine Unterseite des gemeinsamen Austritts, insbesondere der gemeinsamen Austrittskammer angeschlossen sind, wie dies beispielsweise in der eingangs genannten W02018/091173 Al der Fall ist. Durch eine deutlich kleinere Gestaltung des gemeinsamen Austritts, insbesondere der gemeinsamen Austrittskammer, kann eine Strömungsquerschnittsänderung am Übergang von jedem Oberlaufrohr zu dem gemeinsamen Austritt bzw. zu der gemeinsamen Austrittskammer weniger sprunghaft ausgebildet werden oder sogar ganz vermieden werden, wodurch insgesamt eine plötzliche Druckänderung im Strömungsverlauf der abzuführenden abgereicherten Suspensions-Fraktion reduziert oder sogar ganz verhindert werden kann.
Eine starke Aufweitung des Strömungsquerschnitts würde nämlich mit einer starken Reduktion der mittleren Strömungsgeschwindigkeit einhergehen. Damit verbundene Druckverluste würden sich wiederum negativ auf die Abscheidewirkung hinsichtlich der in den Trennkammern abzutrennenden Schwertraktionen auswirken. Sind die Tauchrohre der Oberlaufrohre kurz, würde ein Aufreißen der Strömungswirbel direkt am Eintritt der Oberlaufrohre in den Austritt bzw. die Austrittskammer außerdem eine Verlangsamung des Strömungswirbels in den Tauchrohren bewirken, was auch zu einer Reduktion der Abscheidewirkung führen würde. Verbleibende Wirbelströmungen würden sich aus den Tauchrohren in den Austritt bzw. die Austrittskammer fortsetzen und erst dort würde die Wirbelenergie vollständig abgebaut werden.
Auch dadurch entstehen Druckverluste, die sich negativ auf die Abscheidewirkung hinsichtlich der in den Trennkammern abzutrennenden Schwertraktionen auswirken würden.
Diese Nachteile können verringert oder sogar ganz behoben werden, wenn dem ersten Oberlaufrohr und dem zweiten Oberlaufrohr jeweils eine Umlenkeinrichtung zugeordnet wird, welche ausgebildet ist, die in axialer Richtung austretende abgereicherte Suspensions-Fraktion in eine Richtung mit einer radialen Richtungskomponente umzulenken, so dass die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit diesen radialen Richtungskomponenten in den gemeinsamen Austritt eingeleitet werden. Dadurch können abrupte Sprünge im Strömungsquerschnitt zumindest reduziert oder sogar ganz vermieden werden. Ein Umlenken der einzelnen abgereicherten Suspensions-Fraktionen aller Hydrozyklone über die ersten und zweiten Oberlaufrohre kann erfolgen, solange die einzelnen abgereicherten Suspensions-Fraktionen noch separat geführt sind und bevor sie in den zentral angeordneten Austritt bzw. in die zentral angeordnete Austrittskammer der Hydrozyklone- Anordnung zusammengeführt werden.
Durch eine Zusammenführung der einzelnen abgereicherten Suspensions-Fraktionen aller Hydrozyklone in einen schmalen Austritt bzw. in eine schmale Austrittskammer wird eine besonders platzsparende Anordnung an der Hydrozyklonen- Anordnung geschaffen, und zwar nicht nur für einen Austrag der abgereicherten Suspensions-Fraktionen aus der Hydrozyklonen-Anordnung, sondern auch für die Einlaufanordnung des Aufgabesuspensionsstroms.
Die Umlenkeinrichtungen können ausgebildet sein, die jeweils in einem sich axial erstreckenden Tauchrohrabschnitt des jeweiligen Oberlaufrohrs geführte abgereicherte Suspensions- Fraktion um mindestens 30 Grad, insbesondere um mindestens 45 Grad aus der axialen Richtung umzulenken.
Jedem ersten Oberlaufrohr und jedem zweiten Oberlaufrohr kann eine separate Umlenkeinrichtung zugeordnet sein, so dass eine jeweilige Umlenkung jeder abgereicherten Suspensions-Fraktion einzeln, d.h. getrennt bzw. unabhängig voneinander erfolgen kann.
Die Umlenkeinrichtungen können ausgebildet sein, die jeweils in einem sich axial erstreckenden Tauchrohrabschnitt des jeweiligen Oberlaufrohrs geführte abgereicherte Suspensions- Fraktion um mindestens 65 Grad, insbesondere um 90 Grad aus der axialen Richtung umzulenken, d.h. die Suspensions- Fraktion wird vorzugsweise zwischen 65 Grad und 90 Grad umgelenkt, insbesondere um genau 90 Grad umgelenkt.
Allerdings sind geringfügige Abweichungen von diesen 90 Grad auch möglich, soweit die erfindungsgemäße Wirkung trotz dieser Abweichung dennoch eintritt. So können die einzelnen abgereicherten Suspensions-Fraktionen aus ihren axialen Richtungen in radiale Richtungen umgelenkt werden.
Die Umlenkeinrichtungen können von jeweils einem Rohrbogen gebildet werden, die den jeweiligen sich axial erstreckenden Tauchrohrabschnitt des jeweiligen Hydrozyklons mit dem gemeinsamen Austritt verbinden. Durch die Verwendung von Rohrbögen können die Oberlaufrohre aller Hydrozyklone auf einfache Weise an den Austritt bzw. die Austrittskammer angeschlossen werden. Dabei kann die Größe, insbesondere der Außendurchmesser des Austritts bzw. der Austrittskammer frei gewählt werden, da er nicht abhängig ist von der Lage, der Größe und Anordnung der einzelnen Hydrozyklone .
Die Strömungsquerschnitte im Austritt bzw. in der Austrittskammer können so gewählt werden, dass keine plötzlichen Strömungsquerschnittsänderungen und damit keine plötzlichen Strömungsgeschwindigkeitsänderungen auftreten. Insbesondere kann der Austritt bzw. die Austrittskammer einen gleichbleibenden Strömungsquerschnitt aufweisen. Ein Strömungsquerschnitt, insbesondere der engste Strömungsquerschnitt des Austritts bzw. der Austrittskammer kann der Summe alles Einzelströmungsquerschnitte der einzelnen Oberlaufrohre der mehreren Hydrozyklone bzw. der Tauchrohre der mehreren Hydrozyklone entsprechen. Die Strömungswirbel in den einzelnen Tauchrohren der Hydrozyklone können sich auch in den jeweils zugeordneten einzelnen Rohrbögen fortsetzen, so dass weniger negative Rückwirkungen in die Trennkammern auftreten. Die einzelnen Rohrbögen können denselben Strömungsquerschnitt aufweisen wie die einzelnen Tauchrohre der Hydrozyklone.
Ein mittlerer Krümmungsradius an dem jeweiligen Rohrbogen kann dem einfachen bis dreifachen mittleren Radius des Tauchrohrabschnitts des jeweiligen Hydrozyklons entsprechen.
So kann der außenseitige Krümmungsradius des jeweiligen Rohrbogens im Wesentlichen dem Radius des Tauchrohrabschnitts des jeweiligen Hydrozyklons entsprechen. Alternativ kann der mittlere Krümmungsradius des jeweiligen Rohrbogens im Wesentlichen dem Radius des Tauchrohrabschnitts des jeweiligen Hydrozyklons entsprechen. In diesem Fall ist der außenseitige Krümmungsradius des jeweiligen Rohrbogens größer als der Radius des Tauchrohrabschnitts des jeweiligen Hydrozyklons. In einer weiteren Variante kann der innenseitige Krümmungsradius des jeweiligen Rohrbogens im Wesentlichen dem Radius des Tauchrohrabschnitts des jeweiligen Hydrozyklons entsprechen. In diesem Fall ist sowohl der außenseitige Krümmungsradius als auch der mittlere Krümmungsradius des jeweiligen Rohrbogens größer als der Radius des Tauchrohrabschnitts des jeweiligen Hydrozyklons.
Dem jeweiligen Rohrbogen kann sich in Strömungsrichtung jeweils ein gerades Rohrstück anschließen, welches den jeweiligen Rohrbogen strömungstechnisch mit dem gemeinsamen Austritt verbindet.
Die jeweiligen geraden Rohrstücke können in einer speziellen Ausgestaltung der Hydrozyklone-Anordnung in einem Winkel kleiner 90 Grad, insbesondere in einem Winkel zwischen 45 Grad und 20 Grad, beispielsweise 25 Grad zur horizontalen Querschnittsebene der Hydrozyklone-Anordnung bzw. der Hydrozyklone ausgerichtet angeordnet sein. Unabhängig der tatsächlichen räumlichen Orientierung der Hydrozyklone im Raum, bedeutet die Lage der horizontalen Querschnittsebene eine Lage der Ebene senkrecht zur axialen Erstreckung der Hydrozyklone. Die axiale Erstreckung der Hydrozyklone ergibt sich aus der Drehachse der Abscheidewirbelströmung des jeweiligen Hydrozyklons.
Die Hydrozyklone-Anordnung kann für den wenigstens einen ersten Hydrozyklon und den wenigstens einen zweiten Hydrozyklon ein gemeinsames Eintrittsgehäuse aufweisen, an das der wenigstens eine erste Einlauf und der wenigstens eine zweite Einlauf angeschlossen sind, wobei die
Umlenkeinrichtungen innerhalb der Außenkontur des gemeinsamen Eintrittsgehäuses angeordnet sind.
Aufgrund der Umlenkeinrichtungen kann der gemeinsame Austritt bzw. die gemeinsame Austrittskammer deutlich kleiner ausgebildet werde, was zur Folge hat, das mehr Platz zur Verfügung steht, um innerhalb des gemeinsamen
Eintrittsgehäuses die gemeinsame Aufgabesuspension zuzuführen und auf die einzelnen Hydrozyklone zu verteilen.
Die Hydrozyklone-Anordnung kann wenigsten drei Hydrozyklone umfassen, deren parallel zueinander angeordneten Zyklonachsen auf einem gemeinsamen Umfangskreis der Hydrozyklone-Anordnung liegen und der gemeinsame Austritt im Zentrum des Umfangskreises zwischen den wenigsten drei Hydrozyklonen angeordnet ist.
Der gemeinsame Austritt kann einen Austrittsrohrstutzen umfassen, der ausgebildet ist zum Ausleiten der in dem gemeinsamen Austritt zusammengeführten abgereicherten Suspensions-Fraktionen aus dem gemeinsamen Austritt nach außerhalb der Hydrozyklone-Anordnung, wobei der Innendurchmesser des Austrittsrohrstutzens kleiner ist als der Durchmesser des gemeinsamen Umfangskreises der wenigsten drei Hydrozyklone.
Aufgrund der Verwendung von Umlenkeinrichtungen muss sich der Austritt nicht mehr vollständig über alle Oberlaufrohre der Hydrozyklone erstrecken, sondern kann im Umfang deutlich kleiner ausgebildet sein. Die Umlenkeinrichtungen können insoweit die gegebenenfalls vorhandenen Abstände der Oberlaufrohre von dem Austritt überbrücken. Die kleinste Strömungsquerschnittsfläche des
Austrittsrohrstutzens kann kleiner oder allenfalls gleich der Summe der Strömungsquerschnittsflächen der Oberlaufrohre aller Hydrozyklone der Hydrozyklone-Anordnung sein. Dies hat zur Folge, dass im Strömungsweg keine Erweiterung des Strömungsquerschnitts erfolgt und somit kein Druckverlust auftritt .
Die Umlenkeinrichtungen können ausgebildet sein, die in den jeweiligen Oberlaufrohren geführten abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils in eine Richtung mit einer tangential verlaufenden Richtungskomponente umzulenken, so dass die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit einer tangentialen Richtungskomponente in den gemeinsamen Austritt eingeleitet werden.
Die Energie aus den Strömungswirbeln in den Oberlaufrohren, insbesondere auch in den Tauchrohren und gegebenenfalls in den Rohrbögen, können durch eine tangentiale Zuführung in den gemeinsamen Austritt bzw. in die gemeinsame Austrittskammer in eine gemeinsame Wirbelströmung umgesetzt werden, was Durchverluste vermeiden und die Trennwirkung der Hydrozyklone weiter verbessern kann.
Die Umlenkeinrichtungen können ausgebildet sein, die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit einer tangentialen Richtungskomponente in den gemeinsamen Austritt einzuleiten, bei denen der resultierende Strömungsdrehimpuls der Gesamtströmung innerhalb des gemeinsamen Austritts die gleiche Richtung aufweist, wie die individuellen Strömungsdrehimpulse in den einzelnen Hydrozyklonen.
Durch eine tangentiale Zuführung der einzelnen abgereicherten Suspensions-Fraktionen in den gemeinsamen Austritt kann beispielsweise in der Austrittskammer eine rotierende Strömung erzeugt werden. Eine solche rotierende Strömung in der Austrittskammer kann optional dann einen zusätzlichen Zentrifugalabscheideraum bilden, aus dem beispielsweise ein Unterkorn als eine Leichtfraktion aus der zusammengeführten abgereicherten Suspensions-Fraktion abgetrennt werden kann. Eine solche Einrichtung wird auch als ein Leichtteilcleaner bezeichnet .
Die Umlenkeinrichtungen können Leitbleche umfassen, welche in dem gemeinsamen Austritt angeordnet sind und welche die in den jeweiligen Oberlaufrohren geführten abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils innerhalb des gemeinsamen Austritts in eine Richtung mit einer tangential verlaufenden Richtungskomponente umlenken, so dass die in den gemeinsamen Austritt eintretenden abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils in eine tangentiale Richtungskomponente umgeleitet werden.
Mittels der Leitbleche kann alternativ oder ergänzend zu einer tangentialen Zuführung der einzelnen in den gemeinsamen Austritt eintretenden abgereicherten Suspensions-Fraktionen eine andersartig erzeugte oder gegebenenfalls eine unterstützende, insbesondere verstärkte Wirbelströmung bzw. Rotationströmung im Austritt, insbesondere in einer Austrittskammer erzeugt werden.
Der Austritt kann optional als ein weiterer
Zentrifugalabscheideraum ausgebildet sein, in dessen Zentrum ein koaxial angeordnetes Abzugsrohr eintaucht, welches zum Austragen einer aus der zusammengeführten, abgereicherten Suspensions-Fraktion abgetrennten Leichtfraktion ausgebildet ist. So kann in einer kompakten Bauweise eine zusätzliche Leichtteilabscheidung realisiert werden. Durch die spezielle Ausbildung der Austrittskammer kann ein zusätzlicher, gesonderter Zentrifugalabscheider entfallen.
Das Abzugsrohr kann von dem Zentrifugalabscheideraum auf einer den Trennkammern der Hydrozyklone zugewandten Abscheideraumseite nach unten weggeführt sein. Dies ermöglicht eine platzsparende Leitungsführung für das Abziehen der abgetrennten Leichtfraktion aus der Hydrozyklon- Anordnung .
Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieser exemplarischen Ausführungsbeispiele können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in weiteren Kombinationen betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer konkreten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hydrozyklone-Anordnung,
Fig. 2 eine teilgeschnittene perspektivische Darstellung der Hydrozyklone-Anordnung gemäß Fig. 1 in einer Ansicht von schräg oben,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine erste Variante einer Hydrozyklone-Anordnung mit einem gemeinsamen Auslass und vier
Hydrozyklonen, die mittels vier radial ausgerichteter Umlenkeinrichtungen angeschlossen sind,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine zweite Variante einer Hydrozyklone-Anordnung mit einem gemeinsamen Auslass und vier Hydrozyklonen, die mittels vier tangential ausgerichteter Umlenkeinrichtungen angeschlossen sind,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine dritte Variante einer Hydrozyklone-Anordnung mit einem gemeinsamen Auslass und drei Hydrozyklonen, die mittels drei radial ausgerichteter Umlenkeinrichtungen angeschlossen sind, und
Fig. 6 eine schematische Darstellung im
Längsschnitt einer abgewandelten
Ausführungsform einer Hydrozyklone-
Anordnung mit einem nach unten abführenden Abzugsrohr für eine Leichtfraktion.
In der Fig. 1 ist eine Hydrozyklone-Anordnung 1 zum Zentrifugalabscheiden von Feststoffen aus einer Suspension dargestellt. Die Hydrozyklone-Anordnung 1 weist wenigstens einen ersten Hydrozyklon 2.1 auf, mit einer ersten Trennkammer 3.1, einem in die erste Trennkammer 3.1 tangential einmündenden ersten Einlauf 4.1 zum Zuführen der Suspension in die erste Trennkammer 3.1, einem ersten Unterlauf 5.1 zum Austragen einer abgetrennten Schwerfraktion und einem ersten Oberlaufrohr 6.1 zum Austragen einer abgereicherten Suspensions-Fraktion.
Die Hydrozyklone-Anordnung 1 weist außerdem wenigstens einen zweiten Hydrozyklon 2.2 auf, mit einer zweiten Trennkammer 3.2, einem in die zweite Trennkammer 3.2 tangential einmündenden zweiten Einlauf 4.2 zum Zuführen der Suspension in die zweite Trennkammer 3.2, einem zweiten Unterlauf 5.2 zum Austragen einer abgetrennten Schwerfraktion und einem zweiten Oberlaufrohr 6.2 zum Austragen einer abgereicherten Suspensions-Fraktion .
Die Hydrozyklone-Anordnung 1 umfasst einen gemeinsamen Austritt 7 für die abgereicherten Suspensions-Fraktionen sowohl des wenigstens einen ersten Hydrozyklons 2.1 als auch des wenigstens einen zweiten Hydrozyklons 2.2.
Erfindungsgemäß ist dem ersten Oberlaufrohr 6.1 und dem zweiten Oberlaufrohr 6.2 jeweils eine Umlenkeinrichtung 8.1, 8.2 zugeordnet, welche ausgebildet ist, die in axialer Richtung austretende abgereicherte Suspensions-Fraktion in eine Richtung mit einer radialen Richtungskomponente umzulenken, so dass die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit diesen radialen Richtungskomponenten in den gemeinsamen Austritt 7 eingeleitet werden.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die Umlenkeinrichtungen 8.1, 8.2 ausgebildet, die jeweils in einem sich axial erstreckenden Tauchrohrabschnitt 9.1, 9.2 des jeweiligen Oberlaufrohrs 6.1, 6.2 geführte abgereicherte Suspensions-Fraktion um 90 Grad aus der axialen Richtung umzulenken. Wie in Fig. 1 dargestellt werden die abgereicherten Suspensions-Fraktionen demgemäß aus ihren vertikalen Strömungsrichtungen in radiale, d.h. horizontale Strömungsrichtungen umgelenkt.
Die Umlenkeinrichtungen 8.1, 8.2 werden im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels von jeweils einem Rohrbogen gebildet, die den jeweiligen sich axial erstreckenden Tauchrohrabschnitt 9.1, 9.2 des jeweiligen Hydrozyklons 2.1, 2.2 mit dem gemeinsamen Austritt 7 verbinden.
Wie insbesondere in Fig.l und Fig. 2 dargestellt ist, weist die Hydrozyklone-Anordnung 1 für den wenigstens einen ersten Hydrozyklon 2.1 und den wenigstens einen zweiten Hydrozyklon 2.2 ein gemeinsames Eintrittsgehäuse 10 auf, an das der wenigstens eine erste Einlauf 4.1 und der wenigstens eine zweite Einlauf 4.2 angeschlossen sind. Die
Umlenkeinrichtungen 8.1, 8.2 sind innerhalb der Außenkontur des gemeinsamen Eintrittsgehäuses 10 angeordnet.
Der gemeinsame Austritt 7 ist innerhalb des gemeinsamen Eintrittsgehäuses 10 der Hydrozyklone-Anordnung 1 angeordnet und dem ersten Oberlaufrohr 6.1 des wenigstens einen ersten Hydrozyklons 2.1 und dem zweiten Oberlaufrohr 6.2 des wenigstens einen zweiten Hydrozyklons 2.2 ist jeweils eine innerhalb des Eintrittsgehäuses 10 angeordnete Umlenkeinrichtung 8.1, 8.2 zugeordnet, welche ausgebildet ist, die in axialer Richtung austretende jeweilige abgereicherte Suspensions-Fraktion in eine Richtung mit einer radialen Richtungskomponente umzulenken, so dass die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit diesen radialen Richtungskomponenten in den gemeinsamen Austritt 7 eingeleitet werden. Das gemeinsame Eintrittsgehäuse 10 weist einen Eintrittskanal auf, welcher eine Umfangswand des gemeinsamen Austritts 7 umgibt. Ein Teilabschnitt der Umfangswand des gemeinsamen Austritts 7 kann insoweit einen Teil der innenliegenden Kanalwand des Eintrittskanals des gemeinsamen Eintrittsgehäuses 10 bilden. Über das Eintrittsgehäuse 10 wird das gemeinsame Aufgabegut der Hydrozyklon-Anordnung 1 zugeführt, insbesondere mit einer tangentialen Richtungskomponente, und auf den ersten Einlauf 4.1 des wenigstens einen ersten Hydrozyklons 2.1 und auf den zweiten Einlauf 4.2 des wenigstens einen zweiten Hydrozyklons 2.2 aufgeteilt und allen vorhandenen Hydrozyklonen 2.1, 2.2 der Hydrozyklon-Anordnung 1 zugeführt. Die zugeführte Aufgabegutströmung bzw. die aufgeteilten Aufgabegutströme strömen insoweit an den Umlenkeinrichtungen 8.1, 8.2 vorbei bzw. zwischen jeweils zwei benachbarten Umlenkeinrichtungen 8.1, 8.2 hindurch, d.h. durch Zwischenräume zwischen jeweils zwei benachbarten Austrittsrohrstutzen 7a hindurch. Die Umlenkeinrichtungen 8.1, 8.2 können insbesondere als starre Rohrbögen ausgebildet sein. Die starren Rohrbögen können direkt mit den (starren) Tauchrohren der Hydrozyklone 2.1 und 2.2 verbunden sein, insbesondere einteilig mit diesen ausgebildet sein. Die starren Rohrbögen können andererseits auch direkt mit einer (starren) Mantelwand des gemeinsamen Austritts 7 verbunden sein, insbesondere einteilig mit diesem ausgebildet sein.
Innerhalb der gemeinsamen Gehäuseanordnung von Eintrittsgehäuse 10 und gemeinsamen Austritt 7 ist der Innendurchmesser Dl des Austrittsrohrstutzens 7a, über den die abgereicherten Suspensions-Fraktionen des wenigstens einen ersten Hydrozyklons 2.1 und des wenigstens einen zweiten Hydrozyklons 2.2 über die Oberlaufrohre 6.1, 6.2 hinweg gemeinsam den Austritt 7 verlassen, kleiner als der Durchmesser D2 des gemeinsamen Umfangkreises U der mehreren Hydrozyklone 2.1 und 2.2.
Der gemeinsame Austrittsrohrstutzen 7a transportiert die zusammengefasste abgereicherte Suspensions-Gesamtfraktion des wenigstens einen ersten Hydrozyklons 2.1 und des wenigstens einen zweiten Hydrozyklons 2.2 gemeinsam zentral, d.h. mittig aus dem Gehäuse des gemeinsamen Austritts 7 in vertikaler Richtung hinaus. Der gemeinsame Austrittsrohrstutzen 7a kann, wie in Fig. 1 dargestellt ist, vertikal nach oben weggeführt sein, d.h. aus der Hydrozyklon-Anordnung 1 nach oben herausführend angeordnet sein. Alternativ kann der gemeinsame Austrittsrohrstutzen 7a vertikal nach unten weggeführt sein, d.h. aus der Hydrozyklon-Anordnung 1 nach unten herausführend angeordnet sein.
An das gemeinsame Eintrittsgehäuse 10 ist ein gemeinsamer Eintrittsstutzen 10a strömungstechnisch angeschlossen, wie dies insbesondere in Fig. 2 dargestellt ist, über den eine Aufgabesuspension, d.h. diejenige Ausgangssuspension, von der die Schwerfraktion und gegebenenfalls auch die Leichtfraktion abgetrennt werden soll, der Hydrozyklone-Anordnung 1 zugeführt wird. Von dem gemeinsamen Eintrittsgehäuse 10 führen dann die Einläufe 4.1, 4.2 der einzelnen Hydrozyklone 2.1, 2.2 weg, so dass der Aufgabesuspensionsstrom möglichst gleichmäßig auf alle Hydrozyklone 2.1, 2.2 aufgeteilt wird.
Der gemeinsame Austritt 7 umfasst einen Austrittsrohrstutzen 7a, der ausgebildet ist zum Ausleiten der in dem gemeinsamen Austritt 7 zusammengeführten abgereicherten Suspensions- Fraktionen aus dem gemeinsamen Austritt 7 nach außerhalb der Hydrozyklone-Anordnung 1, wobei der Innendurchmesser Dl des Austrittsrohrstutzens 7a kleiner ist als der Durchmesser D2 des gemeinsamen Umfangskreises U der Hydrozyklone 2.1, 2.2.
Die kleinste Strömungsquerschnittsfläche des Austrittsrohrstutzens 7a kann insbesondere kleiner oder allenfalls gleich der Summe der Strömungsquerschnittsflächen der Oberlaufrohre 6.1, 6.2 aller Hydrozyklone 2.1, 2.2 der Hydrozyklone-Anordnung 1 sein.
Wie insbesondere in Fig. 4 dargestellt ist, können in einer solchen Ausführungsform die Umlenkeinrichtungen 8.1, 8.2 ausgebildet sein, die in den jeweiligen Oberlaufrohren 6.1, 6.2 geführten abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils in eine Richtung mit einer tangential verlaufenden Richtungskomponente umzulenken, so dass die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit einer tangentialen Richtungskomponente in den gemeinsamen Austritt 7 eingeleitet werden. Dabei können die Umlenkeinrichtungen 8.1, 8.2 ausgebildet sein, die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit einer tangentialen Richtungskomponente in den gemeinsamen Austritt 7 einzuleiten, bei denen der resultierende Strömungsdrehimpuls der Gesamtströmung innerhalb des gemeinsamen Austritts 7 die gleiche Richtung aufweist, wie die individuellen Strömungsdrehimpulse in den einzelnen Hydrozyklonen 2.1, 2.2.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist die Hydrozyklone-Anordnung 1 insgesamt vier Hydrozyklone auf, also jeweils zwei erste Hydrozyklone 2.1 und zwei zweite Hydrozyklone 2.2 auf, deren parallel zueinander angeordneten Zyklonachsen A auf einem gemeinsamen Umfangskreis U der Hydrozyklone-Anordnung 1 liegen, wobei der gemeinsame Austritt 7 im Zentrum Z des Umfangskreises U zwischen den vier Hydrozyklonen 2.1, 2.2 angeordnet ist, wie dies insbesondere in Fig. 3 und Fig. 4 aufgezeigt ist. Analoges gilt für eine Hydrozyklone-Anordnung 1 mit beispielsweise drei Hydrozyklonen 2.1. 2.2, wie dies durch Fig. 5 veranschaulicht ist.
Die Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform bei welcher der Austritt 7 als ein weiterer Zentrifugalabscheideraum 12 ausgebildet ist, in dessen Zentrum ein koaxial angeordnetes Abzugsrohr 11 eintaucht, welches zum Austragen einer aus der zusammengeführten, abgereicherten Suspensions-Fraktion abgetrennten Leichtfraktion ausgebildet ist. Das Abzugsrohr 11 ist im Falle dieser Ausführungsform auf einer den Trennkammern 3.1, 3.2 der Hydrozyklone 2.1, 2.2 zugewandten Abscheideraumseite nach unten von dem
Zentrifugalabscheideraum 12 weggeführt. Alternativ könnte das Abzugsrohr für eine Leichtfraktion auch am oberen Ende des Abscheideraumes angebracht sein.

Claims

Patentansprüche
1. Hydrozyklone-Anordnung zum Zentrifugalabscheiden von Feststoffen aus einer Suspension, aufweisend:
- wenigstens einen ersten Hydrozyklon (2.1) mit einer ersten Trennkammer (3.1), einem in die erste Trennkammer (3.1) tangential einmündenden ersten Einlauf (4.1) zum Zuführen der Suspension in die erste Trennkammer (3.1), einem ersten Unterlauf (5.1) zum Austragen einer abgetrennten Schwerfraktion und einem ersten
Oberlaufrohr (6.1) zum Austragen einer abgereicherten Suspensions-Fraktion,
- wenigstens einen zweiten Hydrozyklon (2.2) mit einer zweiten Trennkammer (3.2), einem in die zweite Trennkammer (3.2) tangential einmündenden zweiten Einlauf (4.2) zum Zuführen der Suspension in die zweite Trennkammer (3.2), einem zweiten Unterlauf (5.2) zum Austragen einer abgetrennten Schwerfraktion und einem zweiten Oberlaufrohr (6.2) zum Austragen einer abgereicherten Suspensions-Fraktion, sowie
- einen gemeinsamen Austritt (7) für die abgereicherten Suspensions-Fraktionen sowohl des wenigstens einen ersten Hydrozyklons (2.1) als auch des wenigstens einen zweiten Hydrozyklons (2.2), dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Austritt (7) innerhalb eines gemeinsamen Eintrittsgehäuses (10) der Hydrozyklone-Anordnung (1) angeordnet ist und dem ersten Oberlaufrohr (6.1) und dem zweiten Oberlaufrohr (6.2) jeweils eine innerhalb des Eintrittsgehäuses (10) angeordnete Umlenkeinrichtung (8.1, 8.2) zugeordnet ist, welche ausgebildet ist, die in axialer Richtung austretende abgereicherte Suspensions-Fraktion in eine Richtung mit einer radialen Richtungskomponente umzulenken, so dass die abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils mit diesen radialen Richtungskomponenten in den gemeinsamen Austritt (7) eingeleitet werden.
2. Hydrozyklone-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtungen (8.1, 8.2) ausgebildet sind, die jeweils in einem sich axial erstreckenden Tauchrohrabschnitt (9.1, 9.2) des jeweiligen Oberlaufrohrs (6.1, 6.2) geführte abgereicherte Suspensions-Fraktion um mindestens 30 Grad aus der axialen Richtung umzulenken.
3. Hydrozyklone-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtungen (8.1, 8.2) ausgebildet sind, die jeweils in einem sich axial erstreckenden Tauchrohrabschnitt (9.1, 9.2) des jeweiligen Oberlaufrohrs (6.1, 6.2) geführte abgereicherte Suspensions-Fraktion um mindestens 65 Grad aus der axialen Richtung umzulenken.
4. Hydrozyklone-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtungen (8.1, 8.2) von jeweils einem Rohrbogen gebildet werden, die den jeweiligen sich axial erstreckenden Tauchrohrabschnitt (9.1, 9.2) des jeweiligen Hydrozyklons (2.1, 2.2) mit dem gemeinsamen Austritt (7) verbinden.
5. Hydrozyklone-Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittlerer Krümmungsradius an dem jeweiligen Rohrbogen dem einfachen bis dreifachen mittleren Radius des Tauchrohrabschnitts (9.1, 9.2) des jeweiligen Hydrozyklons (2.1, 2.2) entspricht.
6. Hydrozyklone-Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich dem jeweiligen Rohrbogen in Strömungsrichtung jeweils ein gerades Rohrstück anschließt, welches den jeweiligen Rohrbogen strömungstechnisch mit dem gemeinsamen Austritt (7) verbindet.
7. Hydrozyklone-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrozyklone-Anordnung (1) für den wenigstens einen ersten Hydrozyklon (2.1) und den wenigstens einen zweiten Hydrozyklon (2.2) ein gemeinsames Eintrittsgehäuse (10) aufweist, an das der wenigstens eine erste Einlauf (4.1) und der wenigstens eine zweite Einlauf (4.2) angeschlossen sind, und die Umlenkeinrichtungen (8.1, 8.2) innerhalb der Außenkontur des gemeinsamen Eintrittsgehäuses (10) angeordnet sind.
8. Hydrozyklone-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrozyklone-Anordnung (1) wenigsten drei Hydrozyklone (2.1, 2.2) umfasst, deren parallel zueinander angeordneten Zyklonachsen (A) auf einem gemeinsamen Umfangskreis (U) der Hydrozyklone- Anordnung (1) liegen und der gemeinsame Austritt (7) im Zentrum (Z) des Umfangskreises (U) zwischen den wenigsten drei Hydrozyklonen (2.1, 2.2) angeordnet ist.
9. Hydrozyklone-Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Austritt (7) einen Austrittsrohrstutzen (7a) umfasst, der ausgebildet ist zum Ausleiten der in dem gemeinsamen Austritt (7) zusammengeführten abgereicherten Suspensions-Fraktionen aus dem gemeinsamen Austritt (7) nach außerhalb der Hydrozyklone-Anordnung (1), wobei der Innendurchmesser (Dl) des Austrittsrohrstutzens (7a) kleiner ist als der Durchmesser (D2) des gemeinsamen Umfangskreises (U) der wenigsten drei Hydrozyklone (2.1, 2.2).
10. Hydrozyklone-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtungen (8.1, 8.2) ausgebildet sind, die in den jeweiligen Oberlaufrohren (6.1, 6.2) geführten abgereicherten
Suspensions-Fraktionen jeweils in eine Richtung mit einer tangential verlaufenden Richtungskomponente umzulenken, so dass die abgereicherten Suspensions- Fraktionen jeweils mit einer tangentialen Richtungskomponente in den gemeinsamen Austritt (7) eingeleitet werden.
11. Hydrozyklone-Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtungen (8.1, 8.2) ausgebildet sind, die abgereicherten Suspensions- Fraktionen jeweils mit einer tangentialen Richtungskomponente in den gemeinsamen Austritt (7) einzuleiten, bei denen der resultierende Strömungsdrehimpuls der Gesamtströmung innerhalb des gemeinsamen Austritts (7) die gleiche Richtung aufweist, wie die individuellen Strömungsdrehimpulse in den einzelnen Hydrozyklonen (2.1, 2.2).
12. Hydrozyklone-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtungen (8.1,8.2) Leitbleche umfassen, welche in dem gemeinsamen Austritt (7) angeordnet sind und welche die in den jeweiligen Oberlaufrohren (6.1, 6.2) geführten abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils innerhalb des gemeinsamen Austritts (7) in eine Richtung mit einer tangential verlaufenden Richtungskomponente umlenken, so dass die in den gemeinsamen Austritt (7) eintretenden abgereicherten Suspensions-Fraktionen jeweils in eine tangentiale Richtungskomponente umgeleitet werden.
13. Hydrozyklone-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Schwertraktion befreite abgereicherte Suspensionsfraktion einen Gutstoff bildet.
14. Hydrozyklone-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Suspensions-Aufgabegutstrom abgetrennte Schwertraktion einen Gutstoff bildet.
15. Hydrozyklone-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Austritt (7) als ein weiterer Zentrifugalabscheideraum (12) ausgebildet ist, in dessen Zentrum ein koaxial angeordnetes Abzugsrohr (11) eintaucht, welches zum Austragen einer aus der zusammengeführten, abgereicherten Suspensions- Fraktion abgetrennten Leichtfraktion ausgebildet ist.
16. Hydrozyklone-Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Abzugsrohr (11) auf einer den Trennkammern (3.1, 3.2) der Hydrozyklone (2.1, 2.2) zugewandten Abscheideraumseite nach unten von dem Zentrifugalabscheideraum (12) weggeführt ist.
17. Hydrozyklone-Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Abzugsrohr (11') auf einer den Trennkammern (3.1, 3.2) der Hydrozyklone (2.1, 2.2) abgewandten Abscheideraumseite nach oben von dem Zentrifugalabscheideraum (12) weggeführt ist.
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