FI62775C - Anordning vid hydrocyklonseparator - Google Patents

Description

I ·*£*»·{ [B] (11)KUULUTUSJULKAISU

Α|3Γα lJ ' '' UTLAGC NINGSSKRI FT OZ//5 C ..Εβtentti myönnetty 10 03 1983 ' Patent oeddel.it ^ ~ ^ (51) K».lk.3/lm.ci.3 B 04· G 5/14 SUOMI—FINLAND (21) PttMKtihakwm-htMtMNeMnf 780581 (22) HakunteplM—AmBknlnfid^ 21.02.78 (23) AlkupflM—GNtl(hMid«g 21.02.78 (11) Tullut Julkbuk») — Bllvlt affumHg O8.O9.j8

Patentti- ja rckicterihallitua .... ωΐΛΛ.„ , _ . (44) Nlhttvikripenon |a kuuUuliutain pvm. — oq i -1 Op

Patent- och ragistarstyralaan ' ' amMcm uthfd och utl.skrtfun pubUcurad J

{32.)(33)(31) Pyr·»·**/ «ueikw·—««gird prior** 07.03.77

Ruotsi-Sverige(SE) 7702500-5 (71) AB Celleco, Fack, S-100 52 Stockholm, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Rune Helmer Frykhult, Huddinge, Ruotsi-Sverige(SE) (7*0 Berggren Oy Ab (5*0 Hydrosyklonierottimessa käytettävä laite - Anordning vid hydrocyklon-separator

Esillä olevan keksinnön kohteena on hydrosyklonierottimessa käytettävä laite seoksen jakamiseksi ominaispainoltaan suhteellisen ke-vyeeseen ensimmäiseen fraktioon ja ominaispainoltaan suhteellisen painavaan toiseen fraktioon, johon laitteeseen kuuluu erotus-kammio, joka muodostuu osaksi pyöreänlieriömäisestä osasta, joka on varustettu tangentiaalisella tuloaukolla sisääntulevaa seosta varten ja keskeisesti sovitetulla poistoaukolla kevyttä fraktiota varten, ja osaksi kartiomaisesta osasta, joka päättyy painavan fraktion poistoaukkona, jolloin kartiomaiseen osaan on sovitettu vähintään yksi ohjauskisko, joka antaa painavalle, kartiomaisen osa seinää pitkin kierukkaradalla virtaavalle fraktiolle säteittäi-sesti sisäänpäin suunnatun liikekomponentin.

Syklonierottimia käytetään laajalti erityisesti selluloosateolli-suudessa sulppususpensioiden puhdistusta varten. Normaalisti syklo nierotinlaitos koostuu useista kaskadiin kytketyistä vaiheista, ja jokaiseen vaiheeseen kuuluu tavallisesti suuri määrä syklonierottimia, jotka on kytketty yhteen rinnakkain, jolloin yhteiset kammiot yhdistävät tulo- ja poistoaukkoja. Tällaisessa sykloni-erotinlaitoksessa jaetaan alun alkaen voimakkaasti laimennettu 62775 sulppususpensio laimennetuksi puhdistetuksi kuituvirraksi, joka muodostaa kevyen fraktion, ja epäpuhtauksien muodostamaksi paksunnetuksi virraksi, joka muodostaa painavan fraktion. Nykyaikaisesta prosessitekniikasta johtuu, että syklonierotinlaitoksiin puhdistusta varten syötettävien sulppususpensioiden lämpötila on noussut yhä korkeammaksi, mikä merkitsee sitä, että veden viskositeetti on vastaavassa määrin alentunut. Tämä pienentää syklonierot-timien erotuskykyä, niin että selluloosakuitujen osuus suhteellisen paksunnetussa painavassa fraktiossa kasvaa, jos syklonierotinlai-tosta ei laajenneta useilla vaiheilla. Tietysti pidetään tärkeänä, että painavassa fraktiossa olisi mahdollisimman vähän selluloosa-kuituja. Ympäristönsuojelun kannalta pyritään samalla pitämään painavan fraktion tilavuusvirta alhaisena, josta on seurauksena, että epäpuhtauksien konsentraatio tässä fraktiossa muodostuu korkeaksi. Ongelmana on siis sellaisen hydrosyklonierottimen kehittäminen, joka tehokkaasti erottaa ominaispainoltaan suhteellisen kevyen ensimmäisen fraktion ja ominaispainoltaan suhteellisen painavan toisen fraktion, jolloin viimeksi mainittu voi esteettä poistua hydro-syklonierottimesta korkean konsentraation omaavana, mahdollisimman pienenä tilavuusvirtana.

Useita ratkaisuehdotuksia näihin ongelmiin, jotka koskevat kuitu-häviötä ja suhteellisen painavan fraktion poistoaukon tukkeutumista, on tähän mennessä esitetty ja sovellettu käytännön käyttöön. Periaatteessa useimmissa ratkaisuissa paineen alaista vettä on syötetty yksittäisiin hydrosyklonierottimiin painavan fraktion laimennusta varten ja arvokkaiden kuitujen pesua varten. Vettä on tällöin tavallisesti johdettu sisään tangentiaalisesti hydrosyklonierottimen poistopään lähellä tai kanavan läpi, jonka laskuaukko sijaitsee säteittäisen välimatkan päässä hydrosyklonierottimen seinän sisäpuolella poistopäässä. Lieriöiden tai kartioiden muotoisia poistokammioita, joissa on tangentiaaliset tuloaukot laimennusvettä varten, on myös liitetty suoraan hydrosyklonierottimen painavan fraktion poistoaukkoon. Parhaimmassa tapauksessa näillä rakenteilla on voitu poistaa tukkeutumisongelmat ja jonkin verran vähentää kuituhäviötä.

Hydrosyklonierottimen kartiomaiseen osaan on myös sovitettu aksiaa- lisesti suunnattuja ohjauskiskoja, jotka on tehty sellaisiksi, että%e*Otavat painavalle, kartiomaisen osan seinää pitkin kierukka- 62775 radalla virtaavalle fraktiolle säteittäisesti sisäänpäin suunnatun liikekomponentin, jolloin kevyitä aineosia on jossain määrin voitu siirtää painavasta fraktiosta poistoaukkoaan kohti virtaavaan kevyeeseen fraktioon. Mainituilla laitteilla ei kuitenkaan ole saavutettu toivottua tulosta.

Mieleen saattaisi helposti tulla painavan fraktion poistoaukon suurentaminen suuremmaksi kuin tähän asti on ollut tavallista.

Tämä ei kuitenkaan ole mahdollista, koska tällainen muotoilu johtaisi painavan fraktion liian suureen virtaan. Lisäksi tällaiset aksiaalisesti sovitetut ohjauskiskot vievät osan erotuskammion kar-tiomaisessa osassa käytettävissä olevasta erotustilasta. Ottaen huomioon se kuluminen, jolle nämä ohjauskiskot joutuvat alttiiksi, on kiskoille nimittäin annettava suurempi säteittäinen ulottuvuus kuin mitä toiminnallisuus sinänsä edellyttäisi. Tämän erotustilaa koskevan epäkohdan poistamiseksi täytyisi kartiokulmaa pienentää, ts. erotuskammion kartiomaisen osan olisi annettava konvergoida vähemmän jyrkästi. Tämä ei kuitenkaan ole ilman muuta mahdollista, koska tämä johtaisi erotuskammion hyvin pitkään kartiomaiseen osaan poistoaukon halkaisijan pysyessä ennallaan.

Keksinnön mukaisesti mainitut kuituhäviötä ja painavan fraktion poistoaukon tukkeutumista koskevat ongelmat ratkaistaan yllättävän yksinkertaisella tavalla siten, ja on keksinnölle tunnusomaista, että kartiomaisen osan poistoaukon lähelle on sovitettu ainakin kartiomaisen osan sisäseinää pitkin kulkevaksi, sivusuunnassa kohti kartion keskustaa ulottuvaksi ohjauskiskoksi muodostettu ohjauselin antamaan kartiomaisen osan poistoaukkoa kohti virtaavalle painavalle fraktiolle aksiaalisesti sisäänpäin erotuskammioon (1, 2) suunnatun liikekomponentin.

Keksinnön etuna on siis sinänsä tunnettujen aksiaalisten ohjauskis-kojen ja mainitun ohjauselimen yhdistelmä.

Esimerkiksi GB-patenttijulkaisun 1 349 465 ja FI-kuulutusjulkaisun 43 587 perusteella on ennestään tunnettua järjestää syklonierotti-men kartiomaiseen osaan sisäpuolisia ohjausuria. Nämä ohjausurat eivät kuitenkaan kykene toimimaan niin kuin keksinnön mukainen ohjauskisko, joka on sovi- 4 62775 tettu antamaan myös kartiomaisen osan poistoaukkoa kohti virtaa-valle painavalle fraktiolle säteittäisesti sisäänpäin suunnattu liikekomponentti.

Keksinnön mukaisella laitteella voidaan tavanomaisiin selluloosa-suspensioiden hydrosyklonierottimiin verrattuna pienentää selluloo-sakuitujen häviötä poistuvassa painavassa fraktiossa yli puolella tähän asti tavallisesti esiintyneistä määristä ilman, että puhdistetun selluloosasuspension eli kevyen fraktion epäpuhtauspitoisuus kasvaa. Jo se seikka, että painavan fraktion mukana kulkee pienempi määrä selluloosakuituja, merkitsee sitä, että tämä virtaa helpommin ulos poistoaukostaan. Tähän tulee lisäksi se, kuten mainittiin, että kyseinen poistoaukko voidaan tehdä suuremmaksi. Tämän avulla on tukkeutumisvaara käytännöllisesti katsoen kokonaan poistettu.

Seuraavassa selitetään keksinnön erästä suoritusmuotoa esimerkkinä viitaten oheiseen piirustukseen.

Piirustuksessa kuvio 1 esittää keksinnön mukaista hydrosykloniero-tinta pituusleikkauksena, jolloin ohjauselin esitetään kuvantona. Kuvio 2 esittää leikkausta kuvion 1 viivaa II-II pitkin, kun taas kuvio 3 esittää leikkausta kuvion 1 viivaa III-III pitkin, jolloin mainittu ohjauselin kuitenkin esitetään kuvantona.

Kuviossa 1 viitenumerot 1 ja 2 merkitsevät hydrosyklonierottimen pyöreänlieriömäistä ja vastaavasti kartiomaista osaa, 3 on erotettavan seoksen tangentiaalinen tuloaukko, 4 ominaispainoltaan kevyemmän fraktion keskipoistoaukko ja 5 kartiomaisesta osasta pois johtava ominaispainoltaan painavamman fraktion poistoaukko. Kartio-maiseen osaan 2 on sovitettu aksiaalisesti neljä ohjauskiskoa 6, jotka on jaettu tasaisesti kartiomaisen osan kehälle. Näillä oh-jauskiskoilla on poikkileikkauksena katso kuvio 2, symmetristen harjojen muoto. Näiden harjojen korkeus kasvaa poistoaukkoa 5 kohti. Ohjauskiskojen 6 ja poistoaukon 5 väliin on sovitettu ruuvi-kiskon muodostama ohjauselin 7, joka kulkee 1 1/2 kierrosta kartiomaisen osan 2 sisäseinää pitkin. Ruuvikisko on tehty sellaiseksi, että se antaa painavan fraktion virralle poistoaukkoa 5 kohti johtavassa suunnassa aksiaalisesti vastaan suunnatun liikekomponen-tin, siis kevyen fraktion keskipoistoaukkoa 4 kohti johtavassa 62775 suunnassa. Katsottuna hydrosyklonierottimen tulopäästä virrat nimittäin liikkuvat myötäpäivään, kun taas ohjauselimen 7 ruuvi-pinta on sovitettu kulkemaan vastapäivään.

Esitetyssä suoritusmuodossa ruuvipinta kallistuu myös vaakatasoa vastaan poistoaukkoa 5 kohti johtavassa suunnassa, jolloin poisto-aukkoa 5 kohti virtaavalle painavalle fraktiolle annetaan myös säteittäisesti sisäänpäin suunnattu liikekomponentti.

Kuten kuvioista käy ilmi, ohjauselimellä 7 on sellainen muoto, että poistopinta-ala on suhteellisen suuri, minkä ansiosta painava fraktio pääsee vapaasti kulkemaan.

Kuvattu hydrosyklonierotin toimii seuraavasti: Seos, joka jaetaan ominaispainoltaan suhteellisen kevyeeseen ensimmäiseen fraktioon ja ominaispainoltaan suhteellisen painavaan toiseen fraktioon, tulee sisään tuloaukon 3 kautta ja virtaa kierukkaradalla hydrosyklonierottimen kartiomaista osaa 2 kohti. Tällöin tulevan painavan fraktion aineosat pyrkivät edullisesti kulkemaan seinän lähellä, kun taas tulevan kevyen fraktion aineosat pyrkivät liikkumaan hydrosyklonierottimen pääakselia kohti. Kuitenkin seinän lähellä kulkevaan virtaan jää jonkin verran kevyitä aineosia.

Kun virta on saavuttanut ohjauselimen 7, sen pääosa eli kevyt fraktio muuttaa aksiaalista liikkeen suuntaa ja virtaa entisellä pyörimissuunnalla poistoaukkoa 4 kohti, kun taas pienempi osa eli painava fraktio virtaa ulos poistoaukon 5 kautta. Virratessaan ohjauskiskojen 6 ohi virran on pakko poiketa sisäänpäin hydrosyklonierottimen pääakselia kohti, jolloin kevyet aineosat saatetaan kosketukseen poistoaukkoa 4 kohti virtaavan kevyen fraktion kanssa. Ohjauselin 7 estää liian suurta virran osaa poistumasta poistoaukon 5 kautta. Ohjauselimen 7 esitetyllä rakenteella, johon kuuluu vaakatasoa kohti sisäänpäin kalteva ruuvirata, saadaan ohjauselimen 7 lähellä olevalle alueelle suotuisat virtausolosuhteet, mikä vaikuttaa osaltaan edulliseen erotustulokseen.

Kuten jo mainittiin, esillä olevan keksinnön mukainen laite mahdollistaa sen, että suuri osa kevyeeseen fraktioon kuuluvista aineosista ei pääse virtaamaan ulos painavan fraktion kanssa, mutta samalla tälle kuitenkin annetaan kohtuullisena tilavuusvirtana vapaa.kulku poistoaukon kautta.

Claims (5)

1. 6 62775
2. 1. Hydrosyklonierottimessa käytettävä laite seoksen jakamiseksi ominaispainoltaan suhteellisen kevyeeseen ensimmäiseen fraktioon ja ominaispainoltaan suhteellisen painavaan toiseen fraktioon, johon laitteeseen kuuluu erotuskammio, joka muodostuu osaksi pyöreänlieriömäisestä osasta (1), joka on varustettu tangentiaali-sella tuloaukolla (3) sisääntulevaa seosta varten ja keskeisesti sovitetulla poistoaukolla (4) kevyttä fraktiota varten, ja osaksi kartiomaisesta osasta (2), joka päättyy painavan fraktion poisto-aukkoon (5), jolloin kartiomaiseen osaan (2) on sovitettu vähintään yksi ohjauskisko (6), joka antaa painavalle, kartiomaisen osan seinää pitkin kierukkarataa virtaavalle fraktiolle säteit-täisesti sisäänpäin suunnatun liikekomponentin, tunnettu siitä, että kartiomaisen osan (2) poistoaukon (5) lähelle on sovitettu ainakin kartiomaisen osan (2) sisäseinää pitkin kulkevaksi, sivusuunnassa kohti kartion keskustaa ulottuvaksi ohjauskiskoksi (7) muodostettu ohjauselin (7) antamaan kartiomaisen osan (2) poistoaukkoa kohti virtaavalle painavalle fraktiolle aksiaalisesti sisäänpäin erotuskammioon (1, 2) suunnatun liikekomponentin.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjauselin (7) on sovitettu muodostamaan kulma vaakatason kanssa ja siten antamaan myös kartiomaisen osan (2) poistoaukkoa kohti virtaavalle painavalle fraktiolle säteittäisesti sisäänpäin suunnattu liikekomponentti.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjauskisko (7) on muodostettu ruuviradaksi, joka on sovitettu vastakkaiseksi sisääntulevan sekoituksen virtaustiehen nähden.
5. 1. Anordning vid en hydrocyklonseparator för uppdelning av en blandning i en specifikt relativt lätt första fraktion och en specif ikt relativt tung andra fraktion, med en separeringskammare bestäende dels av en cirkulärcylindrisk del (1), försedd med ett tangentiellt inlopp (3) för den inkommande blandningen och ett centralt anordnat utlopp (4) för den lätta fraktionen, och dels av en konisk del (2), mynnande som ett utlopp (5) för den tunga fraktionen, varvid i den koniska delen (2) minst en ledskena (6)