NO127564B

NO127564B -

Info

Publication number: NO127564B
Application number: NO15464764A
Authority: NO
Inventors: Wallen E Lennart
Original assignee: Grubbens & Co Ab
Priority date: 1963-09-06
Filing date: 1964-09-04
Publication date: 1973-07-16
Also published as: GB1018743A; AT250999B

Description

Syklonseparator. Cyclone separator.

Oppfinnelsen vedrorer en syklonseparator e.l. for utskillelse av forurensninger fra væskesuspensjoner o.l., hvilken syklonseparator omfatter et fortrinnsvis vertikalt anordnet hvirvelkammer som består av en sylindrisk eller konisk overdel og en under denne fortrinnsvis konisk utformet underdel, et til overdelen stort sett tangentielt anbragt innlopsror for den suspensjon som skal renses, samt et til hvirvelkammeret anordnet utlopsror eller -kainmer for den rensede suspensjon. The invention relates to a cyclone separator etc. for the separation of contaminants from liquid suspensions etc., which cyclone separator comprises a preferably vertically arranged vortex chamber consisting of a cylindrical or conical upper part and a lower part preferably conically designed below this, an inlet pipe arranged largely tangentially to the upper part for the suspension to be cleaned, as well as a to the vortex chamber arranged outlet pipes or pipes for the purified suspension.

Den forurensede suspensjon innfores da stort sett tangentielt til overdelen av kammeret, hvorpå den i hvirvelstromning loper nedover i den under overdelen anordnede underdel under utskillelse av forurensningene som samles i hvirvelens ytre sjikt, for derpå å stromme oppover i en indre hvirvel som dannes innenfor den ytre hvirvel, og akseptet bortfores gjennom et utlbp. The contaminated suspension is then introduced largely tangentially to the upper part of the chamber, after which it flows in a vortex flow downwards in the lower part arranged below the upper part while excreting the contaminants that collect in the outer layer of the vortex, and then flows upwards in an inner vortex that is formed within the outer vortex, and the acceptance is carried away through an outlet.

Ved syklonseparatorer, i hvilke suspensjonen gjennomgår nevnte forlop, fås imidlertid - særlig ved hoyere viskositet av suspensjonen - en relativt dårlig rensevirkningsgrad. Denne er avhengig av suspensjonens hvirvelstromningshastighet, som igjen er avhengig av innlopshastigheten i separatoren. I den hensikt å oke denne hastighet og dermed rensevirkningsgraden for tyngre partikler, pleier man å utforme innlbpet til syklonseparatoren med avtagende tverrsnitt ('" snekkehus") . For å få tilstrekkelig hby hastighet fordres imidlertid en meget kraftig strupning. Dette medfbrer at effektbehovet blir betydelig på grunn av det trykkfall, som da hersker mellom syklonseparatorens inn- og utlbp. Dessuten oker slitasjen sterkt på syklonseparatorens innervegger. Man har også forsbkt å oke hastigheten og dermed oke rensevirkningsgraden ved å innsette en rotor med vinger i den ovre del av syklonseparatorens hvirvelkammer ved innlbpet. For en slik syklonseparator kommer imidlertid også den ulempe til at den kan tettes igjen ved at det i suspensjonen ofte forekommer trådformede forurensninger som vil slynge seg om rotoren, hvorved effekten kan nedsettes, og som til og med kan forårsake driftsstans. In the case of cyclone separators, in which the suspension undergoes the above-mentioned process, a relatively poor degree of cleaning efficiency is obtained, particularly with a higher viscosity of the suspension. This depends on the suspension's vortex flow rate, which in turn depends on the inlet velocity in the separator. In order to increase this speed and thus the degree of cleaning efficiency for heavier particles, the inlet to the cyclone separator is usually designed with a decreasing cross-section ("screw housing"). However, in order to obtain sufficient hby speed, a very strong throttle is required. This means that the power requirement becomes significant due to the pressure drop, which then prevails between the inlet and outlet of the cyclone separator. In addition, the wear and tear on the inner walls of the cyclone separator increases greatly. Attempts have also been made to increase the speed and thereby the cleaning efficiency by inserting a rotor with wings in the upper part of the cyclone separator's vortex chamber at the inlet. For such a cyclone separator, however, there is also the disadvantage that it can become clogged due to the suspension often containing filamentous contaminants that will wrap around the rotor, whereby the effect can be reduced, and which can even cause a stoppage of operation.

Nevnte ulemper elimineres ved syklonseparatoren ifblge oppfinnelsen, som er av det innledningsvis beskrevne slag og som kjennetegnes ved en i utlbpsrbret eller -kammeret inntil dets innlbpsende i hvirvelkammeret som i og for seg kjent anordnet rotor for oppnåelse av en hastighetsbkning med hvirvelunderstottende virkning av suspensjonen, slik at den forurensede suspensjons i hvirvelkammerets overdel ved innlbpsrbret oppnådde dreiningsmoment bibeholdes eller forsterkes under hele utskil-lelsesprosessen. Mentioned disadvantages are eliminated by the cyclone separator according to the invention, which is of the type described at the outset and which is characterized by a rotor in the outlet tube or chamber up to its inlet end in the vortex chamber which is known per se to achieve a speed bend with a vortex-supporting effect of the suspension, as that the torque achieved by the contaminated suspension in the upper part of the vortex chamber during the intake is maintained or enhanced during the entire excretion process.

Ved en slik syklonseparator ifblge oppfinnelsen fås en vesentlig bedre rensevirkningsgrad med bibeholdt eller forsterket dreiemoment. Effektbehovet blir også betydelig mindre enn ved kjente separatorer, i hvilke fås et kraftig trykkfall mellom With such a cyclone separator according to the invention, a significantly better degree of cleaning efficiency is obtained with maintained or increased torque. The power requirement is also significantly less than with known separators, in which there is a strong pressure drop between

i inn- og utlbp. Ved nærværende oppfinnelse er trykkfallet lik in input and output In the present invention, the pressure drop is equal

null, og i visse tilfeller kan en trykkokning oppnås.zero, and in certain cases a pressure boil can be achieved.

Ved å anordne rotoren e.l. i utlopet unngås slitasje og igjen-tetning, da forurensningene i suspensjonen skilles ut i hvirvelkammeret for transport til utlopet for renset masse og rotoren. By arranging the rotor etc. in the outlet, wear and clogging are avoided, as the contaminants in the suspension are separated in the vortex chamber for transport to the outlet for purified pulp and the rotor.

Det skal i denne forbindelse anfbres at det fra tidligere er kjent å anbringe en rotor i hvirvelsbkeren for syklonseparatorer. Videre er det kjent å anordne en slik rotor i syklonens utlbpsrbr når hermed forstås et kammer med tangentialt utlbp. Således er det ved en konstruksjon ifblge U.S. patent nr. 2.996.187 foreslått i kammerets overdel å anordne tre sett vinger nemlig ett sett i den forurensede suspensjons bane og to sett i den rensede suspensjons bane. Patentet gir imidlertid ingen anvisning om i likhet med oppfinnelsen å anordne en rotor i utlopet i umiddelbar tilslutning til kammeret. In this connection, it should be stated that it is known from the past to place a rotor in the vortex bowl for cyclone separators. Furthermore, it is known to arrange such a rotor in the cyclone's outlet tube, when by this is meant a chamber with a tangential outlet. Thus, by construction according to the U.S. patent no. 2,996,187 proposed in the upper part of the chamber to arrange three sets of wings, namely one set in the path of the contaminated suspension and two sets in the path of the cleaned suspension. However, the patent does not provide any instructions to arrange, like the invention, a rotor in the outlet in immediate connection to the chamber.

Syklonseparatoren ifblge oppfinnelsen er særlig egnet for utskillelse av avfall fra tregtflytende suspensjoner. Ved å anbringe rotoren i utlbpsrbret eller -kammeret istedenfor i hvirvelkammeret oppnås foruten bkning av rotasjonshastigheten også at rotoren virker som en pumpe og gir bnsket trykkokning. The cyclone separator according to the invention is particularly suitable for separating waste from slow-flowing suspensions. By placing the rotor in the outlet tube or chamber instead of in the vortex chamber, in addition to lowering the rotation speed, the rotor also acts as a pump and provides the desired pressure boiling.

Oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere under henvisning til tegningen, der som eksempel viser delvis skjematisk noen utfbrelsesformer for en syklonseparator ifblge oppfinnelsen. Fig. 1 viser sett fra siden og delvis i snitt en fbrste utfbrelsesform, og fig. 2 viser denne sett i plan. Fig. 3 og 4 viser på tilsvarende måte et andre utfbrelseseksem-pel. Fig. 5 og 6 viser ytterligere to utfbrelsesformer i delvis bortskårne sideriss. The invention will be described in more detail below with reference to the drawing, which, as an example, partially schematically shows some embodiments of a cyclone separator according to the invention. Fig. 1 shows, seen from the side and partially in section, a first embodiment, and fig. 2 shows this in plan. Fig. 3 and 4 similarly show a second embodiment. Figs 5 and 6 show two further embodiments in partially cut away side views.

Den på tegningen viste syklonseparator består i samtlige utfbrelseseksempler av en sylindrisk overdel 1 og en under denne anordnet konisk del 2. Nedéntil på den koniske del 2 er tilkob-let en beholder 3 (bare vist i fig. 1) for oppsamling av de ved separeringen utskilte forurensninger. Såvel den nedre del av konusen 2 som beholderen 3 kan være forsynt med vindu for obser-vasjon av separeringsforlopet. Ved samtlige utfbrelseseksempler innfores den forurensede suspensjon vesentlig tangentielt gjennom et til overdelen 1 anordnet innlopsror, hvis tilkoblings-stuss er betegnet med 4. Suspensjonen avgår efter at den er renset i hvirvelkammeret gjennom et utlopsror eller -kammer 5, der, som det fremgår av tegningen kan anordnes på flere for-skjellige måter, f.eks. tilpasset de ytre tilslutninger. I utlopet 5 og i umiddelbar tilslutning til hvirvelkammeret er anordnet en skjematisk vist rotor 6. The cyclone separator shown in the drawing consists in all examples of a cylindrical upper part 1 and a conical part 2 arranged below it. A container 3 (only shown in Fig. 1) is connected to the bottom of the conical part 2 for collecting those during the separation excreted pollutants. Both the lower part of the cone 2 and the container 3 can be provided with a window for observing the separation progress. In all embodiments, the contaminated suspension is introduced essentially tangentially through an inlet tube arranged in the upper part 1, whose connection port is designated by 4. The suspension leaves after it has been cleaned in the vortex chamber through an outlet tube or chamber 5, where, as can be seen from the drawing can be arranged in several different ways, e.g. adapted to the external connections. A schematically shown rotor 6 is arranged in the outlet 5 and in immediate connection to the vortex chamber.

Virkemåten er folgende: Den gjennom stussen 4 under trykk tangentielt innforte forurensede suspensjon settes i hvirvel-strbmning og strbmmer nedad i den koniske del 2 under utskillelse av forurensningene, som ved sentrifugalvirkning samles i hvirvelens ytre sjikt og avgår nedad til skrotbeholderen 3. Den rensede suspensjon strbmmer opp innenfor den ytre hvirvel The way it works is as follows: The contaminated suspension tangentially introduced through the nozzle 4 under pressure is put into vortex flow and flows downwards in the conical part 2 while separating the contaminants, which are collected by centrifugal action in the outer layer of the vortex and depart downwards to the scrap container 3. The cleaned suspension streams up within the outer whorl

og bortfbres gjennom utlopet 5. Ved den hensiktsmessig an-bragte rotor 6 utsettes suspensjonen for en pumpevirkning, som resulterer i en bkning av hastigheten med hvirvelunderstottende virkning for suspensjonen. For å få best mulig pumpevirkning ved forskjellig type rbranordning for utlbpsrbret er rotoren utformet på forskjellig måte. and is removed through the outlet 5. At the suitably placed rotor 6, the suspension is exposed to a pumping effect, which results in a reduction in speed with a vortex-supporting effect for the suspension. In order to get the best possible pumping effect with different types of discharge valve, the rotor is designed in different ways.

Ved den i fig. 1 og 2 viste utfbrelse er utlopet forst rettet sentralt, vertikalt oppad, aksialt i forhold til den inn- By the one in fig. 1 and 2, the outlet is first directed centrally, vertically upwards, axially in relation to the

satte rotor 6, og derpå tangentielt utad i forhold til denne. Hensiktsmessig pumpevirkning fås ved å utforme rotoren som et pumpehjul méd radialé eller buede skovler. Det kan ved denne utfbrelse være fordelaktig å anbringe rotorens sentrum noe eksentrisk i det sentralt anordnede utlbp eller å utforme utlopet som et spiralformet pumpehus. Én fordel med utførelsen ifblge fig. 1 og 2 er også at inn- og utlbpsstuss på kjent j måte kan anordnes på linje med hverandre, hvorved den ytre ror-; anordning lettes. set rotor 6, and then tangentially outwards in relation to this. Appropriate pumping action is obtained by designing the rotor as a impeller with radial or curved vanes. In this embodiment, it may be advantageous to place the center of the rotor somewhat eccentrically in the centrally arranged outlet or to design the outlet as a spiral-shaped pump housing. One advantage of the design according to fig. 1 and 2 is also that the inlet and outlet nozzles can be arranged in line with each other in a known manner, whereby the outer ror-; device is lightened.

Som det fremgår av det i fig. 3 og 4 viste utforelseseksempel er utlbpsrbret i hele sin lengde stort sett rettet vertikalt oppad. En svak S-formet tilbbyning er gjort for å lette lag-ringen av rotoren 6. Ved en slik utfbrelsesform fås den gun-stigste pumpevirkning ved å utforme rotoren som en skrue eller propell. As can be seen from that in fig. The embodiment shown in 3 and 4 is extended along its entire length mostly directed vertically upwards. A slight S-shaped extension has been made to facilitate storage of the rotor 6. With such an embodiment, the most favorable pumping effect is obtained by designing the rotor as a screw or propeller.

Utlopet ved begge de nevnte utfbrelseseksempler kan også på kjent måte være forsynt med en konisk eller sylindrisk forlengelse, som strekker seg inn i separatoren så langt at utlopet effektivt skjermes fra innlbpet. Dette er vist i fig. 5 med den koniske forlengelse 7. Separatorkammeret kan da utformes med en betydelig mindre konvinkel for underdelen 2, hvilket kan gi en bedre rensevirkningsgrad enn for de tidligere utfbrelseseksempler. Hvirvelstrbmmen vil nemlig strekke seg lengre ned i delen 2 for den vender. Suspensjonen gjennomlbper da en lengre strekning under separeringsprosessen. En slik ut-formning kan også være betydningsfull med tanke på de ytre forhold og medfbrer dessuten mindre slitasje på kammerets vegger. I fig. 5 er skjematisk vist en annen type rotor. Denne er vist og beskrevet i svensk patent nr. 189.584. En slik spesiell rotor er selvsagt også anvendelig ved utfbrelses-eksemplet ifblge fig. 1 og 2. 1 fig. 6 er vist ytterligere en utfbrelsesform hvor utlbpsrbret for akseptet er rettet forst aksielt nedad og siden radielt utad i forhold til den vertikale separator. Rotoren er fortrinnsvis utformet som en skrue eller propell. The outlet in both of the aforementioned embodiments can also be provided in a known manner with a conical or cylindrical extension, which extends into the separator so far that the outlet is effectively shielded from the inlet. This is shown in fig. 5 with the conical extension 7. The separator chamber can then be designed with a significantly smaller cone angle for the lower part 2, which can provide a better degree of cleaning efficiency than for the previous design examples. The eddy current will extend further down in section 2 because it turns. The suspension then runs through a longer stretch during the separation process. Such a design can also be significant in terms of the external conditions and also results in less wear and tear on the walls of the chamber. In fig. 5 schematically shows another type of rotor. This is shown and described in Swedish patent no. 189,584. Such a special rotor is of course also applicable in the embodiment according to fig. 1 and 2. 1 fig. 6 shows a further embodiment where the outlet for the acceptance is directed first axially downwards and then radially outwards in relation to the vertical separator. The rotor is preferably designed as a screw or propeller.

Som eksempel og for ytterligere å belyse de fordeler, som oppnås ved foreliggende oppfinnelse, anfbres dessuten fblgende: Prover er blitt utfort med en syklonseparator ifblge fig. 1 og 2 med en indre diameter på 300 mm i den sylindriske del samt en konvinkel på ca. 20°.Innlbpet, som hadde en diameter på 125 mm, var strupet, slik at innlbpshastigheten ved 1000 l/min ble noe over 3 m/sek. Rotordiameteren var 165 mm og rotortur-tallet ca.2000 v/min. Suspensjonen besto i avfallspapirmasse med en konsentrasjon av 5% inneholdende forurensninger i form av jern- og metallstykker, gummi, plast, sten, kritt:etc. I prover tatt fra tiHopssuspensjonen, henholdsvis den avgående rensede suspensjon ble fastslått en separeringsvirkningsgrad på tyngre partikler av 100%. Med den i foreliggende tilfelle anvendte rotor, hvor rotorvingene hadde en effektiv hoydé As an example and to further illustrate the advantages achieved by the present invention, the following is also provided: Samples have been carried out with a cyclone separator according to fig. 1 and 2 with an inner diameter of 300 mm in the cylindrical part and a cone angle of approx. 20°. The inlet, which had a diameter of 125 mm, was throttled, so that the inlet velocity at 1000 l/min was somewhat over 3 m/sec. The rotor diameter was 165 mm and the rotor speed approx. 2000 rpm. The suspension consisted of waste paper pulp with a concentration of 5% containing contaminants in the form of iron and metal pieces, rubber, plastic, stone, chalk: etc. In samples taken from the tiHops suspension, respectively the outgoing purified suspension, a separation efficiency on heavier particles of 100% was determined. With the rotor used in the present case, where the rotor blades had an effective height

ved periferien på ca. 70 mm, oppnåddes en trykkokning méllom syklonseparatorens inn- og utlbp på 0,2 kg/cm . En tilsvarende syklonseparator av kjent utfbrelse, dvs. uten rotor i utlopet, at the periphery of approx. 70 mm, a pressure boil between the inlet and outlet of the cyclone separator of 0.2 kg/cm was achieved. A corresponding cyclone separator of known design, i.e. without a rotor in the outlet,

fremviser under normale forhold et trykkfall på • ca. 1 kg/cm<2>shows under normal conditions a pressure drop of • approx. 1 kg/cm<2>

og vesentlig dårligere separéringsgrad. and significantly poorer degree of separation.

Claims

1. Cyclone separator for separation of pollutants from liquid suspensions etc., comprising a preferably vertical vortex chamber consisting of a cylindrical or conical upper part

(1) and a preferably conically designed lower part below this

(2) , an inlet valve (4) arranged tangentially to the upper part for the suspension to be cleaned, as well as an outlet valve or chamber (5) arranged for the vortex chamber for the cleaned suspension, characterized by a the outlet tube or chamber (5) until its inlet end i the vortex chamber, which in and of itself is equipped with a rotor (6) for achieving a speed bend with a vortex-supporting effect of the suspension, so that the torque obtained by the contaminated suspension in the upper part of the vortex chamber (1) by the intake valve (4) is maintained or enhanced during the entire separation process.

2. Cyclone separator as stated in claim 1, characterized in that the outlet chamber or chamber (5) for the rotor (6) arranged above the vortex chamber is directed axially upwards and after the rotor tangentially outwards in relation to it, as the rotor is designed as a pump wheel with radial or curved vanes.

3. Cyclone separator as stated in claim 2, character!-s e r t e d that the rotor (6) is eccentrically arranged in relation'; to the axially directed part of the outlet.

4. Cyclone separator as stated in claim 1, characterized in that the outlet tube or chamber (5) arranged above the vortex chamber is largely vertically aligned throughout its length, whereby the rotor (6) is designed as a screw or propeller.

5. Cyclone separator as specified in any of the preceding claims, characterized in that the discharge tube or chamber (5) is provided with a conical or cylindrical extension (7), so that its lower end reaches below the inlet (4) opening.