NO144128B - Hydrocyklon. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en hydrocyklon for inndeling av en væskesuspensjon i en aksept- og rejekt-fraksjon, av den type som er angitt i innledningen til det etterfølgende krav 1.

Innen papir- og masseindustrien har hydrocykloner av denne type funnet utbredt anvendelse ved rensing av fibermassens vannsuspensjon for grovere og finere forurensninger og smuss-bestanddeler. Hydrocykloner er videre fordelaktige i anvendelse, idet de ikke framviser mekanisk bevegelige deler, de er forholdsvis enkle, deres renseeffekt er stor og levetiden lang.

En moderne hydrocyklon omfatter en forholdsvis lang konisk beholder hvis videste del eller basis er anordnet oppad.

I denne del er det anordnet et innløp for væskesuspensjon, hvilket innløp er rettet tangentielt i forhold til konens mantelflate. Suspensjonen som skal behandles føres inn i cyklonen med høy hastighet og tvinges i hurtig rotasjonsbevegelse hvorved det således framkommer en vertikal væskevirvel som har form av en omvendt kon og samtidig mates kontinuerlig nedad. Smusset og i det hele tatt de bestanddeler som er tyngre enn væsken havner gjennom sentrifugalkraftens innvirkning utad mot det sjikt som befinner seg inntil periferien og anrikes i dette. På grunn av cyklonens koniske form søker det roterende væskesjikt seg hurtig nedad mot konens spiss og gjennom utløpsåpningene i denne løper den største del av de fra suspensjonen separerte forurensninger, dvs. rejekt-fraksjon. I den mer stille kjerne-del av den roterende søyle samler den rensende væske seg og inne i denne dannes det en strømning rettet oppad mot det andre utløp, hvilket utgjøres av et gjennom cyklonens øvre endevegg forløpende koaksialt rør, hvilket når en viss strekning ned i cyklonens basisdel. Gjennom dette rør løper aksept-fraksjonen ut.

Innen papir- og masseindustrien er det ofte tale om meget store mengder fibersuspensjon som skal behandles og som pr. tidsenhet strømmer gjennom anlegget. Da hydrocyklonene på grunn av den minskede renseeffekt, ikke kan bygges altfor store, anvendes hensiktsmessig dimensjonerte cykloner anordnet inntil hverandre som batterier.

Anvendelse av slike batterier har vist seg å være effektiv og tilforlatelig. Det opptrer dog visse ulemper i disse. Hver enkelt cyklon er med tanke på tilkoplingen noe uhensiktsmessig utformet, idet den omfatter to koaksielle utløp og et tangentielt innløp, hvilke i praksis vanligvis tilkoples ved hjelp av slanger og slangeklemmer. Gjennom dette forårsakes dog store trykktap. Videre blir cyklonanlegget temmelig plasskrevende.

Gjennom det svenske patent nr. 315.266 kjenner man fra tidligere en konstruksjon ved hjelp av hvilken man har søkt å unngå ovennevnte ulemper. Denne karakteriseres av at hydrocyklonens basisparti mellom cyklonmantelen og utløpsrøret for aksept-fraksjonen, framviser skråstilte skiver gjennom hvilkes mellomliggende slisser, innmatningsstrømmen ledes tangentielt inn i hydrocyklonen. På dette vis oppnås for den i cyklonen innmatede strømning, en tangentiell komponent, hvilken fremmer rotasjonen til væskesøylen inne i hydrocyklonen. Ifølge patentet kan man for den tangentielle innmatning endog utnytte åpninger i veggen til hydrocyklonens basisparti (fig. 4, 4a og 5,5a). I det sistnevnte tilfelle treffer strømningene hverandre da de ikke i vertikalretning er innrettet på forskjellige plan. Dette foranlediger videre overløpsvirvler hvilke forårsaker en kapasitetssenkning i hydrocyklonen. Ved det fore-gående tilfellet kommer matningsstrømmene inn i vertikal retning på forskjellige plan, hvorfor en kollisjon mellom de innmatede strømninger visserlig kan unngås, men strømningsteknisk er den viste løsning dog ikke den best mulige, da slissene mellom skivene ikke formår å styre strømmene idet disse løper ut i ubestemt retning.

I det finske patent nr. 42.912 er det vist en hydrocyklon, ved hvilken basispartiets endeskive har en skruelignende form. Denne framviser dog.kun én innmatningsåpning hvilket innebærer at ustabiliteten vokser i strømningen. Utover dette krever en eneste åpning en lang styrekanal i sammenligning med en løsning med flere åpninger. Dette bevirker en økning i anordningens dimensjoner. Ved anvendelse av én innmatningsåpning kolliderer ikke strålene med hverandre, hvorfor skrue-flaten ved en slik løsning kun utgjør en rettende flate.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er ved en hydrocyklon ved hvilken kollisjon forhindres mellom strålene som strømmer fra et flertall steder inn i sorteringsrøret, som kjent fra ovennevnte svenske pat. nr. 315.266, å styre strømmen idet disse løper ut i det ringformede rom. Dette er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved hjelp av de trekk som er angitt i karakteristikken til det etterfølgende krav 1 samt etterfølgende uselvstendige krav. Ved at man kan utforme de anvendte matningskanaler på hensiktsmessig vis for å oppnå en forsortering av den innmatede suspensjon, øker hydrocyklonens kapasitet betydelig.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det etter-følgende ved hjelp av to utførelsesformer og med henvisning til tegningen, hvor

fig. 1 viser et lengdesnitt av en hydrocyklon ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser basispartiets lokk i perspektivriss fra innsiden,

fig. 3 viser endeskiven ifølge fig. 2 ovenfra,

fig. 4 viser kanalenes tverrsnitt langsmed linjene I,II-II og III-III i fig. 3,

fig. 5 viser i perspektivriss lokk anordnet i hydrocyklonens basisparti, hvilket er delvis gjennomskåret, og

fig. 6 viser i snitt basispartiet til en hydrocyklon ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen.

Den i fig. 1 viste hydrocyklon omfatter på kjent vis

et sorteringsrør 2, hvilket smalner av konisk mot en utløps-åpning 4' for rejekt-fraksjonen, samt et utløpsrør for aksept-fraksjonen, hvilket strekker seg i hydrocyklonens basisdel et visst stykke inn i sorteringsrøret 2, slik at det mellom sorteringsrørets innervegg og utløpsrørets yttervegg dannes et ringformet rom 3, i hvilket de fra hydrocyklonens matings-kanaler 1 kommende væskestrømmer føres inn, hvorved væskestrålen fra hver matingskanal 1 strømmer ut i sorteringsrøret 2 på

et særskilt sted, slik som vist med piler i fig. 1. På

dette vis oppnås et flertall (like mange som matningskanaler), hvilke løper omhverandre allerede i sorteringsrørets 2 øvre del og en kollisjon mellom strålene hindres.

Ifølge oppfinnelsen oppnås dette ved anvendelse av den i fig. 2 og 3 viste gavlplate i sorteringsrørets 2 øvre del.

I fig. 1 er innmatningsdelen vist som en stasjonær del av hydrocyklonen, men i praksis dannes matningsdelen av en av en jevne-tykk skive utført sirkulær plate ifølge fig. 2, hvilken i midten har et hull for utløpsrøret 4 for aksept-fraksjonen. Fra platens materiale som f.eks. er armert plast, er det fjernet materiale for dannelse av matekanalene 1. Matekanalene 1 ut-gjøres av spor, hvilke i væskesuspensjonens strømningsretning regnet indre kanter 5 buer seg spiralformet innad og til slutt nesten tangentielt går over i utløpsrørets 4 yttermantel. De i strømningsmantelen sett ytre kanter 6 løper i en spiralformet innad langsmed en noe videre bane og går til slutt nesten tangentielt over i sorteringsrørets 2 innermantel. På dette vis dannes en matningskanal som i sin begynnelsesdel er relativt bred, men ifølge fig. 2, smalner av mot sin endedel.

Formen til matingskanalens 1 tverrsnitt forandres innad ifølge fig. 5. Ved punktet 1, dvs. i matingskanalens munning stiger kanalens bunn relativt bratt fra innerkanten 5 mot ytterkanten 6 og går over i denne uten noen skarp vinkel, hvilken kunne oppsamle fra suspensjonen avskilte tyngre bestanddeler. Innad i kanalen går kanalens bunn over fra å være skrå, (stedet 1) til å være nesten vannrett (stedet 3). Gjennom denne utforming av matningskanalen oppnås den fordel at fra væskesus-pens jonen som mates, i hvilken inneholder såvel tyngre som lettere bestanddeler (sandkorn, metallspon og lignende samt fibre), avskilles allerede i kanalens begynnelse, tyngre bestanddeler ved kanalens ytterkant og disse forblir på grunn av sentrifugalkraften ved denne kant når strålen strømmer ut i sorteringsrøret 2. En slik "forsortering" av suspensjonen som skal renses i cyklonen forhøyer hydrocyklonens renseeffekt.

Matekanalens 1 bunn er regnet i strømningsretningen, hellende på en slik måte at strålen som fra hver matekanal 1 strømmer over kanten 7, stiger opp medsols over den ytre kant 6 av den følgende kanal 1, hvorved en kollisjon mellom strålene forhindres. Høyden til den hellende flate 9 som slutter ved ut-løpsstedet 7 dimensjoneres slik at den tilsvarer stigningen til den fra kanalen 1 kommende stråles spiralbane dividert med antall hellende flater.

I fig. 5 er en plate i likhet med fig. 2 og 3, vist plassert i hydrocyklonens basisdel. I denne utførelsesform begynner matekanalen 1 utenfor sorteringsrøret 2 og fortsetter spiralformet i hydrocyklonen. Væskestrålen som kommer fra matekanalen 1 strømmer ut på den hellende flate 9 i det ringformede rom 3 mellom sorteringsrøret 2 og utløpsrøret 4 for aksept-fraksjonen. Da matekanalens 1 ytterkant slutter seg nesten tangentielt til sorteringsrørets 2 innerkant, starter virvelen som fjerner forurensninger fra suspensjonen mest mulig forstyrrelsesfritt i det ringformede rom 3. Matekanalens 1 innerkant slutter seg videre nesten tangentielt til den ytre kant av utløpsrøret 4 for aksept-fraksjonen.

På dette vis styres de i matekanalen 1 allerede "for-sorterte" bestanddeler i suspensjonen allerede i begynnelses-forløpet til de ytre resp. de indre partier av den oppstående virvel.

En kollisjon mellom strålene som strømmer ut fra de forskjellige matekanaler er forhindret ved hjelp av hellende flater, hvilket styrer strålene inn på spiralbaner som løper omhverandre. Den hellende flates vertikale vegg er bueformet, og den strekker seg fra sorteringsrørets innerkant til den ytre kant for aksept-fraksjonen i det ringformede rom 3. Fra hver hellende flate strømmer strålen skrått over væsken som strømmer i den følgende matekanal samt treffer tangentielt sorterings-rørets innerkant langsmed hvilken strålen løper 'spiralformet.

På dette vis gir de hellende flater strålene slikt rettede hastighetskomponenter at strålen som forlater hver matekanal etter å ha sirkulert 360° i sorteringsrøret, ikke lenger befinner seg i plan med utløpsstedet. På dette vis forhindrer man ved hjelp av de hellende flater, strålene fra å kollidere med seg selv, hvilket vil forårsake turbulens og nedsatt kapasitet.

I fig. 6 er det vist en annen utførelsesform av oppfinnelsen. Matekanalen 1 utgjøres i dette tilfelle av en i sorteringsrørets 2 vegg utformet åpning, hvilken som vist i figuren, fortrinnsvis har rektangulær form. Åpningen er gjort skrå i sorteringsrørets 2 vegg, slik at den i strømningsretningen sett, indre vegg til åpningen faller sammen med den vertikale vegg 8 til den hellende flate 9. På dette vis styres den i kanalen innkommende strøm i det ringformede rom 3 tangentielt i forhold til utløpsrøret 4 for aksept-fraksjonen. Fra matekanalens 2 hellende flate 9 styres strålene på den ovennevnte måte, over strålen som løper i den etterfølgende kanal.

Ved utførelsesformen ifølge fig. 6 kan matekanalens

1 åpning deles opp i to eller flere deler enten ved hjelp av loddrette mellomvegger 10 eller vannrette mellomvegger 10''.

I figurene er det vist fire kanaler. Det er dog klart at såvel kanalens antall som antall anvendte mellomvegger i disse kan varieres. Oppfinnelsen er derfor ikke begrenset til de i figurene viste utførelsesformer, idet disse kan varieres innen rammen for patentkravené.

Claims (7)

1. Hydrocyklon for inndeling av en væskesuspensjon i en aksept- og rejektfraksjon i et sorteringsrør (2) omfattende en sylinderformet basisdel og en konisk spissdel, hvilket rørs spissdel framviser en åpning (4') for utlevering av rejekt-fraksjonen og inne i hvis basisdel det finnes et med denne koaksielt rør (4) for utlevering av akseptfraksjonen, slik at det i sorteringsrørets (2) basisdel dannes et ringformet rom (3) som er lukket ved hjelp av et lokk og til hvilket væskesuspensjonen som skal behandles, tilføres langsmed en fra i det minste to motsatte punkter utgående, i retning mot rørets (4) ytre mantel bøyd matekanal (1), hvorved væskesuspensjonen fra hver matekanal (1) havner på sin egen, i lokket utformet flate (9)> som omgir røret (4) i det ringformede rom (3) og heller slik i væskesuspensjonens materetning at den fra flaten (9) inn i det ringformede rom (3) utstrømmende væskestråle tildeles en mot åpningen (4') rettet hastighetskomponent, karakterisert ved at hver flate (9) ender med en hoved-sakelig med rørets ,(4) tangent parallell kant (7) som ligger på skjæringslinjen mellom to etter hverandre følgende flaters (9) i væskesuspensjonens materetning, indre vertikale vegg (5,8) og flatens (9) plan, hvorfra hver væskesuspensjonsstråle ledes på sin egen, omkring røret løpende spiralformet bane, som løper overlappende i forhold til den bane som er opptatt av den væskesuspensjonsstråle som strømmer ut fra den i materetningen fore-gående flate (9), hvorved sammenstøt av strålene forhindres..

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at flatenes (9) kanter (7) er parvis symmetrisk anordnet relativt røret (4).

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at hver matekanal (1) er beliggende i den del av lokket som forblir utenfor sorteringsrøret (2), hvorifra den er spiralformet bøyd mot det ringformede rom (3), slik at kanalens (1) i væskesuspensjonens materetning indre veggs (5) krumningsradius minsker jevnt mot radien av rørets (4) yttermantel, mens den ytre veggs (6) krumningsradius minsker jevnt mot radien av sorteringsrørets (2) indre mantel, samtidig som matekanalens (1) bredde minsker mot flatens (9) bredde.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at matekanalen (1) blir jevnt grunnere i væskesuspensjonens materetning mot flaten (9)} slik at høyden av kanalens indre vegg (5) som ved kanalens innløpsåpning er betydelig større enn den ytre veggs (6) høyde, ved begynnelsen på flaten (9) er tilnærmelsesvis like stor som den ytre veggs (6) høyde.

5. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at matekanalen (1) utgjøres av en i sorterings-rørets (2) mantel opptatt åpning.

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at åpningen er oppdelt i to deler ved hjelp av en vertikal skillevegg (10').

7. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at åpningen er oppdelt i to deler ved hjelp av en horisontal skillevegg (10'')-