NO148059B - Anordning ved hydrosyklonseparator. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en anordning ved en hydrosyklonseparator for oppdeling av en blanding i en spesifikt relativt lett første fraksjon og en spesifikt relativt tung andre fraksjon, med et separeringskammer bestående til dels av en sirkulærsylindrisk del forsynt med et tangentialt innløp for den innkommende blanding og et sentralt anordnet utløp for den lette fraksjon, og tildels av en konisk del som munner ut som et utløp for den tunge fraksjon, hvor i den koniske del i det minste en ledeskinne er anordnet for å bibringe den tunge fraksjon som strømmer langsetter en spiralbane langs med den koniske dels vegg, en radialt innadrettet bevegelseskomponent.

Syklonseparatorer har funnet utstrakt anvendelse, særlig innenfor celluloseindustrien for rensing av massesuspensjoner. Normalt består et syklonseparatoranlegg av flere kaskadekoble-de trinn, og hvert trinn omfatter vanligvis et stort antall syklonseparatorer som er koblet sammen parallelt og har felles kammer som forener innløpene, henholdsvis utløpene. I et slikt syklonseparatoranlegg oppdeles den opprinnelig kraftig utspedde massesuspensjon i en utspedd renset fiberstrøm, som utgjør den lette fraksjon, samt en fortykket strøm av forurensninger som utgjør den tunge fraksjon. Moderne prosesstek-nikk har medført at temeraturen på massesuspensjoner som til-føres syklonseparatoranlegg for rensing er blitt stadig høyere, hvilket innebærer at viskositeten på vannet blir i tilsvaren-de grad lavere. Derved reduseres syklonseparatorenes separe-ringsevne, slik at andelen av cellulosefibre i den relativt konsentrerte tunge fraksjon øker, hvis ikke syklonseparator-anlegget utvides med flere trinn. Man er selvsagt interessert i å få minst mulig andel cellulosefibre i den tunge fraksjon. Samtidig streber man av miljøvernhensyn etter å holde volum-strømmen av den tunge fraksjon liten, hvorav følger at kon-sentrasjonen av forurensninger i denne fraksjon blir høy. Problemet er derfor å tilveiebringe en hydrosyklonseparator som skiller effektivt mellom en spesifikt forholdsvis lett første fraksjon og en spesifikt relativt tung andre fraksjon, hvor den senere uhindret skal kunne forlate hydrosyklonsepara-toren i et minimalt strømningsvolum med høy konsentrasjon.

Flere forslag til løsning av problemer med fibertap og gjentetning av utløpsåpningen for den relativt tunge fraksjon er hittil blitt presentert og tillempet for praktisk drift. I prinsippet har de fleste av dem omfattet tilførsel av vann under trykk til de enkelte hydrosyklonseparatorer for speing av den tunge fraksjon og utvanning av de verdifulle fibre. Vannet blir da vanligvis innført tangentialt nær hydrosyklonseparatorens utløpsende eller gjennom en kanal med munningen beliggende i radial avstand fra og innenfor hydrosyklonseparatorens vegg ved utløpsenden. Avløpskammere i form av sylindre eller kjegler med tangentiale innløp for utspeingsvann har også vært koblet direkte til hydrosyklonseparatorens tungfrak-sjonsutløp. I beste fall har disse konstruksjoner ført til at gjentetningsproblemet ble redusert og at fibertapene minket noe.

Man har også forsøkt i hydrosyklonseparatorens koniske del å anordne aksialt rettede ledeskinner utformet slik at de bibringer den tunge fraksjon, som langs en spiralbane strømmer langsetter delens koniske vegg, en radialt innadrettet bevegelseskomponent, hvorved det ble oppnådd en viss overføring av lette bestanddeler fra den tunge fraksjon til den i retning mot sitt utløp strømmende lette fraksjon. Man-har dog ikke oppnådd de ønskede resultater med disse anordninger.

Det kunne synes å ligge nær for hånd å gjøre utløpsåpnin-gen for den tunge fraksjon større enn hva som hittil har vært brukt. Dette er dog ikke mulig, da en slik utforming vil med-føre at altfor stor mengde av den tunge fraksjon slipper gjennom. Aksialt anordnede ledeskinner opptar en del av det til-gjengelige separeringsrom i separeringskammerets koniske del. Slitasje på ledeskinner krever større radial dimensjon enn hva som er tilrådelig ut fra et funksjonelt synspunkt. For å eli-minere ulempene med hensyn til separeringsrommet, kan man la den koniske del av separeringskammeret konvergere svakere, men da blir følgen at man får en meget lang konisk del i separeringskammeret, hvis utløpsdiamteren bibeholdes.

I samsvar med oppfinnelsen er de nevnte problemer med fibertap og gjentetning av den tunge fraksjons utløpsåpning løst ved at det nær utløpet i den koniske del er anordnet i det minste én langsetter den koniske dels vegg på skrå forløpende ledeskinne som bibringer den mot utløpet i den koniske del strømmende tunge fraksjon en aksialt mot utløpet for den lette fraksjon rettet bevegelseskomponent.

Denne anordning fører med seg at konusvinkelen i hydrosyklonseparatorens koniske del reduseres, at ledeskinnen eller -skinnene får god plass uten innskrenkning av det tilgjenge-lige separeringsrom ettersom utløpsåpningen for den tunge fraksjon blir altfor stor.

Hydrosyklonseparatorer av forskjellige utførelser er tid-ligere kjent. Norsk patent nr. 91 858 omtaler en rørsentri-fuge for suspensjoner med ledeskinner. U.S. patent 2 222 930 viser en sentrifugalseparator med ledeskinner som følger en nedadgående væskehvirvel. U.S. patentskrift 2 582 423 omtaler en sylindrisk' separator som separerer støv fra en gassrstrøm og som er utstyrt med sylindrisk separeringskammer og skrue-formede ledeskovler.

Sammenlignet med konvensjonelle hydrosyklonseparatorer for cellulosesuspensjoner kan man ved hjelp av anordningen i-følge oppfinnelsen redusere tapene av cellulosefibre i den ut-gående tunge fraksjon med over halvparten av de hittil vanligvis forekommende mengder uten at innholdet av forurensninger i den rensede cellulosesuspensjon, dvs. den lette fraksjon, øker. Bare den foranstaltning at en mindre andel cellulosefibre føres med i den tunge fraksjon, innebærer at denne har lettere for å strømme ut gjennom sitt utløp. Dertil kommer som nevnt at den omtalte utløpsåpning kan gjøres større. Der-med blir risikoen for gjentetning praktisk talt eliminert.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere nedenfor ved hjelp av et eksempel og under henvisning til tegningen, hvor: Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en hydrosyklonseparator ifølge oppfinnelsen med et ledeorgan vist i oppriss. Fig. 2 viser et snitt langs linjen II-II på fig. 1, og Fig. 3 viser et snitt langs linjen III-III på fig. 1, men det nevnte ledeorgan er vist i grunnriss.

På fig. 1 er med 1 og 2 betegnet de respektive sylindrisk koniske deler av en hydrosyklonseparator, med 3 et tangentialt innløp for den blanding som skal separeres■ med 4 et sentralt utløp for den spesifikt lettere fraksjon og med 5 et utløp fra den koniske del for den spesifikt tyngre fraksjon. I den koniske del 2 er det aksialt anordnet fire ledeskinner 6 som er jevnt fordelt langs den koniske dels omkrets. Sett i tverr-snitt, se fig. 2, har disse ledeskinner form av symmetriske rygger. Høyden av disse rygger tiltar i retning mot utløpet 5. Mellom ledeskinnene 6 og utløpet 5 er et ledeorgan 7 i form av en skrueskinne anordnet og strekker seg lh omdreining langs den koniske dels 2 innervegg. Skrueskinnen er utformet slik at den bibringer strømmen av den tunge fraksjon som beveger seg i retning mot utløpet 5 en aksialt motsatt rettet bevegelseskomponent, dvs. i retning mot det sentrale utløp 4 for den lette fraksjon. Sett fra hydrosyklonseparatorens inn-løpsende beveger nemlig strømmene seg med solen, mens lede-organets 7 skrueflate er innrettet til å bevege seg mot solen.

Ved den viste utførelse heller skrueflaten innover mot horisontalplanet i retning mot utløpet 5, slik at den mot ut-løpet 5 strømmende tunge fraksjon også bibringes en radialt innadrettet bevegelseskomponent.

Som det fremgår av figurene er ledeorganet 7 utformet slik at utløpsarealet er forholdsvis stort, hvilket innebærer at passasjen for den tunge fraksjon er fri.

Den ovenfor beskrevne hydrosyklonseparator virker på føl-gende måte: Blandingen som skal deles opp i en spesifikt relativt lett første fraksjon og en spesifikt relativt tung andre fraksjon, kommer inn gjennom innløpet 3 og strømmer langsetter en spiralformet bane mot hydroklonseparatorens koniske del 2. Bestanddelene i den tunge fraksjon som blir igjen, søker da å vandre fortrinnsvis i nærheten av veggen, mens bestanddelene i den lette fraksjon som blir igjen søker å bevege seg i retning mot hydrosyklonseparatorens hovedakse. En del av de lette bestanddeler vil imidlertid bli igjen i strømmen nær veggen. Når strømmen har nådd ledeorganet 7, forandrer hoveddelen av denne, nemlig den lette fraksjon, aksialt bevegelsesretning og strømmer med bibeholdt rotasjons-retning mot utløpet 4, mens en mindre del, den tunge fraksjon, strømmer ut gjennom utløpet 5. Under strømningen forbi ledeskinnene 6 tvinges strømmen til å bøye av innover mot hydrosyklonseparatorens hovedakse, slik at lette bestanddeler brin-ges i kontakt med den mot utløpet 4 strømmende lette fraksjon.

Ledeorganet 7 hindrer at en altfor stor del av strømmen løper ut gjennom utløpet 5. Ved den viste utførelse av -ledeorganet 7 med mot horisontalplanet innover hellende skrueflate oppnås fordelaktige strømningsforhold i området nær ledeorganet 7, hvilket bidrar til et fordelaktig separeringsresultat.

Som allerede nevnt, tillater anordningen ifølge oppfinnelsen at en stor del av bestanddelene som hører med til den lette fraksjon, hindres i å strømme ut sammen med den tunge fraksjon, mens den fremdeles i form av et rimelig strømnings-volum gis fri passasje gjennom sitt utløp.

Claims (3)

1. Anordning ved en hydrosyklonseparator for oppdeling av en blanding i en spesifikt relativt lett første fraksjon og en spesifikt relativ tung andre fraksjon, med et separeringskammer bestående tildels av en sirkulærsylindrisk del (1) forsynt med et tangentialt innløp (3) for den innkommende blanding og et sentralt anordnet utløp (4) for den lette fraksjon, og tildels av en konisk del (2) som munner ut i et sentralt utløp (5) for den tunge fraksjon, hvor i det minste én ledeskinne (6) er anordnet i den koniske del (2) for å bibringe den tunge fraksjon, som langs en spiralbane strømmer langsetter den koniske dels vegg, en radialt innrettet bevegelseskomponent, karakterisert ved at det nær ut-løpet (5) i den koniske del (2) er anordnet i det minste én langsetter den koniske dels vegg på skrå forløpende ledeskinne (7) som bibringer den mot utløpet i den koniske del (2) strøm-mende tunge fraksjon en aksialt mot utløpet (4) for den lette fraksjon rettet bevegelseskomponent.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at ledeorganet (7) er innrettet til også å bibringe den mot utløpet i den koniske del (2) strømmende tunge fraksjon en radialt innadrettet bevegelseskomponent.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at ledeorganet (7) er utformet som en skrue-bane.