NO874473L

NO874473L - HYDROCYCLON FOR FIBER RECOVERY.

Info

Publication number: NO874473L
Application number: NO874473A
Authority: NO
Inventors: Charles Wesley Bouchillon
Original assignee: Sprout Bauer Inc
Priority date: 1986-02-28
Filing date: 1987-10-27
Publication date: 1987-12-14
Also published as: NO874473D0

Description

Oppfinnelsen gjelder et apparat for separering, rensing eller klassifisering av faste stoffer i et fluidum, slik det er angitt'i.innledningen til patentkrav 1. Dette apparatet vil nedenfor bli kalt hydrosyklon-renser og det kan altså ha til formål å rense, separere og/eller klassifisere et fast stoff. The invention relates to an apparatus for separating, purifying or classifying solid substances in a fluid, as stated in the introduction to patent claim 1. This apparatus will be called a hydrocyclone purifier below and it can thus have the purpose of purifying, separating and /or classify a solid substance.

Slike rensere har vært brukt i mange år for å separere en ettertraktet fast komponent, nedenfor kalt utbytte, så som pulpfiber, fra en flytende oppløsning eller suspensjon av faste stoffer, så som en suspensjon av pulp i vann, som inneholder ikke bare utbyttet, men også uønskete stoffer, så som forurensning, leirpartikler, uoppdelte fiberklaser, og bark som samlet kan betegnes avfall. En meget vanlig anvendelse av slike rensere ligger i behandlingen av trepulp ved papirtilvirkning hvor separatorfunksjonene skiller de lette og forholdsvis mindre tette brukbare fibrene i pulpsuspensjonen fra de tyngre og forholdsvis tettere ubrukbare fibrene og det fremmede materialet, altså avfallet. Such purifiers have been used for many years to separate a desired solid component, hereinafter called yield, such as pulp fiber, from a liquid solution or suspension of solids, such as a suspension of pulp in water, which contains not only the yield but also unwanted substances, such as pollution, clay particles, undivided fiber clusters, and bark which can collectively be termed waste. A very common application of such cleaners is in the treatment of wood pulp in papermaking, where the separator functions separate the light and relatively less dense usable fibers in the pulp suspension from the heavier and relatively denser unusable fibers and the foreign material, i.e. the waste.

Ved en vanlig hydrosyklon-renser blir suspensjonen som inneholder faststoffene, også kalt oppslemming, ført gjennom renseren på en slik måte at det dannes motvirvler i renseren. Et fritt virvelmønster skapes langs separeringskammerets vegg, samtidig som en påtvunget virvelstrøm skapes rundt separeringskammerets sentralakse radialt innenfor de frie virvlene. Ved en vanlig hydrosyklon-renser med et konisk separeringskammer, vil det ytre, fri virvelmønster migrere langs veggen til det koniske separeringskammeret mot utløpsåpningen, som er plassert ved bunnen, dvs. ved den trange delen av kammeret, mens det indre virvelstrøm-mønsteret migrerer i motsatt retning langs aksen mot den ytre, vide delen av separeringskammeret, mot en åpning for utbytte - uttak, som går koksialt ut gjennom bunnen på separeringskammeret. Generelt strekker det seg et utløpsrør, som kan kalles "virvel-tømmer" gjennom bunnen inn i separeringskammeret for å fange opp den påtvungne virvelstrømmen av utbytte-materialet og fører dette ut av apparatet. With a normal hydrocyclone cleaner, the suspension containing the solids, also called slurry, is passed through the cleaner in such a way that counter-vortices are formed in the cleaner. A free vortex pattern is created along the wall of the separation chamber, while at the same time a forced eddy current is created around the central axis of the separation chamber radially within the free vortices. In a conventional hydrocyclone cleaner with a conical separation chamber, the outer, free vortex pattern will migrate along the wall of the conical separation chamber towards the outlet opening, which is located at the bottom, i.e. at the narrow part of the chamber, while the inner vortex pattern migrates in opposite direction along the axis towards the outer, wide part of the separation chamber, towards an opening for yield - outlet, which exits coaxially through the bottom of the separation chamber. In general, an outlet tube, which may be called a "vortex log" extends through the bottom into the separation chamber to capture the forced eddy current of the yield material and carries it out of the apparatus.

Storparten av separeringen av faststoffene i oppslemmingen skjer i det koniske separeringskammeret, hvor tunge eller forholdsvis tette partikler i oppslemmingen migrerer mot kammerveggen ut i den ytre virvelstrømmen, slik at de føres fram til og gjennom utløpsåpningen ved den trange delen av separeringskammeret, mens storparten av væska og de lette eller forholdsvis mindre tette faststoffene gjør ei vending i den nedre delen av separeringskammeret slik at de går over i den påtvungne virvelstrømmen og strømmer tilbake gjennom separeringskammeret i en sirkulerende strøm om renseapparatets akse, fram til utbytte-utløpet. Optimalt bør all brukbar pulpfiber bli ført ut sammen med utbytte-materialet gjennom bunnen, og alt ubrukbart materiale skulle gå med avfalls-strømmen gjennom hydrosyklonens spiss. Ved praktisk drift har det imidlertid vist seg at ved-kjente hydrosyklon-separatorer vil en betydelig andel av de brukbare fibrene ikke bli med i den indre virvelstrømmen og føres ut som avfallsmateriale. Det har derfor vært nødvendig og vanlig i industrien å behandle om igjen avløpsstrømmen for å vinne inn mer brukbart materiale. The majority of the separation of the solids in the slurry takes place in the conical separation chamber, where heavy or relatively dense particles in the slurry migrate towards the chamber wall into the outer vortex flow, so that they are carried to and through the outlet opening at the narrow part of the separation chamber, while the majority of the liquid and the light or relatively less dense solids make a turn in the lower part of the separation chamber so that they pass into the forced eddy current and flow back through the separation chamber in a circulating current around the axis of the cleaning device, up to the yield outlet. Optimally, all usable pulp fiber should be carried out together with the yield material through the bottom, and all unusable material should go with the waste stream through the tip of the hydrocyclone. In practical operation, however, it has been shown that with known hydrocyclone separators, a significant proportion of the usable fibers will not be included in the internal eddy current and will be discharged as waste material. It has therefore been necessary and common in the industry to re-treat the waste stream in order to recover more usable material.

Et forsøk på å skape en hydrosyklon-separator som kan skille brukbare fibre fra avfall mer effektivt er beskrevet i US-patentskrift 3.347.372. Separatoren som beskrives der karakteriseres ved et oppslemmingskammer som er plassert mellom bunnendén og toppenden til separeringskammeret. Oppslemmingskammeret omfatter en sylindrisk del som er plassert i det koniske separeringskammeret og hvor en strøm av tilleggsvann tilføres gjennom åpninger i veggen til dette kammeret. Åpningene er vinklet mot toppen av hydrosyklonen, slik at det innføres ekstra vann på en slik måte at vannet slutter seg til den roterende fri virvelstrømmen, som kommer inn i det sylinderformete oppslemmingskammeret fra det koniske separeringskammeret. Tilleggsvannet som kommer inn i den ytre fri virvelstrømmen til strømmen som går fra det koniske separeringskammeret inn i fortynningskammeret forskyver ytterligere brukbare fibre fra den ytre virvelstrømmen til den indre påtvungne virvelstrømmen, hvor de føres slik som det er beskrevet foran, i motstrøm mot separatorens vide bunn, for å bli ført med ut gjennom utbytt-avløpet. An attempt to create a hydrocyclone separator that can separate usable fibers from waste more efficiently is described in US Patent 3,347,372. The separator described there is characterized by a slurry chamber which is located between the bottom end and the top end of the separation chamber. The slurry chamber comprises a cylindrical part which is placed in the conical separation chamber and where a stream of additional water is supplied through openings in the wall of this chamber. The openings are angled towards the top of the hydrocyclone, so that additional water is introduced in such a way that the water joins the rotating free vortex, which enters the cylindrical slurry chamber from the conical separation chamber. The additional water entering the outer free vortex to the stream passing from the conical separation chamber into the dilution chamber displaces additional usable fibers from the outer vortex to the inner forced vortex, where they are carried, as described above, countercurrently towards the wide bottom of the separator , to be carried out through the dividend drain.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å skape et forbedret apparat for å gjennomføre den beskrevne separering, rensing og/eller klassifisering av faststoffer i et fluidum tilført apparatet. The main purpose of the invention is to create an improved apparatus for carrying out the described separation, purification and/or classification of solids in a fluid supplied to the apparatus.

I samsvar med oppfinnelsen kan dette oppnås ved å utforme apparatet i samsvar med den karakteriserende delen av patentkrav 1. In accordance with the invention, this can be achieved by designing the device in accordance with the characterizing part of patent claim 1.

På denne måten dannes et sjikt som er stabilt og delvis laminær og som har et lavt innhold av faststoff, langs hele veggen i begge separeringskamrene. Ved å skape et stabilt sjikt med sterk fortynning av faststoffene langs veggen i separeringskamrene, vil forurensning og avfall lettere bevege seg mot den ytre virvelen og derfor ikke bli innstengt i den motstrømmende, påtvungne indre virvelen, enn i en typisk hydrosyklon, hvor det ytre virvelsjiktet er tilbøyelig til å tyknes etterhvert som det beveger seg mot den trange uttaks-enden. Avfallsstrømmen som skapes på denne måten vil ha langt lavere faststoff innhold enn i vanlige rensere av dette slaget, men vil gjenvinne en større mengde forurensning og uønsket avfallsmateriale samtidig som det gjenvinnes en større andel av nyttbar fibre i utbyttestrømmen. Den sekundære væska, som fortrinnsvis har et faststoff innhold under ca. 0,2 vekt-prosent, føres inn i separeringskammeret ved et trykk som har omtrent samme nivå som trykket i hovedstrømmen når den innføres. In this way, a layer is formed which is stable and partly laminar and which has a low content of solids, along the entire wall in both separation chambers. By creating a stable layer with strong dilution of the solids along the wall of the separation chambers, contamination and waste will more easily move towards the outer vortex and therefore not be trapped in the counter-flowing, forced inner vortex, than in a typical hydrocyclone, where the outer vortex layer tends to thicken as it moves towards the narrow outlet end. The waste stream created in this way will have a far lower solids content than in ordinary cleaners of this type, but will recover a greater amount of pollution and unwanted waste material at the same time that a greater proportion of usable fibers is recovered in the yield stream. The secondary liquid, which preferably has a solids content below approx. 0.2 percent by weight, is introduced into the separation chamber at a pressure which is approximately the same level as the pressure in the main stream when it is introduced.

Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsen er angitt i underkravene. Further advantageous features of the invention are indicated in the subclaims.

Eksempel: Example:

Oppfinnelsen er nedenfor beskrevet nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et tverrsnitt i sideriss av en utførelsesform av hydrosyklon-renser utformet i samsvar med oppf innelsen, Fig. 2 viser et tverrsnitt i større målestokk av innløpsenden av hydrosyklon i fig. 1, Fig. 3 viser i større målestokk et tverrsnitt gjennom en alternativ utførelsesform av innløpsenden til hydrosyklonen i fig. 1, mens Fig. 4 viser i større målestokk et snitt gjennom en del av utløpsenden ved hydrosyklonen i fig. 1. The invention is described below in more detail with reference to the drawings, where: Fig. 1 shows a cross-section in side view of an embodiment of a hydrocyclone cleaner designed in accordance with the invention, Fig. 2 shows a cross-section on a larger scale of the inlet end of the hydrocyclone in fig. 1, Fig. 3 shows on a larger scale a cross-section through an alternative embodiment of the inlet end of the hydrocyclone in fig. 1, while Fig. 4 shows on a larger scale a section through part of the outlet end at the hydrocyclone in fig. 1.

I tegningen er det vist en utførelsesform av et rense-apparat 2 med et generelt rørformet skall-liknende hus 10 med en første sylinderformet del 12 med en diameter D cog en andre konisk del 14 som strekker seg koaksialt fra den sylindriske delen 12 og konvergerer mot husets sentralakse 15. Huset 10 avgrenser et langstrakt separeringskammer med et innløpskammer 22 som avgrenses hovedsaklig av den sylindriske veggen til den første delen 12, og et primær-separeringskammer, nedenfor kalt primærkammer, 24 som avgrenses av den koniske delen 14 og som er en direkte fortsettelse av den sylindriske delen 12 og konvergerer konisk fra en maksimaldiameter D mot den sylindriske delen, til utløpsåpning 16 med mindre diameter ved den spisse enden. Motstående i forhold til utløpsåpningen 16 ved den trange enden av primærkammeret 24 er det plassert en koaksialt orientert utløpsåpning 18 mot det primærkammeret 24 ved bunnen av huset 10. Som vist i tegningen åpner åpningen 18 fortrinnsvis inn i et utløpsrør 26 som strekker seg fra det primære separeringskammeret 24 og aksialt gjennom innløps-kammeret 22 ut gjennom bunnen i huset 10. Røret 26 tjener som "virveltømmer" for å føre utbytte-materialet fra den indre virvelstrømmen fra primærkammeret 24 og gjennom innløps-kammeret 22 ut av huset 10. In the drawing there is shown an embodiment of a cleaning apparatus 2 with a generally tubular shell-like housing 10 with a first cylindrical part 12 of a diameter D and a second conical part 14 extending coaxially from the cylindrical part 12 and converging towards the central axis of the housing 15. The housing 10 delimits an elongated separation chamber with an inlet chamber 22 which is delimited mainly by the cylindrical wall of the first part 12, and a primary separation chamber, hereinafter called primary chamber, 24 which is delimited by the conical part 14 and which is a direct continuation of the cylindrical part 12 and converging conically from a maximum diameter D towards the cylindrical part, to outlet opening 16 of smaller diameter at the pointed end. Opposite the outlet opening 16 at the narrow end of the primary chamber 24 is a coaxially oriented outlet opening 18 towards the primary chamber 24 at the bottom of the housing 10. As shown in the drawing, the opening 18 preferably opens into an outlet pipe 26 extending from the primary the separation chamber 24 and axially through the inlet chamber 22 out through the bottom of the housing 10. The pipe 26 serves as a "swirl drain" to carry the yield material from the internal vortex flow from the primary chamber 24 and through the inlet chamber 22 out of the housing 10.

En innløpsåpning 28 er plassert i den sylindriske veggen til den første delen 12 av huset 10, opptil bunnen. Et tilførselsrør 30 er beregnet for tilførsel gjennom åpningen 28 av en flytende suspensjon eller oppslemming med faststoff som skal behandle, inn i innløpskammeret 22 i en hovedsakelig spiralformet strøm, slik at det dannes indre og ytre virvelstrømmer i motstrøm i primærkammeret 24. An inlet opening 28 is located in the cylindrical wall of the first part 12 of the housing 10, up to the bottom. A supply pipe 30 is intended for the supply through the opening 28 of a liquid suspension or slurry of solid matter to be treated, into the inlet chamber 22 in a mainly helical flow, so that internal and external eddies are formed in countercurrent in the primary chamber 24.

Under drift vil en vceskestrøm med et faststoff innhold med omtrent 0,5 - 3,5 vektsprosent, pumpet under trykk, fortrinnsvis i området 1,05 - 1,4 kp/cm 2, fra en tilførselstank gjennom tilførselsrøret 30 inn i innløpskammeret 22. Når suspensjonen beveger seg gjennom innløpskammeret 22, beveger den seg nedover i en helisk eller spiralformet bane rundt røret 26 og går inn i primærkammeret 24. Suspensjonen strømmer gjennom primærkammeret 24 i en virvelstrøm med fritt mønster, langs en spiralformet bane opptil veggen i den koniske delen 14, mot den trange enden. Som et resultat av dette strømnings-mønsteret og de resulterende sentrifugalkreftene i virvel-strømmen, skapes et lavtrykksområde langs sentralaksen 15. Dette lavtrykksområdet fylles enten med luft eller en dampfase av væska som strømmer gjennom hydrosyklonen og blir vanligvis kalt luft- eller dampkjerne. Etterhvert som suspensjonen med faststoffet, som strømmer nedover, nærmer seg sentralaksen ved den trange enden av den koniske kammerdelen 14, skapes en motsatt rettet virvelstrøm i primærkammeret 24, som går i oppover og ligger rundt luftkjernen langs sentralaksen 15, og forsetter mot utløpet 18 ved enden av røret 26. During operation, a liquid stream with a solids content of approximately 0.5 - 3.5 percent by weight, pumped under pressure, preferably in the range of 1.05 - 1.4 kp/cm 2 , from a supply tank through the supply pipe 30 into the inlet chamber 22. As the suspension moves through the inlet chamber 22, it moves downward in a helical or helical path around the tube 26 and enters the primary chamber 24. The suspension flows through the primary chamber 24 in a free-pattern vortex, along a helical path up to the wall of the conical portion 14, towards the tight end. As a result of this flow pattern and the resulting centrifugal forces in the vortex flow, a low-pressure area is created along the central axis 15. This low-pressure area is filled with either air or a vapor phase of the liquid flowing through the hydrocyclone and is usually called an air or vapor core. As the suspension with the solid, which flows downwards, approaches the central axis at the narrow end of the conical chamber part 14, an oppositely directed eddy current is created in the primary chamber 24, which goes upwards and lies around the air core along the central axis 15, and continues towards the outlet 18 at the end of the tube 26.

Kreftene som utvikles i motstrømmen av suspensjonen eller oppslemming resulterer i en tilsiktet separasjon av faststoffene. De relativt lette og mindre tette partiklene i suspensjonen som strømmer gjennom primærkammeret 24 blir innesluttet i motstrømmen og ført med den ut gjennom åpningen 18. Tilsvarende vil avløpsstrømmen, dvs. de forholdsvis tunge og tette partiklene i suspensjonen bli ført med den ytre, fri virvelstrømmen og ut gjennom utløpet 16 ved den spisse enden av primærkammeret 24. The forces developed in the countercurrent of the suspension or slurry result in a deliberate separation of the solids. The relatively light and less dense particles in the suspension that flow through the primary chamber 24 are enclosed in the counterflow and carried with it out through the opening 18. Correspondingly, the effluent flow, i.e. the relatively heavy and dense particles in the suspension, will be carried with the outer, free vortex flow and out through the outlet 16 at the pointed end of the primary chamber 24.

Den ytre virvelstrømmen øker i hastighet etterhvert som den beveges innover langs den koniske veggen i huset 10 mot uløpet 16. Denne økningen i strømningshastighet, øker sentrifugalkreftene i strømmen, i hvilke skaper separasjon av faststoffene i utbytte og avfall. Utbyttet i suspensjonen eller oppslemmingen migrerer under disse kreftene mot sentralaksen 15 for å bli fanget opp av den motgående virvelen og ført tilbake langs sentralaksen 15 til utløpet 18. Avfallet migrerer mot veggen i den koniske delen 14 og føres mot utløpsenden av det koniske kammeret. The outer eddy current increases in speed as it moves inwards along the conical wall of the housing 10 towards the outlet 16. This increase in flow speed increases the centrifugal forces in the flow, which create separation of the solids into yield and waste. The yield in the suspension or slurry migrates under these forces towards the central axis 15 to be captured by the oncoming vortex and carried back along the central axis 15 to the outlet 18. The waste migrates towards the wall of the conical part 14 and is carried towards the outlet end of the conical chamber.

Når primærkammeret 24 avtar i tverrsnitt pga. den koniske delen 14, vil avfallet migrere mot den ytre delen av virvel-strømmen og samles opp der, hvilket resulterer i en tiltykning av væskestrømmen i de ytre områdene. Som et resultat blir det vanskeligere for avfallstoffene å migrere til de ytre områdene av virvelstrømmen og gå gjennom avfalls-utløpet. Følgelig vil en del av avfallet ikke migrere fullstendig til de ytre områdene av den ytre virvelstrømmen, men vil bli fanget opp av den indre virvelstrømmen sammen med utbytte og føres aksialt tilbake gjennom primærkammeret til utbytte-utløpet. For å gjøre oppfangingen av avfall i utbytte-strømmen minst mulig, er det kjent å avsmalne primærkammeret ved en tilstrekkelig stor diameter til å gjøre oppfangingen av avfallsmaterialet i strømmen som fører utbyttet minst mulig. Som et resultat av slik tidlig avsmalning av primærkammeret, vil en ikke ubetydelig del av utbyttet-materialet forbli i den ytre strømmen og gå gjennom avfalls-utløpet 16, noe som gjør det nødvendig med en eller flere ytterligere behandlinger for å gjenvinne ekstra utbytte-materiale. When the primary chamber 24 decreases in cross-section due to the conical part 14, the waste will migrate towards the outer part of the vortex flow and collect there, resulting in a thickening of the liquid flow in the outer regions. As a result, it becomes more difficult for the waste materials to migrate to the outer regions of the eddy current and pass through the waste outlet. Accordingly, a portion of the waste will not migrate completely to the outer regions of the outer eddy, but will be captured by the inner eddy along with the product and axially returned through the primary chamber to the product outlet. In order to minimize the capture of waste in the yield stream, it is known to taper the primary chamber to a sufficiently large diameter to minimize the capture of the waste material in the stream carrying the yield. As a result of such early narrowing of the primary chamber, a not insignificant portion of the yield material will remain in the outer stream and pass through the waste outlet 16, necessitating one or more additional treatments to recover additional yield material .

For å redusere uønsket oppsamling av avfalls-materiale i utbytte-strømmen og utbytte-materiale i avfalls-strømmen er det i samsvar med oppfinnelsen tilført en ytterligere væske-strøm med et faststoff-innhold under omtrent 0,2 vektsprosent i hydrosyklonens separeringskammer ved bunnen av dette og i en hovedsakelig spiralformet virvel koaksialt rundt den indre og den ytre virvelstrømmen med faststoffholdig væske, slik at det skapes en grensesjikt-virvelstrøm langs den koniske omkretsveggen til den andre delen av primærkammeret 24. En andre innløpsåpning 38 er plassert ved bunnenden av huset 10 nær den første innløpsåpningen 28, inn i primærkammeret, med det formål å slippe den andre eller sekundære væskestrømmen inn i innløpsdelen 22. Den sekundære væske-strømmen slippes gjennom åpningen 38 inn i innløpskammeret 22 i en hovedsakelig spiralformet strøm koaksialt om den indre og den ytre virvelstrømmen av faststoffholdig væske fra innløps-åpningen 28. Den sekundære væskestrømmen skaper en ytterligere virvelstrøm med lavt faststoff innhold langs den koniske grenseveggen til den koniske delen 14, hvilken roterer i samme retning som den ytre virvelstrømmen som er faststoffholdig. Faststoffene i den ytre virvelstrømmen, som er forholdsvis tunge og tettere beveger seg fortrinnsvis inn i den ytterligere virvelstrømmen som danner et grensesjikt mot veggen i primærkammeret 24 og føres med mot utløpet 16 ved utløpsenden 32 i huset 10. Følgelig vil en større mengde avfallsmateriale føres ut av utløpet 16 enn ved vanlige hydrosykloner og mindre avfallsmateriale føres tilbake mot utløpet 18. In order to reduce unwanted collection of waste material in the yield stream and yield material in the waste stream, in accordance with the invention, an additional liquid stream with a solids content below approximately 0.2% by weight is added to the hydrocyclone's separation chamber at the bottom of this and in a substantially helical vortex coaxially around the inner and outer eddies of solids fluid, so that a boundary layer eddy is created along the conical peripheral wall of the second part of the primary chamber 24. A second inlet opening 38 is located at the bottom end of the housing 10 near the first inlet opening 28, into the primary chamber, for the purpose of admitting the second or secondary liquid stream into the inlet portion 22. The secondary liquid stream is admitted through the opening 38 into the inlet chamber 22 in a substantially helical flow coaxially about the inner and outer the swirling flow of solids-containing liquid from the inlet opening 28. The secondary liquid flow creates a further eddy current with low solids content along the conical boundary wall of the conical part 14, which rotates in the same direction as the outer eddy current which is solids. The solids in the outer eddy current, which are relatively heavy and denser, preferentially move into the further eddy current which forms a boundary layer against the wall in the primary chamber 24 and are carried along towards the outlet 16 at the outlet end 32 in the housing 10. Consequently, a larger amount of waste material will be carried out of the outlet 16 than with normal hydrocyclones and less waste material is returned to the outlet 18.

En skillevegg 42 er plassert i innløpsdelen 22, koaksialt med utløpsrøret 26, mellom dette og ytterveggen 12, slik at innløpskammeret 22 deles i et første ringformet innløpsrom 44 mellom utløpsrøret 26 og skilleveggen 42, hvor åpningen 28 munner ut, og et andre ringformet innløpsrom 46 mellom skilleveggen 42 og husets yttervegg 12, hvor åpningen 38 munner ut. Denne skilleveggen 42 danner et strømningsskille mellom de to rommene 44 og 46, slik at faststoffholdig væske-strøm med lavt faststoffinnhold ikke umiddelbart berører hverandre ved innslippet i innløpskammeret 22, hvilket gir mulighet for virvelstrømmene for de to væskene til å dannes før væskestrømmene går inn i den koniske delen 14 av primærkammeret 24. A partition wall 42 is placed in the inlet part 22, coaxial with the outlet pipe 26, between this and the outer wall 12, so that the inlet chamber 22 is divided into a first annular inlet space 44 between the outlet pipe 26 and the partition wall 42, where the opening 28 opens, and a second annular inlet space 46 between the partition wall 42 and the house's outer wall 12, where the opening 38 opens. This dividing wall 42 forms a flow separation between the two rooms 44 and 46, so that solids-containing liquid flow with a low solids content do not immediately touch each other at the inlet into the inlet chamber 22, which gives the opportunity for the eddy currents for the two liquids to form before the liquid flows enter the conical part 14 of the primary chamber 24.

Ved utførelsesformen vist i fig. 1 og 2 dannes skilleveggen 42 av ei skiveformet plate 55 festet til husveggen 12 mellom de innløpsåpningene 28 og 38, som begge er plassert opptil hverandre i samme veggen. Plata 55 strekker seg radialt innover til en sylindrisk del 56 som strekker seg koaksialt rundt utløpsrøret 26 i avstand fra dette mot den koniske delen 14 av primærkammeret 24. Den sylindriske forlengelsen 56 av skilleveggen 42 trenger ikke strekke seg over hele avstanden fra platedelen 55 til skillet mellom den sylindriske delen 12 av huset 10 og den koniske delen 14, men kan være avkuttet oppstrøms i forhold til denne, så lenge lengden er tilstrekkelig til å tillate dannelsen av en uavhengig virvelstrøm med lavt faststoff innhold koaksialt om hovedstrømmen som går gjennom innløpsrommet 44. In the embodiment shown in fig. 1 and 2, the partition wall 42 is formed by a disk-shaped plate 55 attached to the housing wall 12 between the inlet openings 28 and 38, both of which are placed next to each other in the same wall. The plate 55 extends radially inward to a cylindrical portion 56 which extends coaxially around the outlet pipe 26 at a distance therefrom towards the conical portion 14 of the primary chamber 24. The cylindrical extension 56 of the partition wall 42 need not extend over the entire distance from the plate portion 55 to the partition between the cylindrical part 12 of the housing 10 and the conical part 14, but may be truncated upstream in relation to this, as long as the length is sufficient to allow the formation of an independent eddy current with low solids content coaxially about the main flow passing through the inlet space 44.

Ved utførelsesformen i fig. 3 omfatter skilleveggen 42 ei sylindrisk kappe 43 som ligger koaksialt rundt utløpsrøret 26 i avstand fra dette. Kappa 43 er festet til husets 10 bunn koaksialt med veggen 12. Diameteren på kappa 43 er mindre enn diameteren på husdelen 12 og den er plassert slik at den nedre delen av kappa 43 strekker seg gjennom bunnen i huset 10, for dermed å danne skilleveggen 42 som tjener til å skape den første adskillelsen av de to virvelstrømmene, nemlig den som skapes ved tilførsel av væske gjennom åpningen 28 i kappa 43 og som går gjennom det første innløpsrommet 44, og sekundærvæska som føres gjennom den andre åpningen 38 og inn i innløpsrommet 46. In the embodiment in fig. 3, the partition wall 42 comprises a cylindrical jacket 43 which lies coaxially around the outlet pipe 26 at a distance from it. Cap 43 is fixed to the bottom of the housing 10 coaxially with the wall 12. The diameter of the cap 43 is smaller than the diameter of the housing part 12 and it is positioned so that the lower part of the cap 43 extends through the bottom of the housing 10, thus forming the partition wall 42 which serves to create the first separation of the two eddy currents, namely that which is created by the supply of liquid through the opening 28 in the jacket 43 and which passes through the first inlet space 44, and the secondary liquid which is led through the second opening 38 and into the inlet space 46 .

I samsvar med oppfinnelsen er det dessuten anbragt et generelt koniske formet sekundærhus 60 plassert koaksialt om den trange enden 32 av huset 10, for å motta avfallstrømmen fra utløpet 16. Sekundærhuset 60 danner et aksialt forløpende sekundært separeringskammer, gjennom hvilket avfallstrømmen går fra avfallsutløpet 16 for å kunne nå avfallutløpet 66 ved den nedre enden av sekundærhuset 60. Endeplata 68 til sekundærhuset 60 har en sentralt plassert åpning 69 for opptak av utløpsenden 32. For å oppnå optimal ytelse foretrekkes det at åpningen 69 i endeplata 68 har en diameter i området fra omtrent 0,3 til omtrent 0,6 ganger den innvendige diameteren D ctil den sylindriske første delen 12 i huset 10, som altså danner innløpskammeret 22. In accordance with the invention, a generally conical shaped secondary housing 60 is also arranged coaxially around the narrow end 32 of the housing 10, to receive the waste flow from the outlet 16. The secondary housing 60 forms an axially extending secondary separation chamber, through which the waste flow passes from the waste outlet 16 for to be able to reach the waste outlet 66 at the lower end of the secondary housing 60. The end plate 68 of the secondary housing 60 has a centrally located opening 69 for receiving the outlet end 32. In order to achieve optimal performance, it is preferred that the opening 69 in the end plate 68 has a diameter in the range from approx. 0.3 to about 0.6 times the internal diameter D ctil the cylindrical first part 12 in the housing 10, which thus forms the inlet chamber 22.

En tredje innløpsåpning 48 er plassert i sideveggen 62 i sekundærhuset 60 opp til endeplata 65, for tilførsel av sekundærvæske til sekundærkammeret 64, fortrinnsvis med et trykk som ligger i området fra omtrent 70 % til omtrent 110 % av trykket som væskestrømmen med faststoff innhold har ved innløpet til innløpskammeret 22. Sekundærvæske med lavt faststoff innhold går igjennom den tredje innløpsåpningen 48 fra et tilførselsrør 50 og kommer inn i sekundærkammeret 64 i en generelt spiralformet strøm som roterer i samme retning rundt avfallsstrømmen fra utløpsåpningen 16, slik at det dannes et grensesjikt med virvelstrøm langs den koniske grenseveggen 62 i sekundærkammeret 64. Dette sjiktet vil gjøre det mulig for forholdsvis tungt og tett materiale i den utstrømmende væska å trenge utover mot veggen 62 og føres med til avfallsutløpet 66, mens lettere og forholdsvis tett utbytte-materiale i avfallsstrømmen vil vende og føres aksialt tilbake gjennom sekundærkammeret 64, gjennom åpningen 16 og sammen med utbyttestrømmen i primærkammeret 24 til utløpet 18 gjennom utløpsrøret 26. På denne måten vil ytterligere utbytte-materiale bli fjernet fra avfallsstrømmen og ytterligere avfallsmateriale konsentrert i avfallsstrømmen som forlater utløpet 66 fra sekundærkammeret 64. A third inlet opening 48 is placed in the side wall 62 of the secondary housing 60 up to the end plate 65, for the supply of secondary liquid to the secondary chamber 64, preferably with a pressure that lies in the range from about 70% to about 110% of the pressure that the liquid stream with solids content has at the inlet to the inlet chamber 22. Secondary liquid with a low solids content passes through the third inlet opening 48 from a supply pipe 50 and enters the secondary chamber 64 in a generally spiral-shaped flow that rotates in the same direction around the waste stream from the outlet opening 16, so that an eddy current boundary layer is formed along the conical boundary wall 62 in the secondary chamber 64. This layer will make it possible for relatively heavy and dense material in the flowing liquid to penetrate outwards towards the wall 62 and be carried along to the waste outlet 66, while lighter and relatively dense yield material in the waste stream will turn and is fed axially back through the secondary chamber 64, through the opening 16 and together with the yield stream in the primary chamber 24 to the outlet 18 through the outlet pipe 26. In this way, further yield material will be removed from the waste stream and further waste material will be concentrated in the waste stream leaving the outlet 66 from the secondary chamber 64.

Laboratorieundersøkelser av hydrosykloner utformet i samsvar med oppfinnelsen har vist en betydelig forbedring i evenen til å fjerne flis sammenliknet med konvensjonelle hydrosykloner og en konkurrerbar evne til å fjerne forurensning. I tillegg blir det oppnådd virkningsgrader på 90 % og mer med hensyn på fjerning på fibrer fra avløps-strømmen, idet denne virkningsgraden er basert på en sammen-likning av fiberinnholdet i avfallstrømmen med fiber innholdet i den tilførte strømmen med faststoff innhold. Laboratory investigations of hydrocyclones designed in accordance with the invention have shown a significant improvement in chip removal efficiency compared to conventional hydrocyclones and a competitive ability to remove contamination. In addition, efficiencies of 90% and more are achieved with regard to the removal of fibers from the waste stream, as this efficiency is based on a comparison of the fiber content in the waste stream with the fiber content in the supplied stream with solids content.

Videre er det blitt funnet at yteevnen til hydrosyklonen i samsvar med oppfinnelsen kan forbedres ved å velge hensikts-messig innløpsarealene til de to første innløpsåpningene og trykkene til sekundærvæska og væska med faststoff innhold. Fortrinnsvis har innløpsåpningene 28 og 38 et areal som er omtrent 0,03 ganger størrelsen på det indre strømningsarealet A til den første delen 12. Dessuten foretrekkes det at sekundærvæske innføres i innløpskammeret 22 med omtrent samme trykk som hovedstrømmen tilføres innløpskammeret 22, og ihvertfall innenfor et område fra 80 til 120 % av trykket på denne. Furthermore, it has been found that the performance of the hydrocyclone in accordance with the invention can be improved by appropriately selecting the inlet areas of the first two inlet openings and the pressures of the secondary liquid and liquid with solids content. Preferably, the inlet openings 28 and 38 have an area that is approximately 0.03 times the size of the internal flow area A of the first part 12. Furthermore, it is preferred that secondary liquid is introduced into the inlet chamber 22 at approximately the same pressure as the main flow is supplied to the inlet chamber 22, and at least within a range from 80 to 120% of the pressure on this.

Claims

1. Process for centrifugal separation, purification or classification of solids entrained in a liquid stream delivered to a hydrocyclone of the type having an axially elongated, substantially conical separation chamber with an axially directed waste outlet at the tip and an axially directed yield outlet at the bottom , where the flow of solid material is introduced through an inlet at the bottom end of the separation chamber in a mainly spiral-shaped flow, so that counter-flowing internal and external eddies are formed in the conical separation chamber which cause solid matter in the liquid flow, which is light and has a relatively low density, moves towards the inner eddy current and exits through the yield outlet as a yield stream, while solid matter in the stream, which is heavy and has a relatively higher density, moves towards the outer eddy current and exits through the waste outlet as a waste stream characterized by: a. a secondary liquid stream is introduced with a solids content below approx. 0.2% by weight in the separation chamber at its bottom end, in a mainly helical flow coaxial with the inner and outer eddies of liquid containing solids, so that a boundary layer is formed, with an eddy current that has a reduced content of solids along the wall of the separation chamber , which rotates in the same direction as the outer vortex flow, b. arrangement of a substantially conical secondary housing coaxially at the tip end of the hydrocyclone, which forms an axially extending secondary separation chamber adapted to receive the waste stream from the separation chamber, the secondary chamber having a waste outlet at its tip , as well as c. supply of an additional flow of secondary liquid to the secondary chamber in a mainly spiral-shaped flow coaxial with the waste flow entering the secondary chamber, so that a boundary layer of eddy current with reduced solids content is established along the wall of the secondary chamber, with the same direction of rotation as the effluent stream which enters the secondary chamber.

2. Method in accordance with patent claim 1, characterized in that the secondary liquid is introduced into the separation chamber at a pressure which is approximately equal to the pressure of the primary liquid which is introduced into the separation chamber.

3. Method in accordance with patent claim 1, characterized in that the secondary liquid is supplied to the secondary chamber at a pressure of approximately 80 to 120% of the pressure of the primary liquid supplied to the separation chamber.

4. Method in accordance with patent claim 1, characterized in that the solids-containing liquid stream is supplied to the separation chamber with a solids content of approximately 0.5 to approximately 3.0% by weight and that the ratio between the solids content of the effluent stream leaving the separation chamber and the solids content of the supplied solids-containing stream ranges from about 0.5 to about 1.0:1.

5. Hydrocyclone for separating, purifying and/or classifying solid matter in a liquid stream, so that a yield stream and a waste stream are formed, comprising a primary housing (10) with an axially elongated separation chamber (24) with a first part (12) forming a substantially cylindrical wall, and a second portion (14) of substantially conical wall, extending axially from the first portion, the housing having a waste outlet (16) at the pointed end (32) of the conical portion, and a yield outlet ( 18) in the cylindrical part at the opposite end of the separation chamber, an overflow pipe (26) being placed coaxially in the cylindrical part (12) with an outlet end towards the separation chamber to receive yield flow which is carried out of the housing (10), and where there is also an inlet opening (28) for supplying a solids-containing liquid stream to the first part of the separation chamber in a substantially helical flow pattern, so that counter-flowing inner and outer vortices are formed which causes the solids in the liquid stream to separate into a light, low-density part that moves towards the inner vortex and is carried out through the yield outlet, and a heavy, high-density part that moves into the outer the eddy current, characterized in that it comprises: a second inlet (38) located in the cylindrical wall (12) for supplying a secondary liquid flow to the first part of the separation chamber, this second inlet introducing the secondary flow to the chamber as a mainly helical flow coaxial with the other the eddy current, so that an additional eddy current is formed along the wall of the conical housing part (14) with the same direction of rotation as the outer eddy current, a partition wall (42) placed in a first part of the separation chamber, coaxially around the outlet pipe (26) at a distance from this between the housing's cylindrical outer wall and the overflow pipe, so that the separation chamber is divided into a first, ring-shaped inlet space (44) between overflow pipes right and the partition wall and a second, annular inlet space (46) between the partition wall and the outer wall of the housing, where the second inlet (38) opens, so that the partition wall (42) forms a barrier between the first and the second annular inlet space, that a secondary housing ( 62) forms a secondary separation chamber (64) which receives the waste stream from the primary housing (10), the secondary housing having an end wall (68) with an opening (69) for receiving the pointed part (32) of the primary housing and with a substantially conical outer wall ( 62) which extends coaxially from the end wall towards a waste outlet (66) at the tip of the conical part, and that there is a third inlet (48) in the conical wall of the secondary housing, up to the end wall (68), for supplying a flow of secondary liquid into the secondary chamber in a mainly helical flow in the same direction as the waste flow from the primary housing.

6. Hydrocyclone in accordance with patent claim 5, characterized in that the mainly cylindrical first part (12) of the primary housing has an internal diameter D and that the opening in the end wall (68) of the secondary housing (62) to accommodate the pointed end of the primary housing, has a diameter from about 0.3D to about 0.6D.

7. Hydrocyclone in accordance with patent claim 5, characterized in that the mainly cylindrical first part (12) of the primary housing has an internal cross-sectional area A, and that the first inlet and the second inlet of the first part of the primary housing have a cross-sectional area of approximately 0.03A.