SE423493B - Sett och apparat for separering av suspensioner i en hydrocyklonseparator - Google Patents

Description

77145579? rens vägg och orsakar sålunda en koncentration av fast material in- vid denna, medan de lättare partiklarna föres mot kammarens centrum *och medföres av en innanför belägen skruvlinjeformig ström, som om- ger en axiellt anordnad "luftkärna". De lättare fraktionerna föres sålunda ut genom acceptutloppet. De tyngre partiklarna fortsätter sin spiralrörelse längs hydrocyklonens innervägg och passerar slut- ligen ut via rejektutloppet.

Vätskehastigheterna i hydrocyklonen är tämligen höga och de sålunda' alstrade dynamiska krafterna är tillräckligt stora för att gravita- tionskrafterna vanligen skall ha en negligerbar effekt på anordning- _ens funktion. Hydrocyklonerna kan sålunda orienteras på olika sätt, exempelvis horisontalt,vertikalt eller snett, under bibehållande av tillfredsställande funktion. Hydrocyklonerna är vanligen anordnade i stora grupper om flera dussin eller t.o.m. flera hundra hydrocykloner, varvid lämpliga tankar eller kammare för ingående suspension, accept och rejekt är anordnade för kommunikation med hydrocyklonernas respek- tive öppningar för ingående suspension, accept och rejekt.

Tidigare separatorsystem, som involverade stora antal hydrocyklonse- paratorer, utnyttjade vanligtvis ett tämligen komplicerat system av rör eller ledningar för ingående suspension, accept och rejekt, vil- ka med nödvändighet upptog ett mycket avsevärt golvutrymme och vilka krävde relativt dyrbara och komplicerade bärkonstruktioner för de in- gående, relativt dyrbara och komplicerade rörsystemen. Vidare gav de ingående rörsystemen upphov till väsentliga vätsketryckförluster och krävde därför matarpumpar med höga arbetstryck, vilket resulterade i en relativt hög energikonsumtion under drift av systemen.

I ett försök att undanröja ett flertal av dessa problem utvecklade .vissa innovatörer,-såsom Wikdahl i Sverige, cirkulära s.k. kanister- arrangemang med ett flertal hydrocykloner. Hydrocyklonerna uppbars i vertikalt åtskilda skikt, varvid hydrocyklonerna i varje skikt var anordnade i radiellt arrangerade mönster med_gemensamma kammare för ingående suspension, accept och rejekt, vilka kommunicerade med hyd- rocyklonerna i de många lagren. Ett huvudändamål med detta arrange- mang var att minska denïför hydrocyklonerna erforderliga golvarean ovanför utrustningsgolvet, medan samlingsrörsystemet för tillförd suspension, accept och rejekt var installerat under golvet tillsammans med de erforderliga ventilerna för varje enhet för tryckinställning och för isolering av individuella "kanistrarP. Denna form av system 7714557-1 sparade utrymme, men det förekom ett flertal olägenheter, eftersom funktionen hos de individuella hydrocyklonerna icke kunde observeras.

Om sålunda en eller flera hydrocykloner blev igensatta under drift, fanns det ingen möjlighet för operatören att upptäcka sådan igensätt- ning, förrän effektiviteten hos hela enheten hade sjunkit tillräckligt för att motivera en avstängning av denna enhet och en nedmontering av densamma för att tillåta avlägsnande eller utbyte av de defekta hyd~ rocyklonerna. Vidare var åtkomsten till de olika ventilerna och tryck- mätarna för varje enhet dålig, eftersom dessa alla var belägna under utrustningsgolvet, och ett speciellt gångplan erfordrades under gol- vet för att ge operatören åtkomst till dessa ventiler och mätare.

Dessa system drevs också med rejekttryck ovanför atmosfärstryck, och det krävdes att dessa inställdes noggrant för att medgiva kontroll av driften av renaren, eftersom renarna är mycket känsliga för tryck- skillnaden mellan accept- och rejektöppningarna.

Senare har konstruerats alternativa former av hydrocyklonseparator- modulsystem i ett försök att undvika de ovan angivna problemen med "kanister"-systemet. Dessa nya system innefattar vertikalt anordnade, lämpligen åtskilda tankar för ingående material, accept och rejekt.

De individuella hydrocyklonerna är kopplade till dessa tankar och är placerade i huvudsakligen vertikala plan i väsentligen horisontella lägen, den ena över den andra. Operatörens kontroll av reningssystemet underlättas sålunda och de individuella hydrocyklonernas funktion kan observeras. Medan de ovan diskuterade “kanister"-systemen tillät drift vid reducerade inmatningstryck på grund av elimineringen av vissa av de tryckförluster som förorsakas av inmatningsarrangemangen vid kon- ventionella system är det ovannämnda modulsystemet, som utnyttjar ver- tikalt anordnade, separata tankar för accept, ingående material och rejekt, fortfarande behäftade med de i de äldre systemen inneboende olägenheterna i vad avser tryckförluster. De vid dessa system utnytt- jade hydrocyklonerna har alla ett enda tangentiellt inlopp för ingå- ende material och har, i likhet med de äldre kända systemen, en in- byggd tryckförlust vid det ställe, där det inmatade materialet böjer av från tanken för ingående material in i det individuella material- inloppsröret för varje hydrocyklon, och även utmed längden av mate- rialinloppsrören och vid inloppet i de individuella hydrocyklonernas separationskammare. Vidare förekommer en tryckförlust vid de ställen, där acceptmaterialet från hydrocyklonerna inkommer i accepttanken från det med varje hydrocyklon samhörande acceptröret. För att uppnå den i7714s57-1 önskade reningseffekten kräver sålunda dessa senare typer av i modul- ” form uppbyggda reningssystem i likhet med de tidigaste systemen i ftypfallet inmatningstryck i tanken för ingående material av i stor- leksordningen 2,8 kp/cmz övertryck, medan de ovannämnda "kanister"- -systemen krävde mycket lägre inmatningstryck, eftersom de icke nöd- vändiggjorde de komplicerade inloppsrören för ingående material till varje individuell hydrocyklon,såsom i'de andra, ovan beskrivna syste- men .

Det är ett generellt syfte med föreliggande uppfinning att åstadkom- ma förbättringar vid hydrocykloner och hydrocyklonsystem, vilka med- för de ovan i samband med de senare typerna av reningssystem i modul- form angivna fördelarna och samtidigt den i "kanister"-reningssystem inneboende egenskapen av lågt arbetstryck.

Föreliggande uppfinning innefattar sålunda bl.a. förbättrade hydro- cyklonseparatorer i och för sig, särskilt förbättringar i inmatnings- och acceptutloppsområdena av desamma, förbättrade förfaranden för separering av suspensioner vid sådana hydrocyklonseparatorer, förbätt- ringar i tankarrangemangen för det ingående materialet och acceptet för betjäning av grupper av sådana hydrocykbner och förbättrade se- paratorsystem med hydrocyklonseparatorer i enlighet med uppfinningen i kombination med de enligt uppfinningen åstadkommna förbättrade tank- arrangemangen för ingående material och accept.

Ett ändamål med uppfinningen är sålunda att åstadkomma en förbättrad hydrocyklonseparator, som är i stånd att arbeta vid låga inmatnings- tryck, medan den samtidigt har en genomloppskapacitet och en renings- effektivitet som är jämförbar med den hos en konventionell hydrocyk- lon, som i övrigt arbetar under likadana förhållanden.

Dessa och andra syften och ändamål_uppnås enligt uppfinningen genom ett sätt som företer de i patentkrav J angivna kännetecknen, samt genom en hydrocyklonseparator som företer de i patentkrav 2 angivna kännetecknen.

Hydrocyklonen kan lämpligen vara så utförd, att acceptutloppet inne- fattar ett långsträckt rörformigt organ, som mellan sig och kammarens vägg avgränsar ett ringformigt område, där styrfenemedlen är monte-F rade. 7714557-1 Vid en föredragen utföringsform av uppfinningen bildar nämnda styrfe- nemedel ett par kanaler för suspension, varvid områdena, där suspen- sionen avgår från kanalerna, är åtskilda i periferiell riktning.

Vid en föredragen utföringsform av uppfinningen är den spiralformiga sektionen av styrfeneanordningen anordnad att rotera suspensionen app- roximativt ett helt varv runt kammaraxeln. Detta åstadkommer en vir- velverkan, som medför partiell separation av tunga partiklar i suspen- sionen utåt mot kammarens vägg, innan suspensionen inkommer i själva separationskammaren.

Enligt ett ytterligare drag är den spiralformiga sektionen av styrfe- neanordningen anordnad så, att vardera av de därav bildade kanalerna har en bredd, som väsentligen är lika med hela avståndet mellan det rörformiga organet och hydrocyklonkammarens innervägg.

Vid en föredragen utföringsform av uppfinningen har nämnda långsträck- ta rörformiga organ ett första parti vid den ena änden, vilket sträc- ker sig förbi nämnda spiralformiga sektion in i nämnda kammare för att bilda en s.k, virvelfinnare och ett andra parti vid den motsatta änden, som sträcker sig axiellt bort från kammaren för att medgiva anslutning till en acceptledning.

Hydrocyklonseparatorn enligt uppfinningen kan anpassas till att sam- verka med en speciell typ av kombinerat tankarrangemang för inmatat material och accept. I linje därmed slutar vid en föredragen utförings- form av cyklonen nämnda vägg hos separatorkammaren vid denna tjocka ände i ett ringformigt kantparti, varvid nämnda ringformiga kantparti är anordnat att förbindas med en ledning för tillfört material, och har nämnda långsträckta rörformiga acceptutlopp ett ändparti, som är koncentriskt arrangerat i förhållande till nämnda ringformiga kantpar- ti hos separatorkammaren och anordnat att förbindas med en acceptled- ning, som är koncentriskt anordnad relativt ledningen för ingående ma- terial.

Vid en föredragen utföringsform av uppfinningen rör sig nämnda suspen- sion i spiralformiga banor, vilka har en bredd, som är huvudsakligen lika med avståndet mellan acceptutloppet och innerväggen hos separa- tionskammaren åtminstone i det område, där den nämnda ingående suspen- sionen inkommer i separationskammaren. i 7714557-1 I enlighet med ett specifikt drag hos uppfinningen åstadkommas en hydrocyklonseparator, som är möjlig att ansluta till koncentriskt placerade ledningar för ingående material och accept.

Hydrocyklonen innefattar en mataranordning, som uppvisar en styrfe- fneanordning för avlänkning av suspensionen från en huvudsakligen longitudinell riktning till en huvudsakligen tangentfifll riktning fö- _re inmatning av suspensionen i separationskammaren, och ett acceptut- lopp, som består av ett långsträckt rörformigt organ, varvid nämnda styrfeneanordning är belägen i det ringformiga området mellan nämnda rörformiga organ och kammarens vägg, varjämte nämnda vägg hos separa- torkammaren vid dennas tjocka ände slutar i ett ringformigt kantpar- ti, vilket kantparti är anordnat för.förbindelse med en ledning för ingående material, och nämnda långsträckta rörformiga acceptutlopp har ett ändparti som är koncentriskt arrangerat relativt nämnda ring- formiga kantparti hos separatorkammaren och kan förbindas med en ac- ceptledning, som är koncentriskt anordnad i förhållande till och inutivr 'ledningen för ingående material.

Enligt ett ytterligare drag ligger nämnda ringformiga kantparti i.ett plan, som är vinkelrätt mot den långsträckta kammarens axel, varvid det ringformiga kantpartiet uppvisar ett ringformigt säte därpå, vil- ket är anordnat att tätande ingripa med ledningen för ingående mate- riali Företrädesvis har nämnda ringformiga kantparti en radiellt utåt sig sträckande läpp för att medgiva att nämnda kammare anslutes till led- ningen för ingående material med hjälp av en V-bandklämma eller lik- 'nande.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett för- bättrat tankarrangemang för ingående material och accept, anordnat att förbindas med ett flertal hydrocyklonseparatorer av den ovan be- skrivna typen._ I samverkan med uppfinningen åstadkommes sålunda en kombinerad tank för ingående material och accept, avsedd att anslutas till ett fler- tal hydrocyklonseparatorer, varvid tankarrangemanget innefattar en yttre vägg och skiljevägg däri, för att åtskilja ingående suspension 7714557-1 från acceptsuspension, ett flertal acceptledningar, som är anslut- na till nämnda skiljevägg för att medgiva vätskeströmning därigenom och som är anordnade i linje med men på avstånd från varandra samt är anordnade att förbindas med tillhörande ändpartier av rörformiga acceptutlopp hos hydrocyklonseparatorerna, och ett motsvarande an- tal ledningar för ingående gods, vilka vardera omgiver den tillhöran- de av nämnda acceptledningar på avstånd från och koncentriskt med denna samt är anslutna till nämnda yttre vägg för att medgiva vätske- _strömning därigenom och anordnade att anslutas till ringformiga kant- partier vid den tjocka änden av de tillhörande separatorkamrarna, varigenom ingående suspension kan passera mot hydrocyklonernas sepa- ratorkammare genom det ringformiga utrymmet mellan nämnda ledningar för ingående material och accept och även acceptsuspensionen tillå- tes passera från varje separatorkammare genom nämnda acceptledning och genom nämnda skiljevägg.

Principerna för uppfinningen och de därmed samhörande fördelarna framgår tydligare av efterföljande beskrivning av föredragna på bi- fogade ritning visade utföringsformer av densamma.

Fig. 1 är en vy delvis i sektion av en hydrocyklonseparator enligt uppfinningen, vilken separator är ansluten till ett kombinerat tank- arrangemang för ingående material och accept i enlighet med ett ytter- ligare drag hos uppfinningen. Fig. 2 är en längdsektion av inloppspar- tiet av hydrocyklonen enligt uppfinningen och visar sättet för för- bindning av detsamma med det kombinerade tankarrangemanget för ingå- ende material och accept. Fig. 3 är en ändvy av det kombinerade accept- utloppet och ledfenearrangemanget. Fig. 4 är en vy i likhet med fig. 3 men visar den motsatta änden av det kombinerade acceptutloppet och » ledfenearrangemanget. Fig. 5 är en sektionsvy, som visar detaljer av ledfenearrangemanget i dettas spiralformiga sektion. Fig. 6 är en längdsektionsvy av en form av kombinerat tankarrangemang för ingående material och accept. Fig. 7 är en utefter linjen 7-7 i fig. 6 tagen och i pilarnas riktning sedd tvärsektionsvy. Fig. 8 är en längd- sektionsvy av en ytterligare form av tankarrangemanget för ingående material och accept. Fig. 9 är en utefter linjen 9-9 i fig. 8 tagen och i pilarnas riktning sedd tvärsektionsvy. Fig. 10 är en sidovy av ett reningssystem i modulform och visar en grupp hydrocyklonsepa- 7714557-1 ratorer i enlighet med uppfinningen, vilka är anslutna till ett kom- binerat tankarrangemang för ingående material och_accept och även till ett rejekttankarrangemang. Fig. 11 är en utefter linjen 11-11 i fig. l0 tagen och i riktning av pilarna sedd sektionsvy.

I fig. 1 på ritningen visas typiska hydrocyklonaggregat 20, vilka är anslutna till en kombinerad tank 22 för ingående material och accept; Hydrocyklonen 20 innefattar en vägg 24, som avgränsar en långsträckt kammare med huvudsakligen cirkulär tvärsektion, Denna vägg innefat- tar en huvudsakligen cylindrisk del 26, som avgränsar den tjocka än- den av hydrocyklonen, varvid det cylindriska väggpartiet 26 är anslu- tet till ett koniskt väggparti 28, som konvergerar i huvudsak likfor- migt ned mot ett rejektutlopp 30 vid det koniska partiets spets, varvid rejektutloppet bildas av ett spetsparti 32. ' Rejektutloppskanalens vägg är företrädesvis men icke nödvändigtvis försedd.med en anordning, vilken bildar spiralspår och är av den typ som visas i US-PS 3 800 946.

Ett_acceptutlopps- och styrfenearrangemang 34 är anordnat inuti den tjocka änden av hydrocyklonen, dvs inuti den cylindriska delen 26 därav.

Detta arrangemang 34 kommunicerar med en acceptledning 36, som bil- dar del av tanken 22 för ingående material och accept, medan väggen 24 hos hydrocyklonen vid dennas tjocka ände är ansluten till en led- ning 38 för ingående material, vilken också bildar del av den ovan- nämnda tanken 22 för ingående material och accept.

En mera detaljerad beskrivning av lämpliga utföringsformer av tankar för ingående material och accept i enlighet med uppfinningen kommer att följa nedan.

Acceptutlopps- och ledfeneaggregatet 34 är anordnat att införa ingåen- de suspension huvudsakligen tangentiellt i den lângsträckta kammaren, som bildas av väggen 24, för att därigenom åstadkomma en vätskevirvel med hög hastighet inuti nämnda kammare, varvid de tyngre delarna av suspensionen passerar nedåt och runt utmed kammarens vägg samt slutli- 7714557-1 gen passerar ut genom rejektutloppet 30. De lättare fraktionerna av suspensionen rör sig mot hydrocyklonkammarens axel och ansluter sig till en i motsatt riktnig rörlig, skruvspiralformig ström, som orger en luftkärna, vilken sträcker sig längs hydrocyklonaxeln, varvid de lättare fraktionerna slutligen passerar ut ur cyklonen genom accept- ledningen 36.

I fig. 1-5 framgår, att acceptutlopps- och ledskenaggregatet 34 är anordnat vid den tjocka änden av hydrocyklonseparatorn 20 och inom dennas cylindriska väggparti 26. Aggregatet 34 innefattar ett lång. sträckt rörformigt organ 40, som har ett par styrskenor 42, vilka sträcker sig utåt därifrån, varvid styrskenorna 42 är belägna i det ringformiga utrymme, som bildas mellan det rörformiga organet 40 och innerväggen 45 hos separatorkammaren. De yttersta kanterna på led- skenorna 42 står i beröring med kammarens innervägg 45 för att där- igenom förhindra iörbiledning av vätska. Aggregatet 34 kvarhålles i läge i hydrocyklonkammaren med hjälp av utsprång 35, som är utformade på det yttersta partiet av varje skena 42, vilka utsprång upptages i motsvarande urtag, som är utformade i kammarväggen vid kammarens tjoc- kavände.

De två ledskenorna 42 innefattar vardera två sektioner, nämligen en övergångssektion, som har en längd Lt, såsom visas i fig. ä, för att successivt avlänka suspensionen från en huvudsakligen longitudinell riktning till en huvudsakligen tangentiell riktning under successiv accelerering av susnensionen,och en spiralformlg sektion med en längd Lh, såsom visas i fig. 2, anordnad att bringa suspensionen att rotera runt kammaraxeln för att påföra suspengionen centrifugalkrafter före inmatning av densamma i separatorkammaren.

I fig. 2 framgår vidare, att de två ledskenorna 42 är anordnade i en relativt ringa vinkel, exempelvis lO°, relativt separatorns axel vid separatorns inloppsände, varvid vinkeln successivt ökas till en vinkel av ca 840 vid slutet av övergångssektionei De av styrskenorna 42 av- gränsade kanalerna har till en början relativt stor tvärsektionsarea.

Ledskenorna stör i endast en mycket ringa utsträckning strömningen av vätskan. Eftersom de två kanalerna har relativt stor tvärsektion, upp- rätthålles en relativt låg vätskehastighet vid kanalernas inlopp. In- loppsskenvinkeln av ca 100 ger väsentligen negligerbar tryckförlust, och på detta sätt kan den axiella längden Lt hos övergångssektionen behållas inom måttliga gränser. Vidare sker i övergångssektionen på grund av ändringen i de vinklar, som ledskenorna 42 bildar med sepa- 7714557-1 10 1ratorns axel, en successiv minskning av tvärsektíonsarean hos nämnda kanaler utefter desammas längd; Denna successiva minskning i tvär- sektion och den successiva vinkeländringen hos styrskenorna 42 resul- terar i.en övergång från en initiell, väsentligen axiell strömning till en strömning i väsentligen tangentiell riktning. Denna övergång i strömningsriktning och accelerationen av vätskan uppnås på ett rela- tivt mjukt sätt och reducerar därigenom friktiens-_och chocktryckför- luster.

Efter övergångssektionen inkommer suspensioflen mjukt i den ovannämnda spiralformiga sektionen. I denna sektion lutar ledskenorna 42 med en konstant vinkel mot separatorns axel och avgränsa: strömningskanaler med väsentligen konstant tvärsektíonsarea utefter desammas längd.

' Denna tvärsektionsarea är givetvis mätt i rät vinkel mot strömnings- riktningen. Den skruvspiralformiga sektionen har tillräcklig längd för att leda vätskan i varje kanal runt hydrocyklonaxeln en avsevärd sträcka, företrädesvis omkring ett helt varv, så att den har en ten- gdens att utveckla ett fritt virvelmönster i suspensionen, som tidiga- re hade accelererat i övergångskanalerna. Denna rotationsrörelse hos vätskan ger upphov till en viss separation eller rening av suspensio- nen under inflytandet av centrifugal- och skjuvkrafter, så att större partiklar vid inträdet i separationskammaren har bibragts en tendens att röra sig utåt mot väggen 45 hos kammaren och sålunda fått reducerad sin tendens att direkt strömma ned utefter utsidan och runt änden av acceptutloppet 44, varvid det senare sträcker sig nedåt in i separa- tionskammaraxen önskad sträcka förbi ändpartiet av den spiralformiga sektionen av styrskenorna 42. Genom att minska tendensen till att en sådan "kortslutningsströmningfl uppträder, ökar reningseffekten.

Enligt fig. 4, som illustrerar utloppspartierna 46 oçh 48 av de två av lledskenorna~42 bildade kanalerna, framgår att det ingående materialet passerar in i separationskammaren över hela bredden av det ringformiga utrymmet mellan det rörformiga acceptutloppet 44 och separationskamma- rens innervägg. Detta helt ringformiga inlopp är fördelaktigt av nedan angivna skäl. ' ' ' f (1) Det reducerar vtterligare tendensenl till "kortslutningsström- ning". (Vid konventionella hydrocykloner, där vätskan inkommer tangen- 'tiellt genom ett eller flera inlopp i hydrocykonens sidovägg har det visat sig att det stationära taket eller överdelen hos den konventio- nella hydrocyklonen skapar ett hinder mot tangentiell strömning, varvid detta hind b ' D » ' ¿ V er ringar en del av den inkommande vatskan att passera 7714557-1 11 direkt över cyklontaket och ned efter utsidan av acceptutloppsröret för att förena sig med acceptströmmen inuti acceptutloppet). Genom att åstadkomma fullt rlngformlgt inträde elimineras väsentligen nämnda effekt av stationärt tak. (2) Det fulla ringformiga inträdet minskar även chockförluster i den i separationskammaren inkommande vätskan. Vid konventionella hydro- cykloner uppträder chockförluster som resultat av att två vätskeström- mar, som har olika hastighetsfördeining, möter varandra, dvs. den genom det tangentiella inloppet inkommande vätskeströmmen och den vätskeström, som bildas av den i drvelrörelse stadda vätskan inuti kammaren. Med föreliggande arrangemang är all vätska som inkommer i separationskammaren redan försett i rotation och har den nästan ett fullt utvecklat fritt virvelmönster, och eftersom den fyller hela det ringformiga utrymmet mellan acceptutloppet och separationskamma- rens innervägg 45, kommer det att uppträda minimal störning i ström- ningen, när vätskan erhåller ett fullt utvecklat fritt virvelmönster i separationskammaren.

Det framgår även i fig. 3 och 4, att de motsatta styrskenorna 42 ej är exakt diametralt motsatta, dvs. de är förskjutna något från diameüa- la lägen med en ringa vinkel, vilken företrädesvis är av storleksord- sningen 50 eller något mer..Pastän detta svagt förskjutna arrangemang icke är på något sätt väsentligt, antas det att denna ringa förskjut- ning ger vissa fördelar, í det att matarpumparna, som matar hydro- cyklonen, vanligtvis har en tendens att ge upphov till en viss pulse- ring i vätskan, som inkommer i hydrocyklonen. Om de av styrskenorna 42 avgränsade kanalerna är exakt symmetriskt anordnade med utloppen 46 och 48 i diametral symmetri, kommer den resulterande pulsen vid in- trädet till hydrocyklonen att ha samma amplitud, som dessa vätskepul- ser. Genom att anordna vätskekanalerna så, att de blir något asymmetfis- ka, såsom visas på ritningen, kommer de totala pulseringarna, som åstadkommes genom förekomsten av dessa två pulseringar, att minskas på grund av att de kommer att vara ur fas med varandra, och följaktli- gen kommer den totala graden av vibration i en grupp av sådana hydro- cykloner att minskas något.

Beträffande acceptutlopps- och stymskenaggregatet 34 framgår vidare, att det rörformiga partiet 40 innefattar ett parti 50, som sträcker sig utåt från den tjocka änden av hydrocyklonen och bildar en anord- ning för anslutning till den ovannämnda acceptledningen 36. Såsom vi- . f¿ _ , .I ¿¿ H, . *Å ' H _ 0 535 1 19 Å. innefattar detta rorformiga parti 50 fgy att tlilata att e7714ss7-1, 12 accentledningen 36 mottages i änden av detta parti ett radiellt utåt vidgat parti 52 med ett ringformigt spår 54 däri, vilket tjänar till att upptaga en elastisk O-ringstätning, som därigenom förhindrar läckage av_vätskor mellan det rörformiga partiet 50 av acceptutloppet och acceptledningen 36. ïväggen 26 hos separatorkammaren slutar vid denna tjocka ände i ett ringformigt kantparti 60, varvid det ringformiga kantpartiet bildar ett ringformigt säte 62, anordnat att tätande stå i kontakt med ett liknande kantparti på ledningen 38 för ingående material. Detta ring- _ formiga kantparti 60 innefattar en radiellt utåt riktad läph 64,' vilken möjliggör att separatorkammaren anslutets till ingångsled- ningen 38 med hjälp av en konventionell V-bandklämma 66. Väggen 26 hos kammaren är också vidgad radiellt utåt vid 67 för att därigenom till- låta den yttersta änden av ingångsledningen 32 att snävt passa däri.

Typiska utföringsformer av kombineráde têflkêï för ingåëndê mêïeïiêl och accept visas i fig. 6-9. I fig. 6 och 7 framgår, att tanken 22a för ingående material och accept innefattar en cylindrisk yttre vägg 70, som har en skiljevägg 72 anordnad däri för att åstadkomma en se- paration mellan acceptutrymmet 74 och utrymmet 76 för ingående mate~ Krial. Ett flertal acceptledningar 36a är anslutna till skiljeväggen 72 i inriktning med men åtskilda från varandra för att medgiva vätske- strömning genom denna, varvid acceptledningarna 36a är anordnade att anslutas till de tillhörande ändpartierna 5G av de rörformiga accept- utloppen hos en grupp hydrocyklonseparatorer på det i fig. 2 visade sättet. Ett motsvarande antal ledningar 38a för ingående material är anordnade och omger var sin av acceptledningarna 36a, varvid de är anordnade på avstånd från och koncentriskt med de senare ledningarna, varjämte varje ledning 38a för ingående material är ansluten till den cylindriska yttre väggen 70 för att medgiva strömming därigenom. De yttersta ändpartierna av ledningarna š8a för ingående material är för- sedda med ringformiga kantpartier 78, som är anordnade att samverka med de ringformíga kantpartierna 64 hos de ovan i samband med fig. 2 beskrivna hydrocyklonseparatorerna för att därigenom möjliggöra att de respektive separatorerna anslutes därtill med hjälp av V-bandkläm- mor 66, såsom beskrivits ovan. Üen ingående suspensionen tillföres till tankens utrymme 76 för in- gående material med hjälp av ett ingångsmaterialinlopp 80, vilket ocksa är anslutet till väggen 72, medan acceptsuspensionen avgår genoml ett, reörformigt nero-pp az, sam är anslutet till aan cylindriska väggen , , ......_..._...- ..__.____...A.. 7714557-1 13 ß 70. Det inses, att det i fig. 6 och 7 visade aggregatet kan utföras i varje önskad längd för att därigenom passa till varje önskat antal hydrocykloner.

Den i fig. 8 och 9 visade utföringsformen är i princip mycket lik utföringsformen enligt fig. 6 och 7 med undantag av att den inre skiljeväggen har formen av ett långsträckt rör 72b med cirkulär tvär- sektion, varvid den yttre väggen 70b är i form av ett rör med relativt stor diameter, vilket omger innerröret 72b. Den ingående suspensionen passerar sålunda utefter det ringformiga utrymmet mellan det yttre röret 70b och det inre röret 72b. De individuella ledningarna 38b för ingående material röret 70b, medan de individuella acceptledningarna är anslutna på av- stånd från varandra till det inre röret 72b. Ena änden av det inre röret 72b är försedd med en förbindingdiäns 84 för anslutning till en lämplig accepttank (icke visad), medan det yttre röret 70b är försett med en förbindningsfläns 86 för anslutning till en lämplig tank för är anslutna på avstånd från varandra till det yttre ingående material (icke visad).

Det tankaggregat som visas i fig. l och vartill tidigare hänvisats är mycket likt det i fig. 6 och 7 visade aggregatet med undantag av att det har medel för detsammas anslutning till två åtskilda parallella rader av hydrocyklanseparatorer.

Genom de ovan beskrivna arrangemangen inkommer den ingående suspensio- nen i inloppsomrâdet av de individuella hydrocyklonerna från den kom- binerade tankens utrymme för ingående material med en relativt låg tryckförlust på grund av inloppets relativt avsevärda storlek. Den kombinerade tanken för ingående material och accept är så dimensione- rad, att vätskehastigheterna däri är relativt låga och, på grund. av att det ingående materialet inkommer i hydrocyklonen genom den rela- tivt stora ringformiga arean mellan acceptledningen 36a och ledningen 38a för ingående material, upprätthålles relativt låga strömnlngshas- tigheter, som resulterar i negllgerbara tryckförluster, eftersom såda- na tryckförluster är proportionella mot kvadraten på strömningshastig- heten. Priktions- och chockförlusterna är i mycket hög grad reducera- de i jämförelse med de i konventionella system inneboende förlusterna, då man använder den ovan beskrivna apparaten, vilket tillåter renings- systemen enligt uppfinningen att arbeta vid relativt låga inmatnings- trycl. l l .i7714ss7-1 i 14 Ett typiskt massareningssystem, vilket är uppbyggt i modulform och, :vilket utnyttjar ett kombinerat tankarrangemang för ingående material 0 och accept samt hydrocykloner i enlighet med föreliggande uppfinning, visas i fig. lO och ll. Tankarrangemanget 22b är av den i fig. 8 och 9 visade typen. Det framgår av fig; 10, att tanken 22b för ingående 0 imaterial och accept är anordnad i ett väsentligen upprätt läge men ålutar något mot vertikalplanet, exempelvis med en vinkel av ca 50. i_ Parallellt med och på avstånd från tanken 22b är anordnad en rejekt- åtank 90. Ett flertal hydrocyklonseparatorer 20 är inkopplade mellan 7 tankarna 22b och 90 vertikalt åtskilda från varandra, dvs separatorer- .na är belägna ovanför varandra i ett väsentligen vertikalt plan. 7 Hydrocyklonseparatorernas 20 längsaxlar lutar relativt horisontalpla- ' net likaså med ca 50, vilket tillåter-suspensionen att rinna ut från dessa, när utrustningen stängas av.

De individuella separatorerna 20 är anslutna till tanken 22b för in- ' "gående material och accept med hjälp av V-bandklämmor 66, såsom be-0 1_skrivits ovan. De motsatta rejektändpartiernaa av separatorerna är anslutna till rejekttanken 90 via ett transparent observationsglas 92 g och ett rörformigt anslutningsorgan 94. Rejektströmmarna från separa- torerna 20 kan sålunda lätt observeras.

,.Det-ovan beskrivna aggregatet är försett med ett enkelt uppbärnings- * stativ 100, som innefattar upprättstående ben 102, vilka vid sina övre ändar är anslutna till horisontellt sig sträckande stativdelar l04, varvid det senare är kopplade mellan tanken 22b och tanken 90. De oövre ändarna av de ovannämnda två tankarna är också inbördes för- bundna med varandra med hjälp av horisontellt sig sträckande stativ- delar 106. Separatorerna 20 uppbäres dessutom med hjälp av en väsent- ligen uppråttstående stativdel lO8, som sträcker sig mellan stativ- 0 :delarna lO4 och lO6, varvid stativdelen 108 har en grupp av i vinkel anordnade plåtar ll0 (se fig. ll), vilka är fastsvetsade vid stativ- 7 delen 108 på avstånd från varandra, varvid dessa plåtar ll0 tjänar _ till att-däremellan uppbära cyklonseparatorerna 20. Stativet l0O är lämpligen sammansatt genom svetsning och är försett med erforderliga - tvärgående strävor och stag etc., vilka här ej närmare behöver beskri- 'VêS.

' Tanken 22b för ingående material och accept är ansluten till ett rör ll4, vilket tillför ingående material till tanken via ett vertikalt anordnat rör lló, som sträcker sig uppåt genom golvet. En reglerventil a ll8 är anordnad i matarledningen på konventionellt sätt. Acceptström- men passerar ut ur tanken 22b via ett rör 120 och passerar nedåt genom 7714557-1 15 ett vertikalt rör 122, som sträcker sig genom det utrustningen upp- bärande golvet. En lämplig reglerventil läd är anordnad även i denna ledning på konventionellt sätt. Rejektströmmen från tanken 90 passe- rar också nedåt genom ett vertikalt anordnat rör l26.

I praktiken är två sådana modulaggregat som visas i fig. lo placerade tätt intill varandra sida vid sida. Storleken av golvutrymmet, som upptages av ett sådant arrangemang, är relativt ringa,och operatören har bekväm åtkomst till reglerventilerna il8 och l24 för ingående material och accept för varje aggregat. Vid avstängning av aggregatet har både tanken zzb för ingående material och accept och separatorerna 20 möjlighet att helt tömmas, vilket eliminerar problem, som härrör från att material kvarstannar i systemet och därefter torkar under bildning av klumpar av materialet, som kan förorsaka problem senare vid en uppstartning.

Det i fig. lO och ll visade systemet är också mycket lätt att under- hålla. De individuella hydrocyklonseparatorerna 120 är fastkiämda vid tanken 22b med hjälp av enkla V-bandklämmor 66, vilka tillåter att hydrocyklonerna snabbt avlägsnas för översyn etc. Konstruktionen är i sin helhet relativt enkelt uppbyggd och utnyttjar ett minimum av rör och förbindnhgar, vilket gör arrangemanget mindre dyrbart för till- verkaren att bygga.

Beträffande själva hydrocykionseparatorn visar nedanstående tabeller l och 2 provdata, som erhållits för en typisk hydrocykion enligt före- liggande uppfinning (betecknad modell ELP-440), i jämförelse med prov- data, som erhållits för en konventionell hydrocyklon (modell ELP-420), .varvid den senare har samma totala dimensioner som mgdell ELP-440 men är försedd med ett enda konventionellt, tangentiellt inlopp, vilket är utformat i hydrocyklonens vägg invid dennas tjockare ände och är anslutet till ett konventionellt tanksystem för ingående material och accept.

Modell ELP-440 i enlighet med uppfinningen har följande dimensioner (se fig. l, 2 och 5) : ” DImENsIoNsIABELL (ELP-440) (a) (b) cD4-(minsta innerdiameter hos vortex fínder) l714557~1 16 Ll-(längd på styrskensektíon) = 24,13 cm Lt-(längd av skenövergångssektion) = l7,78 cm Lh-(längd av skruvspiralformig skensektion) 6,35 cm L2~(längd av acceptutloppsförlängníng) 3 7,62 cm L3-(längd av vortex finder) = 7,62 cm Dl-(maximal innerdiameter för acceptutl0P§) 5,97 cm D2-(maximal ytterdíameter för acceptutlopp) 8,89 cm D3-(diameter på spiralformïg inmatningsledskena) = l5,24 om Il " =(innerdiameter (D6) av konöverdelen) 5,08 cm 6,35-cm H ll D5-(minstaeytterdiameter hos vortex fihder) e ësëëlssnëàwsnsàeßsæ Tl-(avstånd(spiralformlg_sektlon) vid skenkant) = l,38 cm T2-(skentjøcklek vid ytterkant) = 0,76 cm K T3-(skenstigning i spiralformig sekfiion) = 4,32 cm T4~(maxima1 radiell skenbrädd) = 4,14 cm l (ökar lill 3,18 cm vid punkt B) T5-(genomsnittlig skenrotdimeñsion) = l,O9 cm (endast i den undre spiralformiga sektionen) Ö ~(skenluthingsvínkel) = 20 ß -(ledskenvinkel relativt separatoraxeln vid punkt B) = lO° (denna vinkel ökar successivt till ca 84°vid änden av över- gångssektionen) sÉ9Éêlê-§É@É5§É9E§É_h9§-§ÉEÉEÉÉOÉQ L4-(längd av cylindrisk del) = 63,50 cm _ L5-(längd av konisk sektion inklusive utloppsspets) = 86,36 cm a -(konvinkel) =~9° V D7-(innerdiameter hos rejektutloppsspets) = l,59 cm (denna kan variera på grund av omständigheterna)¶ Provresultaten anges i följande tabeller l, 2 och 3. 7714557-1 mm OH m.0@ MHw. mHH om OH cv OH omv .E.2 .E.z m.HN mHm. QHH N\H ow N\H m mm m omv Hm 0 ø.æN Qom. ONH vw Q 1 0% w omv mv OH m.Nm OHM. ooH mH OH mw m ovw om OH o.om mom. mNH ON OH om N ovw mv H 0.3 Em . 03 Q 3 mm .H 9% wwHHwHmE vxwwwm wwcmmmcH mwcmHHmn w%mmMmc% ëmwwfi <\m ~amou< wucwwmcw mGw%w%mMfi@ |Hmwpxmwm% :mmmM$ |wMm%%fiw%m% HHmmxo>HH Hcfimnv xu>HH Uozvmwfi |%%Mmm% 17 oomm Hsvmnwnëwy mucwwmcw www Umë wumwšmw Ovw wmPfl>Hvxwwwm mmmmE@wmHxmvw>HnmQ vxwHQ @HmHpHmH H A m m < H Oïwlmqm m>wOHOmm 1 H ,,. .__ W 18 W NW w.@« ßam. ¶@.@@ @.mw w.w ¶«w ¶<~ oww . J vw _m.@ w>m@ «.oofi¶ m.>w @.@ vw <~ omv mv «.m~ ßom. w.@@ OA ca QN ÜÜUHHHÜÜHHW-Uflhflullåí" “ÜÜÜ-ll ll|nl.l..fl...%ñlw.u%l. [v11 o u a.. U O .VNII wm m.mH m~«.o m.HoH @.>~ n.@ wm N oww mm «.wH m>@.o @.ooH n.fi~ @.@ vw H oww ow ».m~ w~«.o @.w~H vd NH QN N Qqw mm w.H@ @>@.o m.~HH ¶wH OH vw H _o«w _ flmflfi ß4.xlmm|l w _ wucmfl rwwma mwcwmm . ¶ .«h. w mø x :mums <\» @@w00< @v=wW@=H Joumw >m wvcmcmmmM>m uvxwfiwm coflpmuwnwo Pmwfiomamx HHømMo>HH .Hc æfiwuos .Hamn @m@w>wvxmmwm M |coxmmwm2_ uwmcficæøëcw _ Aowmav xu>HH Uoxvwwh :oflx>Uw i14ss%v-1i ' _ .uvw .<»w<fi,.HwH :w>oH@ .Hmm n Hspmnwmsww ._¶00fi@ omv Uwë vnmmëmfi Ofiw pwPfi>fiwxmmwm ípmfiwfipemm mwvm>@~Q oNv-@4m ;U0¶o««-@qm mmwmëpflwfisw umnwwwnxmflcosæm vxmfino Hmsfinm N A A m m < H 7714557-1 øß ~æ.N oø.w~ o.o~ N>.o m.~«H WW o øw cm @w.N @m.N~ w.m« ~ß.ø w.NHfi wfl w NN wø HH.w mw.wH w.>H w@.@ @.HH~ wa QH vw wQwuo< wvcwmmcw oofl X mn Ü n M Hmmmflcwn Mum mvuowmvcmz ßv wucmfifimz nwwme mwcwmm âmwmD <\m @mwou< mncwmmcw nofimw >m wwcmcmcwfl>m Emum\vmaw mcficwn uumwvzwwwm :ca mm :owe vwvflomnmx H~mwxo>Hw .Hwwn vm@«>fiwxwwwm , |ommw >m mcflcxmm _ m umuvcwocoz Amwmcflcvmscw ^cfimøv ¥u>Hh momwfi n Hsvmnmmeww mwwmevwmnMwUw>>m~ vxwfin fwwwcsxww 19 01% Qqm mvmü 9ïT|mJm L»æÖwäflA m A A M m < H .l Fruffl JJ! n/wUV@ w/.Üvwww 7714557-1 20 iDet framoår av tabellerna l och 2, att tryckskillnaden mellan ingående Å material och accept som erfordrades for ELP-440 i enlighet med_upp- “finningen var blott ca hälften av den för ELPf4¿0 erforderliga skill- naden. Samtidigt hade ELP-440 samma kapacitet med avseende på ingående material och samma effekt beträffande avlägsnande av föroreningar som ELP~420; Den sålunda mycket avsevärda reduktionen i differentialtryck, som erfordras för hydrocyklonen, representerar en mycket avsevärd in- besparing i den totalt utnyttjade energin för reningen av massan. Lik- .nande inbesparingar i energi kan förväntas i samband med separation av andra typer av suspensioner.

Claims (2)

1. 7714557-1 21 Patentkrav 1. Sätt för separering av suspensioner i en hydrocyklon- separator innefattande en kropp med en vägg som avgränsar ett långsträckt rum med huvudsakligen cirkulärt tvärsnitt och så utformat att dess tvärsnitt minskar från en storände till en mindre spetsände med ett rejektutlopp för tyngre andeè lar av suspensionen vid spetsänden och ett acceptutlopp för lättare andelar av suspensionen vid storänden, båda anordnade axiellt centrerade utefter rummets längdaxel, varvid rummet har en ingångssektion vid storänden och ett separationsrum mellan ingångssektionen och spetsen, vilket sätt innefattar inmatning av en vätskesuspension till separationsrummet för att däri for- ma en vätskevirvel, omgivande en luftkärna i mitten och sträckt utefter separationsrummets längdriktning, k ä n n e tie c k - n a t av att inmatningssteget innefattar att ingångssuspen- sionen först bringas till rummets ingångssektion i en rörelse- bana i rummets huvudsakliga längdriktning för att sedan grad- vis bringas från rörelse i rummets allmänna längdriktning till att röra sig i spiralform kring rummets längdaxel vid dess ingångssektion under gradvis acceleration medelst en gradvis minskning.av suspensionens flödesvåggsarea utefter dess väg, för att sedan bringa suspensionen att rotera kring rum- mets längdaxel i ingångssektionen i en flödesväg med konstant tvärsnittsarea för att pålägga centrifugalkrafter därtill och åstadkomma partiell separering av suspensionen innan den in- matas i huvudsak tangentiellt till separationsrummet.

2. Hydrocyklonseparator (20) med en kropp som innefattar.en vägg avgränsande ett långsträckt rum med väsentligen cirkulärt tvärsnitt och med en form sådan att tvärsnittet minskar frånn en storände till en mindre spetsände, ett rejektavlopp (30) 'vid spetsänden och ett acceptutlopp (HO) vid storänden, båda anordnade axiellt centrerade utefter rummets längdaxel, varvid rummet har en ingångssektion vid storänden och ett separationse rum mellan ingångssektionen och spetsänden, och medel i in- gångssektionen för inmatning av en vätskesuspension i huvud- sak tfingentiellt till separationsrummet för att alstra en vätskevirvel i separationsrummet, vilken virvel omger en .mittplacerad luftkärna sträckt i separationsrummets längdaxel, v 7714557-1 22 och varvid inmatningsmedlen är anordnade att mottaga inmat- ningssuspensionen i en rörelsebana i rummets huvudsakliga längdriktning och innefattande styrfenemedel (H2) i inmatnings- sektionen av rummet, definierande kanalmedel för suspensionens genomströmning, k ä n n_e t e c k nfa d av att styrfenemed-__ len innefattar l t (a) en övergångssektion (Lt; fig 2) utformad att gradvisla överföra suspensionen från en rörelse i den allmänna längd- triktningen till en rörelse i form av en spiral runt hammarens längdaxel, och varvid kanalmedlen har gradvis minskande tvär- Ksnittsarea utefter sin längd-för att åstadkomma en gradvis acceleration av suspensionen i övergångssektionen, och '(b) den skruvlinjesektion-(Lh; fig 2) som är jämnt anslutande till övergångssektionen och anordnad att bringa den accelerade f suspensíonen att rotera runt kammaraxeln för att åt denna fåvägabrínga centrifugal- och skjuvkrafter och åstadkomma en partiell separering av suspensionen före dess inmatning till separeringsrummet. 3.é Hydrocyklon enligt krav 2; k ä n n e t e e k n a d_ 'av att aeceptutgången innefattar ett utsträckt rörformat organ (MO) som mellan sig och väggen (26) avgränsar ett ringformat Vområde i ingångssektionen, och vari_styrfenemedlen-(H2) är 7 monterade ooh sträcker sig från organet (UG) till väggen (26). RÅ- Hydroeyklon enligt krav 3, k ä ntn e tre o k n a d av att styrfenemedlen (H2) definierar ett par nämnda kanalmedel V för suspensíonen, varvid_de områden (46, 48) där suspensionen utträder från respektive kanalmedel är omkretsvisfördelade i förhållande till rummets vägg. 5. ÉHydrocyklon enligt något av krav 2-Ä, k ä n n e t e c k- n a d av att de av styrfenemedlen (H2) i skruvlinjesektio- nen (Lh) definierade kanalmedlen har väsentligen konstant tvärsnittsarea utefter_sin längd, varvid styrfenemedlen i skruvlinjesektionen uppvisar i huvudsak konstant vinkel mot 'rummets längdaxel. -- 7714557-1 6. Hydrocyklon enligt något av krav 2-Ä, k ä n_n e t e c k- n a d av att skruvlinjesektionen (Lh) av styrfenemedlen är anordnad att rotera suspensionen approximativt ett helt varv kring rummets axel innan suspensionen utgår från kanalmedlen till separationsrummet. 7. Hydrocyklon enligt något av krav 3-U, k ä n n e t e c k- n a d av att skruvlinjesektionen (Lh) av styrfenemedlen har i huvudsak konstant ledvinkel och är så anordnad att de därav definierade kanalmedlen har en bredd definierad av i huvudsak hela avståndet mellan det rörformade organet (40) och väggen (26) till rummets inmatningssektion. ANFURDA PUBLIKATIONER: US 1 809 375, 1 970 077, 3 386 588, 3 940 331