SE531578C2 - Hydrocyklon - Google Patents

Description

531 5?B oönskade tunga partiklar och en lätt fraktion innehållande fibrer. I definitionen av oönskade tunga partiklar innefattar detta partiklar med högre densitet, jämfört med de godkända fibrerna, såsom sand, grus, metall, belagda flagor och högdensitetsplaster. Men de oönskade partiklarna kan aven vara organiska partiklar med ursprung från träkällor, t.ex. olika barkpartiklar, spet, bitar, hartspartiklar, kärl och tjockväggiga grova fibrer. De senare nämnda kan ha lika densitet som godkända fibrer men avskiljs på grund av dess lägre specifika yta.

En typisk hydrocyklonanläggning för detta ändamål har hydrocykloner anordnade i överlappande återföringssteg.

För att hålla ner antalet av återföringssteg är det viktigt att avskilja med en så hög selektivitet som möjligt inom varje hydrocyklon, det vill säga minimera fiberandelen som separeras och utmatas genom ett tungt fraktionsutlopp hos vardera hydrocyklon, utan att minska andelen av oönskade partiklar. Det är även viktigt att minska fiberkoncentrationen i det tunga fraktionsutloppet för att undvika tilltäppning av det tunga fraktionsutloppet vid toppen och erhålla säkra driftsförhållanden.

Ett mål är att minimera intjockningsfaktorn Tf.

Tf = Rm/Rv Där Rm är massarejektsandelen (kvoten av fibrer) och Rv är volymrejektsandelen (kvoten flödet) som tas ut vid det tunga fraktionsutloppet.

För att minimera intjockningsfaktorn hos en hydrocyklon kan medel för skapande av turbulens vara tillhandahållna i separationskammaren. 615469 Bl.

Sådana exempel finns beskrivna i t.ex. EP Sådana medel för skapande av turbulens kan vara ett steg där radien av invändiga väggen hos separationskammaren plötsligt ökar, vilket förorsakar ett turbulent flöde som sprider fiberflockarna och avlägsnar oönskade partiklar från fibernätverken som ofta bildas nära väggen hos 531 5178 separationskammaren. Stegen är parallella med centrumaxeln hos hydrocyklonen.

Men det finns ett behov av balansering så att skapandet av ett turbulent flöde som sprider fiberflockarna inte stör den spiralformade virveln som avskiljer de oönskade partiklarna så att separationseífektiviteten av hydrocyklonen inte avtar.

En annan känd hydrocyklon med medel för skapande av turbulens är Celleco Cleanpac l3O tillverkad och såld av GL&V Sweden AB. Den har en skruvformad bana i omkretsväggen av separationskammaren, längs en del av separationskammaren, i samma riktning som en spiralformad virvel hos en vätskeström under användning. Medel för skapande av turbulens är de samma som i EP 6l5469 Bl, det vill säga skruvformade banan uppvisar en plötslig ökning i radien av separationskammaren, ett per varv hos den skruvformade banan och parallellt med centrumaxeln.

Sammanfattning av uppfinningen Den föreliggande uppfinningen är en ytterligare förbättring av teknologin hos EP 615469 Bl. Detta uppnås med en hydrocyklon av det slag som beskrivs initialt, där åtminstone det ena steget har en vinkel relativt centrumaxeln.

Genom att tillhandhålla åtminstone ett steg som ökar radien hos separationskammaren i en vinkel relativt centrumaxeln, bildas en andra virvel på grund av ett tryckfall som uppstår efter steget/stegen med en flödeskomponent radiellt utåtriktat och en flödeskomponent mot toppen som transporterar de relativt tyngre partiklarna vid omkretsväggen av separationskammaren radiellt utåtriktat och mot det tunga fraktionsutloppet vid toppänden. Varje flödesbeståndsdel riktad radiellt inåtriktat, som skulle kunna störa den spiralformade virveln hos vätskeströmmen och således störa separationen av oönskade partiklar, minimeras således.

Rotationsaxeln hos den andra virveln har ungefär samma 522V! 5?B vinkel till centrumaxeln som steget eller en ökad vinkel. Detta beror på det faktum att den andra virveln huvudsakligen kommer vara i linje med det lutande steget men en del av den spiralformade virveln som förflyttas längs omkretsväggen kommer nå det lutande steget med en lite fördröjning längs steget, eftersom den spiralformade virveln först kommer nå steget vid en första ände närmast till bottenänden av hydrocyklonen och sedan därefter längs steget mot en andra ände av steget närmast till toppänden.

I enlighet med en utföringsform, då mer än ett steg är anordnat i banan av omkretsväggen, bildas en passage mellan två efterföljande steg mot toppände. Passagen kommer ha ungefär samma radie. Denna passage kommer underlätta för oönskade partiklar att strömma längs banan till att strömma mot toppänden genom passagen till nästföljande nivå av banan i omkretsväggen.

Den andra virveln efter passagen kommer vidare underlätta flödet av oönskade partiklar till efterföljande nivå hos banan.

I en annan utföringsform är första och andra ändarna av steget avrundade så att en jämn förbindelse mellan de efterföljande banorna före och efter steget tillhandahàlles.

Banan i omkretsväggen kan ha en mängd av olika former och konstellationer. Exempelvis kan banan endast täcka en del av omkretsväggen sett kring centrumaxeln. Men banan kan även, eller istället, komma att endast täcka en del av omkretsen, t.ex. hälften av omkretsen. I en föredragen utföringsform har banan en spiralutformning. I en annan föredragen utföringsform är banan spiralformad men asymmetrisk så att en sida av omkretsväggen är jämn och den motsatta sidan har ett ökat bandjup jämfört med en symmetrisk spiralformad bana. I en vidare föredragen utföringsform är banan i formen av asymmetriskt anordnade cylindrar, med minskande radie mot toppänden, där en sida av omkretsväggen är jämn och den motsatta sidan har ökat bandjup jämfört med symmetriskt anordnade cylindrar.

I enlighet med vidare en utföringsform av den föreliggande 534 5?8 uppfinningen, innefattar vartdera varv hos den spiralformade banan hos omkretsväggen ett steg. Vinkeln hos steget relativt centrumaxeln kan vara mellan 2 och 70 grader, företrädesvis mellan 5 och 45 grader.

Fastän två kända hydrocykloner beskrivna ovan minskar intjockningsfaktorn, kommer en hydrocyklon enligt den föreliggande uppfinningen även öka rejektminsknings- effektiviteten. Således kommer det även vara möjligt att uttaga en mindre mängd separerad tungfraktion (detta kommer att fungera på grund av den lägre intjockningsfaktorn) och likväl minska de oönskade partiklarna på samma eller till och med bättre nivå.

Följaktligen kommer mindre mängd lättfraktion (t.ex. innehållande fiber) att förloras. Test har visat att detta kommer att resultera i bättre effekt på hydrocykloner med stora inlopp, vilket även kommer att ge ett mindre tryckfall över hydrocyklonen och således spara energi.

Kort beskrivning av ritningarna Den föreliggande uppfinningen kommer nu beskrivas mer i detalj med hänvisning till de åtföljande ritningarna, i vilka: Figur l visar en snittvy av en hydrocyklon i enlighet med en utföringsform av den föreliggande uppfinningen, Figur 2 visar funktionella särdrag i en utföringsform av uppfinningen, Figur 3 visar en spiralformad bana invändigt en hydrocyklon i enlighet med en utföringsform av den föreliggande uppfinningen, Figur 4 visar en asymmetriskt spiralformad bana invändigt en hydrocyklon i enlighet med en annan utföringsform av den föreliggande uppfinningen, och Figur 5 visar en bana invändigt en hydrocyklon som utgörs av asymmetriskt anordnade cylindrar i enlighet med en vidare utföringsform av den föreliggande uppfinningen. 531 STB Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer av den föreliggande uppfinningen Figur 1 visar en hydrocyklon 1 för separering av en vätskeblandning i en tung fraktion och en lätt fraktion i en tvärsnittsvy längs en centrumaxel 12. Hydrocyklonen 1 innefattar ett hus 2 bildande en långsträckt separationskammare 3 med en omkretsvägg 4. Hydrocyklonen 1 har en bottenände 5 där ett inloppsorgan 7 är anordnat via vilket en vätskeblandning som ska separeras kommer att tillföras företrädesvis tangentiellt in i separationskammaren 3 medelst organ 10 för detta ändamål, såsom en pump, för att skapa en vätskeström i formen av en spiralformad virvel 11 kring centrumaxeln 12. Om så önskas kan ett flertal inloppsorgan vara inrättade, t.ex. ett anordnat kring mitten av längden av hydrocyklonen 1 (icke visad).

Hydrocyklonen 1 innefattar en toppände 6 motsatt till bottenänden 5. Åtminstone två olika utloppsorgan är inrättade. I en utforingsform av den föreliggande uppfinningen, se figur 1, är ett första utloppsorgan 8 anordnat för utmatning av den separerade lätta fraktionen från separationskammaren 3 vid bottenänden 5 och ett andra utloppsorgan 9 är anordnat för utmatning av den separerade tunga fraktionen från separationskammaren 3 vid toppänden 6. Den spiralformade virveln 11 utsträcker sig från bottenänden 5 till toppänden 6.

En hydrocyklon 1 i enlighet med den föreliggande uppfinningen är àstadkommen med åtminstone en bana 13 i omkretsväggen 4 av separationskammaren 3. Bana 13 i omkretsväggen 4 kan ha en mängd olika former och konstellationer. T.ex. kan banan 13 endast täcka en del av omkretsväggen 4 sett längs centrumaxeln, se t.ex. figur 1. Men banan 13 kan även, eller istället, endast täcka en del av omkretsen, se t.ex. figur 4 och 5, eller t.ex. hälften av omkretsen. 53% 5?3 I hydrocyklonen 1 enligt uppfinningen finns det åtminstone ett turbulensskapande medel, vilket innefattar åtminstone ett steg 14 i denna bana 13 hos omkretsväggen 4, uppvisande en ökning av radien hos separationskammaren 3. Det åtminstone ena steget är anordnat i en vinkel d relativt till ett plan utsträckande längs centrumaxeln 12. Vinkeln är en positiv vinkel sett i riktningen mot toppänden 6. Företrädesvis är vinkel d mellan 2 till 70 grader, och mest föredraget mellan 5 till 45 grader. Företrädesvis innefattar vartdera varv av banan 13 i omkretsväggen 4 ett steg 14. Det är även möjligt att anordna mer än ett steg 14 per varv.

Då den spiralformade virveln ll strömmar längs omkretsväggen 4 hos separationskammaren 3 kommer den nå det vinklade steget 14 och en andra virvel 15 bildas på grund av ett tryckfall som uppstår efter steget 14, se figur 2. Den andra virveln 15 har en flödesbeståndsdel radiellt utåtriktat och en flödesbeståndsdel riktad mot toppen 6 som förflyttar de relativt tyngre partiklarna 25 vid omkretsväggen 4 av separationskammaren 3 radiellt utåtriktat och mot det tunga fraktionsutloppet 9 vid toppänden 6.

De tunga rejektpartiklarna 25, vilka har transporterats medelst den andra virveln 15, kommer att hamna på en hylla 24 och den spiralformade virveln 11 kommer att fortsätta transportera de tunga rejektpartiklarna 25 till dess att de passerar en passage 17 i närheten av det nästföljande steget 14 mot toppänden 6, då omkretsväggen 4 är tillhandahàllen med mer än ett steg 13. Den andra virveln 15 av efterföljande steget 14 kommer att transportera de tunga rejektpartiklarna 25 ytterligare. Passagen 17 kommer företrädesvis ha ungefär samma radie. I de visade utföringsformerna är passagerna 17 och stegen 14 belägna omkring samma rotationsvinkel kring centrumaxeln 12 för varje varv av banan 13 men det är naturligtvis möjligt att anordna stegen 14 med mer eller mindre 360 grader till efterföljande steg 14 i banan 13, varvid formen av passagen 17 53"? 'S178 kommer variera i motsvarande grad.

En rotationsaxel 16 hos den andra virveln 15 har ungefär samma vinkel till centrumaxeln 12 som steget 14 eller en ökad vinkel. Detta är på grund av det faktum att den andra virveln 15 huvudsakligen kommer vara i linje med det lutande steget 14 men en del av den spiralformade virveln 11 som förflyttas längs omkretsväggen 14 kommer nå det lutande steget 15 med en liten fördröjning längs steget 14, eftersom spiralformade virveln 11 först kommer nå steget 14 vid en första ände 18 närmast till bottenänden 5 av hydrocyklonen 1 och sedan därefter längs steget _14 mot en andra ände 19 av steget 14 närmast till toppänden 6.

I utföringsformen enligt figur 2, är första 18 och andra 19 änden av steget 14 avrundat så att en jämn förbindelse mellan de efterföljande banorna 13 och speciellt hylla 24 före och efter steget 14 är tillhandahàllet. Exempelvis är djupet hos hyllan 24 kring 1-5 mm åtminstone vid det djupaste läget, företrädesvis 1,5-3 mm.

Enligt en föredragen utföringsform har banan 13 en spiralformad utformning, 2 och 3. visas en annan föredragen utföringsform av bana 13. Banan 13 är se figurerna 1, I figur 4 spiralformad men asymmetrisk så att en sida 20 av omkretsväggen 4 är jämn och den motsatta sidan 21 har ett ökande bandjup 22 jämfört med en symmetrisk spiralformad bana 13. I en vidare föredragen utföringsform, se figur 5, är banan 13 i formen av asymmetriskt anordnade cylindrar 23, minskande i radie mot toppänden 6, där en sida 20 av omkretsväggen 4 är jämn och den motsatta sidan 21 har ett ökande bandjup 22 jämfört med symmetriskt anordnade cylindrar 23.

I en utföringsform med en eller fler banor 13 som inte täcker hela varvet, t.ex. den asymmetriska utföringsformen visad ovan i figur 4 och 5, kommer hyllan 24 minska från steget 14 mot den jämna sidan 20, varvid de tunga rejektpartiklar 25 enkelt kan transporteras mot toppänden 6 vid jämna sidan 20 och vid någon passage 17.

Claims (10)

lO 15 20 25 30 534 5?B Patentkrav

1. l. En hydrocyklon (l) for separering av en vätskeblandning i en tung fraktion och en lätt fraktion, innefattande ett hus (2) bildande en långsträckt separationskammare (3) (4), (5), (6), åtminstone ett inloppsorgan (7) för tillförsel av en med en omkretsvägg en bottenände en toppände vatskeblandning in i separationskammaren (3), åtminstone ett av inloppsorganet/inloppsorganen (7) (5), ar beläget vid bottenänden ett första utloppsorgan (8) för utmatning av separerad lättfraktion från separationskammaren (3) vid bottenänden (5), ett andra utloppsorgan (9) för utmatning av separerad tungfraktion från separationskammaren (3) vid toppänden (6), (10) vätskeblandningen till separationskammaren (3) medel för tillförsel av via det åtminstone ena inloppsorganet (7), så att en vätskeström under drift alstras som en spiralformad virvel (ll) (12) (3), (ll) utsträcker sig från bottenänden (6), i omkretsväggen (4) kring en centrumaxel i separationskammaren nämnda spiralformade virvel (5) till toppänden (13) kännetecknad av åtminstone en bana åtminstone över en del av separationskammaren (3), och åtminstone ett medel för skapande av turbulens, (14) vilket innefattar åtminstone ett steg i banan (13) hos omkretsväggen (4) (3), uppvisande en ökning av radien hos separationskammaren (14) där det åtminstone ena steget (12). har en vinkel (d) relativt centrumaxeln

2. En hydrocyklon i enlighet med patentkrav l, där det åtminstone ena steget (15) (14) medför ett tryckfall och en (16), relativt centrumaxeln (12) är ungefär densamma som vinkeln (14) andra virvel med en rotationsaxel vinkel (d) för steget eller större. 10 15 20 25 30 531 5?8 10

3. En hydrocyklon enligt patenkrav 1 eller 2, där en passage (17) är utbildad med ungefär samma radie mellan två efterföljande steg (14) mot toppänden (6).

4. En hydrocyklon enligt patentkrav 1, där en (18) (19) (14) är avrundad för att jämnt förbinda till de efterföljande (13) 2 eller 3, första och en andra ände hos steget banorna i omkretsväggen (4).

5. En hydrocyklon i enlighet med något av de föregående patentkraven, där banan (13) hos omkretsväggen (4) har en spiralutformning.

6. En hydrocyklon enligt patentkrav 5, där den spiralformade banan (13) är asymmetrisk så att en sida (20) (21) hos omkretsväggen (4) är jämn och den motsatta sidan har ökat bandjup (22) jämfört med en symmetrisk spiralformad bana (13).

7. En hydrocyklon i enlighet med något av de föregående patentkraven 1-4, (13) formen av asymmetriskt anordnade cylindrar (6), (20) är jämn och den motsatta sidan av omkretsväggen är 1 (23), där banan minskande i radie mot toppänden där en sida hos omkretsväggen (4) (21) ett ökat bandjup (22) jämfört med symmetriskt anordnade (23). har cylindrar

8. En hydrocyklon i enlighet med något av de föregående patentkraven, där vartdera varv av banan (13) hos omkretsväggen (4) (14). innefattar ett steg

9. En hydrocyklon i enlighet med något av de föregående (14) är mellan 2 och 70 grader. patentkraven där vinkeln (d) (12) hos steget relativt centrumaxeln STI 'š'?B ll

10. En hydrocyklon i enlighet med patentkrav 9, där vinkeln (a) av steget (14) relativt centrumaxeln (12) är mellan 5 och 45 grader.