DE2355229A1

DE2355229A1 - Hydrozyklon

Info

Publication number: DE2355229A1
Application number: DE19732355229
Authority: DE
Inventors: Patrick Henry Young
Original assignee: ICI Australia Ltd
Current assignee: Orica Ltd
Priority date: 1972-11-03
Filing date: 1973-11-05
Publication date: 1974-05-16
Also published as: FR2205369B3; AU6140273A; FR2205369A1; BE806898A

Description

Hydrozyklon

Priorität: 3.11.1972 - Australien

Die Erfindung bezieht sich auf Hydrozyklone» Bei einem Hydrozyklon herkömmlicher Bauart mit einem Unterst^rom am unteren Ende tritt die Arbeitsflüssigkeit tangential ein, so daß in der Vorrichtung; ein rascher Wirbel erzeugt wirdj wodurch starke Zentrifugalkräfte auf die in der Flüssigkeit suspendierten Teilchen ausgeübt werden» Diesen Kräften steht ein nach innen gerichteter Zug entgegen., der durch die konische Form der Vorrichtung hervorgerufen, wird, und zwar In₁ der Weise/wie es zahlreiche Autoren, insbesondere KeIs all (Trans.Inst.Chem. Engs. 1952), beschreiben. Das Hettoresultat Ist eine Klassierungs· wirkungj aufgrund welcher die größeren Teilchen dazu neigen, sich am Rand zu konzentrieren. .

Die Klassierungswirkung eines Hydrozyklons kann bekanntermaßen durch die Anwesenheit eines geschlossenen Sammeltopfs unter dem Unterstron verbessert werden, wie es in der Literatur, beispielsweise von Bradley in "The Hydrocyclone" beschrieben ist_s und zwar aufgrund der Aufschläirinwirkung eines zweiten im Topf vorliegenden Wirbels.

Es wurde nunmehr gefunden^ daß die Wirksamkeit eines Hydrozyklons von der Aufrechterhaltung stetiger Strönungsbedingungen am unteren Ende des Konus abhängt und daß die Anwesenheit des Unterstromauslasses eine gewisse Turbulenz verursacht, welche die Wirksamkeit des Hydrozyklons als Klassiereinrichtung beschränkt. Die Turbulenz nimmt zu, wenn der Unterstromdurchmesser erhöbt.wird.

Es wurde nunmehr gefunden, daß es möglich ist, die VJirksamkeit des Hydrozyklons dadurch zu verbessern, daß man den Unterstromdurchmesser erhöht, während man gleichzeitig die Turbulenz verringert, die normalerweise an dieser Stelle des Hydrozyklons herrscht.

So wird also gemäß der Erfindung ein Hydrozyklon der oben beschriebenen Art vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Unterstrom aus einer ringförmigen öffnung mit einem größeren Durchmesser als der Durchmesser des Überstroms besteht, wobei der Scheitel des Konusses, der durch die ringförmige öffnung umgeben wird, in bezug auf den Fluß der Flüssigkeit im Hydrozyklon weitgehend stromlinienförmig ist.

Zur Aufrechterhaltung eines stromlinienförmigen Flusses hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß das Zentrum des Scheitels des Konusses in Form eines Höckers erhaben sein, soll und daß der Randteil des Scheitels in der Nähe der ringförmigen öffnung im wesentlichen tangential zu den Wandungen des Konusses verlaufen soll.

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Der Scheitel des Konusses kann in bezug auf das Hydrozyklon festliegen, jedoch ist der Scheitel des Konusses vorzugsweise beweglich und bildet einen Pflock,, der entlang der Achse des Konusses gehoben oder gesenkt v/erden kann. Dies besitzt den Vorteil einer extrem feinen Einstellungsnöglichkeit der Teilchengröße, welche durch die ringförmige Öffnung entfernt wird. Dadurch wird auch eine leichte gelegentliche Entfernung von größeren Klumpen ermöglicht j die ansonsten die ringförmige öffnung blockieren würden. -

Das Produkt kann·in einem herkömmlichen Sammeltopf bekannter Bauart gesammelt werden.

Es wurde jedoch gefunden_s daß in der Praxis die Verwendung eines SammeltOpfs den Nachteil hat_s daß ein beträchtlicher Bruchteil der größeren Teilchen vom unteren Ende des Topfs wieder aufgenommen und zum Überstrom weggeführt wird_s und zwar aufgrund eines zweiten Wirbels» Es wurde gefunden, daß dieser zwe'ite Wirbel in gewissem Ausmaß dadurch verkleinert werden kann, daß man in den Sammeltopf Leitbleche einbaut»

Es wurde auch gefunden_s daß die Wirksamkeit des Sammelns auch in Abwesenheit von Leitblechen im Sammeltopf stark verbessert v/erden kann, wenn im Topf eine Einrichtung vorgesehen wird, die es ermöglicht, daß Flüssigkeit, die durch den in den Sammeltopf eintretenden Strom verdrängt wird, zum Haupthydrozyklonströmungssystem zurückgeführt wird. In zweckmäßiger Weise kann der Sammeltopf mit einem Rohr ausgerüstet werden, das eine Öffnung im oberen Teil des Topfs aufweist, wobei das andere Ende dieses Rohrs mit dem Hydrozyklönströmungssystem verbunden ist. Es ist äußerst zweckmäßig, wenn dieses Rohr koaxial verläuft und auch dazu verwendet wird, einen Träger für die Bewegung des Scheitelyflocks zu bilden. Es wurde festgestellt, daß es zweckmäßig ist, wenn der Pflock so geformt ist, daß er zu einer Stelle bewegt werden kann, wo er die ringförmige Öffnung vollständig ab-

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dichtet. Der Vorteil hierfür liegt darin, daß der Sammeltopf ohne Störung der Strömung im Hydrozyklon ersetzt werden kann.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren 1 bis H näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung, wobei ein übliches Hydrozyklon 1 einen Flüssigkeitseintritt 2, einen überstrom 3, einen Unterstrom und einen Sammeltopf 5 aufweist.

Der Unterstrom in der Vorrichtung ist nahezu vollständig durch einen speziell geformten Pflock 6 abgedeckt, wobei nur eine schmale ringförmige öffnung 7 verbleibt. Der Sammeltopf ist mit drei dünnen radialen Leitblechen 8, die im gleichen Abstand angeordnet sind, ausgerüstet, wobei diese Leitbleche 8 ein axial-zentrales Rohr 9 tragen, in welchem ein Stengel Io des Pflocks 6 auf- und abgleiten kann.

Beim normalen Betrieb ist der obere Rand des Pflocks 6 in der gleichen Höhe wie der Boden des Hydrozyklons, so daß der ringförmige Austritt die Breite A besitzt. Durch Anheben des Pflocks 6 um einen gewünschten Betrag B kann die Ringbreite auf A' erhöht werden, so daß die Größe der gesammelten Teilchen steigt.

Umgekehrt kann der Pflock vorübergehend (durch nicht gezeigte Mittel) abgesenkt werden, um die effektive Ringbreite auf C zu verringern, so daß gelegentlich Teilchen mit starker Übergröße entweichen können.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstands, wobei der Sammeltopf nicht mit Leitblechen versehen ist, sondern statt dessen ein Rohr 12 den Sammeltopf mit dem überstrom 3 des Hydrozyklons verbindet. Der Pflock € ist mit Hilfe einer Spinne 15 zentriert.

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Die Fig-. 3 und Ί zeigen, alternative Anordnungen des Scheitelpflocks j wobei der Pflock vollständig irr unteren Ende des Konusses vorgesehen.ist und somit als Ventil zum Abdichten des H^drozyklons vom Sammeitopf verwendet werden kann, damit letzterer periodisch ohne Störung.des, Haupthydrozyklonflusses geleert werden kann. In dieser Form braucht der Scheitelpflock einen konischen Rand 16, der dem Konus angepaßt ist. Weiterhin kann er zylindrische Nuten.17 am unteren Ende aufweisen, um eine Zentralisierung vom Konusrand ohne die Verwendung einer Spinne im Sammeltopf zu ermöglichen. - .

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert:

Beispiel 1

Ein Hydrozyklon wurde gemäß Fig. 1 hergestellt.

Ein herkömmliches Hydrozyklon 1 mit einem maximalen Durchmesser von Io cm, einer Tiefe von 16,5Cm₃, einein Flüssigkeitseintritt 2 von 2 cm, einem überstrom 3 mit einem Durchmesser von 3 cm und einem Unterstrom 4 mit einem Durchmesser von 4 cm. wurde mit dem speziell geformten, beweglichen Pflock 6 mit einem Durchmesser von 3j6 cm versehen, wobei eine ringförmige Öffnung zwischen dem Pflock und dem Konus von 2 mm Breite verblieb. ' '

Das Hydrozyklon wurde dazu verwendet. Teilchen mit einer Dichte von I,o4 zu klassieren_s welche in Wasser suspendiert waren. Die Teilchen besaßen die Größenverteilung, die in Fig. 5 zu sehen ist. Die Größenverteilung des Unterstromprodukts, die durch das verwendete Hydrozyklon erhalten wurde, ist in Fig.7 z,u sehen. :

Zum Vergleich ist die Größenverteilung das Unterstromproduktes in Fig. 6 zu sehen, die unter. Verwendung eines Hydrozyklons ohne Pflock erhalten wird. .

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Beispiel 2 °

Das in Beispiel 1 verwendete Hydrozyklon wurde gemäß Fig. 2'modifiziert, wobei die Leitbleche 8 entfernt wurden ■und wobei der Pflock 6. am Rohr 12 befestigt wurde.

Das Hydrozyklon wurde dazu verwendet, eine Aufschlämmung aus einem Rücklaufsysten zu klassieren, welches eine unterschiedliche Geschwindigkeit der Feststoffzuführung ergab. Es wurde gefunden, daß durch eine geeignete Einstellung des Ventils lh in der Abzugsleitung 12 und gleichzeitig durch eine Einstellung der Scheitelpflockringbreite es möglich war, nicht nur die Teilchengrößenfraktion zu kontrollieren, sondern auch die absolute Geschwindigkeit, mit der sie von Hydrozyklon abgeführt werden konnten. .Auf diese Weise konnte die Aufschlanwungskonzentration weitgehend konstant gehalten werden«, was sich sowohl auf den Betrieb des Hydrozyklons als auch auf die Aufschlämmungsbehandlungsvorrichtung vorteilhaft auswirkte»

Beispiel 3

Das in Beispiel 2 verwendete Hydrozyklon wurde weiter dadurch modifiziert, daß der Pflock 6 durch den in Fig. 3 und 4 gezeigten Pflock ersetzt wurde und daß die Spinne 15 weggelassen wurde. Auch dieses Hydrozyklon ergab zufriedenstellende Resultate, wenn es zum Klassieren von Teilchen einer Dichte von I,o4 verwendet wurde.

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Claims

Patentansprüche:

1. Hydrozyklon der oben beschriebenen Art, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterstrom aus einer ringförmigen Öffnung mit einem Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser des Überstroms, besteht und daß der Scheitel des durch die ringförmige Öffnung umgebenden Konusses aus einem Pflock besteht, der in bezug auf die Strömung der Flüssigkeit im Hydrozyklon weitgehend stromlinienförmig ist.

2. Hydrozyklon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrum des Pflocks, welches den Scheitel des Konusses bildet, in Form eines Höckers erhaben ist und daß der Umfangsteil des Pflocks weitgehend tangential zu den Wandungen des Konusses verläuft.

3. Hydrozyklon nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pflock, welcher den Scheitel des Konusses bildet, auf der Achse des Konusses gehoben oder gesenkt werden kann. .

¹U Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Hydrozyklon nach einem der Ansprüche 1 bis 3, einen geschlossenen Sammeltopf, der am Unterstrom des Hydrozyklons angeordnet ist, und eine Rückführung st roneinrichtung aufweist, wobei ein Rohr den oberen Teil des Sammeltopfs mit der Rückführungsstromeinrichtung verbindet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3₃ dadurch gekennzeichnet, daß der Pflock so geformt ist, daß er so eingestellt, werden kann, daß eine vollständige Abdichtung der ringförmigen Öffnung erzielt wird.

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