DE2720888A1

DE2720888A1 - Hydrozyklon

Info

Publication number: DE2720888A1
Application number: DE19772720888
Authority: DE
Inventors: Matti Lankinen; Jorma Surakka
Original assignee: Enso Gutzeit Oy
Current assignee: Stora Enso Oyj
Priority date: 1976-05-14
Filing date: 1977-05-10
Publication date: 1977-11-17
Also published as: GB1557743A; FR2350886B1; JPS52140060A; SE7705455L; JPS5410736B2; BR7703054A; NO771604L; CA1045083A; AT356502B; FI54436C; NZ183967A; DE2720888C2; ES458447A1; IT1076762B; FI761359A7; YU118577A; AR212647A1; FI54436B; AU2481077A; FR2350886A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydrozyklon, in dem unter Ausnutzung der Fliehkraft eine Feststoff-Flüssigkeits-Aufschwemmung (Suspension) in verschiedene Fraktionen getrennt werden kann. In der Zellstoff- und Papierindustrie werden Hydrozyklone im allgemeinen zur Abtrennung des reinen Fasermaterials von der Fasersuspension eingesetzt, die außerdem schädliche Schmutzstoffe sowie Grobbestandteile enthält, die abgeschieden werden müssen, bevor die Fasersuspension der Papiermaschine zugeführt werden kann.

Derartige Hydrozyklone weisen eine Trennkammer auf, deren zylindrischer Oberteil mit einer Einlaufdüse bzw. mit Einlaufdüsen für die zuzubringende Suspension versehen sind, so daß die Suspension tangential in die Trennkammer eintritt und diese dann in Form einer Wirbelbewegung von einem Ende zum anderen durchläuft. Am schmaleren Ende der Trennkammer ist eine Öffnung zum Abführen der Ausschuß-Fraktion vorgesehen, und die nunmehr schmutzstofffreie Fasersuspension wird über ein im zylindrischen Oberteil der Trennkammer vorgesehenes Austrittsrohr abgeführt, das den in der Trennkammer entstehenden, aus Gutstoff bestehenden Innenwirbel aufnimmt. Entsprechend den Fraktionsbezeichnungen "Ausschuß" und "Gutstoff" werden die diesen zugeordneten Enden der Trennkammer im folgenden als Ausschußende und Gutstoffende bezeichnet.

Es ist bekannt, daß das Sortier- bzw. Trennvermögen der Hydrozyklone am Gutstoffende dadurch Einschränkungen erfährt, daß

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an der Einlaufdüse bzw. -öffnung Gegenströmungen entstehen, die sich entlang der Oberfläche des den Gutstoff aufnehmenden Austrittsrohres zu dessen Eintrittsöffnung hin bewegen, wo ein Teil dieser Gegenströmungen in das Rohr gelangt und zusammen mit dem Gutstoff abfließt, bevor der Hydrozyklon eine Abscheidung der Ausschußstoffe vorgenommen hat.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Hydrozyklon zu schaffen, der bei einfachem, strömungstechnisch günstigem Aufbau so ausgestaltet ist, daß keine Ausschußanteile in die Gutstoff-Fraktion gelangen können.

Diese Aufgabe wird bei einem Hydrozyklon gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Die Wirkung des erfindungsgemäßen Hydrozyklons beruht darauf, daß sich die Rotationsgeschwindigkeit der vom zylindrischen Oberteil nach unten strömenden Fasersuspension an der Oberfläche des Austrittsrohres erhöht, wenn sich der Bahnradius zu dessen Eintrittsöffnung hin verringert. Schon dadurch wird die Abtrennung der Ausschußanteile, die sich im wesentlichen aus Verunreinigungen, die schwerer als die Fasern sind, zusammensetzt, von der Fasersuspension gefördert. Die vom Ausschußende wieder nach oben steigende, im Innenwirbel enthaltene Fasersuspension strömt teilweise an der Eintrittsöffnung des Austrittsrohres vorbei und bewegt sich eine gewisse Strecke entlang der Außenfläche des Austritts-

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rohres zum oberen Bereich des zylindrischen Oberteils hin, um dann durch die im unteren, konischen Umfangsbereich des Austrittsrohres vorgesehene Zacke in der gleichen Richtung zum Ausschußende gelenkt zu werden, wie die aus dem zylindrischen Oberteil kommende Strömung. Diese umgelenkte Strömung, d.h. ein Teil des GutstoffStroms bildet eine Schranke gegen die vom zylindrischen Oberteil ausgehende Strömung und verhindert dadurch, daß in dieser enthaltene Verunreinigungen infolge des in radialer Richtung wirkenden Druckgefälles in die Eintrittsöffnung des Austrittsrohres und somit in den Gutstoffstrom gelangen. Die an der Außenfläche des Austrittsrohres vorgesehene Zacke wirkt gleichzeitig als Unstetigkeitsstelle, so daß die vom zylindrischen Bereich des Austrittsrohres ausgehende, entlang der Rohroberfläche verlaufende Strömung nicht mehr dieser Rohroberfläche folgen kann, sondern bei ihrer Abwärtsbewegung ihren Abstand von der Eintrittsöffnung des Austrittsrohres in radialer Richtung vergrößert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hydrozyklons im Schnitt darstellenden Figur näher erläutert.

Der Hydrozyklon besteht, wie üblich, aus einer konischen Trennkammer 1, an die sich ein zylindrischer Oberteil 2 anschließt, über dessen Einlaufdüse 3 die zu reinigen Fasersuspension tangential in den Innenraum des Hydrozyklons geleitet wird. Im zylindrischen Oberteil 2 ist konzentrisch

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ein Austrittsrohr 4 angeordnet, über das die Gutstoff-Fraktion austritt. Der obere Bereich 5 des an der Deckwandung des Hydrozyklons befestigten Austrittsrohres 4 hat auf Höhe der Öffnung 7 der Einlaufdüse 3 sowie ein Stück darunter zylindrische Form. Daran schließt nach unten ein konischer Bereich 8 an, so daß also der Rotationsradius der vom zylindrischen Bereich ausgehenden Strömung an der Manteloberfläche des Austrittsrohres abnimmt, wodurch die Geschwindigkeit des mit konstantem Druck eingespeisten Suspensionsstroms steigt. Dadurch ergibt sich eine Zunahme der im zylindrischen Oberteil 2 wirkenden Fliehkräfte, und die in der eingespeisten Suspension enthaltenen Verunreinigungen, insbesondere diejenigen, die schwerer als die Fasern sind, werden an die Wand des zylindrischen Oberteils 2 geschleudert und wandern an dieser abwärts, bis sie die Öffnung 9 am Ausschußende der Trennkammer 1 erreichen.

An den konischen Bereich 8 des Austrittsrohres 4 schließt sich ein kurzer zylindrischer Bereich 6 an, der zwar keine wesentliche Geschwindigkeitszunahme mehr bewirkt, der sich jedoch in der Praxis zur Beruhigung der Strömung als vorteilhaft erwiesen hat.

Während der Suspensionsstrom entlang der Wandung der Trennkammer 1 nach unten wandert, trennt sich von ihr die faserhaltige Gutstoff-Fraktion ab, die als leichteres Material in den in der Mitte des Hydrozyklons befindlichen Innenwirbel gelangt, der sich vom Ausschußende 9 bis zum Gutstoffende 10 im Rohr 4 erstreckt. Ein Teil dieses GutstoffStroms wird je-

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doch auf die am unteren Ende des Austrittsrohres 4 befindliche konische Fläche 11 geleitet, entlang der er nach oben bis gegen die Zacke 12 steigt, an der er parallel zu der mantelseitig im zylindrischen Oberteil 2 verlaufenden Strömung erneut nach unten gelenkt wird. Die Zacke 12 im unteren Bereich des Austrittsrohres 4 ist derart geformt, daß die konische Fläche 11 in ihrem oberen Bereich in eine nach unten gekrümmte Fläche 13 übergeht, die sich schließlich mit dem zylindrischen Bereich 6 vereinigt. Der Krümmungsradius der Fläche 13 ist so gewählt, daß die entlang dieser Fläche geführte Strömung zum Schluß parallel zum Ausschußstoffstrom verläuft.

Auf diese Weise wird vor dem Ausschußstoffstrom eine Schranke gebildet, die verhindert, daß Verunreinigungen aus dem vom zylindrischen Oberteil 2 ausgehenden Strom in radialer Richtung zur Eintrittsöffnung des Austrittsrohres 4 wandern und in den Gutstoffstrom gelangen. Da die den gesamten Umfang des Austrittsrohres 4 umgebende Zacke 12 außerdem eine ünstetigkeitsstelle auf der Manteloberfläche darstellt, wird der Strom vom Mantel "abgehoben", so daß die Wahrscheinlichkeit verringert ist, daß die im Strom enthaltenen Verunreinigungen in den Gutstoffstrom gelangen. Auf diese Weise wird also ein Teil des GutstoffStroms von der vom zylindrischen Oberteil 2 ausgehenden Strömung mitgeführt, die normalerweise zum konischen Teil 1 gelangt, d.h. ein Teil des GutstoffStroms wird im Hydrozyklon umgewälzt, wobei jedoch der größte Teil des Gutstoffstroms zusammen mit dem Innenwirbel über das Austrittsrohr 4 austritt, dessen Innenwand 14 sich zunächst über einen gewissen

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Bereich verjüngt, um sich dann zur Öffnung 10 für den Austritt der Gutstoff-Fraktion hin wieder zu erweitern.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann beispielsweise der oben am Austrittsrohr 4 vorgesehene konische Bereich 8 unter Verzicht auf den dazwischen liegenden Bereich 6 bis zur Zacke 12 reichen. Außerdem kann die Zacke 12 vom konischen Bereich 8 oder vom zylindrischen Bereich 6 weg nach außen gekrümmt sein, so daß dann die vom zylindrischen Oberteil 2 ausgehende, entlang der Oberfläche des Austrittsrohres 4 verlaufende Strömung eine radiale Geschwindigkeitskomponente erhält und dadurch noch weiter von der Eintrittsöffnung des Austrittsrohres 4 weg geführt wird, wodurch die Wahrscheinlichkeit, daß in der Strömung enthaltende Verunreinigungen in das Austrittsrohr gelangen, noch weiter verringert wird. Ferner kann der Mantel des Austrittsrohres 4 bis zur Zacke hin konisch verlaufen, d.h. ohne den im Bereich der Einlauföffnung 7 vorgesehenen zylindrischen Bereich ausgebildet sein.

Der dargestellte Hydrozyklon weist einen normalen tangentialen Zufluß der Suspension auf. Es jedoch auch möglich, Einlaufkanäle gemäß deutscher Patentanmeldung P 26 47 486.2 vorzusehen, wodurch die Wirksamkeit des Hydrozyklons noch weiter verbessert wird, und die mit einem derart aufgebauten Hydrozyklon durchgeführten Versuche ergaben insbesondere bezüglich der in der Fasersuspension enthaltenden Splitter sehr gute Ergebnisse.

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Claims

UEXKULL & GTOi-BERG PAT

2 HAMBURG 52

BESELERSTRASSE 4

DR. J.-D. FRHR. von UEXKDlC"^

DR. ULRICH GRAF STOLBERG DIPL.-ING JÜRGEN SUCHANTKE

ENSO-GUTZEIT OSAKEYHTIÖ (Prio: 14. Mai 1976

Kanavaranta 1, Helsinki ^{SF 76 1359} " ¹³⁹⁷⁶⁾

Finnland

Hamburg, den 9. Mai 1977

Hydrozyklon

Patentanspruch

Hydrozyklon zum Trennen von Suspensionen in eine Gutstoff-
und eine Ausschuß-Fraktion mit einer konischen Trennkammer, an dessen schmalerem Ende sich eine Öffnung zum Abführen der Ausschuß-Fraktion befindet und an deren breiterem Teil ein
zylindrisches Oberteil vorgesehen ist, in dessen Wandung
mindestens eine Einlauföffnung für die. Fasersuspension vorgesehen ist und durch deren Deckfläche sich koaxial zur
Trennkammer ein Austrittsrohr erstreckt, dessen sich im
Oberteil befindende Eintrittsöffnung in einer Ebene zwischen Einlauföffnung und Öffnung zum Abführen der Ausschuß-Fraktion liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurch-

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messer des Austrittsrohres (4) von der Einlauföffnung (7) zur Eintrittsöffnung des Austrittsrohres (4) abnimmt, so daß die Außenwandung des Austrittsrohres in diesem Abschnitt die Form eines Kegelstumpfes hat, und daß sich über den gesamten Umfang dieser Kegelstumpffläche (8) eine eine Unstetigkeitsstelle dieser Fläche bildende Zacke (12) erstreckt, die von einem von der Kegelstumpffläche (8) abweichenden, zum Austrittsrohr (4) koaxial verlaufenden, zylindrischen Absatz (6) gebildet wird, dessen der Eintrittsöffnung des Austrittsrohres (4) zugewandte, an die Kegelstumpffläche (11) anschließende Fläche (13) gekrümmt ist, so daß der von der öffnung zum Abführen der Ausschuß-Fraktion zur Eintrittsöffnung des Austrittsrohres (4) gerichtete Wirbel teilweise zur Öffnung (9) zum Abführen der Ausschuß-Fraktion umgelenkt wird.

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