DE1442372B2 - Hydrozyklon Abscheider - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydrozyklon-Abscheider zur Trennung verwertbarer Feststoffteilchen von einer Trübe mit einem ersten hohlen Ke«el-

65 stumpf, der an seinem Basisende einen tangentialen Einlaß für die flüssige Trübe und an diesem Basissowie an seinem Apexende in einer Linie untereinanderliegende Austrittsöffnungen hat, durch die sich gegeneinanderbewegende Innen- bzw. Außenwirbel, die sich in der flüssigen Trübe bilden, austreten, und mit einem zweiten hohlen, als Unterlauf düse dienenden Kegelstumpf, der im Abstand zu und in einer Linie mit dem Apexende des ersten Kegelstumpfes liegt, sowie mit einer zwischen den beiden Kegelstümpfen befindlichen Schlämmeinrichtung.

Ein derartiger Hydrozyklon-Abscheider ist aus der französischen Patentschrift 1126 733 zur Trennung verwertbarer Faserstoffteilchen in einer Trübe von nicht verwertbaren Teilchen und von in der Trübe enthaltendem Schmutz bekannt. Der Nachteil dieses Hydrozyklon-Abscheiders wird darin gesehen, daß die Schlämmeinrichtung unmittelbar an dem Basisende des unteren Kegelstumpfes angeordnet ist. Unmittelbar nach dem Einleiten der Zusatzflüssigkeit wird der sich bildende äußere Wirbel durch die konvergierende Kegelstumpfwand wieder verengt. Dadurch bleibt den noch abzuscheidenden Teilchen keine Möglichkeit, aus dem Inneren die verwertbaren Teilchen führenden Wirbel in den äußeren die abzuscheidenden Teilchen enthaltenden Wirbel zu gelangen. Diese Anordnung läßt eine deutliche Ausbildung eines äußeren Wirbels im Bereich der Schlämmeinrichtung, nachdem die Trübe aus der Mündung des oberen Kegelstumpfes ausgetreten ist, gar nicht erst richtig zu. Sogleich anschließend erfolgt schon wieder in dem konvergierenden Bereich eine Annäherung des äußeren an den inneren Wirbel. Weiterhin erfolgt die Einleitung des Zusatzwassers nur in tangentialer Richtung, wobei die Ebene durch diese Tangente mit der Kegelstumpf achse einen rechten Winkel bildet. Diese gerade Einführung des Zusatzwassers stört die Neigung des äußeren Wirbels, der sich in dem Basisende des unteren Kegelstumpfes unmittelbar an der Schlämmeinrichtung nach außen auf die Wand zu ausbreiten will. Damit ist die Wirksamkeit des Abscheiders, obwohl zwei hintereinandergeschaltete kegelstumpfförmige Abscheider verwendet werden, beeinträchtigt, und der durch die zwischengeschaltete Schlämmeinrichtung erwartete Wirkungsgrad wird nicht erreicht.

Die Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr, einen derartigen Hydrozyklon-Abscheider zu schaffen, der die aufgeführten Nachteile nicht aufweist, einen besseren Wirkungsgrad hat und der die nicht verwertbaren Teilchen vollständiger aus der Trübe trennt.

Die Lösung der Erfindungsaufgabe besteht darin, daß die Schlämmeinrichtung in einem Zylinder eingebaut ist, der zwischen dem Apexende des ersten Kegelstumpfes und dem Basisende der Unterlaufdüse angeordnet ist und diese voneinander im Abstand hält, daß die zusätzliche Schlämmflüssigkeit mit Hilfe zumindest einer seitlichen Öffnung in dem Zylinder tangential und im Winkel in Richtung auf die Unterlaufdüse eingespeist wird und daß das Basisende des Kegelstumpfes der Unterlaufdüse mit seinem Innendurchmesser annähernd dem Innendurchmesser des Apexendes des ersten Kegelstumpfes entspricht.

Durch die Erfindung ist in vorteilhafter Weise erreicht, daß sich der äußere Wirbel in der Schlämmeinrichtung ausdehnen kann und daß dieser Wirbel durch die tangentialen, schrä« nach unten verlau-

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fenden Strahlen der zusätzlichen Schlämmflüssigkeit restliche Flüssigkeit, die den Träger für den Schmutz

noch unterstützt wird. Die annähernde Übereinstim- und für die relativ großen und schweren Faserstoff-

mung des Basisendes der Unterlaufdüse mit dem teilchen bildet, verbleibt im äußeren Wirbel, und sie

Apexende des oberen Kegelstumpfes sorgt für eine wird dadurch in Richtung auf das Apexende des weitere Verbesserung der Wirbelausbildung in der 5 Kegels geführt.

Schlämmeinrichtung und damit für eine noch bessere Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung

Trennung der verwertbaren von den abzuscheiden- kann der Abscheider so betrachtet werden, als be-

den Teilchen in der Trübe. stehe er aus getrennten konischen Abschnitten, da die

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der als Unterlaufdüse 17 dienende Spitze, d. h. das Apex-Erfindung, und zwar ist io ende des Abscheiders in Längsrichtung vom eigent-

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Hydro- liehen Kegelstumpf 10 im Abstand angeordnet ist.

zyklon-Abscheiders gemäß der Erfindung, Die Unterlaufdüse 17 ist als Fortsetzung des hohlen

F i g. 2 ein Ausschnitt des Hydro2yklon-Abschei- Kegelstumpfes 10 ausgeführt, und der Innendurch-

ders der Fig. 1, wobei die Unterlaufseite dar- messer des Basisendes stimmt annähernd mit dem

gestellt ist, 15 Innendurchmesser des Apexendes des Kegelstumpfes

F i g. 3 eine Ansicht längs der Linie 3-3 in der 10 überein. Zur Trennung der Konusabschnitte von-

F i g. 2, einander ist ein Zylinder 18 eingefügt, der einen

F i g. 4 ein Querschnitt längs der Linie 4-4 in der Schlämmraum 19 bildet. Der Zylinder 18 weist längs

F i g. 2, im Abstand voneinander angeordnete Öffnungen 21

F i g. 5 ein Schnitt längs der Linie 5-5 in der 20 und 22 auf, durch die aus einer Rohrleitung 23 Er-

F i g. 4 und gänzungswasser in den Schlämmraum 19 eingespeist

F i g. 6 ein Schnitt längs der Linie 6-6 in der wird. Das Ergänzungswasser vereinigt sich mit dem

Fig. 5. äußeren Wirbel, der sich durch die Schmalseite des

Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel einen Kegelstumpfes 10 in den Zylinder fortsetzt, und es be-

Hydrozyklon-Abscheider, der einen in einer Trübe 25 wirkt, daß zusätzlich brauchbare Fasern in den inne-

aufgeschlämmten Holzstoff reinigt. Bei dem Ab- ren Wirbel hineingeführt werden, wo sie in entgegen-

scheideverfahren werden verhältnismäßig leichte und gesetzter Richtung zum Tauchrohr 13 zurück und

reine verwertbare Fasern in der Trübe von Schmutz über den Rohrstutzen 14 aus dem Abscheider abge-

und unerwünschtem, faserhaltigem Gut, das zum führt werden. Der verbleibende Teil der Trübe mit

Schlammsammler oder zu einer anschließenden Wie- 30 dem mitgeführten Schmutz, den unbrauchbaren

dergewinungseinrichtung fließen kann, abgesondert. Fasern und was auch vielleicht an verwertbaren,

Gemäß F i g. 1 hat der Hydrozyklon-Abscheider leichten Fasern noch nicht in den inneren Wirbel abeinen hohlen oberen Kegelstumpf 10, an dessen geführt worden ist, wird in Richtung auf das Basis-Basisende kovnzentrisch ein Zylinder 11 als Fort- ende der Unterlaufdüse 17 und auf deren Apexende setzung angesetzt ist. Das dem Basisende abgewandte 35 zu weiterbewegt.

Ende des Zylinders 11 ist bis auf eine mit der Achse Das Apexende der Unterlaufdüse kann mit der fluchtende Mittelöffnung 12 geschlossen. In das ge- Außenluft oder mit einem Bereich in Verbindung schlossene Ende des Zylinders 11 ist in Form eines stehen, in dem Unterdruck herrscht. Es kann jedoch zylindrischen Tauchrohres 13 ein Wirbelfinder ein- auch gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Ergesetzt, der mit der Mittelöffnung 12 fluchtet und 4° findung entweder direkt oder über ein Sichtglas 24 in nach innen in Richtung auf das offene Ende des eine in einem Behälter 26 enthaltene Flüssigkeit 25 Zylinders 11 vorsteht. Ein Rohrstutzen 14 od. dgl. eingetaucht sein. Die zurückgewiesenen Feststoffteildient außerhalb des eigentlichen Hydrozyklon-Ab- chen der Trübe fließen aus der Spitze der Unterlaufscheiders als Verlängerung des Tauchrohres 13. düse 17 in die Flüssigkeit 25. Hier breiten sich

Eine Schmutz, verwertbare und nicht verwertbare 45 Schmutz und unbrauchbares faseriges Gut im Wasser Fasern enthaltene Trübe wird der Einrichtung über aus, wohingegen restliche, verwertbare Faserstoffeine Rohrleitung 15 zugeführt. Die Beschickung der teilchen in den entstehenden inneren Wirbelabschnitt Einrichtung erfolgt dabei über eine tangential ange- zurückgeführt werden und dadurch in die Spitze der ordnete Öffnung 16 im Zylinder 11, die sich in der Unterlaufdüse zurückgesaugt und zusammen mit den Mitte zwischen den beiden Zylinderenden befindet. 50 anderen verwertbaren Fasern zur Basis des Ab-Die zugeführte Trübe entwickelt eine Rotationsbewe- scheiders geführt werden.

gung, wobei sie sich allmählich in Richtung auf das Diese Wirkungsweise wird von einer kelchförmigen Apexende des Kegelstumpfes zu bewegt. Neben die- Gestalt des Mundstückes des Tauchrohres 13 untersem äußeren Wirbel entsteht ein zweiter, innerer stützt. Das Tauchrohr weist an seinem inneren Ende Flüssigkeitswirbel, der eine solche Gegenbewegung 55 eine spitz zulaufende, äußere Verbreiterung 27 auf, ausführt, daß er sich von dem Apexende des Ab- welche dazu dient, die eingetragene Trübe vom scheiders weg zum Basisende hin bewegt. Dieser Mundstück des Tauchrohrs abzulenken, um so einen innere Gegenwirbel läuft in das Tauchrohr 13 hin- Kurzschluß der schmutzreichen Trübe in das Tauchein und das hierin eingeleitete Gut wird durch den rohr zu verhindern. Die äußere Verbreiterung verhin-Rohrstutzen 14 abgeführt. 60 dert außerdem wesentlich ein Ansaugen von Flüssig-

Die sich in den Wirbeln ergebenden Kräfte erzeu- keit am Apexende des Abscheiders. So ermöglicht das

gen ein Druckgefälle, das radial nach innen wirkt, kelchförmige Mundstück des Tauchrohrs 13 einen

d. h. von der Wand des Abscheiders weg in Richtung Betrieb des Abscheiders mit untergetauchtem Apex-

auf den flüssigkeitsfreien Kern hin. Entsprechend ende, wodurch Schwierigkeiten vermieden werden,

haben die leichten, verwertbaren Fasern die Neigung, 65 die beim Ansaugen von zuviel Luft entstehen würden,

sich aus der sich nach unten bewegenden Trübe des und wodurch Vakuumverbindungen u. dgl. überflüs-

äußeren Wirbels auszuscheiden und in den inneren, sig werden. Außerdem enthält der Abscheider einen

sich nach oben bewegenden Wirbel zu wandern. Die besseren Wirkungsgrad, es erfolgt eine bessere Tren-

nung der leichten von den schweren Teilchen, und die
nicht verwertbaren Feststoffteilchen werden nicht
wieder in den Abscheider zurückgesaugt. Die mit
Schmutz angereichterte Flüssigkeit 25 kann periodisch
oder kontinuierlich durch entsprechende Flüssigkeitsleitungen 28 und 29 abgeführt bzw. ersetzt werden.

Das Tauchrohr 13 und die konische Spitze der
Unterlaufdüse 17 könnea als Oberlauf- bzw. als
Unterlaufdüse bezeichnet werden. Die verwertbaren

einrichtung über die Einlaßöffnung 36 eingelassenes Wasser füllt demnach den Verteilerraum 37, und es wird gleichzeitig durch die Öffnungen 21 und 22 ausgetragen, wobei es in tangentialer Richtung nach unten fließt. Das Wasser schließt sich hierdurch dem natürlichen Fluß des äußeren Wirbels an, der aus der Schmalseite des Kegelstumpfes 10 herauswirbelt, und es vermischt sich so mit diesem Wirbel, indem es bei dem im Hydrozyklon-Abscheider bereits vorhandenen Feststoffteilchen der Trübe werden, wie angegeben 16 Strömungsbild ein Minimum an Störung hervorruft, ist, an der Oberlaufdüse ausgetragen, dem Rohr- Die im äußeren Wirbel aus der Schmalseite des stutzen 14 zugeführt und einer Stelle zugeleitet, wo Kegelstumpfes 10 austretende Trübe hat die Tendenz, sie weiter verwendet oder einem weiteren Verfahrens- sich in den größeren Durchmesser des Zylinders 18 schritt unterworfen werden. Die nicht verwertbaren auszubreiten. Durch die Zugabe von Ergänzungs-Feststoffteilchen treten durch die Unterlaufdüse 17 15 wasser über die Öffnungen 21 und 22 wird eine veraus, und sie verteilen sich in der Flüssigkeit 25. Mit dünnende Wirkung erreicht, wobei die in der wirbelndieser Flüssigkeit, die auch Wasser sein kann, fließen den Trübe enthaltenden brauchbaren Fasern in den sie zum Schlammsammler, oder sie werden einem an- nach oben steigenden inneren Wirbel übergehen. An schließenden Rückgewinnungsverfahren unterworfen. den Zylinder 18 ist an der dem Kegelstumpf 10 ge-Die Ausdrücke »Unterlauf« und »Oberlauf« bedeu- 20 genüberliegenden Seite ein Flansch 38 ausgebildet, an ten zwar zugleich eine Stellung oder Lage, und in der dem die Unterlaufdüse 17, beispielsweise mit Hilfe Beschreibung werden ähnliche Ausdrücke beispiels- von Befestigungsmitteln 39, abnehmbar befestigt ist. weise als Angabe einerseits für das Fließen des äuße- Vor dem Flansch 38 verjüngt sich der Zylinder 18 ren Wirbels nach unten und andererseits für das auf einen geringeren Durchmesser, wobei die Innen-Fließen des inneren Wirbels nach oben verwendet. 25 wand der zylindrischen Verlängerung allmählich in Jedoch sollen diese Ausdrücke keine einschränkende eine schräge Wandfiäche 41 übergeht. Die schräge Bedeutung besitzen, da ja der Abscheider auch in an- Wandfläche endet in einer Öffnung 42, welche in deren Lagen und nicht nur in der einen dargestellten einer Linie mit der Unterlaufdüse 17 liegt und deren Lage verwendet werden kann. Die angewendeten Durchmesser dem offenen Basisende dieser Unterlauf-Drücke erzeugen im Abscheider Zentrifugalkräfte 30 düse entspricht. Der Außenwirbel wird also bei einer sowie andere Kräfte, und sie machen die Einrichtung Bewegung auf das äußere, d. h. auf das untere Ende in weitem Umfang von der Schwerkraft unabhängig. des Zylinders 18 zu wieder zusammengepreßt, und bei Der Schlämmraum bewirkt eine Verringerung des seinem Eintritt in die Unterlaufdüse 17 sowie bei Anteiles von verwertbaren Fasern in dem nicht ver- seinem Durchlauf durch dieselbe verringert sich sein wertbaren Gut und gleichzeitig eine bessere Tren- 35 Durchmesser fortschreitend. Demgemäß werden bis nung zwischen dem Schmutz und den verwertbaren zum Apexende der Unterlaufdüse und jenseits des Fasern. Der eine Verlängerung bildende Zylinder 18 Apexendes weiterhin brauchbare Fasern freigegeben, nimmt an seiner einen Seite gemäß F i g. 2 bis 6 das wobei eine Anzahl von brauchbaren Fasern, nachdem Basisende des Kegelstumpfes 10 auf. Ein Verbin- sie aus der Düse ausgetragen wurden, wieder in den dungsstopfen 31 aus Gummi oder aus einem ahn- 40 Abscheider zurückgesaugt wird, liehen Material umschließt die ineinandergesteckten Im Betrieb des Hydrozyklon-Abscheiders kann

Enden des Kegelstumpfes 10 und des Zylinders 18. man durch Veränderung der Menge des in den Zylin-Dieser Verbindungsstopfen hat einen inneren Hülsen- der 18 zugegebenen Verdünnungswassers bei unterteil 32, der zwischen dem Zylinder und der Schmal- schiedlichen Arten von breiigen Feststoffsuspensionen seite des Kegelstumpfes so vorspringt, daß die 45 unterschiedliche Ergebnisse erreichen. Die einen zuSchmalseite des Kegelstumpfes zentrisch zu der In- sätzlichen Materialgewinn ergebende, mit dem Hydronenwand 33 des Zylinders 18 gehalten ist. Entspre- zyklon-Abscheider kombinierte Einrichtung, so wie chende Vorrichtungen nach der Art von Schlauch- sie die Schlämmeinrichtung darstellt, ist in der Lage, schellen 34 halten den Verbindungsstopfen fest, und aus dem Behälter mit dem zurückgewiesenen Gut sie sorgen dafür, daß die drei Einzelteile, der Kegel- 50 Flüssigkeit in sich aufzusaugen, wenn die Unterlaufstumpf 10, der Zylinder 18 und der Verbindungs- düse in Flüssigkeit eingetaucht betrieben wird. Die stopfen 31 zusammengehalten werden. Die Ergän- eingesaugte Flüssigkeit verteilt sich innerhalb des zungsrohrleitung 23 gemäß der schematischen Dar- Schlämmraumes 19, und sie wird dort verdünnt, stellung der Fig. 1 besteht aus einem mit dem Zylin- Gleichzeitig wird eine Anzahl von brauchbaren der 18 aus einem Stück ausgebildeten Mehrfach- 55 Fasern, die in dem Behälter mit dem zurückge wieseanschluß 35, der eine Einlaßöffnung 36 hat. Die nen Gut ausgetragen wurden, wiedergewonnen. Da Öffnungen 21 und 22 stehen gemeinsam über einen die schmutzigen Feststoffteilchen schwerer sind, Verteilerraum 37 mit der Einlaßöffnung 36 in Ver- werden sie nicht in die Unterlaufdüse hineingezogen, bindung, wobei der Verteilerraum durch den Mehr- Beim Betrieb mit Tauchreinigern kann eine Unterfachanschluß 35 gebildet ist. Die Öffnungen 21 und 60 laufdüse verwendet werden, deren Apexende einen sind so angeordnet, daß der Austrag in den größeren Durchmesser aufweist, so daß mehr zurück-Schlammraum 19 tangential erfolgt, so wie dies be- gewiesenes Gut und Schmutz in den Behälter entreits in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben ist und weichen kann.

wie es auch in F i g. 4 bis 6 im einzelnen gezeigt ist. Die Feststoffsuspension, die in den Zylinderl8 hin-

Außerdem besitzen die Öffnungen 21 und 22 eine 65 einwirbelt, ist ein Konzentrat der Trübe, mit der die Neigung nach unten, d. h. in Richtung auf die Unter- Einrichtung ursrpünglich durch die öffnung 16 belaufdüse 17 zu, wobei die Neigung einen bestimmten schickt wurde. Diese hereinwirbelnde Feststoffsus-Winkel, beispielsweise 20°, aufweist. In die Schlamm- pension kann sich im Schlämmraum 19 ausdehnen, so

daß die mitgeführten brauchbaren Fasern frei werden. Nach dem Einleiten der Ergänzungsflüssigkeit ist die sich ausdehnende Trübe vollständig mit Verdünnungsflüssigkeit vermischt. Reine Flüssigkeit und brauchbare Fasern bilden ebenfalls einen Wirbel, der in Form eines in die Höhe steigenden inneren Wirbels zu dem Tauchrohr 13 des Oberlaufes läuft.
An der Stelle, an der der endgültige Austrag in den

Behälter 26 erfolgt, sind die getrennten Wirbel weiterhin vorhanden, wobei der innere Wirbel noch weitere brauchbare Fasern aus dem Wasser 25 aufnimmt. Es baut sich also eine nach oben fließende Wassersäule auf, die sich bis zum Apexende der Unterlaufdüse und durch das Apexende hindurch erstreckt und in die über ihre ganze Länge hin brauchbare Fasern hineinwandern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

109 583/354

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Hydrozyklon-Abscheider zur Trennung verwertbare Feststoffteilchen von einer Trübe mit einem ersten hohlen Kegelstumpf, der an seinem Basisende einen tangentialen Einlaß für die flüssige Trübe und an diesem Basis- sowie an seinem Apexende in einer Linie untereinanderliegende Austrittsöflnungen hat, durch die sich gegeneinanderbewegende Innen- bzw. Außenwirbel, die sich in der flüssigen Trübe bilden, austreten, und mit einem zweiten hohlen, als Unterlaufdüse dienenden Kegelstumpf, der im Abstand zu und in einer Linie mit dem Apexende des ersten Kegelstumpfs liegt, sowie mit einer zwischen den beiden Kegelstümpfen befindlichen Schlämmeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlämmeinrichtung (21 bis 23) in einem Zylinder (18) eingebaut ist, der zwischen dem Apexende des ersten Kegelstumpfes (10) und dem Basisende der Unterlaufdüse (17) angeordnet ist und diese voneinander im Abstand hält, daß die zusätzliche Schlämmflüssigkeit mit Hilfe zumindest einer seitlichen Öffnung (21, 22) in dem Zylinder (18) tangential und im Winkel in Richtung auf die Unterlaufdüse (17) eingespeist wird und daß das Basisende des Kegelstumpfes der Unterlaufdüse (17) mit seinem Innendurchmesser annähernd dem Innendurchmesser des Apexendes des ersten Kegelstumpfes (10) entspricht.

2. Hydrozyklon-Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der seitlichen Öffnungen (21, 22) in dem Zylinder (18) in Richtung auf die Unterlaufdüse (17) etwa 20° beträgt.

3. Hydrozyklon-Abscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Apexende des ersten Kegelstumpfes (10) in der einen Seite des Zylinders (18) im Abstand zu seiner Innenwand (33) sitzt.

4. Hydrozyklon-Abscheider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (33) des Zylinders (18) am unteren Ende eine sich allmählich krümmende Oberfläche (41) hat, die in das Basisende der Unterlaufdüse (17) übergeht.

5. Hydrozyklon-Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Apexende des zweiten Kegelstumpfes der Unterlaufdüse (17) in ein Flüssig- keitsbad eintaucht.

6. Hydrozyklon-Abscheider nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung des Apexendes des ersten Kegelstumpfes (10) im Abstand zur Innenwand (33) des Zylinders (18) mit Hilfe eines Verbindungsstopfens (31) erfolgt, der aus einem elastischen, verformbaren Material hergestellt ist und der einen ineren Hülsenteil (32) aufweist, der zwischen das Apexende des ersten Kegelstumpfes (10) und den Zylinder (18) eingefügt ist.