DE2148422A1 - Hydrocyclone and method of operating such - Google Patents
Hydrocyclone and method of operating suchInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Fraktionnieren von Rohschlamm oder Aufschwemmungen mittels eines hydrozyklonischen Systemes und auf ein Verfahren zum Betrieb eines solchen.The invention relates to the fractionation of raw sludge or suspensions by means of a hydrocyclonic System and a method for operating such.
Hydrozyklon!sehe System sind schon seit Jahren in verschiedenen Gebieten bekannt, z.B., in der Holz- und Papierherstellung, da gewisse Unreinheiten oder Formen von Schmutz entfernt werden können, die bisher von der Holzmasse durch Absieben nicht entfernt werden konnten. Beispiele für solche Unreinheiten sind "shives bark". Kies und andere Harzmaterialien.Hydrocyclone! See system have been used in various for years Areas known, e.g. in wood and paper production, because certain impurities or forms of dirt can be removed that were previously from the wood mass by sieving could not be removed. Examples of such impurities are "shives bark". Gravel and other resin materials.
Die allgemeine Ausgestaltung und Arbeitsweise einer hydrozyklonischen Trenneinrichtung ist bekannt. Kurz gesagt umfasst jedes hydrozyklonische System einen Körper, der eine verlängert konische Kammer mit Kreisguerschnitt aufweist. Eine Auslassöffnung zum "Auswurf" oder starkem Fraktionnieren ist am Scheitelpunkt der konischen Kammer vorgesehen. Der leichtere Teil des Rohschlammes tritt durch einen axial bewegen Wasserstrahl an der entgegengesetzten Seite aus. Der Rohschiamm wird in die konische Kammer über eine oder mehrere tangential gerichtete Einlassöffnungen eingeführt, die an dem langen Ende der konischen Kammer benachbart sind, wobei sich die Flüssigkeit spiralförmig auf und nieder bei steigender Geschwindigkeit bewegt. Ein nach oben fliessender spiralförmiger Stro^r äesnxu. maximaler Durchmesser der Auslassöffnung entspricht, entwickelt sich um die zentrale Achse und umgibt den sogenannten L-AÜtkern bzw. die "Luftspule". Die damit verbundenen Zentrifugalki'Sft«The general design and mode of operation of a hydrocyclonic separating device is known. Briefly, each hydrocyclonic system comprises a body which has an elongated conical chamber of circular cross-section. An outlet port for "ejection" or strong fractionation kidney is provided at the apex of the conical chamber. The lighter part of the raw sludge exits through an axially moving water jet on the opposite side. The raw sludge is introduced into the conical chamber through one or more tangentially directed inlet ports adjacent at the long end of the conical chamber, with the liquid spiraling up and down with increasing speed. A spiral-shaped stream flowing upwards. corresponds to the maximum diameter of the outlet opening, develops around the central axis and surrounds the so-called L-AÜtkern or the "air coil". The associated Zentrifugalki'Sft «
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Dip! -Ing. Heinz Lesser, Patentanwalt D —8 München 81, Cosimastrafse 81 Telefon: (0811) 483820Dip! -Ing. Heinz Lesser, patent attorney D -8 Munich 81, Cosimastrafse 81 Telephone: (0811) 483820
werfen die schwereren Teilchen des Rohschiamme3 nach aussen gegen die Wand der konischen Kammer, wobei eine Konzentration von Feststoffen an dieser Wand stattfindet, während die leichteren Teilchen in das Zentrum der Kammer gebracht werden, und nach oben durch den nach oben flieseenden spiralförmigen Strom gebracht werden, nämlich zu der Auslassöffnung. Die schweren Teilchen bewegen sich spiralförmig nach unten gegen die innere Wand dee Hydrozyklones und passieren gelegentlich die Auslassöffnung (Auswurföffnung).throw the heavier particles of the raw foam3 outwards against the wall of the conical chamber, being a concentration of solids takes place on this wall while the lighter particles are brought into the center of the chamber, and brought upwards by the upwardly flowing spiral flow, namely to the outlet opening. the heavy particles spiral downward against the inner wall of the hydrocyclone and occasionally pass the outlet opening (ejection opening).
Die Geschwindigkeit der Flüssigkeit innerhalb des Hydrozyklones ist verhältnismässig hoch unfi die dynamischen Kräfte, die dadurch entstehen, sind so gross, dass Gravitationskräfte praktisch keinen Einfluss auf die Arbeltsweise der Vorrichtung ausüben. Als Ergebnis davon können die Hydrosyklonen in verschiedener Weise angeordnet sein, nämlich horizontal, vertikal oder schräg liegend, wobei immer eine zufriedenstellende Arbeitsweise gewährleistet ist. The speed of the liquid within the hydrocyclone is comparatively high and the dynamic forces that arise as a result are so great that gravitational forces have practically no influence on the operation of the device. As a result of this, the hydrosyclones can be arranged in various ways, namely horizontally, vertically or inclined, whereby a satisfactory operation is always ensured.
Die Hydrozyklone kann in grossen Reihen mit mehreren Dutzend oder sogar mehreren Hundert HydrozykIonen angeordnet sein mit gleichen Zuführ- und Auswurfkammern, die die Hydrozyklone verbinden.The hydrocyclones can be in large rows with several dozen or even several hundred hydrocyclones can be arranged with the same feed and discharge chambers as the hydrocyclones associate.
Verschiedene Arten von HydrozykIonen sind in der Vergangenheit ψ auf ä&ii Markt gekommen, wobei versucht wurde, den Prosentsatz gangbarer Pulpe oder leichten Fraktion in der Auswurfzone so niedrig wie möglich und den Wirkungsgrad: der Trennung so hoch wie möglich zu halten» Bei dem Grossteil dieser Arten wurde der Scheitelpunkt oder die Auslassöffnung in die Mitte gelegt, ferner sollte de-? Verlast an "«lpe '/srrlngert werden, und zu:·" -rleishön Seit wur<?e Λ^.αιι vzi^^^ht? ein Verstopfen der Auslassöffnung zu ver?:irK?arn„ Various types of HydrozykIonen are in the past ψ on ä & ii market come wherein an attempt was made to Prosentsatz viable pulp or light fraction in the ejection zone as low as possible and the efficiency: to keep the separation as high as possible "In the majority of these types was the vertex or the outlet opening placed in the middle, further should the-? Verlast to "« lpe '/ srrlngert , and to: · "-rleishön Since wur <? E Λ ^ .αιι vzi ^^^ ht? clogging of the outlet opening ? : irK? arn "
Das Verstopftm der Ausld3?öxA:iu:.<?e·. '-■ : Ilti «in schwerwiegendes Probier;; bei. «en Bvcüx·.: ?]··.. lon»:.;:, d&i ? ä.„ - ■■' ^sv-ä κ·λ^ fü&- einen I hohen Prodiik-cionsvöxiuyt ve£-5nt.vior*.i.;.£ii· .»^v-^e- jThe clogging of the Ausld3? ÖxA: iu:. <? E ·. '- ■: Ilti «in serious trial ;; at. «En Bvcüx · .:?] ·· .. lon»:.;:, D & i ? ä. "- ■■ '^ sv-ä κ · λ ^ fü & - a I high Prodiik-cionsvöxiuyt ve £ -5nt.vior * .i. ; . £ ii ·. »^ V- ^ e- j
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bei einer Papiermaschine nicht angewendet werden, da jeder Strömungsfluss der Aufschwemmungsmaterials vermieden werden musste. Eine neue Entwicklung stellt die Benutzung von sogenannten unter Druck gesetzten Auswurfsystemen dar, nämlich ein System, worin die Auswürfe in einem unter Druck gesetzten Bereich ausgeworfen werden, was gestattet, dass grössere Auslassöffnungen verwendet werden können, wodunch die Verstopfung der Auslassöffnung auf ein Minimum reduziett wird. Jedoch stellt das Verstopfen der Auslassöffnung immer noch ein grosses Problem dar, Verbesserungen in dieser Richtung sind daher angezeigt.cannot be used on a paper machine because any flow of the suspension material is avoided had to. A recent development is the use of so-called pressurized ejection systems, viz a system in which the ejections are ejected in a pressurized area, allowing larger ones Outlet openings can be used to minimize clogging of the outlet opening. However, the outlet port still clogs poses a major problem and improvements in this direction are therefore indicated.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hydrozyklon vorzusehen, der flüssiges Aufschwemmaterlal trennt oder fraktionniert, wobei ein Verstopfen der Auslassöffnung und ein Verlust der leichten Teilchen des Aufschwemmateriales ebenfalls verringert werden soll, also die Trennungswirksamkeit und die Wirksamkeit der Maschine auf hohem Stand gehalten wird.The invention is therefore based on the object of providing a hydrocyclone which separates or separates liquid suspension material fractionated, with clogging of the outlet opening and loss of the light particles of the floating material as well should be reduced, so the separation efficiency and the effectiveness of the machine is kept at a high level.
Insbesondere sieht die Erfindung vor, ein Hydrozyklon weiterzubilden, welcher aus einer Vorrichtung zum Trennen und Fraktionnieren von flüssigem Rohschlamm besteht, die folgende Teile enthält:In particular, the invention provides to develop a hydrocyclone, which consists of a device for separating and fractionating liquid raw sludge, the following parts contains:
Einen Körper, der eine geschlossene Kammer bildet, die sich allmählich vom langen Ende zum schmalen Scheitelpunkt verengt, einen Auslassbereich am schmalen Scheitelpunkt der Kammer zum Freiset^in der schweren Teilchen des Aufschwemmateriales der Kammer, eine Auslassöffnung, die sich axial zur Kammer aa breiten Ende befindet zum Zwecke des Freisetzens der leichten Teilchen des Rohschlammes in der Kammer, eine tangentiale Einlassöffnung, die an das breite Ende der Kammer angrenzt, durch %ralche der Rohschlamm unter Druck in das Innere der KaMMr eingeführt wird, wobei die Einlassöffnung der Kammer so angeordnet ist, dass bei Bedienung der Vorrichtung ein Wasserstrahl innerhalb der Kammer in Bewegung gesetzt wird, dex dl· schweren Teilchen des Rohschlamnes zwingt, nach aussen gegen dl· Wand der Kammer zu drängen, und dann durch denA body that forms a closed chamber that gradually narrows from the long end to the narrow apex, an outlet area at the narrow apex of the chamber for releasing the heavy particles of the floating material of the chamber, an outlet opening which widens axially towards the chamber aa is for the purpose of releasing the light particles of raw sludge in the chamber, a tangential inlet opening, which is adjacent to the broad end of the chamber, through which the raw sludge is introduced under pressure into the interior of the KaMMr , the inlet opening of the chamber is so arranged that when the device is operated, a water jet is set in motion within the chamber, which forces the heavy particles of the raw sludge to push outwards against the wall of the chamber, and then through the
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Auslassbereich gehen können, wobei die leichten Teilchen des Aufschwemmaterials innen verbleiben und entlang der Luftspule bewegt werden, die sich bei Betrieb der Vorrichtung in dem Hydrozyklon bilden. Erfindungsgemäss ist die nach innen zeigende Fläche des Auslassbereiches mit Mitteln versehen die wenigstens eine längliche Nut festlegen, die so ausgestaltet 1st, dass die schweren Teilchen innerhalb dieser Nut entlang der Auslassöffnung gegen den Scheitelpunkt der Kammer hin bewegt werden. Diese längliche Nut ist zweckmässigerweise als Spirale ausgebildet.Outlet area can go, with the light particles of the floating material remain inside and along the Air coil are moved, which form during operation of the device in the hydrocyclone. According to the invention is after inwardly facing surface of the outlet area is provided with means which define at least one elongated groove which is designed in this way Is that the heavy particles inside this groove along the outlet opening towards the apex of the chamber be moved towards. This elongated groove is expediently designed as a spiral.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die spiralförmige Nut durch ein relativ grobes schraubengewindeähnliches Gebilde bestimmt.In a further embodiment of the invention, the spiral groove is formed by a relatively coarse screw thread-like structure certainly.
Als weitere Ausgestaltung der Erfindung hat die Kammer ein konisch geformtes Inneres und die spiralförmige Nut ist durch ein schraubengewindeähnliches Gebilde bestimmt, wobei die gedachte Fläche durch jene Teile bestimmt wird, die am nächsten der Achse der konische auegebildeten Hydrozyklone liegen.As a further embodiment of the invention, the chamber has a conically shaped interior and the spiral groove is through a screw thread-like structure is determined, the imaginary area being determined by those parts that are closest lie on the axis of the conical hydrocyclones.
In Obereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung erstreckt sich die spiralförmige Nut innerhalb des Auslassbereiches von dem Scheitelpunkt der Kammer bis zu der Fläche, unter der Flüssigkeit durch die Auslassöffnung fliesst, ohne ihren Weg umzukehren.In accordance with another aspect of the invention the spiral groove extends within the outlet area from the apex of the chamber to the surface flows under the liquid through the outlet opening without reversing its path.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Ansprüchen. Die Erfindung wird an Hand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeisplele nun näher erläutert .Further features of the invention emerge from the description and the demands. The invention will now be explained in more detail on the basis of several exemplary embodiments shown in the drawing .
Es aeigt: Fig. 1It shows: Fig. 1
Fig. 2 und 3Figs. 2 and 3
einen Tel!längsschnitt durch ein typisches HydrozykIonen«ystem gemäss der Erfindung, wie es in einer hydrozykIonischen Trenneinrichtung vorkommt,a longitudinal section through a typical hydrocyclone system according to the invention, as occurs in a hydrocyclic separating device,
Querschnitte nach den Linien 2-2 und 3-3 der Fig. I,Cross-sections along lines 2-2 and 3-3 of Fig. I,
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Fig. 4 einen Teillängsschnitt, der die Auslassöffnung des hydrozyklonischen Systemes veranschaulicht,4 is a partial longitudinal section showing the outlet opening of the hydrocyclonic system illustrates
Fig. 6 einen Teillängsschnitt ähnlich Fig. 1, um spezifische Einzelheiten der typischen hydrozyklonischen Konstruktion wiederzugeben,Fig. 6 is a partial longitudinal section similar to Fig. 1 to show specific details of the typical hydrocyclonic construction;
Fig. 7,8Fig. 7.8
und 9 graphische Darstellungen eines hydrozyklonischen Systemes .and Fig. 9 are graphs of a hydrocyclonic system.
In Fig. 1 ist ein typischen hydrozyklonisches System 10 nach der Erfindung dargestellt, welches sich in einer hydrozyklonischen Trennvorrichtung befindet, es 1st aber nur ein kleiner Teil desselben gezeigt. Die Hydrozyklonen sind an mit Abstand voneinander angeordneten Wänden 12,14 und 16 festgelegt, wobei durch letztere ein Auswurfbare ich 18, ein Zuführbereich oder Einlassbereich 20 und ein Auslassbereich 22 geschaffen werden. Geeignete Dichtungsmittel, wie z.B. labyrinthartige Dichtungsmittel 21, verhindern ein übertreten des Materials von einem Bereich in den anderen.In Fig. 1, a typical hydrocyclonic system 10 is shown of the invention, which is located in a hydrocyclonic separator, but it is only a small one Part of the same shown. The hydrocyclones are on by far mutually arranged walls 12,14 and 16 set, with the latter an ejectable I 18, a feed area or Inlet area 20 and an outlet area 22 are created. Appropriate sealing means, such as labyrinth-like sealing means 21, prevent the material from being passed over Area in the other.
Jeder Hydrozyklon besteht aus einem hohlen Körper 24, der aus einem geeigneten gegen Abnutzung widerstandsfähigem Matertal gebildet ist. Polyurethan-Elastomere sind für diesen Zweck besonders geeignet und sind auch dahingehend entwickelt worden.Each hydrocyclone consists of a hollow body 24 made of a suitable abrasion-resistant matertal is formed. Polyurethane elastomers are particularly suitable for this purpose and have also been developed with this in mind.
Das Innere des hohlen Körpers 24 ist im wesentlichen konisch gestaltet, mit einem Kreisquerschnitt, wobei der Scheitelpunkt desselben einen Auswurfbereich 26 aufweist, der sich längs durch diesen Bereich erstreckt, während das entgegengesetzte Ende 28 mit einem sich axial erstreckenden Auslassende 30 versehen ist, wobei letzteres einen Wasserstrahl 32 umfasst, der sich axial durch das Innere des hydrozyklonischen Körpers erstreckt. Angrenzend an das Ende 28 des Hydrozyklones 1st ^ine tangentiale Zuführöffnung 34 vorgesehen, die den Rohschlamm in das Innere des Hydrozyklones einlässt und zwar tangent!*}1 zur inneren Wand des letzteren. Wie in Fig. 1 dargestellt, 1st die Auslassöffnung 30 jedes Hydrozyklones mit einemThe interior of the hollow body 24 is generally conical in shape, with a circular cross-section, the apex thereof having an ejection region 26 extending longitudinally through this region, while the opposite end 28 is provided with an axially extending outlet end 30, the latter a jet of water 32 extending axially through the interior of the hydrocyclonic body. Provided adjacent 1st ^ ine tangential feed opening 34 to the end 28 of the hydrocyclone, which admits the raw sludge in the interior of the hydrocyclone, and true tangent!} * 1 to the inner wall of the latter. As shown in Fig. 1, the outlet port 30 of each hydrocyclone is provided with a
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Auslassbereich 22 in Verbindung. Die Einlassöffnungen 34 sind mit Einlasebtfreichen 20 verbunden, während die Auswurf Öffnungen 26 mit den Auswurfbereichen 18 verbunden sind.Outlet area 22 in connection. The inlet openings 34 are connected to inlet areas 20, while the discharge openings 26 are connected to the ejection areas 18.
In der Praxis ist der Flüssigkeitsdruck im Zuführbereich 20 am höchsten, nämlich 24 bis 26 psig (pounds per square inch), der Auswurfbereich 18 hat einen niedrigeren Druck, nämlich 10 oder 11 psig, während der Auslassbereich 22 einen Druck aufweist, der noch unter 9 oder 10 psig liegt.In practice, the liquid pressure is highest in the feed area 20, namely 24 to 26 psig (pounds per square inch), the ejection region 18 has a lower pressure, namely 10 or 11 psig, while the outlet region 22 has one Pressure still below 9 or 10 psig.
Die gesamte Arbeitsweise des Hydrozyklones ist bekannt. Der flüssige Rohschlamm tritt durch die tangentiale Zuführöffnung 34 unter Druck ein, und verursacht so einen Wasserstrahl 36 im Inneren des Hydrozyklones. Die sich ergebenden Zentrifugalkräfte werfen die schweren Partikel des TRbhschlammes nach ausseh gegen die innere Wand 23 des Hydrozyklones, während die leichte* Teilchen sich nahe der Mittellinie des Hydrozyklonesjbefinden, entlang welcher Mittellinie sich der erwähnte Luftkern erstreck wobei die leichteren Teilchen durch die Auslassöffnung 30 nach aussen gelangen. Die schweren Teilchen bewegen sich in entgegengesetzter Richtung und gelangen nach aussen mittels der Auslassöffnung 26.The entire mode of operation of the hydrocyclone is known. The liquid raw sludge passes through the tangential feed opening 34 under pressure, thus causing a water jet 36 inside the hydrocyclone. The resulting centrifugal forces Throw the heavy particles of the steam sludge looking against the inner wall 23 of the hydrocyclone, while the light * particles are near the center line of the hydrocyclone, along which center line the mentioned air core extends, the lighter particles through the outlet opening 30 get outside. The heavy particles move in the opposite direction and reach the outside by means of the outlet opening 26.
In Übereinstimmung mit der Erfindung ist die innere Wandung im Bereich der Auswurföffnung 26 mit spiralförmigen schrauben- W gewindeartigen Formationen 42 versehen, welche spiralähnliche Nuten bilden. Eine Zweiganganordnung ist in Fig. 4 dargestellt, nämlich zwei gewindeähnliche Spiralen mit einem Abstand von 180°, wobei jede eine Ganghöhe von 1 inch (2,5 cm) aufweist. Wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt, haben die einzelnen gewindeähnlichen Spiralen einen rechteckigen Querschnitt, wobei der Abstand zwischen den Formationen ihrer Breite entspricht. Der Auswurfbereich 26, der als Erstreekung der inneren Wand 23 erscheint, erstreckt- sich konisei. "»ach eussen gegen die Spitze ά@$ Scheitelpunktes gestehen, mti. *~r Durchmesser des Bereiche« bei «Ktreinem Scheitelpunkt kann ,,J5 gleich der Hälft· dt»v Durchmesser^ der Auswurf öffnung eeint Deg äs, AuefÜhrungsbeiJtpiel -*mi»t. S eh raub«» gewinde mit Redht «richtung IIn accordance with the invention, the inner wall in the region of the ejection opening 26 is provided with spiral-shaped helical W thread-like formations 42 which form spiral-like grooves. A two-thread arrangement is shown in Figure 4, namely two thread-like spirals 180 ° apart, each having a pitch of 1 inch (2.5 cm). As shown in FIGS. 4 and 5, the individual thread-like spirals have a rectangular cross-section, the spacing between the formations corresponding to their width. The ejection area 26, which appears as the first section of the inner wall 23, extends conically. "" Ah Eussen against the tip ά @ $ vertex confess m t i. * ~ R diameter of the areas "at" Ktreinem vertex can ,, J 5 equal to the Hälft * dt 'v diameter ^ the ejection opening eein t Deg äs, Execution example - * with "t. S eh raub"" thread with redht" direction I
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Dipl -Ing. Heinz lesser, Patentanwalt D — 8 München 81. Cosimojtrafce 81 Telefon: (0811) 483820 Dipl -Ing. Heinz Lesser, patent attorney D - 8 Munich 81. Cosimojtrafce 81 Telephone: (0811) 483820
Huf, (gesehen gegen den Scheltelpunkt des Hydrozyklones nach flg. 3), dies bedeutet, dass sich die spiralförmigen Gewinde gegen den Scheltelpunkt erstrecken, und zwar in entgegengesetzter Richtung zur Rotationsrichtung des Wasserstrahles 36, der innerhalb der Hydrozyklonenkammer in Bewegung gesetzt wird. Jedoch sollte hier bemerkt werden, dasφich bei anderen Ausführungsarten das Schraubengewinde im entgegengesetzten Sinne drehen kann, nämlich in der Richtung des Wasserstrahles. Huf, (viewed against the cold point of the hydrocyclone according to flg. 3), this means that the spiral threads extend towards the cold point, in the opposite direction to the direction of rotation of the water jet 36, which is set in motion within the hydrocyclone chamber. However, it should be noted here that in other embodiments the screw thread can turn in the opposite direction, namely in the direction of the water jet.
Der Aufbau eines Ausführungsbeispieles der Erfindung ist in allgemeiner Form erläutert worden. Es wird im Folgenden erläutert, warum die spiralförmigen Nuten, die gemäss der Erfindung vorgesehen sind, die Arbeitsweise des Hydryzklones verbessern. Es muss hier festgehalten werden, dass die theoretischen Erwägungen sehr umfassend sind, das das Beobachten und Messen im Hydrozyklon schwierig ist. Als Folge davon sollten die folgenden theoretischen Erwägungen nicht in einem zu eng gefassten Sinne erfasst werden.The structure of an embodiment of the invention has been explained in general form. It will be explained below why the spiral grooves provided according to the invention, the working of the hydryz clone to enhance. It must be noted here that the theoretical considerations are very comprehensive, the observation and measuring in the hydrocyclone is difficult. As a result, the following theoretical considerations should not be combined into one too narrow senses are captured.
Um die Erfindung näher zu erklären, ist es notwendig, zu bebenefcen, dass die in Frage stehenden Hydrozyklonen einen Luftkern bzw. eine sogenannte Luftspule entwickeln. Anders ausgedrückt schafft die hohe Geschwindigkeit (Rotationsgeschwindigkeit) der Flüssigkeit einen niedrigen Druck in Bezug auf die axiale Spule, die eine freie Flüssigkeitsoberfläche aufweist. Die Spule in einem Hydrozyklon, welche direkt mit der Atmosphäre in Verbindung steht, mit dem einen oder dem anderen Auslassbereich, ist also mit Luft gefüllt. Auch wenn keine Verbindung zwischen der axialen Spule und der Atmosphäre besteht, 1st die Spule doch mit Dampf und Gasen gefüllt, welche sich aus der Flüssigkeitslösung ergeben. In allen Aufschwemmungen und insbesondere Faseraufschwemmungen sind ständig Gase enthalten, sie sind in der Flüssigkeit enthalten und zeigen sich als Gasblasen. Die Gasblasen können der Flüssigkeit mit speziellen Behandlungsmethoden entzogen werden, jedoch entsteigen die gelösten Gase der Lösung in dem Wasserstrahl des Hydrozyklones und füllen so die Spule.In order to explain the invention in more detail, it is necessary to confirm that the hydrocyclones in question develop an air core or a so-called air core. In other words, the high speed (rotational speed) of the liquid creates a low pressure in relation to the axial coil that has a free liquid surface. The coil in a hydrocyclone, which is in direct contact with the atmosphere, with one or the other Outlet area, so it is filled with air. Even if there is no communication between the axial coil and the atmosphere, the coil is still filled with steam and gases, which result from the liquid solution. In all suspensions and especially fiber suspensions are constant Contain gases, they are contained in the liquid and show up as gas bubbles. The gas bubbles can be the liquid can be removed with special treatment methods, but the dissolved gases emerge from the solution in the water jet of the hydrocyclone and fill the bobbin.
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gewisse Störung stattfindet durch die ständigen Wellen der einzelnen konvergenten Düsen. Dieses Phänomen wird beschrieben in A.M. Binnie, Proceedings of the Royal Society A 205, 530 (1951), auf welche Literaturstelie sich der Fachmann beziehen kann.some disturbance takes place due to the constant waves of the individual convergent nozzles. This phenomenon is described in A.M. Binnie, Proceedings of the Royal Society A 205,530 (1951) to which literature the skilled person is referring can.
Die Luftspule kann auch noch andere ünregelmässigkeiten aufweisen. Die Luftspule hat im allgemeinen einen gleichen Durchmesser, jedoch kann sich dieser erhöhen,mit entsprechender sich erhöhender Flussrate bis zu einem Punkt, bei dem eine Erhöhung keine Wirkung mehr mit sich bringt. Wenn sich die Rotationsgeschwindigkeit verringert, wird der Luftspulendurchmesser kleiner, die Spule kann auch zusammenbrechen. Diese£ kann der Fall sein, wenn der Wasserstrahl oder wenn sich Feststoffe im Auslassbereich ansammeln.The air core coil can also have other irregularities. The air core coil is generally the same diameter, but this can increase with a corresponding diameter increasing flow rate to a point at which an increase no longer has any effect. If the When the rotation speed decreases, the air core diameter becomes smaller, the coil may also collapse. This £ can be the case if the water jet or if solids collect in the outlet area.
Bei jedem besondren Hydrozyklon muss die Flüssigkeitsrate ein bestimmtes Minimum haben, um eine Luftspule aufzubauen (nämlichj eine Luftspule, welche sich völlig in dem Hydrozyklon erstreckt einschliesslich des Wasserstrahles und dem Auslassbereich) und ein Zunehmen der Flussrate lässt die Luftspule sich ausdehnen. Eine Ausdehnung der Luftspule kann in einigen Fällen so gross sein, dass die Luftspule den ganzen Raum des Auslassbereiches einnimmt, so dass kein Auswurf erfolgen kann.With any particular hydrocyclone, the liquid rate must have a certain minimum in order to build up an air core (namely j an air coil, which extends completely into the hydrocyclone including the water jet and the outlet area) and increasing the flow rate causes the air core to expand. An expansion of the air core coil can in some In cases, it should be so large that the air-core coil takes up the entire space of the outlet area, so that no ejection can take place.
Es wird nun Bezug genommen auf die "Volumenteilung", die mathematisch erklärt werden kann, da die Volumenrate des Auswurfflusses der schweren Teile durch die Volumenrate des Auswurfflusses der leichteren Teile geteilt werden kann. Diese Volumenteilung kann geändert werden, indem ein Druck auf den Flüssigkeitsstrom ausgeübt wird, der von den hydrozyklonischen Auslassöffnungen herrührt. In bevorzugter Ausführungsform ist der Luftspulenduuchmesser abhängig von dem Druck in dem Auslassbereich für die schweren Teilchen und wie schon angegeben, wächst dieser Durchmesser, wenn sich die Flussrate erhöht. Dies bedeutet, dass die Flussrate auch die Volumenteilung beeinträchtigt, und diese Tatsache ist sehr schwierig zu erklären. Bei einem kleinen Hydrozyklon hat die Luftspule einen grösseren Einfluss auf die Volumenteilung als bei Reference is now made to "volume division" which can be explained mathematically as the volume rate of the ejection flow of the heavy parts can be divided by the volume rate of the ejection flow of the lighter parts. This volume division can be changed by exerting pressure on the flow of liquid originating from the hydrocyclonic outlet openings. In a preferred embodiment, the air coil diameter is dependent on the pressure in the outlet area for the heavy particles and, as already stated, this diameter increases as the flow rate increases. This means that the flow rate affects the volume division as well, and this fact is very difficult to explain. With a small hydrocyclone, the air core has a greater influence on the volume division than with
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einem groesen Hydrozyklon.a large hydrocyclone.
Wenn sich die Luftspule im Hydrozyklon entwickelt und an Durchmesser zunimmt, kommt ein Stadlu, wo diese einen Grossteil des Auslassbereiches einnimmt, und auf diese Weise verringert eine Zunahme der Flüssigkeitsrate den Fluss im Auslassbereich der schweren Teilchen. Es kann schiiesslich der Durchmesser der Luftspule den Durchmesser des Auslassbereiches der schweren Teilchen übersteigen, so dass kein Fluss mehr durch diese Zone erfolgen kann. Diese Situation kann mit einem Wasserfluss jedoch nicht mit einem Fest-Flüssigschlamm demonstriert werden. Der Grund für ein solches negatives Ergebnis im letzteren Falle liegt darin, dass die Feststoffe gegen den Auslassbereich der schweren Teilchen geschleudert werden, und sich diese in diesem Bereich ansammeln, so dass sich die ■ Rotationsgeschwindigkeit verringert auch bei "kümmerlichen" Flussbedingungen, so dass die Luftspule zusammenfällt und ein entsprechender Auswurf aus dem Auslassbereich der schweren Teilchen erfolgt.When the air-core coil in the hydrocyclone develops and increases in diameter, there is a stadium where it is a major part of the outlet area, and in this way an increase in the rate of liquid decreases the flow in the outlet area of heavy particles. It can finally be the diameter of the air-core coil exceed the diameter of the outlet area of the heavy particles, so that no more flow through them Zone can be done. This situation can be with a water flow but cannot be demonstrated with a solid-liquid sludge. The reason for such a negative result in the the latter case is that the solids are thrown against the outlet area of the heavy particles, and these accumulate in this area, so that the ■ rotation speed is reduced even with "poor" Flow conditions so that the air core collapses and a corresponding ejection from the outlet area of the heavy Particle takes place.
Faseraufschwemmungen verhalten sich ebenso wie Wasser aufgrund der relativ geringen Konzentration an Feststoffen. Die Fasern sind selbst leichter als Wasser. Auf diese Art und Weise kann der Unterfluss besser unter Kontrolle gehalten werden, ohne dass die Luftspule zusammenfällt.Fiber suspensions behave in the same way as water due to the relatively low concentration of solids. The fibers themselves are lighter than water. That way the underflow can be kept better under control, without the air core collapsing.
Es kann festgestellt werden, dass der Auswurf von Feststoffen aus einem Hydrozyklon in einem ringförmigen Bereich erfolgt, der sich zwischen der Luftspule und den Wänden des Auswurfbereiches der schweren Teilchen befindet. Dieses Phänomen ist von verschiedenen Fachleuten beobachtet worden, wobei insbesondere verwiesen wird auf das kanadische Patent 688 415, Tomlison, Seite 9, Zeilen 3 bis 15.It can be noted that the ejection of solids from a hydrocyclone occurs in an annular area, which is located between the air core coil and the walls of the ejection area of the heavy particles. This phenomenon is has been observed by various persons skilled in the art, with particular reference being made to Canadian patent 688,415, Tomlison, page 9, lines 3-15.
Vor diesem Hintergrund kann nun auf das spezielle Ausführung«- beispiel der Zeichnungen Bezug genommen werden. Wie aus dem Beispiel der Fig. 4 ersichtlich, ist die schraubenförmige Nut im Auswurfbereich 26 mittels eines Doppelschraubengewindes 42 bestimmt, wobei das oberste Ende der Gewinde (der Teil, der amAgainst this background, the special design «- Example of the drawings are referred to. Like from the As can be seen in the example of FIG. 4, the helical groove in the ejection region 26 is shown by means of a double screw thread 42 determined, with the top end of the threads (the part that ends on the
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nächsten der Hydrozyklonenachse liegt} eine gedachte Oberfläche bestimmt, die im allgemeinen konisch ist, mit dem eingeschlossenen Winkel als einen Teil des Hydrozyklones über dem Gewindeteil. Aus Beobachtungen ergab sich, dass die Luftspule das Hydrozy&lones sich in diesem konischen Breich entwickelt, bestimmt durch die gedachte Oberfläche darin. Im Folgenden wird der Hydrozyklon ohne den schraubengewindeähnlichen Teil betrachtet, nämlich einem weich gewendeten Auslassbereich der schweren Teilchen. Aufgrund der ständigen Störungen und fortschreitenden Wellen In der Luftspulenoberfläche wie schon angegeben, (A.M. Binnies1 Literaturstelie) treten entsprechende Schwankungen in der Grosse des Ringes zwischen der Luftspule und den Wänden des Auslassbereiches auf. Es hat sich gezeigt, dass eine niedrige Flussrate einen "Rauchring-Effekt" bewirkt, da der Flüssigkeitsfluss zeitweise durch die Luftspule abgeschnitten ist, (Bezug: "The Hydrocyclone", International Series of Monographsjin Chemical Engineering, Volume 4 von B. Bradley, Pergamon Press, Darstellung Seite 126). Die "Rauchring-Bildung" ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass eine Instabilität des Luftspulendurchmessers entsteht, die eine periodische Auswerfung der Feststoffe erlaubt, und zwar durch den Ring zwischen der Luftspule und den Wänden des Auswurfbereiches. Dieser Effekt besteht auch dann, wenn die Flussraten niedrig gehalten sind, jedoch hängt dies nicht von den kürzeren Wellenlängen ab (Bezug: Binnie, Fig. 1 , Seite 532).closest to the hydrocyclone axis defines an imaginary surface which is generally conical with the included angle as part of the hydrocyclone above the threaded portion. Observations have shown that the air-core coil of the Hydrozy & lones develops in this conical area, determined by the imaginary surface in it. In the following, the hydrocyclone is considered without the screw thread-like part, namely a softly turned outlet area for the heavy particles. Due to the constant disturbances and progressive waves in the air-core coil surface, as already stated, (AM Binnies 1 literature reference), corresponding fluctuations occur in the size of the ring between the air core coil and the walls of the outlet area. It has been shown that a low flow rate causes a "smoke ring effect" since the flow of liquid is temporarily cut off by the air-core coil (reference: "The Hydrocyclone", International Series of Monographsjin Chemical Engineering, Volume 4 by B. Bradley, Pergamon Press, illustration on page 126). The "smoke ring formation" is likely due to an instability in the air core diameter that allows periodic expulsion of the solids through the ring between the air core and the walls of the expulsion area. This effect also exists when the flow rates are kept low, but this does not depend on the shorter wavelengths (reference: Binnie, Fig. 1, page 532).
Vor diesem Hintergrund scheint es, dass die spiralförmigen Nuten im Auswurfbereich angeordnet sind, in Übereinstimmung mit der Erfindung, so dass jederzeit eine "Fluchtroute" für die schweren Feststoffe ungeachtet des relativen Durchmessers der Luftspule gegeben ist. Auf diese Art und Weise sind die schweren Teilchen in der Lage, aus de». Hydrozyklon zu flüchten, auch wenn grosse Schwankungen der Grosse ä&r Luftspule auftreten, die dadurch entstehen können, dass Schwankungen in der Zuführung entgehen, die Zuführöffnung zeitweise verstopft ist durch dia Qbergrpssen Partikel sowie eventuellen StromaaafallWith this in mind, it appears that the spiral grooves are located in the ejection area, in accordance with the invention, so that there is always an "escape route" for the heavy solids regardless of the relative diameter of the air core coil. In this way the heavy particles are able to get out of the ». To escape hydrocyclone, even if great variations in the Big & ä r air coil occur, which can arise because fluctuations escape in the feed, the feed is temporarily blocked by dia Qbergrpssen particles as well as any Stromaaafall
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Dipl Inc; Heinz Laster, Patentanwalt D —8 Mün>f.«n 81. Cosimastrafce 81 Telefon: (0811) 483820 Dipl Inc; Heinz Laster, patent attorney D -8 Mün> f. "N 81. Cosimastrafce 81 Telephone: (0811) 483820
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der Anlage.the plant.
Der Hydrozyklon genass der Erfindung arbeitet In sdbh einer Welse, dass die Feststoffe durch die Zentrifugalkraft gegen die -innere Wand der konischen Kammer geschleudert werden und nach unten bewegt werden, und dass die spiralförmigen Nuten zwischen dem Schraubengewinde 42 eine "Fluchtroute" zu jeder ι Zeit vorsehen, und dass am schmälsten Durchmesser der Auslassj passage 26 (dem extremen Scheitelpunkt des Konus) immer Platz für einige Feststoffe vorhanden ist, die mittels der Nuten zwischen den Gewinden ausgeworfen werden, auch wenn die zentrale Region des Auswurfbereiches zur gleichen Zeit oder momentan durch die Luftspule "geschlossen" *ird. Zur gleichen Zeit enthält das ausgeworfene Material den unerwünschten Schmutz, der von den Fasern stammt. Der Auswurfstrom endet nie und die Verstopfung dieses Streiches wird seltener. Letztere Beobachtung wurde durch Tests mit Hydrozyklonen festgestellt, und zwar in einer grossen Pulpenmühle. Die Ergebnisse zeigen an, dass eine wesentliche ι Reduzierung des Verstopfens auftritt, wenn ein Hydrozyklon nach der Erfindung verwendet wird.The hydrocyclone according to the invention works in sdbh one Welse that the solids are thrown by the centrifugal force against the inner wall of the conical chamber and moved downward, and that the helical grooves between the screw threads 42 provide an "escape route" to each ι Allow time, and that there is always space at the narrowest diameter of the outlet passage 26 (the extreme apex of the cone) for some solids that are ejected by means of the grooves between the threads, even if the central region of the ejection area at the same time or momentarily "closed" * by the air coil. At the same time, the ejected material contains the undesired one Dirt originating from the fibers. The ejection stream never ends and the constipation of this prank becomes less frequent. Latter Observation was established through tests with hydrocyclones in a large pulp mill. The results show indicates that there is a significant ι reduction in constipation, when a hydrocyclone according to the invention is used.
Die spiralförmigen Nuten beeinflussen ebenfalls die Auswurfrate (prozentualer Anteil des Trockengewichtes der Pulpe im Auswurfteil gegenüber dem Trockengewicht der Pulpe im Zuführungsstadium) . Aus den praktischen Erfahrungen ist ersichtlich, dass eine Stabilität der Luftspule in dem Auslassbereich notwendig ist, um das SSubern des Aufschwemmaterials zu steuern, wie z.B die Faseraufschweiranungen , um so auch die Volumenteilung und entsprechend die Auswurfrate steuern zu können. Die spiralförmigen Nuten in den Hydrozyklonen der Erfindung gestatten, dass die Feststoffe unter Druck ausgelassen werden, ohne die Luftpsule zu beeinträchtigen, welche Festpartikel auf der andren Seite die rationale Geschwindigkeit nahe der Luftspule beeinflussen können, und dadurch die Luftspule zwingen, zusanmenzubreiche, wodurch sich ein plötzlicher Verlust von RohachlamR in de» Auelassbereich bemerkbar macht.The spiral grooves also affect the ejection rate (percentage of the dry weight of the pulp in the ejection section compared to the dry weight of the pulp in the feed stage). From practical experience it can be seen that a stability of the air core coil in the outlet area is necessary in order to control the cleaning of the floating material, such as the fiber expansion, so does the volume division and to be able to control the ejection rate accordingly. The spiral grooves in the hydrocyclones of the invention allow that the solids are released under pressure without affecting the air pillar, which solid particles on the on the other side can influence the rational velocity near the air core, thereby forcing the air core to reach together, causing a sudden loss of RohachlamR in the »Auelass area makes noticeable.
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Dipl.-Ing. Heinz Lesser, Patentanwalt D —8 Mumtien 81. Cosimastrafee 81 Telefon: (0811) 483820 Dipl. -Ing. Heinz Lesser, patent attorney D -8 Mumtien 81. Cosimastrafee 81 Telephone: (0811) 483820
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Nuten in dem Auslassbereich können mit höheren Kapazitäten arbeiten als die Hydrozyklonen bekannter Art mit den gleichen Abmessungen (ausschliesslich einer grösseren Einlassöffnung des Hydrozyklones der Erfindung), wobei der Hydrozyklon der bekannten Art untarden gleichen Bedingungen arbeiten, jedoch keine spiralförmigen Nuten aufweisen. Wenn sich die Flüssigkeitsraten erhöhen, wird der Durchmesser der Luftspule grosser und der Ring zwischen der Luftspule und der gedachten konischen Oberfläche , bestimmt durch die nach oben weisende Fläche des Schraubengewindes am kleinsten Durchmesser des Äuslassberelches wird in der Dicke reduziert, da jedoch die Nuten, bestimmt durch das Gewinde vorgesehen, entsteht das Problem eines zeitweiligen Fiussverlustes nicht, wodurch der "Rauchring" eventuell blockiert werden könnte, da die "Fluchtroute" mittels der Nuten vorgesehen ist.Grooves in the outlet area can operate with higher capacities than the hydrocyclones of the known type with the same Dimensions (excluding a larger inlet opening of the hydrocyclone of the invention), with the hydrocyclone the well-known kind under the same conditions work, however do not have any spiral grooves. As the fluid rates increase, the diameter of the air core becomes larger and the ring between the air core and the imaginary conical surface, determined by the upward facing surface of the Screw thread at the smallest diameter of the outlet area is reduced in thickness, however, since the grooves, determined by the thread provided, the problem of one arises temporary loss of flow, whereby the "smoke ring" could possibly be blocked, since the "escape route" is provided by means of the grooves.
Testergebnisse zeigen eine Erhöhung von 20% Kapazität , wenn der Hydrozyklon gemäss der Erfindung angewendet wird, gegenüber den herkömmlichen Hydrozyklonen mit gleicher Dimension und unter den gleichen Bedingungen arbeitend. Durch den Hydrozyklon gemäss der Erfindung kann auch eine hohe Reinigungswirkung und eine niedrige Auswurfrate erzielt werden. Ein anderer zu erwägender Faktor ist der Prozentsatz des Flusse^ durch den Auswurfbereich. Dies wird allgemein genannt "Prozentsatz des Flusses im Auswurfbereich", und ist tatsächlich der Prozentsatz der gesamten Zuführung, die durch den Auslassbereich abgeführt wird. Je höher die Temperatur der Pulpe in der Mühle ist, desto grosser ist der Prozentsatz des Flusses im Auswurfbereich. Im kanadischen Patent 821 918, Woodruff, ist gesagt, dass "es sich gezeigt hat, dass bei einer normalen Trennvorrichtung die Erhöhung der Pulpentemperatur die Auswurfrate um nahezu ein Dreifaches erhöht, und zwar unter Temperaturen von 90°F bis zu 111°F."Test results show an increase of 20% capacity when the hydrocyclone according to the invention is used, compared to the conventional hydrocyclones with the same dimensions and working under the same conditions. Through the hydrocyclone according to the invention, a high cleaning effect and a low ejection rate can also be achieved. Another factor to consider is the percentage of flow ^ through the discharge area. This is commonly called a "percentage of the flow in the discharge area ", and is actually the percentage of the total feed that is passed through the outlet area is discharged. The higher the temperature of the pulp in the mill, the greater the percentage of the flow in the ejection area. In Canadian Patent 821,918, Woodruff, it is said that "it has been shown that in a normal separation device, increasing the pulp temperature reduces the Ejection rate increased by almost three times, under Temperatures from 90 ° F to 111 ° F. "
Moderne Bleichanlagen werfen die Pulpe bei noch höheren Temperaturen aus, nämlich bei 120°F, bis 13O°F. In Woodi Pulp and Paper, 25r^März, 1968, ist gesagt, dass dl· Modern bleaching plants discharge the pulp at even higher temperatures, namely 120 ° F to 130 ° F. In Woodi Pulp and Paper, 25r ^ March, 1968, it is said that dl
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Dipl.-Ing. Heinz lesser, Patentanwalt D — 8 München 81, Cosimastrafce 81 Telefon: (0811) 483820 Dipl.-Ing. Heinz Lesser, patent attorney D - 8 Munich 81, Cosimastrafce 81 Telephone: (0811) 483820
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"Wenn die Viskosität des Wassers abnimmt, verringert sich auch der hydraulische Zug, so dass die Kraft, die die Pulpenfaser trägt,gegen den oberen Wasserstrahl ebenfalls kleiner wird. Daraus ergibt sich, dass mehr Fasern in der Nähe der Reinigungsmauer verbleiben und dann schliesslich den Auslassbereich verlassen."Später wird in diesem Patent gesagt, dass "wenn die Auslassdüse einen kleinen Durchmesser erhält, die AuSwurfrate der Pulpe verringert wird, der schon Wasser entzogen wurde, so dass dich die Auswurfdüse schnell verstopft."When the viscosity of the water decreases, it also decreases the hydraulic pull, so that the force that the pulp fiber carries against the upper water jet also becomes smaller. As a result, more fibers remain near the cleaning wall and then eventually leave the outlet area. "Later in this patent it is stated that that "if the outlet nozzle gets a small diameter, the throwing rate of the pulp is reduced, which is already water withdrawn so that the ejector nozzle quickly clogs you.
Hydrozyklone der Erfindung sind gut dafür geeignet, die zu behandelnde Pulpe bei höheren Temperaturen zu halten, nämlich zwischen 120° und 130°F sowie unter hohen Zuführregelmässigkeiten zwischen 0.55 und 0.65. Unter diesen Bedingungen stelltest die herkömmlichen Hydrozyklone ein Problem dar bezüglich des \&rs topf ens. Die Verwendung einer spiralförmigen Nut bei den Hydrozyklonen nach der Erfindung verringert die Anzahl der Kegel, die nach einer Arbeitswoche in der Pulpenmühle entstehen, wobei 400 Hydrozyklonen verwendet werden bei diesem Arbeitsvorgang, von 5% auf 1% unter den aleichen Bedingungen.Hydrocyclones of the invention are well suited to keeping the pulp to be treated at higher temperatures, viz between 120 ° and 130 ° F and with high feed regularities between 0.55 and 0.65. Under these conditions you posed the conventional hydrocyclones pose a problem in terms of the pot. The use of a spiral groove in the Hydrocyclones according to the invention reduce the number of cones that are formed in the pulp mill after one working week, 400 hydrocyclones are used in this Working process, from 5% to 1% under the same conditions.
Im Vorstehenden wurdeeine theoretische Abhandlung über die spiralförmigen Nuten abgegeben, warum sie vorgesehen sind, und welche Vorteile sich dadurch ergeben. Im Folgenden werden einige wünschenswerte Kons tr uktdDnsmerkma Ie wiedergegeben.The foregoing has given a theoretical treatise on the spiral grooves given, why they are provided and what advantages result from them. The following are reproduced some desirable design features.
Aus den Figuren 1 und 4 ist ersichtlich, dass die spiralförmigen Nuten sich von dem extremen Scheitelpunkt erstrecken gegen das entgegengesetzte Ende in einem gewissen Abstand. Durch Beobachtung und Experiment hat sich gezeigt, dass sich de gewindeähnliche Teil von dem Scheitelpunkt zu der Lage erstrecken sollte, wo sich die "Fläche der Nichtzurückkehrung" befindet, um beste Ergebnisse zu erzielen. Diese "Fläche der NichtzurUckkehrung" wurde als solche Fläche festgelegt, unter welcher die Flüssigkeit flieset, und zwar zu der Auswurf öffnung, ohne das· der Weg umgekehrt wird (britisches Patent No. 799It can be seen from Figures 1 and 4 that the spiral grooves extend from the extreme apex towards the opposite end at a certain distance. Observation and experiment have shown that de thread-like portion should extend from the apex to the location where the "face of non-return" for best results. This "area of non-return" has been defined as such an area below which the liquid flows to the discharge opening, without reversing the path (British patent No. 799
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Dipl.-Ing. Heim l««. Patentanwalt D — 8 München 81. Cosimastrafce 81 Telefon: (0811) 483820 Dipl.- Ing. Heim l ««. Patent attorney D - 8 Munich 81. Cosimastrafce 81 Telephone: (0811) 483820
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Dahlstrom, 24.1.1955). Diese besagte Fläche hat eine axiale Lage, an welcher lach der innere Wasserstrahl befindet (d.h. der nach oben strudelnde Strom, der die Luftspule umgibt.). Salomon (kanadisches Patent 839 550) sagt von dieser Fläche aus, dass sie eine "kritische'Tiefe" aufweise. Die Gewinde 42, die die spiralförmigen Nuten bilden, sind schon erwähnt worden. Als erstes sollte die gedachte Oberfläche die durch das Obere (nach innen ve. .aufende Oberfläche) der Gewinde gebildet wird, konisch sein. Das Gewinde sollte vorzugsweise ein mehrgängiges Gewinde sein, wobei die Ecken des Gewindes, im Querschnitt gesehen, leicht abgerundet sein sollten. Die Ganghöhe wie auch die Steigung des Gewindes sollten so gewählt sein, dass das Verhältnis der Oberfläche des Gewindes zu der gesamten Gewindenoberfläche gesteuert werden kann, und zwar in dem Masse, dass variiert werden kann. Die Gewindenut muss keine konstante Tiefe aufweisen, und ihr Profil kann sich entlang ihrer Länge ändern. Das Profil der Gewindenut kann verschieden ausgelegt sein, nämlich halbrund, halb ellyptisch, rechteckig usw. Jede Ausgestaltung hängt von den Arbeitsweisen ab, wie der Zuführbeständigkeit, der Temperatur, der Art der Aufschwemmung, der Kapazität usw.Dahlstrom, January 24, 1955). This said surface has an axial one Position at which the inner jet of water is located (i.e. the current swirling upwards, which the air coil surrounds.). Salomon (Canadian Patent 839 550) states that this surface has a "critical depth". The threads 42 which form the spiral grooves have already been mentioned. The first thing that should be done is the imaginary surface the through the upper (inwardly ve... flowing surface) of the Thread is formed to be conical. The thread should preferably be a multiple thread, the corners of the Thread, seen in cross section, should be slightly rounded. The pitch as well as the pitch of the thread should be chosen so that the ratio of the surface of the Thread can be controlled to the entire thread surface, to the extent that can be varied. the The thread groove need not be of constant depth and its profile can change along its length. The profile of the Thread groove can be designed differently, namely half-round, half elliptical, rectangular, etc. Each configuration depends on the working methods, such as the feed resistance, the temperature, the type of suspension, the capacity, etc.
Die Gewindrichtung kann formschlüssig oder kraftschlüssig sein, im verhältnis zu der Richtung des Wasserstrahles innerhalb des Hydrozyklones. Die Fig. 2 und 3 stellen Gewinde dar, die in entgegengesetzter Richtung laufen. Wie aus Flg. 2 ersichtlich, bewegt sich der Wasserstrahl 36 (gezeigt mit einem Pfeil) im Gegenuhrzeigersinn; wie aus Flg. 3 ersichtlich, bewegen sich die Schraubengewinde in einr solchen Richtung, dass sich das ausgeworfene Material entlang der Nuten bewegt, so dass sich dieses im Uhrzeigersinn bewegt. Diese Art der Anordnung ist bekannt als "negatives Gewinde". Die entgegengesetzte Anordnung, nämlich wenn sich die Gewinde in der Richtung bewegen, das« aich das ausgeworfene Material entlang der Nuten bewegt, so da·· dieses sich dann in Richtung des Wasserstrahles befindet, diese Anordnung 1st eine "positive" Gewinde-The thread direction can be positive or non-positive, relative to the direction of the water jet within of the hydrocyclone. Figures 2 and 3 show threads running in opposite directions. As from Flg. 2, the water jet 36 is moving (shown with an arrow) counterclockwise; as from Flg. 3, the screw threads move in such a direction that moves the ejected material along the grooves so that it moves clockwise. That kind of arrangement is known as "negative thread". The opposite arrangement, namely when the threads move in the direction that the ejected material along the grooves moves so that it is then in the direction of the water jet, this arrangement is a "positive" thread
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Die Wahl von positiven oder negativen Anordnung hängt von der "Zuführbeständigkeit" ab, welche den Prozentsatz des Gewichtes der Pulpe Im zugeführten Rohschlainm zeigt. Bei niedrigen Zuführraten wird ein "negatives Gewinde" verwendet, um das Verstopfen zu verringern, auf diese Weise wird die Auswurfrate gering, ohne dass die Reinigungswirkung verringert wird. Der Schmutzfluss, usw., befindet sich dann im umgekehrten Stadium, und zwar entgegengesetzt zur Rotation der Flüssigkeit in der Nut, wodurch eine ausreichende Turbulenz zwischen den beiden Flüssen geschaffen ist, um^e^R Mattieren der Faser zu verringern als auch ein Verstopfen des Auswurfbereiches zu verhindern.The choice of positive or negative arrangement depends on the "delivery consistency" which is the percentage of the Shows the weight of the pulp in the raw slurry fed in. at low feed rates a "negative thread" is used, in order to reduce clogging, in this way the ejection rate becomes low without reducing the cleaning efficiency will. The flow of dirt, etc., is then in the opposite state, namely in the opposite direction to the rotation of the Liquid in the groove, creating sufficient turbulence between the two rivers to cause ^ e ^ R matting the fiber as well as preventing clogging of the ejection area.
Bei höhren Zuführbeständigkeiten bei höheren oder gleichen Temperaturbedlngungen scheint es, dass eine höhere Turbulenz die Luftspulenstabilität verringert, wodurch höhere Auswurfraten und wenig günstige Reinigungswirkungen erzielt werden. Im letzteren Falle stellt sich heraus, dass ein "positives" Gewinde bevorzugt verwendet werden sollte, da somit eine niedrige Auswurfrate und angemessener Reinigungseffekt erzielbar sind.With higher feed resistances at higher or the same temperature conditions, it appears that there is a higher turbulence the air-core coil stability is reduced, as a result of which higher ejection rates and less favorable cleaning effects are achieved. In the latter case, it turns out that a "positive" thread should preferably be used, since a low ejection rate and adequate cleaning effect can be achieved.
In den Fig. 1 bis 5 ist ausgeführt, dass das Gewinde von der inneren Wand des Auswurfbereiches hervorspringt, so dass die Gewindenut in der Wand des Auswurfbereiches geformt ist.In FIGS. 1 to 5 it is shown that the thread protrudes from the inner wall of the ejection area, so that the threaded groove is formed in the wall of the ejection area.
Die Hydrozyklon«der vorliegenden Erfindung sind allgemein beschrieben worden. Spezielle Beispiele der Hydrozyklone der Erfindung werden im Folgenden an Hand von Tabellen gegeben, die aufgrund von Tests aufgestellt wurden.The hydrocyclones of the present invention have been broadly described. Specific examples of the hydrocyclones of the invention are given below by means of tables drawn up on the basis of tests.
Die speziellen Dimensionen des Hydrozyklones, dessen Tester- gebnisse in Tabelle 1 und in den Fig. 7 und 8 gegeben werden, können auch noch an Hand der Fig. 5 und 6 abgelesen werden. The special dimensions of the hydrocyclone, the test results of which are given in Table 1 and in FIGS. 7 and 8, can also be read from FIGS. 5 and 6 .
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0.193 sq-inch B Gesamtlänge der Hydrozyklonenkammer und Auswurfbereich0.193 sq-inch B total length of the hydrocyclone chamber and discharge area
13 3/4 inch13 3/4 in
1 15/16 inch1 15/16 inch
1/2 inch F Durchmesser des Auswurfbereiches bei Eintritt1/2 inch F diameter of the ejection area upon entry
1 inch1 inch
G Winkel der inneren Wand der Kammer zu der Längsachse des Hydrozyklones (dieser Winkel wechselt von 2° zu 1 1/2 inches des Auswurflareiehes) 4 1/2° F. Länge des Wasserstrahles 1 1/2 inchG Angle of the inner wall of the chamber to the longitudinal axis of the hydrocyclone (this angle changes from 2 ° to 1 1/2 inches of the ejection flare) 4 1/2 ° F. Length of water jet 1 1/2 inches
df minimalster innerer Durchmesser des Wasserstrahlesd f minimum inner diameter of the water jet
9/16 inch9/16 inch
F2 Länge des zylindrischen Teiles der Kammer 2 inch Gewinde-Einzelheiten (Fig. 5) (zwei gewindeähnliche Formationen 180° beabstandet, Ganghöhe 1 inch). G 1/16 inchF 2 Length of the cylindrical part of the chamber 2 inch thread details (Fig. 5) (two thread-like formations 180 ° apart, pitch 1 inch). G 1/16 inch
H 1/32 inchH 1/32 inch
I 3/16 inchI 3/16 inch
j 1/4 inchj 1/4 inch
K 1/2 inchK 1/2 inch
Im Beispiel 1 befindet sich das schraubenähnliche Gewinde in "negativer" Richtung, d.h., entgegengesetzt der RichtungIn example 1 the screw-like thread is in the "negative" direction, i.e. opposite to the direction der Zuführöffnung. Den Hydrozyklonen wurde Holzrohschlamm von 90° bis 1OO°F zugeführt. Spez Tabelle 1 gegeben, die nun folgt.the feed opening. Raw wood sludge at 90 ° to 100 ° F was fed to the hydrocyclones. Spec Table 1 which now follows.
von 90° bis 1OO°F zugeführt. Spezifische Angaben sind infed from 90 ° to 100 ° F. Specific information is in
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In Verbindung mit Tabelle 1 wird festgestellt, dass "die Auswurfbeständigkeit" das Prozentverhältnis der trockenen Pulpe ist, die in dem Auswurf teil vorhanden ist, nämlich 0.428t der Beständigkeitsmittel sind 428% Pulpe in dem Auswurfteil. Die "ZufUhrbeständigkeit" zeigt den Prozent der Pulpe an, die in der gleichen Weise eingeführt wird. Die "Auswurfrate" ist der Prozentsatz von Trockengewicht der Pulpe in dem Auswurf teil im Gegensatz zip Treckengewicht der Pulpe im Zufuhrzustand. Der %-Wirkungsgrad stellt den Prozentsatz von Schmutz dar, und zwar bei der Zuführung, wie mit den Zahlen "Zuführung" und "Auswurf" angegeben ist.In conjunction with Table 1, it is noted that "the Discharge Resistance "is the percentage of dry pulp present in the discharge part, viz 0.428t of the resistance agents are 428% pulp in the ejection part. The "Infeed Persistence" shows the percent of the Pulp introduced in the same way. The "discharge rate" is the percentage of dry weight of the pulp in the ejection part in contrast to the total weight of the pulp in the feeding state. The% efficiency represents the percentage of dirt, namely at the feed, as indicated by the numbers "feed" and "ejection".
Die Ergebnisse in Tabelle 1 sind in den Fig. 7 und 8 dargestell Die Kurve in Fig. 8 ist von besonderer Wichtigkeit. Diese Kurve zeigt an, dass bei einer Auswurf rate von 3.5% eine sehr niedrige Auswurfbeständigkeit von 0.48% erhalten werden kann, wobei eine Verstopfung kaum möglich ist. Die bekannten Hydrozyklone erreichten eine Minimumauswurfrate von 6.5% bei einer Auswurfbeständigkeit von 0.84%, wobei Probleme des Mrstopfens nicht selten waren. Dieser bekannte Hydrozyklon hatte die gleichen Abmessungen wie beschrieben, verkörperte jedoch beabstandete, parallel, ringartige Drosselmittel in der Auslassöffnung.The results in Table 1 are shown in Figs The curve in Fig. 8 is of particular importance. This curve indicates that at an ejection rate of 3.5% a very low ejection resistance of 0.48% can be obtained, and clogging is hardly possible. The known hydrocyclones achieved a minimum discharge rate of 6.5% in one Resistance to ejection of 0.84%, with problems of munching being not uncommon. This well-known hydrocyclone had the same dimensions as described, but embodied spaced, parallel, ring-like throttling means in the outlet opening.
Der steile Anstieg der Auswurfrate, wenn die Auswurfbeständigkeit von 0.5% auf 0.6% erhöht wurde, erklärt sich aus folgendem.The steep increase in the ejection rate when the ejection resistance was increased from 0.5% to 0.6% is explained by the following.
Die Auswurfbeständigkeit, der Prozentsatz der getrockneten Pulpe im Auswurf, erhöht sich, wenn die Auswurfrate verringert wird, um die Auswurf rate zu verringern, erhöht sich der Druck in dem Auswurfbereich, über einen gewissen Punkt hinausgehend, bricht die Luftspule zusammen, wodurch eine plötzliche Zunahme der ausgeworfenen Pulpe die Folge ist. Dieses 1st genau das, was in Fig. 8 zum Ausdruck kommt.Discharge resistance, the percentage of dried pulp in the discharge, increases as the discharge rate decreases is to decrease the ejection rate, the pressure in the ejection area increases, beyond a certain point, the air core collapses, causing a sudden The result is an increase in the pulp ejected. This is exactly what is expressed in FIG.
01« spezifischen Dimensionen des Hydroxy*lones sind die gleich«01 «specific dimensions of the hydroxy * ion are the same«
2098U/1 1 102098U / 1 1 10
2 1 4 C 4 2 22 1 4 C 4 2 2
[J.S. gals/min.[J.S. gals / min.
penζufUhrung)penζfeed)
1 1
1
j
2 I.
j
2
2098U/11102098U / 1110
21404222140422
- 20 -- 20 -
*Δ ρ m unterschied zwischen dem Zuführdruck und dem Auswurfdruck.* Δ ρ m difference between the feed pressure and the ejection pressure.
Fig. 9 stellt den Prozentsatz des Wirkungsgrades für die Auswurfrate dar, und zwar für drei verschiedene Werte von ^P und der Zuführbeständigkeit aus Tabelle II. Die folgenden Beobachtungen konnten in Verbindung mit Beispiel II und Tabelle II gemacht werden.Fig. 9 represents the percentage efficiency for the Ejection rate for three different values of ^ P and the feed resistance from Table II. The following Observations could be made in connection with Example II and Table II.
Kurve A - Zuführkonsistenz «0,65 (A P =» 18 psi)Curve A - feed consistency 0.65 (A P = »18 psi)
Kurve B - ZufUhrkonsistenz = 0,68 (AP = 21 psi)Curve B - feed consistency = 0.68 (AP = 21 psi)
Kurve C - Zuführkonsistenz =0,65 (AP « 24 psi)Curve C - feed consistency = 0.65 (AP «24 psi)
Aus den sich über einen Monat erstreckenden Tests war ersichtlich, dassFrom the tests that lasted over a month apparent that
1) eine geringe Variation in der Zuführbeständigkeit den Reinigungsgrad beeinflusst. Höhere Zuführbeständigkeiten1) a small variation in the feed resistance affects the degree of cleaning. Higher feed resistances
dienen dazu, die Produktionsrate zu erhöhen, ohne dassserve to increase the production rate without die physikalische Kapazität des Reinigungssystemes erhöht wird, nämlich dass grössere Pumpen, Rohre und Ventile verwendet werden müssen,increases the physical capacity of the cleaning system that bigger pumps, pipes and valves must be used
2) der Reinigungsgrad sich erhöht, wenn sich die Auswurfrate erhöht, so dass aber zur gleichen Zeit ein Pulpenverlust entsteht,2) the degree of purification increases as the ejection rate increases increased, so that at the same time there is a loss of pulp,
3) die Temperatur des Rohschlamraes zu einem gewissen Grade3) the temperature of the raw sludge to some extent
die Auswurfrate vorschreibt. Jedoch sind höhere Temperaturen bei einigen Mühlen wünschenswert, da diese die Entwässerungszeit des Reinigers verkürzen. Daher die hohen Auswurfraten in Beispiel 2.dictates the ejection rate. However, higher temperatures are desirable in some mills because they Shorten the drainage time of the cleaner. Hence the high ejection rates in example 2.
2098U/1 1 102098U / 1 1 10
2U8A222U8A22
- 21 -- 21 -
Es wird ferner, angenommen, dass aus den Tabellen I und II ersichtlich 1st, dass das "negative" Gewinde des Beispieles I bei vorzugsweise niedrigen Zuführbeständigkelten vorkamt und bei normalen Zuführtemperaturen (§0° bis IQO0F), dass sich jedoch das "positive" Gewinde des Beispieles IX unter höheren Zuführbeständigkeiten und höheren Zuführtemperaturen befindet (120° bis 130°P).It is further assumed that from Tables I and II it can be seen that the "negative" thread of Example I occurred at preferably low feed resistances and at normal feed temperatures (§ 0 ° to IQO 0 F), however, that the "positive""The thread of Example IX is under higher feed resistances and higher feed temperatures (120 ° to 130 ° P).
Die folgende Tabelle II gibt die Ergebnisse des Hydrozyklon des Beispiels I wieder (einschliesslich des negativen Schraubengewindes), dieses Hydrozyklon wurde den Bedingungen wie in der Tabelle II angegeben, getestet.The following Table II gives the results of the hydrocyclone of Example I again (including the negative screw thread), this hydrocyclone was the conditions as indicated in Table II.
Tabelle III (Holzpulpenrohschlamm - Zuführtemperatur 120° bis 13O°F) Table III (Raw Wood Pulp Sludge - Feed Temperature 120 ° to 130 ° F)
•test-No.• test-No.
Kapazität (Durchlauf U.S. gals/min.capacity (Pass U.S. gals / min.
Druck Δ psiPressure Δ psi
(%der Trockenpul-(% of dry powder
penzuführung)pen feed)
ReIReI
nigjuignigjuig
12.2112.21
12.5712.57
12.8412.84
2121st
0.640.64
0.640.64
0.640.64
17.917.9
24.224.2
39.139.1
68.968.9
77.277.2
69.369.3
Die Variationen der Auswurfrate in der oben stehenden Tabelle erscheinen wegen den Schenkungen der Zuführtemperatur innerhalb des gegebenen Bereiches.The variations in the ejection rate in the table above appear within the given range because of the drifts in the feed temperature.
2098U/11102098U / 1110
2U84222U8422
- 22 -- 22 -
Tabelle IV (Bekannte Hydrozyklonc)Table IV (Known Hydrocyclones) Holzpulpenrohachlamm - Zuführtemperatur 120° bis 13O°f)Holzpulpenrohachlamm - feed temperature 120 ° to 130 ° f)
■est-■ est-
Kapazität (Durchlauf US gals/mincapacity (Pass US gals / min
Druck palPressure pal
Zuführbeständigk. (% der Trockenpul penzuführung)Infeed resistant k. (% of dry powder feed)
Reinigung^ wirkung!Cleaning effect!
8.68.6
0.650.65
31.631.6
83.983.9
Tabelle IV gibt die Teetergebnisse wieder, die mit einem Hydrozyklon gemäss Beispiel I und II durchgeführt wurden, wo jedoch die spiralförmigen Nuten fehlen, und statt dessen mit Abstand, parallel angeordnete, ringartige Drosselungsmittel vorgesehen sind. Die vermerkte Zunahme der Hydrozyklonenkapazltät und die niedrigeren Auswurfraten bei gleicher Zuführbeständigkeit ermöglichen die !Vergleiche der Tabellen II und IV (vergleiche insbesondere Test 6, Tabelle II, bis Test 1, Tabelle IV, wobei bei beiden Δ.Ρ = 21 psi).Table IV gives the tea results obtained with a Hydrocyclone according to Examples I and II were carried out, but where the spiral grooves are missing, and instead at a distance, parallel, ring-like throttling means are provided. The noted increase in hydrocyclone capacity and the lower ejection rates for the same Resistance to feed allow comparisons between the tables II and IV (compare in particular test 6, table II, to test 1, table IV, with both Δ.Ρ = 21 psi).
Eine Verstopfung der Auswurfdüsen gegenüber den bekannten Hydrozyklonen ergab eine Messung und eine Häufigkeitsrate von 1 : 5.A blockage of the ejection nozzles compared to the known Hydrocyclones gave a measurement and an incidence rate of 1: 5.
Die vorliegende Erfindung kann auch in verschiedenen anderen Auegestaltungen angewendet werden, als es bisher beschrieben wurde. Aufschwemmungen oder Rahachlamm und nicht nur die beschriebene Holzpulpe können gewiss der Erfindung fraktionnier werden. In bestimmten Fillen kann das schwere Material, welche· durch den Auswurfbereich austritt, aus einem Material bestehen,The present invention can also be applied in various other configurations than heretofore described became. Suspensions or Rahachlamm and not only the wood pulp described can certainly be fractionated according to the invention will. In certain cases the heavy material, which exits through the ejection area, consist of a material,
209814/1110209814/1110
2H8A222H8A22
- 23 -- 23 -
welches noch welter bearbeitet»erden muss, wie bei Konzentrationen von Rohschlamn oder Aufschwemmungen von wertvollen Mineralien. Zusätzlich können noch verschiedene Änderungen vorgenoasaen werden, wobei jedoch die Ausgestaltung des Hydrozyklones die gleich bleibt.which has to be processed further, as in the case of concentrations of raw sludge or suspensions of valuable Minerals. In addition, various changes can be made, although the design of the hydrocyclone remains the same.
2098U/1 1 102098U / 1 1 10
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