DE3628136A1 - Separation apparatus for relatively light components of a liquid stream - Google Patents

Abstract

To separate off components having relatively low specific gravity, for example air or relatively light constituents in a liquid stream, these are passed through a turbulent-generating perforated plate (5) which is arranged at an acute angle to the liquid stream and diverts this upwards. In the upper part of the housing (4) through which the liquid flows, an outlet (12) is provided for the relatively light components. To damp pressure variations and pressure pulses, an air cushion (9) can be provided in the upper part of the housing, the outlet (12) being mounted at the border of the air cushion (9) and the liquid. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Abscheidevorrichtung für leichtere Komponenten einer Flüssigkeitsströmung mit einem wenigstens angenähert horizontal von der Flüssig­ keit durchströmten Gehäuse.The invention relates to a separating device for lighter components of a liquid flow with one at least approximately horizontally from the liquid flow-through housing.

Bei vielen Flüssigkeitsströmungen, beispielsweise bei der Zuführung einer Faserstoffsuspension zum Stoffauf­ lauf einer Papiermaschine, oder aber auch bei sonstigen verfahrenstechnischen Anlagen oder nach Vakuumanlagen, Kompressoren oder dergleichen ist es erforderlich, aus einer Flüssigkeitsströmung leichtere Komponenten, wie beispielsweise Luft oder andere, spezifisch leichtere Phasen, wie z.B. Styropor- oder Folienteile bei der Altpapieraufbereitung, von der Flüssigkeit und der spe­ zifisch schwereren Phase, wie der Faserstoffsuspension zu trennen. Hierzu wird der Unterschied des spezifi­ schen Gewichtes ausgenützt, welcher bewirkt, dass Luft und leichtere Komponenten nach oben steigen und dort abgetrennt werden können. Für grosse Durchsatzmengen und schnelle Strömungsgeschwindigkeiten ist jedoch eine solche Trennung mittels des spezifischen Gewichtes bei bekannten Vorrichtungen nur sehr beschränkt wirksam.With many liquid flows, for example at the supply of a fiber suspension to the stock run a paper machine, but also in other process plants or after vacuum plants, Compressors or the like are required a fluid flow of lighter components, such as for example air or other, specifically lighter Phases, e.g. Styrofoam or foil parts at the Waste paper processing, from the liquid and the spe heavier phase, such as the fiber suspension to separate. The difference of the speci weight, which causes air and lighter components rise up and there can be separated. For large throughputs and fast flow rates is one such separation by means of the specific weight known devices only very effective.

Ein weiteres Problem in flüssigkeitsdurchströmten Rohr­ leitungen, speziell vor dem Stoffauflauf von Papierma­ schinen, ist die Beseitigung oder Dämpfung der durch Förderorgane erzeugten hydraulischen Schwingungen oder Druckstösse oder der in Krümmern erzeugten Ablösungen oder Rotationsströmungen, welches bei grossen Strö­ mungsgeschwindigkeiten bisher ebenfalls nur unvoll­ kommen gelöst werden konnte.Another problem in liquid-flow pipe lines, especially before the headbox from Papierma seem, is the elimination or dampening of through Conveying elements generated hydraulic vibrations or  Pressure surges or the detachments generated in manifolds or rotational currents, which with large currents so far also only incomplete coming could be solved.

Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, die vorstehend erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu beseiti­ gen und insbesondere eine Abscheidevorrichtung für leichte Komponenten einer Flüssigkeitsströmung zu schaffen, mit welcher sich Luft und spezifisch leich­ tere Komponenten mit grösserer Effizienz auch bei gros­ sen Durchsatzmengen und grosser Strömungsgeschwin­ digkeit abscheiden lassen. Bei einer Weiterbildung der Erfindung sollen gleichzeitig Druckschwankungen und Schwingungen und Druckstösse in der Flüssigkeitsströ­ mung gedämpft oder eliminiert werden.The invention has for its object the above to eliminate mentioned disadvantages of the prior art gene and in particular a separator for light components of a liquid flow create with which air and specifically light more components with greater efficiency, even with large ones throughput rates and high flow rates let it separate. If the At the same time, pressure fluctuations and Vibrations and pressure surges in the fluid flow dampened or eliminated.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass im Gehäuse mit einem spitzen Winkel zur Strömungs­ richtung eine von der Flüssigkeit durchströmte, turbu­ lenzerzeugende Lochplatte zur Umlenkung der Flüssig­ keitsströmung nach oben, sowie in Strömungsrichtung hinter der Lochplatte am oberen der Teil der Flüssig­ keitsströmung ein Auslass für die leichteren Komponen­ ten vorgesehen ist.According to the invention, this object is achieved by that in the housing with an acute angle to the flow direction a fluid flowed through, turbu bilge-producing perforated plate for deflecting the liquid flow upwards, as well as in the direction of flow behind the perforated plate at the top of the part of the liquid flow an outlet for the lighter components ten is provided.

Mit Vorteil ist die Lochplatte mit einem Winkel in der Grössenordnung von etwa 10 Grad gegen die Strömung ge­ neigt angeordnet und als sogenannter Stufendiffusor mit wenigstens zwei sich stufenförmig erweiternden Ab­ schnitten ausgeführt. The perforated plate is advantageously at an angle in the Order of magnitude of about 10 degrees against the current tilts arranged and as a so-called step diffuser at least two gradually widening ab cut executed.  

Im oberen Teil des Gehäuses kann ein Luftpolster zur Schwingungsdämpfung vorgesehen sein, welches mit einer Luftzuleitung versehen ist, wobei der Auslass für spe­ zifisch leichtere Komponenten an der Grenzlinie der Flüssigkeit und des Luftpolsters vorgesehen ist.An air cushion can be used in the upper part of the housing Vibration damping can be provided, which with a Air supply line is provided, the outlet for spe lighter components on the borderline of the Liquid and the air cushion is provided.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren darge­ stellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zei­ gen:The invention is based on the Darge in the figures presented embodiments explained in more detail. It shows gene:

Fig. 1 eine Abscheidevorrichtung mit Schwingungs­ dämpfung, und Fig. 1 is a separator with vibration damping, and

Fig. 2 eine Abscheideeinrichtung mit Drucksensoren. Fig. 2 shows a separator with pressure sensors.

Fig. 1 zeigt eine von einer Flüssigkeit, z.B. einer Faserstoffsuspension durchströmte Leitung mit einem Einlauf 1 und einem Auslauf 2, zwischen denen eine Ab­ scheidevorrichtung 3 mit einem Gehäuse 4 angeordnet ist. In diesem Gehäuse 4 ist in spitzem Winkel zur Strömungsrichtung eine turbulenzerzeugende Lochplatte 5 angeordnet, welche von der Flüssigkeit durchströmt wird und welche die Flüssigkeit nach oben umlenkt. Fig. 1 shows a liquid, for example a fiber suspension flow through a line with an inlet 1 and an outlet 2 , between which a separating device 3 is arranged with a housing 4 . In this housing 4 , a turbulence-generating perforated plate 5 is arranged at an acute angle to the flow direction, through which the liquid flows and which deflects the liquid upwards.

Die turbulenzerzeugende Lochplatte 5 ist mit Vorteil als sogenannter Stufendiffusor ausgebildet, welcher eine Vielzahl von parallelen Verteilkanälen 6 aufweist, welche jeweils wenigstens zwei sich stufenartig erwei­ ternde Abschnitte 7 und 8 besitzen. Infolge der nach dem Turbulenzerzeuger entstehenden Mikroturbulenz entsteht ein instabiler Strömungszustand, in dem sich die spezi­ fisch leichteren Phasen, z.B. Luft und Styropor- oder Folienteile von der spezifisch schwereren Komponente, d.h. der Flüssigkeit und der Faserstoffsuspension tren­ nen, wobei die leichtere Phase nach oben steigt.The turbulence-generating perforated plate 5 is advantageously designed as a so-called step diffuser, which has a multiplicity of parallel distribution channels 6 , each of which has at least two sections 7 and 8 which expand in steps. As a result of the microturbulence that arises after the turbulence generator, an unstable flow state arises in which the speci fi cally lighter phases, for example air and polystyrene or film parts, separate from the specifically heavier component, ie the liquid and the fiber suspension, the lighter phase rising upwards .

Im oberen Teil des Gehäuses 4 ist ein Luftpolster 9 vorgesehen, welches von einer Zuluftleitung 10 über ein Druckminderventil 11 mit einer konstanten geringen Luftmenge versorgt wird. In diesem Luftpolster scheidet sich die aus der Suspension aufsteigende Luft ab.In the upper part of the housing 4 , an air cushion 9 is provided, which is supplied with a constant small amount of air from a supply air line 10 via a pressure reducing valve 11 . The air rising from the suspension is separated in this air cushion.

In Niveauhöhe der Flüssigkeit, d.h. an der Grenzlinie von Flüssigkeit und Luftpolster befindet sich eine Aus­ lassöffnung 12 mit anschliessendem Abscheider 13, wel­ cher beispielsweise als Zyklon ausgebildet sein kann. Aus dieser Auslassöffnung 12 werden Luft und leichtere Komponenten als sogenannter Spukstoff ausgeschieden. lnfolge der Umlenkung der Flüssigkeitsströmung und der Turbulenzerzeugung kann eine solche Abscheidung von Luft und leichteren Komponenten auch bei grösseren Strömungsgeschwindigkeiten mit grösserer Effizienz als bisher erfolgen.At the level of the liquid, ie at the boundary line between the liquid and the air cushion, there is an outlet opening 12 with a subsequent separator 13 , which can be designed, for example, as a cyclone. Air and lighter components are excreted from this outlet opening 12 as a so-called haunted substance. As a result of the deflection of the liquid flow and the generation of turbulence, such separation of air and lighter components can take place with greater efficiency than before, even at higher flow speeds.

Das Luftpolster 9 bietet hierbei den zusätzlichen Vor­ teil, dass durch Förderaggregate und Pumpen erzeugte Druckschwingungen und Druckstösse gedämpft oder fast völlig eliminiert werden können.The air cushion 9 offers the additional part before that pressure fluctuations and pressure surges generated by delivery units and pumps can be damped or almost completely eliminated.

Vor der Lochplatte 5 und am Gehäuse 4 nach der Loch­ platte 5 sind Drucksensoren 14 und 15 vorgesehen, wel­ che den inneren Druck der Flüssigkeit vor und nach der Lochplatte bestimmen. Der Durchfluss ergibt sich aus der Druckdifferenz der Sensoren 14 und 15. Ein Anstieg dieser Druckdifferenz bedeutet, dass an den Eintritten der Verteilerkanäle 7 der Lochplatte 5 kleine Teilchen, beispielsweise Faserverspinnungen abgelagert worden sind, welche den Durchsatz beeinträchtigen. In diesem Fall wird bei Ueberschreiten eines Schwellenwertes durch die Druckdifferenz ein entsprechendes Signal ge­ geben, welches auf die Notwendigkeit der Reinigung der Lochplatte aufmerksam macht.Before the perforated plate 5 and the housing 4 after the perforated plate 5 are 14 and 15 are provided pressure sensors wel che the inner pressure of the liquid before and after of the orifice plate be determined. The flow rate results from the pressure difference between sensors 14 and 15 . An increase in this pressure difference means that small particles, for example fiber spinning, have been deposited at the inlet of the distribution channels 7 of the perforated plate 5 , which impair the throughput. In this case, when a threshold value is exceeded, the pressure difference gives a corresponding signal which draws attention to the need to clean the perforated plate.

Fig. 2 zeigt eine Abscheidevorrichtung ohne Luftpol­ ster. Einlauf 1 und Auslauf 2 sind in der Höhe versetzt und am oberen Rand des Auslaufes 2 ist an der höchsten Stelle des Gehäuses 4 der Auslass 12 für die leichteren Komponenten vorgesehen, an welchem wiederum ein Zyklon 13 angeschlossen ist, welcher einen kontinuierlichen Abfluss abgeschiedener Bestandteile sichert. Die Ab­ scheidewirkung ist analog der des erstgenannten Ausfüh­ rungsbeispieles. Die Schwingungsdämpfung ist jedoch geringer, so dass sich eine solche, vereinfachte Ab­ scheidevorrichtung überall dort mit Vorteil einsetzen lässt, wo die schwingungsdämpfenden Eigenschaften in der Anwendung nicht im Vordergrund stehen, sondern die Abscheide- und Gleichrichterfunktion. Fig. 2 shows a separator without Luftpol ster. Inlet 1 and outlet 2 are offset in height and at the top of the outlet 2 at the highest point of the housing 4 the outlet 12 is provided for the lighter components, to which in turn a cyclone 13 is connected, which ensures a continuous outflow of separated components . From the separation effect is analogous to that of the first-mentioned exemplary embodiment. However, the vibration damping is lower, so that such a simplified separating device can be used with advantage wherever the vibration-damping properties are not in the foreground in the application, but the separating and rectifying function.

Claims (12)

1. Abscheidevorrichtung für leichtere Komponenten einer Flüssigkeitsströmung mit einem wenigstens angenähert horizontal von der Flüssigkeit durch­ strömten Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (4) mit einem spitzen Winkel zur Strömungsrichtung eine von der Flüssigkeit durchströmte, turbulenzerzeugende Lochplatte (5) zur Umlenkung der Flüssigkeit nach oben, sowie in Strömungsrichtung hinter der Lochplatte (5) am oberen Teil der Flüssigkeitsströmung ein Auslass (12) für die leichteren Komponenten vorgesehen ist.1. Separating device for lighter components of a liquid flow with an at least approximately horizontal liquid flowing through the housing, characterized in that in the housing ( 4 ) at an acute angle to the direction of flow, a fluid flow-producing perforated plate ( 5 ) for deflecting the liquid upwards, and in the flow direction behind the perforated plate ( 5 ) at the upper part of the liquid flow an outlet ( 12 ) is provided for the lighter components. 2. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Lochplatte (5) eine Vielzahl von parallelen Verteilkanälen (6) aufweist.2. Separation device according to claim 1, characterized in that the perforated plate ( 5 ) has a plurality of parallel distribution channels ( 6 ). 3. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Verteilkanäle (6) wenigstens zwei, sich in Strömungsrichtung stufenförmig erweiternde Abschnitte (7, 8) aufweisen. 3. Separating device according to claim 2, characterized in that the distribution channels ( 6 ) have at least two sections ( 7 , 8 ) which widen in steps in the flow direction. 4. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilkanäle (6) mit der Strömungsrichtung einen Winkel in der Grössenordnung von etwa 10 Grad bilden.4. Damping device according to claim 2 or 3, characterized in that the distribution channels ( 6 ) form an angle with the flow direction in the order of about 10 degrees. 5. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprü­ che 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) einen wenigstens angenähert horizontalen Einlauf (1) und einen wenigstens angenähert horizontalen Auslauf (2) besitzt, wobei der Auslauf (2) in der Höhe gegenüber dem Ein­ lauf (1) versetzt ist.5. Separating device according to one of claims 1-4, characterized in that the housing ( 4 ) has an at least approximately horizontal inlet ( 1 ) and an at least approximately horizontal outlet ( 2 ), the outlet ( 2 ) being opposite in height the inlet ( 1 ) is offset. 6. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Auslass (12) für die leichteren Komponenten in der Umgebung des oberen Randes des Auslaufes (2) angeordnet ist.6. Separating device according to claim 5, characterized in that the outlet ( 12 ) for the lighter components is arranged in the vicinity of the upper edge of the outlet ( 2 ). 7. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprü­ che 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Teil des Gehäuses (4) ein Luftpolster (9) vorgesehen ist.7. Separation device according to one of claims 1-5, characterized in that an air cushion ( 9 ) is provided in the upper part of the housing ( 4 ). 8. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, dass an der Oberseite des Gehäu­ ses (4) ein Lufteinlass (10) vorgesehen ist.8. Separating device according to claim 7, characterized in that an air inlet ( 10 ) is provided on the top of the housing ( 4 ). 9. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (12) für die leichteren Komponenten in der Höhe der Grenzlinie zwischen der Flüssigkeit und dem Luftpolster (9) vorgesehen ist. 9. Separating device according to claim 7 or 8, characterized in that the outlet ( 12 ) for the lighter components is provided at the level of the boundary line between the liquid and the air cushion ( 9 ). 10. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprü­ che 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass am Aus­ lass (12) für die leichteren Komponenten ein Zyklon (13) vorgesehen ist.10. Separation device according to one of claims 1-9, characterized in that a cyclone ( 13 ) is provided on the outlet ( 12 ) for the lighter components. 11. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprü­ che 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Lochplatte (5) und nach der Lochplatte (5) jeweils ein Drucksensor (14, 15) vorgesehen ist.11. Separating device according to one of claims 1-10, characterized in that a pressure sensor ( 14 , 15 ) is provided in front of the perforated plate ( 5 ) and after the perforated plate ( 5 ). 12. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, dass eine Signalvorrichtung zur Ab­ gabe eines Signals bei Erreichen eines vorgege­ benen Differenzdruckes der beiden Drucksenso­ ren (14, 15) vorgesehen ist.12. Separating device according to claim 11, characterized in that a signaling device for emitting a signal upon reaching a predetermined differential pressure of the two pressure sensors ( 14 , 15 ) is provided.