DE3650237T2 - Gegenläufiges Hydrozyklon zum Abtrennen von leichten Verunreinigungen aus einer Fasergutsuspension. - Google Patents
Gegenläufiges Hydrozyklon zum Abtrennen von leichten Verunreinigungen aus einer Fasergutsuspension.Info
- Publication number
- DE3650237T2 DE3650237T2 DE3650237T DE3650237T DE3650237T2 DE 3650237 T2 DE3650237 T2 DE 3650237T2 DE 3650237 T DE3650237 T DE 3650237T DE 3650237 T DE3650237 T DE 3650237T DE 3650237 T2 DE3650237 T2 DE 3650237T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- pressure
- separation chamber
- flow
- stream
- psi
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims description 42
- 239000000725 suspension Substances 0.000 title claims description 23
- 239000012535 impurity Substances 0.000 title claims description 8
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 28
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000013055 pulp slurry Substances 0.000 abstract 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 abstract 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920006327 polystyrene foam Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
- D21D5/00—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
- D21D5/18—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor with the aid of centrifugal force
- D21D5/24—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor with the aid of centrifugal force in cyclones
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
- B04C5/08—Vortex chamber constructions
- B04C5/107—Cores; Devices for inducing an air-core in hydrocyclones
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
- B04C5/14—Construction of the underflow ducting; Apex constructions; Discharge arrangements ; discharge through sidewall provided with a few slits or perforations
- B04C5/181—Bulkheads or central bodies in the discharge opening
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Paper (AREA)
- Cyclones (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft einen Gegenstrom-Hydrozyklonreiniger zur Entfernung leichter Verunreinigungen aus einer Fasergutsuspension.
- Die Begriffe "vorwärts" und "gegenläufig", wie sie in bezug auf Hydrozyklonreiniger verwendet werden, sollen die Richtung angeben, in der die Verunreinigungen in der Fasergutsuspension entfernt werden.
- Vorwärts-Hydrozyklonreiniger, wie beispielsweise der in CA-A- 1138378 offenbarte, werden zur Entfernung schwerer Verunreinigungen aus Fasergutsuspensionen auf Wasserbasis verwendet. "Schwer" bedeutet, daß die Verunreinigungspartikel schwerer als Wasser sind und entweder schwerer als die Fasergutfasern sind oder sich in demselben Bereich volumenbezogener Masse befinden, jedoch von konzentrierterer Form sind, wodurch sie eher ausgeleitet werden als Fasern mit einem hohen Verhältnis von Länge zu Durchmesser. Durch die Wirkung von Zentrifugalkräften werden schwere Verunreinigungen zu der Wand eines Hydrozyklons hingeschoben und bewegen sich spiralförmig abwärts, um in "Vorwärts"- Richtung durch die untere Auslauföffnung ausgegeben zu werden. Da die Fasern auch schwerer als Wasser sind, bewegen sie sich in derselben Richtung wie die schweren Verunreinigungen. Räumliche Einschränkungen in dem engen Bereich der unteren Auslauföffnung jedoch lassen dort nur ein Austreten von etwa 20% aller Feststoffe zu. Daher werden vorzugsweise schwere Verunreinigungen ausgegeben. Der Rest wird zu dem sich nach oben bewegenden Innenwirbel gedruckt und tritt durch die oben angeordnete Öffnung aus.
- Gegenstrom-Hydrozyklone werden zur Entfernung leichter Verunreinigungen aus Fasergutsuspensionen verwendet. Der Bedarf an dieser Art von Reiniger ist aufgrund der zunehmenden Verwendung von recyceltem Papier, beispielsweise Altpapier, De-Ink-Papier und Faserresten, gestiegen. Leichte Verunreinigungen in aus solchem Papier hergestellten Suspensionen sind üblicherweise nicht-faserige Materialien, die in recycelten Büchern, Zeitschriften, Kartons und dergleichen vorhanden sind. Derartige leichten Verunreinigungen sind leichter als die Fasern und Wasser und können Latizes, Wachse, Hot-Melts, Polystyrolschaum, Polypropylen und Polyethylen aufweisen. Unter der Einwirkung der Kräfte, die durch die Drehung der Fasersuspension bewirkt werden, sammeln sich diese leichten Verunreinigungen im Inneren des Hydrozyklons. Die leichten Verunreinigungen werden zusammen mit (aufgrund ihrer Form) leichteren oder leichter zu entfernenden Fasern mit dem sich nach oben bewegenden Strom durch die Überlauföffnung ausgelassen. Der größte Teil der Fasern (beispielsweise von etwa 80 bis etwa 90 Gewichtsprozent), der schwerer als Wasser ist, gelangt weiter nach unten und wird durch die untere Auslauföffnung ausgelassen.
- Für die Gegenstrom-Reinigung werden üblicherweise Hydrozyklone mit einem Hauptdurchmesser von etwa 60 bis etwa 100 mm verwendet, wobei der praktischste Durchmesser zwischen etwa 75 und etwa 80 mm liegt. Größere Hydrozyklone würden geringere Zentrifugalkräfte entwickeln, während bei kleineren Hydrozyklone höhere Installationskosten erforderlich sind. Üblicherweise werden solche Hydrozyklone durch Umwandeln von Vorwärts-Reinigern durch Verändern des Durchmessers des Einlasses, der unteren Auslauföffnung, der Überlauföffnung sowie der Betriebsparameter hergestellt.
- Beispielsweise sähe ein typischer Umbau eines Vorwärts-Reinigers zur Herstellung eines Gegenstrom-Reinigers wie folgt aus:
- (a) Zuführfläche um bis zu etwa 30% vergrößert.
- (b) Fläche der unteren Übernahmeauslauföffnung um bis zu etwa 1200% vergrößert.
- (c) Fläche der Überlauföffnung um zwischen etwa 10% und 320% verringert.
- Die Zunahme bei der Zufuhreinlaßfläche wird benötigt, um bei dem Gegenstrom-Reiniger eine ähnliche Kapazität zu erzielen wie bei dem Vorwärts-Reiniger, und zwar bei ähnlichen Druckdifferenzen zwischen Zuführ- und Übernahmewirkdruck. Dies zeigt deutlich, das der Strömungswiderstand eines resultierenden Gegenstrom- Reinigers viel höher ist als bei einem äquivalenten Vorwärts- Reiniger. Dies liegt in erster Linie daran, daß der überwiegende Teil der gesamten Strömungsrate gegen die nach unten hin erfolgende Verengung zu der unteren Auslauföffnung für die Schwerteil-Fraktion arbeiten muß.
- Die bedeutende Zunahme im Durchmesser der unteren Auslauföffnung dient dazu, bei der Übernahme mindestens 50% des Gesamtvolumendurchsatzes und mindestens 75% guter Fasern zu erhalten. Ansonsten würde, da der Austritt durch eine herkömmliche untere Auslauföffnung vom hydraulischen Gesichtspunkt aus ineffizient ist, der überwiegende Teil dieser Fraktion wie bei einem Vorwärts- Reiniger zu dem Überlauf gelangen.
- Die Verkleinerung der Überlauföffnungsfläche dient an erster Stelle dazu, zwischen etwa 20 und etwa 50 Volumenprozent auszugeben, verglichen mit etwa 90% bei einem Vorwärts-Reiniger, und an zweiter Stelle dazu, die Ausgabe des restlichen Volumens durch die untere Auslauföffnung durch Aufbringen von Gegendruck zu unterstützen. Es hat sich herausgestellt, daß die Bemessung der unteren Auslauföffnung und der Überlauföffnung für beide Fraktionen sehr ähnliche Geschwindigkeiten ergeben muß. Wenn nicht, wird der Luftkern mit der benachbarten Schicht der Fraktion aus leichten Verunreinigungen stehenbleiben oder sogar zu dem unteren Auslauf hinwandern, woraus sich eine schlechte Reinigungseffizienz ergibt.
- Ferner sind bei den meisten Gegenstrom-Reinigern Druckdifferenzen von etwa 30 bis etwa 90 psi erforderlich, d.h. ein Mittelwert, der etwa das Doppelte von dem eines Vorwärts-Reinigers beträgt. Dieses Erfordernis hoher Drücke, das heißt einer hohen Drehbewegungsrate, dient dazu, eine ausreichende Reinigungseffizienz zu erzielen. Bei einer geringen Druckdifferenz ist die aufwärts gerichtete Komponente der Reaktion gegen die Zentrifugalkraft an einer zusammenlaufenden konischen Wandung des Reinigers derart, daß statt des Fluids mit Fasern an der Wand, das zu dem unteren Auslauf hin strömt, der innere Teil der leichten Verunreinigungen und Fasern, der den Luftkern umgibt, dort abgenommen wird. Beim Aufbringen von hohen Drücken ist die hydraulische Kraft an der Wand stark genug, um die äußeren Schichten zu dem unteren Auslauf zu drücken, wobei gleichzeitig die umgebenden Schichten des Luftkerns nach oben zu der Überlauföffnung hin verschoben werden. Daher ist der eingeschlossene Winkel des Konus vor dem unteren Auslauf von großer Bedeutung. Konuswinkel von herkömmlichen Vorwärts-Reinigern und umgewandelten Gegenstrom-Reinigern betragen üblicherweise etwa 8 Grad.
- Eine andere Art von Gegenstrom-Hydrozyklon verwendet ein "Gleichstrom"-Konzept, bei dem die Zufuhr der Suspension an einem weiten Ende des Reinigers erfolgt und sowohl die saubere schwere Fraktion als auch die Fraktion leichter Verunreinigungen am dem zylindrisch geteilten engen entgegengesetzten Ende ausgegeben werden. Die schwere Fraktion wird aus dem ringförmigen Bereich zwischen der konischen Wand des Reinigers und dem Innenrohr ausgegeben und die leichte Fraktion wird durch das Innenrohr aus dem Zentrum des Reinigers entfernt. Die Ströme beider Fraktionen verlaufen in vertikaler Richtung. Derartige Reiniger haben die folgenden Vorteile:
- (a) Es können geringe Druckdifferenzen zwischen Zuführ- und Übernahmedruck verwendet werden, wodurch ermöglicht wird, daß sie mit niedrigem Druck, d.h. unter etwa 20 psi, zu betreibende Reiniger sein können.
- (b) Die leichte abgeschiedene Fraktion enthält eine sehr geringe Faserkonzentration und eine sehr hohe Verunreinigungskonzentration.
- Die Nachteile jedoch sind wie folgt:
- (a) Die Übernahmefraktion ist aufgrund des großen Neigungswinkels des sich spiralig bewegenden Fluids und des größeren Auslaufdurchmessers der schweren Fraktion und den somit geringeren zentripetalen Beschleunigungen sehr schmutzig.
- (b) Für akzeptable Reinigungszustände sind große Druckdifferenzen zwischen Übernahme- und Ausleitdruck erforderlich, da die beiden Fraktionen von im wesentlichen unterschiedlichen Radii entnommen werden.
- (c) Schwierigkeit der Steuerung der Ausleitraten für einen höheren Bereich der Druckdifferenzen zwischen Zuführ- und Übernahmedruck (über 14 psi). Die Ausleitraten bleiben nahezu konstant, ungeachtet der Differenzen zwischen Übernahme- und Ausleitdruck.
- Aus dem oben Gesagten ist leicht ersichtlich, daß, wenn geringe Druckdifferenzen verwendet werden können und auch, wenn geringere volumetrische Fraktionen zusammen mit leichten Verunreinigungen zu dem Überlauf gedrückt werden, ohne bei der Reinigungseffizienz Einschränkungen zu machen, der Gewinn doppelt ist, da die Pumpkosten niedriger sind und auch die Installationskosten eines vollständigen Mehrstufen-Systems geringer sind.
- Diese Erfindung stellt einen Gegenstrom-Hydrozyklonreiniger zum Entfernen leichter Fasergutverunreinigungen aus einer leichte Fasergutverunreinigungen und schwere Fasergutfasern enthaltenden Fasergutsuspension zur Verfügung, der bei einer Differenz von Zuführdruck zu Übernahmedruck im Bereich von 82 x 10³ bis 144 x 10³ N/m² (etwa 12 bis etwa 21 psi) arbeitet, mit: einem Gehäuse, das eine axial langgestreckte Trennkammer mit einem oberen Ende und einem sich nach unten zu einem unteren Ende verjüngenden konischen Abschnitt bildet, wobei der konische Abschnitt einen eingeschlossenen Winkel von 7 x 10&supmin;² bis etwa 10,5 x 10&supmin;² rad (etwa 4 bis etwa 6 Grad) aufweist, einer Einrichtung zum Zuführen der Fasergutsuspension unter dem Zuführdruck in die Trennkammer an deren oberem Ende und zum Abwärtsleiten der Suspension in einem schraubenförmig gewundenen Strom, wodurch Zentrifugalkraft die schweren Fasergutfasern in einem äußeren Strom und die leichten Fasergutverunreinigungen in einem inneren Strom von geringerer Geschwindigkeit als der äußere Strom leitet, einer an das untere Ende der Trennkammer angrenzenden unteren Auslauföffnung, an der ein Übernahmedruck besteht, wobei die untere Auslauföffnung den äußeren Strom aus der Trennkammer herausfließen läßt, einem in der Mitte der unteren Auslauföffnung angeordneten Hindernis zum Ablenken des inneren Stroms nach oben in einen zentralen Bereich der Trennkammer und zum Bilden eines Strömungsdurchlasses, durch welchen der äußere Strom zu der unteren Auslauföffnung fließt, einer Ausleitkammer am oberen Ende der Trennkammer, die einen Überlaufdruck aufweist, wobei die Ausleitkammer zwischen der Ausleitkammer und dem zentralen Bereich der Kammer eine Überlauföffnung zur Aufnahme eines Teils des von dem unteren Ende der Trennkammer durch den zentralen Bereich nach oben strömenden inneren Stroms aufweist, und wobei das Hindernis einen Sperrdornkopf mit einem flachen oberen Bereich mit einem Durchmesser von 15% bis etwa 25% des Durchmessers des oberen Endes der Trennkammer aufweist, wodurch die Geschwindigkeit des äußeren Stroms durch den Strömungsdurchlaß um nicht mehr als 35% höher ist als die Geschwindigkeit des inneren Stromes durch die Überlauföffnung.
- Die Erfindung stellt ferner ein Gegenstrom-Hydrozyklonverfahren zum Entfernen leichter Fasergutverunreinigungen aus einer leichte Fasergutverunreinigungen und schwere Fasergutfasern enthaltenden Fasergutsuspension zur Verfügung, das bei einer Differenz von Zuführdruck zu Übernahmedruck im Bereich von 82 x 10³ bis 144 x 10³ N/m² (etwa 12 bis etwa 21 psi) arbeitet, mit den Schritten: Zuführen der Fasergutsuspension in das obere Ende einer axial langgestreckten Trennkammer mit einem sich nach unten zu einem unteren Ende verjüngenden konischen Abschnitt, wobei der konische Abschnitt einen eingeschlossenen Winkel von 7 x 10&supmin;² bis etwa 10,5 x 10&supmin;² rad (etwa 4 bis etwa 6 Grad) aufweist, Abwärtsleiten der Suspension in einem schraubenförmig gewundenen Strom, wodurch Zentrifugalkraft die schweren Fasergutfasern in einem äußeren Strom und die leichten Fasergutverunreinigungen in einem inneren Strom von geringerer Geschwindigkeit als der äußere Strom leitet, Übernehmen des äußeren Stroms aus dem unteren Ende, Vorsehen eines Hindernisses in der Mitte des unteren Endes der Kammer, das den inneren Strom in den zentralen Bereich der Trennkammer leitet, Aufwärts leiten eines Teils des inneren Stroms aus dem unteren Ende der Trennkammer durch den zentralen Bereich, und Ausleiten des aufwärts geleiteten inneren Stromes aus dem oberen Ende, wobei das Hindernis mit einem flachen oberen Bereich mit einem Durchmesser versehen ist, welcher zwischen 15% und ungefähr 25% des Durchmessers des oberen Endes der Trennkammer beträgt, wodurch die Geschwindigkeit des äußeren Stroms durch den Strömungsdurchlaß in dem engsten Bereich um nicht mehr als 35% höher ist als die Geschwindigkeit des inneren Stroms durch die Überlauföffnung.
- Die Trennkammer kann einen dem Sperrdorn benachbarten konischen Abschnitt aufweisen, wobei sich herausgestellt hat, daß ein derartiger konischer Abschnitt vorzugsweise einen eingeschlossenen Winkel von etwa 4 bis etwa 6 Grad aufweisen sollte.
- Die Fasergutsuspension kann bei einem Druck im Bereich von etwa 140 x 10³ bis 240 x 10³ N/m² (etwa 20 bis etwa 35 psig) in das obere Ende der Trennkammer eingeleitet werden, wobei an der unteren Auslauföffnung ein Druck im Bereich von 55 x 10³ bis 103 x 10³ N/m² (etwa 8 bis etwa 15 psig) beibehalten wird, um den äußeren Fasergutstrom, der relativ frei von leichten Verunreinigungen ist, zu entfernen, und wobei an der Überlauföffnung ein Druck im Bereich von etwa 6,9 x 10³ bis 41 x 10³ N/m² (etwa 1 bis etwa 6 psig) beigehalten wird, um den inneren Fasergutstrom, der eine im wesentlichen große Menge an leichten Verunreinigungen und Luft enthält, zu entfernen.
- Der Druck an der unteren Auslauföffnung kann um einen Betrag im Bereich von etwa 82 x 10³ bis 144 x 10³ N/m² (etwa 12 bis etwa 21 psi), entsprechend der erforderlichen Zuführströmungsrate, unter dem Zuführdruck gehalten werden.
- Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, welche zeigen:
- Figur 1 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, eines erfindungsgemäßen Gegenstrom-Hydrozyklons,
- Figur 2 eine Schnittansicht, welche die inneren Strömungsstrukturen zeigt,
- Figur 3 ein Flußdiagramm eines dreistufigen Reinigungssystems, bei dem der Gegenstrom-Hydrozyklon der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und
- Figur 4 ein äquivalentes Strömungsdiagramm für einen Gegenstrom- Reiniger nach dem Stand der Technik.
- Wie zunächst bei Bezug auf Figur 1 deutlich wird, ist ein Gegenstrom-Hydrozyklon 10 als Blockkonstruktion aufgebaut. Zwischen Stützplatten 12 und 14 ist eine Ausleitkammer 16 angeordnet und zwischen Stützplatten 14 und 18 ist eine Trennkammer 20 angeordnet. Zwischen Stützplatten 18 und 22 ist eine Übernahmekammer 24 angeordnet. Eine Ausleitdichtung 26 ist auf einem schraubenförmigen Zuführeinlaß 28 einrastend angebracht, welcher seinerseits mit Stiften 30 mit dem oberen Ende eines Reinigerkörpers 32 verbunden ist. Auf dem unteren Ende des Reinigerkörpers 32 ist eine Übernahmedichtung 34 einrastend angebracht. Auf das untere Ende des Reinigerkörpers 32 ist eine Übernahmekappe 36 aufgeschraubt, die einen Sperrdornschaft 38 trägt, welcher ein Hindernis in Form eines Sperrdornkopfes 40 trägt. Der schraubenförmige Zuführeinlaß 28 weist eine Überlauföffnung 44 auf, die an dem Abschnitt 44 gleichmäßig auseinandergeht, um plötzliche Austrittsverluste zu vermeiden und die Anforderungen der Differenz zwischen Übernahme- und Ausleitdruck herabzusetzen.
- In der Nähe der unteren Auslauföffnung 46 weist der Reinigerkörper 32 einen konischen Teil 48 mit einem eingeschlossenen Winkel von 5 Grad auf. Die Übernahmekappe 36 weist an ihrem unteren Ende Austrittslöcher 50 auf, wobei deren Gesamtfläche viel größer ist als die der unteren Auslauföffnung 46, um zusätzliche Druckverluste zu vermeiden.
- Der Sperrdorn, der einen Schaft 38 aus rostfreiem Stahl und einen Polyurethankopf 40 aufweist, hat einen Umfangsrand 52, der zusammen mit dem konischen Körperteil 48 einen engen Durchlaß für die schwere Übernahmefraktion bildet. Der flache obere Bereich 54 des Sperrdorns hält den im Zentrum des Reinigers vorhandenen Luftkern zusammen mit der benachbarten Schicht leichter Verunreinigungen zurück und verschiebt sie nach oben in Richtung auf die Ausleitöffnung 42.
- Figur 2 zeigt die Hauptströme in einem Gegenstrom-Reiniger gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei dessen Hauptabmessungen gezeigt sind. Figur 3 zeigt ein typisches Flußdiagramm eines vollständigen Reinigungssystems, bei dem der Gegenstrom-Reiniger der vorliegenden Erfindung verwendet wird, das sich, von der Beschreibung und den Anmerkungen darüber ausgehend, selbst erklärt.
- Figur 4 zeigt dieselbe Fördermenge, die von einem Reinigungssystem gehandhabt und ausgeleitet wird, bei dem eine Gegenstromhochdruckreinigung nach dem Stand der Technik mit einer typischen Volumenaufteilung verwendet wird. Es ist deutlich zu erkennen, daß die Installationskosten des den Reiniger nach dem Stand der Technik verwendenden Systems, die proportional zu dem abgefertigten Gesamtvolumen sind, etwa 38% höher sind als bei dem in Figur 3 gezeigten System, das den Reiniger der vorliegenden Erfindung verwendet. Der Energieaufwand ist sogar noch höher, da der Energieverbrauch etwa 212% größer ist als bei dem System von Figur 3, das einen erfindungsgemäßen Gegenstrom-Reiniger verwendet.
- Typische Reinigungstestergebnisse und Betriebsparameter für einen Gegenstrom-Reiniger gemäß der vorliegenden Erfindung sind in Tabelle 1 dargestellt. TABELLE 1 TESTERGEBNISSE - BETRIEBSPARAMETER ÜBLICHE DRÜCKE PF, PA, PR - Zuführ- Übernahme- und Ausleitdruck QF, QR - Zuführ- und Ausleitströmungsraten CF, CR - Stoffdichten des Zugeführten und des Ausgeleiteten & ofengetr. Festst. im Volumen RR - Ausleitrate, % Fests. im Ausgel. zu Festst. im Zugeführt. pro Zeit EFF - Gesamt-Reinigungswirkungsgrad
- Ein Gegenstrom-Hydrozyklonreiniger gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit einer Druckdifferenz von Zuführdruck zu Übernahmedruck betrieben werden, die im Bereich von etwa 12 bis etwa 21 psi liegt, d.h. vergleichbar derjenigen, die bei äquivalenten Vorwärts-Reinigern verwendet wird, wobei die Ausleitrate durch Variieren der Differenz zwischen Zuführdruck und Ausleitdruck über den gesamten Wirkungsbereich steuerbar ist. Die zu dem Überlauf gelangende volumetrische Ausleitfraktion kann im Bereich von etwa 25 bis etwa 35% liegen und kann von etwa 10 bis etwa 20% Feststoffe enthalten.
- Durch den Sperrdorn und seine Befestigung wird die saubere Fasern enthaltende Übernahmefraktion, welche in den Ringraum zwischen dem Dorn und dem unteren Teil des Reinigerkörpers 32 strömt, nicht behindert. Die Geschwindigkeit der schweren Übernahmefraktion in dem engsten Bereich zwischen dem Reinigerkörper 32 und dem Kopf 40 des Sperrdorns ist um nicht mehr als etwa 35% der Geschwindigkeit der leichten Fraktion in der Überlauföffnung höher. Die Geschwindigkeit der schweren Übernahmefraktion in der unteren Auslauföffnung unter dem Kopf 40 des Sperrdorns ist etwa 20% geringer als in dem engsten Bereich und in den Austrittslöchern 50 in der Kappe 36, die den Sperrdorn trägt, immer noch mehr als etwa 50% geringer. Die Geschwindigkeit in der Überlauföffnung sollte nicht unter etwa 3 m/s fallen und der eingeschlossene Winkel des konischen Teils des Reinigerkörpers 32 von dem Kopf 40 des Sperrdorns zu der unteren Auslauföffnung sollte zwischen etwa 4 und etwa 6 Grad betragen, vorzugsweise etwa 5 Grad.
- Die vorliegende Erfindung ermöglicht beispielsweise den Umbau eines Vorwärts-Reinigers mit einem Durchmesser von 78 mm in einen Gegenstrom-Reiniger gemäß der vorliegenden Erfindung, indem die Fläche des Überlaufs um etwa das 4,5-fache verkleinert und die Fläche des unteren Auslaufs um etwa 45% vergrößert wird, wobei die Gestaltung des Zufuhreinlasses und die Querschnittsfläche unverändert bleiben.
- Bei einem Mehrstufenstystem, welches üblicherweise drei Stufen aufweist, ist die ausgeleitete Menge an Flüssigkeit, die zu den folgenden Stufen geleitet wird, welche die vorliegende Erfindung verwenden, wesentlich geringer als bei den Systemen nach dem Stand der Technik, wobei folglich weniger Reiniger erforderlich sind, da die Fasergutsuspension nicht so stark verdünnt ist. Normalerweise ist bei der vorliegenden Erfindung zwischen den Stufen keine Verdickung erforderlich. Bei einem typischen Reinigungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung sind im Vergleich zu dem Stand der Technik 20% weniger an Reinigerausrüstung erforderlich, wobei sowohl die Installations- als auch die Betriebskosten proportional verringert werden. Ferner können bei der vorliegenden Erfindung die gleichen standardisierten Blockkonstruktionen für einen erfindungsgemäßen Gegenstrom-Reiniger verwendet werden wie für einen Vorwärts-Reiniger nach dem Stand der Technik.
- Einem Fachmann sind andere Ausführungsbeispiele der Erfindung leicht ersichtlich, wobei der Umfang der Erfindung in den angefügten Ansprüchen definiert ist.
Claims (5)
1. Gegenstrom-Hydrozyklonreiniger zum Entfernen leichter
Fasergutverunreinigungen aus einer leichte
Fasergutverunreinigungen und schwere Fasergutfasern enthaltenden
Fasergutsuspension, der bei einer Druckdifferenz von Zuführdruck zu
Übernahmedruck im Bereich von 82 x 10³ bis 144 x 10³ N/m²
(etwa 12 bis etwa 21 psi) arbeitet, mit:
einem Gehäuse (10), das eine axial langgestreckte
Trennkammer (20) mit einem oberen Ende und einem sich nach unten
zu einem unteren Ende verjüngenden konischen Abschnitt
bildet, wobei der konische Abschnitt einen eingeschlossenen
Winkel von 7 x 10&supmin;² bis etwa 10,5 x 10&supmin;² rad (etwa 4 bis etwa
6 Grad) aufweist,
einer Einrichtung (28) zum Zuführen der Fasergutsuspension
unter dem Zuführdruck in die Trennkammer (20) an deren
oberem Ende und zum Abwärts leiten der Suspension in einem
schraubenförmig gewundenen Strom, wodurch Zentrifugalkraft
die schweren Fasergutfasern in einem äußeren Strom und die
leichten Fasergutverunreinigungen in einem inneren Strom
von geringerer Geschwindigkeit als der äußere Strom leitet,
einer an das untere Ende der Trennkammer (20) angrenzenden
unteren Auslauföffnung (46), an der ein Übernahmedruck
besteht, wobei die untere Auslauföffnung den äußeren Strom
aus der Trennkammer herausfließen läßt,
einem in der Mitte der unteren Auslauföffnung angeordneten
Hindernis (40) zum Ablenken des inneren Stroms nach oben in
einen zentralen Bereich der Trennkammer und zum Bilden
eines Strömungsdurchlasses, durch welchen der äußere Strom
zu der unteren Auslauföffnung fließt,
einer Ausleitkammer (16) am oberen Ende der Trennkammer
(20), die einen Überlaufdruck aufweist, wobei die
Ausleitkammer
zwischen der Ausleitkammer (16) und dem zentralen
Bereich der Kammer eine Überlauföffnung (44) zur Aufnahme
eines Teils des von dem unteren Ende der Trennkammer (20)
durch den zentralen Bereich nach oben strömenden inneren
Stroms aufweist, und
wobei das Hindernis einen Sperrdornkopf (40) mit einem
flachen oberen Bereich (54) mit einem Durchmesser von 15%
bis etwa 25% des Durchmessers des oberen Endes der
Trennkammer aufweist, wodurch die Geschwindigkeit des äußeren
Stroms durch den Strömungsdurchlaß um nicht mehr als 35%
höher ist als die Geschwindigkeit des inneren Stromes durch
die Überlauföffnung (44).
2. Gegenstrom-Hydrozyklonreiniger nach Anspruch 1, bei dem der
Zuführdruck im Bereich von 140 x 10³ bis 240 x 10³ N/m²
(etwa 20 bis etwa 35 psi), der Übernahmedruck im Bereich
von 55 x 10³ bis 103 x 10³ N/m² (etwa 8 bis 15 psi) und der
Überlaufdruck im Bereich von 6,9 x 10³ bis 144 x 41 N/m²
(etwa 1 bis etwa 6 psi) liegt.
3. Gegenstrom-Hydrozyklonverfahren zum Entfernen leichter
Fasergutverunreinigungen aus einer leichte
Fasergutverunreinigungen und schwere Fasergutfasern enthaltenden
Fasergutsuspension, das bei einer Druckdifferenz von Zuführdruck
zu Übernahmedruck im Bereich von 82 x 10³ bis 144 x 10³ N/m²
(etwa 12 bis etwa 21 psi) arbeitet, mit den Schritten:
Zuführen der Fasergutsuspension in das obere Ende einer
axial langgestreckten Trennkammer (20) mit einem sich nach
unten zu einem unteren Ende verjüngenden konischen
Abschnitt, wobei der konische Abschnitt einen
eingeschlossenen Winkel von 7 x 10&supmin;² bis etwa 10,5 x 10&supmin;² rad (etwa 4 bis
etwa 6 Grad) aufweist,
Abwärts leiten der Suspension in einem schraubenförmig
gewundenen Strom, wodurch Zentrifugalkraft die schweren
Fasergutfasern in einem äußeren Strom und die leichten
Fasergutverunreinigungen
in einem inneren Strom von geringerer
Geschwindigkeit als der äußere Strom leitet,
Übernehmen des äußeren Stroms aus dem unteren Ende,
Vorsehen eines Hindernisses in der Mitte des unteren Endes
der Kammer, das den inneren Strom in den zentralen Bereich
der Trennkammer leitet,
Aufwärtsleiten eines Teils des inneren Stroms aus dem
unteren Ende der Trennkammer (20) durch den zentralen Bereich,
und Ausleiten des aufwärts geleiteten inneren Stromes aus
dem oberen Ende,
wobei das Hindernis mit einem flachen oberen Bereich (54)
mit einem Durchmesser versehen ist, welcher zwischen 15%
und ungefähr 25% des Durchmessers des oberen Endes der
Trennkammer beträgt, wodurch die Geschwindigkeit des
äußeren Stroms durch den Strömungsdurchlaß in dem engsten
Bereich um nicht mehr als 35% höher ist als die
Geschwindigkeit des inneren Stroms durch die Überlauföffnung (44).
4. Verfahren nach Anspruch 3, mit dem Schritt des Zuführens
der Fasergutsuspension in das obere Ende der Trennkammer
(20) im Bereich von 140 x 10³ bis 240 x 10³ N/m² (etwa 20
bis etwa 35 psi), wobei an der unteren Auslauföffnung ein
Druck im Bereich von 55 x 10³ bis 103 x 10³ N/m² (etwa 8 bis
etwa 15 psi) eingehalten wird, um den äußeren Strom zu
entfernen, und an der Überlauföffnung ein Druck im Bereich von
6,9 x 10³ bis 144 x 41 N/m² (etwa 1 bis etwa 6 psi)
eingehalten wird, um den inneren Strom zu entfernen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, mit dem Schritt des Einhaltens
des Drucks der unteren Auslauföffnung (46) um einen Betrag
im Bereich von 82 x 10³ bis 144 x 10³ N/m² (etwa 12 bis etwa
21 psi) unter dem Zuführdruck.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB868604462A GB8604462D0 (en) | 1986-02-22 | 1986-02-22 | Hydrocyclone |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3650237D1 DE3650237D1 (de) | 1995-03-23 |
DE3650237T2 true DE3650237T2 (de) | 1995-06-08 |
Family
ID=10593537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3650237T Expired - Fee Related DE3650237T2 (de) | 1986-02-22 | 1986-11-27 | Gegenläufiges Hydrozyklon zum Abtrennen von leichten Verunreinigungen aus einer Fasergutsuspension. |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4797203A (de) |
EP (1) | EP0234101B1 (de) |
JP (1) | JP2533870B2 (de) |
AT (1) | ATE118568T1 (de) |
CA (1) | CA1269348A (de) |
DE (1) | DE3650237T2 (de) |
GB (1) | GB8604462D0 (de) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4927298A (en) * | 1988-02-22 | 1990-05-22 | Tuszko Wlodzimier J | Cyclone separating method and apparatus |
SE469279C (sv) * | 1988-07-08 | 1997-10-20 | Nils Anders Lennart Wikdahl | Sätt och anordning för att befria en fibersuspension från lätta föroreningar |
US4927536A (en) * | 1989-03-21 | 1990-05-22 | Amoco Corporation | Hydrocyclone separation system |
FI893237A (fi) * | 1989-07-03 | 1991-01-04 | Tampella Oy Ab | Foerfarande foer att avlaegsna tunga orenigheter fraon massasuspension och anordning foer avlaegsning. |
DE4009042C2 (de) * | 1990-03-21 | 1996-12-12 | Voith Gmbh J M | Vorrichtung zur Abtrennung von Luft aus Flotationstrüben |
SE506495C2 (sv) * | 1990-09-14 | 1997-12-22 | Abb Carbon Ab | Infodring |
US5566835A (en) * | 1995-10-05 | 1996-10-22 | Beloit Technologies, Inc. | Cleaner with inverted hydrocyclone |
US6129217A (en) * | 1996-03-29 | 2000-10-10 | Corn Products International, Inc. | Hydrocyclone and separator assemblies utilizing hydrocyclones |
US5934484A (en) * | 1997-04-18 | 1999-08-10 | Beloit Technologies, Inc. | Channeling dam for centrifugal cleaner |
FI103734B1 (fi) * | 1997-11-11 | 1999-08-31 | Ahlstrom Machinery Oy | Menetelmä ja laitteisto kuitususpension käsittelemiseksi |
WO1999027177A1 (en) * | 1997-11-21 | 1999-06-03 | Thermo Black Clawson Inc. | Method for deinking and other contaminent removal from wastepaper |
US6036027A (en) * | 1998-01-30 | 2000-03-14 | Beloit Technologies, Inc. | Vibratory cleaner |
US5980639A (en) * | 1998-06-30 | 1999-11-09 | Richard Mozley Limited | Hydrocyclones and associated separator assemblies |
US6109451A (en) * | 1998-11-13 | 2000-08-29 | Grimes; David B. | Through-flow hydrocyclone and three-way cleaner |
ES2166674B1 (es) * | 1999-09-20 | 2003-02-16 | Rivera Ramon Segura | Disposicion para la captacion de bolsas de plastico, aplicable en una planta de tratamiento de residuos urbanos. |
US20040094848A1 (en) * | 2002-08-01 | 2004-05-20 | Lange Neville Ernest | Gas eductors and gas eductor flotation separators |
US7241393B2 (en) * | 2003-11-24 | 2007-07-10 | Texaco Inc. | Method and apparatus for separating solids from a slurry |
NL2000461C2 (nl) * | 2007-01-31 | 2008-08-01 | Netherlands Inst For Metals Re | Inrichting en werkwijze voor het reinigen van een metaalstroom. |
CN102481588B (zh) * | 2009-07-03 | 2014-06-11 | 奥维沃卢森堡公司 | 用于净化纤维素悬浮液的水力旋流器、***和方法 |
IN2014DN09180A (de) * | 2012-04-03 | 2015-07-10 | Ovivo Luxembourg Sarl |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2757581A (en) * | 1952-09-24 | 1956-08-07 | Nichols Engineering And Res Co | Vortex separators |
DE1461195A1 (de) * | 1963-08-02 | 1969-02-06 | Jan Fellegi | Anlage zum Sichten von Faserstoffsuspensionen |
US3543932A (en) * | 1967-12-29 | 1970-12-01 | Nichols Eng & Res Corp | Vortex chamber reject control |
US3512651A (en) * | 1968-09-06 | 1970-05-19 | Laval Claude C | Device for removing solid particles from liquid |
US3912579A (en) * | 1969-06-04 | 1975-10-14 | Bergstrom Paper Co | Reverse cleaning and de-inking of paper stock |
US3802570A (en) * | 1972-10-25 | 1974-04-09 | M Dehne | Cyclone separator |
US3928186A (en) * | 1973-07-24 | 1975-12-23 | Boise Cascade Corp | Combined pulp cleaning system including high and low pressure drop hydrocyclone cleaners |
CA1063974A (en) * | 1977-01-26 | 1979-10-09 | Jacek J. Macierewicz | Hydrocyclone system including axial feed and tangential transition sections |
CA1138378A (en) * | 1980-03-13 | 1982-12-28 | Jacek J. Macierewicz | Axial elutriator for the reject outlet of a hydrocyclone |
US4305825A (en) * | 1980-08-20 | 1981-12-15 | Laval Claude C | Reaction member for a fluid separating device |
SE8404573D0 (sv) * | 1984-09-12 | 1984-09-12 | Celleco Ab | Anordning for avgasning och omblandning av floden |
-
1986
- 1986-02-22 GB GB868604462A patent/GB8604462D0/en active Pending
- 1986-11-14 CA CA000523058A patent/CA1269348A/en not_active Expired
- 1986-11-19 US US06/932,251 patent/US4797203A/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-11-27 EP EP86309283A patent/EP0234101B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-11-27 AT AT86309283T patent/ATE118568T1/de not_active IP Right Cessation
- 1986-11-27 DE DE3650237T patent/DE3650237T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-02-06 JP JP62024891A patent/JP2533870B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0234101B1 (de) | 1995-02-15 |
ATE118568T1 (de) | 1995-03-15 |
JPS62199889A (ja) | 1987-09-03 |
EP0234101A1 (de) | 1987-09-02 |
JP2533870B2 (ja) | 1996-09-11 |
DE3650237D1 (de) | 1995-03-23 |
US4797203A (en) | 1989-01-10 |
CA1269348A (en) | 1990-05-22 |
GB8604462D0 (en) | 1986-03-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3650237T2 (de) | Gegenläufiges Hydrozyklon zum Abtrennen von leichten Verunreinigungen aus einer Fasergutsuspension. | |
DE754339C (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von schweren Teilchen unter Fliehkraftwirkung aus einer Aufschwemmung, insbesondere von Zellstoff, Papierstoff u. dgl. | |
DE746910C (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von schweren Verunreinigungen aus einer Aufschwemmung, insbesondere von Zellstoff, Papierstoff u. dgl. | |
DE3030980C2 (de) | Hydrozyklon. | |
AT511837B1 (de) | Hydrozyklon mit feinstoffabreicherung im zyklonunterlauf | |
EP1799903B1 (de) | Verfahren zum fraktionieren einer wässrigen papierfasersuspension sowie hydrozyklon zur durchführung des verfahrens | |
AT516856B1 (de) | Hydrozyklon mit Feinstoffabreicherung im Zyklonunterlauf | |
DE1461196A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Unreinigkeiten aus einem Papierbrei und aehnlichen faserhaltigen Aufschwemmungen | |
DE68902205T2 (de) | Vorrichtung zur selektiven abscheidung von partikeln in einem fluidum, insbesondere zur reinigung von suspensionen in der papierindustrie. | |
DE3106889A1 (de) | "vorrichtung zum auftrennen einer mischung aus einer cellulosebreisuspension und groben schweren teilchen" | |
CH642278A5 (de) | Zyklonabscheider zum abscheiden von schwer- und staubteilen aus fasermaterial. | |
DE69734286T2 (de) | Durchflussreiniger mit verbessertem einlassbereich | |
DE69608194T2 (de) | Zentrifugalabschneider, insbesondere für einen Kessel mit zirkulierendem Wirbelbett | |
EP0618012A1 (de) | Flotationseinrichtung | |
DE60308015T2 (de) | Vorrichtung und verfahren zur trennung eines gemisches | |
US4140632A (en) | Concentrator device and method | |
DE2809575C2 (de) | Hydrozyklonabscheider | |
DE69611732T3 (de) | Siebvorrichtung | |
DE3923849A1 (de) | Hydrozyklon | |
DE3043729C2 (de) | ||
DE69624933T2 (de) | Gegenläufiger hydrozyklon mit verlängerter verweilzeit als reiniger | |
DE1442372B2 (de) | Hydrozyklon Abscheider | |
DE2112352A1 (de) | Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen aus Fasersuspensionen durch Zyklonentrennung | |
DE19508430A1 (de) | Hydrozyklon | |
DE1442501A1 (de) | Verfahren zum Ausscheiden von Fremdkoerpern aus einem fliessfaehigen Medium mittels eines Zyklons und Zyklon zur Ausuebung des Verfahrens |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |