DE3650237T2

DE3650237T2 - Gegenläufiges Hydrozyklon zum Abtrennen von leichten Verunreinigungen aus einer Fasergutsuspension.

Info

Publication number: DE3650237T2
Application number: DE3650237T
Authority: DE
Inventors: Jacek J Macierewicz
Original assignee: ELP Products Ltd
Current assignee: ELP Products Ltd
Priority date: 1986-02-22
Filing date: 1986-11-27
Publication date: 1995-06-08
Anticipated expiration: 2006-11-28
Also published as: EP0234101B1; ATE118568T1; JPS62199889A; EP0234101A1; JP2533870B2; DE3650237D1; US4797203A; CA1269348A; GB8604462D0

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

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.