WO2017076384A1 - Zyklonsystem - Google Patents

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WO2017076384A1
WO2017076384A1 PCT/DE2016/000388 DE2016000388W WO2017076384A1 WO 2017076384 A1 WO2017076384 A1 WO 2017076384A1 DE 2016000388 W DE2016000388 W DE 2016000388W WO 2017076384 A1 WO2017076384 A1 WO 2017076384A1
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cyclone
cone
cyclone system
wall
flow
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PCT/DE2016/000388
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Inventor
Hans-Joachim Boltersdorf
Original Assignee
Hans-Joachim Boltersdorf
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Publication date
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Priority to CA3004375A priority patent/CA3004375A1/en
Priority to AU2016351053A priority patent/AU2016351053A1/en
Priority to DE112016005089.5T priority patent/DE112016005089A5/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
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    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C9/00—Combinations with other devices, e.g. fans, expansion chambers, diffusors, water locks
    • B04C2009/008—Combinations with other devices, e.g. fans, expansion chambers, diffusors, water locks with injection or suction of gas or liquid into the cyclone

Definitions

  • the invention relates to a cyclone system. Generally, the invention relates to a rotary separator.
  • the washed out in the lower reaches of a conditioner particles can be further treated in a preferably single-stage or multi-stage hydrocyclone, in particular to excrete sandy particles.
  • a hydrocyclone is simple in construction, leads to a good efficiency and requires little energy.
  • aluminum particles can also be discharged in such a hydrocyclone. Fibers produced in the cyclone can either be separated in a disc filter or thickener or returned to the conditioner in the area of the upper reaches.
  • a liquid such as water in particular be supplied to achieve a counterflow.
  • the liquid is supplied via nozzles or inflow openings. These can be distributed around the circumference in one or more levels.
  • the inflow should be such that a laminar flow favors the separation.
  • the cyclones are preferably designed as cyclones, in which an expanding output cone adjoins the central outlet.
  • a batch fraction is treated first in a first cyclone and then in a second cyclone, wherein in the first cyclone more liquid is supplied in countercurrent to increase the selectivity than in the second cyclone.
  • a high selectivity can be achieved by much in countercurrent liquid, while in the subsequent cyclone or in the subsequent cyclones, the amount of liquid supplied can be reduced.
  • a control makes it possible that at least the first cyclone at the discharge cone continuously material, preferably as a pasty material, is removed.
  • a discharge valve is only opened so far that a sediment on discharge material remains in the cyclone and the discharge according to the entry continuously is carried out.
  • sensors can determine the height of the sediment in the discharge to control the opening of the valve via a control device.
  • FIG. 1 schematically shows a device for treating composites with two small and one large hydrocyclone
  • FIG. 2 enlarges two cyclones connected in series
  • FIG. 4 shows the narrowing region of the first cyclone from FIG. 2,
  • FIG. 5 shows the upper outlet of the first cyclone from FIG. 2,
  • FIG. 6 shows the lower region of the cyclone shown in FIG. 2,
  • FIG. 7 shows the second cyclone shown in FIG. 2,
  • Figure 8 schematically shows an apparatus for treating composites with two small and two large hydrocyclone
  • FIG. 9 shows a cyclone with a double-walled output cone in a cutaway view.
  • FIG. 1 shows the incorporation of a conditioner 1 into a device with a large hydrocyclone 2.
  • This hydrocyclone 2 has an inlet cone 3 and a head region 4. In the head region, a tangential inlet 5 and a central outlet 6 are provided.
  • the input cone 3 can extend to the head region 4, so that the head region is conical. In an alternative embodiment, the input cone 3 may be cylindrical.
  • At the lower end of the input cone 3 is a smaller diameter 7, which passes as a constriction of the input cone 3 in a flared output cone 8.
  • a tapered collecting cone 9 is provided, which has a closed by a lock 10 discharge opening 11.
  • the conditioner 1 has in its upper portion 12 a screw 13 and below a sieve 14 which separates the upper portion 12 of an underflow 15.
  • the screw 13 is preferably formed as a spiral, which touches only above the screen 14 on the screen plate and drives the material radially outward.
  • a screw leading to the spiral is preferably dispensed with in order to prevent the entry of air into the lower area of the conditioner and to facilitate the discharge of air in the conditioner.
  • the substance mixture 16 treated in the conditioner 1 is discharged with a discharge screw 17 and conveyed to a buffer 18, which can receive a larger amount of the substance mixture in order to supply it to a collector 19 as required, from where the material passes over one Centrifugal pump 20 to the decentralized inlet 5 of the hydrocyclone 2 is promoted.
  • the collector 21 serves to dilute the circulated material with water 22 and then liquefied to the centrifugal pump 20 admit.
  • the collector 21 may therefore be designed as a screw conveyor, the liquid is added to achieve a conveyable via the centrifugal pump 20 consistency.
  • the material initially moves in a spiral shape to the constriction 7 and from there into the exit cone 8, where a material fraction on the Lock 10 is removed.
  • the remaining material migrates spirally in the output cone 8 back up into the input cone 3 and via the central drain 6 back to the conditioner.
  • Feed ports 23 in the lower portion 8 of the cyclone 2 allow water or other liquid to be supplied to facilitate separation of the material in the cyclone by a radially inward flow component.
  • the feed openings may be formed as nozzles which allow a liquid to enter the cyclone in a defined flow direction.
  • the shift gate 18 is changed over and the light material, in particular polyolefins, such as polyethylene and polypropylene, is discharged.
  • the underflow 15 of the conditioner 1 is fed via a pump 29 to a small cyclone 30, where sand or, for example, aluminum 31 is separated and discharged, while a cleaned of coarse grain suspension 32 is fed to a second small cyclone 33, in the fine grain 34 drops and discharged, while purified pulp 35 is discharged through the upper reaches and a filter 36 is supplied.
  • the fibers are separated, while the liquid passes via the line 37 to the collector 21 and from there to the centrifugal pump 20.
  • Figure 8 shows the use of two large cyclones connected in series.
  • a small cyclone has a maximum diameter of less than 0.5 m and a feed diameter of less than 100 mm
  • a large cyclone has a maximum diameter of more than 0.7 m and a diameter at the inlet of more than 150 mm.
  • the arrangement corresponds to that described in Figure 1 and it will deviate first cyclone 2 and then a cyclone 2 'go through.
  • An opening 51 above the slide 47 and in the lower part of the cyclone 42 serves to supply counterflow water to the cyclone 42 in the lower region.
  • the cyclone 42 consists of an upper part 52 which is conical or cylindrical and a constriction 53, under which a conical cyclone element widens downwards.
  • the second cyclone 55 is connected downstream of the first cyclone 42 and the coarse-grain purified suspension 43 at the upper reaches of the first cyclone 42 is fed to the tangential inlet 56 of the second cyclone 55.
  • This second cyclone 55 is constructed like the first cyclone 42 and serves to separate the coarse-grain-cleaned suspension of fine grain 57 which is taken off at the take-off 58 from the second cyclone 55.
  • suspension 59 purified from coarse grain and fine grain is taken from the second cyclone 55.
  • counterflow water 60 supports the separation in the cyclone and slide 61 and 62 define a collecting container 63, are provided at the openings 64 and 65 for the vent and filling water.
  • FIG. 3 shows how coarse grain 70, fine grain 71 and pulp 72 are fed to tangential feed 41.
  • This contaminated with coarse grain and fine grain pulp suspension 70, 71, 72 is conveyed tangentially into the first cyclone 42 by means of a pump 29.
  • a downwardly directed vortex 73 is formed, which is called a primary vortex.
  • This primary vortex first pulls down pulp, coarse grain and fine grain.
  • the particles with a higher specific gravity than that of the liquid in the present case are coarse grain 70 and fine grain 71.
  • the particles are pushed out of the primary vortex 73 by the high centrifugal force and sink downwards at the edge of the cone 52.
  • FIG. 5 shows that the decrease of the lighter fine grain 71 by countercurrent water 51, which is supplied from below, is prevented from sinking and is initially held in suspension in cone 54. The lighter fine grain 71 then enters the upward vortex 74 and is transported together with the pulp 72 via the upper run in the second cyclone 55.
  • FIG. 7 shows the separation in the second cyclone 55, at the tangential inlet 56 of which coarse grain-cleaned pulp suspension of pulp 72 and fine grain 71 is supplied. Hydrogen 72 and fine grain 71 form a primary vortex 76 in the upper part 75 of the second cyclone 55 and fine grain 71 is forced outwards out of the primary vortex 76 and sinks downwards at the edge of the cone 75. The cleaned pulp 72 is discharged with the secondary vortex 77 via the upper run 78.
  • the fine grain 71 decreases in the second cyclone 55, so that in the lower portion 79 of the second cyclone 55, a fine grain fraction is formed, which via the collecting container 63 can be deducted as pasty fine grain fraction 80.
  • no countercurrent water is used in the rule.
  • the upper part of the cyclone may have a cylindrical area or even be completely cylindrical to the point of constriction.
  • this cylindrical portion could be shorter than tube in the upper region of the cyclone than the conical portion below the constriction.
  • FIG. 9 shows a hydrocyclone 90 which can be used as neither and in particular as a large cyclone.
  • the liquid to be treated passes tangentially into the cyclone and spirals on the conical wall 92, which may also be cylindrical, to a point 93, after which an exit cone 94 connects.
  • the small angle 95 of the wall 92 from 6 to 7 ° relative to the central axis 96 ensures a sufficiently laminar flow in the outlet cone.
  • the outer wall 98 has two feeds 100, 101 for water or gas and the inner wall 102 has an upper portion 108 above the inlets 100 and 101 with a plurality of feed openings 104. Since the feed openings are bores in the inner wall 103 which are perpendicular are drilled into the wall, there is a Zu Industriesströmung 105 in a buoyancy angle 106 of more than 0 ° and preferably less than 20 ° relative to a normal 107 of the central axis 96.
  • the holes of the feed openings 104 have a diameter of 2 to 6 mm and preferably of about 4 mm.
  • the inlets 100 and 101 lead to a flow which impinges against the opposite outer side of the inner wall 103 and distributed between inner wall 103 and outer wall 98. This creates an overpressure between the walls, which ensures that through the plurality of feed apertures 104 pass a uniform and evenly distributed flow into the cyclone, which faces up slightly to impart an upward momentum to the particles in the cyclone. This exacerbates the effect of the light particles flowing up while the heavier particles fall down.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zyklonsystem, insbesondere für einen Aufbereiter mit einem Kopfbereich, der einen dezentralen, vorzugsweise tangentialen, Zulauf und einen zentralen Ablauf aufweist sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Zyklons. Das Zyklonsystem hat einen sich erweiternden Ausgangskonus, der sich in einem Winkel von mehr als 0° und weniger als 20° gegenüber einer zentralen Achse des Zyklons erweitert.

Description

Zyklonsystem
[01] Die Erfindung betrifft ein Zyklonsystem. Allgemein betrifft die Erfindung einen Rotationsabscheider.
[02] Derartige Anlagen sind aus der PCT/DE2015/000405 bekannt, auf die vollinhaltlich Bezug genommen wird. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Zyklon, wie er dort beschrieben ist.
[03] Vor der Behandlung der Partikel im Zyklon ist es vorteilhaft, sie in einem Aufbereiter zu behandeln. Hierbei sind vor allem mit Flüssigkeit versetzte Partikel relevant, die im Aufbereiter zerfasert werden. Der Aufbereiter dient dann der intensiven Vermengung und die Reibung der Partikel aneinander bewirkt eine Zerfaserung. Die Effektivität des Aufbereiters und insbesondere die für die Zerfaserung notwendige Energieaufnahme hängen stark von der Gestaltung des Aufbereiters ab.
[04] Die im Unterlauf eines Aufbereiters ausgeschwemmten Partikel können in einem vorzugsweise einstufigen oder mehrstufigen Hydrozyklon weiter behandelt werden, um insbesondere sandartige Partikel auszuscheiden. Ein derartiger Hydrozyklon ist einfach im Aufbau, führt zu einem guten Wirkungsgrad und benötigt wenig Energie. Je nach Einsatz der Chemikalien können in einem derartigen Hydrozyklon auch Aluminiumpartikel ausgeschleust werden. Im Zyklon anfallende Fasern können entweder in einem Scheibenfilter oder Eindicker ausgeschieden werden oder in den Aufbereiter im Bereich des Oberlaufs wieder zurückgeführt werden.
[05] Nach Abschluss eines derartigen Trennprozesses kann eine mehrstufige Wäsche folgen, die mit einem hochangereichten Waschwasser beginnt und mit quasi Frischwasser endet. [06] Um im Aufbereiter und/oder im Zyklon das Gemenge leichter trennen zu können, wird vorgeschlagen, dass das Trennen der Fraktionen vom Gemenge in einer Flüssigkeit durchgeführt wird, die leichter oder schwerer als Wasser ist. Das kann beispielsweise durch eine Zugabe von Salz oder Alkohol zum Wasser erreicht werden. Es können aber auch hydrophobe Flüssigkeiten wie beispielsweise Öle verwendet werden.
[07] Im Hydrozyklon werden in der Regel Materialien mit einer Dichte größer 1 abgeschieden. Das kann aber durch spezielle Strömungsverhältnisse beeinflusst werden. Dafür kann am unteren Ende des Hydrozyklons in einem sich verjüngenden Sammelkonus oder einem Austragskonus eine Flüssigkeit wie insbesondere Wasser zugeführt werden, um eine Gegenströmung zu erzielen. Bevorzugt wird die Flüssigkeit über Düsen oder Zuströmöffnungen zugeführt. Diese können am Umfang verteilt in einer oder mehreren Ebenen angeordnet sein. Die Zuströmung sollte so bemessen sein, dass eine laminare Strömung die Trennung begünstigt.
[08] Besonders vorteilhaft ist es, wenn man ein Zyklonsystem aus mehreren hintereinander geschalteten Zyklonen erstellt. Dabei sind die Zyklone vorzugsweise als Zyklone ausgebildet, bei denen sich an den zentralen Ablauf ein sich erweiternder Ausgangskonus anschließt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
[09] Verfahrensmäßig wird eine Gemengefraktion zuerst in einem ersten Zyklon und danach in einem zweiten Zyklon behandelt, wobei im ersten Zyklon mehr Flüssigkeit im Gegenstrom zur Erhöhung der Trennschärfe zugeführt wird als im zweiten Zyklon. Dabei kann durch viel im Gegenstrom zugeführte Flüssigkeit eine hohe Trennschärfe erzielt werden, während im nachfolgenden Zyklon oder in den nachfolgenden Zyklonen die Menge der zugeführten Flüssigkeit reduziert werden kann.
[10] Eine Regelung ermöglicht es, dass zumindest dem ersten Zyklon am Austragskonus kontinuierlich Material, vorzugsweise als pastöses Material, entnommen wird. Dazu wird ein Austragsventil nur so weit geöffnet, dass ein Bodensatz an Austragsmate- rial im Zyklon verbleibt und der Austrag entsprechend dem Eintrag kontinuierlich durchgeführt wird. Hierfür können Sensoren die Höhe des Bodensatzes im Austrag ermitteln, um über eine Regeleinrichtung die Öffnung des Ventils zu steuern.
[ 1 1] Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt
Figur 1 schematisch eine Vorrichtung zur Behandlung von Verbundstoffen mit zwei kleinen und einem großen Hydrozyklon,
Figur 2 vergrößert zwei hintereinander geschaltete Zyklone,
Figur 3 den Kopibereich des ersten Zyklons aus Figur 2,
Figur 4 den Verengungsbereich des ersten Zyklons aus Figur 2,
Figur 5 den oberen Auslass des ersten Zyklons aus Figur 2,
Figur 6 den unteren Bereich des in Figur 2 gezeigten Zyklons,
Figur 7 den in Figur 2 gezeigten zweiten Zyklon,
Figur 8 schematisch eine Vorrichtung zur Behandlung von Verbundstoffen mit zwei kleinen und zwei großen Hydrozyklon und
Figur 9 einen Zyklon mit einem doppelwandigen Ausgangskonus in einer aufgeschnittenen Ansicht.
[12] Die Figur 1 zeigt die Einbindung eines Aufbereiters 1 in eine Vorrichtung mit einem großen Hydrozyklon 2. Dieser Hydrozyklon 2 hat einen Eingangskonus 3 und einen Kopfbereich 4. Im Kopfbereich sind ein tangentialer Zulauf 5 und ein zentraler Ablauf 6 vorgesehen. Der Eingangskonus 3 kann sich bis zum Kopfbereich 4 erstrecken, sodass auch der Kopfbereich konisch ausgebildet ist. In einer alternativen Ausführungsform kann auch der Eingangskonus 3 zylinderförmig ausgebildet sein. [13] Am unteren Ende des Eingangskonus 3 befindet sich ein kleinerer Durchmesser 7, der wie eine Einschnürung vom Eingangskonus 3 in einen sich erweiternden Ausgangskonus 8 überleitet. Am unteren Ende des Ausgangskonus 8 ist ein sich wieder verjüngender Sammelkonus 9 vorgesehen, der eine durch eine Schleuse 10 verschlossene Austragsöffnung 11 aufweist.
[14] Der Aufbereiter 1 hat in seinem oberen Bereich 12 eine Schraube 13 und darunter einen Sieb 14, das den oberen Bereich 12 von einem Unterlauf 15 trennt. Die Schraube 13 ist vorzugsweise als Spirale ausgebildet, die nur direkt oberhalb des Siebes 14 über das Siebblech streift und das Material nach radial außen treibt. Auf eine zur Spirale führende Schraube wird vorzugsweise verzichtet, um den Eintrag von Luft in den unteren Bereich des Aufbereiters zu vermeiden und den Austrag von Luft im Aufbereiter zu erleichtern.
[15] Das im Aufbereiter 1 behandelte Stoffgemenge 16 wird mit einer Austrags- schnecke 17 ausgetragen und zu einem Puffer 18 gefördert, der eine größere Menge des Stoffgemenges aufnehmen kann, um sie je nach Bedarf einem Sammler 19 zuzuführen, von wo das Material über eine Kreiselpumpe 20 zum dezentralen Zulauf 5 des Hydro- zyklons 2 gefördert wird. Der Sammler 21 dient dazu, das im Kreislauf geführte Material mit Wasser 22 zu verdünnen und dann verflüssigt der Kreiselpumpe 20 zuzugeben. Der Sammler 21 kann daher als Schneckenförderer ausgebildet sein, dem Flüssigkeit zugegeben wird, um eine über die Kreiselpumpe 20 förderbare Konsistenz zu erzielen.
[16] An Stelle von Austragswendel oder Austragsschnecke 17 und Puffer 19 kann auch eine besonders große Austragswendel vorgesehen werden, die es einerseits ermöglicht, Material aus dem Oberlauf des Aufbereiters 1 abzuziehen und andererseits möglichst viel Material zu speichern, das dann nach und nach verflüssigt wird und der Kreiselpumpe 20 zugegeben wird.
[17] Im Hydrozyklon 2 wandert das Material zunächst spiralförmig bis zur Einschnürung 7 und von dort weiter in den Ausgangskonus 8, wo eine Materialfraktion über die Schleuse 10 entnommen wird. Das übrige Material wandert spiralförmig im Ausgangskonus 8 wieder nach oben in den Eingangskonus 3 und über den zentralen Ablauf 6 zurück zum Aufbereiter 1.
[18] Zuführöffnungen 23 im unteren Bereich 8 des Zyklons 2 erlauben es, Wasser oder eine andere Flüssigkeit zuzuführen, um durch eine radiale von außen nach innen gerichtete Strömungskomponente die Trennung des Materials im Zyklon zu erleichtern. Hierzu können die Zuführöffnungen als Düsen ausgebildet sein, die in einer definierten Strömungsrichtung eine Flüssigkeit in den Zyklon eintreten lassen.
[19] An der Weiche 24 gelangt in einem Bogen der Hauptstrom in die Leitung 25 und von dort zur Kreislaufpumpe 26. Diese Kreislaufpumpe 26 fördert somit vom zentralen Ablauf 6 des Zyklons 2 zum tangentialen Zulauf 5 des Zyklons 2.
[20] Ein Bypass 27, der nicht unbedingt benötigt wird, ermöglicht es, einen Teilstrom vor der Kreislaufpumpe 20 abzuziehen und über dem Sammler 21 oder direkt der Kreiselpumpe 20 zuzuführen.
[21] Der Kreislauf zwischen Hydrozyklon 2, Aufbereiter 1 und Kreiselpumpe 20 ermöglicht es, das Gemenge 16 über einen längeren Zeitraum zu behandeln und dabei an der Austragsöffnung 11 unterschiedliche Fraktionen dem Kreislauf zu entnehmen.
[22] Wenn alle werthaltigen Fraktionen entnommen sind, wird die Schiebeweiche 18 umgestellt und das Leichtmaterial, wie insbesondere Polyolefine, wie Polyethylen und Polypropylen, ausgetragen.
[23] Dabei können verschiedene Kunststoffmaterialien bereits durch die Wahl der Flüssigkeit 22 in dem Hydrozyklon 2 getrennt werden. Alternativ können auch nach der Weiche 18 in einem weiteren Zyklon, der eine Flüssigkeit enthält, die leichter oder schwerer als Wasser ist, die Kunststoffe getrennt werden. [24] Neues Material 28 wird als Stoffgemenge entweder vor der Kreiselpumpe 20 dem Sammler 21 zugegeben oder an einer anderen Stelle wie beispielsweise am Puffer 19 zugeführt.
[25] Der Unterlauf 15 des Aufbereiters 1 wird über eine Pumpe 29 einem kleinen Zyklon 30 zugeführt, wo Sande oder beispielsweise auch Aluminium 31 abgetrennt und ausgetragen wird, während eine von Grobkorn gereinigte Suspension 32 einem zweiten kleinen Zyklon 33 zugeführt wird, in dem Feinkorn 34 absinkt und ausgetragen wird, während gereinigter Faserstoff 35 über den Oberlauf abgeführt wird und einem Filter 36 zugeführt wird. Hier werden die Faserstoffe abgetrennt, während die Flüssigkeit über die Leitung 37 zum Sammler 21 und von dort zur Kreiselpumpe 20 gelangt.
[26] Die Figur 8 zeigt den Einsatz von zwei hintereinander geschalteten großen Zyklonen. Dabei hat ein kleiner Zyklon einen maximalen Durchmesser von weniger als 0,5 m und einen Zulaufdurchmesser von weniger als 100 mm, während ein großer Zyklon einen maximalen Durchmesser von mehr als 0,7 m und einen Durchmesser am Zulauf von mehr 150 mm aufweist. Die Anordnung entspricht der in Figur 1 beschrieben und es wird abweichend zuerst ein Zyklon 2 und anschließend ein Zyklon 2' durchlaufen.
[27] Das Wirkprinzip eines der kleinen Zyklone und das Zusammenwirken der zwei kleinen Zyklone wird im Folgenden an dem in den Figuren 2 bis 7 gezeigten Beispiel beschrieben.
[28] Während bereits mit einem einzigen der in Figur 2 gezeigten Zyklone eine gute Trennung unterschiedlicher Materialien erreicht werden kann, bietet die Kombination derartiger Zyklone die Möglichkeit einer Fraktionierung. Dabei werden vorzugsweise zwei oder mehr Zyklone hintereinander geschaltet. Das zu behandelnde Material 40 gelangt über den tangentialen Zulauf 41 in den ersten Zyklon 42. Darin trennt sich durch die Strömung das Material in eine von Grobkorn gereinigte Suspension 43 und Grobkorn 44, das durch den Abzug 45 aus dem ersten Zyklon 42 entnommen werden kann. [29] Um das Grobkorn zu entnehmen ist am unteren Ende des Zyklons 42 ein Auffangbehälter 46, der oben und unten jeweils von einem Schieber 47 bzw. 48 begrenzt ist. Die Öffnungen 49 und 50 im Auf fangbehälter 46 dienen dem Zu- und Abführen von Füllwasser und der Entlüftung.
[30] Eine Öffnung 51 oberhalb des Schiebers 47 und im unteren Bereich des Zyklons 42 dient dazu, im unteren Bereich dem Zyklon 42 Gegenströmwasser zuzuführen.
[31] Der Zyklon 42 besteht aus einem oberen Teil 52, das konisch oder zylinderförmig ausgebildet ist und einer Einschnürung 53, unter der sich ein konisches Zyklonelement nach unten erweitert.
[32] Der zweite Zyklon 55 ist dem ersten Zyklon 42 nachgeschaltet und die von Grobkorn gereinigte Suspension 43 am Oberlauf des ersten Zyklons 42 wird dem tangentialen Zulauf 56 des zweiten Zyklons 55 zugeführt. Dieser zweite Zyklon 55 ist wie der erste Zyklon 42 aufgebaut und er dient dazu, der von Grobkorn gereinigten Suspension Feinkorn 57 abzutrennen, das am Abzug 58 dem zweiten Zyklon 55 entnommen wird. Am Oberlauf des zweiten Zyklons 55 wird von Grobkorn und Feinkorn gereinigte Suspension 59 dem zweiten Zyklon 55 entnommen. Auch am zweiten Zyklon unterstützt Gegenströmwasser 60 die Trennung im Zyklon und Schieber 61 und 62 begrenzen einen Auffangbehälter 63, an dem Öffnungen 64 und 65 für die Entlüftung und für Füllwasser vorgesehen sind.
[33] Die Figur 3 zeigt, wie an tangentialem Zulauf 41 Grobkorn 70, Feinkorn 71 und Faserstoff 72 zugeführt werden. Diese mit Grobkorn und Feinkorn verunreinigte Faserstoffsuspension 70, 71 , 72 wird mittels einer Pumpe 29 tangential in den ersten Zyklon 42 gefördert. Im Zyklon 42 bildet sich ein abwärts gerichteter Wirbel 73, der als Primärwirbel bezeichnet wird. Dieser Primärwirbel zieht Faserstoff, Grobkorn und Feinkorn zunächst nach unten. Die Teilchen mit einem höheren spezifischen Gewicht als den der Flüssigkeit sind im vorliegenden Fall Grobkorn 70 und Feinkorn 71. Diese Par- tikel werden durch die hohe Zentrifugalkraft nach außen aus dem Primärwirbel 73 herausgedrückt und sinken am Rand des Konus 52 nach unten ab.
[34] Durch die konische Form 52 und die Einschnürung 53 wird der Wirbel 73 zur Umkehr gezwungen. Es bildet sich ein zweiter aufwärts gerichteter Wirbel, der Sekundärwirbel 74, der leichte Teile mit nach oben reist und über den Oberlauf in den zweiten Zyklon 55 transportiert wird. Grobkorn 70 und Feinkorn 71 sinken im unteren Teil 54 des ersten Zyklons 42 weiter ab.
[35] Die Figur 5 zeigt, dass das Absinken des leichteren Feinkorns 71 durch Gegen- strömwasser 51 , das von unten zugeführt wird, in seinem Absinken gehindert wird und in Konus 54 zunächst in der Schwebe gehalten wird. Das leichtere Feinkorn 71 gerät dann in den Aufwärtswirbel 74 und wird zusammen mit dem Faserstoff 72 über den Oberlauf in den zweiten Zyklon 55 transportiert.
[36] Das schwerere Grobkorn 70 wird durch das Gegenströmwasser 51 nicht aufgehalten und sinkt weiter ab. Dadurch entsteht im ersten Zyklon 42 eine reine Grobkornfraktion 44, die über den Auffangbehälter 46 in pastöser Form abgezogen werden kann.
[37] Durch die Menge des gegenströmenden Wassers 51 kann somit das Ergebnis der Fraktionierung bestimmt werden.
[38] Die Figur 7 zeigt die Trennung im zweiten Zyklon 55, an dessen tangentialen Zulauf 56 vom Grobkorn gereinigte Faserstoffsuspension aus Faserstoff 72 und Feinkorn 71 zugeführt wird. Fasserstoff 72 und Feinkorn 71 bilden im oberen Teil 75 des zweiten Zyklons 55 einen Primärwirbel 76 und Feinkorn 71 wird nach außen aus dem Primärwirbel 76 herausgedrückt und sinkt am Rand des Konus 75 nach unten ab. Der gereinigte Faserstoff 72 wird mit dem Sekundärwirbel 77 über den Oberlauf 78 ausgetragen.
[39] Das Feinkorn 71 sinkt im zweiten Zyklon 55 ab, sodass im unteren Bereich 79 des zweiten Zyklons 55 eine Feinkornfraktion entsteht, die über den Auffangbehälter 63 als pastöse Feinkornfraktion 80 abgezogen werden kann. Je länger der untere Konus 79 ist, umso feineres Korn kann abgeschieden werden, wenn das Zentrifugalteil im oberen Bereich 75 entsprechend ausgelegt ist. Im zweiten Zyklon 55 wird in der Regel kein Gegenströmwasser verwendet.
[40] Der obere Teil des Zyklons kann einen zylinderförmigen Bereich aufweisen oder sogar vollständig bis zur Einschnürung zylinderförmig sein. Außerdem könnte dieser zylinderförmige Bereich als Rohr im oberen Bereich des Zyklons kürzer sein als der konische Bereich unterhalb der Einschnürung.
[41] Die Figur 9 zeigt einen Hydrozyklon 90, der als keiner und insbesondere auch als großer Zyklon eingesetzt werden kann. Im oberen Bereich 91 gelangt die zu behandelnde Flüssigkeit tangential in den Zyklon und wandert spiralförmig an der konischen Wandung 92, die auch zylinderförmig ausgebildet sein kann, bis zu einer Stelle 93, nach der sich ein Ausgangskonus 94 anschließt. Der kleine Winkel 95 der Wandung 92 von 6 bis 7° gegenüber der zentralen Achse 96 sorgt für eine hinreichend laminare Strömung im Ausgangskonus.
[42] Daran schließt sich ein sich wieder verengender Sammelkonus 97 an, der dop- pelwandig ausgebildet ist. Die äußere Wandung 98 hat zwei Zuläufe 100, 101 für Wasser oder Gas und die innere Wandung 102 hat einen oberen Bereich 108 oberhalb der Zuläufe 100 und 101 mit einer Vielzahl an Zuführöffnungen 104. Da die Zuführöffnungen Bohrungen in der inneren Wandung 103 sind, die senkrecht in die Wandung gebohrt sind, entsteht eine Zuführströmung 105 in einem Auftriebs winkel 106 von mehr als 0° und vorzugsweise weniger als 20° gegenüber einer Normalen 107 der zentralen Achse 96. Die Bohrungen der Zuführöffnungen 104 haben einen Durchmesser von 2 bis 6 mm und vorzugsweise von etwa 4 mm. Die Zuläufe 100 und 101 führen zu einer Strömung, die gegen die gegenüber liegende äußere Seite der inneren Wandung 103 prallt und sich zwischen innerer Wandung 103 und äußerer Wandung 98 verteilt. Dadurch entsteht ein Überdruck zwischen den Wandungen, der dafür sorgt dass durch die Vielzahl der Zuführöffnungen 104 eine gleichmäßige und gleichverteilte Strömung in den Zyklon gelangt, die leicht nach oben weist, um den Partikeln im Zyklon einen Impuls nach oben zu geben. Dadurch wird der Effekt verstärkt, dass die leichten Partikel nach oben strömen, während die schwereren Partikel nach unten absinken.

Claims

Patentansprüche:
1. Zyklonsystem, insbesondere für einen Aufbereiter (1), mit einem Kopfbereich (4), der einen dezentralen, vorzugsweise tangentialen, Zulauf (5) und einen zentralen Ablauf (6) aufweist, und einem sich erweiternden Ausgangskonus (8), mit einer zentralen Achse (96) , dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ausgangskonus (8) in einem Winkel (95) von mehr als 0° und weniger als 20° gegenüber der zentralen Achse (96) erweitert.
2. Zyklonsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfbereich (4) bis zu dem sich erweiternden Ausgangskonus (8) zylinderförmig ist.
3. Zyklonsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den Ausgangskonus (8) ein sich wieder verjüngender Sammelkonus (9) anschließt.
4. Zyklonsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den Ausgangskonus (8) oder den Sammelkonus (9) eine verschließbare Austragsöffnung (11) anschließt.
5. Zyklonsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Austragsöffnung (1 1) eine Schleuse (10) aufweist.
6. Zyklonsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Austragsöffnung (1 1 ) ein Ventil aufweist, das einen kontinuierlichen geregelten Austrag ermöglicht.
7. Zyklonsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er Zuführöffnungen (104) für einen Zulauf einer Flüssigkeit oder eines Gases aufweist, die in einer Wandung (103) derart angeordnet sind, dass eine Zuführströmung (105) in einem Auftriebs winkel (106) von mehr als 0° und vorzugsweise weniger als 20° gegenüber einer Normalen (107) der zentralen Achse (96) entsteht.
8. Zyklonsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (103) bereichsweise doppelwandig ist und an der äußeren Wandung (98) mindestens eine Zulauföffnung (100, 101) aufweist und an der inneren Wandung (103) eine Vielzahl an Zuführöffnungen (104).
9. Zyklonsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Zulauföffnung (100, 101) und vorzugsweise jede Zulauföffnung in einem Bereich (108) angeordnet sind, in dem die innere Wandung (103) keine Zuführöffnung (104) aufweist, sodass die innere Wandung (103) eine Prallfläche für das durch die Zulauföffnung (100, 101) zugeführte Medium bildet.
10. Zyklonsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere derartige Zyklone(2, 2') mit einem maximalen Durchmesser von mehr als 0,7 m und einem tangentialen Zulauf (5) mit einem Durchmesser von mehr als 150 mm hintereinander geschaltet sind, um den Reinigungsgrad zu erhöhen.
1 1. Zyklonsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der tangentiale Zulauf (5) derart angeordnet ist, dass die Strömung im Zyklon durch die Corioliskraft unterstützt wird.
12. Verfahren zum Betreiben eines Zyklons, dadurch gekennzeichnet, dass im sich erweiternden Ausgangskonus (8) die Strömung derart eingestellt wird, dass der Ausgangskonus (8) beim Betrieb mit Flüssigkeit vollständig gefüllt ist und im äußeren Bereich eine rotatorisch nach unten gerichtete Strömung vorliegt und im zentralen Bereich eine nach oben gerichtete Strömung.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Kopfbereich (4) beim Betrieb vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist und im äußeren Be- reich eine rotatorisch nach unten gerichtete Strömung vorliegt und im zentralen Bereich eine nach oben gerichtete Strömung.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gemengefraktion zuerst in einem ersten Zyklon (2) und danach in einem zweiten Zyklon (2')behandelt wird, wobei im ersten Zyklon mehr Flüssigkeit im Gegenstrom zur Erhöhung der Trennschärfe zugeführt wird als im zweiten Zyklon.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest dem ersten Zyklon an der Austragsöffnung (1 1) kontinuierlich Material, vorzugsweise als pastöses Material, entnommen wird.
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