DE20114704U1 - Hydrocyclone assembly, for cleaning and degassing a paper fiber suspension, has a common degassing chamber for all the hydrocyclones to take the screened stock - Google Patents

Hydrocyclone assembly, for cleaning and degassing a paper fiber suspension, has a common degassing chamber for all the hydrocyclones to take the screened stock

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Abstract

The hydrocyclone assembly, for cleaning and degassing fiber suspensions, has a number of hydrocyclones (1) each with a feed connection (2) and a connection (3) for screened stock and a reject connection (4). A distributor feeds and extracts liquids, and a underpressure chamber extracts the gas. At least three hydrocylones are formed into a group, and all the screened stock connections open into a common degassing chamber (7), with a connection (8) for underpressure. The degassing chamber has an overflow (14), to set the liquid level (9).

Description

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5. September 20015 September 2001

VOITH PAPER PATEMT GmbHVOITH PAPER PATENT GmbH Hydrozyklonanlage zur Reinigung und Entgasung einer FaserstoffsuspensionHydrocyclone plant for cleaning and degassing a fiber suspension

Die Erfindung betrifft eine Hydrozyklonanlage mit mehreren Hydrozyklonen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a hydrocyclone system with several hydrocyclones according to the preamble of claim 1.

Bekanntlich werden Hydrozyklone verwendet, um Flüssigkeiten, in denen sich Stoffe von unterschliedlichem Sinkverhalten befinden, durch starke Zentrifugalkräfte zu fraktionieren. So ist es z.B. möglich, die in einer Faserstoffsuspension, wie sie zur Erzeugung von Papier verwendet wird, enthaltenen Störstoffe aufzukonzentrieren und durch einen Rejektanschluss aus dem Hydrozyklon abzuleiten. Die von Störstoffen befreite Fraktion, nämlich der Gutstoff, wird durch den Gutstoffanschluss abgeführt und weiter verwendet. Hydrozyklonanlagen haben oft auch den Zweck, zumindest einen großen Teil der in der Flüssigkeit enthaltenen Gase, z.B. die Luft, ebenfalls zu entfernen. Dazu wird der Gutstoff nach Verlassen des Hydrozyklons unter Unterdruck gesetzt, so dass die Gase austreten und separat abgeführt werden können. Diese Vorgänge sind an sich bekannt, ebenso die Tatsache, dass ein guter Effekt nur gewährleistet ist, wenn die Hydrozyklone eine bestimmte Größe nicht überschreiten. Bei einer Hydrozyklonanlage, die für größere Durchsatzmengen ausgelegt ist, wird daher eine Mehrzahl - oft sogar eine Vielzahl - von Hydrozyklonen benötigt. Diese werden dann parallel von der zu reinigenden Flüssigkeit durchströmt, was bedeutet, dass der Flüssigkeitsstrom in eine Vielzahl von kleineren Teilströmen aufgeteilt werden muss. Hierzu können z.B. Verteilvorrichtungen, wie sie im folgenden noch beschrieben werden, verwendet werden.Hydrocyclones are known to be used to fractionate liquids containing substances with different settling properties using strong centrifugal forces. For example, it is possible to concentrate the impurities contained in a fiber suspension, such as that used to make paper, and to discharge them from the hydrocyclone through a reject connection. The fraction freed from impurities, namely the accepts, is discharged through the accepts connection and reused. Hydrocyclone systems often also have the purpose of removing at least a large part of the gases contained in the liquid, e.g. air. To do this, the accepts are placed under negative pressure after leaving the hydrocyclone so that the gases escape and can be discharged separately. These processes are known in themselves, as is the fact that a good effect is only guaranteed if the hydrocyclones do not exceed a certain size. A hydrocyclone system designed for larger throughputs therefore requires a number - often even a multitude - of hydrocyclones. The liquid to be cleaned then flows through these in parallel, which means that the liquid flow must be divided into a multitude of smaller partial flows. For this purpose, distribution devices such as those described below can be used.

Aus der DE 41 06 140 A1 ist eine Anlage bekannt, bei der die Gutstoffe einer Vielzahl von Hydrozyklonen zusammengeführt und in eine Entlüftungskammer geleitet werden. In dieser werden sie durch eine Lochplatte aufgeteilt und gelangen dann in ein unterDE 41 06 140 A1 describes a system in which the acceptable materials from a large number of hydrocyclones are brought together and fed into a deaeration chamber. In this chamber they are divided by a perforated plate and then enter a

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Unterdruck gehaltenes Entgasungsvolumen. Die Anlage ist an sich recht wirksam, erfordert aber einen hohen apparativen Aufwand.Degassing volume maintained under negative pressure. The system itself is quite effective, but requires a lot of equipment.

In anderen Fällen ist die Rohrleitung, die den Gutstoff aus dem Hydrozyklon ausleitet mit einem Zentralrohr (Entlüftungsrohr) versehen, das an den Unterdruck angelegt wird. Beispiele hierfür zeigt die US 4,267,048. Auch diese Anlage ist aufwendig im Aufbau und komplex. Bei der oft üblichen großen Anzahl von Hydrozyklonen sind viele Anschlüsse herzustellen, was ebenfalls mit hohen Kosten verbunden ist.In other cases, the pipeline that discharges the accepts from the hydrocyclone is provided with a central pipe (vent pipe) that is connected to the negative pressure. Examples of this are shown in US 4,267,048. This system is also complex and expensive to construct. With the large number of hydrocyclones that are often used, many connections have to be made, which is also associated with high costs.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Hydrozyklonanlage zu schaffen, mit der sowohl eine gute Schwerteilentfernung, als auch eine ausreichende Entgasung von faserstoffhaltigen Suspensionen erfolgen kann. Die Anlage soll modular aufgebaut werden können.The invention is therefore based on the object of creating a hydrocyclone system with which both good heavy part removal and sufficient degassing of fibrous suspensions can be achieved. The system should be able to be constructed in a modular manner.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöst.This object is achieved by the measures mentioned in the characterising part of claim 1.

Die erfindungsgemäße Hydrozyklonanlage kann je nach Größe eine oder mehrere Gruppen enthalten, die mit Vorteil untereinander gleich oder ähnlich sind. Der bekannte - wegen seiner Größe schwer zu handhabende - zentrale Entlüftungsbehälter entfällt und wird durch mehrere leicht zu standardisierende Teile ersetzt. Bei mehrstufigen Anlagen, also solchen, bei denen der Schwerstoffrejekt aus einer stromaufwärtigen Stufe in den Einlauf der stromabwärtigen Stufe eingeführt wird, ergeben sich zusätzliche Vorteile: Zunächst sind die bekannten zentralen Entlüftungsbehälter bei solchen Anlagen sehr groß und schwer. Hinzu kommt aber, dass bei Betriebsstörungen in diesem Entlüftungsbehälter schädliche Vermischungen von unterschiedlich gereinigten Gutstoffen auftreten können. Das wird zuverlässig vermieden, wenn es - wie beim Erfindungsgegenstand möglich - keine Entgasungskammern gibt, die zu verschiedenen Stufen gehören.Depending on the size, the hydrocyclone system according to the invention can contain one or more groups, which are advantageously the same or similar to one another. The known central deaeration tank, which is difficult to handle due to its size, is omitted and is replaced by several parts that are easy to standardize. In multi-stage systems, i.e. those in which the heavy material reject from an upstream stage is introduced into the inlet of the downstream stage, there are additional advantages: Firstly, the known central deaeration tanks in such systems are very large and heavy. In addition, however, if there are operational malfunctions in this deaeration tank, harmful mixtures of differently purified acceptable materials can occur. This can be reliably avoided if there are no degassing chambers belonging to different stages - as is possible with the subject matter of the invention.

Eine spezielle Verteilvorrichtung enthält ein teilweise zylindrisches Rohr. Dieses wirdA special distribution device contains a partially cylindrical pipe. This is

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durch eine Trennwand in einen Zulauf- und in den Entgasungsteil geteilt, wobei Letzterer mit Vorteil einen größeren Durchmesser hat. Aus dem Zulaufraum wird die anströmende Flüssigkeit, z.B. eine Faserstoffsuspension, gleichmäßig auf die angeschlossenen Hydrozyklone verteilt. Mit dieser einfachen Maßnahme ist die mengengleiche Versorgung der einzelnen Hydrozyklone möglich. Das gilt besonders, wenn gleiche Hydrozyklone gleichmäßig am Umfang des Strömungsteiles angeordnet sind. Der Aufbau der Anlage ist einfach und übersichtlich.divided by a partition into an inlet and a degassing section, the latter preferably having a larger diameter. The incoming liquid, e.g. a fiber suspension, is evenly distributed from the inlet chamber to the connected hydrocyclones. This simple measure makes it possible to supply the individual hydrocyclones with the same amount. This is especially true if identical hydrocyclones are arranged evenly around the circumference of the flow section. The structure of the system is simple and clear.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden beschrieben an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:The invention and its advantages are described using drawings. Shown are:

Fig. 1 einen Teil einer erfindungsgemäßen Hydrozyklonanlage, geschnitten, inFig. 1 shows a part of a hydrocyclone plant according to the invention, in section, in

Seitenansicht;
Fig. 2 eine Darstellung von zwei Gruppen der Hydrozyklonanlage.side view;
Fig. 2 shows two groups of the hydrocyclone plant.

Die in der Fig. 1 gezeigte Hydrozyklonanlage erhält die zu reinigende Suspension 18 durch eine hier nicht gezeigte Zulaufleitung, welche in die Verteilvorrichtung von unten einmündet. Diese Verteilvorrichtung weist ein senkrechtes Rohr mit einer zylindrischen Seitenwand 11 auf, das oben durch eine geschlossene Trennwand 13 geteilt ist. Stromaufwärts zu dieser Trennwand 13, d.h. also zulaufseitig, befindet sich eine Anzahl von Öffnungen 12 zur Aufnahme der Zulaufanschlüsse 2 der seitlich angeordneten Hydrozyklone 1. In dieser Figur ist lediglich einer der Hydrozyklone 1 gezeichnet. In der Regel sind die Hydrozyklone 1, die bei einer solchen Anlage verwendet werden, untereinander gleich. Der Hydrozyklon 1 ist so aufgebaut, dass die Leichtteil-Fraktion als Gutstoff über den zentralen Gutstoffanschluss 3 abgeführt wird. Im oberen Teil der Verteilvorrichtung befindet sich in dem Entgasungsbehälter 17 die Entgasungskammer 7. Gespeist wird dieser Entgasungsbehälter durch die zu dieser Gruppe gehörenden Gutstoffanschlüsse 3 der entsprechenden Hydrozyklone 1. Da in der Entgasungskammer 7 über den Anschluss 8 Unterdruck angelegt werden kann, werden die aus dem Suspensionsstrahl 5 austretenden Gase entfernt. Die so entgaste Suspension sammelt sich im unteren Teil des Entlüftungsbehälters 17 und wird über das Gutstoffrohr 10 abgeführt. In der Entgasungskammer stellt sich ein FlüssigkeitsniveauThe hydrocyclone system shown in Fig. 1 receives the suspension 18 to be cleaned through a feed line (not shown here) which flows into the distribution device from below. This distribution device has a vertical pipe with a cylindrical side wall 11 which is divided at the top by a closed partition 13. Upstream of this partition 13, i.e. on the inlet side, there are a number of openings 12 for receiving the inlet connections 2 of the hydrocyclones 1 arranged on the side. Only one of the hydrocyclones 1 is shown in this figure. As a rule, the hydrocyclones 1 used in such a system are identical to one another. The hydrocyclone 1 is designed in such a way that the light part fraction is discharged as accepted material via the central accepted material connection 3. In the upper part of the distribution device, the degassing chamber 7 is located in the degassing container 17. This degassing container is fed by the accepts connections 3 of the corresponding hydrocyclones 1 belonging to this group. Since negative pressure can be applied in the degassing chamber 7 via the connection 8, the gases escaping from the suspension jet 5 are removed. The suspension degassed in this way collects in the lower part of the venting container 17 and is discharged via the accepts pipe 10. A liquid level is established in the degassing chamber

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9 ein, welches hier durch das Überlaufwehr 14 konstant gehalten wird. Der am Überlaufwehr 14 angefallene Überlauf 15 kann z.B. zur Versorgungspumpe der Hydrozyklone 1 zurückgeführt werden.9, which is kept constant here by the overflow weir 14. The overflow 15 accruing at the overflow weir 14 can, for example, be returned to the supply pump of the hydrocyclone 1.

Die Hydrozyklone 1, von denen in dieser Figur einer dargestellt ist, erfüllen auch die Aufgabe, die in der zugeführten Suspension 18 enthaltenen Schwerteile durch Zentrifugalwirkung auszuscheiden. Zu diesem Zweck befindet sich am unteren Teil des Abscheidekonus ein Rejektanschluss 4, der hier in eine ringförmig geführte Rejektleitung 16 einmündet. Die Rejekte können aber auch über eine gerade Leitung, die zu mehreren Gruppen gehört, abgeführt werden.The hydrocyclones 1, one of which is shown in this figure, also fulfil the task of separating the heavy particles contained in the supplied suspension 18 by centrifugal action. For this purpose, a reject connection 4 is located on the lower part of the separating cone, which here opens into a ring-shaped reject line 16. The rejects can also be discharged via a straight line that belongs to several groups.

Der in Fig. 1 gezeigte Aufbau der Hydrozyklonanlage ist besonders einfach. Es sind aber ohne weiteres Abweichungen von dieser Anordnung vorstellbar. So kann z.B. die Verteilvorrichtung auch oval sein oder einen polygonförmigen Grundriss haben.The structure of the hydrocyclone system shown in Fig. 1 is particularly simple. However, deviations from this arrangement are easily conceivable. For example, the distribution device can also be oval or have a polygonal layout.

In Figur 2 ist ein etwas größerer Teil der erfindungsgemäßen Hydrozyklonanlage dargestellt. Sie zeigt zwei Gruppen 6 mit je sechs Hydrozyklonen 1. Zu jeder Gruppe gehört ein Entlüftungsbehälter 17, in den die Gutstoffanschlüsse 3 der entsprechenden Hydrozyklone einmünden. Die entlüftete Suspension wird wiederum über je ein Gutstoffrohr 10 aus dem Entlüftungsbehälter 17 abgeleitet und in der Gutstoffsammelleitung 19 weitergeführt. Die Zuführung der zu entlüftenden Suspension 18 erfolgt über eine entsprechend große Rohrleitung 20, die mit den benötigten Anschlüssen zu den Gruppen 6 versehen ist. Der Unterdruck für die Entlüftungsbehälter 17 wird über eine zentrale Unterdruckleitung 21 bereitgestellt, die mit den Anschlüssen 8 für Unterdruck verbunden ist. Diese Fig. 2 macht deutlich, dass es mit Vorteil möglich ist, die Hydrozyklonanlage in Modulen aufzubauen, die untereinander im Wesentlichen gleich sein können. Sie bestehen dann mit Vorteil aus einem senkrechten Zentralrohr, um das herum die zu einer Gruppe 6 gehörenden Hydrozyklone 1 gleichmäßig auf einer Kreislinie angeordnet sind. Man kann solche Gruppen 6 auch als Entlüftungssatelliten bezeichnen.Figure 2 shows a somewhat larger part of the hydrocyclone system according to the invention. It shows two groups 6, each with six hydrocyclones 1. Each group has a deaeration tank 17, into which the accepts connections 3 of the corresponding hydrocyclones open. The deaerated suspension is in turn discharged from the deaeration tank 17 via an accepts pipe 10 and is passed on in the accepts collection line 19. The suspension 18 to be deaerated is fed via a correspondingly large pipe 20, which is provided with the required connections to the groups 6. The negative pressure for the deaeration tanks 17 is provided via a central negative pressure line 21, which is connected to the connections 8 for negative pressure. This Fig. 2 makes it clear that it is advantageously possible to build the hydrocyclone system in modules that can be essentially identical to one another. They then advantageously consist of a vertical central tube around which the hydrocyclones 1 belonging to a group 6 are arranged evenly on a circular line. Such groups 6 can also be referred to as vent satellites.

Claims (14)

1. Hydrozyklonanlage - mit mehreren Hydrozyklonen (1), die je mindestens einen Zulaufanschluss (2), einen Gutstoffanschluss (3) und einen Rejektanschluss (4) aufweisen sowie - mit mindestens einer Verteilvorrichtung für die Zu- und Abführung von Flüssigkeiten in die Hydrozyklone (1) bzw. aus den Hydrozyklonen sowie - mit mindestens einer unter Unterdruck setzbaren Entgasungskammer, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens drei Hydroryklone (1) so zu einer Gruppe (6) zusammengefasst sind, dass die Gutstoffanschlüsse (3) aller Hydrozyklone (1) dieser Gruppe (6) in einer gemeinsamen Entgasungskammer (7) münden, die mindestens einen Anschluss (8) für Unterdruck aufweist. 1. Hydrocyclone plant - with several hydrocyclones ( 1 ), each having at least one inlet connection ( 2 ), one accept connection ( 3 ) and one reject connection ( 4 ) and - with at least one distribution device for the supply and discharge of liquids into and from the hydrocyclones ( 1 ) and - with at least one degassing chamber that can be placed under negative pressure, characterized ,
that at least three hydrocyclones ( 1 ) are combined to form a group ( 6 ) in such a way that the accepts connections ( 3 ) of all hydrocyclones ( 1 ) of this group ( 6 ) open into a common degassing chamber ( 7 ) which has at least one connection ( 8 ) for negative pressure. 2. Hydrozyklonanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasungskammer (7) Mittel zur Einstellung eines Flüssigkeitsniveaus (9) enthält. 2. Hydrocyclone system according to claim 1, characterized in that the degassing chamber ( 7 ) contains means for adjusting a liquid level ( 9 ). 3. Hydrozyklonanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des Flüssigkeitsniveaus (9) ein Überlaufwehr (14) vorhanden ist. 3. Hydrocyclone plant according to claim 2, characterized in that an overflow weir ( 14 ) is provided for adjusting the liquid level ( 9 ). 4. Hydrozyklonanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gutstoffanschlüsse (3) in die Entgasungskammer (7) oberhalb des Flüssigkeitsniveaus (9) münden. 4. Hydrocyclone plant according to claim 2 or 3, characterized in that the accepts connections ( 3 ) open into the degassing chamber ( 7 ) above the liquid level ( 9 ). 5. Hydrozyklonanlage nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, - dass die Verteilvorrichtung für jede Gruppe (6) ein Strömungsteil enthält, welches eine in sich geschlossene, vorzugsweise zylindrische Seitenwand (11) hat mit Öffnungen (12) für die Zulaufanschlüsse (2) oder für die Rejektanschlüsse (4) der Hydrozyklone (1) und - dass sich darüber die durch eine Trennwand (13) abgetrennte Entgasungskammer (7) befindet. 5. Hydrocyclone plant according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in - that the distribution device contains a flow part for each group ( 6 ) which has a self-contained, preferably cylindrical side wall ( 11 ) with openings ( 12 ) for the inlet connections ( 2 ) or for the reject connections ( 4 ) of the hydrocyclones ( 1 ) and - that the degassing chamber ( 7 ) separated by a partition wall ( 13 ) is located above it. 6. Hydrozyklonanlage nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (12) für die Zulaufanschlüsse (2) gleichmäßig über den Umfang der Verteilvorrichtung verteilt sind. 6. Hydrocyclone system according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that the openings ( 12 ) for the inlet connections ( 2 ) are evenly distributed over the circumference of the distribution device. 7. Hydrozyklonanlage einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe (6) wenigstens sechs Hydrozyklone (1) enthält. 7. Hydrocyclone plant according to one of the preceding claims, characterized in that the group ( 6 ) contains at least six hydrocyclones ( 1 ). 8. Hydrozyklonanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gutstoffanschlüsse (3) von unten in die Entgasungskammer (7) eingeführt sind. 8. Hydrocyclone plant according to one of the preceding claims, characterized in that the accepts connections ( 3 ) are introduced into the degassing chamber ( 7 ) from below. 9. Hydrozyklonanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Zentrum der Hydrozyklone (1) oder der Gutstoffanschlüsse (3) keine separaten Entlüftungsrohre vorhanden sind. 9. Hydrocyclone plant according to one of the preceding claims, characterized in that there are no separate vent pipes in the center of the hydrocyclones ( 1 ) or the accepts connections ( 3 ). 10. Hydrozyklonanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gutstoffanschlüsse (3) zentral in den Hydrozyklonen (1) angeordnet sind. 10. Hydrocyclone plant according to one of the preceding claims, characterized in that the accepts connections ( 3 ) are arranged centrally in the hydrocyclones ( 1 ). 11. Hydrozyklonanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rejektanschlüsse (4) der Hydroryklone (1) in eine ringförmig um die Verteilvorrichtung herum angeordnete Rejektleitung (16) einmünden. 11. Hydrocyclone system according to one of the preceding claims, characterized in that the reject connections ( 4 ) of the hydrocyclones ( 1 ) open into a reject line ( 16 ) arranged in a ring around the distribution device. 12. Hydrozyklonanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rejektanschlüsse (4) der Hydroryklone (1) in eine gerade Rejektleitung einmünden, die zu mehreren Gruppen gehört. 12. Hydrocyclone system according to one of claims 1 to 10, characterized in that the reject connections ( 4 ) of the hydrocyclones ( 1 ) open into a straight reject line which belongs to several groups. 13. Hydrozyklonanlage nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Entgasungskammer (7) in einem Entlüftungsbehälter (17) mit kreisförmigem Grundriss befindet. 13. Hydrocyclone system according to one of the preceding claims, characterized in that the degassing chamber ( 7 ) is located in a venting container ( 17 ) with a circular floor plan. 14. Hydrozyklonanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand (11) einen Grundriss hat, der einem gleichmäßigen Polygon entspricht. 14. Hydrocyclone plant according to one of claims 5 to 13, characterized in that the side wall ( 11 ) has a floor plan which corresponds to a uniform polygon.
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