DE29916596U1

DE29916596U1 - Hydrocyclone plant

Info

Publication number: DE29916596U1
Application number: DE29916596U
Authority: DE
Original assignee: Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 1999-09-21
Publication date: 2000-01-05
Anticipated expiration: 2009-09-22
Also published as: EP1087055B1; EP1087055A1; DE50008211D1; ATE279572T1

Abstract

A hydrocyclone installation with multiple hydrocyclones (1), each having a feed (2), a liquid product outlet (3) and a solids discharge outlet-connection (4), comprises a distribution device (5) for directing / taking off liquid , to / from, the individual hydrocyclones (1). The distribution device (5) has a flow section enclosed by a preferably cylindrical wall (7), with apertures (11) provided for the liquid feed (2) and product outlet (3) connections or for the solids rejection connection (4). The distribution (5) also contains a divider plate (9) which controls the flow area of the distribution device, and the feed connection is positioned upstream of, and the product (3) or rejection (4) connections are positioned to discharge downstream of the divider plate. The flow direction (6) is normally vertically upwards within the distribution section (5) and the divider plate (9) is arranged at an angle of 60 - 90 degrees to the flow direction.

Description

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20. September 199920 September 1999

VOITH SULZER PAPIERTECHNIK PATENT GmbH. RavensburaVOITH SULZER PAPER TECHNOLOGY PATENT GmbH. Ravensburg

Hydrocyclone plant

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 unterschiedlichen! 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 geführt und weiter verwendet. 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 Teilströmenaufgeteilt 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 led through the accepts connection and used further. 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. In a hydrocyclone system designed for larger throughput quantities, a plurality - often even a large number - of hydrocyclones are therefore required. The liquid to be cleaned then flows through these in parallel, which means that the liquid flow must be divided into a large number of smaller partial flows. For this purpose, distribution devices, such as those described below, can be used.

Eine zweckmäßige Verteilvorrichtung ist in der Regel so zu erstellen, dass die Verteilung der Flüssigkeitsströme gleichmäßig ist. Außerdem sollen hydraulische Störungen, Wirbel oder ähnliches vermieden werden. Eine weitere Anforderung an Hydrozyklonanlagen dieser Art ist ihre Einfachheit, um sie kostengünstig herstellen zu können. Auch sollen die Hydrozyklone zu Wartungszwecken gut zugänglich und leicht zu tauschen sein. Die Erfüllung aller dieser Forderungen ist bei den bisher vorhandenen Anlagen nicht befriedigend gelöst.A suitable distribution device should generally be designed so that the distribution of the liquid flows is even. Hydraulic disturbances, eddies or similar should also be avoided. Another requirement for hydrocyclone systems of this type is their simplicity so that they can be manufactured inexpensively. The hydrocyclones should also be easily accessible for maintenance purposes and easy to replace. The existing systems do not meet all of these requirements satisfactorily.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Hydrozyklonanlage zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln eine gleichmäßige Verteilung der zu behandelnden Flüssigkeit auf die Hydrozyklone erfolgen kann.The invention is therefore based on the object of creating a hydrocyclone system in which the liquid to be treated can be evenly distributed among the hydrocyclones using simple means.

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 erfindungsgemäß gestaltete Verteilvorrichtung enthält z.B. ein relativ großes zylindrisches Rohr oder ein ovales Strömungsteil. Dieses wird durch die beschriebene Trennwand in einen Zulauf- und in einen Gutstoffraum oder in anderen Fällen in einen Zulauf- und in einen Rejektraum geteilt. 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. Das Zurückströmen in den stromabwärts der Trennwand gelegenen Raum der Verteilvorrichtung erfolgt mit Vorteil durch den Leichtstoffanschluss des Hydrozyklons. Dieser liegt in den meisten Fällen nahe dem Zulaufanschluss.The distribution device designed according to the invention contains, for example, a relatively large cylindrical pipe or an oval flow part. This is divided by the described partition wall into an inlet and an accepts space or, in other cases, into an inlet and a rejects space. The inflowing liquid, e.g. a fiber suspension, is evenly distributed from the inlet space 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 part. The backflow into the space of the distribution device located downstream of the partition wall is advantageously carried out through the light material connection of the hydrocyclone. In most cases, this is located near the inlet connection.

In speziellen vorteilhaften Ausgestaltungen können die Anschlüsse zwischen dem Strömungsteil und den Hydrozyklonen als abgedichtete Steckverbindungen ausgeführt sein. Das läßt eine leichte Montage bzw. ein leichtes Auswechseln von Hydrozyklonen zu. Außerdem ist diese Art der Verbindung kostengünstig. Der Aufbau der Anlage ist einfach und übersichtlich. Es ist auch leicht möglich, den Hauptstrom der Flüssigkeiten in seiner Richtung beizubehalten; d.h. dass Zulaufstrom und Gutstoff- bzw. Rejektstrom die gleiche Richtung haben.In special advantageous designs, the connections between the flow section and the hydrocyclones can be designed as sealed plug connections. This allows for easy assembly or replacement of hydrocyclones. In addition, this type of connection is cost-effective. The structure of the system is simple and clear. It is also easy to maintain the direction of the main flow of liquids, i.e. that the feed flow and the accept or reject flow have the same direction.

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

Fig. 1 eine exemplarische Ausführungsform der erfindungsgemäßenFig. 1 shows an exemplary embodiment of the inventive

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Hydrozyklonanlage in Seitenansicht;
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Hydrozyklonanlage in Aufsicht von oben.Hydrocyclone plant in side view;
Fig. 2 shows a hydrocyclone plant according to the invention in a top view.

Die in der Fig. 1 gezeigte Hydrozyklonanlage erhält die zu reinigende Suspension durch eine große Zulaufleitung, welche in die Verteilvorrichtung 5 von unten einmündet. Diese besteht im wesentlichen aus einer zylindrischen Seitenwand 7 und ist durch eine Trennwand 9 quer zur Strömungsrichtung geteilt. Stromaufwärts zu dieser Trennwand 9, d.h. also zulaufseitig, befindet sich eine Anzahl von Öffnungen 11 zur Aufnahme der Zulaufanschlüsse 2 der seitlich zur Verteilvorrichtung 5 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 enthält eine Mittelachse 10, welche parallel zur zylindrischen Seitenwand 7 und damit zur Strömungsrichtung 6 angeordnet ist. Der Hydrozyklon 1 ist so aufgebaut, dass die Leichtteil-Fraktion als Gutstoff über den Gutstoffanschluss 3 abgeführt wird. Die dazu dienenden Öffnungen 12 in der zylindrischen Seitenwand 7 befinden sich stromabwärts der Trennwand 9. An dieser Stelle ist die Seitenwand 7 geschnitten gezeichnet. Man erkennt auch, dass die öffnungen 11 und 12 jeweils auf demselben Umfang 13 bzw. 14 angeordnet sind. Dort wo der Hydrozyklon in die Öffnungen 11,12 mündet, sind elastische Dichtelemente 15 eingesetzt. Zu seiner mechanischen Befestigung dient ein nur angedeuteter Halter 17. Diese Form erspart z.B. verschraubte Flansche und ermöglicht es außerdem, die nicht ganz auszuschließenden Toleranzen bei der Herstellung der Hydrozyklone bzw. Hydrozyklonanlage auszugleichen. Die Rejekt-Fraktion, also die Schwerteile, werden durch den Rejektanschluss 4 in eine Rejektleitung 16 abgeleitet.The hydrocyclone system shown in Fig. 1 receives the suspension to be cleaned through a large inlet line which flows into the distribution device 5 from below. This essentially consists of a cylindrical side wall 7 and is divided by a partition 9 transversely to the flow direction. Upstream of this partition 9, i.e. on the inlet side, there are a number of openings 11 for receiving the inlet connections 2 of the hydrocyclones 1 arranged laterally to the distribution device 5. 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 contains a central axis 10 which is arranged parallel to the cylindrical side wall 7 and thus to the flow direction 6. The hydrocyclone 1 is constructed in such a way that the light part fraction is discharged as accepted material via the accepted material connection 3. The openings 12 in the cylindrical side wall 7 used for this purpose are located downstream of the partition wall 9. At this point, the side wall 7 is shown in section. It can also be seen that the openings 11 and 12 are each arranged on the same circumference 13 and 14 respectively. Elastic sealing elements 15 are inserted where the hydrocyclone opens into the openings 11, 12. A holder 17, only indicated, serves to mechanically fasten it. This shape saves, for example, screwed flanges and also makes it possible to compensate for the tolerances that cannot be completely eliminated during the manufacture of the hydrocyclone or hydrocyclone system. The reject fraction, i.e. the heavy parts, are discharged through the reject connection 4 into a reject line 16.

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. Es ist auch denkbar, die Trennwand 9 schräg anzuordnen, so dass sie einen Winkel &agr; zur Strömungsrichtung 6 bildet, der von 90° abweicht. In diesem Falle liegen die Öffnungen 11 bzw. 12 mit Vorteil auf gedachten Ebenen, die parallel zur Trennwand 9 sind.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 plan. It is also conceivable to arrange the partition wall 9 at an angle so that it forms an angle α to the flow direction 6 that deviates from 90°. In this case, the openings 11 and 12 are advantageously located on imaginary planes that are parallel to the partition wall 9.

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Die Figur 2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Hydrozyklonanlage in Ansicht von oben. Das Prinzip der vorgelegten Erfindung ermöglicht eine sehr einfache gleichmäßge Verteilung der Flüssigkeiten dadurch, dass die Hydrozyklone 1 strahlenförmig mit gleichem Abstand um die hier zylindrische Seitenwand der Verteilvorrichtung herum angeordnet sind. Die hier nicht sichtbare Trennwand liegt waagerecht zwischen den Zulaufanschlüssen 2 und den Gutstoffanschlüssen 3.Figure 2 shows a schematic view of a hydrocyclone system according to the invention from above. The principle of the invention presented enables a very simple, even distribution of the liquids by arranging the hydrocyclones 1 in a radial pattern at equal distances around the cylindrical side wall of the distribution device. The partition wall, which is not visible here, lies horizontally between the inlet connections 2 and the accepts connections 3.

Hydrozyklone können auch so eingesetzt werden, daß die Schwerfraktion als Gutstoff und die Leichtfraktion als Rejekt verwendet wird. Mit einer solchen Anwendung werden z.B. spezifisch leichte Störstoffe aus einer Papierfasersuspension abgeschieden. Auch hierzu kann eine erfindungsgemäße Anlage verwendet werden, indem der Gutstoffanschluss (3) der Fig. 1 oder 2 als Rejektanschluss dient. Der Gutstoff fällt dann am Auslass für die Schwerfraktion an. Solche Schaltungen sind an sich bekannt und daher hier nicht speziell dargestellt.Hydrocyclones can also be used in such a way that the heavy fraction is used as the accepted material and the light fraction as the reject. With such an application, for example, specifically light impurities are separated from a paper fiber suspension. A system according to the invention can also be used for this purpose, in which the accepted material connection (3) in Fig. 1 or 2 serves as the reject connection. The accepted material then accumulates at the outlet for the heavy fraction. Such circuits are known per se and are therefore not specifically shown here.

Claims

1. Hydrocyclone system 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 ( 5 ) for the supply and discharge of liquids into and from the hydrocyclones ( 1 ) or from the hydrocyclones, characterized in that

1. that the distribution device ( 5 ) contains a flow part which has a self-contained, preferably cylindrical side wall ( 7 ) with openings ( 11 ) for the inlet connections ( 2 ) and openings ( 12 ) for the accepts connections ( 3 ) or for the reject connections ( 4 ) of the hydrocyclones ( 1 ),

2. that the distribution device ( 5 ) has a partition wall ( 9 ) which closes the flow cross section of the distribution device ( 5 ),

3. that the inlet connections ( 2 ) of the hydrocyclones ( 1 ) open upstream and the accept connections ( 3 ) or the reject connections ( 4 ) open downstream of the dividing wall ( 9 ) into the distribution device ( 5 ).

2. Hydrocyclone system according to claim 1, characterized in that the central axes ( 10 ) of the hydrocyclones ( 1 ) lie parallel to the flow direction ( 6 ) in the flow part of the distribution device ( 5 ).

3. Hydrocyclone system according to claim 1 or 2, characterized in that the flow direction ( 6 ) is vertical.

4. Hydrocyclone system according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the openings ( 11 ) for the inlet connections ( 2 ) are arranged on the same circumference ( 13 ) of the distribution device ( 5 ).

5. Hydrocyclone plant according to claim 12, 3 or 4, characterized in that the openings ( 12 ) for the accepts connections ( 3 ) or the rejects connections ( 4 ) are arranged on the same circumference ( 14 ) of the distribution device ( 5 ).

6. Hydrocyclone system according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that the openings ( 11 ) for the inlet connections ( 2 ) are evenly distributed over the circumference of the distribution device ( 5 ).

7. Hydrocyclone plant according to one of the preceding claims, characterized in that the openings ( 12 ) for the accepts connections ( 3 ) or the rejects connections ( 4 ) are evenly distributed over the circumference of the distribution device ( 5 ).

8. Hydrocyclone system according to one of the preceding claims, characterized in that the partition wall ( 9 ) has an angle (α) between 60° and 90° to the flow direction ( 6 ).

9. Hydrocyclone plant according to claim 8, characterized in that the angle (α) is 90°.

10. Hydrocyclone system according to one of the preceding claims, characterized in that the connections for the light fraction of the hydrocyclones ( 1 ) open into the openings ( 12 ) located downstream of the dividing wall ( 9 ).

11. Hydrocyclone system according to one of the preceding claims, characterized in that elastic annular sealing elements ( 15 ) are inserted into the openings ( 11 , 12 ) in such a way that one of their axial ends extends into the opening ( 11 , 12 ) and their other axial end serves to receive the inlet connection ( 2 ) or accepts connection ( 3 ) or rejects connection ( 4 ).

12. 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 ( 5 ).

13. Hydrocyclone system according to one of the preceding claims, characterized in that the side wall ( 7 ) has a floor plan which corresponds to a uniform polygon.