Die Erfindung bezieht sich auf eine Trennvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Trennvorrichtungen werden in der Regel auch als Hydrozyklone bezeichnet. Sie werden gewöhnlich verwendet, um Schmutzstoffe aus Flüssig-Fest-Suspensionen, z.B. Faser-Wasser-Suspensionen, zu entfernen. Die Suspension tritt durch einen Einlauf in den Hydrozyklon ein, welcher tangential zu der Innenwand einer länglich sich erstreckenden Abscheidekammer führt. Der Einlaufdruck bewirkt eine hohe Einlaufgeschwindigkeit, welche in einen freien Flüssigkeitswirbel mit einem zentralen Luftkern innerhalb der Kammer umgesetzt wird. Zentrifugalkräfte wirken auf die Flüssigkeit und die Feststoffe ein und führen zu einer Trennung infolge ihrer unterschiedlichen Dichten. Größe und Form der Feststoffpartikel, Geometrie des Hydrozyklons und die Eigenschatten der Flüssigkeit beeinflussen ebenfalls signifikant den Effekt der Trennung. Der Hydrozyklon hat in der Regel mindestens zwei Auslässe aus der Trennkammer, wobei ein Auslaß so positoniert ist, daß er eine Ausflußströmung der Leichtfraktion und der andere eine Ausflußströmung der Schwerfraktion gestattet. Viele Hydrozyklone sind so konstruiert, daß sie aus der Suspension eine Schwerfraktion abscheiden. Andere Hydrozyklone wiederum sind so gestaltet, daß sie eine Leichtfraktion aus der Suspension ausscheiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hydrozyklon mit verbesserter Wirkung zu schaffen im Vergleich zu den konventionellen Hydrozyklonen, die zur Zeit im Gebrauch sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale bereits gelöst.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist bei der Verarbeitung von Faserstoff-Wasser-Suspensionen eine Verringerung der Faserverluste im Rejekt. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen höheren Durchsatz bei gegebenem Druckverlust zwischen Einlauf und Auslaß des Hydrozyklons zu erreichen.

Der erfindungsgemäße Hydrozyklon ist so konstruiert, daß er Schmutzstoffe abscheidet, die spezifisch leichter sind als die Faser-Wasser-Suspension für die Papiererzeugung. Solche Verunreinigungen umfassen in der Regel viele Plastikteile, Wachse und Kleber, welche in den Faserstoffstrom durch den Einsatz von Altpapier gelangen.

Der Hydrozyklon hat ein röhrenförmiges Gehäuse, das sich länglich vom Einlaufende zum Auslaufende erstreckt. Ein Einlauf am Einlaufende führt einen Strom der Faser-Wasser-Suspension tangential in das Gehäuse ein, so daß eine Wirbelströmung entsteht, die sich über die Länge der Suspensionskammer hin zum Auslaufende erstreckt. Die Wirbelströmung bewirkt die Abscheidung der relativ leichten Fraktion von der relativ schweren Fraktion. Die Schwerfraktion tritt aus der Trennkammer durch den "Gutstoff"-Auslaß aus und die Leichtfraktion durch den "Rejekt"-Auslaß. Gutstoff -und Rejektauslaß sind an dem Ende der Trennkammer angebracht, die dem tangentialen Einlauf der Faser-Wasser-Suspension gegenüber liegt.

Um die Erklärung zu erleichtern, kann man die Trennkammer unterteilen in einen Einlaufteil, der sich vom tangentialen Einlauf bis zu einem Mittelbereich erstreckt, und zwar entlang der Längsachse der Trennkammer sowie einen Auslaufteil, der an dem Mittelbereich beginnt und sich bis zum Auslaufende erstreck. Der Durchmesser des Einlaufteiles nimmt allmählich vom Einlauf bis zum Mittelbereich zu, während der Durchmesser des Auslaufteiles allmählich vom Mittelbereich bis zum Auslaufende abnimmt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das röhrenförmige Gehäuse durch zwei Kegelstumpfe definiert, die an ihren Enden mit dem größten Durchmesser verbunden sind, wobei die Durchmesseränderung in der Trennkammer linear verläuft.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das röhrenförmige Gehäuse in zusammenhängende Abschnitte unterteilt, bei denen die Durchmesserveränderung der Trennkammer nicht linear ist.

Diese und andere Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindungen werden erläutert anhand der folgenden Zeichnungen, welche zeigen:

Fig. 1

einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Hydrozyklon;

Fig. 2 und 3

jeweils ähnliche Ansichten von Variationen der Erfindung.

Zunächst zeigt die Fig. 1 eine Vorrichtung als bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezugszeichen 10. Die Vorrichtung umfaßt ein röhrenförmiges Gehäuse 12 mit kreisförmigem Querschnitt, das die Trennkammer 14 definiert. Die Trennkammer erstreckt sich in Längsrichtung vom Einlaufende 14a zum Auslaufende 14 b. Ein Einlauf 16 ist tangential am Einlaufende 14a der Trennkammer angebracht und mit diesem verbunden. Ein Rejektauslaß 18 und ein Gutstoffauslaß 20 sind konzentrisch am Auslaufende 14b der Trennkammer angeordnet. Der Gutstoffauslaß 20 führt zu einer Gutstoffdüse 22, deren Achse entweder parallel oder rechtwinkelig zur Längsachse A der Trennkammer 14 sein kann. In ähnlicher Weise führt der Rejektauslaß 18 zu einer Rejektdüse 24, welche zur Längsachse A ähnlich angeordnet sein kann.

Das Gehäuse 12 hat ein Einlaufteil 12a, welches vom Einlaufende 14a der Trennkammer zum Mittelbereich 26 reicht und ein Auslaufteil 12b, welches vom Mittelbereich zum Auslaufende 14b der Trennkammer führt. Der Durchmesser der Trennkammer 14 im Einlaufteil 12a nimmt allmählich vom Einlaufende 14a zum Mittelbereich 26 zu. Der Durchmesser der Trennkammer im Auslaufteil 12b nimmt allmählich vom Mittelbereich 26 zum Auslaufende 14 b ab.

Einlauf- und Auslaufteil 12a und 12b werden durch Kegelstümpfe gebildet, welche mit ihrem größeren Durchmesser im Mittelbereich miteinander verbunden sind und bei denen sich der Durchmesser linear ändert.

Die Faserstoffsuspension tritt am Einlaufende 14a in die Trennkammer tangential durch den Einlauf 16 ein, wobei sich eine freie Wirbelströmung in der Trennkammer bildet. Die Faserstoffsuspension bewegt sich in Längsrichtung zum Auslaufende 14b, wobei sie zuerst das Einlaufteil 12a und dann das Auslaufteil 12b passiert. Die Schwerfraktion der Faserstoffsuspension wird die Trennkammer 14 durch den Gutstoffauslaß 20 und die damit verbundene Gutstoffdüse 22 verlassen. Die Leichtfraktion der Faserstoffsuspension wird die Trennkammer durch den Rejektauslaß 18 und die damit verbundene Rejektdüse 24 verlassen.

Die oben beschriebene Ausführung des Gehäuses und der Trennkammer hat zu einer Verbesserung der Wirksamkeit im Vergleich zu konventionellen Hydrozyklonen geführt, bei denen die Trennkammer entweder zylindrische Einlaufteile oder Trennkammern mit Durchmessern aufweist, die zum Auslaufende konstant kleiner werden.

Eine spezielle Eigenschaft der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit, den Verlust an nützlichen Papierfasern im Rejektauslaß zu reduzieren. Außerdem kann ein höherer Durchsatz bei vorgegebener Druckdifferenz zwischen Einlauf und Gutstoffauslaß ermöglicht werden. Diese Vorteile sind erklärbar aus einer Strömung durch die Vorrichtung mit einem stabileren Wirbel und einem gerade ausgerichteten Kern.

Fig. 2 ist ein Schnitt, ähnlich gelegt wie in Fig. 1, welcher eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes zeigt, bei dem Einlaufteil 112 a und Auslaufteil 112 b des Gehäuses 112 kurvenförmig sind, um eine allmähliche nicht lineare Änderung der Durchmesser der Trennkammer 14 zu erzeugen.

Fig. 3 stellt eine andere Ausführungsform der Erfindung dar, bei der Einlauf- und Auslaufteil 212 a und 212 b verschiedene Kurvenformen haben, wobei wiederum nicht lineare Änderungen der Durchmesser der Trennkammer 14 vorliegen.

Auch wenn die in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsformen unterschiedliche Gestaltung haben, haben sie doch ein gemeinsames Merkmal, nämlich daß der Durchmesser der Trennkammer im Mittelbereich größer ist im Vergleich zu den Durchmessern jeweils am Einlauf- oder Auslaufende.

Sowohl diese gezeigten, als auch Variationen davon werden durch die Erfindung erfaßt, die durch die Ansprüche beschrieben sind.