DE20010899U1

DE20010899U1 - Hydrocyclone

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Publication number: DE20010899U1
Application number: DE20010899U
Authority: DE
Original assignee: Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2000-06-20
Filing date: 2000-06-20
Publication date: 2000-08-31
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: EP1166882A2; EP1166882A3

Description

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19. Juni 200019 June 2000

VOITH SULZER PAPIERTECHNIK PATENT GmbHVOITH SULZER PAPER TECHNOLOGY PATENT GmbH

Hydrocyclone

Die Erfindung betrifft einen Hydrozyklon gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a hydrocyclone according to the preamble of claim 1.

Bekanntlich werden Hydrozyklone verwendet, um Flüssigkeiten, in denen sich Stoffe von unterschiedlichem 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.It is well known that hydrocyclones are 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 produce paper, and to discharge them from the hydrocyclone through a reject connection. The fraction freed from impurities, namely the accepts, is passed through the accepts connection and used further. These processes are well known, as is the fact that a good effect can only be guaranteed if the hydrocyclones do not exceed a certain size.

Bei einer Hydrozyklonanlage, die für größere Durchsatzmengen ausgelegt ist, wird daher eine Mehrzahl - oft sogar eine Vielzahl - von Hydrozyklonen benötigt. Die zu einer Stufe gehörenden Hydrozyklone werden dann parallel von der zu reinigenden Flüssigkeit durchströmt, was bedeutet, dass der Flüssigkeitsstrom in eine Vielzahl von kleineren Teilströmen aufgeteilt wird. Die dazu verwendete Verteil- und Sammelvorrichtung weist oft mehrere große Rohre auf, an die die Hydrozyklone angeschlossen werden. Bekanntlich ist es aber nur mit einem unverhältnismäßig hohen Aufwand möglich, solche - starren - Rohrkonstruktionen so präzise zu erstellen, dass ihre Anschlussöffnungen für die Hydrozyklone ausreichend genau positioniert sind. Da Hydrozyklone mehrere Anschlüsse (drei oder mehr) aufweisen, kann es bei der Montage zu Schwierigkeiten kommen, wenn die Anschlüsse bezüglich ihrer Maße nicht mit den Öffnungen in der Verteil- und Sammelvorrichtung übereinstimmen. Die Montage dieser Hydrozyklone wird also erschwert, was aber nicht nur für die Erstmontage, sondernFor a hydrocyclone system designed for larger throughputs, a number - often even a multitude - of hydrocyclones are therefore required. The liquid to be cleaned then flows through the hydrocyclones belonging to a stage in parallel, which means that the liquid flow is divided into a multitude of smaller partial flows. The distribution and collection device used for this often has several large pipes to which the hydrocyclones are connected. However, it is known that it is only possible to create such - rigid - pipe structures with such precision that their connection openings for the hydrocyclones are positioned with sufficient accuracy with disproportionate effort. Since hydrocyclones have several connections (three or more), difficulties can arise during assembly if the dimensions of the connections do not match the openings in the distribution and collection device. The assembly of these hydrocyclones is therefore made more difficult, which is not only a problem for the initial assembly, but also

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auch für das immer wieder erforderliche Austauschen von Hydrozyklonen nachteilig ist.which is also detrimental to the repeated replacement of hydrocyclones.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, Hydrozyklone so zu gestalten, dass diese leicht angebracht und wieder entfernt werden können, auch wenn die Verteil- und Sammelvorrichtung größere Maßtoleranzen an den Anschlüssen aufweist.The invention is therefore based on the object of designing hydrocyclones in such a way that they can be easily installed and removed again, even if the distribution and collection device has larger dimensional tolerances at the connections.

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 gestalteten Hydrozyklone können sehr einfach auf Abweichungen der Anschlussmaße eingestellt werden.The hydrocyclones designed according to the invention can be very easily adjusted to deviations in the connection dimensions.

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 einen erfindungsgemäßen Hydrozyklon in teilgeschnittener Seitenansicht; Fig. 2 einen in einer Hydrozyklonanlage angeschlossenen erfindungsgemäßen Hydrozyklon;Fig. 1 shows a hydrocyclone according to the invention in a partially sectioned side view; Fig. 2 shows a hydrocyclone according to the invention connected to a hydrocyclone system;

Fig. 3 die Hydrozyklonanlage der Figur 1 in einer anderen Seitenansicht; Fig. 4 Detail des Hydrozyklons;
Fig. 5 einen Hydrozyklon mit Anschluss für Leichtteile; Fig. 6 eine Variante im Detail.Fig. 3 the hydrocyclone system of Figure 1 in another side view; Fig. 4 detail of the hydrocyclone;
Fig. 5 a hydrocyclone with connection for light parts; Fig. 6 a variant in detail.

Die Fig. 1 zeigt einen Hydrozyklon 1 in erfindungsgemäßer Ausführung. Er enthält ein Einlaufrohr 6 mit Einlassöffnung 2 für die Flüssigkeit F, eine darüber liegende Leichtstoffauslassöffnung 3, durch welche in an sich bekannter Weise die Leichtfraktion A aus dem Zentrum des Hydrozyklons abgeleitet wird, die hier den Gutstoff bildet. Die Schwerfraktion, hier mit den Schwerteilen ST, fließt durch die unten liegende Schwerstoffauslassöffnung 4 ab, die in axialer Richtung den Abstand d von der Einlassöffnung 2 hat. Die Mittellinie durch die Einlassöffnung 2 liegt parallel zu der der Leichtstoffauslassöffnung 3. Der senkrechte Abstand b zwischen den beiden genannten Mittellinien ist veränderbar. Hierzu ist das Leichtstoff rohr 7 über eine - nurFig. 1 shows a hydrocyclone 1 in accordance with the invention. It contains an inlet pipe 6 with an inlet opening 2 for the liquid F, a light material outlet opening 3 above it, through which the light fraction A is discharged from the center of the hydrocyclone in a manner known per se, which forms the accepted material here. The heavy fraction, here with the heavy parts ST, flows out through the heavy material outlet opening 4 below, which has a distance d from the inlet opening 2 in the axial direction. The center line through the inlet opening 2 is parallel to that of the light material outlet opening 3. The vertical distance b between the two center lines mentioned can be changed. For this purpose, the light material pipe 7 is connected via a - only

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angedeutete - Verschraubung 8 mit dem oberen Teil des Hydrozyklons 1 verbunden. Durch Betätigung dieser Verschraubung 8 lässt sich der Abstand b wunschgemäß variieren. Bei der hier gezeichneten Ausführungsform wird das Leichtstoffrohr 7 dabei mehr oder weniger tief in den Hydrozyklon 1 eingesteckt, wodurch sich auch der Abstand c zwischen der Mittellinie der Einlassöffnung 2 und dem unteren Ende des Leichtstoff roh res 7 ändert. In der Regel ist das ohne Nachteile für die Funktion des Hydrozyklons und gestattet eine besonders einfache Ausführung dieses Bereiches. In den Fällen, in denen der Abstand c unverändert bleiben soll, kann die Länge des Leichtstoffrohres 7 durch Kürzen angepasst werden. Oder die Verschraubung wird etwas anders ausgeführt, wofür in der Fig. 6 ein Beispiel gezeigt werden wird.indicated - screw connection 8 with the upper part of the hydrocyclone 1. By operating this screw connection 8 the distance b can be varied as required. In the embodiment shown here the lightweight pipe 7 is inserted more or less deeply into the hydrocyclone 1, which also changes the distance c between the center line of the inlet opening 2 and the lower end of the lightweight pipe 7. As a rule this has no disadvantages for the function of the hydrocyclone and allows a particularly simple design of this area. In cases in which the distance c is to remain unchanged, the length of the lightweight pipe 7 can be adjusted by shortening it. Or the screw connection can be designed slightly differently, an example of which is shown in Fig. 6.

Fig. 2 zeigt exemplarisch einen Hydrozyklon 1, der an eine Verteil- und Sammelvorrichtung 5 angeschlossen ist. Bei Betrieb des Hydrozyklons gelangt die zu reinigende Flüssigkeit über ein Zulaufrohr 10, an das die Einlassöffnung des Einlaufrohres 6 angeschlossen ist, in den Hydrozyklon 1. Nach bestimmungsgemäßer Reinigung fließt die Flüssigkeit durch die Leichtstoffauslassöffnung des Leichtstoff roh res 7 in das Gutstoffrohr 11, welches sich oberhalb des Zulaufrohres 10 befindet. Einlaufrohr 6 und Leichtstoffrohr 7 sind hier jeweils mit einem Flansch versehen, der mit Hilfe von Schraubbolzen und Muttern an dem entsprechenden Rohr lösbar befestigt ist. Es sind auch andere Befestigungsmöglichkeiten denkbar. Das Schwerstoffrohr 9 befindet sich am unteren Ende des Hydrozyklons 1 und dient der Abführung der im Hydrozyklon gesammelten Schwerteile über die Schwerstoffauslassöffnung 4 in ein Rejektsammelrohr 12. Mit Vorteil ist der Anschluss an das Rejektsammelrohr 12 parallel zu den übrigen Anschlüssen angeordnet. Als Halterung für Hydrozyklone und entsprechende Teile der Verteil- und Sammelvorrichtung 5 dient ein nur angedeutetes Befestigungsgerüst 13.Fig. 2 shows an example of a hydrocyclone 1 that is connected to a distribution and collection device 5. When the hydrocyclone is in operation, the liquid to be cleaned enters the hydrocyclone 1 via an inlet pipe 10 to which the inlet opening of the inlet pipe 6 is connected. After proper cleaning, the liquid flows through the light material outlet opening of the light material pipe 7 into the accepted material pipe 11, which is located above the inlet pipe 10. Inlet pipe 6 and light material pipe 7 are each provided with a flange that is detachably attached to the corresponding pipe using screw bolts and nuts. Other attachment options are also conceivable. The heavy material pipe 9 is located at the lower end of the hydrocyclone 1 and is used to discharge the heavy parts collected in the hydrocyclone via the heavy material outlet opening 4 into a reject collection pipe 12. The connection to the reject collection pipe 12 is advantageously arranged parallel to the other connections. A mounting frame 13, only indicated, serves as a holder for the hydrocyclones and corresponding parts of the distribution and collection device 5.

Eine andere Seitenansicht des in Fig. 2 gezeigten Hydrozyklons zeigt die Fig. 3. Dabei sind das Zulaufrohr 10 und das Gutstoffrohr 11 in Seitenansicht erkennbar. Wegen des tangentialen Einlaufes ist die Einlassöffnung gegenüber der Leichtstoffauslassöffnung seitlich versetzt angeordnet.Another side view of the hydrocyclone shown in Fig. 2 is shown in Fig. 3. The inlet pipe 10 and the accept pipe 11 can be seen in side view. Due to the tangential inlet, the inlet opening is arranged laterally offset from the light material outlet opening.

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Die Fig. 4 zeigt die Verschraubung 8 etwas detaillierter. Auch bei dieser Ausführungsform ragt das Leichtstoffrohr T in das Innere des Hydrozyklons 1 hinein. Es ist mit einem linksgängigen Außengewinde 14 versehen, welches mit dem Linksgewinde der Kontermutter 15 sowie dem oberen Teil der Gewindehülse 16, der ebenfalls ein Linksgewinde aufweist, im Eingriff ist. Der untere Teil der Gewindehülse 16 enthält ein Rechtsgewinde, das in einem am oberen Ende des Hydrozyklons 1 eingeschnittenen rechtsläufigen Außengewinde läuft. Mit Hilfe dieser Konstruktion kann durch Verdrehen der Gewindehülse 16 bei gelöster Kontermutter 15 ohne Verdrehen des Leichtstoffrohrs T dieses auf- und abbewegt werden, um z.B. den hier nicht dargestellten Anschluss des Leichtstoff roh res T an die Verteil- und SammelvorrichtungFig. 4 shows the screw connection 8 in a little more detail. In this embodiment, the lightweight pipe T also extends into the interior of the hydrocyclone 1. It is provided with a left-handed external thread 14, which engages with the left-handed thread of the lock nut 15 and the upper part of the threaded sleeve 16, which also has a left-handed thread. The lower part of the threaded sleeve 16 contains a right-handed thread, which runs in a right-handed external thread cut into the upper end of the hydrocyclone 1. With the help of this construction, by turning the threaded sleeve 16 with the lock nut 15 loosened, the lightweight pipe T can be moved up and down without turning it, for example to connect the lightweight pipe T to the distribution and collection device (not shown here).

5 auf die richtige Höhe zu bringen.5 to the correct height.

Bekanntlich gibt es Hydrozyklone, bei denen die Möglichkeit besteht, aus der Leichtfraktion zumindest einen Teil der unerwünschten Leichtteile LT zu entfernen. Diese fallen im Zentrum des Hydrozyklons an und werden, wie die Fig. 5 zeigt, durch ein Leichtschmutzrohr 18 abgeleitet. Auch für die Leichtstoffauslassöffnung 17 eines solchen Leichtschmutzrohres 18 kann die Einstellbarkeit des Abstandes e zur Mittellinie des Leichtstoffrohres 7 bzw. der Abstand b zur Mittellinie des EinlaufrohresAs is known, there are hydrocyclones in which it is possible to remove at least some of the undesirable light particles LT from the light fraction. These accumulate in the center of the hydrocyclone and are discharged through a light dirt pipe 18, as shown in Fig. 5. The adjustability of the distance e to the center line of the light dirt pipe 7 or the distance b to the center line of the inlet pipe can also be used for the light material outlet opening 17 of such a light dirt pipe 18.

6 von Vorteil sein. Die Fig. 5 zeigt also eine Kombination, bei der sowohl das Leichtstoffrohr 7, als auch das Leichtschmutzrohr 18 gegeneinander und relativ zur Einlassöffnung 2 verstellbar sind.6 can be advantageous. Fig. 5 shows a combination in which both the light material pipe 7 and the light dirt pipe 18 are adjustable relative to each other and relative to the inlet opening 2.

Die in Fig. 6 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der z.B. in der Fig. 4 gezeigten dadurch, dass sich bei einer Verstellung des Leichtstoffrohres 7" die Position des Tauchrohres 20 nicht verändert. Letzteres ist nämlich mit dem Oberteil des Hydrozyklons 1' fest verbunden, mit Vorteil zusammen mit diesem in einem Stück gefertigt. Dabei besteht zweckmäßigerweise das Gehäuse des Hydrozyklons aus mindestens zwei Bauteilen, d.h. dass das Oberteil entfernbar ist. Das Leichtstoff rohr 7" weist in seinem oberen Teil eine Linksverschraubung auf, die in den oberen Teil einer Gewindehülse 16 greift. Der untere Teil der Gewindehülse 16 ist wiederum mit demThe embodiment shown in Fig. 6 differs from that shown in Fig. 4, for example, in that the position of the immersion tube 20 does not change when the lightweight tube 7" is adjusted. The latter is firmly connected to the upper part of the hydrocyclone 1', advantageously manufactured together with it in one piece. The housing of the hydrocyclone expediently consists of at least two components, i.e. the upper part is removable. The lightweight tube 7" has a left-hand screw connection in its upper part, which engages in the upper part of a threaded sleeve 16. The lower part of the threaded sleeve 16 is in turn connected to the

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Hydrozyklon 1' durch ein Rechtsgewinde verbunden. Anders als in dem in Fig. 4 gezeigten Fall endet das Leichtstoff rohr 7", abgedichtet durch eine Dichtung 21 in einem ringförmigen Zwischenraum, in dem es sich axial bewegen kann. Dieser vermehrte Aufwand ist dann sinnvoll, wenn gewährleistet sein soll, dass sich der Abstand c auch bei Verstellung des Leichtstoffrohres 7" nicht ändert.Hydrocyclone 1' is connected by a right-hand thread. Unlike in the case shown in Fig. 4, the lightweight pipe 7" ends in an annular space sealed by a seal 21 in which it can move axially. This increased effort is sensible if it is to be guaranteed that the distance c does not change even when the lightweight pipe 7" is adjusted.

Bei diesem in Fig. 6 gezeigten Beispiel ist die Leichtstoffauslassöffnung 3 nach oben, also in axialer Richtung des Hydrozyklons 1', ausgerichtet. Sie könnte aber auch schräg zur Hydrozyklonachse sein. Auch bei solchen Einbau-Verhältnissen führt die Erfindung zur Lösung der Aufgabe.In this example shown in Fig. 6, the light material outlet opening 3 is directed upwards, i.e. in the axial direction of the hydrocyclone 1'. However, it could also be at an angle to the hydrocyclone axis. The invention also leads to the solution of the problem with such installation conditions.

Einlaufrohr 6 und Leichtstoffrohr 7 können, wie Fig. 6 im Unterschied zu den anderen Figuren zeigt, mit außen-konischen Einsteckenden versehen sein, die bei der Montage in (nicht gezeichnete) Innenbohrungen von elastischen Dichtungen eingeführt werden. Durch Herausfahren des Leichtstoffrohres 7" wird dann ein sicherer Anschluss des Hydrozyklons an die Verteil- und Sammelvorrichtung erstellt.Inlet pipe 6 and lightweight pipe 7 can, as Fig. 6 shows in contrast to the other figures, be provided with externally conical plug-in ends, which are inserted into internal holes (not shown) of elastic seals during assembly. By extending the lightweight pipe 7", a secure connection of the hydrocyclone to the distribution and collection device is then created.

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 ein erfindungsgemäßer Hydrozyklon verwendet werden, wenn das Leichtstoffrohr 7 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. In der Praxis ist die Hydrozyklonanlage so gestaltet, dass die Leitungen für den Zulauf und den Gutstoff eine beträchtlich größere Querschnittsfläche aufweisen als die für den Rejekt. Das gilt für die Hydrozyklone ebenso wie für die Verteil- und Sammeleinrichtung. Naturgemäß ist an diesen großen Leitungen die Anwendung der Erfindung besonders wichtig. Die - kleinere - Rejektleitung kann auch elastische Teile zum Ausgleich der Toleranzen enthalten.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 hydrocyclone according to the invention can also be used for this if the light material pipe 7 serves as a 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. In practice, the hydrocyclone system is designed in such a way that the lines for the inlet and the accepted material have a considerably larger cross-sectional area than those for the reject. This applies to the hydrocyclones as well as to the distribution and collection device. Naturally, the application of the invention is particularly important on these large lines. The - smaller - reject line can also contain elastic parts to compensate for the tolerances.

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Claims

1. Hydrocyclone for fractionating a liquid (F) with at least one inlet opening ( 2 ) for the liquid (F), at least one light material outlet opening ( 3 , 17 ) and at least one heavy material outlet opening ( 4 ), wherein at least two of said openings are connected to the hydrocyclone ( 1 , 1 ') by rigid parts, characterized in that the position of at least two of the above-mentioned openings is adjustable relative to one another.

2. Hydrocyclone according to claim 1, characterized in that the distance (b) between the inlet opening ( 2 ) and the light material outlet opening ( 3 ) is adjustable.

3. Hydrocyclone according to claim 1 or 2, characterized in that the distance (d) between the inlet opening ( 2 ) and the heavy material outlet opening ( 4 ) is adjustable.

4. Hydrocyclone according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the distance (e) between the inlet opening ( 2 ) and the light material outlet opening ( 17 ) serving to remove light dirt or air is adjustable.

5. Hydrocyclone according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that at least one distance (b, c, d, e) between the center lines through said openings in the axial direction of the hydrocyclone is adjustable.

6. Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that during operation of the hydrocyclone, heavy particles accumulate at the heavy material outlet opening ( 4 ).

7. Hydrocyclone according to one of the preceding claims, characterized in that the adjustment is carried out by means of at least one screw connection ( 8 , 8 ') by means of which the corresponding connecting piece is fastened to the hydrocyclone ( 1 , 1 ').

8. Hydrocyclone according to claim 7, characterized in that at least one screw connection ( 8 , 8 ') contains a rotatable threaded sleeve ( 16 ) with an upper internal thread and a lower internal thread arranged axially offset therefrom, one of which is a left-hand thread and the other a right-hand thread, and that the lower internal thread runs in an external thread attached to the hydrocyclone and the upper internal thread runs with an external thread ( 14 ) attached to the light material pipe ( 7 , 7 ', 7 ") which leads to the light material outlet opening ( 3 , 17 ).

9. Hydrocyclone according to claim 8, characterized in that it has a dip tube ( 20 ) leading to the light material tube ( 7 "), which is firmly connected to the hydrocyclone ( 1 ') and that the light material tube ( 7 ") is displaceable relative to the dip tube ( 20 ).