DE102011075558A1

DE102011075558A1 - Mischdüse

Info

Publication number: DE102011075558A1
Application number: DE102011075558A
Authority: DE
Inventors: Thomas Jaschinski
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2012-11-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einmischung von mehreren Fluiden (1, 2, 3), von denen zumindest ein Fluid (1, 2, 3) wenigstens teilweise von einer Chemikalie gebildet wird, in einen von einer Kanalwand (5) begrenzten Hauptstrom (6), wobei zumindest zwei Fluide (1, 2, 3) vor der Einmischung in den Hauptstrom (6) in einem Vormischraum (7) miteinander in Kontakt gebracht werden und ein Mischfluid bilden. Dabei soll eine möglichst umfassende und schonende Einmischung von Chemikalien in den Hauptstrom (6) dadurch erreicht werden, dass sich an den Vormischraum (7) ein Hauptmischraum (8) anschließt, welcher Prallflächen (9) zur Veränderung der Strömungsrichtung des Mischfluid-Stroms besitzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einmischung von mehreren Fluiden, von denen zumindest ein Fluid wenigstens teilweise von einer Chemikalie gebildet wird, in einen von einer Kanalwand begrenzten Hauptstrom, wobei zumindest zwei Fluide vor der Einmischung in den Hauptstrom in einem Vormischraum miteinander in Kontakt gebracht werden und ein Mischfluid bilden.
Bei der Herstellung einer Faserstoffsuspension kommen zunehmend Chemikalien zum Einsatz, die den Herstellungsprozess und/oder die Qualität der Faserstoffbahn positiv beeinflussen sollen. Dabei handelt es sich meist um Fixier- oder Retentionsmittel.
Beim Zuführen eines Fluids in einen Hauptstrom, insbesondere jedoch in eine strömende Faserstoffsuspension stellt sich grundsätzlich das Problem einer möglichst guten Durchmischung. Dabei ist der Grad der Durchmischung auch mit dem Chemikalienbedarf verbunden.
Um den Chemikalienbedarf zu minimieren gibt es bereits seit längerer Zeit Bestrebungen die Durchmischung zu verbessern, was jedoch bisher noch nicht ausreichend befriedigen kann.
Problematisch sind dabei insbesondere auch Ablagerungen im Bereich der Eindüsung.
Ähnliche Probleme ergeben sich aber auch bei der chemischen Behandlung von im Hauptstrom geführtem Wasser.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher eine möglichst umfassende und schonende Einmischung von Chemikalien in den Hauptstrom zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass sich an den Vormischraum ein Hauptmischraum anschließt, welcher Prallflächen zur Veränderung der Strömungsrichtung des Mischfluid-Stroms besitzt.
Über die Prallflächen kann eine Verwirbelung des Mischfluid-Stroms erreicht werden, wodurch sich die Vermischung innerhalb des Hauptmischraumes wesentlich verbessert. Außerdem kann so beim Mischfluid-Strom auch ein Drall erzeugt werden, was die Vermischung beim Eintritt des Mischfluid-Stromes in den Hauptstrom intensiviert.
Zusätzlich kann die Vermischung im Vormischraum und/oder im Hauptmischraum über eine dort vorgesehene Mischvorrichtung, vorzugsweise in Form eines statischen Mischers noch weiter verbessert werden.
Um eine Reinigung der Mischvorrichtung zu erleichtern, ist es von Vorteil, wenn sich am zum Hauptstrom weisenden Ende des Hauptmischraumes eine Absperrvorrichtung, insbesondere ein Schieber befindet. Bei geschlossener Absperrvorrichtung sind der Hauptmischraum und der Vormischraum vom Hauptstrom abgeschnitten. Dies ermöglicht es beide Mischräume mit einer Reinigungsflüssigkeit zu spülen, was der Bildung von Ablagerungen wirksam entgegenwirkt. Anschließend kann die Absperrvorrichtung wieder geöffnet werden und die Eindüsung der Fluide in den Hauptstrom erfolgen.
Im Interesse einer einfachen Ausführung ist es vorteilhaft, wenn die Prallflächen von Prallplatten gebildet werden, die in den Mischfluid-Strom hineinragen. Um den Grad der Verwirbelung und/oder die Ausrichtung eines Dralls zu beeinflussen, sollte die Ausrichtung zumindest einer Prallfläche veränderbar, insbesondere steuerbar sein.
Je nach Anforderung, Art der Chemikalien und Einsatzfeld kann es von Vorteil, sein, wenn wenigstens ein weiteres Fluid erst im Hauptmischraum mit dem Mischfluid-Strom in Kontakt gebracht, insbesondere vermischt wird.
Um die Vermischung des Mischfluid-Stroms auch bei der Eindüsung in den Hauptstrom zu fördern, sollte der Mischfluid-Strom mit einem Winkel zwischen 10 und 170°, vorzugsweise zwischen 70 und 110° zur Strömungsrichtung des Hauptstroms geneigt in diesen eingedüst werden.
Besondere Vorteile bietet die Erfindung hinsichtlich der Durchmischung bei einem von einer Faserstoffsuspension zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn gebildeten Hauptstrom.
Vorteilhaft ist die Anwendung jedoch ebenso bei Hauptströmen, die von Prozess-, Frischwasser o.ä gebildet werden.
Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
In der beigefügten Zeichnung zeigen die 1 bis 3 schematische Querschnitte von verschieden gestalteten Mischdüsen zur Vermischung von mehreren Fluiden 1, 2, 3, 4 und zur Eindüsung des daraus entstehenden Mischfluid-Stromes in einen Hauptstrom 6 aus einer Faserstoffsuspension, wie sie zur Herstellung einer Papierbahn verwendet wird.
Dabei werden mehrere Fluide 1, 2, 3, 4 zumindest teilweise von einer Chemikalie, wie beispielsweise einem Retentionsmittel, Stärke, einem Biozid, einem Neutralleimungsmittel, einem Farbstoff oder einem Aufheller gebildet. In wenigstens einem Fluid 1, 2, 3, 4 können auch mineralische Stoffe oder Mikro- oder Nanopartikel, wie Bentonit oder Silikat enthalten sein.
Die Strömungsgeschwindigkeit der Fluide 1, 2, 3, 4 sollte dabei so hoch sein, dass sich keine Ablagerungen an den Wänden der Zuführleitungen oder der Mischräume 7, 8 bilden. Daher sollte die Strömungsgeschwindigkeit der Fluide 1, 2, 3, 4 zwischen 0,05 und 20 m/s, vorzugsweise zwischen 0,1 und 10 m/s und insbesondere zwischen 0,1 und 5 m/s liegen.
Zur Verdünnung der Chemikalien sollte wenigstens eines der Fluide 1, 2, 3, 4 zumindest teilweise von Faserstoffsuspension oder Wasser, insbesondere Prozesswasser, wie Klarfiltrat oder Biowasser gebildet werden.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn bestimmte Chemikalien vor der Vermischung mit der Faserstoffsuspension in ihrer Konzentration soweit vermindert werden, dass es zu keiner Vorreaktion, insbesondere Flockung kommt.
Gemeinsam ist allen Ausführungen, dass drei Fluide 1, 2, 3 in einem Vormischraum 7 der Mischdüse miteinander in Kontakt gebracht werden und sich dabei bereits vermischen.
Hierzu werden die Fluide 1, 2, 3 in konzentrisch angeordneten Ringräumen zum Vormischraum 7 geführt. Der dabei entstehende Mischfluid-Strom gelangt dann vom Vormischraum 7 in einen Hauptmischraum 8. Die Zuführung ist aber nicht auf die konzentrische Zuführung der Fluide 1, 2, 3 beschränkt. So ist beispielsweise auch eine T-förmige oder Y-förmige Zuführung möglich.
Zumindest der Hauptmischraum 8 besitzt an der Wand befestigte Prallflächen 9 in Form von Prallplatten zur Verwirbelung und damit Vermischung des Mischfluid-Stromes sowie zur Bildung eines Dralls, der die Eindüsung und Einmischung des Mischfluid-Stromes in den Hauptstrom wesentlich verbessert.
Da die Prallplatten wenn auch nur geringfügig die Gefahr von Ablagerungen erhöhen, besitzt die Mischdüse eine spezielle Vorrichtung zur Reinigung der Mischräume 7, 8. Hierzu befindet sich am zum Hauptstrom 6 weisenden Ende des Hauptmischraumes 8 eine Absperrvorrichtung 10 in Form eines Schiebers.
Bei Bedarf kann über diesen Schieber der Hauptmischraum 8 vom Hauptstrom 6 getrennt werden. Dies erlaubt es, den Vormischraum 7 und den Hauptmischraum 8 mit einer Reinigungsflüssigkeit zu spülen. Die Reinigungsflüssigkeit kann dabei über eine oder mehrere Fluid-Zuführungen in die Mischräume 7, 8 geleitet werden.
Nach erfolgter Reinigung und der Abfuhr der Reinigungsflüssigkeit kann der Schieber wieder geöffnet und die Eindüsung des Mischfluid-Stromes in den Hauptstrom 6 fortgesetzt werden.
Beispielsweise zur Anpassung an die Art der Chemikalien, den Grad der Verdünnung oder die Zusammensetzung des Hauptstroms können die in den Mischfluid-Strom hineinreichenden Prallplatten auch in ihrer Ausrichtung veränderbar sein.
Die Eindüsung des Mischfluid-Stromes in den von einer Kanalwand 5 begrenzten Hauptstrom 6 erfolgt hier senkrecht zur Strömungsrichtung des Hauptstroms 6.
Bei der in 1 gezeigten Ausführung erfolgt die Zuführung eines weiteren Fluids 4 in den Hauptmischraum 8, wo das Fluid 4 mit dem Mischfluid-Strom vermischt wird. Dabei sind Prallplatten nur im Hauptmischraum 8 und dort vor und nach dem Schieber angeordnet. Auf diese Weise wird die Einmischung des weiteren Fluids 4 und die Ausbildung eines Dralls des Mischfluid-Stromes kurz vor dem Eintritt in den Hauptstrom 6 unterstützt.
Im Gegensatz hierzu erfolgt bei 2 keine Zuführung eines weiteren Fluids 4 in den Hauptmischraum 8. Außerdem befinden sich alle Prallplatten in Strömungsrichtung vor dem Schieber, was bei der Reinigung Vorteile bietet und es möglich macht, das Gehäuse des Vormischraumes 7 über den Schieber hinaus in den Hauptmischraum 8 zu verschieben.
Eine umfassende Verwirbelung und damit auch Vermischung ergibt sich bei der Ausführung gemäß 3, da dort im Vormischraum 7 und im Hauptmischraum 8 vor und nach dem Schieber Prallplatten an der Wandung befestigt sind.
Im Ergebnis kann der Einsatz von Chemikalien auf ein Minimum reduziert werden.

Claims

Vorrichtung zur Einmischung von mehreren Fluiden (1, 2, 3), von denen zumindest ein Fluid (1, 2, 3) wenigstens teilweise von einer Chemikalie gebildet wird, in einen von einer Kanalwand (5) begrenzten Hauptstrom (6), wobei zumindest zwei Fluide (1, 2, 3) vor der Einmischung in den Hauptstrom (6) in einem Vormischraum (7) miteinander in Kontakt gebracht werden und ein Mischfluid bilden, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den Vormischraum (7) ein Hauptmischraum (8) anschließt, welcher Prallflächen (9) zur Veränderung der Strömungsrichtung des Mischfluid-Stroms besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vormischraum (7) eine Mischvorrichtung, vorzugsweise einen statischen Mischer umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptmischraum (8) eine Mischvorrichtung, vorzugsweise einen statischen Mischer umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich am zum Hauptstrom (6) weisenden Ende des Hauptmischraumes (8) eine Absperrvorrichtung (10), insbesondere ein Schieber befindet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallflächen (9) von Prallplatten gebildet werden, die in den Mischfluid-Strom hineinragen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung zumindest einer Prallfläche (9) veränderbar, insbesondere steuerbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiteres Fluid (4) im Hauptmischraum (8) mit dem Mischfluid-Strom in Kontakt gebracht, insbesondere vermischt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischfluid-Strom mit einem Winkel zwischen 10 und 170°, vorzugsweise zwischen 70 und 110° zur Strömungsrichtung des Hauptstroms (6) geneigt in diesen eingedüst wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptstrom (6) von einer Faserstoffsuspension zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptstrom (6) von Prozess-, Frischwasser o.ä gebildet wird.