AT403063B - Vorrichtung zum einmischen von chemikalien in eine faserstoffsuspension - Google Patents

Description

AT 403 063 B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einmischen von Chemikalien in eine Faserstoffsuspension, vorzugsweise im Mittelkonsistenzbereich, wobei ein Rotor in einer Mischkammer vorgesehen ist.

Neben den statischen Mischern und sogenannten High-Shear-Mischern sind auch Mischer bekannt, die das sogenannte Fluidisierungsprinzip ausnützen. Solche Mischer sind z.B. in der EP 0 578 284, der US 5,279,709 bzw. der WO 93/17782 bekannt. Bei diesen Mischern wird der Stoff durch schnellrotierende Rührer hohen Schubspannungen ausgesetzt, durch die das Netzwerk des Stoffes aufgelöst wird und die Suspension die physikalischen Eigenschaften von Wasser annimmt. Dabei wird ein schnellrotierender Rotor in einem entsprechenden Gehäuse angebracht. Durch die relativ großen Spalte zwischen Rotor und Gehäuse ist die Antriebsleistung im Vergleich zu den High-Shear-Mischern wesentlich geringer und die einzelnen Fasern oder Suspension werden nicht zerstört (gebrochen). Durch die kleinen Gehäuseabmessungen kommt es zu relativ hohen Durchsatzgeschwindigkeiten und somit relativ kurzen Verweilzeiten des Stoffes im Mischer. Somit stehen nur kurze Zeiten für den Fluidisierungsvorgang zur Verfügung. Beim Einmischen speziell von gasförmigen Chemikalien kommt es wegen des Dichteunterschieds zur Trennung von Flüssigkeit und Gas. Das Gas wandert hierbei in Richtung des Rotorzentrums und wird aus dem Gasflüssigkeitsgemisch dort abgeschieden. Dieser Effekt wird bei Pumpen zur Förderung von Faserstoffen, insbesondere im Mittelkonsistenzbereich, ausgenützt, um die störende Luft im Rotorzentrum absaugen zu können. Die Anforderung an einen guten Mischer ist jedoch die gleichmäßige, feinblasige Verteilung des Gases im Stoff. Aus dem vorgenannten Grund erfüllen die bisher bekannten Mischer nicht die notwendigen Anforderungen an eine gleichmäßige Verteilung von eingemischten Chemikalien, wie z.B. Ozon. Die weiters bekannte US-PS 4,493,557 (Nayak et al.) beschreibt einen Apparat zum Mischen und Homogenisieren von viskosem Material. Die Rotoren bestehen aus Schaufeln, die in verschiedenen Höhen an parallel angeordneten Wellen montiert sind. Bei Verwendung zum Einmischen von Gasen oder bei Gase enthaltenden Suspensionen würde sich auch hier das Gas im Zentrum an der Welle abscheiden und sich dadurch nicht die gewünschte Vermischung ergeben. Würde mit diesen Mischern eine Faserstoffsuspension, vorzugsweise im Mittelkonsistenzbereich, behandelt, könnte durch die Zähigkeit der Suspension keine ausreichende Einmischung von Chemikalien erfolgen.

Ziel der Erfindung ist es nun, die gleichmäßige Einmischung von Chemikalien, insbesondere in Gasform, zu gewährleisten.

Dies wird dadurch erreicht, daß mindestens ein weiterer schnellrotierender Rotor mit offenem Zentrum vorgesehen ist, wobei sich der von diesen Rotoren bestrichene Bereich überschneidet und der Achsabstand der Rotoren so gewählt ist, daß die Rotorarme annähernd in das Zentrum zumindest eines jeweils anderen Rotors reichen.

Dadurch kann bei gleicher Drehzahl die Anzahl der Rührvorgänge auf den Stoff verdoppelt werden und es wird gewährleistet, daß beim Einmischen, insbesondere von gasförmigen Chemikalien, ein Ausscheiden des Gases im Zentrum eines Rotors unterbunden wird. Durch die erzeugte Rotation wird die störende Absonderung von Gasen im Rotorzentrum verhindert und eine gleichmäßige Verteilung der Chemikalien in die Faserstoffsuspension ermöglicht. Durch das gegenläufige Drehen der Rotoren werden sehr große Scherkräfte und Turbulenzen erzeugt, was eine gewünschte gute, fein verteilte Vermischung der beigegebenen Chemikalien ermöglicht.

Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Leisten und/oder Rippen im Gehäuse angebracht sind. Dadurch werden auf die Suspension sehr große Scherkräfte ausgeübt und Turbulenzen erzeugt, was wiederum die gewünschte gute, fein verteilte Vermischung der beigegebenen Chemikalien ermöglicht.

Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zumischung der Chemikalien in der Turbulenzzone im Mischereintrittsbereich erfolgt. Durch die direkte Zuführung in die Turbulenzzone, in der auch im allgemeinen eine Fluidisierung auftritt, wird die Vermischung weiters verbessert.

Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorumfangsgeschwindigkeit regelbar ist und insbesondere im Bereich von 20 bis 30 Meter/Sekunde liegt. Durch die regelbare Rotorumfangsgeschwindigkeit kann diese den jeweiligen Erfordernissen, die sich vor allem durch unterschiedliche Stoffeigenschaften ergeben, angepaßt werden. Um eine gute Fluidisierung zu erzielen werden vorzugsweise Rotorumfangsgeschwindigkeiten von 20 bis 30 Meter/Sekunde eingestellt.

Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorarme am Ende geschlossen, kreisrund oder oval oder mit verschiedenen Querschnitten ausgebildet sind. Sie können ebenfalls am Ende offen mit verschiedenen Querschnitten ausgebildet sein. Durch die unterschiedliche Gestaltung der Rotorarme können diese in optimaler Weise an die erforderlichen Bedingungen und die Stoffeigenschaften sowohl der Faserstoffsuspension als auch der einzumischenden Chemikalien angepaßt werden. 2

Claims (6)

1. ΑΤ 403 063 Β Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand des Mischers zwischen 0,2 und 0,6 bar beträgt. Ourch den geringen Strömungswiderstand bzw. Rohrleitungsverlust ergibt sich auch ein entsprechend niedriger Leistungsbedarf für die meist vorgeschaltete Kreislaufpumpe. Weiters ermöglicht dies, daß auch bei Ausfall (störungsbedingten Stillstand) der Faserstoff ungehindert durch den Mischer strömen kann. Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand der Zeichnungen beispielhaft beschreiben, wobei Fig. 1 einen Achseniängsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Mischer, Fig. 2a eine systematische Darstellung eines Achsenlängsschnitts durch eine Variante der Erfindung, Fig. 2b einen Querschnitt durch die Variante gemäß Fig. 2a, Fig. 3a einen Achsenlängsschnitt durch eine weitere Variante der Erfindung und Fig. 3b einen Achsenquerschnitt durch die Variante gemäß Fig. 3a darstellt. Fig. 1 zeigt einen Mischer 1 mit einem Mischergehäuse 2, einem Einlaufbereich 3, einem Auslaufbereich 4 und Rotoren 5,5'. Die Rotoren sind mittels eines Getriebes 6 mit einem (nicht dargestellten) Antrieb verbunden. Die Rotorachsen 7,T und damit auch die Rotoren 5,5’ sind versetzt zur Längsachse 9 des Mischers angeordnet. Dadurch ergibt sich einerseits ein geringer Platzbedarf, andererseits auch eine gute Überstreichung des Faserstoffsuspensionsvolumens im Mischergehäuse 2 durch die Rotorarme 8,8'. Fig. 2a zeigt eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Mischers, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Das Getriebe 6 und der ebenfalls erforderliche Antrieb 10 sind hier schematisch dargestellt. Fig. 2b zeigt einen Schnitt durch Fig. 2a gemäß Linie II - II. Hieraus ist erkennbar, daß die Rotorachsen 7,7' sich auf der Achse 9 des Mischers 1 befinden. Es sind hier weiters die an verschiedenen Stellen im Mischergehäuse 2 angebrachten Leisten bzw. Rippen 11 erkennbar. Die Rotoren 5,5' weisen eine gegensinnige Drehrichtung 12,12’ auf und reichen jeweils in das Zentrum des anderen Rotors. Dies ist sehr gut in Fig. 2a dargestellt. Die Chemikalien'werden in diesem Fall durch einen Chemikalienzufuhrstutzen 13 in das Gehäuse 2 des Mischers 1 eingebracht. Fig. 3a und Fig. 3b zeigen eine weitere Variante des Mischers 1. Die Rotoren 5,5' sind hierbei dreiarmig ausgeführt, wobei die Rotorarme 8,8' offen vorgesehen sind. Auch hier ist wieder eine gegensinnige Drehrichtung 12,12' und das Ineinandergreifen der Rührbereiche erkennbar. Die dargestellten Varianten sind lediglich Beispiele für die Erfindung, wobei z.B. die Rotoren auch eine andere Anzahl von Armen aufweisen können bzw. andere Formen der Rotorarme vorgesehen sein können. Ebenfalls kann eine Zuführung der Chemikalien noch in der Rohrleitung vor der Mischkammer erfolgen. Je nach eingesetzter Chemikalie, die sowohl flüssig als auch gasförmig sein kann, ist die entsprechende Zuführstelle optimal wählbar. Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Einmischen von Chemikalien in eine Faserstoff Suspension, wobei ein schnellrotierender Rotor mit offenem Zentrum in einer Mischerkammer vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer schnellrotierender Rotor mit offenem Zentrum vorgesehen ist, wobei sich der von diesen Rotoren bestrichene Bereich überschneidet und der Achsabstand der Rotoren so gewählt ist, daß die Rotorarme annähernd in das Zentrum zumindest eines jeweils anderen Rotors reichen.
2. 2. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, daß Leisten und/oder Rippen im Gehäuse angebracht sind.
3. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumischung der Chemikalien in der Rohrleitung vor der Mischkammer erfolgt.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumischung der Chemikalien im Mischereintrittsbereich erfolgt.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren eine Rotorumfangsgeschwindigkeit von 20 bis 30 m/s aufweisen.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorarme geschlossen kreisrund oder oval mit verschiendenen Querschnitten ausgebildet sind. 3 AT 403 063 B Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorarme offen mit verschiedenen Querschnitten ausgebildet sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren mindestens zwei Rotorarme aufweisen. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand des Mischers zwischen 0,2 und 0,6 bar beträgt. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 4