AT504955B1 - DIFFUSER FOR AN INJECTOR IN A FLOTATION CELL AND METHOD FOR FEEDING A FIBER SUSPENSION INTO THE FLOTATION CELL - Google Patents
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- AT504955B1 AT504955B1 AT0939306A AT93932006A AT504955B1 AT 504955 B1 AT504955 B1 AT 504955B1 AT 0939306 A AT0939306 A AT 0939306A AT 93932006 A AT93932006 A AT 93932006A AT 504955 B1 AT504955 B1 AT 504955B1
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Description
2 AT 504 955 B12 AT 504 955 B1
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Die Erfindung betrifft einen Diffusor für einen Injektor in einer Flotationszelle zum Zuführen eines Fasersuspensionsstroms in die Flotationszelle, wobei der Diffusor ein Diffusorelement aufweist, welches wenigstens eine erste Oberfläche, wenigstens eine zweite Oberfläche und wenigstens einen Spalt zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche in der Querrichtung bezüglich der Strömungsrichtung des in den Diffusor zuzuführenden Fasersuspensionsstroms aufweist, wobei der Fasersuspensionsstrom dafür vorgesehen ist, von dem Diffusor aus dem Spalt abgeführt zu werden.The invention relates to a diffuser for an injector in a flotation cell for feeding a fiber suspension flow into the flotation cell, the diffuser having a diffuser element having at least a first surface, at least a second surface and at least one gap between the first surface and the second surface in the flotation cell Transverse direction with respect to the flow direction of the fed into the diffuser fiber suspension flow, wherein the fiber suspension flow is intended to be discharged from the diffuser from the gap.
Die Erfindung betrifft auch einen Injektor in einer Flotationszelle, wobei der Injektor ein Einlassrohr zum Zuführen eines Fasersuspensionsstroms in den Injektor, wenigstens einen Luftzufuhrpunkt zum Zuführen von mit dem in den Injektor eingeführten Fasersuspensionsstrom zu mischender Luft, ein Mischrohr zum Vermischen des Fasersuspensionsstroms und der in den Injektor eingeführten Luft und einen Diffusor zum Ableiten des Stroms der Mischung der Fasersuspension und der Luft aus dem Injektor aufweist.The invention also relates to an injector in a flotation cell, wherein the injector comprises an inlet tube for supplying a fiber suspension flow into the injector, at least one air supply point for supplying air to be mixed with the fiber suspension flow introduced into the injector, a mixing tube for mixing the fiber suspension flow and into the Injector introduced air and a diffuser for deriving the flow of the mixture of the fiber suspension and the air from the injector.
Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zum Zuführen einer Fasersuspension in eine Flotationszelle, welche einen Injektor mit einem Einlassrohr zum Zuführen eines Fasersuspensionsstroms in den Injektor, wenigstens einen Luftzufuhrpunkt zum Zuführen von mit dem in den Injektor eingeführten Fasersuspensionsstrom zu vermischenden Luft, ein Mischrohr zum Vermischen des Fasersuspensionsstroms und der Luft und einen Diffusor zum Zuführen der Mischung der Fasersuspension und der Luft in einen Beckenraum der Flotationszelle aufweist, wobei das Verfahren das Zuführen des Fasersuspensionsstroms in den Injektor, das Zuführen von Luft in den Injektor, das Mischen von Luft in den Fasersuspensionsstrom und das Zuführen des Stroms der Mischung der Fasersuspension und der Luft in den Beckenraum der Flotationszelle aufweist.The invention further relates to a method of feeding a fiber suspension into a flotation cell, comprising an injector having an inlet tube for delivering a fiber suspension stream into the injector, at least one air supply point for supplying air to be mixed with the fiber suspension stream introduced into the injector, a mixing tube for mixing the fiber suspension stream and the air, and a diffuser for supplying the mixture of the fiber suspension and the air into a tank space of the flotation cell, the method comprising feeding the fiber suspension stream into the injector, supplying air to the injector, mixing air into the fiber suspension stream and supplying the stream of mixture of the fiber suspension and the air into the pool space of the flotation cell.
Flotationszellen oder Flotationsbehälter werden zum Entfernen von Druckfarben und möglichen Verunreinigungen aus einer Fasersuspension verwendet, die aus verrottetem und sortiertem Altpapier hergestellt ist. Dieses Verfahren wird auch als Entfärbung bzw. Deinking bezeichnet. Das Ziel der Entfärbung ist es, eine möglichst weiße und saubere, recycelte Fasermasse zu schaffen. Bei der Flotationsentfärbung werden Flotationszellen verwendet, wobei die Flotation in den Zellen derart durchgeführt wird, dass einer verdünnten, ungefähr 1 %-igen Fasersuspension als eine Flotationschemikalie Seife oder eine andere, die Flotation fördernde und die Oberflächenspannung reduzierende Chemikalie zugegeben wird. Außerdem wird der Fasersuspension auch Luft beigemischt. Die Druckfarbe und andere Verunreinigungen bleiben an den Luftblasen haften, welche an die Oberfläche der Fasersuspension in dem Beckenraum steigen, und die Druckfarbe und Verunreinigungen können als ein Überlauf oder mit einem Schaber entfernt werden.Flotation cells or flotation tanks are used to remove inks and possible contaminants from a fiber suspension made from rotted and sorted waste paper. This process is also referred to as decolorization or deinking. The goal of decolorization is to create as white and clean, recycled pulp as possible. Flotation decolorizing uses flotation cells wherein flotation is performed in the cells such that soap or other flotation promoting and surface tension reducing chemical is added to a dilute, about 1% fiber suspension as a flotation chemical. In addition, the fiber suspension is mixed with air. The ink and other contaminants stick to the air bubbles which rise to the surface of the fiber suspension in the pelvic space and the ink and contaminants can be removed as an overflow or scraper.
Die US-Veröffentlichung 5 465 848 beschreibt eine Flotationszelle, welche einen Injektor zum Zuführen eines Fasersuspensionsstroms in die Zelle und zum Mischen von Luft in den in die Zelle zuzuführenden bzw. einzuleitenden Fasersuspensionsstrom aufweist. Typischerweise wird mit den Injektoren in dem unteren Teil des Injektors in der Flotationszelle gemäß der Veröffentlichung eine Schlitzdüse oder ein radialer Diffusor, welcher einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, zum Zuführen der mit Luft in den Injektor eingeführten Masse in das bereits in der Zelle vorhandene Fasersuspensionsvolumen verwendet.U.S. Patent 5,465,848 discloses a flotation cell having an injector for delivering a fiber suspension stream into the cell and for mixing air into the fiber suspension stream to be fed into the cell. Typically, with the injectors in the lower part of the injector in the flotation cell according to the publication, a slit nozzle or a radial diffuser having a circular cross section is used for feeding the air introduced into the injector into the fiber suspension volume already present in the cell.
Figur 1 zeigt schematisch im Querschnitt die Schlitzdüse oder den Diffusor der Bauart, wie sie in der US-Veröffentlichung 5 465 848 dargestellt ist, welche mit einem Spalt versehen ist, der durch zwei Oberflächen in der Querrichtung bezüglich der Strömungsrichtung des in den Diffusor einzuführenden Fasersuspensionsstroms begrenzt ist, wobei der Spalt typischerweise so dimensioniert ist, dass der belüftete Fasersuspensionsstrom C, der von dem Spalt abgeführt wird, mit einer ausreichenden Strömungsrate und einem entsprechenden Turbulenzniveau 3 AT 504 955 B1 versehen ist. Eine Bodenplatte, welche den unteren Teil der Schlitzdüse bildet, bewirkt einen hydraulischen Stoß auf den daran anstoßenden Fasersuspensionsstrom, was das Turbulenzniveau des Stroms weiter erhöht und verhindert, dass die Luftblasen in dem Strom aneinander anhaften. Wenn sie korrekt dimensioniert ist, bewirkt die Schlitzdüse einen relativ geringen Druckverlust und erzeugt einen Faserstoffstrahl von homogener Qualität, dessen Abführrate typischerweise 2 bis 3 m/s beträgt. Aufgrund der erheblichen Strömungsrate desselben dringt der aus der Schlitzdüse abgeführte Strahl uneingeschränkt in den umgebenden Beckenraum der Flotationszelle ein. In einem ausreichend großen Beckenraum erzeugt dies keine Probleme hinsichtlich der Steuerung des Strömungsfelds, aber es kann schwierig oder sogar unmöglich sein, ein kontrolliertes Strömungsfeld in einem kleinen Beckenraum zu schaffen, was zu einer schlechten Qualität des aufbereiteten Faserstoffanteils führt, der von der Flotationszelle erlangt wird.Figure 1 shows schematically in cross section the slot nozzle or diffuser of the type shown in US-A-5 465 848 which is provided with a gap passing through two surfaces in the transverse direction with respect to the flow direction of the fiber suspension stream to be introduced into the diffuser is limited, wherein the gap is typically dimensioned so that the aerated Fasersuspensionsstrom C, which is discharged from the gap, with a sufficient flow rate and a corresponding turbulence level 3 AT 504 955 B1 is provided. A bottom plate forming the lower part of the slit nozzle causes a hydraulic impact on the adjoining fiber suspension flow, which further increases the turbulence level of the flow and prevents the air bubbles in the flow from adhering to each other. When properly dimensioned, the slot die causes a relatively low pressure drop and produces a homogeneous quality pulp stream, the rate of which is typically 2 to 3 m / s. Due to the considerable flow rate thereof, the jet discharged from the slot nozzle penetrates unrestrictedly into the surrounding pelvic space of the flotation cell. In a sufficiently large pelvic space, this does not create problems in controlling the flow field, but it may be difficult or even impossible to create a controlled flow field in a small pelvic space, resulting in poor quality of recycled pulp content attained by the flotation cell ,
Geringe Beckenvolumen erfordern eine langsame Strömungsrate des Strahls, um ein kontrolliertes Strömungsfeld zu erzielen. Durch Vergrößern der Höhe des Spalts der Schlitzdüse, wie in Figur 2 schematisch dargestellt, kann die Strömungsrate auf einfache Weise auf ein ausreichend geringes Niveau reduziert werden.Small pelvic volumes require a slow flow rate of the jet to achieve a controlled flow field. By increasing the height of the slit of the slit nozzle, as shown schematically in Figure 2, the flow rate can be reduced to a sufficiently low level in a simple manner.
Durch das Vergrößern des Spalts kann jedoch leicht bewirkt werden, dass sich der Strom von der oberen Platte der Düse ablöst, wodurch mit dem Bezugszeichen B bezeichnete Wirbel erzeugt werden, wie in Figur 2 schematisch dargestellt. Solche Wirbel unterbrechen den homogenen Strom und sammeln Luft, um große Luftblasen zu bilden. Große Luftblasen steigen schnell an die Oberfläche der Fasersuspension in dem Becken der Flotationszelle und brechen die darauf ausgebildete Schaumschicht.However, enlarging the gap can easily cause the flow to detach from the top plate of the nozzle, thereby creating vortices designated by the reference character B, as shown diagrammatically in FIG. Such vortices interrupt the homogeneous flow and collect air to form large air bubbles. Large bubbles rapidly rise to the surface of the fiber suspension in the flotation cell pool and break the foam layer formed thereon.
Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuartigen Diffusor zu schaffen.It is an object of the present invention to provide a novel diffuser.
Ein Diffusor gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor wenigstens zwei Diffusorelemente aufweist, welche in der Strömungsrichtung des in den Diffusor zuzuführenden Fasersupsensionsstroms nacheinander angeordnet sind und welche dafür vorgesehen sind, den in den Diffusor zuzuführenden Fasersuspensionsstrom in wenigstens zwei voneinander getrennte Unterströme zu trennen, um die beiden Unterströme getrennt voneinander aus den Spalten in den Diffusorelementen abzuführen.A diffuser according to the invention is characterized in that the diffuser comprises at least two diffuser elements arranged one after the other in the flow direction of the fiber-suspension flow to be supplied to the diffuser and arranged to separate the fiber-suspension flow to be supplied into the diffuser into at least two separate sub-flows to separate the two sub-streams separated from each other from the columns in the diffuser elements.
Ein Injektor gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor der Diffusor nach Anspruch 1 ist.An injector according to the invention is characterized in that the diffuser is the diffuser according to claim 1.
Ein Verfahren gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch das Trennen das Trennen des Stroms der Mischung der Fasersuspension und der Luft in dem Diffusor in wenigstens zwei voneinander getrennte Unterströme und das Ableiten der Unterströme getrennt voneinander von dem Diffusor zu einem Beckenraum der Flotationszelle.A method according to the invention is characterized by separating the flow of the mixture of the fiber suspension and the air in the diffuser into at least two separate sub-streams and diverting the sub-streams separately from the diffuser to a flotation cell pool space.
In Übereinstimmung mit der grundlegenden Idee der Erfindung weist der Diffusor des Injektors in der Flotationszelle wenigstens zwei Diffusorelemente auf, welche in der Strömungsrichtung des in den Diffusor zuzuführenden bzw. einzuleitenden Fasersuspensionsstroms nacheinander angeordnet sind, wobei jedes Diffusorelement wenigstens eine erste Oberfläche, wenigstens eine zweite Oberfläche und wenigstens einen Spalt zwischen der wenigstens ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche in der Querrichtung bezüglich der Strömungsrichtung des in den Diffusor zuzuführenden Fasersuspensionsstroms aufweist, wobei der Fasersuspensionsstrom dafür vorgesehen ist, aus dem Spalt von dem Diffusor abgeführt zu werden. Des weiteren sind gemäß einer grundlegenden Idee die Diffusorelemente dafür vorgesehen, den in den Diffusor zuzuführenden Fasersuspensionsstrom in wenigstens zwei voneinander getrennte Unterströme zu teilen, um die Unterströme getrennt voneinander aus den Spalten in den Diffusorelementen 4 AT 504 955 B1 abzuführen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Diffusorelement ein Rohr oder einen Rohrabschnitt auf, welcher so angeordnet ist, dass er sich bezüglich der Strömungsrichtung des Fasersuspensionsstroms im Wesentlichen in der entgegengesetzten Richtung erstreckt, und so angeordnet ist, dass er den in den Diffusor zuzuführenden Fasersuspensionsstrom in wenigstens zwei voneinander getrennte Unterströme teilt. Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist der Rohrabschnitt des Diffusorelements innerhalb des Rohrabschnitts eines vorhergehenden Diffusorelements in der Strömungsrichtung des Fasersuspensionsstroms angeordnet. Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung sind die Durchmesser der innerhalb einander angeordneten Rohrabschnitte so dimensioniert, dass die Strömungsquerschnittfläche der durch die Wände der Rohrabschnitte begrenzten Strömungskanäle, die ineinander angeordnet sind, im Wesentlichen dieselbe Größe aufweisen.In accordance with the basic idea of the invention, the diffuser of the injector in the flotation cell has at least two diffuser elements successively arranged in the flow direction of the fiber suspension flow to be fed into the diffuser, each diffuser element having at least a first surface, at least a second surface and at least one gap between the at least first surface and the second surface in the transverse direction with respect to the flow direction of the fiber suspension flow to be supplied to the diffuser, the fiber suspension flow being adapted to be discharged from the gap from the diffuser. Furthermore, according to a basic idea, the diffuser elements are intended to divide the fiber suspension stream to be fed into the diffuser into at least two separate sub-streams for discharging the sub-streams separately from the gaps in the diffuser elements 4 AT 504 955 B1. According to one embodiment of the invention, the diffuser element comprises a pipe or a pipe section which is arranged to extend in the opposite direction with respect to the flow direction of the fiber suspension flow and is arranged so as to direct the fiber suspension flow to be fed into the diffuser shares at least two separate sub-streams. According to a second embodiment of the invention, the tube section of the diffuser element is arranged inside the tube section of a preceding diffuser element in the flow direction of the fiber suspension flow. According to a third embodiment of the invention, the diameters of the tube sections arranged inside one another are dimensioned such that the flow cross-sectional area of the flow channels bounded by the walls of the tube sections, which are arranged inside one another, have substantially the same size.
Ein Vorteil des Diffusors der oben gezeigten Bauart ist es, dass er es erlaubt, dass die Fasersuspension mit einer niedrigen Geschwindigkeit in den Beckenraum zugeführt werden kann, so dass der Faserstoffstrahl homogen bleibt. Der oben gezeigte Diffusor ist besonders gut bei Flotationszellen geeignet, in welchen das Beckenvolumen klein ist und bei welchen hohe ausgegebene Durchflussmengen des Fasersuspensionsstroms nicht eingesetzt werden können. Wenn der Rohrabschnitt des Diffusorelements innerhalb eines Rohrabschnitts eines vorhergehenden Diffusorelements in der Strömungsrichtung des Fasersuspensionsstroms angeordnet ist, wird der in den Diffusor zuzuführende Fasersuspensionsstrom effektiv in Unterströme geteilt. Wenn die Durchmesser der innerhalb des Diffusors angeordneten Rohrabschnitte so dimensioniert sind, dass die Strömungsquerschnittsfläche in den Strömungskanälen, welche durch die Wände der innerhalb einander angeordneten Rohrabschnitte begrenzt sind, im Wesentlichen die gleiche Größe aufweisen, können gleiche Mengen der Fasersuspension auf einfache Weise in den Spalt von jedem Diffusorelement gerichtet werden.An advantage of the diffuser of the type shown above is that it allows the fiber suspension to be fed into the pelvic space at a low velocity so that the pulp jet remains homogeneous. The diffuser shown above is particularly well suited to flotation cells in which the pelvic volume is small and in which high output flow rates of the fiber suspension stream can not be used. When the pipe section of the diffuser element is disposed within a pipe section of a preceding diffuser element in the flow direction of the fiber suspension flow, the fiber suspension flow to be fed into the diffuser is effectively divided into sub-streams. When the diameters of the pipe sections disposed within the diffuser are dimensioned such that the flow cross-sectional area in the flow channels bounded by the walls of the pipe sections disposed within each other is substantially the same size, equal amounts of the fiber suspension can easily enter the gap be directed by each diffuser element.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung detaillierter in den beigefügten Zeichnungen erläutert, in welchenHereinafter, embodiments of the invention will be explained in more detail in the accompanying drawings, in which
Figur 1 schematisch eine Seitenansicht im Querschnitt eines aus dem Stand der Technik bekannten Diffusors zeigt,FIG. 1 schematically shows a side view in cross section of a diffuser known from the prior art,
Figur 2 schematisch eine Seitenansicht im Querschnitt eines weiteren aus dem Stand der Technik bekannten Diffusors zeigt,FIG. 2 schematically shows a side view in cross-section of another diffuser known from the prior art,
Figur 3 schematisch eine Seitenansicht im Querschnitt einer Flotationszelle zeigt,FIG. 3 shows schematically a side view in cross-section of a flotation cell,
Figur 4 schematisch eine Seitenansicht eines Diffusors zeigt,Figure 4 shows schematically a side view of a diffuser,
Figur 5 und Figur 6 schematisch eine Seitenansicht im Querschnitt des in Figur 4 dargestellten Diffusors zeigen,Figure 5 and Figure 6 show schematically a side view in cross-section of the diffuser shown in Figure 4,
Figur 7 einen zweiten Diffusor zeigt, undFigure 7 shows a second diffuser, and
Figur 8 schematisch eine Seitenansicht im Querschnitt eines dritten Diffusors zeigt.Figure 8 shows schematically a side view in cross-section of a third diffuser.
Zur Klarheit zeigen die Figuren Ausführungsformen der Erfindung in vereinfachter Form. Ähnliche Teile in den Figuren sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.For clarity, the figures show embodiments of the invention in a simplified form. Similar parts in the figures are designated by the same reference numerals.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der ErfindungDetailed description of embodiments of the invention
Figur 3 zeigt auf schematische Weise eine Seitenansicht im Querschnitt einer Flotationszelle 1 zum Entfernen von Druckfarbe und möglichen Verunreinigungen von einer Fasersuspension. Die Flotationszelle 1 weist einen Injektor 2 auf, wobei durch ein Einlassrohr desselben ein Fasersuspensionsstrom und eine zu demselben hinzugefügte Flotationschemikalie, wie zum Beispiel Seife, in die Flotationszelle 1 eingeführt werden. Der Injektor 2 gemäß Figur 3 weist auch wenigstens einen Luftzufuhrpunkt 4 und wenigstens einen Luftzufuhrkanal 5 zum Zuführen von Luft auf, welche mit dem Fasersuspensionsstrom innerhalb des Injektors vermischt werden soll. Der Injektor 2 weist auch ein Mischrohr 6 auf und das Mischrohr 6 kann mit einer Mischvorrich- 5 AT 504 955 B1 tung 7 versehen sein, welche typischerweise innerhalb des Rohrs zum Vermischen des Fasersuspensionsstroms und der Luft angeordnet ist. Der Injektor 2 ist bezüglich einer Fläche 8 der Fasersuspension in der Flotationszelle 1 so angeordnet, dass ein Diffusor 9, der in Verbindung mit dem unteren Teil des Injektors 2 oder in der Praxis als eine Verlängerung für das Mischrohr 6 angeordnet ist, unterhalb der Oberfläche 8 der Fasersuspension verbleibt. Der Diffusor 9 ist eine Düse, welche das Drehen der Strömungsrichtung des in die Flotationszelle zuzuführenden Fasersuspensionsstroms und das Zuführen des Fasersuspensionsstroms zu einem Beckenraum 10 der Flotationszelle 1 mit einer gewünschten Geschwindigkeit erlaubt.FIG. 3 schematically shows a side view in cross section of a flotation cell 1 for removing printing ink and possible impurities from a fiber suspension. The flotation cell 1 has an injector 2, wherein a fiber suspension stream and a flotation chemical added thereto, such as soap, are introduced into the flotation cell 1 through an inlet pipe thereof. The injector 2 according to FIG. 3 also has at least one air supply point 4 and at least one air supply duct 5 for supplying air which is to be mixed with the fiber suspension flow inside the injector. The injector 2 also has a mixing tube 6 and the mixing tube 6 may be provided with a mixing device 7, which is typically disposed within the tube for mixing the fiber suspension flow and the air. The injector 2 is arranged with respect to a surface 8 of the fiber suspension in the flotation cell 1 so that a diffuser 9, which is arranged in connection with the lower part of the injector 2 or in practice as an extension for the mixing tube 6, below the surface. 8 the fiber suspension remains. The diffuser 9 is a nozzle which allows rotation of the flow direction of the fiber suspension flow to be supplied into the flotation cell and supply of the fiber suspension flow to a pool space 10 of the flotation cell 1 at a desired speed.
In der Flotationszelle haften die Druckfarbe und andere Verunreinigungen an den aus Luft gebildeten Blasen und an dem Flotationsmittel an, welche zu der Oberfläche 8 der Fasersuspension steigen, von wo die Druckfarbe und andere Verunreinigungen unter Verwendung eines Schabers, der in Figur 3 nicht dargestellt ist, oder mittels eines Überlaufs entfernt werden können. Der in Figur 3 erwähnte Überlauf ist unter Verwendung einer Stauplatte bzw. eines Schlackenblechs 11 gebildet, wodurch der auf der Oberfläche der Fasersuspension gebildete Schaum und die Druckfarbe sowie weitere Verunreinigungen darin über die Stauplatte 11 in einen Spuckstoffraum 12 transferiert werden, von wo sie durch einen Spuckstoffausgabekanal 13 zur weiteren Verarbeitung gelangen. Die Flotationszelle gemäß Figur 3 weist auch einen schematisch dargestellten Ablaufkanal 14 zum Zuführen der gereinigten Fasersuspension in den Faserstoffherstellungsprozess auf. Die grundlegende Struktur und der Betriebsmodus der Flotationszelle 1 sind für den Fachmann an sich bekannt und werden daher in diesem Zusammenhang nicht detaillierter beschrieben.In the flotation cell, the printing ink and other impurities adhere to the air-formed bubbles and to the flotation agent, which rise to the surface 8 of the fiber suspension, from where the ink and other impurities are scanned using a scraper, not shown in FIG. or can be removed by means of an overflow. The mentioned in Figure 3 overflow is formed using a baffle plate or a slag sheet 11, whereby the foam formed on the surface of the fiber suspension and the ink and other impurities are transferred therein via the baffle plate 11 in a Spuckstoffraum 12, from where they by a Spuckstoffausgabekanal 13 reach for further processing. The flotation cell according to FIG. 3 also has a schematically represented drainage channel 14 for feeding the cleaned fiber suspension into the pulp production process. The basic structure and mode of operation of the flotation cell 1 are known per se to those skilled in the art and therefore will not be described in more detail in this context.
Figur 4 zeigt auf schematische Weise eine Seitenansicht eines Diffusors 9, der an einem Mischrohr 6 des Injektors 2 angeordnet ist, und die Figuren 5 und 6 zeigen auf schematische Weise den Diffusor 9 aus Figur 4 im Querschnitt. Der Diffusor 9 gemäß der Figuren 4 bis 6 weist vier Diffusorelemente 15 auf. Jedes Diffusorelement 15 weist eine erste Oberfläche 16 und eine zweite Oberfläche 17 auf, zwischen welchen ein Spalt 18 vorgesehen ist, welcher in der Querrichtung bezüglich der Strömungsrichtung A des in den Diffusor 9 zuzuführenden bzw. einzuleitenden Fasersuspensionsstroms angeordnet ist. Was mit einer Querrichtung bezüglich der Strömungsrichtung A der in den Diffusor 9 zuzuführenden Fasersuspension gemeint ist, ist eine Richtung, welche nicht parallel zu der Strömungsrichtung A des in den Diffusor 9 zuzuführenden Fasersuspensionsstroms ist. Die Diffusorelemente 15 sind nacheinander im Bezug zueinander in der Strömungsrichtung A des in den Diffusor 9 zuzuführenden Fasersuspensionsstroms angeordnet. Das Diffusorelement 15 gemäß der Figuren 4, 5 und 6 ist aus zwei Plattenelementen 19 und 19' gebildet, die mit einem Abstand voneinander angeordnet und mit einer Öffnung 22 und einem Spalt 18 zwischen denselben versehen sind. Die Plattenelemente 19 und 19' stützen sich unter Verwendung von Abstützelementen 20 aneinander ab, welche zwischen den Plattenelementen 19 angeordnet sind. Jedes Diffusorelement 15 weist des weiteren wenigstens ein Rohr oder einen Rohrabschnitt 21 auf, der im Wesentlichen in der entgegengesetzten Richtung bezüglich der Strömungsrichtung A des in den Diffusor 9 zuzuführenden Fasersuspensionsstroms gerichtet ist, d. h. in den Figuren 4 bis 6 aufwärts. Die Rohrabschnitte 21 sind bezüglich einander ineinander angeordnet, so dass der Rohrabschnitt 21 des letzten Diffusorelements 15 oder des untersten Diffusorelements in Figur 5 in der Strömungsrichtung A des in den Diffusor 9 zuzuführenden Fasersuspensionsstroms der innerste Rohrabschnitt ist und der Rohrabschnitt in dem vorhergehenden Diffusorelement 15 der zweitinnerste Rohrabschnitt ist, wie in Figur 5 eindeutig dargestellt. Der Rohrabschnitt 21, d. h. die Wände des Rohrabschnitts 21, teilen den in den Diffusor zugeführten Fasersuspensionsstrom in voneinander getrennte Unterströme und leiten solche Unterströme zu den Spalten 18 der Diffusorelemente 15, wobei die Unterströme von den Spalten 18 aus dem Diffusor 9 als separate Ströme abgeführt werden, wie durch Pfeile D dargestellt.FIG. 4 schematically shows a side view of a diffuser 9 arranged on a mixing tube 6 of the injector 2, and FIGS. 5 and 6 schematically show the diffuser 9 of FIG. 4 in cross-section. The diffuser 9 according to FIGS. 4 to 6 has four diffuser elements 15. Each diffuser element 15 has a first surface 16 and a second surface 17, between which a gap 18 is provided, which is arranged in the transverse direction with respect to the flow direction A of the fiber suspension flow to be supplied to the diffuser 9. What is meant by a transverse direction with respect to the flow direction A of the fiber suspension to be supplied into the diffuser 9 is a direction which is not parallel to the flow direction A of the fiber suspension flow to be supplied to the diffuser 9. The diffuser elements 15 are successively arranged with respect to each other in the flow direction A of the fiber suspension flow to be supplied to the diffuser 9. The diffuser element 15 according to Figures 4, 5 and 6 is formed of two plate elements 19 and 19 'which are spaced apart and provided with an opening 22 and a gap 18 between them. The plate members 19 and 19 'are abutted against each other using support members 20 disposed between the plate members 19. Each diffuser element 15 further comprises at least one pipe or pipe section 21 which is directed substantially in the opposite direction with respect to the flow direction A of the fiber suspension flow to be fed into the diffuser 9, i. H. in Figures 4 to 6 upwards. The pipe sections 21 are arranged one inside the other so that the pipe section 21 of the last diffuser element 15 or the lowermost diffuser element in the flow direction A of the fiber suspension flow to be supplied to the diffuser 9 is the innermost pipe section and the pipe section in the preceding diffuser element 15 is the second-innermost pipe section Pipe section is clearly shown in Figure 5. The pipe section 21, d. H. the walls of the tube section 21 divide the fiber suspension stream fed into the diffuser into separate sub-streams and direct such sub-streams to the gaps 18 of the diffuser elements 15, the sub-streams being discharged from the gaps 18 from the diffuser 9 as separate streams as indicated by arrows D. shown.
Die Rohrabschnitte 21 teilen somit die Strömungsquerschnittsfläche des Diffusors 9 in mehrere, in dem in den Figuren 4 bis 6 dargestellten Fall in vier, separate, rotationssymmetrische Strömungskanäle 23, die bezüglich einander innerhalb einander angeordnet und durch die Randflä- 6 AT 504 955 B1 chen der Rohrabschnitte 21 begrenzt sind. Die äußerste Wand des äußersten Strömungskanals ist aus dem Mischrohr 6 des Injektors oder einer Verlängerung davon gebildet. Nach dem vertikalen Abschnitt, der aus den Rohrabschnitten 21 gebildet ist, drehen sich die Strömungskanäle 23 nach außen in der Richtung des Diffusorradius, und zwar in die Spalte 18, die durch die ersten Oberflächen 16 und die zweiten Oberflächen 17 der Diffusorelemente 15 begrenzt sind, wobei sich die Querschnittsfläche der Spalte konstant vergrößert, wenn sie sich in Richtung der äußeren Umgebung des Diffusors bewegen. Eine solche scharfe Biegung erzeugt einen hydraulischen Stoß auf den Fasersuspensionsstrom und hält ein hohes Turbulenzniveau aufrecht, und die Strömungsquerschnittsfläche, die in der Strömungsrichtung gleichmäßig zunimmt, verhindert die Erzeugung nachteiliger Wirbel. Anschließend wird der Fasersuspensionsstrom von dem Diffusor 9 aus den überlappenden Strömungskanälen 23 abgeleitet, der aus Spalten 18 gebildet ist, wie durch Pfeile D dargestellt.The pipe sections 21 thus divide the flow cross-sectional area of the diffuser 9 into a plurality of separate, rotationally symmetrical flow channels 23 arranged in the case shown in FIGS. 4 to 6, which are arranged inside one another and bordered by the peripheral surface Pipe sections 21 are limited. The outermost wall of the outermost flow channel is formed of the mixing tube 6 of the injector or an extension thereof. After the vertical section formed from the pipe sections 21, the flow channels 23 turn outward in the direction of the diffuser radius, into the gaps 18 bounded by the first surfaces 16 and the second surfaces 17 of the diffuser elements 15, wherein the cross-sectional area of the gaps increases constantly as they move toward the outside environment of the diffuser. Such a sharp bend creates a hydraulic impact on the fiber suspension flow and maintains a high level of turbulence, and the flow cross-sectional area, which increases smoothly in the flow direction, prevents the generation of adverse vortices. Subsequently, the fiber suspension flow is derived from the diffuser 9 from the overlapping flow channels 23 formed of columns 18 as indicated by arrows D.
Der oben dargestellte Diffusor ermöglicht das Zuführen der Fasersuspension in einen Beckenraum mit einer geringen Geschwindigkeit, wobei dennoch ein gleichförmiger Faserstrom aufrechterhalten wird. Der Diffusor ist besonders gut für solche Flotationszellen geeignet, bei denen der verwendete Beckenraum klein ist und wo hohe Abführgeschwindigkeiten des Fasersuspensionsstroms nicht verwendet werden können.The above-illustrated diffuser allows feeding the fiber suspension into a pelvic space at a low speed while still maintaining a uniform fiber flow. The diffuser is particularly well suited for such flotation cells where the pelvic space used is small and where high rates of fiber suspension flow rate can not be used.
Der in den Diffusor 9 zuzuführende Fasersuspensionsstrom kann eine Mischung aus Fasersuspension und Luft sein, wenn die Zufuhr der Fasersuspension zu der Flotationszelle wie in Figur 3 dargestellt stattfindet. Der in den Diffusor 9 zuzuführende Fasersuspensionsstrom kann auch ausschließlich eine Fasersuspension sein, wenn eine andere Lösung zum Belüften der Fasersuspension verwendet wird.The fiber suspension stream to be fed into the diffuser 9 may be a mixture of fiber suspension and air when the supply of the fiber suspension to the flotation cell takes place as shown in FIG. The fiber suspension stream to be fed into the diffuser 9 may also be exclusively a fiber suspension if another solution is used to aerate the fiber suspension.
Der in den Figuren 4 bis 6 dargestellte Diffusor 9 wird deshalb so eingesetzt, dass er vier Diffusorelemente 15 aufweist, wodurch das Abführen der Fasersuspension von dem Diffusor 9 auf vier Ebenen beginnt, aber abhängig von der Anwendung kann der Diffusor mit zwei oder mehr Diffusorelementen 15 versehen sein.Therefore, the diffuser 9 shown in Figs. 4 to 6 is used to have four diffuser elements 15, thereby starting to exhaust the fiber suspension from the diffuser 9 to four planes, but depending on the application, the diffuser may have two or more diffuser elements 15 be provided.
Bei der in den Figuren 4 bis 6 dargestellten Lösung sind die Rohrabschnitte 21 in der Längsrichtung so dimensioniert, dass die oberen Enden 24 derselben, d. h. die Enden in der entgegengesetzten Richtung bezüglich der Strömungsrichtung A des in den Diffusor 9 zuzuführenden Fasersuspensionsstroms, sich im Wesentlichen auf demselben Niveau befinden und sich teilweise zu dem vertikalen Abschnitt des Injektors 2 erstrecken, wo die Strömungsgeschwindigkeit der Fasersuspension nach unten zwischen 1 und 5 m/s beträgt. In den Figuren 4 bis 6 ist der Fasersuspensionsstrom zu den Strömungskanälen 23, der zu unterschiedlichen Diffusorelementen 15 in dem Diffusor 9 gerichtet ist, somit aus einem einzelnen Niveau bzw. Pegel gebildet. Der Fasersuspensionsstrom zu den Strömungskanälen 23, die zu den unterschiedlichen Diffusorelementen 15 in dem Diffusor 9 gerichtet sind, kann auch aus unterschiedlichen Niveaus bzw. Pegeln gebildet sein, zum Beispiel so, dass der Strom zu dem Spalt 18 des obersten Diffusorelements 15 in der Strömungsrichtung der in den Diffusor zuzuführenden Fasersuspension von einem ersten oder obersten Teilungspunkt und zu der zweitobersten Schicht von einem zweiten oder zweithöchsten Teilungspunkt gebildet werden kann, oder so, dass der Strom zu dem Spalt 18 des höchsten Diffusorelements 15 in der Strömungsrichtung der in den Diffusor zuzuführenden Fasersuspension von dem letzten oder untersten Teilungspunkt und zu der zweithöchsten Schicht von dem zweitletzten oder zweituntersten Teilungspunkt gebildet werden kann.In the solution illustrated in FIGS. 4 to 6, the tube sections 21 are dimensioned in the longitudinal direction such that the upper ends 24 thereof, ie. H. the ends in the opposite direction with respect to the flow direction A of the fiber suspension stream to be fed into the diffuser 9 are substantially at the same level and extend partially to the vertical portion of the injector 2, where the flow rate of the fiber suspension downwards is between 1 and 5 m / s is. In FIGS. 4 to 6, the fiber suspension flow to the flow channels 23, which is directed to different diffuser elements 15 in the diffuser 9, is thus formed from a single level. The fiber suspension flow to the flow channels 23 directed to the different diffuser elements 15 in the diffuser 9 may also be formed from different levels, for example, such that the flow to the gap 18 of the uppermost diffuser element 15 in the flow direction of the or to be supplied to the second top layer from a second or second highest division point, or so that the flow to the gap 18 of the highest diffuser element 15 in the flow direction of the to be supplied to the diffuser fiber suspension of may be formed from the last or lowest division point and the second highest layer from the second last or second lowest division point.
In dem in den Figuren 4 bis 6 dargestellten Diffusor weisen die Strömungskanäle 23, die durch die Wände der Rohrabschnitte 21 in dem Diffusor begrenzt sind, alle dieselbe Strömungsquerschnittsfläche auf. In einigen Ausführungsformen können die Durchmesser der Rohrabschnitte 21 jedoch auf eine solche Art und Weise ausgeführt sein, dass die unterschiedlichen Strömungskanäle 23 mit unterschiedlichen Strömungsquerschnittsflächen versehen sind, wodurch die Strömungsmenge in den Unterströmen D, die von den Spalten 18 der Diffusorelemente 15 7 AT 504 955 B1 an unterschiedlichen Niveaus abgeleitet werden, voneinander abweichen. Dies kann zum Beispiel so ausgeführt werden, dass der Unterstrom, welcher entweder den größten Volumenstrom oder den kleinsten Volumenstrom aufweist, in den mittleren Strömungskanal 23 geleitet wird.In the diffuser illustrated in Figs. 4-6, the flow channels 23 delimited by the walls of the tube sections 21 in the diffuser all have the same flow cross-sectional area. However, in some embodiments, the diameters of the pipe sections 21 may be configured in such a manner that the different flow channels 23 are provided with different flow cross-sectional areas, whereby the flow rate in the sub-streams D flowing from the gaps 18 of the diffuser elements 15 AT 504 955 B1 are derived at different levels, differ from each other. This can be carried out, for example, in such a way that the underflow, which has either the largest volume flow or the smallest flow, is directed into the middle flow channel 23.
In dem in den Figuren 4 bis 6 dargestellten Diffusor 9 sind die Spalte 18 der Diffusorelemente 15 so angeordnet, dass sie sich in Richtung der äußeren Umgebung des Diffusors erweitern, so dass einige der Spalte 18 nach oben und einige nach unten gerichtet sind, um dem Fasersuspensionsstrom zugeführt zu werden. Die Spalte 18 können auch so gebildet sein, dass die Höhe der Spalte 18, d.h. die erste Oberfläche 16 und die zweite Oberfläche 17 des Diffusorelements 15 gleichmäßig auf demselben Abstand voneinander verbleiben. Des weiteren können die Spalte 18 auch so gebildet sein, dass Unterströme D von den Spalten 18 des Diffusors 9 von allen Spalten nach unten gerichtet werden können. Die Spalte 18 können auch so gebildet sein, dass alle oder einige der Unterströme D von dem Diffusor in der horizontalen Richtung ankommen, oder die Strahlen können auch in der horizontalen Richtung oder so geleitet werden, dass die Unterströme D von dem Diffusor 9 wie ein Fächer mit unterschiedlichen Höhenwinkeln abgeleitet werden.In the diffuser 9 shown in FIGS. 4 to 6, the gaps 18 of the diffuser elements 15 are arranged to widen toward the outside of the diffuser, so that some of the gaps 18 are directed upwards and some downwards towards the diffuser 9 Fiber suspension flow to be supplied. The gaps 18 may also be formed so that the height of the gaps 18, i. the first surface 16 and the second surface 17 of the diffuser element 15 remain uniformly at the same distance from each other. Furthermore, the gaps 18 may also be formed so that sub-streams D from the columns 18 of the diffuser 9 can be directed downwards from all the columns. The gaps 18 may also be formed so that all or some of the sub-streams D arrive from the diffuser in the horizontal direction, or the streams may also be directed in the horizontal direction or so that the sub-streams D from the diffuser 9 like a fan be derived with different elevation angles.
Der Querschnitt des Diffusors 9 gemäß der Figuren 4 bis 6 ist kreisförmig. Diffusoren, welche kreisförmig im Querschnitt sind, werden im Allgemeinen als Radialdiffusoren bezeichnet. Anstatt eines kreisförmigen Querschnitts kann der Diffusor zum Beispiel einen elliptischen, dreieckigen, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt oder einen Querschnitt aufweisen, welcher vorzugsweise eine andere gleichseitige und polygone Form aufweist. Zum Beispiel zeigt Figur 7 schematisch einen Diffusor 9, welcher einen quadratischen Querschnitt aufweist, in welchem die Spalte 18 der Diffusorelemente 15 an den zwei Seiten des Diffusors 9 gebildet sind und die zwei anderen Seiten des Diffusors eingeschlossen sind. Der Fasersuspensionsstrom aus dem Diffusor kann deshalb in einer Richtung des Umfangswinkel, in zwei Richtungen des Umfangswinkels, wie in Figur 7 dargestellt, in mehreren Richtungen des Umfangswinkels oder so angeordnet sein, dass er auf den gesamten Umfang gerichtet ist.The cross section of the diffuser 9 according to FIGS. 4 to 6 is circular. Diffusers which are circular in cross-section are generally referred to as radial diffusers. Instead of a circular cross-section, the diffuser may, for example, have an elliptical, triangular, square or rectangular cross section or a cross section, which preferably has a different equilateral and polygonal shape. For example, Figure 7 shows schematically a diffuser 9 having a square cross section in which the gaps 18 of the diffuser elements 15 are formed on the two sides of the diffuser 9 and the two other sides of the diffuser are enclosed. Therefore, the fiber suspension flow from the diffuser may be arranged in a direction of the circumferential angle, in two directions of the circumferential angle, as shown in Fig. 7, in a plurality of directions of the circumferential angle or so as to be directed to the entire circumference.
In den in den Figuren 3 bis 7 dargestellten Diffusoren sind die Diffusorelemente 15 so geformt, dass die Spalte 18 der Diffusorelemente 15 sich gleich weit von einer imaginären Mittelachse des Diffusors erstrecken, aber die Diffusorelemente 15 können auch so geformt sein, dass die Spalte 18 der Diffusorelemente 15 sich mit unterschiedlichen Abständen von der imaginären Mittelachse des Diffusors erstrecken. Dann kann die Form des Diffusors 9 einem Ball gleichen. Des weiteren kann durch Auswählen der Querschnittsflächen der Strömungskanäle der Diffusorelemente 15 in geeigneter Weise ein größerer oder ein kleinerer Volumenstrom oder andererseits ein Strom mit einer höheren oder niedrigeren Abführgeschwindigkeit durch die Strömungskanäle in unterschiedliche Umgebungswinkelrichtungen und mit unterschiedlichen Höhen entsprechend dem Bedarf geleitet werden. Somit können die Unterströme D, die von dem Diffusor 9 abgeführt werden, so angeordnet werden, dass das Volumen des umgebenden Beckenraums soviel wie möglich verwendet wird, was den Erfolg der Flotation anbelangt.In the diffusers illustrated in FIGS. 3 to 7, the diffuser elements 15 are shaped such that the gaps 18 of the diffuser elements 15 extend equidistant from an imaginary central axis of the diffuser, but the diffuser elements 15 can also be shaped such that the gaps 18 of FIGS Diffuser elements 15 extend at different distances from the imaginary central axis of the diffuser. Then the shape of the diffuser 9 can be like a ball. Further, by selecting the cross-sectional areas of the flow channels of the diffuser elements 15, a larger or smaller volume flow or, alternatively, a flow having a higher or lower discharge velocity through the flow channels may be directed in different ambient angle directions and at different heights according to need. Thus, the sub-streams D discharged from the diffuser 9 can be arranged so that the volume of the surrounding pool space is used as much as possible, as far as the success of the flotation is concerned.
In dem Diffusor gemäß der Figuren 4 bis 6 sind die Plattenelemente 19 aus einem einzelnen ringförmigen Plattenelement gebildet, wobei die Plattenelemente 19 durch zwischen denselben angeordnete Stützelemente 20 aneinander abgestützt sind, wobei sich die Stützelemente 20 nur teilweise in der Richtung des Radius der Plattenelemente 20 erstrecken. Unabhängig davon, ob die Plattenelemente 19 ringförmig oder von einer anderen Form sind, können sie aus mehreren einzelnen Teilen hergestellt sein, welche miteinander verbunden sind, um ein einzelnes Plattenelement zu bilden, wobei in diesem Fall das Plattenelement mit einer oder mehreren ersten und/oder zweiten Oberflächen versehen ist. Zusätzlich können sich die Stützelemente 20 über die gesamte Breite des Plattenelements 19 in der Richtung des Plattenelements erstrecken, wobei es sich um die Querrichtung bezüglich der Strömungsrichtung A des in den Diffusor zuzuführenden Fasersuspensionsstroms handelt, wodurch in dem einzelnen Diffusorelement 15 mehrere Spalte 19 zwischen den Stützelementen 20 gebildet werden.In the diffuser according to FIGS. 4 to 6, the plate elements 19 are formed from a single annular plate element, the plate elements 19 being supported against one another by support elements 20 arranged between them, the support elements 20 extending only partially in the direction of the radius of the plate elements 20 , Regardless of whether the plate elements 19 are annular or of another shape, they may be made up of a plurality of individual parts joined together to form a single plate element, in which case the plate element is provided with one or more first and / or second surfaces is provided. In addition, the support members 20 may extend across the entire width of the plate member 19 in the direction of the plate member, which is the transverse direction with respect to the flow direction A of the fiber suspension flow to be fed into the diffuser, thereby providing in the single diffuser member 15 a plurality of gaps 19 between the support members 20 are formed.
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