BR0014219B1 - método e dispositivo para misturar componentes da polpa na fabricação de papel. - Google Patents

Description

"MÉTODO E DISPOSITIVO PARA MISTURAR COMPONENTESDA POLPA NA FABRICAÇÃO DE PAPEL"

A invenção se refere a um método de mistura de componentes da polpa nafabricação de papel, de acordo com o qual, um primeiro componente da polpa éalimentado através de um tubo externo em um ponto de mistura, os outros componentes dapolpa são alimentados através de pelo menos um tubo interno disposto dentro do tuboexterno no ponto de mistura, com o que os fluxos dos ditos componentes da polpa secombinam no ponto de mistura.

Adicionalmente, a invenção se refere a um dispositivo para misturar oscomponentes da polpa na fabricação de papel, em que o dispositivo compreende um tuboexterno para conduzir um primeiro componente da polpa a um ponto de mistura e pelomenos um tubo interno disposto dentro do tubo externo, tal que o tubo interno é dispostosubstancialmente paralelo ao tubo externo, pelo menos na sua extremidade externa, e emtal dispositivo um segundo componente da polpa é arranjado para ser conduzido do tubointerno para o ponto de mistura de tal forma que os fluxos dos componentes da polpa aserem alimentados são arranjados para se combinarem no ponto de mistura.

Existem vários pontos em diferentes processos de fabricação de papelonde diferentes misturas de fluido e polpas desejadas e outras substâncias têm queser misturados uns com os outros. Por exemplo, a polpa de fibra é espessada oudiluída conforme a necessidade pela alimentação de suspensão de fibra ou água dediluição antes de conduzi-la para a caixa de entrada da máquina de papel. Os aditivosrequeridos, tais como agentes de carga, retenção e corantes, também podem sermisturados no fluxo principal. Os fluidos podem ser misturados utilizando diferentestubos misturadores ou por meio de misturadores mecânicos em um tanque. Cones ediferentes juntas de tubos, tais como as juntas TeY, são utilizadas para que amistura ocorra em um tubo. Adicionalmente, os aditivos podem ser misturados emum fluxo de fluido pela alimentação destes como jatos contra o fluxo principal nadireção do raio. Um problema das soluções conhecidas é, contudo, que a mistura nãoocorre de uma maneira satisfatória, o que causa vários problemas nos estágiosseguintes do processo. Por exemplo, a variação da consistência do fluxo de fibracomo um resultado de mistura inferior na diluição ou espessamento facilmente levaaos problemas de qualidade de produto.

Um objetivo da presente invenção é fornecer uma nova e melhoradasolução para misturar componentes da polpa em um tubo.

O método de acordo com a invenção é caracterizado por gerarturbulência, no ponto de mistura, dos fluxos dos componentes da polpa a seremmisturados por meio de um tubo interno tendo uma extremidade com uma seçãotransversal tipo onda, e guiando a turbulência gerada deste modo por meio de peçasde estrutura posicionadas nas proximidades da extremidade do tubo interno edispostas na superfície interna do tubo externo (1), a maior seção transversal daspeças de estrutura sendo após a extremidade mais externa do tubo interno na direçãodo fluxo.

Adicionalmente, o dispositivo de acordo com a invenção écaracterizado pela extremidade externa do tubo interno possuir uma seção transversaltipo onda, a qual é arranjada para criar turbulência nos fluxos a serem misturados;que em conexão com o ponto de mistura, existem peças de estrutura dispostas nasuperfície interna do tubo externo para guiar a turbulência gerada; e que a maiorseção transversal das peças de estrutura é após a extremidade mais externa do tubointerno na direção do fluxo.

A idéia essencial da invenção é que os componentes da polpa sãoalimentados no ponto de mistura dos componentes da polpa através dos tubosdispostos um dentro do outro. Para esta proposta de mistura, a seção transversal daextremidade do tubo interno é feita tipo onda, a qual gera turbulência nos fluxos decomponentes de polpa. O efeito de mistura da turbulência é intensificado por meiodas peças de estrutura dispostas na superfície interna do tubo externo em conexãocomo o ponto de mistura, cujas peças de estrutura conduzem e intensificam aturbulência criada. Ainda adicionalmente, a idéia essencial de uma realizaçãopreferida da invenção é que a seção transversal de uma peça estrutural muda nadireção do raio e seção peri-transversal de uma peça de estrutura na direção do raio eperímetro do tubo externo na direção do fluxo, em que este muda de uma bordafrontal linear para uma seção de círculo e retorna para uma borda posterior linear.

Uma vantagem da invenção é que os componentes da polpa a seremmisturados podem ser misturados uns com os outros mais eficientemente e de modomais confiável do que antes, onde os problemas anteriores nos estágios seguintes doprocesso de fabricação, resultantes da mistura, podem ser evitados. Isto naturalmentemelhora a eficiência do processo e possibilita a fabricação dos produtos comqualidade uniforme. Além disso, uma boa mistura também permite quantidadesmenores de componentes adicionais serem misturadas no fluxo principal, porquemisturas de qualidade inferior não têm que ser compensadas com alimentação emexcesso de componentes. Peças de estrutura de acordo com a invenção permitem aintensificação da turbulência criada através da extremidade do tubo interno quepossui uma seção transversal tipo onda, sendo alcançada consequentemente, umamistura mais eficiente dos componentes de polpa. Adicionalmente, o que éconhecido como o efeito ejetor pode ser reduzido por meio das peças de estrutura.Com uma peça de estrutura é formada de tal maneira que sua área de seçãotransversal começa em zero e termina em zero, as fibras ou outros componentes nãoaderem a esta que se mantém limpa facilmente. Combinando um tubo interno quepossui forma tipo onda adequada e dimensões adequadas com as peças de estruturaadequadamente dimensionadas e apropriadamente posicionadas em relação aextremidade do tubo interno, isto permite o dimensionamento de um misturador quefor4nece o resultado melhor possível em cada caso particular.

A invenção é descrita em mais detalhes nos desenhos anexos, em que:

Figura 1 é uma vista em perspectiva seccional esquemática de umdispositivo de acordo com a invenção; e a figura 2 ilustra também como uma vistaem perspectiva, um dispositivo correspondente visto por um ângulo levementediferente;

Figuras 3a a 3c ilustram esquematicamente seções transversais dodispositivo de acordo com as figuras precedentes; eFigura 4 é uma vista seccional esquemática ainda de uma outraaplicação do dispositivo de acordo com a invenção.

A figura 1 ilustra uma vista simplificada de um dispositivo de acordocom a invenção. O dispositivo compreende um tubo externo 1, um lado do qual foiseccionado na figura para mostrar a estrutura do tubo. Um tubo interno 2 é dispostodentro do tubo externo, substancialmente em paralelo com o tubo externo.Preferencialmente, os tubos 1 e 2 são coaxialmente dispostos. Um primeiro fluxo Viindicado na figura flui no tubo externo, enquanto um segundo fluxo V2 flui no tubointerno. Os componentes de polpa que flui nos tubos é uma mistura de um fluido eum sólido seco adequado, tal como uma mistura de fibra e água, ou alternativamenteum fluido simples, tal como água de diluição. Geralmente, o fluxo principal queconsiste de polpa de fibra, por exemplo, é conduzido através de um canal anelarlimitado pelo tubo externo e tubo interno. Correspondentemente, um fluxosecundário a ser misturado com o fluxo principal é conduzido através do canallimitado pelo tubo interno, cujo fluxo secundário consiste de água de diluição oualgum aditivo, por exemplo. Obviamente, o fluxo também pode ser disposto nocaminho oposto. Os fluxos Vj e V2 são misturados um com o outro num ponto demistura indicado por S na figura. A mistura é causada pela geração de turbulêncianos fluxos. Por este motivo, a forma da seção transversal da extremidade 2' do tubointerno é tipo onda. A forma tipo onda se refere a, por exemplo, uma onda senoidal,uma onda serrilhada, uma onda retangular ou outras formas de tipos de ondaaplicáveis ao propósito, por meio da qual os fluxos podem ser girados. Este tipo defluidificador ainda intensifica a mistura, particularmente quando a consistência dassubstâncias do fluxo é alta (um escoamento de tampão). O fluidificador mostrado nafigura compreende primeiro uma peça que converge na direção do fluxo, a qual entãoalarga rapidamente, causando mudanças na velocidade de fluxo e na pressão. Aestrutura e os princípios de operação de tal fluidificador tal como conhecidos poruma pessoa versada na arte são deste modo aqui descritos em maiores detalhes.

De acordo com a idéia da invenção, as peças de estrutura 4a a 4c sãodispostas no tubo externo na peça que segue a extremidade do tubo interno, aproposta de tais peças é afetar a turbulência criada por meio da forma da seçãotransversal do tipo onda do tubo interno na extremidade 2' e assim ainda intensificara mistura dos componentes da polpa. Tais peças de estrutura são dispostas na bordainterna do tubo externo e seu número e dimensionamento são determinadosconforme a necessidade. Preferencialmente, existem três peças de estrutura dispostaseqüidistantes umas das outras sobre a borda do tubo 1 e eqüidistantes a partir do tubointerno na direção do eixo longitudinal dos tubos. Uma seção transversal preferidadas peças de estrutura podem ser vistas na figura 3 a. Visto da direção do fluxo, a áreade uma peça de estrutura é zero a princípio, devido a sua borda frontal ser umasuperfície linear na direção da gorda periférica; quando procedendo na direção dofluxo, a área cresce na direção do raio para uma seção transversal formada como umaseção de círculo. Ao mesmo tempo, esta cresce na direção do raio do tubo 1,procedendo na direção do fluxo, a peça estrutural começa a diminuir na direção daborda periférica. Daí, a borda posterior da peça estrutural ser novamente linear, comopode ser visto claramente na figura 3b. Tais peças de estrutura também podem serdispostas de tal forma que a borda afiada na direção do raio é direcionada para frente,isto é, de uma maneira exatamente oposta ao que é mostrado nas figuras. Em ambosos casos, é típico da peça estrutural que esta comece como uma superfície linear,sendo sua área substancialmente zero, e termine novamente como uma superfícielinear. Tal peça estrutural se mantém facilmente limpa, porque as fibras e as outrassubstâncias no fluxo não aderem facilmente a esta. Adicionalmente, tal peçaestrutural direciona os fluxos flexivelmente um em direção ao outro e afeta destemodo a mistura dos componentes da polpa. Embora as figuras mostrem que a bordafrontal da peça estrutural fique na extremidade do tubo interno, é total mente possíveldispor as peças de estrutura na extremidade do tubo interno de tal forma que estas sesobrepõem à parte do caminho, mas de tal forma que a maior seção transversal daspeças de estrutura fica após o tubo interno na direção do fluxo. Assim, os fluxos têmtempo de se misturarem suficientemente como resultado da turbulência, antes daspeças de estrutura para guiá-los. Correspondentemente, as peças de estrutura podemser arranjadas a uma distância predeterminada a partir da extremidade do tubointerno na direção do fluxo.

A figura 3c, em particular, mostra as segundas peças de estrutura 5a a5c disposta na superfície interna do tubo externo 1 antes da extremidade do tubointerno na direção do fluxo. Tais peças de estrutura também criam turbulência eintensificam a mistura. Estas peças de estrutura podem ser tipo pirâmide, comomostrado na figura, ou alternativamente, perfis tipo as peças de estrutura após oponto de mistura podem ser usados.

As características de mistura do dispositivo de acordo com a invençãopodem ser ajustadas pela mudança da posição das peças de estrutura em relação aextremidade tipo onda do tubo interno, por mudança das dimensões e/ou a forma daspeças de estrutura e por combinação de um número adequado de diferentes peças deestrutura. Adicionalmente, as peças de estrutura podem em alguns casos ser dispostasem distâncias levemente diferentes a partir da extremidade do tubo interno na direçãodo eixo longitudinal do tubo externo e em distâncias irregulares sobre a bordaperiférica. As peças de estrutura também podem ser ajustáveis. Isto permite, porexemplo, o ajuste da posição das peças de estrutura tanto em relação ao tubo quantoem relação umas com as outras. Com relação a suas dimensões e forma, as peças deestrutura também podem ser constituídas de tal forma que estas podem ser ajustadasde diferentes modos.

A figura 4 mostra uma solução que apresenta vários, neste caso, trêstubos internos 2a a 2c na direção do tubo externo. Se necessário, pode haver maistubos internos. A seção transversal de cada extremidade de tubo interno é tipo onda.As peças de estrutura que crescem na direção do raio e diminuem na direção daborda periférica são dispostas em conexão como o ponto de mistura. As segundaspeças de estrutura antes do ponto de misturam também podem ser usadas.

Adicionalmente, as peças de estrutura podem em alguns casos serusadas para facilitar a sustentação dos tubos internos dentro do tubo externo.Os desenhos e descrição relacionada são apenas pretendidos parailustrar a idéia da invenção. Os detalhes da invenção podem variar dentro do escopodas reivindicações.

Claims (11)

1. Método para misturar componentes da polpa na fabricação de papel, deacordo com o qual, um primeiro componente da polpa é alimentado através de um tuboexterno (1) em um ponto de mistura (S), os outros componentes da polpa são alimentadosatravés de pelo menos um tubo interno (2; 2a a 2c) disposto dentro do tubo externo (1) noponto de mistura, com o que os fluxos (Vi a V4) dos ditos componentes da polpa secombinam no ponto de mistura (S), CARACTERIZADO por criar no ponto de mistura(S) turbulência nos fluxos (Vi a VO dos componentes da polpa a serem misturados pormeio de uma extremidade (2') do tubo interno tendo uma seção transversal do tipo onda;e guiando a turbulência criada por meio de peças de estrutura (4a a 4c) separadasposicionadas nas proximidades da extremidade do tubo interno (2' ) e dispostas nasuperfície interna do tubo externo (1), a maior seção transversal das peças de estruturasendo após a extremidade mais externa do tubo interno na direção do fluxo.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelafluidificação de pelo menos um dos fluxos (Vi a Vi) dos componentes da polpa acorrerantes de conduzi-lo para o ponto de mistura (S).

3. Método de acordo com as reivindicações 1 ou 2, CARACTERIZADOpor dispor vári os tubos internos (2) dentro do tubo externo (1), por meio dos quaisvários fluxo s separados são conduzidos ao ponto de mistura (S).

4. Dispositivo para misturar os componentes da polpa na fabricação dopapel, em que o dispositivo compreende um tubo externo (1) pra conduzir um primeirocomponente da polpa a um ponto de mistura (S) e pelo menos um tubo interno (2; 2a a 2c)disposto dentro do tubo externo (1), tal que o tubo interno é disposto substancialmenteparalelo ao tubo externo (1), pelo menos na sua extremidade externa, um segundocomponente da polpa é arranjado para ser conduzido ao ponto de mistura (S), através dotubo interno (2; 2a a 2c), de tal forma que os fluxos (Vi a V4) dos componentes da polpa aserem alimentados são arranjados para se combinarem no ponto de mistura (S),CARACTERIZADO pela extremidade externa (2') do tubo interno apresentar umaseção transversal do tipo onda, em que esta é disposta para criar turbulência nos fluxos(Vi a Vi) a serem misturados; que em conexão com o ponto de mistura (S) existem peçasde estrutura (4a a 4c) disposta na superfície interna do tubo externo (1) para guiar aturbulência gerada; e que a maior seção transversal das peças de estrutura ficam após aextremidade mais externa do tubo interno na direção do fluxo.

5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO porna direção do fluxo, a área da seção transversal das peças de estrutura (4a a 4c) ser zerono início aumentando na direção do raio ou borda periférica do tubo externo (1) atédiminuir novamente a zero na direção do raio ou borda periférica, em que as bordasfrontais e posteriores da peça estrutural são lineares e na parte entre estas a área da peçade estrutura possui a forma de uma seção circular.

6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelaborda frontal da peça estrutural (4a a 4c) ser uma superfície linear na direção da bordaperiférica do tubo externo (1), e a borda posterior da peça estrutural ser, por sua vez, umasuperfície linear na direção do raio do tubo externo (1).

7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelaborda frontal da peça estrutural (4a a 4c) ser uma superfície linear na direção do raio dotubo externo (1), e a borda posterior da peça estrutural ser, por sua vez, uma superfícielinear na direção da borda periférica do tubo externo (1).

8. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 8,CARACTERIZADO por compreender segundas peças de estrutura (5a a 5c) nasuperfície interna do tubo externo (1) antes do ponto de mistura (S).

9. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7,CARACTERIZADO pelo tubo interno (2; 2a a 2c) compreender um fluidificador (3)antes da extremidade do tipo onda (2').

10. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 9,CARACTERIZADO pela posição das peças de estrutura ser ajustável.

11. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 10,CARACTERIZADO pela forma das peças estruturais ser ajustável.