CN104349835B - 用于将具有相反电荷的化学物质混合到加工液流的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将具有相反电荷的化学物质进料到液流中的方法和设备。根据本发明的方法和设备特别地可应用于例如纸浆和造纸工业中，用于将例如像留着性化学物质的加工纸浆或造纸的化学物质混合到纤维悬浮液流中。

Description

用于将具有相反电荷的化学物质混合到加工液流的方法和 设备

技术领域

本发明涉及一种用于将具有相反电荷的化学物质混合到加工液流的方法和设备。因此，本发明的方法和设备可很好地应用于将这样的化学物质混合到加工液流，这些化学物质或者相互快速反应、彼此键合，或者对相互的操作产生影响。根据本发明的有利的实施例，该方法和设备可应用于例如纸浆和造纸工业中，用于将例如像具有相反电荷的留着性（retention）化学物质的加工纸浆或造纸的化学物质混合到纤维悬浮液流中。

背景技术

当然，实际上有无数的将各种化学物质混合到液流中的现有技术的方法。但是，这些方法可以分成从下文能看到的几个主要类别。首先，很有可能是不使用任何特定的规则或混合装置仅使待添加的液体自由地流到第二液体中。此添加方法不能应用于混合比率或混合的一致性很重要的场合。它也不能应用于待添加的化学物质的价格有重大影响的场合。下一种可应用的方法是将化学物质以精确的比率进料到液流中，从而获得正确的且经济的剂量。但是，即使在此情况下人们也不得不考虑由于已知的混合不充分而导致的与最优剂量相比化学物质的剂量通常会略微过量。尽管例如通过流道的穿孔壁来进料化学物质从而使至少待混合的化学物质有机会散布到整个液流中可以改善混合。但是，在实践中使具有数十厘米直径的流管以此方式一致地混合是不可能的。作为最后的示例，可以讨论该场合，其中化学物质以精确的比例或者进料到混合器上游的液流中或者通过混合器本身进料。在这种情况下，化学物质混合到液流中的效率完全取决于混合器的设计。

FI-B1-108802讨论了化学物质混合到朝向造纸机的网前箱流动的纤维悬浮液流中。根据该芬兰专利，混合设备事实上是具有用于化学物质的入口的锥形喷嘴。混合设备的重要且新颖的特征是它通过使用非洁净液体作为进料液能够将化学物质深入地注射到纤维悬浮液流中。化学物质和进料液随着其被引入到纤维悬浮液流中而基本上同时接触。此布置背后的想法是由于化学物质和进料液并未高效地混合在一起，因此确保化学物质不能与进料液中的固体发生不利反应，从而例如化学物质被引入到其中的相同的纤维悬浮液可以用作进料液。

FI-B1-108802的注射混合器已经用于将具有相反电荷的化学物质进料到造纸机方案的流系统，使得第一化学物质例如在网前箱筛之后不久就被引入，且相对于第一化学物质具有相反电荷的第二化学物质在第一化学物质以及第一注射混合器或混合器站的下游至少1.5米（优选地大于2米）处。借助于提到的距离，确保了第一化学物质在引入第二化学物质之前很好地散布且混合到整个流。因此，还确保了化学物质在其引入后并不立即相互粘附或键合，而是在吸引具有相反电荷的化学物质之前被给定时间来键合成例如固体，即纤维或其他微粒。

WO-A1-2006008333讨论了上文的在FI-B1-108802中讨论的注射混合器的进一步发展。WO-A1-2006008333的注射混合器能够将多种化学物质经由相同的单元并使用相同的进料液引入到加工液流中。此现有技术的注射混合器在加工液流管的壁的水平面处具有三个同轴的开口。最内的开口用于混合液，处于中间的环形开口用于第一化学物质，且最外的环形开口用于进料液。该文献教导了注射混合器可以用于借助于将化学物质添加到混合液中或/和添加到进料液中来将第二化学物质和可能的第三化学物质引入到纤维悬浮液中。但是，这意味着另外的化学物质不得不在各自的液体被引入到注射混合器之前与混合液或进料液混合。

DE-A1-10 2010 028 573是公开了用于将一种或更多种化学物质引入到加工液流中的注射混合器的使用的另一文献。该DE文献讨论了设计用于解决关于注射区域内的水垢问题的注射混合器。通过将化学物质在距离加工液流道的壁一距离处注射在处理液中来防止在注射混合器的表面和流道的壁上形成水垢。明确的是，化学物质的这种注射减少了水垢的形成。但是，因为化学物质的注射横向于加工液的流动方向，即沿与注射液的注射相同的方向而发生，因此化学物质喷射流中化学物质的浓度保持得高。化学物质平行于注射液的这种注射除了考虑防止在混合器或流道的表面上形成水垢以外，在其他方面并不高效。该DE文献也教导了两种化学物质可以经由相同的注射混合器引入，使得它们经由在距离流道的壁的不同距离处的两个相邻的同轴管引入，或者经由在其之间具有注射液进料的两个相邻的流道引入，或者经由在距离流道的壁不同距离处且在其之间具有注射液进料的两个相邻的流道引入。在每个选择中，化学物质都沿注射液流的方向进料，从而化学物质并不高效地与注射液混合，而是其在其喷射流中的浓度保持得高。这意味着，在实践中在化学物质具有相反电荷或以其它方式相互吸引的情况下，化学物质在它们注射之后不久就汇合的机会增大了。当化学物质汇合时，它们在互相反应中消耗而没有机会执行它们期望的任务，例如通过使固体结合到彼此而提高絮状物的形成，进而改善了固体在造纸机线上的留着性。

因此，明确的是，具有相反电荷的两种化学物质不能借助于任何现有技术的单个注射混合器来引入。明显的是，如果WO-A1-2006008333或DE-A1-10 2010 028 573的注射混合器用于进料具有相反电荷的两种化学物质，那么化学物质就在它们引入之后相互找到并相互键合，从而失去它们与纤维悬浮液中的颗粒进行任何期望的反应的能力。因而已经理解，具有相反电荷的化学物质经由相同注射混合器引入将导致

化学物质的效率降低，

中间或最终产品的性质改变，

化学物质的消耗增加，以及

在纤维悬浮液中形成黏性物和其他不期望的物质。

上述问题的原因在于注射混合器的相对紧凑（由于喷射流不得不深入地渗透到加工液流输送管中的要求）的排出喷射流中的化学物质的浓度很高，以至于具有相反电荷的化学物质在单个喷射流内或两个平行喷射流内不可避免地几乎立即接触。需要理解的是，在注射混合器中，进料液和混合液（连同化学物质）的键合后的体积流是化学物质将要混合在其中的加工液的体积流量的一小部分（有时低到几个百分比）。因而，从注射混合器排出的化学物质的喷射流中的化学物质的浓度可能比在适当的混合后假定它们起作用的环境中高出数十倍。由于上文的原因，这样的具有相反电荷的化学物质现今借助于在其之间具有足够的延迟或距离的两个（或与存在的化学物质一样多）单独的注射混合器或混合站（在加工液流管的相同圆周上的几个注射混合器）而与加工液混合。延迟的目的在于，第一化学物质在第二化学物质的喷射流进入流管之前具有足够的时间散布到加工液流管的整个横截面且与其中的纤维悬浮液高效地（基本上均匀地且一致地）混合。同时，使第一化学物质的浓度减小（某种程度来说是使化学物质稀释）到其起作用的范围。

发明内容

因此，本发明的目的是开发一种克服上文所讨论的问题中的至少一些的混合方法和混合设备。

本发明的另一目的是开发一种混合方法和混合设备，其能够与具有相反电荷的加工液化学物质混合，使得化学物质并不进行任何实质上的相互接触直到它们已经与加工液高效地混合。这意味着，例如第一化学物质有时间粘附到悬浮液中的固体微粒或与悬浮液中的固体微粒反应，而具有相反电荷的第二化学物质粘附到另一固体微粒或与另一固体微粒反应，然后两种化学物质可以汇合且键合到彼此，使得键合后的微粒不仅包含化学物质，而且还包含悬浮液的固体微粒。

本发明的进一步的目的是提供用于将具有相反电荷的至少两种化学物质进料到加工液中的简单且可靠的注射混合器。

除了其他的以外，为了解决上文描述的问题，已经开发了新的化学物质混合设备，其结构在将具有相反电荷的化学物质混合到加工液流方面是值得称赞的。根据本发明的注射混合设备包括细管状的输送管，其优选地设置在混合设备内侧且从其延伸深入到加工液流管内，使得期望的化学物质可以与另一化学物质分开地均匀地注射到加工液流中。如果期望，根据本发明的几个注射混合设备而不是一个可以设置在加工液流输送管的相同圆周上，从而它们可以被称为注射混合站。

作为本发明可以在其中应用的加工的有利示例，可以提到例如造纸和纸浆厂、各种浆料增稠加工、再循环纤维加工、漂白加工的以及需要将化学物质与具有相反电荷的另一化学物质分开地进料到滤液、纤维悬浮液、浆料等的通用加工中的纤维悬浮液流。

根据本发明的注射混合设备允许将化学物质将进料到其中的相同的纤维悬浮液用做进料/注射液，化学物质利用该进料/注射液供给到加工液中，例如供给到纤维悬浮液中。当然，更多稀释的（纤维或其他）悬浮液、各种滤液或相应的浑浊液或仅新鲜的水也都可以用作本发明的注射混合设备中的进料/注射液。以类似的方式，在注射混合设备中有时侯使用的混合液能够为来自加工本身、甚至新鲜水的任何液体。因此，从另一加工阶段获得的可以在化学物质的注射进料或混合中使用的所有液体节省了新鲜水，因此例如降低了厂内新鲜水的消耗。

通过使用本发明而得到的其他益处在于例如，

降低了化学物质的消耗，因为化学物质被保持分离使得它们并不相互中和。

减少了对进料装备的需要，因此现在单个的注射混合器或单个的注射混合站用来注射具有相反电荷的化学物质。

减小了加工管道系统中需要的空间，因为不需要设置在第二混合器的上游与加工液混合的第一化学物质的时机。

所附的权利要求中公开了本发明的方法和注射混合设备的其他特有特征。

附图说明

在下文中，参照所附的附图更详细地讨论了本发明的方法和设备，其中

图1图示了现有技术的注射混合设备；

图2图示了根据本发明的第一优选实施例的注射混合设备；

图3图示了图2的注射混合设备的操作；

图4图示了根据本发明的第一优选实施例的变型的注射混合设备；

图5图示了图4的注射混合设备的操作；

图6图示了应用图4的注射混合设备的注射混合站的操作；以及

图7图示了根据本发明的第二优选实施例的注射混合设备。

具体实施方式

图1图示了例如在WO-A1-2006008333中所讨论的现有的混合设备。图1的混合设备10具有用于进料/注射液的入口12和将化学物质经由导管16供给到其内的居中设置的中空构件14。在构件12的下端部优选地具有环形开口18，经由该环形开口18允许留着性化学物质排放到纤维悬浮液中。因此，化学物质与进料液的混合基本上与化学物质进料到加工液流同时发生。除了引入化学物质的导管16之外，混合设备设置有行进穿过中空构件14且在环形开口18处终止的内轴向管20。轴向管20可以用来将所谓的混合液引入到加工液中，例如洁净水、来自造纸厂的循环水、白水、清滤液或一些其他的非洁净的浑浊液体。混合液基本上与化学物质排放到进料液进一步到纸浆流而同时排放到待进料的化学物质中。如果可望使用混合液来稀释化学物质，则还可以使内管20设置为在距离开口18一距离处形成端部终止，从而使混合液在其借助于进料液注射到加工液之前具有一些时间来稀释化学物质。现有技术的文献教导，如果期望可以经由内管20引入另一化学物质，特别是在留着性化学物质包含多种成分的情况下。作为示例，在留着性化学物质由长链和短链化学物质形成的情况下，可以提到短链留着性化学物质。在那种情况下，长链化学物质通过导管16相切地供给到构件14中，而短链的沿着管20供给。现有技术的WO文献中讨论的另一选择是将第二化学物质以及可能的第三化学物质与混合液混合，或者与混合设备上游的进料液混合。在这两种情况下，化学物质到纤维悬浮液或加工液中的混合借助于从混合设备注射到加工液流中的进料液而发生。因此，所有的三个注射都沿相同的方向且同时发生，使得化学物质能够在注射之后立即汇合，而没有合适的机会在加工液中稀释，即，使它们的浓度降低。

当将要引入到加工液中的化学物质使得它们与固体或相对慢速地相互反应，从而允许它们在其合适地混合到加工液中之前相互接触或者接触混合液或进料液内的固体时，上文所讨论的混合设备或注射混合器很好地工作。在这种情况下，化学物质不相互反应或者不以负面方式相互影响或者影响加工液或加工液中的可能的固体。在相反的情况下，化学物质的接触导致了如下至少一个：化学物质的浪费，化学物质、加工液或其成份中的一个或更多个的退化，制造最终产品时的问题，加工液的浪费等。上文已经更详细地讨论了好几个问题。

因此，本发明致力于新颖的注射混合设备和将具有相反电荷的化学物质注射到加工液中的新颖的方法。根据本发明的混合器和方法设计为保持具有相反电荷的化学物质分离，使得第一化学物质与进料液混合至充分程度，且将第一化学物质和进料液的混合物注射到加工液中并在加工液混合，从而快速地降低排出的第一化学物质的浓度。同时，借助于距离第一化学物质和进料液的混合的注射开口一径向（相对于加工液流输送管）距离处的注射开口，将与第一化学物质相比具有相反电荷的第二化学物质注射到加工液中。借助于上文的手段，第一化学物质和第二化学物质的化学分子或离子在接触加工液中的任何固体之前彼此进行接触的可能性明显降低。当然，通过在加工液流管的壁上彼此相距一轴向距离处提供两个注射混合器或两个混合站（由管的相同的圆周上的一个或更多个混合器形成）使得第一混合器/混合站引入和混合第一化学物质且第二混合器/混合站引入和混合第二化学物质，可以设置相同的功能。但是，为加工液流管提供用于第二化学物质的混合器/混合站的新的开口/开口组以及混合器/混合站本身明显地增加与进料另外的化学物质相关联的花费。

在下文的图2-7中，更详细地讨论了本发明的各种实施例。

图2图示了根据本发明的第一优选实施例的注射混合器30。图2的注射混合器30包括第一外壳32、第二外壳34和用于第二化学物质的导管56。第一外壳和第二外壳借助于例如螺栓36相互紧固。注射混合器30通过其第一外壳32例如借助于中间套筒42紧固到加工液流管40的壁38。第一外壳32具有用于可以为洁净水或可以引入到加工液中的几乎任何非洁净液体的注射或进料液的入口44以及经由其将注射液引入（首先到套筒中，然后）到加工液流管40中的出口46。第一外壳32的相反端部，即第二端部，设置有优选地为圆形的开口48，第二外壳34通过该开口48延伸到第一外壳32中。第二外壳34的第一或内端部50通过第一外壳32延伸到套筒42的内侧，使得套筒42与第二外壳34的第一端部50之间的注射液的流路（起到出口46的延伸部的作用）优选地是环形的。

第二外壳34的第二或外端部设置有用于第一化学物质的入口52以及用于与第一化学物质相比具有相反电荷的第二化学物质的导管56的优选地为轴向的开口54。导管56优选轴向地延伸通过第二外壳34，为第一化学物质留出在导管56和第二外壳34之间的环形流通路。导管56在其远离加工液流管40的端部处连接到第二化学物质源。第二外壳34的第一或内端部50设置有用于导管56的具有中心开口60的盖58。根据本发明的优选（但不必须）的变型，第二外壳34的内端部50延伸通过套筒42，使得盖58基本上定位在流管40的壁38的内表面的水平处。盖58或盖58与第二外壳34的圆柱形第一端部50之间的接合部设置有孔62，用于沿或多或少的径向方向（参照第二外壳34）将第一化学物质注射到套筒42与第二外壳34之间的环形流路中，换句话说，注射到从第二外壳34和套筒42之间的环形流路进入流管40的注射液的环形或扇形喷射流中。但是，因为孔和第一化学物质的注射的目的是为了混合和稀释注射液中的第一化学物质，或者为了降低注射液中第一化学物质的浓度，因此第一化学物质可以从注射孔62注射，该注射孔62具有其从基本上径向（相对于第二外壳34）方向到几乎逆着注射液流的方向的轴线。沿相对于第二外壳的基本上径向方向在本文理解为偏离径向方向最大45度的方向。基本上径向方向也可以称为横向方向，从而孔62的轴线的方向从混合设备或注射混合器的纵向轴线的方向偏离至少+/-45度。当然，方向还取决于第一化学物质相比于注射液流注射速度的注射速度或者第一化学物质和注射液之间的压力差。速度或压力差越低，第一化学物质的注射应当更为径向或可能逆着注射液流导向。换句话说，化学物质喷射流的所有这些方向都是可应用的，其导致第一化学物质高效地混合到注射液中。还应当理解，第二外壳34相对于第一外壳32的轴向定位可以调节为使得第二外壳的混合孔62可以面向在第一外壳的下或内端部（锥形部分终止的端部）与恰好在流管40的壁38内侧的开口的加工液流管40之间的任何部位。

用于具有相反电荷的第二化学物质的导管56通过盖58中的开口60延伸到流管40中，优选地但不必须地朝向其中心。导管56至少在导管56的端部处具有用于第二化学物质的一个或更多个注射孔64，使得从第一化学物质到进料液的混合到在导管56的端部处的注射孔64的距离（即，从注射孔62到注射孔64的距离）在20-500mm左右，优选地150-500mm左右，或者在加工液流管的直径的2%-40%左右，优选地15-40%左右（这两个限定都取决于加工液流管的直径）。来自导管56的具有相反电荷的第二化学物质的注射不仅可以经由如上文所讨论的几个注射孔64发生，而且可以从导管56的端部处的单个孔或开口发生。

在注射混合器的结构和操作两者中可以看到本发明的方法和设备与之前所讨论的现有技术的混合方法和注射混合器之间的最显著的差异。在本发明中，用于具有相反电荷的第二化学物质的导管56在加工液流管40的内侧延伸，使得其允许注射液就在第二化学物质注射到加工液中之前与第一化学物质混合以及其混合物进料。因此，第一化学物质具有一些时间来例如粘附到其已经引入到其中的注射液和加工液中的固体或开始与该固体进行化学或其他反应，直到注射具有相反电荷的第二化学物质，因此允许与第一化学物质、进料液和加工液和/或其中的固体接触。

图3图示了图2的注射混合器30的功能。点区域示出了第一化学物质（即，已经经由注射孔62注射到进料液中从而已经与其混合中的化学物质）和注射到加工液流中的注射液的混合。十字区域示出了经由在导管56的端部部分处的注射孔64注射到加工液中且注射到上文所讨论的混合物的喷射流中的具有相反电荷的第二化学物质。第二化学物质优选但不必须地注射到流管40中，使得第二化学物质散布到第一化学物质和注射液的注射混合物的喷射流横截面。在这种情况下，注射液还有助于使第二化学物质与加工液混合。箭头F示出了加工液的流动方向。

图4和5图示了图2和3的注射混合器及其功能的第一优选实施例的变型。因此该注射混合器的基本结构及附图标记相同。在此变型中，用于第二化学物质的导管56更深地延伸到加工液流管40中，使得用于具有相反电荷的第二化学物质的一个或更多个注射开口64在由第一化学物质和进料液的混合物形成的喷射流的外侧。图5中的点区域示出了第一化学物质在其中基本上均匀地（即以结合图2和3所讨论的方式）混合的注射液喷射流。十字部分示出了混合后的具有相反电荷的第二化学物质，即已经经由注射孔/开口64借助于升高的压力注射到加工液流中的化学物质。注射孔64优选但不必须地设置为使得它们逆着加工液流注射第二化学物质，且成角度地设置为使得第二化学物质在进入第一化学物质和注射液的混合物的喷射流之前散布到流管40的横截面的大片区域。箭头F示出了加工液的流动方向。当然，另一选择是将具有相反电荷的第二化学物质从位于导管56的端部的一个开口排放到加工液流中。

图6示出了注射混合站的使用的实践示例，即使用本发明的一个或更多个注射混合器（此处示出了图4的2个混合器）。当加工液在具有相当大直径的管中流动时，已经了解到一般需要具有几个注射混合器的注射混合站。当使用基本上小的加工液流管时，在相同的管直径上相互对立地设置两个注射混合器是足够的，从而混合器的操作是图6中所示的操作。这意味着注射混合器的注射喷射流至少延伸达到约管的中心线或稍微更远。因此，对立的混合器的喷射流汇合并基本上覆盖了流管的整个横截面。在管表面附近，表面摩擦以及从而形成的涡流照顾到了加工液与化学物质在几米距离内高效混合。以类似的方式，第二化学物质从其进料开口的喷射流在管的中心处汇合，且覆盖了流管的横截面的大部分。

图7图示了根据本发明的第二优选实施例的注射混合器。图7的注射混合器70包括第一外壳32、第二外壳34、第三外壳66和用于第二化学物质的导管82。第一外壳、第二外壳和第三外壳借助于例如螺栓36相互紧固。注射混合器30通过其第一外壳32例如借助于中间套筒42紧固到加工液流管40的壁38。第一外壳32具有用于可以为洁净水或可以引入到加工液中的几乎任何非洁净液体的注射液的入口44以及经由其将注射液引入到加工液流管40中的出口46。第一外壳32的相反端部，即第二端部，设置有优选地为圆形的开口48，第二外壳34安装到该开口48中。第二外壳34的第一或内端部68通过第一外壳32向下延伸到套筒42，使得出口46以及套筒42与第二外壳34的第一端部68之间的注射液的流路优选地是环形的。第二外壳34的内端部68优选地在套筒42内终止，尽管其可以延伸直到流管40的壁38。在这里应当理解，第一外壳32以类似于图2-6的实施例的方式紧固到加工液流管的壁38。在先前的实施例中，第二外壳34的纵向位置在第一外壳32内可调节。相同的方式也应用到这里。因此，第二外壳34的端部部分的位置在第一外壳32的锥形部分和加工液流管40的内侧之间纵向地可调节。此外，第三外壳66的纵向位置，即轴向位置，也优选地可调节。这意味着，例如第三外壳在第二外壳内的位置是可以调节的。

第二外壳34的第二或外端部设置有用于第一化学物质的入口52以及用于第三外壳66的优选地为轴向的开口54。第三外壳66包括壳体72和混合液导管74。壳体72具有用于混合液的入口76、与混合液导管74连通的出口开口78以及用于导管82的开口80，该导管82用于具有相反电荷的第二化学物质。用于混合液的导管74优选地轴向地延伸通过第二外壳34，从而在导管74和第二外壳34之间留出用于第一化学物质的环形流通路。第二外壳34的第一或内端部68和导管74留出环形出口开口84，第一化学物质经由该环形出口开口84引入到注射液流中。混合液导管74到盖86终止，盖86设置有中心开口88，用于具有相反电荷的第二化学物质的导管82经由该中心开口88穿过到流管40中。盖86或盖86与混合液导管74的圆柱形内端部之间的接合部设置有孔90，用于将混合液注射到沿着混合液导管74和套筒42之间的环形通路进入流管40的注射液和第一化学物质的环形或扇形的喷射流或流中。混合液将第一化学物质和注射液高效地混合。因此，混合液可以从孔90注射，孔90具有其从基本上径向方向（相对于混合液导管74）到几乎逆着注射液流的方向的轴线，即，孔的轴线的方向横向于注射混合器的纵向轴线的方向。换句话说，在设计孔90时可以应用类似于图2中的孔62的原理。孔90沿着注射混合器70的轴向或纵向方向定位在第二导管的端部68和端部盖86之间的期望的位置中。导管82通过盖86中的开口88延伸到流管40内。导管82至少在导管82的端部处具有用于第二化学物质的一个或更多个注射孔92，使得从流管40的壁38或从第一化学物质到进料液的混合到注射孔92的距离在30-500mm左右，优选地150-500mm左右，或者在加工液流管40的直径的2%-40%左右，优选地15-40%左右。

还应当理解，不仅第一化学物质到注射液的流路可以是环形的且与注射液的流路46平行，而且第二外壳32的第一端部68可以具有或多或少的横向开口，经由该横向开口第一化学物质进入注射液流。还应当意识到，第一化学物质与注射液借助于混合液的混合效率可以通过调节第二外壳34的端部68离开第三外壳66的混合孔90之间的距离来控制。这可以通过调节第三外壳66相对于第二外壳34的纵向位置来执行。

至于用于具有相反电荷的第二化学物质的导管82的长度，它可以与第一实施例的相应导管56一样深地延伸到加工液流管40中。换句话说，注射孔92可以位于第一化学物质、混合液和注射液的混合物的喷射流的外侧或内侧。还应当理解，导管56（图2-6的实施例中）或用于的具有相反电荷的第二化学物质的导管82在加工液流管40内侧的长度或延伸可以制作成可调节的。

尤其地，结合具有相反电荷的第二化学物质的导管（56和82）延伸到第一化学物质和注射液（和混合液）的喷射流的外侧的实施例，有利地，使第二化学物质注射为使得其高效地散布到尽可能如加工液流管的喷射流横截面那么宽。如此进行时，第二化学物质某种程度来说首先被引入到加工液流中，即，在第一化学物质借助于注射液引入到此之前。换句话说，具有相反电荷的第二化学物质在与混合液、注射液和第一化学物质的混合物接触之前与加工液混合得越均匀越一致，第二化学物质就使用得越高效，且第二化学物质贯穿加工液流的效果越一致。且不要说还高效地避免了具有相反电荷的化学物质直接相互接触和可能相互键合的风险。因此，有利地，将用于注射具有相反电荷的第二化学物质的导管56和82的端部或长度设计为使得第二化学物质沿所有径向方向注射，优选地但不必须地或多或少地逆着加工液流注射。

至于可以引入到加工液中的化学物质，在此示例中引入到造纸原料中，可能会提到下面的化学物质对：

阴离子化学物质和阳离子化学物质，

阴离子聚合物和阳离子聚合物，

阳离子聚合物和阴离子微聚合物，

阳离子聚合物和阴离子膨润土，

阳离子聚合物和阴离子纳米颗粒，以及

阳离子聚合物和阴离子硅酸盐。

此外，存在大量化学物质，例如像填充物、留着性化学物质、例如AKD或ASA的施胶剂、淀粉、不透明颜料、树脂、明矾、纸染料、定色剂、NaOH、消泡剂、光学增白剂、微米或纳米纤维等，它们具有电荷，因而本发明还覆盖了具有相反电荷的化学物质的任何这种化学物质对的进料。

当然，明确的是，本发明的方法和设备无论如何不对将要介绍的化学物质的类型进行限制。因此，化学物质可以是应用该方法和设备的工艺中所需要的气态或液体化学物质。

如从上文可以看到的，已经开发了用于将具有相反电荷的各种化学物质混合到加工液流的新颖的方法和设备。应当注意，尽管上文的描述特别结合木材加工工业中的应用大体上讨论了根据本发明的注射进料器或注射混合设备的使用，但是本发明可以应用到需要使化学物质进料并均匀地且以精确量混合到中性流中的任何地方。因此，本发明的应用领域和保护范围仅由所附的专利权利要求来限定。还应当意识到，词“化学物质”应被广义地理解，即，其覆盖了具有电荷且被引入到加工液中用于处理加工液或用于改变其性质或者中间或最终产品的性质的各个和每个添加剂、处理剂、填充物、颜料等。

Claims (20)

1.一种借助于如权利要求9限定的混合设备（30、70）将具有相反电荷的化学物质混合到在加工液流管（40）中流动的加工液中的方法，所述方法包括以下步骤：

a）将第一化学物质引入到在使用时接附到所述加工液流管（40）的壁（38）的混合设备（30、70）中，

b）将注射液引入到所述混合设备（30、70）中，

c）将与所述第一化学物质相比具有相反电荷的第二化学物质引入所述混合设备（30、70）中，

d）将所述第一化学物质与所述注射液混合，以形成至少所述第一化学物质和所述注射液的混合物，

e）将至少所述第一化学物质和所述注射液的所述混合物与所述加工液混合，用于通过稀释降低所述加工液中的所述第一化学物质的浓度，以及

f）在距离所述第一化学物质到所述注射液中的混合的一距离处，借助于所述混合设备（30、70）将与所述第一化学物质相比具有相反电荷的所述第二化学物质引入到所述加工液流管（40）内侧的所述加工液中。

2.如权利要求1所述的混合方法，其特征在于，

- 在步骤b）和步骤c）之间在所述混合设备（30、70）中引入混合液，并且

- 在步骤d）中，借助于所述第一化学物质和所述混合液中的一个的横向喷射流将所述第一化学物质与所述注射液混合，以形成至少所述第一化学物质和所述注射液的混合物。

3.如权利要求1或2所述的混合方法，其特征在于，将所述第二化学物质与所述注射液分开地引入到所述加工液流管（40）中。

4.如权利要求1或2所述的混合方法，其特征在于，在所述第一化学物质与所述注射液被注射到所述加工液中之前，借助于在所述注射液流中沿横向于所述注射液流的方向喷射所述第一化学物质来将所述第一化学物质与所述注射液混合。

5.如权利要求2所述的混合方法，其特征在于，在所述第一化学物质与所述注射液被注射到所述加工液中之前，借助于通过沿横向于所述注射液流的方向的混合液喷射流迫使所述第一化学物质处于所述注射液流中来将所述第一化学物质与所述注射液混合。

6.如权利要求2所述的混合方法，其特征在于，在至少由所述第一化学物质和所述注射液形成的所述喷射流中将所述第二化学物质引入到所述加工液流管（40）的内侧。

7.如权利要求2所述的混合方法，其特征在于，通过在至少由所述第一化学物质和所述注射液形成的所述喷射流的外侧借助于所述混合设备将所述第二化学物质引入到所述加工液流管（40）内侧的所述加工液中，使所述第二化学物质在引入至少所述第一化学物质和所述注射液的所述混合物的上游与所述加工液混合。

8.如权利要求1或2所述的混合方法，其特征在于，在所述加工液流管（40）中逆着所述加工液流来注射所述第二化学物质。

9.一种混合设备，用于将具有相反电荷的至少两种化学物质混合到在加工液流管（40）中流动的加工液中，所述设备（30、70）包括混合器外壳，所述混合器外壳具有用于第一化学物质的入口（16、52）、用于注射液的入口（12、44）、用于在使用时将与所述第一化学物质相比具有相反电荷的第二化学物质引入到所述加工液流管（40）内侧的装置（56、64；82、92）、以及用于所述注射液的出口（46），所述外壳在使用时接附到所述加工液流管（40）的壁（38），所述混合设备（30、70）具有纵向轴线，其特征在于，用于将所述第一化学物质与所述注射液混合以形成至少所述第一化学物质和所述注射液的混合物的混合孔（62、90），所述混合孔（62、90）的轴线横向于所述混合设备（30、70）的纵向轴线，所述引入装置为在所述加工液流管（40）内侧延伸通过所述混合设备（30、70）的导管（56、82），所述导管（56、82）从所述混合孔（62、90）延伸一距离。

10.如权利要求9所述的混合设备，其特征在于，所述导管（56、82）具有用于所述第二化学物质的一个或更多个注射孔（64、92），所述注射孔（64、92）设置在距离所述混合孔（62、90）的所述距离处。

11.如权利要求10所述的混合设备，其特征在于，所述导管（56、82）具有在所述加工液流管（40）内侧延伸的端部，且所述注射孔（64、92）中的至少一个位于所述导管（56、82）的所述端部处。

12.如前述权利要求9-10中任一项所述的混合设备，其特征在于，所述混合设备（30）包括第一混合器外壳（32）、第二混合器外壳（34）和用于所述第二化学物质的所述导管（56）；所述第一混合器外壳具有用于所述注射液的所述入口（44）、出口开口（46）和与所述出口开口（46）相对的用于所述第二混合器外壳（34）的开口（48）；所述第二混合器外壳（34）具有用于所述第一化学物质的所述入口（52）、用于所述导管（56）的开口（54和60）以及用作所述第一化学物质的出口开口的所述混合孔（62）；用于所述第二化学物质的所述导管（56）延伸通过所述第二混合器外壳（34）；且所述第二混合器外壳（34）延伸通过所述第一混合器外壳（32）。

13.如前述权利要求9-10中任一项所述的混合设备，其特征在于，所述混合设备（70）包括第一混合器外壳（32）、第二混合器外壳（34）、第三混合器外壳（66）和用于所述第二化学物质的所述导管（82）；所述第一混合器外壳具有用于所述注射液的所述入口（44）、出口开口（46）以及与所述出口开口（46）相对的用于所述第二混合器外壳（34）的开口（48）；所述第二混合器外壳（34）具有用于所述第一化学物质的所述入口（52）、在所述第二混合器外壳（34）的内端部（68）处用于所述第一化学物质的出口（84）、与所述内端部（68）相对的用于所述第三混合器外壳（66）的开口（54）以及所述出口（84）；所述第三混合器外壳（66）具有用于混合液的入口（76）、用于所述第二化学物质的所述导管（82）的开口（80和88）以及用作所述混合液的注射孔的所述混合孔（90）；用于所述第二化学物质的所述导管（82）延伸通过所述第三混合器外壳（66）；所述第三混合器外壳（66）延伸通过所述第二混合器外壳（34）且所述第二混合器外壳（34）延伸通过所述第一混合器外壳（32）。

14.如权利要求9所述的混合设备，其特征在于，所述混合孔（62）设置在盖（58）处或在所述盖（58）与第二混合器外壳（34）的圆柱形第一端部（50）之间的接合部处，用于沿横向方向将所述第一化学物质注射到所述注射液的流中。

15.如权利要求11所述的混合设备，其特征在于，设置在第一混合器外壳（32）的与用于第二混合器外壳（34）的开口（48）相对的端部处的套筒（42），用于将所述混合设备（30、70）紧固到所述加工液流管（40）的所述壁。

16.如权利要求15所述的混合设备，其特征在于，所述混合孔（90）设置在盖（86）处或在所述盖（86）与混合液导管（74）的圆柱形内端部之间的接合部处，用于沿横向方向将所述混合液注射到沿着所述混合液导管（74）与所述套筒（42）之间的环形通路的所述注射液和所述第一化学物质的流中。

17.如权利要求15所述的混合设备，其特征在于，所述第二混合器外壳（34）在所述套筒（42）内侧延伸或延伸通过所述套筒（42）。

18.如权利要求16所述的混合设备，其特征在于，第三混合器外壳（66、74）在所述套筒（42）内侧延伸或延伸通过所述套筒（42）。

19.如前述权利要求9-10中任一项所述的混合设备，其特征在于，所述距离在20-500mm之间。

20.如前述权利要求9-10中任一项所述的混合设备，其特征在于，所述距离在150-500mm之间。