CN1627984A - 混合装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于将气体或液体形式的助剂掺合至材料流的装置，该装置包括带有一入口部分(4)和一出口部分(5)的一腔室，所述入口部分和出口部分分别用于连接至具有大体呈圆形的横截面一入口(2)和一出口(3)。用于供应助剂的装置(6)连接至腔室(1)。入口部分(4)的横截面逐渐地从圆形变换成长形，且较佳的是面积基本保持不变。用于供应助剂的装置(6)围绕入口部分和出口部分之间的腔室分布。

Description

混合装置
技术领域
本发明涉及一种用于将气体或液体形式的助剂掺合至材料流的装置。该装置包括带有一入口部分和一出口部分的一腔室，所述入口部分和出口部分分别连接至来自一管子的入口和来自一管子的出口，且入口和出口各具有大体呈圆形的横截面。该装置还包括用于将助剂供应至腔室的装置。材料流应在对腔室供应助剂的同时通过腔室。
背景技术
在纸浆悬浮液的加工中，例如为了加热或漂泊的目的而必须掺合各种加工助剂。需要在穿过一管子输送纸浆的同时将助剂分散在纸浆中。为了进行加热，供应纸浆蒸汽，这些纸浆蒸汽凝结，从而将其内能放出给纸浆。在漂白时，供应一漂白助剂，该助剂会与纸浆起反应。对于再生纤维纸浆的加工系统，要通过浮选分离打印墨水，它还包括在其之前先在纸浆中打散(disintegrate)空气。
在所有情况下都难于施加较低的能量而将助剂均匀地混合到材料流中。在通过供应到纸浆管的蒸汽来加热纸浆时，经常会引起在管的内侧上产生较大的蒸汽气泡的问题。当这些蒸汽气泡快速地凝结时，产生冷凝物的猛烈撞击，这在管子中、并继而在设备中导致了有害的气穴现象。这就限制了可供应至系统的蒸汽量以及所想要的温度上升。想要在纸浆中获得整体均匀的温度分布形态也很困难。为了克服这些问题，可供应大量能量以将蒸汽较好地掺合到纸浆中。另一可选方式是在将蒸汽供应至纸浆时就已将蒸汽打散。在将漂白助剂掺合至纸浆时，使用相对较大量的能量，以保证漂白助剂被打散并被输送给纸浆悬浮液中的所有纤维。它们的能量需求是由所要供应的漂白助剂和漂白助剂的相(液体或气体)来控制的。在气相漂白助剂供应处的几何形状是重要的，它可避免在掺合之后发生所不希望的马上分离。没有可动件的混合装置的先前解决方案都因其几何形状设计问题以及较低的混合效率而应用面有限。
发明内容
本发明的目的是通过一种新颖的几何形状设计来解决要附加高能量、助剂分布情况差的问题，并可避免在纸浆悬浮液通流时栓塞成形(plug formation)的危险。
本发明基于以下准则。
1.混合是输送。可以在至最远的纤维输送距离较长的一位置处添加助剂。这意味着必须供应大量的能量，用以输送至所有的纤维。可以在一个或多个至所有纤维输送距离较短的位置处添加助剂。这意味着需要较少的能量或者不需要能量来输送至所有的纤维。
2.具有较高浓度范围、8-18％的纸浆悬浮液不可能受到压缩而无栓塞成形的危险。这意味着对装置的几何形状有较高的要求。
根据本发明，在横截面大体呈圆形的用于材料流的管子里设置一腔室。该腔室具有：一入口部分，其横截面逐渐地从圆形变换成长形，且面积基本保持不变；一出口部分，其横截面逐渐从长形变换成圆形，且较佳的是面积基本保持不变。助剂供应装置围绕入口部分和出口部分之间的腔室相连接。
根据一个较佳的实施例，在入口部分和出口部分之间的腔室中间部分由平行的对置壁形成，它们与环绕的壁部分结合成一体。或者，腔室中间部分的横截面可以是椭圆形的，或者具有一些其它的长形的设计。
从圆形至长形横截面的变换以及从长形至圆形横截面的变换分别应穿过沿着流动方向的某一距离而发生。该距离的最小长度是由应用的目的以及材料流的特性所决定的。长形横截面的面积可定义成作为高度与宽度的乘积的一矩形形状。长形横截面的最小高度由材料流的特性来确定。
该腔室可由入口部分与出口部分之间的一密集的节流装置(densitarythrottle)来完成。用于供应助剂的装置可以设置在最窄的区段中，其使掺合助剂的添加位置与材料流的所有组分之间的输送距离最短。添加可以在节流装置中进行，可以在节流之前也可以紧接在节流之后。
穿过腔室的材料流通过一进入管来供应，并且通过一输出管排出。由于发生从圆形至长形的横截面几何形状的改变、且面积不变或变化有限，所以材料流基本不受到任何的压缩。
根据目前的管流流动理论，在管壁处的流速为零。这些理论意味着在横截面上会发生一流速梯度。当该流速梯度达到某一大小时，在粘滞性材料中，管流就从层流状态转变为紊流状态。根据本发明，利用了该现象，因为在长形横截面中的最小高度确定成致使发生从层流状态至紊流状态的转变。通过在腔室中放置密集的节流装置，可以附加地影响材料流，或者可以利用节流效应来使混合装置尺寸更小。通过将几何形状形成为致使发生从层流状态至紊流状态的转变，就可以在将助剂添加到紊流区域中时实现高效的助剂掺合。
附图简述
下面将参照示出本发明不同实施例的附图来更加详细地描述本发明。
图1示出根据本发明的装置的一个实施例。
图2和3通过沿图1中A-A的剖面示出其它的实施例。
具体实施方式
图1中示出了一个腔室1，该腔室连接至材料流的一进入管2和一输出管3。这些管子2、3具有圆形的横截面，并连接至腔室1的一入口部分4和一出口部分5。出口部分4的横截面逐渐地从圆形变换成长形，且面积基本保持不变；出口部分5的横截面则逐渐地从长形变换成圆形，且面积基本保持不变，以上均系沿流动方向而言。
根据所示的实施例，入口部分4直接变成出口部分5，但该腔室也可以在入口部分和出口部分之间有一段长度为均匀的长形横截面。
在从入口部分4至出口部分5的过渡中，围绕腔室1的整个周围连接用于供应加工助剂的多个装置6。这些装置6可合适地由多个喷嘴组成，诸喷嘴围绕腔室1的周缘均匀地分布。如上所述，通过由腔室1中的横截面几何形状的变化所产生的材料流变形来促进助剂的掺合。
图2以及图3分别通过沿图1中A-A的横剖面示出两个实施例，一个实施例(图2)在腔室1中没有密集的节流装置，以及一第二实施例(图3)在腔室1中的入口部分4与出口部分5之间设有一密集的节流装置7。用于供应助剂的装置6形成为直接设在腔室1的壁中或者设在节流装置7中的喷嘴或长形狭缝(在图中没有示出)。节流装置7意味着在穿过腔室的材料流中产生短期的剪应力，这在某些情况下可以根据促进助剂的掺合。根据一较佳的实施例，装置6设置在节流所形成的紊流区域的开始处。装置6包括小圆孔，并且它们的出口指向材料流。
当然，本发明并不局限于所示的实施例，而可在所附权利要求书的范围内加以变化。

Claims (7)

1.一种用于将气体或液体形式的助剂掺合至材料流的装置，该装置包括带有一入口部分(4)和一出口部分(5)的一腔室，所述入口部分和出口部分分别用于连接至具有大体呈圆形的横截面一入口(2)和一出口(3)，该装置还包括用于将助剂供应至腔室(1)的装置(6)，其特征在于，腔室的入口部分(4)的横截面逐渐地从圆形变换成长形，且面积基本保持不变；腔室的出口部分(5)的横截面逐渐从长形变换成圆形；并且，用于供应助剂的装置(6)围绕入口部分和出口部分之间的腔室(1)分布。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，腔室的出口部分(5)逐渐从长形变换成圆形，且面积基本保持不变。
3.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在腔室(1)中入口部分(4)与出口部分(5)之间放置一密集的节流装置(7)。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，用于供应助剂的装置(6)放置在由密集的节流装置(7)所形成的一紊流区域的开始处。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，用于供应助剂的装置(6)设置在密集的节流装置(7)中。
6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，用于供应助剂的装置(6)设置在密集的节流装置(7)之前。
7.如权利要求3所述的装置，其特征在于，用于供应助剂的装置(6)设置在密集的节流装置(7)之后。
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