DE69205678T2

DE69205678T2 - Mischgerät für eine suspension von faserigem zellulosematerial und einer flüssigkeit.

Info

Publication number: DE69205678T2
Application number: DE69205678T
Authority: DE
Inventors: Hakan Dahlloef; Rolf Ekholm; Ulf Jansson
Original assignee: Kamyr AB
Current assignee: Metso Fiber Karlstad AB
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1992-01-30
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2012-01-31
Also published as: DE69205678D1; WO1992016288A1; SE468341B; FI934117A0; EP0576454A1; AU1352592A; CA2105991A1; SE468341C; ES2056767T3; DE576454T1; ES2056767T1; US5366288A; NO933307L; EP0576454B1; SE9100838D0; ATE129433T1; NO933307D0; BR9205779A; FI934117A; RU2080163C1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen einer Suspension eines zellulosischen bzw. zellulären faserigen Materials und eines Fluids, umfassend ein Gehäuse mit einer Mittelachse und einem Einlaß und einem Auslaß für die Fasersuspension, wobei der Einlaß und der Auslaß in Bezug auf die Mittelachse des Gehäuses axial voneinander beabstandet sind, Einlaßmittel für die Zufuhr des Fluids zu der Fasersuspension und zwei zusammenwirkende Wandmittel, die in dem Gehäuse in einem Abstand voneinander angeordnet sind, wobei diese Wandmittel Seiten aufweisen, die einander gegenüberliegen und zwischen sich einen spaltförmigen Raum abgrenzen, durch den die Fasersuspension fließen soll, und der eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung hat, die mit dem Einlaß bzw. dem Auslaß für die Fasersuspension in Verbindung stehen.
Eine Vorrichtung zum Mischen eines Faserbreis und eines Fluids, beispielsweise Sauerstoff oder Ozon, ist aus der SE-B-436 652, der SE-B-459 904, der SE-B-462 857, entsprechend der US-A- 4 435 085, der US-A-3 095 349 und der US-A-4 886 577 beispielsweise bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist eines der spaltbildenden Wandelemente dazu ausgelegt, sich zu drehen, und erfordert deshalb einen Antriebsmotor und ein Fundament für seine Installation. Diese Vorrichtung erfordert deshalb einen relativ großen Platz und die Installation ist zeitaufwendig. Außerdem ist es unmöglich, den Durchflußquerschnitt des Spalts während des Betriebs zu ändern, um optimale Mischbedingungen einzustellen, und die Kapazität, oder irgendwelches verstopftes Fasermaterial zu entfernen, ohne die Vorrichtung zu zerlegen.
Wenn Faserbrei beispielsweise mit Ozon gebleicht wird, müssen relativ große Ozon-entnaltende Gasmengen zugesetzt werden, weil das Trägergas nur begrenzte Ozonmengen enthalten kann. Außerdem muß in Betracht gezogen werden, daß Ozon extrem schnell mit dem Faserbrei reagiert, und es muß deshalb mit diesem so gemischt werden, daß möglichst alle Teile des Paserbreis mit Ozon behandeit werden. Bei der bekannten Vorrichtung, die in der vorstehend genannten, das Einmischen von Ozon betreffenden Patentschrift beschrieben ist, wird das Ozon dem Faserbrei an einem oder mehreren Punkten zugeführt, wenn es hinter die Zuführpurikte fließt, so daß bestimmte Teile des Faserbreis mit Ozon gemischt werden, während andere Teile mit keinerlei Ozon behandelt werden oder lediglich mit einer begrenzten Menge aufgrund der unzureichenden Mischwirkung in der Vorrichtung und/oder weil sämtliches oder nahezu sämtliches Ozon verbraucht wurde, wenn das Trägergas diese anderen Teile des Faserbreis ebenfalls erreicht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Probleme stark zu reduzieren und eine verbesserte Vorrichtung zum Mischen von Faserbrei und Eluid zu schaffen, die keine motorangetriebenen sich drehenden Teile hat, so daß die Vorrichtung einen kompakten und einfachen Aufbau hat und außerdem leicht zu installieren ist, die es erlaubt, daß große Fluidmengen dem Easerbrei kontinuierlich zugeführt werder, so daß zumindest der größte Teil des Faserbreis mit Fluid versorgt wird und dieses mit dem Faserbrei während ein und derselben kurzen Zeitperiode gemischt wird, beispielsweise von nahezu 0 bis 2 Sekunden, und die bevorzugt außerdem eine automatische Steuerung des Spalts während des Betriebs ermöglicht, um den Durchflußguerschnitt des Spalte und den Eluß durch die Vorrichtung zu ändern.
Die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Wandmittel konzentrisch im Gehäuse angeordnet und nicht drehbar sind, wobei deren gegenüberliegende Seiten so angeordnet sind, daß sie sich um die Mittelachse des Gehäuses in einem Abstand von dieser erstrekken, wobei der spaltgörmige Raiäm somit die Form eines konzentrischen ringförmigen Spalte annimmt, welcher ringförmige Spalt vorzugsweise eine Ausdehnung von nicht mehr als 20 mm in der Hauptflußrichtung des ihn durchsetzenden Mediums hat, und daß das Gehäuse eine Verteilungskammer enthält, die mit dem ringförmigen Spalt in Verbindung steht und axial stromaufwärts von diesem angeordnet ist, um die Fasersuspension gleichmäßig um die ganze konzentrische Einlaßöffnung des ringförmigen Spalte zu verteilen.
Die Erfindung wird nunmehr in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch Teile der Vorrichtung gemäß Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Steuereinrichtung und eines Stellorgans in der Vorrichtung gemäß Fig. 1.
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 4.
Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse 70 mit einer Mittelachse 11, einem Einlaß 71 und einem Auslaß 72 für eine Fasersuspension, z.B. für einen Faserbrei. Der Einlaß 71 und der Auslaß 72 sind in Bezug auf die Mittelachse 11 des Gehäuses axial voneinander beabstandet. Die Vorrichtung ist mit zwei Wandmitteln 1, 2 versehen, die voneinander getrennt und gegenüber einer Drehung gesichert sind, wobei die Wandmittel zusammenwirkende Seiten 3, 4 haben, die einander gegenüberliegen und zwischen sich einen spaltförmigen Raum 7 abgrenzen, der in sämtlichen Richtungen kontinuierlich verläuft, und durch den der Faserbrei im fluidisierten Zustand fließen soll. Der Raum 7 hat eine Einlaßöffnung 5 und eine Auslaßöffnung 6, die mit dem Einlaß 71 bzw. dem Auslaß 72 in Verbindung stehen. Die Vorrichtung umfaßt außerdem ein Einlaßmittel 8 für die Fluidzufuhr zum Faserbrei. In der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform sind die Einlaßmittel 8 dazu ausgelegt, Fluid in den Raum 7 zu leiten, und die Einlaßmittel umfassen bevorzugt Verteilungsmittel 9, die dazu ausgelegt sind, Fluid von den Seiten 3, 4 der Wandmittel 1, 2 zumindest in einen Abschnitt auf jeder Seite 3, 4 zu verteilen, der sich kontinuierlich in einer Richtung quer zur Fließrichtung der Fasersuspension derart erstrecken, daß Fluid zu dem größten Teil der Fasersuspension zugführt wird, die entlang den Seiten 3, 4 der Wandmittel 1, 2 fließt und in den Faserbrei eindringt, um mit diesem homogen gemischt zu werden. Alternativ ist lediglich eines der Wandmittel mit einem derartigen Einlaßmittel 8 für das Fluid versehen. Gemäß der Erfindung sind die sich nicht drehenden Wandmittel 1, 2 konzentrisch in dem Gehäuse 70 angeordnet, wobei ihre gegenüberliegenden Seiten 3, 4, die radial nacheinander angeordnet sind, derart angeordnet sind, daß diese Seiten sich um die Mittelachse 11 des Gehäuses, davon beabstandet, erstrecken. Der spaltförmige Raum nimmt dadurch die Form eines konzentrischen ringförmigen Spalts 7 an. Das Gehäuse 70 enthält außerdem eine Veiteilungskammer 73, die mit dem ringförmigen Spalt 7 in Verbindung steht und axial stromaufwärts von diesem angeordnet ist, um den Faserbrei um die gesamte konzentrische Einlaßöffnung 5 des ringförmigen Spalte 7 gleichmäßig zu verteilen. In dei in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform erstreckt sich der ringförmige Spalt 7, in einem Längsschnitt durch das Gehäuse gesehen, linear zwischen der Einlaßöffnung 5 und der Auslaßöffnung 6 in einer Richtung, die einen spitzen Winkel mit der Mittelachse 11 der Vorrichtung bildet, wobei diese Richtung der Fließrichtung der Fasersuspension durch den ringförmigen Spalt entspricht. Allgemein gesagt, kann dieser Winkel jedoch einen Wert von mehr als 0º, d.h. ausschließlich 0º, bis 90º, vorzugsweise 10º-80º, und besonders bevorzugt 30º-50º, einnehmelt, was bedeutet, das der Durchmesser des ringförmigen Spalte 7 in der Fließrichtung des Faserbreis zunimmt. Die Wandmittel 1, 2 sind radial nacheinander angeordnet, um ein radiales inneres Wandelement 13 und ein radial äußeres Wandelement 12 zu bilden. Das innere Wandelement 13 ist durch ein koaxial angeordnetes langgestrecktee Stützelement 10 getragen, das gleitend an einem Ende oder dem oberen Ende 54 des Gehäuses gelagert ist, um eine axiale Verschiebung des inneren Wandelemente 13 zu gestatten. Zu diesem Zweck umfaßt die Vorrichtung ein Stellorgan 55, das mit der Stützeinrichtung 10 zusammenwirkt, um eine axiale Verschiebung des inneren Wandelemente 13 relativ zum äußeren Wandelement 12 zu gestatten, um den Durchflußquerschnitt des ringförmigen Spalte 7 zu steuern, d.h., um den Abstand zwischen den Seiten 3, 4 der Wandelemente an jedem Punkt entlang dem ringförmigen Spalt 7 in der Fließrichtung des aeerbreis gesehen zu steuern. Die Innenseite 3 des äußeren Wandelemente 12 hat eine größere Konizität als die Innenseite des Innenwandelements 13, wodurch dem Spalt 7 in der Fließrichtung des Faserbreis gesehen eine divergierende Form derart gegeben wird, das die Breite des ringförmigen Spalte 7 an der Eirlaßöffnung 5 am geringsten und an der Auslaßöffnung 6 am größten Ist. Mit anderen Worten nimmt der Durchflußquerschnitt des Spalte 7 von der Einlaßöffnung 5 zum Auslaßöffnung 6 konstant zu. Da die Wandelemente 12, 13 relativ zueinander verschiebbar sind, versteht es sich, daß zwischen ihnen keine Verbindung vorhanden ist, und der ringförmige Spalt 7 ist deshalb von jeglichen Verbindungselementen zwischen den Seiten 3, 4 vollständig frei.
Die Vorrichtung ist mit zwei ringförmigen Innenflanschen 14, 15 um Tragen des Außenwandelemente 12 dazwischen versehen, wobei das Element ein zylindrisches Gehäuse 16 mit radial einwärts gerichteten Endteilen 17, 18 umfaßt, die mit den Flanschen 14, 15 verbunden und mit Dichtungen 19 zur Abdichtung gegenüber den Flanschen versehen sind. Die inneren Flansche 14, 15 sind dauerhaft an zwei gegenüberliegenden äußeren Flanschen 20, 21 beestigt, aus denen der Flansch 20 zu einem konischen Rohrelement 22 zusammengeschweißt ist, das die Verteilungskammer 73 enthält, und das über die untere flanschförmige Endwand 75 des Gehäuses mit dem Einlaß 71 verbunden ist, der seinerseits mit dem Auslaß einer (nicht gezeigten) Pumpe verbunden ist, während der Flansch 21 an den Boden eines Behältnisses 24, z.B. einem Reaktor, geschweißt ist, das bzw. der als einen Teil betrachtet werden kann, der das Gehäuse 70 bildet.
Wie aus Fig. 2 deutlicher hervorgeht, umfaßt die Einlaßeinrichtung für Fluid einen Rohranschluß 25, der am Gehäuse 16 radial verläuft und mit einer Leitung 26 für die Fluidzufuhr aus einem Fluidvorrat verbunden ist. Das Gehäuse 16 umgibt eine ringförmige Kammer 27, die mit dem Rohranschluß 25 in Verbindung steht. Das Fluidverteilungsmittel umfaßt zwei ringförmige Verteilungshohlräume 28, 29, die voneinander beabetandet sind und über eine Mehrzahl von Öffnungen von 30, 31 mit der Kammer 27 in Verbindung stehen, die gleichmäßig um den Umfang angeordnet sind. Das Außenwandelement 12 umfaßt zwei Ringe 32, 33, die nahe zueinander angeordnet sind, in denen die Öffnungen 30, 31 angeordnet sind, und einen Abstandhalter 34, der durch die Ringe umgeben ist. Die radialen Seiten des Abstandhalters 34, die voneinander wegweisen, zusammen mit den gegenüberliegenden radialen Seiten der jeweiligen Ringe 32, 33 legen die ringförmigen Verteilungsräume 28, 29 fest. Schließlich umfaßt das Fluidverteilungsmittel 9 zwei Dosierringe 35, 36, die in zwei Ausnehmungen aufgenommen sind, welche im Wandelement 12 Sitze bilden, insbesondere im Abstandhalter 34 und den Ringen 32, 33. Die Dosierungeringe 35, 36 sind fluiddurchlässig und können beispielsweise aus gesintertem gegossenen Material oder aus perforiertem Material, wie beispielsweise Metallblech, bestehen.
Im inneren Wandelement 13 umfaßt das Fluideinlaßmittel 8 einen hohlen zentralen Körper 37, der den Endabschnitt des Stützelements 10 in der Form eines langgestreckten Rohre 38 bildet, das mit einem Kanal bzw. einer Zuleitung 39 zur Zufuhr von Fluid voii einem Fluidvorrat durch einen Kanal 48 im Rohr 38 verbunden ist. Der zentrale Körper 37 trägt eine kreisförmige Endplatte 40, die mittels eines Bolzens 45 an die Endwand 41 geschraubt ist, welche den zentralen Körper verschließt, und einen größe ren Durchmesser hat als der zentrale Körper 37, so daß ein Kragen 42 gebildet ist. Das innere Wandelement 13 umfaßt ebenfalls zwei Ringe 43, 44, die in axialer Richtung hintereinander sowie unter einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet sind, den zentralen Körper 37 umgeben und dauerhaft an diesem befeetigt sind. Das Fluidverteilungsmittel 9 des inneren Wandelemente 13 umfaßt ringförmige Verteilungshohlräume 46, 47, die voneinander beabstandet sind, und eine Mehrzahl von Öffnungen 49, 50, die gleichmäßig um den Umfang verteilt sind und radial innerhalb der Verteilungshohlräume 46, 47 im zentralen Körper 37 derart liegen, daß die Verteilungshohlräume 46, 47 mit dem zentralen Kanal 48 über die Öffnungen 49, 50 in Verbindung stehen, wobei die zuletzt genannten in zwei kreieförmigen Pfaden angeordnet sind. Die Verteilungeräume 46, 47 sind durch gegenüberliegende Seitenflächen des Kragens 42 und der Ringe 43, 44 feetgelegt und können axiale Ausnehmungen in den Ringen 43, 44 umfassen, wie gezeigt. Schließlich umfaßt das Fluidverteilungsmittel 9 zwei Doeierungsringe 51, 52, die in zwei ausnehmungsbildenden ritzen im Wandelement 13, Insbesondere in den Ringen 43, 44 und dep Kragen 42 aufgenommen sind. Die Dosierungsringe 51, 52 sind fluiddurchlässig und bestehen bevorzugt aus demselben Material, wie die vorstehend beschriebenen Dosierungsringe 35, 36.
Die innere konische Seite 4 des inneren Wandelemente 13 ist einstückig mit zwei ringförmigen Vorsprüngen 53 im Spalt 7 gebildet oder mit diesen Voreprüngen versehen, um eine günstige verwirbelungefördernde Wirkung zu erzeugen.
Das Rohr 38 erstreckt sich durch das Reaktionebehältnis 24 und aus seiner oberen Wand 54 heraus. Das Rohr wirkt mit dem Stellorgan 55 zusammen bzw. befindet sich im Eingriff mit diesem, das in der dargestellten Ausführungsform aus einem einzigen Betätigungszylinder 56 besteht, der an einem Gestell 57 befestigt ist, das auch das Behältnis 24 trägt. Der Zylinder 56 hat einen Kolben 58, der dauerhaft am Rohr 38 befestigt ist, das dadurch eine Kolbenetange für eine hin- und hergehende Bewegung bildet. In ähnlicher Weise wie die obere bzw. Deckenwand 54 des Behältnisses 24 sind die Endwänden des Zylinders 56 mit geeigneten Dichtungs- und Gleitmitteln versehen.
Das obere Ende des Rohre 38 ist über dem Zylinder 56 angeordnet und mit der Zuleitung 39 verbunden. Die obere Seite bzw. die Druckkammer des Zylinders 56 steht über einen Anschluß 59 mit einem Druckspeicher 60 in Verbindung, und mit diesem Anschluß ist eine Leitung 61 verbunden, die ein Sicherheitsventil 62 enthält. Ein Druckmedium, bevorzugt Luft, wird zur Oberseite des Zylinders durch eine Zuleitung 63 zugeführt, die ein Ventil 64 enthält. Die untere Seite des Zylinders 56 steht mit der Atmosphäre über eine Leitung bzw. einen Kanal 65 in Verbindung. Das Ventil 64 wird durch ein Steuerelement 66 gesteuert, das kontinuierlich Neßwerte über Anschlüsse 67, 68 des Drucks im Faserbrei stromaufwärts sowie stromabwärts vom ringförmigen Spalt 7 mißt bzw. erhält, uin eine Druckdifferenz aufzuzeichnen. Das Steuerelement 66 vergleicht die aufgezeichnete Druckdifferenz mit einem vorbestimmten Wert (Sollwert), der abhängig von vorausgehenden Produktionsbedingungen eingestellt wird, wie beispielsweise der Temperatur, der Konsistenz, des Faserbreityps und dem Fassungsvermögen. Der Sollwert wird bevorzugt automatisch eingestellt. Das Steuerelement 66 öffnet bzw. schließt das Ventil 64 abhängig von der Druckdifferenz, die im Vergleich zum Sollwert gemessen wird. Wenn deshalb der Druck auf der Einlaßseite 73 während des Betriebs ansteigt, was durch ein Verstopfen des Spalte 7 der Fall sein kann, mißt das Steuerelement 66 eine Druckdifferenz, die größer ist als die vorbestimmte, und sendet deshalb ein Signal zum Schließen des Ventifs 64 aus. Wenn der Druck auf der Einlaßeeite 73 weiter zunimmt, nimmt der Druck im Zylinder 55 ebenfalls zu, was das Sicherheiteventil 62 dazu veranlaßt, zu öffnen, woraufhin das Rohr 38 und das durch dieses getragene Wandelement 13 durch den vergrößerten Druck in der Verteilungekammer 73 des konischen Rohrabechnitts 72 aufwärts verschoben werden kann. Die Breite des Spalte 7 nimmt dadurch zu und der dadurch vergrößerte Durchflußquerschnitt befreit den veretopften Faserbrei, so daß ein größerer Faserbreifluß erhalten wird, bis der Druck auf der Einlaßseite abfällt und die Druckdifferenz erneut normal wird. Das Sicherheitsventil 62 schließt und das Ventil 64 öffnet sich, sobald die Druckdlfferenz unter den gewünschten Wert abgefallen ist, d.h. der Druck in dem konischen Rohrabschnitt 22 ist abgefallen und die Breite des ringförmigen Spalte 7 sollte deshalb erneut abnehmen, was durch den Druck im Zylinder 5-5 erzielt wird, der derart anwächst, daß das Rohr 38 und das Wandelement 13 niedergedrückt werden. Es versteht sich, daß dann, wenn das Ventil 64 geschlossen und die voreingestellte Druckdifferenz gemessen wird, der Druckepeicher 60 die Kraft ausgleicht, die durch den Faserbrei auf das innere Wandelement 13 ausgeübt wird. Das Vorhandensein des Druckspeichers 60 im Drucksystem gewährleistet außerdem, daS die Bewegungen des Rohrs 38 und des Wandelemente 13 nicht stoßweise erfolgen, sondern den konstanten Druckdifferenzen gleichmäßig folgen, die normalerweise erreicht und im Vergleich zum Sollwert gemessen werden.
Die Fig. 4 und 5 zeigen schematisch eine weitere Ausführungsform der Nischvorrichtung gemäß der Erfindung. Dieselben Bezeichnungen werden für Teile verwendet, die äquivalent zu denjenigen in der erläuterten ersten Ausführungsform sind. In diesem Fall erstreckt sich das koaxiale Stützelement 10 abwärts durch die Verteilungekammer 73 anstelle aufwärts durch das Behältnis 24, wie in der Ausführungsform gemäß den Fig. 1-3. Die (nicht gezeigte) Steuereinrichtung und ihre Kolbenstange 38 sind in diesem Fall außerhalb des Gehäuses 70 angeordnet. Der Einlaß 71 für den Faserbrei ist tangential mit der Verteilungskammer derart verbunden, daß der Faserbrei tangential in die Kammer hineinfließt und der Innenseite des Rohrelements 22 für eine Drehung folgt, bevor er zum Zentrum durch eine Anzahl abnehmender Drehungen gezwungen wird. Der Faserbrei fließt dadurch schraubenlinienförmig in Richtung auf den ringförmigen Spalt 7, um zu diesem in peripherer Richtung gleichmäßig verteilt zu werden. Die Einlaßmittel 8 für die Fluidzufuhr sind im Stützelement 10 angeordnet, das als Verbindungsstange wirkt, und sie sind mit Öffnungen 74 entlang einem Abschnitt versehen, der die Verbindungsstange 10 umgibt, die in der Verteilungskammer 73 angeordnet ist, nahe zum radialen inneren Wandelement 13 derart, das Fluid in einer kontinuierlichen Zone stromaufwärts von der Einlaßöffnung 5 oder dem ringförmigen Spalt 7 ausfließt, um mit dem Faserbrei gemischt zu werden, der vorbeifließt. Der gesamte Faserbrei wird dadurch in Kontakt mit dem Fluid in einem Umfangeabschnitt des Faserbreiflusses gebracht. Eine besonders günstige Fließ- und Mischwirkung wird dadurch erhalten, daß die untere Seite des inneren Wandelemente 13 bogenförmig oder konisch einwärts gerichtet gebildet ist, um einen spitzen Winkel mit der Verbindungssbange 76 zu bilden. Eine ringförmige Tasche 76 wird dadurch erhalten, in welche die Öffnungen 74 münden. Die Einlaßöffnung 5 zum ringförmigen Spalts 7 ist dadurch axial unter den Öffnungen 74 so angeordnet, daß das Fluid rückwärts gedrängt wird, um mit dem Faserbreifluß zusammenzutreffen. Die Öffnungen 74 können mit geeigneten Elementen versehen sein, die fluiddurchlässig sind und aus demselben Material bestehen, wie die voretehend erläuterten Dosierungsringe. Die Einlaßmittel 8 umfassen geeignete Verteilungsmittel 9 zur gleichmäßigen Fluidvertellung um die Verbindungsstange 10, die hohl und mit einer Fluidzufuhr verbunden ist, wie vorstehend erläutert. Die Fluidzufuhr kann ebenfalls bzw. alternativ durch eine Einlaßeinrichtung 8 in Form eines einfachen Zufuhrrohrs 78 stattfinden, das mit dem Einlaß 71 verbunden ist. Da das Fluid in der Ausführungeform gemäß Fig. 4 nicht direkt in den ringförmigen Spalt zugeführt wird, muß sein Durchflußquerschnitt nicht notwendigerweise in der Fließrichtung zunehmen sondern kann konstant sein, d.h. der ringförmige Spalt 7 divergiert in Richtung auf die Auslaßöffnung 6.
Fig. 6 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform einer Mischvorrichtung gemäß der Erfindung, bei der dieselben Bezeichnungen für gleiche Teile wie bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen verwendet werden. In diesem Fall erstreckt sich der ringförmige Spalt 7 in elnem Längsschnitt durch das Gehäuse gesehen linear zwischen der Einlaßöffnung 5 und der Auslaßöffnung 6 in einer Richtung, die einen Winkel von 90º mit der Mittelachse 11 des Gehäuses 70 bildet, wobei diese Richtung der Eließrichtung des Faserbreis durch den ringförmigen Spalt 7 entspricht. Die sich nicht drehenden Wandmittel 1, 2 sind folglich hintereinander axial angeordnet, um ein äußeres Wandelement 12 in Bezug auf den allgemeinen Fluß des Faserbreis durch das Gehäuse zu erzeugen, wobei das Element 12 so nahe wie möglich an der Verteilungskammer 73 angeordnet ist, und einem inneren Wandelement 13 in Bezug auf den allgemeinen Fluß des Faserbreis durch das Gehäuse, wobei das Element 13 vom äußeren Wandelement 12 axial beabstandet ist. Der ringförmige Spalt 7 ist daraufhln zwischen diesen Elementen festgelegt und liegt in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse 11 des Gehäuses. In diesem Fall ist auch die untere Seite des inneren Wandelemente 13 in geeigneter Weise bogenförmig oder konisch gebildet, um einen spitzen Winkel mit der Verbundungsetange 10 so zu bilden, daß eine Umfangstasche 76 erhalten wird, in welche die Öffnungen 74 der Fluideinlaßmittel 8 münden.
Die vorstehend erläuterten Ausführungsformen sind zur Verwendung für den Fall bestimmt, wenn es notwendig ist, den Durchflußquerschnitt des ringförmigen Spalte aufgrund variierender Betriebsbedingungen, wie beispielsweise der Faserbreikonsistenz und der -verstopfung des ringförmigen Spalte 7, steuern zu können. In manchen Fällen können die Betriebsbedingungen jedoch konstant sein und sogar von Problemen frei sein, die mit dem Verstopfen des ringförmigen Spalte verbunden sind, und in diesen Anlagen können die Steuereinrichtung und ihr Stellorgan weggelassen sein. Eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung für derartige Anlagen ist schematisch in Fig. 7 gezeigt. Das Stützelement 10 für das innere Wandelement 13 ist dauerhaft an der Bodenwand 75 des Gehäuses derart befestigt, daß das Wandelement 13 in axialer Richtung unbeweglich und außerdem nicht drehbar ist. In diesem Fall bildet das Stützelement 10 deshalb eine Befestigungeeinrichtung zum starren Verankern des Wandelemente 13.
Das innere Wandelement 13 kann auf der vom Stützelement 10 wegweisenden Seite mit einem geeigneten Zentriermittel 77 versehen sein, das mit dem Wandelement 13 und der entsprechenden Endwand verbunden ist, wie beispielsweise der oberen Wand 74 in der in Fig. 4 gezeigten Ausführungeform. Ein derartiges Zentriermittel kann geeigneterweise aus einer koaxial angeordneten teleskopischen Rohranordnung bestehen, wenn das Wandelement 13 axial verschiebbar ist, oder aus einer Stange, wenn es axial stationäl ist, wie in Fig. 7 gezeigt. Abgesehen davon, daß es eine prazise Zentrierung erzeugt, um einen optimal eingestellten konzentrischen ringförmigen Spalt zu erhalten, wirkt dieses Zentriermittel dem Auftreten einer unerwünschten Schwingung entgegen, d.h. es hat eine stabilisierende Wirkung auf das Wandelement 13.
Die Vorrichtung kann zum Mischen von Faserbrei mit jeder Art von Fluid verwendet werden, wie beispielsweise Gasen in der Form von Ozon, Sauerstoff und Chlor, und Flüssigkeiten, die verschiedene aktive Substanzen enthalten, beispielsweise Chlordioxid. Die Vorrichtung ist besonders hilfreich zum Mischen großer Fluidmengen in den Faserbrei, beispielsweise Gasmengen von mehr als 50% des gesamten Fließvolumens.

Claims

1. Vorrichtung zum Mischen einer Suspension eines zellulosischen faserigen Materials und eines Fluids , umfassend ein Gehäuse (70) mit einer Mittelachse (11) und einem Einlaß (71) und einem Auslaß (72) für die Fasersuspension, wobei der Einlaß und der Auslaß in bezug auf die Mittelachse (11) des Gehäuses (70) axial voneinander beabstandet sind, Einlaßmittel (8) für die Zufuhr des Fluids zu der Fasersuspension und zwei zusammenwirkende Wandmittel (1, 2), die in dem Gehäuse in einem Abstand voneinander angeordnet sind, wobei diese Wandmittel Seiten (3, 4) aufweisen, die einander gegenüberliegen und zwischen sich einen spaltförmigen Raum (7) abgrenzen, durch den die Fasersuspension fließen soll und der eine Einlaßöffnung (5) und eine Auslaßöffnung (6) hat, die mit dem Einlaß (71) beziehungsweise dem Auslaß (72) für die Fasersuspension in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandmittel (1, 2) konzentrisch in dem Gehäuse (70) angeordnet sind und nicht drehbar sind, wobei deren gegenüberliegende Seiten (3, 4) so angeordnet sind, daß sie sich um die Mittelachse (11) des Gehäuses in einem Abstand von dieser erstrecken, wobei der spaltförmige Raum somit die Form eines konzentrischen ringförmigen Spalte (7) annimmt, welcher ringförmige Spalt (7) vorzugsweise eine Ausdehnung von mehr als 20 mm in der Hauptflußrichtung des ihn durchfließenden Mediums hat, und daß das Gehäuse (70) eine Verteilungskammer (73) enthält, die mit dem ringförmigen Spalt (7) in Verbindung steht und axial stromaufwärts von diesem angeordnet ist, um die Fasersuspension gleichmäßig um die ganze konzentrische Einlaßöffnung (5) des ringförmigen Spalts (7) zu verteilen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der ringförmige Spalt (7), in einem Längsschnitt durch das Gehäuse gesehen, im wesentlichen linear zwischen der Einlaßöffnung (5) und der Auslaßöffnung (6) in einer Richtung eretreckt, die einen Winkel von mehr als 0º bis zu 90º, vorzugsweise 10º-80º und besonders bevorzugt 30º-50º, mit der Mittelnchse (11) der Vorrichtung bildet, wobei diese Richtung der Flußrichtung der Fasersuspension durch den ringförmigen Spalt (7) entspricht, so daß der Durchnesser des ringförmigen Spalts (7) in Richtung des Flusses des Faserbreies wächst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandmittel (1, 2) radial nacheinander angeordnet sind, um ein radial äußeres Wandelement (12) und ein radial inneres Wandelement (13) zu bilden, woraufhin der ringförmige Spalt (7), gemessen an einer Mittellinie durch den ringförmigen Spalt (7), eine zylindrische bis konische Form besitzen kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandmittel axial nacheinander angeordnet sind, um ein axial äußeres Wandelement (12), das der Verteilungekammer (73) am nächsten liegt, und ein axial inneres Wandelement (13), das axial von dem axial äußeren Wandelement (12) beabstandet ist, zu bilden, wobei der ringförmige Spalt (7) in diesem Fall in einer Ebene angeordnet ist, die im wesentlichen eenkrecht zur Mittelachse (11) des Gehäuses (70) verläuft.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das irnere Wandelement (13) dauerhaft mit mindestens einem der entgegengesetzten Enden (54, 75) des Gehäuses (70) verbunden ist, wobei das innere Wandelement (13) somit auch axial unbeweglich ist.

6. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußquerschnitt des ringförmigen Spalte (7) von seiner Einlaßöffnung (5) bis zu seiner Auslaßöffnung (6) wächst.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4 oder nach Anspruch 6 in Verbindung mit Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Wandelement (13) von einem koaxial angeordneten langgestreckten Stützelement (10) getragen wird, das gleitend an einem Ende (54 oder 75) des Gehäuses gelagert ist, um eine axiale Verschiebung des inneren Wandelements (13) im Verhältnis zum äußeren Wandelement (12) zu gestatten, und daß die Vorrichtung ein Stellorgan (55) umfaßt, das mit dem Stützelement (10) zusammenwirkt, um eine axiale Verschiebung des inneren Wandelemente (13) im Verhältnis zum äußeren Wandelement (12) zwecks Einstellung oder Regelung des Durchflußquerechnitts des ringförmigen Spalte (7) zu gestatten.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie ebenfalls eine Steuereinrichtung (66) umfaßt, dafür vorgesehen, die Differenz zwischen dem Druck in der Fasersuspension stromaufwärts und etromabwärte von der Einlaß- (5) und der Auslaßöffnung (6) des ringförmigen Spalte (7) zu messen und die Verschiebung des inneren Wandelemente (13) in die eine oder die andere Richtung zu bewirken, je nach der gemessenen Druckdifferenz in bezug auf einen vorbestimmten Wert

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (55) aus einem ortefesten pneumatiechen oder hydraulischen Zylinder (56) besteht, der eine Kolbenetange (38) enthält, die mit dem Stützelement (10) koaxial ist, daß die Druckseite des Zylinders (56) an einen Druckspeicher (60) und ein Sicherheiteventil (62) angeschlossen ist, und daß die Steuereinrichtung (66) dafür vorgesehen ist, ein Ventil (64) in einer Leitung (63) so zu beeinflussen, daß dieses die Zufuhr von Druckmedium zur Druckseite des Zylinders (56) öffnet oder schließt je nach der ständig gemessenen Druckdifferenz in bezug auf den vorbestimmten Wert.

10. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der gegenüberliegenden Seiten (3, 4) der Wandmittel (1, 2) mit mindestens einem Vorsprung (53) und/oder mindestens einer Aussparung versehen ist, die sich quer zur Flußrichtung der Fasereuspension erstrecken, um in der Fasersuspension eine Verwirbelung zu verursachen.

11. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßmittel (8) für die Zufuhr von Fluid an einem oder mehreren Punkten in der Vorrichtung stromaufwärts von der Auslaßöffnung (6) des ringförmigen Spalte (7) angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßmittel (8) in mindestens einem der Wandmittel (1, 2) und/oder in der Verteilungskammer (73) und/oder in dem Einlaß (71) zur Verteilungskammer (73) angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12 in Verbindung mit Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (10) und die Kolbenstange (38) hohl sind, daß die Kolbenetange (38) an eine Leitung (39) für die Zufuhr von Fluid von einer externen Versorgung zu den Einlaßmitteln (8) über die Kolbenstange (38) und das Stützelement (10) angeschlossen ist, wobei die Einlaßmittel (8) in dem inneren Wandelement (13) und/oder in dem Stützelement (10) in Verbindung mit der Verteilungskammer (73) angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßmittel (8) mit Öffnungen (74) versehen sind, die sich in die Verteilungskammer (73) öffnen, wobei diese Öffnungen (74) an einem oder mehreren Punkten um die Wand des Stützelements (10) herum verteilt sind, so daß der gesamten Fasersuspension, die zur Einlaßöffnung (5) des ringförmigen Spalts (7) fließt, Fluid zugeführt wird, wobei sich einer dieser Punkte von Öffnungen (74) vorzugeweise dicht an der Einlaßöffnung (5) des ringförmigen Spalts (7) befindet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die der Verteilungskammer (73) gegenüber- Tiegende Oberfläche des inneren Wandelemente (13) gewölbt oder konisch nach innen gerichtet ist, um eine ringförmige Tasche (76) zu bilden, und daß die Öffnungen (74) der Einlaßmittel (8) innerhalb dieser Tasche (76) angeordnet sind, die peripher zur Einlaßöffnung (5) übergeht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß beide Wandelemente (12, 13) mit Einlaßmitteln (8) für die Zufuhr von Fluid versehen sind, daß die Einlaßmittel (8) Verteilungsmittel (9) umfassen, die vorgesehen sind, um Fluid von den Seiten (3, 4) der Wandelemente mindestens innerhalb eines Abschnitts jeder Seite (3, 4), der sich durchgehend in einer Richtung quer zur Flußrichtung der Fasersuspension erstreckt zu verteilen, so daß der gesamten Fasersuspension, die entlang der Seiten (3, 4) der Wandelemente (12, 13) durch den ringförmigen Spalt fließt, Fluid zugeführt wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungsmittel (9) einen oder mehrere konzentrisch in jedem Wandelement (12, 13) angeordnete Dosierungsringe (35, 36) umfassen, die fluiddurchlässig sind, um in dosierter Form Fluid quer zur Flußrichtung der Fasersuspension an den Spalt (7) abzugeben.

18. Verwendung einer Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 17 zum Mischen einer Suspension eines zellulosischen faserigen Materials mit Gas in einer Menge von mehr als 50 % des gesamten Durchflußvolumens.