DE69709102T2 - METHOD AND DEVICE FOR MIXING A SECOND MEDIUM WITH A PULP - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR MIXING A SECOND MEDIUM WITH A PULP

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Abstract

The present invention relates to a method and a device for mixing a second medium into a first medium. The method and the device according to the invention are particularly advantageous when used for mixing different chemicals, both liquid and gaseous, or steam into pulp suspension in the wood processing industry. In the method and device according to the invention, the first medium is fed into the mixer housing (10), mixed therein and removed from said housing (10), a freely rotatable rotor (20) being placed in said housing (10) and turned by means of the incoming medium flow into the housing (10).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Mischung eines zweiten Mediums mit einem ersten Medium. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind besonders geeignet zur Mischung von verschiedenen Chemikalien, sowohl flüssigen als auch gasförmigen, oder von Dampf mit einem so genannten ersten Medium, das sich sowohl aus festem als auch flüssigem Stoff zusammensetzt, wie zum Beispiel Cellulosefasersuspensionen der Holzverarbeitungsindustrie oder Mischungen von z. B. diversen Rübeschnitzeln (wie z. B. Kartoffel und Zuckerrübe) und Wasser.The present invention relates to a method and a device for mixing a second medium with a first medium. The method and the device according to the invention are particularly suitable for mixing various chemicals, both liquid and gaseous, or steam with a so-called first medium, which is composed of both solid and liquid material, such as cellulose fiber suspensions from the wood processing industry or mixtures of, for example, various beet pulp (such as potato and sugar beet) and water.

Hierfür benutzte Mischer nach dem Stand der Technik sind z. B. in den US-Patenten 5,279,709 und 5,575,559 und in den Patentanmeldungen EP-A- 92921912, EP-A-9100973, WO-A-96/32186 und WO-A-96/33007 dargestellt. Es ist ein charakteristisches Merkmal sämtlicher Mischer nach dem Stand der Technik, dass sie einen drehbaren Läufer nutzen, um eine ausreichende Mischwirkung zu erzielen. Im Besonderen bezieht sich der drehbare Läufer auf ein Organ, das über eine Welle mit dem Antrieb verbunden ist und meistens seine Antriebsenergie von der Stromversorgung der Fabrik erhält. Des Weiteren ist die Mischerkonstruktion in der Regel solch, dass im Mischer ein bestimmter Druckverlust entsteht. In der Praxis bedeutet es, dass man den, dem durch den Mischer entstandenen Druckverlust entsprechenden Energieausgleich bei der Auswahl einer Pumpe berücksichtigt hat, die in irgendeiner Stufe des Prozesses arbeitet und dem Mischer vorgeschaltet ist. So geht in der Praxis Energie in der Pumpe zum Ausgleich des Druckverlustes durch den Mischer wie auch im Mischer selbst fürs Drehen seines Läufers verloren.Prior art mixers used for this purpose are shown, for example, in US patents 5,279,709 and 5,575,559 and in patent applications EP-A-92921912, EP-A-9100973, WO-A-96/32186 and WO-A-96/33007. It is a characteristic feature of all prior art mixers that they use a rotating rotor to achieve a sufficient mixing effect. In particular, the rotating rotor refers to an element that is connected to the drive via a shaft and usually receives its driving energy from the factory's power supply. Furthermore, the mixer design is usually such that a certain pressure loss occurs in the mixer. In practice, this means that the energy compensation corresponding to the pressure loss caused by the mixer has been taken into account when selecting a pump that operates at any stage of the process and is installed upstream of the mixer. In practice, energy is thus lost in the pump to compensate for the pressure loss caused by the mixer, as well as in the mixer itself to rotate its rotor.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung eliminieren einen der oben erwähnten Energieverlustfaktoren. Der Läufer des Mischers ist solcherart angeordnet, dass er sich frei in der Strömung dreht, wobei der Mischer natürlich einen bestimmten Druckverlust verursacht. Doch eine gründliche Erforschung hat solche Ergebnisse gebracht, dass der Druckverlust nicht, zumindest nicht wesentlich, im Vergleich zu einem Motorangetriebenen Läufer angestiegen ist. Außerdem, trotz beachtlicher Energieersparnisse, kann man keine Änderung des Mischergebnisses finden, zumindest nicht ins Schlechtere.The method and device according to the invention eliminate one of the energy loss factors mentioned above. The impeller of the mixer is arranged in such a way that it rotates freely in the flow, whereby the mixer naturally causes a certain pressure loss. However, thorough research has brought such results that the pressure loss is not, at least not significantly, higher than with a motor-driven mixer. runners. Moreover, despite considerable energy savings, no change in the mixed result can be found, at least not for the worse.

Aus dem Stand der Technik sind so genannte statische Mischer bekannt, sie sind aber meistens des z. B. in den US-Patenten 4,030,969, 5,492,409 und 5,556,200 dargestellten Typs, wo im Strömungskanal ein Drosseleffekt bestimmten Grades arrangiert ist, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit steigt und der Druck zurückgeht. Die Chemikalie oder das entsprechende Mischgut werden dann in diese Zone niedrigeren Drucks befördert, und durch die Turbulenzwirkung, die ebenfalls durch Drosselung entsteht, vermischt dann die Chemikalie oder dergleichen mit dem eigentlichen Strömungsgut. Eine andere Alternative ist zum Beispiel in den US-Patenten 4,936,689 und 5,564,827 dargestellt, wo der Strömungskanal mit Strömungshindernissen versehen ist, um Turbulenz zu erzeugen. Es ist ein charakteristisches Merkmal beider Mischertypen, dass die erzeugte Turbulenz lediglich von örtlicher Natur und kurzer Dauer ist.So-called static mixers are known from the prior art, but they are mostly of the type shown, for example, in US patents 4,030,969, 5,492,409 and 5,556,200, where a throttling effect of a certain degree is arranged in the flow channel, whereby the flow speed increases and the pressure decreases. The chemical or the corresponding mixed material is then transported into this zone of lower pressure, and the turbulence effect, which is also caused by throttling, then mixes the chemical or the like with the actual flow material. Another alternative is shown, for example, in US patents 4,936,689 and 5,564,827, where the flow channel is provided with flow obstacles in order to generate turbulence. It is a characteristic feature of both types of mixers that the turbulence generated is only of a local nature and of short duration.

Durch das Verfahren und Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die von den, durch die Drosselvorrichtung verursachten Druckverlusten herrührende kinetische Energie der Mischzone kontrollierter und in einen größeren Bereich geleitet werden, was das effektive Mischvolumen wesentlich steigert und die Mischzeit wesentlich verlängert.By means of the method and device according to the present invention, the kinetic energy of the mixing zone resulting from the pressure losses caused by the throttling device can be directed in a more controlled manner and over a larger area, which significantly increases the effective mixing volume and significantly extends the mixing time.

Es ist ein charakteristisches Merkmal des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Mischung eines zweiten Mediums mit einem ersten Medium, bei welchem Verfahren das erste Medium in ein Gehäuse einer Mischvorrichtung eingeführt wird, wo es gemischt und aus dem es abgeleitet wird, dass der im Gehäuse angeordnete Läufer des Mischers von einer in das Gehäuse eintretenden Mediumströmung gedreht wird.It is a characteristic feature of the method according to the invention for mixing a second medium with a first medium, in which method the first medium is introduced into a housing of a mixing device, where it is mixed and from which it is discharged, that the rotor of the mixer arranged in the housing is rotated by a medium flow entering the housing.

Es ist ein charakteristisches Merkmal der Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Mischung eines zweiten Mediums mit einem ersten Medium, welche Vorrichtung ein Mischergehäuse mit einem Einlass und einem Auslass, deren beide einen Flansch haben, und mit einem Läufer umfasst, dass der Läufer frei drehbar ist.It is a characteristic feature of the device according to the invention for mixing a second medium with a first medium, which device comprises a mixer housing with an inlet and an outlet, both of which have a flange, and with a rotor, that the rotor is freely rotatable.

Andere, für das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung charakteristische Aspekte gehen aus den beigefügten Ansprüchen hervor.Other aspects characteristic of the method and device according to the invention are apparent from the appended claims.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung werden nachstehend detaillierter, mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben, woThe method and device according to the invention are described in more detail below, with reference to the accompanying drawings by way of example, where

Fig. 1 eine axiale Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist,Fig. 1 is an axial sectional view of a device according to a preferred embodiment of the invention,

Fig. 2 eine axiale Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist, undFig. 2 is an axial sectional view of a device according to a second preferred embodiment of the invention, and

Fig. 3 eine axiale Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist.Fig. 3 is an axial sectional view of a device according to a third preferred embodiment of the invention.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die ein Gehäuse 10 umfasst, das in seiner einfachsten Form in Strömungsrichtung des Mediums zylindrisch ist, aber auch in Richtung der Läuferwelle zylindrisch sein kann. Das Gehäuse 10 des Mischers kann auch einer anderen, komplizierteren Form sein, falls man es für vernünftig hält. Das Gehäuse 10 ist mit einem Einlass 12 und einem Auslass 16 mit Flanschen 14 bzw. 18, wobei der Auslass vorzugsweise tangential zur Drehrichtung des Läufers ist, und mit einem Läufer 20 versehen, der innerhalb des Gehäuses 10 drehbar angeordnet ist. Der Mischer ist über seinen Flansch 14 an eine so genannte Zulaufleitung, d. h. den Strömungskanal für die eintretende Fasersuspension, und über seinen Flansch 18 an eine so genannte Ablaufleitung, d. h. den Strömungskanal für die aus dem Mischer ablaufende Fasersuspension befestigt. Der Läufer 20 wird aus einer Welle 22 gebildet, die auf Lagern an einer Wand des Gehäuses 10 montiert ist, welche Welle vorzugsweise senkrecht zur Achse X des Gehäuses 10 ist. Doch auch andere Positionen der Welle 22 mit unterschiedlichen Winkeln in Hinsicht auf die Achse X sind denkbar und in einigen Fällen sogar empfohlen. Tatsächlich ist es vollkommen möglich, dass die Läuferwelle kongruent oder zumindest parallel mit der Eintrittsachse ist. In diesem Fall sollten die Rotorblätter schraubenförmig sein, damit sich der Läufer drehen würde. Zumindest zwei Blätter 24 sind an demjenigen Ende der Welle 22 befestigt, das sich in das Innere des Gehäuses 10 erstreckt, so dass beim Umlaufen der Blätter 24 ein offener Raum im Zentrum des Läufers 20 verbleibt. Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform ist mit fünf Blättern 24 versehen, und im Querschnitt sind sie wesentlich rechteckig, während die Hauptachse radial ist. Das Wesentlichste bezüglich der Form der Blätter ist jedoch, dass sie den Läufer in Drehung versetzt und auch den erwünschten Mischeffekt zu Stande bringt. Die Blätter 24 reichen vorzugsweise bis auf einen Abstand von ungefähr 10 bis 80 mm von der Wand des Gehäuses 10 heran. Der Läufer 20 kann im Gehäuse 10 entweder zentral, so dass der Abstand des Drehkreises C der Blätter 24 von der Wand des Gehäuses 10 auf beiden Seiten des Läufers 20 gleich oder exzentrisch angeordnet sein, so dass der Spalt zwischen dem Drehkreis C und der Wand des Gehäuses 10 auf einer Seite des Läufers 20 kleiner als auf der anderen Seite ist. Der Läufer 20, oder genauer gesagt die Läuferblätter, können z. B. eine solche Form haben, dass die Form der Rotationsfläche im Wesentlichen kugelförmig oder zylindrisch ist. Auch andere Formen der Rotationsfläche sind denkbar, solange sie an die Querschnittsform des Gehäuses angepasst sind. Das Gehäuse kann auch mit Rippen 26 und 28 versehen sein, die zusammen mit dem Läufer 20 eine Turbulenz erzeugen, die eine ausreichenden Mischwirkung im Suspensionsstrom zu Stände bringt. Die Rippe 26 ist im Zusammenhang mit dem Einlass 12 derart angeordnet, dass sie die axiale Strömung vom Einlass 12 zum Gehäuse 10 des Mischers zu einer Seite des Gehäuses 10 leitet, wodurch das Umlaufen des Läufers 20 sichergestellt wird. Das heißt, statt ein geneigtes Leitorgan wie in Fig. 1 zu sein, kann die Rippe 26 auch z. B. eine senkrecht zur Achse, des Strömungspfads angeordnete Platte sein, die einen Teil des Strömungspfades abdeckt. Das Wesentlichste ist, dass das Organ den Schwerpunkt der Strömung von der Achse des Strömungskanals verlagert.Fig. 1 shows a device according to a preferred embodiment, which comprises a housing 10 which in its simplest form is cylindrical in the flow direction of the medium, but may also be cylindrical in the direction of the rotor shaft. The housing 10 of the mixer may also have another, more complicated shape if it is considered reasonable. The housing 10 is provided with an inlet 12 and an outlet 16 with flanges 14 and 18 respectively, the outlet preferably being tangential to the direction of rotation of the rotor, and with a rotor 20 which is rotatably arranged within the housing 10. The mixer is attached via its flange 14 to a so-called inlet line, i.e. the flow channel for the incoming fiber suspension, and via its flange 18 to a so-called outlet line, i.e. the flow channel for the fiber suspension draining from the mixer. The rotor 20 is formed by a shaft 22 mounted on bearings on a wall of the housing 10, which shaft is preferably perpendicular to the axis X of the housing 10. However, other positions of the shaft 22 with different angles with respect to the axis X are also conceivable and in some cases even recommended. In fact, it is entirely possible for the rotor shaft to be congruent or at least parallel with the inlet axis. In this case, the rotor blades should be helical so that the rotor would rotate. At least two blades 24 are attached to that end of the shaft 22 which extends into the interior of the housing 10, so that as the blades 24 rotate, an open space remains in the center of the rotor 20. The embodiment shown in Fig. 1 is provided with five blades 24 and in cross-section they are essentially rectangular, while the main axis is radial. The most important thing about the shape of the blades, however, is that it sets the rotor in rotation and also brings about the desired mixing effect. The blades 24 preferably extend to a distance of approximately 10 to 80 mm from the wall of the housing 10. The rotor 20 can be arranged in the housing 10 either centrally, so that the distance of the circle of rotation C of the blades 24 from the wall of the housing 10 is the same on both sides of the rotor 20, or eccentrically, so that the gap between the circle of rotation C and the wall of the housing 10 is smaller on one side of the rotor 20 than on the other side. The rotor 20, or more precisely the rotor blades, can e.g. have a shape such that the shape of the surface of rotation is substantially spherical or cylindrical. Other shapes of the surface of rotation are also conceivable, as long as they are adapted to the cross-sectional shape of the housing. The housing can also be provided with ribs 26 and 28 which, together with the rotor 20, generate turbulence which brings about a sufficient mixing effect in the suspension flow. The rib 26 is arranged in connection with the inlet 12 such that it directs the axial flow from the inlet 12 to the housing 10 of the mixer to one side of the housing 10, thereby ensuring the rotation of the rotor 20. That is, instead of being an inclined guide member as in Fig. 1, the rib 26 can also e.g. For example, it could be a plate arranged perpendicular to the axis of the flow path, which covers part of the flow path. The most important thing is that the organ shifts the center of gravity of the flow away from the axis of the flow channel.

Der in Fig. 1 dargestellte frei drehbare Mischer ist als solcher zur Anwendung mit dem in Fig. 6 von PCT/FI96/00330 dargestellten Wärmetauscher geeignet, wo zwei Wärmetauscher in Reihe geschaltet sind, so dass das Rohr zwischen den Wärmetauschern mit einem Mischorgan versehen ist. Unseren Versuchen zufolge braucht der Mischer keineswegs Faserstoff zu fluidisieren; "Umrühren" reicht zur gründlichen Mischung von Faserstoffpartikeln miteinander aus, ganz gleich wie groß sie in dieser Phase sind. Auf jeden Fall gibt es als Endergebnis der Mischung einen Stoffpfropfen in einer neuen Größenordnung am Einlass des Wärmetauschers, der auf eine neue Weise auf die Wärmeübertragungsflächen des letzteren Wärmetauschers verteilt wird. Der Mischer kann z. B. eine der in Fig. 1 ähnliche Vorrichtung oder eine Vorrichtung sein, wo das Mischorgan ein kreisförmiger oder elliptischer Ring ist, der sich unter der Wirkung der Strömung frei in der Strömung dreht.The freely rotating mixer shown in Fig. 1 is as such suitable for use with the heat exchanger shown in Fig. 6 of PCT/FI96/00330, where two heat exchangers are connected in series so that the pipe between the heat exchangers is provided with a mixing element. According to our experiments, the mixer does not need to fluidize pulp at all; "stirring" is sufficient for thoroughly mixing pulp particles with each other, no matter how large they are at this stage. In any case, as a final result of the mixing, there is a plug of pulp of a new size at the inlet of the heat exchanger, which is distributed in a new way over the heat transfer surfaces of the latter heat exchanger. The mixer can be, for example, a device similar to that in Fig. 1 or a device where the mixing element is a circular or elliptical ring which rotates freely in the flow under the action of the flow.

Fig. 1 stellt des Weiteren dar, wie das Gehäuse des Mischers mit einem Hilfs-, d. h. einem Regelventil 30, entweder als integralem Teil des Mischers oder wahlweise am Mischerflansch 14 befestigt, versehen sein kann. Das in Fig. 1 dargestellte Regelventil 30 ist ein konventionelles Schieberventil, doch lassen sich auch andere Formen von Ventilen anwenden. Eine Aufgabe des Ventils 30 ist es natürlich, die Strömung zu regeln, wobei das Anordnen des Läufers 20 nahe dem Ventil 30 auch zur Funktion des Ventils 30 beiträgt, indem es sicherstellt, dass sich Fasern am Schieber- oder dem anderen Ventilorgan nicht festsetzen können und ein allmähliches Verstopfen der Ventilöffnung 32 zur Folge haben. Eine andere Aufgabe des Ventils 30 ist für den Mischer wesentlich, dass es nämlich die Strömung in einer exzentrischen Form in das Mischergehäuse 10 einleitet. Durch Sicherstellen, dass die in das Gehäuse 10 eintretende Strömung exzentrisch ist, besonders in Hinsicht auf die Läuferwelle, kann man sicher sein, dass sich der Läufer 20 unter allen Umständen in Richtung des Pfeils A dreht.Fig. 1 further illustrates how the mixer housing can be provided with an auxiliary, ie a control valve 30, either as an integral part of the mixer or optionally attached to the mixer flange 14. The control valve 30 shown in Fig. 1 is a conventional slide valve, but other forms of valve can also be used. One function of the valve 30 is of course to regulate the flow, and arranging the rotor 20 close to the valve 30 also contributes to the function of the valve 30 by ensuring that fibres do not collect at the slide or the other valve member and result in gradual blockage of the valve opening 32. Another function of the valve 30 is essential for the mixer, namely that it introduces the flow into the mixer housing 10 in an eccentric manner. By ensuring that the flow entering the housing 10 is eccentric, particularly with respect to the rotor shaft, one can be sure that the rotor 20 will rotate in the direction of arrow A under all circumstances.

Fig. 1 stellt auch dar, wie entweder das Mischergehäuse 10 oder die Zulaufleitung mit einem Stutzen 38, 38' für die Zugabe einer Chemikalie, von Verdünnungsflüssigkeit, Dampf oder anderem Material zur Strömung versehen sein kann. Das möglicherweise am Flansch 14 des Gehäuses 10 befestigte Ventil kann als Teil der Zulaufleitung betrachtet werden. Die Lage eines Chemikalien-Zugabestutzens ist optimal sowohl bezüglich des Mischerbetriebs als auch des zu mischenden Mediums gewählt. Wenn zum Beispiel Flüssigkeit eingeführt wird, ist es vorteilhaft, den eintretenden Flüssigkeitsstrahl in Drehrichtung des Läufers zu leiten, um das Rotieren nicht abzubremsen. Entsprechend ist der Einlassstutzen für Gas vorzugsweise im unteren Bereich des Gehäuses und der Auslass im oberen Bereich desselben angeordnet, damit sich die Gasströmung zuverlässig vom Einlass zum Auslass bewegt. Bei dem oben beschriebenen Beispiel, wo die Mischung lediglich zum Ausgleich von Temperaturdifferenzen des Faserstoffs benutzt wurde, ist solch ein Stutzen natürlich nicht notwendig. Es ist zu beachten, dass der Mischstutzen 38 vorzugsweise weit genug vom Auslass 16 des Gehäuses 10 des Mischers angeordnet sein muss, so dass die Chemikalie oder dergleichen ausreichend Zeit hat, sich mit dem Faserstoff gut genug zu mischen vor der Ableitung aus dem Mischer. Eine Richtschnur könnte sein, dass der Mischstutzen 38 gegenüber der Drehrichtung des Läufers mit einem Winkelabstand von zumindest 90 Grad, vorzugsweise 180 Grad, vom Auslass 16 angeordnet sein sollte. Natürlich muss man beachten, dass auch das zu mischende Medium seine eigenen Einschränkungen an die Lage des Mischstutzens setzt.Fig. 1 also shows how either the mixer housing 10 or the feed line can be provided with a nozzle 38, 38' for adding a chemical, diluent liquid, steam or other material to the flow. The valve possibly attached to the flange 14 of the housing 10 can be considered as part of the feed line. The location of a chemical addition nozzle is optimally chosen both with regard to the mixer operation and the medium to be mixed. For example, when liquid is introduced, it is advantageous to direct the incoming liquid jet in the direction of rotation of the rotor in order not to slow down the rotation. Accordingly, the inlet nozzle for gas is preferably arranged in the lower part of the housing and the outlet in the upper part of the same so that the gas flow moves reliably from the inlet to the outlet. In the example described above, where the mixture was used only to compensate for temperature differences in the pulp, such a nozzle is of course not necessary. It should be noted that the mixing nozzle 38 must preferably be located far enough from the outlet 16 of the mixer housing 10 so that the chemical or the like has sufficient time to mix well enough with the pulp before being discharged from the mixer. A guideline could be that the mixing nozzle 38 should be located at an angular distance of at least 90 degrees, preferably 180 degrees, from the outlet 16 in relation to the direction of rotation of the rotor. Of course, it must be noted that the medium to be mixed also sets its own restrictions on the location of the mixing nozzle.

Fig. 2 stellt eine Mischvorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform dar. Soweit zutreffend, hat man die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 benutzt, mit dem Unterschied, dass alle Bezugszeichen von Fig. 2 mit der Ziffer 1 beginnen. Tatsächlich gibt es nicht viele Unterschiede im Vergleich zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform. Bei der Ausführungsform Fig. 2 ist ein Ventil 130 als ein Organ dargestellt, das vom Gehäuse 10 des Mischers deutlich getrennt ist, welches Organ an einem Flansch 114 des Gehäuses befestigt ist. Ein anderer Unterschied besteht darin, den Auslass 116 des Gehäuses mit einem Winkel von 90 Grad, oder wenn eine Verbreiterung des Auslasses berücksichtigt wird, mit einem Winkel von ungefähr 100 Grad in Hinsicht auf die Zulaufleitung anzuordnen. Des Weiteren ist der Auslass 116 mit einem Auslassrohr 140 versehen, das sich in Strömungsrichtung vorzugsweise genau wie ein Diffusorrohr verbreitert. Der Zweck der Verbreiterung des Austrittskanals 140 ist, dynamischen Druck aus der, aus dem Gehäuse 10 des Mischers ablaufenden Strömung zurückgewinnen.Fig. 2 shows a mixing device according to a second preferred embodiment. Where applicable, the same reference numerals have been used as in Fig. 1, with the difference that all reference numerals of Fig. 2 begin with the number 1. In fact, there are not many differences compared to the embodiment shown in Fig. 1. In the embodiment of Fig. 2, a valve 130 is shown as a member that is clearly separated from the housing 10 of the mixer, which member is attached to a flange 114 of the housing. Another difference consists in arranging the outlet 116 of the housing at an angle of 90 degrees, or if widening of the outlet is taken into account, at an angle of approximately 100 degrees with respect to the inlet line. Furthermore, the outlet 116 is provided with an outlet pipe 140 which widens in the flow direction preferably just like a diffuser pipe. The purpose of widening the outlet channel 140 is to recover dynamic pressure from the flow leaving the housing 10 of the mixer.

Fig. 3 zeigt eine Mischvorrichtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform. Soweit zutreffend hat man die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 benutzt mit dem Unterschied, dass alle Bezugszeichen von Fig. 3 mit der Ziffer 2 beginnen. Bei der Ausführungsform von Fig. 3 ist der Auslass 216 des Mischers gegenüber dem Einlass 212 des Mischers angeordnet. Weiters ist der Auslass 216 mit einem Auslassrohr 240 versehen wie in Fig. 2. Im Unterschied zum Auslassrohr 140 von Fig. 2, das ein integraler Teil des Mischergehäuses 10 ist, ist das Auslassrohr 240 von Fig. 3 am Flansch 218 des Auslasses 216 von Gehäuse 10 befestigt. Natürlich sind Lage und Art der Befestigung des Auslassrohrs nicht voneinander abhängig, sondern ein lösbares Ablaufrohr kann auch in einem Mischer mit seitlicher Austragung wie in Fig. 2, und ein stationäres Ablaufrohr auch in einer Anordnung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, angeordnet werden.Fig. 3 shows a mixing device according to a third preferred embodiment. Where applicable, the same reference numerals have been used as in Fig. 1, with the difference that all reference numerals in Fig. 3 begin with the number 2. In the embodiment of Fig. 3, the outlet 216 of the mixer is arranged opposite the inlet 212 of the mixer. Furthermore, the outlet 216 is provided with an outlet pipe 240 as in Fig. 2. In contrast to the outlet pipe 140 of Fig. 2, which is an integral part of the mixer housing 10, the outlet pipe 240 of Fig. 3 is attached to the flange 218 of the outlet 216 of housing 10. Of course, the position and type of fastening of the outlet pipe are not dependent on each other, but a detachable outlet pipe can also be arranged in a mixer with side discharge as in Fig. 2, and a stationary outlet pipe can also be arranged in an arrangement as shown in Fig. 3.

Die Vorrichtung gemäß den bevorzugten, oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung funktioniert so, dass die durch entweder Ventil oder Rippe auf der Eintrittsseite des Mischers bewirkte Drosselung die Geschwindigkeit des in den Mischer eintretenden Fasersuspensionsstrahls regelt, so dass sie vorzugsweise im Bereich von 5 bis 30 m/s, bevorzugter im Bereich von 10 bis 20 m/s, liegt. Durch das Zusammenwirken der Ablenkung der Strömung von der zentralen Strömungsrichtung und besagter Strömungsgeschwindigkeit wird der im Gehäuse 10 angeordnete Läufer 20 in Drehung versetzt. Im Betrieb verursacht der Mischer einen Druckverlust in der Größenordnung von 0,5 bis 3.5 bar, vorzugsweise 0,5 bis 2,5 bar, wobei der Druckverlust größtenteils durch die Drosselung verursacht wird, die durch ein Ventil oder eine Rippe 26 am Mischereinlass bewirkt wird. Der Druckverlust lässt sich also durch Einstellung der eintrittsseitigen Drosselung kontrollieren. Zum anderen kann der gesamte, vom Mischer verursachte. Druckverlust reduziert werden, indem das Ablaufrohr auf der Austrittsseite des Mischers optimal, d. h. auf solche Weise gestaltet wird, dass dadurch ein Teil des dynamischen Drucks zurückgewonnen wird.The device according to the preferred embodiments of the invention described above functions in such a way that the throttling effected by either a valve or a rib on the inlet side of the mixer regulates the speed of the fibre suspension jet entering the mixer so that it is preferably in the range of 5 to 30 m/s, more preferably in the range of 10 to 20 m/s. The interaction of the deflection of the flow from the central flow direction and said flow speed causes the rotor 20 arranged in the housing 10 to rotate. In operation, the mixer causes a pressure loss in the order of 0.5 to 3.5 bar, preferably 0.5 to 2.5 bar, the pressure loss being largely caused by the throttling effected by a valve or a rib 26 at the mixer inlet. The pressure loss can therefore be controlled by adjusting the inlet side throttling. On the other hand, the total pressure loss caused by the mixer can be reduced by designing the discharge pipe on the outlet side of the mixer optimally, i.e. in such a way that part of the dynamic pressure is recovered.

Wie aus den wenigen, oben beschriebenen beispielhaften bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich ist, hat man einen völlig neuen Mischertyp entwickelt, der in puncto Wirtschaftlichkeit vorteilhaft ist. Obwohl die Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung oben sehr allgemein bei der Mischung einer Fasersuspension dargestellt wurden, lassen sie sich gut bis zu einer Konsistenz von 15% anwenden. Zum anderen kann das Sprechen von Fasersuspensionen beschränkt erscheinen; so ist es erwähnenswert, dass der erfindungsgemäße Mischer entsprechend eingesetzt werden kann z. B. in verschiedenen Anwendungen der Lebensmittelindustrie, zur Behandlung von Gemischen von Feststoffen und Flüssigkeiten, zum Beispiel bei der Behandlung von Rübeschnitzeln.As can be seen from the few exemplary preferred embodiments described above, a completely new type of mixer has been developed which is advantageous in terms of economic efficiency. Although the application of the method and the device above was presented very generally for the mixing of a fiber suspension, they can be used well up to a consistency of 15%. On the other hand, speaking of fiber suspensions may seem limited; it is therefore worth mentioning that the mixer according to the invention can be used accordingly, for example in various applications in the food industry, for the treatment of mixtures of solids and liquids, for example in the treatment of beet pulp.

Claims (22)

1. Verfahren zur Mischung eines zweiten Mediums d. h. von flüssigen oder gasförmigen Chemikalien oder Dampf mit Faserstoff, d. h. Suspensionen von Feststoff und Flüssigkeit, bei welchem Verfahren der Faserstoff in das Gehäuse einer Mischvorrichtung eingeführt wird, wo er mit dem zweiten Medium gemischt und daraus abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der im Gehäuse angeordnete Läufer (20) des Mischers mit Hilfe des Faserstoffs rotiert wird, der durch das Gehäuse (10) fließt, und zur Mischung des Faserstoffs mit dem zweiten Medium wirksam ist.1. A method for mixing a second medium, i.e. liquid or gaseous chemicals or steam, with fibrous material, i.e. suspensions of solid and liquid, in which method the fibrous material is introduced into the housing of a mixing device, where it is mixed with the second medium and discharged therefrom, characterized in that the rotor (20) of the mixer arranged in the housing is rotated by means of the fibrous material flowing through the housing (10) and is effective to mix the fibrous material with the second medium. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite zu mischende Medium stromaufwärts vom Läufer (20) in das Gehäuse (10) des Mischers oder in die, dem Mischer vorangehende Zulaufleitung (38) eingeführt wird.2. Method according to claim 1, characterized in that the second medium to be mixed is introduced upstream of the rotor (20) into the housing (10) of the mixer or into the feed line (38) preceding the mixer. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerpunkt des in das Gehäuse (10) eintretenden Mediumstroms von der zentralen Strömung verlagert wird, um die Strömung derart zu leiten, dass sie geeignet ist, den Läufer (20) des Mischers in Drehung zu versetzen.3. Method according to claim 1, characterized in that the center of gravity of the medium flow entering the housing (10) is shifted from the central flow in order to direct the flow in such a way that it is suitable for setting the rotor (20) of the mixer in rotation. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in das Mischergehäuse (10) eintretende Strömung zur Regelung der Strömungsgeschwindigkeit gedrosselt wird, um sie fürs Drehen des Mischerläufers geeignet zu machen.4. Method according to claim 1, characterized in that the flow entering the mixer housing (10) is throttled to regulate the flow rate in order to make it suitable for rotating the mixer rotor. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in das Gehäuse (10) des Mischers eintretende Strömung gedrosselt wird, um eine erwünschte Druckdifferenz zu erreichen.5. Method according to claim 1, characterized in that the flow entering the housing (10) of the mixer is throttled in order to achieve a desired pressure difference. 6. Verfahren nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz in einen Bereich von 0,5 bis 2, 5 bat eingestellt wird.6. Method according to claim 5, characterized in that the pressure difference is set in a range of 0.5 to 2.5 bar. 7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des in das Gehäuse des Mischers eintretenden Mediumstroms nach der Drosselung 10 bis 20 m/s ist.7. Method according to claim 4, characterized in that the speed of the medium flow entering the housing of the mixer after throttling is 10 to 20 m/s. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der aus dem Mischer abgeleiteten Strömung dynamischer Druck zurückgewonnen wird.8. Method according to claim 1, characterized in that dynamic pressure is recovered from the flow discharged from the mixer. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim zweiten zu mischenden Medium um Dampf, Wasser, Sauerstoff, Chlordioxid oder einen anderen entsprechender Stoff handelt.9. Method according to claim 1, characterized in that the second medium to be mixed is steam, water, oxygen, chlorine dioxide or another corresponding substance. 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des Läufers zusammen mit am Gehäuse (10) vorgesehenen mit Rippen (26, 28) Turbulenz erzeugt wird zur Mischung des zweiten Mediums mit dem Faserstoff.10. Method according to claim 1, characterized in that with the aid of the rotor together with ribs (26, 28) provided on the housing (10) turbulence is generated for mixing the second medium with the fibrous material. 11. Vorrichtung zur Mischung eines zweiten Mediums d. h. von flüssigen oder gasförmigen Chemikalien oder Dampf mit Faserstoff, d. h. Suspensionen von Feststoff und Flüssigkeit, umfassend ein Mischergehäuse (10) mit einem Einlass (12), der über seinen Flansch (14) an einer Zulaufleitung befestigt ist, und einem Auslass (16), der einen Flansch (18) hat, und mit einem Läufer (20), welches Gehäuse (10) oder welche Zulaufleitung des Mischers mit einem Stutzen (38, 38'; 138, 138'; 238, 238') versehen ist zur Zuführung eines zweiten Mediums zum Faserstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (20) frei drehbar, zur Mischung des Faserstoffs mit dem zweiten Medium wirksam ist und konstruktionsmäßig so arrangiert ist, dass er mit Hilfe des Faserstoffs rotiert werden kann, der durch das Gehäuse (10) fließt.11. Device for mixing a second medium, i.e. liquid or gaseous chemicals or steam with fibrous material, i.e. suspensions of solid and liquid, comprising a mixer housing (10) with an inlet (12) which is attached to a feed line via its flange (14) and an outlet (16) which has a flange (18), and with a rotor (20), which housing (10) or which feed line of the mixer is provided with a nozzle (38, 38'; 138, 138'; 238, 238') for supplying a second medium to the fibrous material, characterized in that the rotor (20) is freely rotatable, is effective for mixing the fibrous material with the second medium and is structurally arranged so that it can be rotated by means of the fibrous material flowing through the housing (10). 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (12) des Gehäuses (10) mit Organen (26, 126, 226; 30, 130, 230) zur Drosselung der Strömung versehen ist.12. Device according to claim 11, characterized in that the inlet (12) of the housing (10) is provided with elements (26, 126, 226; 30, 130, 230) for throttling the flow. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselorgan eine nahe dem Einlass im Gehäuse angeordnete Rippe (26, 126, 226) ist zur Verlagerung des Schwerpunkts der in das Gehäuse (10) eintretenden Strömung von der zentralen Strömung.13. Device according to claim 12, characterized in that the throttle element is a rib (26, 126, 226) arranged near the inlet in the housing for shifting the center of gravity of the flow entering the housing (10) from the central flow. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselorgan ein nahe dem Einlass (12) angeordnetes Ventil (30, 130, 230) ist zur Verlagerung des Schwerpunkts der in das Gehäuse (10) eintretenden Strömung von der zentralen Strömung.14. Device according to claim 12, characterized in that the throttle element is a valve (30, 130, 230) arranged near the inlet (12) for shifting the center of gravity of the flow entering the housing (10) from the central flow. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (30, 130, 230) entweder als Teil des Mischergehäuses (10) oder zur Befestigung am Flansch (14) des Gehäuses (10) des Mischers angeordnet ist oder um sonst als Teil der Zulaufleitung des Mischers zu dienen.15. Device according to claim 14, characterized in that the valve (30, 130, 230) is arranged either as part of the mixer housing (10) or for fastening to the flange (14) of the housing (10) of the mixer or to otherwise serve as part of the inlet line of the mixer. 16. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zumindest mit einem Mischorgan (26, 28; 126, 128; 226, 228) versehen ist.16. Device according to claim 11, characterized in that the housing is provided with at least one mixing element (26, 28; 126, 128; 226, 228). 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Mischorgane (26, 28; 126, 128; 226, 228) der Drehrichtung des Läufers gegenüber mit einem Winkelabstand von zumindest 90 Grad vom Auslass (16) des Gehäuses (10) angeordnet ist.17. Device according to claim 16, characterized in that at least one of the mixing elements (26, 28; 126, 128; 226, 228) is arranged opposite the direction of rotation of the rotor at an angular distance of at least 90 degrees from the outlet (16) of the housing (10). 18. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischorgan eine Rippe (26, 28; 126, 128; 226, 228) ist, die an einer Wand des Gehäuses (10) befestigt ist.18. Device according to claim 15 or 16, characterized in that the mixing element is a rib (26, 28; 126, 128; 226, 228) which is attached to a wall of the housing (10). 19. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (116, 216) des Gehäuses (10) mit einem diffusorartigen Ablaufrohr versehen ist, das dynamischen Druck zurückgewinnt.19. Device according to claim 11, characterized in that the outlet (116, 216) of the housing (10) is provided with a diffuser-like drain pipe which recovers dynamic pressure. 20. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer aus einer Welle, die auf Lagern im Gehäuse montiert ist, und aus Blättern gebildet wird, die das Läuferzentrum offen lassen.20. Device according to claim 11, characterized in that the rotor is formed by a shaft mounted on bearings in the housing and by blades which leave the rotor center open. 21. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass und Auslass (12, 16) in Hinsicht aufeinander auf solche Weise angeordnet sind, dass sich die Strömungsrichtung am meisten ungefähr 100 Grad ändert, wenn die Strömung die Vorrichtung passiert.21. Device according to claim 11, characterized in that the inlet and outlet (12, 16) are arranged with respect to each other in such a way that the flow direction changes at most approximately 100 degrees as the flow passes the device. 22. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (16, 116, 216) tangential zur Drehrichtung des Läufers ist.22. Device according to claim 11, characterized in that the outlet (16, 116, 216) is tangential to the direction of rotation of the rotor.
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